የአየር ማቀዝቀዣ ዘዴን እና የተቀናጀ የውሃ ማቀዝቀዣ ዘዴን በማጣመር የኢንደክሽን ሞተሮችን የሙቀት አስተዳደር ትንተና

Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን።የተወሰነ የሲኤስኤስ ድጋፍ ያለው የአሳሽ ስሪት እየተጠቀሙ ነው።ለበለጠ ልምድ፣ የዘመነ አሳሽ እንድትጠቀም እንመክርሃለን (ወይም የተኳኋኝነት ሁነታን በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር አሰናክል)።እስከዚያው ድረስ ቀጣይነት ያለው ድጋፍን ለማረጋገጥ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እያሳየን ነው።
በሞተሩ ኦፕሬሽን ወጪዎች እና ረጅም ጊዜ የመቆየቱ ምክንያት ትክክለኛ የሞተር ሙቀት አስተዳደር ስልት እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው.ይህ መጣጥፍ የተሻለ ጥንካሬን ለማቅረብ እና ቅልጥፍናን ለማሻሻል ለሞተር ሞተሮች የሙቀት አስተዳደር ስትራቴጂ አዘጋጅቷል።በተጨማሪም በሞተር ማቀዝቀዣ ዘዴዎች ላይ ስለ ጽሑፎች ሰፊ ግምገማ ተካሂዷል.እንደ ዋናው ውጤት, የሙቀት ስርጭትን በጣም የታወቀ ችግርን ከግምት ውስጥ በማስገባት ከፍተኛ ኃይል ያለው የአየር ማቀዝቀዣ ያልተመሳሰለ ሞተር የሙቀት ስሌት ይሰጣል.በተጨማሪም, ይህ ጥናት ወቅታዊ ፍላጎቶችን ለማሟላት ሁለት ወይም ከዚያ በላይ የማቀዝቀዣ ስልቶችን የያዘ የተቀናጀ አቀራረብን ያቀርባል.የአየር ማቀዝቀዣ እና የተቀናጀ የውሃ ማቀዝቀዣ ዘዴን በማጣመር በሞተር ውጤታማነት ላይ ከፍተኛ ጭማሪ የተገኘበት የ100 ኪሎ ዋት አየር ማቀዝቀዣ ያልተመሳሰል ሞተር ሞዴል እና የተሻሻለ የሙቀት አስተዳደር ሞዴል የቁጥር ጥናት ተካሂዷል። ተሸክሞ መሄድ.የተቀናጀ የአየር ማቀዝቀዣ እና የውሃ ማቀዝቀዣ ዘዴ SolidWorks 2017 እና ANSYS Fluent 2021 ስሪቶችን በመጠቀም ተጠንቷል።ሶስት የተለያዩ የውሃ ፍሰቶች (5 ሊት / ደቂቃ ፣ 10 ሊት / ደቂቃ እና 15 ሊት / ደቂቃ) በተለመደው የአየር ማቀዝቀዣ ኢንዳክሽን ሞተሮች ላይ ተንትነዋል እና የሚገኙትን የታተሙ ሀብቶች በመጠቀም ተረጋግጠዋል ።ትንታኔው እንደሚያሳየው ለተለያዩ የፍሰት መጠኖች (5 ሊት / ደቂቃ ፣ 10 ሊት / ደቂቃ እና 15 ሊት / ደቂቃ በቅደም ተከተል) የ 2.94% ፣ 4.79% እና 7.69% የሙቀት መጠን ቅነሳዎችን አግኝተናል።ስለዚህ, ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የተገጠመ የኢንደክሽን ሞተር ከአየር ማቀዝቀዣ ሞተር ጋር ሲነፃፀር የሙቀት መጠኑን በትክክል ይቀንሳል.
