Analiza cieplna silnika PMSM za pomocą metody elementów skończonych oraz schematów cieplnych

• Autorzy: Mynarek P. , Kowol M.

Warianty tytułu

EN

Thermal analysis of a PMSM using fea and lumped parameter modeling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi dzięki dużej gęstości mocy coraz chętnie wykorzystywane są w motoryzacji. Nowe zastosowanie silników elektrycznych skutkuje zwiększonymi wymaganiami odnośnie układu chłodzenia. Zbyt duże nagrzewanie silnika PMSM może wpływać negatywnie na pracę magnesów trwałych oraz spowodować skrócenie czasu życia maszyny w wyniku termicznego starzenia się izolacji. Dlatego też niezmiernie ważna jest dokładna znajomość rozkładu temperatury w poszczególnych częściach maszyny elektrycznej, w różnych jej stanach pracy. W artykule przedstawiono analizę cieplną silnika synchronicznego z magnesami trwałymi przeprowadzoną w oparciu o metodę schematów cieplnych jak również o metodę elementów skończonych (MES). Zaprezentowane podejście wykorzystujące obydwie metody i pozwala na skuteczną analizę maszyny. Opisano także metodę homogenizacji uzwojeń wsypywanych. Wyniki symulacji komputerowych zostały zweryfikowane pomiarowo na obiekcie rzeczywistym silnika.

EN

Permanent magnet synchronous motor due to the high power density are often used in hybryd electric vehicles. New application of electric motors results in increased demands on the cooling system. Too high heating in a PMSM motor can cause negative effects on the work of permanent magnets and a significant shortening of the life of the machine due to the phenomenon of thermal aging of insulation. Therefore, it is extremely important to know the exact temperature distribution in different parts of the electrical machine In its various operating conditions. The paper presents lumped parameter thermal model and FE model of permanent magnet synchronous motor. A method for homogenization of a winding stator is also described. In order to validate correctness of the calculation results, measurements on the physical model of the machine are carried out.

Słowa kluczowe

PL

silnik PMSM; schemat cieplny; metoda elementów skończonych; analiza cieplna; homogenizacja; straty mocy

EN

PMSM; lumped parameter model; finite-element method; thermal analysis; homogenization; Power losses

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4(104)
• Strony: 49--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mynarek P.

• Politechnika Opolska Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej

autor

Kowol M.

• Politechnika Opolska Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• [1]. Idoughi L., Mininger X., Bouillault F., Bernard L., Hoang E.: Thermal Model with Winding Homogenization and FIT Discretization for Stator Slot. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 12, December 2011, pp. 4822-4826
• [2]. Kowol M., Mynarek P., Kołodziej J.: Zastosowanie środowiska LabVIEW w badaniach silników z magnesami trwałymi. Poznań University of Technology, Academic Journals, Electrical Enginnering, Computer Applications in Electrical Enginnering, Issue 75, Poznań 2013. s. 49-56.
• [3]. Lee B., Kim K., Jung J., Hong J., Kim Y.: Temperature Estimation of IPMSM Using Thermal Equivalent Circuit. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 48, No. 11, November 2012, pp. 2949-2952.
• [4]. Nategh S., Wallmark, O., Leksell M., Zhao S., Thermal Analysis of a PMaSRM Using Partial FEA and Lumped Parameter Modeling. IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 27, No. 2, June 2012, pp.477-488.
• [5]. Wrobel R., Mellor P. H., McNeill N., Staton D.A.: Thermal Performance of an Open-Slot Modular-Wound Machine with External Rotor. IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 25, No. 2, 2010, pp. 403-411.
• [6]. Wrobel R., Mellor P. H.: Thermal Design of High-Energy-Density Wound Components. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 58, No. 9, September 2011, pp. 4096-4104.