Zusammenfassung
In der Entwicklung von Traktionsmotoren führt die zusehends höhere thermische Auslastung zur Notwendigkeit einer genauen Prognose der im Ventilationssystem auftretenden Druckverluste und Strömungsverhältnisse sowie der im Innern der Maschine vorherrschenden Temperaturen. Die CFD-Methode eignet sich hier als nützliches Werkzeug zur Vorausberechnung sowohl der erwarteten Fördermenge des Ventilators als auch der Erwärmung der kritischen Bauteile. In dieser Arbeit wird ein kurzer Überblick über die CFD-Methode gegeben sowie die analytische Abschätzung der Fördermenge eines Ventilators in einer Traktionsmaschine. Als Anwendung der CFD-Methode wird in einer Strömungsanalyse die Optimierung einer Ventilatorgeometrie vorgestellt sowie die thermische Berechnung einer flüssigkeitsgekühlten Maschine durchgeführt.
Abstract
In the development of traction motors, the increasingly higher thermal workload leads to the necessity of precise predictions of pressure drops and flow conditions in the ventilation system as well as estimations of the occurring temperatures inside the machine. The CFD method is an appropriate tool to pre-estimate the fan’s volume flow and the heating of critical components. In this work, a short introduction to CFD as well as an analytical estimation of a fan’s working point in a traction motor will be given. As an application of the CFD method, a flow analysis by means of a fan optimisation will be demonstrated as well as a thermal simulation of a water-cooled traction motor.
Literatur
ANSYS®: Release 15.0. ANSYS, Inc.
Chong, Y. C., Stanton, D. A., Mueller, M. A., Chick, J. (2010): Pressure loss measurements in rotor-stator gap of radial flux electrical machines. In ICEM int. conf. on electrical machines, Berlin, Germany, 2014.
Eck, B. (1972): Ventilatoren. 5. Aufl. Berlin: Springer. ISBN 3-540-05600-9.
Hettegger, M., Streibl, B., Biro, O., Neudorfer, H. (2010): Identifying the heat transfer on the end-windings of an electrical machine by measurements and simulations. In ICEM int. conf. on electrical machines, Rome, Italy, 2010.
Hettegger, M., Streibl, B., Biro, O., Neudorfer, H. (2010): Measurements and simulations of the heat transfer on end-windings of an electrical machine. In IGTE symp. Graz, Austria, 2010.
Launder, B. E., Spalding, D. B. (1972): Lectures in mathematical models of turbulence. London: Academic Press.
Menter, F. R. (1994): Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J., 32(8), 1598–1605.
Neudorfer, H. (1998): Thermische Untersuchung und Berechnung eines flüssigkeitsgekühlten Traktionsmotors mit Getriebeölwellenkühlung. Dissertation, Wien, Techn. Univ.
Schlichting, H. (1968): Boundary layer theory. New York: McGraw-Hill. German edition: G. Braun, Karlsruhe.
Schwarze, R. (2013): CFD-Modellierung. Berlin: Springer. ISBN 3642243770.
Streibl, B. (2011): Anwendung der Computational Fluid Dynamics-Methode zur strömungstechnischen Optimierung von hochausgenutzten Traktionsmotoren. E&I, Elektrotech. Inf.tech., 128(3), 95–101.
Wilcox, D. C. (1986): Multiscale model for turbulent flows. In AIAA 24th aerospace sciences meeting. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Weber, C., Neudorfer, H. Optimierung der Kühlung von Traktionsmaschinen unter Anwendung der Computational Fluid Dynamics-Methode. Elektrotech. Inftech. 132, 55–61 (2015). https://doi.org/10.1007/s00502-014-0271-4
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00502-014-0271-4