የኤሌክትሪክ ሞተር የዘመናዊ ምህንድስና ሳይንስ ቁልፍ ፈጠራዎች አንዱ ነው.የኤሌክትሪክ ሞተሮች ከቤት እቃዎች እስከ ተሸከርካሪዎች፣ አውቶሞቲቭ እና ኤሮስፔስ ኢንዱስትሪዎችን ጨምሮ በሁሉም ነገር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።ከቅርብ ዓመታት ወዲህ የኢንደክሽን ሞተሮች (ኤኤም) ተወዳጅነት እየጨመረ በመምጣቱ ከፍተኛ የመነሻ ጥንካሬ, ጥሩ የፍጥነት መቆጣጠሪያ እና መጠነኛ የመጫን አቅም (ምስል 1).ኢንዳክሽን ሞተሮች የእርስዎን አምፖሎች እንዲያበሩ ብቻ ሳይሆን፣ ከጥርስ ብሩሽዎ ጀምሮ እስከ ቴስላዎ ድረስ ያሉትን አብዛኛዎቹን መግብሮች በቤትዎ ያሰራሉ።በ IM ውስጥ ያለው ሜካኒካል ኃይል በ stator እና rotor windings መግነጢሳዊ መስክ ግንኙነት የተፈጠረ ነው.በተጨማሪም፣ IM ብርቅዬ የምድር ብረቶች አቅርቦት ውስን በመሆኑ አዋጭ አማራጭ ነው።ነገር ግን፣ የኤ.ዲ.ዎች ዋነኛ ጉዳታቸው ህይወታቸው እና ብቃታቸው የሙቀት መጠንን በእጅጉ የሚነካ መሆኑ ነው።የኢንደክሽን ሞተሮች 40% የሚሆነውን የአለም ኤሌክትሪክ ይበላሉ፣ ይህም የእነዚህን ማሽኖች የሃይል ፍጆታ መቆጣጠር ወሳኝ ነው ብለን እንድናስብ ያደርገናል።
የአርሄኒየስ እኩልታ በእያንዳንዱ የ 10 ዲግሪ ሴንቲግሬድ የሙቀት መጠን መጨመር, የሙሉ ሞተር ህይወት በግማሽ ይቀንሳል.ስለዚህ አስተማማኝነትን ለማረጋገጥ እና የማሽኑን ምርታማነት ለመጨመር የደም ግፊትን የሙቀት መቆጣጠሪያ ትኩረት መስጠት ያስፈልጋል.ቀደም ባሉት ጊዜያት የሙቀት ትንተና ችላ ተብሏል እና የሞተር ዲዛይነሮች በንድፍ ልምድ ወይም እንደ ጠመዝማዛ የአሁኑ ጥግግት ፣ ወዘተ ላይ በመመርኮዝ ችግሩን በዳርቻው ላይ ብቻ ያጤኑታል። የጉዳይ ማሞቂያ ሁኔታዎች, በዚህም ምክንያት የማሽን መጠን መጨመር እና ስለዚህ ዋጋ መጨመር.
