Analiza termiczna obudowy silnika do zakrętarki elektromechanicznej

• Autorzy: Cyganik Ł. , Król E. , Baranowski J. , Drabek T. , Dziwiński T. , Piątek P.

Warianty tytułu

EN

Thermal analysis of the motor housing for the electric torque wrench

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę termiczną obudowy silnika zakrętarki elektromechanicznej. Celem pracy było przeprowadzenie analizy nagrzewania obudowy podczas pracy zakrętarki elektromechanicznej oraz wyznaczenie rozkładu temperatury na obudowie dla stanu ustalonego. Sposób chłodzenia obudowy wg założeń konstrukcyjnych to chłodzenie powietrzem poprzez konwekcję naturalną oraz radiację, bez zewnętrznego układu wymuszającego obieg powietrza wokół obudowy. Analizę prowadzono zakładając pracę zakrętarki w dwóch trybach: na biegu jałowym oraz pod obciążeniem. Na potrzeby analizy zamodelowano obudowę zakrętarki, stojan uzwojony oraz pokrywy zamykające obudowę. W modelu numerycznym uwzględniono straty mocy generowane w uzwojeniu oraz pakiecie blach stojana, wyznaczone na podstawie badań doświadczalnych na modelach silnika do zakrętarki. Analizę nagrzewania prowadzono w 5 punktach pomiarowych zlokalizowanych na obudowie zakrętarki oraz w uzwojeniu stojana. Otrzymane wyniki pozwoliły na ocenę wydajności chłodzenia obudowy zakrętarki elektromechanicznej oraz stanowią podstawę dalszych prac nad optymalizacją konstrukcji.

EN

This article presents the thermal analysis of the motor housing for the electric torque wrench. The aim of the study was to analyze the heating process of the motor housing during operation of the electric torque wrench and to determine the temperature distribution for the steady state. According to the design assumptions the cooling method of the motor housing is air cooling through natural convection and radiation without an external systems forcing the circulation of air around the housing. The analysis was performed assuming the operation of the electric torque wrench in two modes: operation at idle and under the load. For the purpose of the thermal analysis the motor housing with closing covers and winded stator were modeled. In the vnumerical model the power losses in stator winding and stator stack were taken into account. Power losses were determinated during the experimental measurements conducted on the research models of the electric motor. The heating process of the motor housing was analyzed in 5 measurement points located on the motor housing and in the electrical winding. The obtained results allowed to evaluate the cooling system efficiency of the motor housing and are the basis for further works on the optimization of the design.

Słowa kluczowe

PL

silnik bezszczotkowy; zakrętarka elektromechaniczna; silnik BLDC; analiza termiczna

EN

brushless motor; electric torque tool; BLDC motor; thermal analysis

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 1 (117)
• Strony: 39--44

Twórcy

autor

Cyganik Ł.

• Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, Katowice

autor

Król E.

• Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL, Katowice

autor

Baranowski J.

• AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Drabek T.

• AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Dziwiński T.

• AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Piątek P.

• AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1]. Gawron S., Baranowski J., Piątek P., Ossa J., “Bezszczotkowa wysokomomentowa zakrętarka elektromechaniczna Brushless electric torque tool” Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 2 (106), str. 113–116, 2015.
• [2]. Krol E., Rossa R., “Silniki z magnesami trwałymi o dużej przeciążalności momentem” Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 81, str. 27–31, 2009.
• [3]. Cyganik Ł, Krol E., Baranowski J., Drabek T., Dziwiński T., Piątek P., „Koncepcja bezszczotkowego silnika do zakrętarki elektromechanicznej“, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 3 (111), str. 133-138, 2016.
• [4]. Cyganik Ł., Krol E., Baranowski J., Drabek T., Dziwiński T., Piątek P., „Konstrukcja bezszczotkowego silnika do zakrętarki elektromechanicznej“, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 2 (114), str. 141-145, 2017.
• [5]. Karta katalogowa blach NO20 ("Electrical Steel, Thin Non-Oriented Grades"), Cogent Power
• [6]. Będkowski B., Madej J., "Wyznaczanie zastępczej rezystancji cieplnej izolacji żłobkowej - badania i symulacje", Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, Nr 2 (106), str. 123-127, 2015.
• [7]. Siesing L., Reinap A., Andersson M., "Thermal properties on high fill factor electrical windings: Infiltrated vs non infiltrated", IEEE, Berlin, 2014, s. 2218-2223.
• [8]. Będkowski B., Madej J., "Obliczenia cieplne wirujących maszyn elektrycznych - problemy modelowania", Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, Nr 2 (114), str. 161-168, 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).