ሁለት ዓይነት የሙቀት ትንተናዎች አሉ-የተጨናነቀ የወረዳ ትንተና እና የቁጥር ዘዴዎች።የትንታኔ ዘዴዎች ዋነኛው ጠቀሜታ ስሌቶችን በፍጥነት እና በትክክል የማከናወን ችሎታ ነው.ሆኖም የሙቀት መስመሮችን ለመምሰል ወረዳዎችን በበቂ ትክክለኛነት ለመለየት ከፍተኛ ጥረት መደረግ አለበት።በሌላ በኩል፣ የቁጥር ዘዴዎች በግምት ወደ ስሌት ፈሳሽ ዳይናሚክስ (ሲኤፍዲ) እና structural thermal analysis (STA) የተከፋፈሉ ሲሆን ሁለቱም የመጨረሻ ክፍል ትንታኔ (FEA) ይጠቀማሉ።የቁጥር ትንተና ጥቅሙ የመሳሪያውን ጂኦሜትሪ ለመቅረጽ ያስችልዎታል.ይሁን እንጂ የስርዓት ማቀናበር እና ስሌቶች አንዳንድ ጊዜ አስቸጋሪ ሊሆኑ ይችላሉ.ከዚህ በታች የተብራሩት ሳይንሳዊ መጣጥፎች የተለያዩ ዘመናዊ የኢንደክሽን ሞተሮች የሙቀት እና ኤሌክትሮማግኔቲክ ትንተና ምሳሌዎች ተመርጠዋል።እነዚህ መጣጥፎች ደራሲዎቹ ባልተመሳሰሉ ሞተሮች ውስጥ ያሉ የሙቀት ክስተቶችን እና የማቀዝቀዝ ዘዴዎችን እንዲያጠኑ አነሳስቷቸዋል።
ፒል ዋን ሀን1 በኤምአይ የሙቀት እና ኤሌክትሮማግኔቲክ ትንታኔ ላይ ተሰማርቷል።የ lumped የወረዳ ትንተና ዘዴ ለሙቀት ትንተና ጥቅም ላይ ይውላል, እና ጊዜ-ተለዋዋጭ መግነጢሳዊ ፊኒት ኤለመንት ዘዴ ለኤሌክትሮማግኔቲክ ትንተና ጥቅም ላይ ይውላል.በማንኛውም የኢንደስትሪ አተገባበር ውስጥ የሙቀት መከላከያን በትክክል ለማቅረብ የስታቶር ጠመዝማዛ የሙቀት መጠን በአስተማማኝ ሁኔታ መገመት አለበት.አህመድ et al.2 በጥልቅ የሙቀት እና ቴርሞዳይናሚክስ ታሳቢዎች ላይ የተመሰረተ ከፍተኛ ደረጃ ያለው የሙቀት አውታር ሞዴል አቅርቧል።ለኢንዱስትሪ የሙቀት መከላከያ ዓላማዎች የሙቀት አምሳያ ዘዴዎችን ማሳደግ ከመተንተን መፍትሄዎች እና የሙቀት መለኪያዎችን ግምት ውስጥ በማስገባት ጥቅሞች አሉት.
Nair et al.3 በኤሌክትሪክ ማሽን ውስጥ ያለውን የሙቀት ስርጭት ለመተንበይ የ 39 kW IM እና 3D የቁጥር የሙቀት ትንተና ጥምር ትንተና ተጠቅመዋል።Ying et al.4 በደጋፊ የቀዘቀዘ ሙሉ በሙሉ የታሸገ (TEFC) IMs ከ3D የሙቀት ግምት ጋር ተንትኗል።ጨረቃ እና ሌሎች.5 CFDን በመጠቀም የIM TEFC የሙቀት ፍሰት ባህሪያትን አጥንቷል።የ LPTN ሞተር ሽግግር ሞዴል በቶድ እና ሌሎች 6 ተሰጥቷል.የሙከራ ሙቀት መረጃ ከታቀደው የኤል.ፒ.ቲ.ኤን ሞዴል ከሚመነጩ የተሰላ ሙቀቶች ጋር አብሮ ጥቅም ላይ ይውላል።ፒተር እና ሌሎች 7 የኤሌክትሪክ ሞተሮች የሙቀት ባህሪን የሚጎዳውን የአየር ፍሰት ለማጥናት CFD ን ተጠቅመዋል።
Cabral et al8 የሲሊንደር ሙቀት ስርጭትን እኩልታ በመተግበር የማሽኑ ሙቀት የተገኘበትን ቀላል የ IM ቴርማል ሞዴል አቅርቧል።Nategh et al.9 የተመቻቹ ክፍሎችን ትክክለኛነት ለመፈተሽ CFD ን በመጠቀም የራስ-አየር ማናፈሻ ሞተር ሲስተም አጥንቷል።ስለዚህ, የቁጥር እና የሙከራ ጥናቶች የኢንደክሽን ሞተሮች የሙቀት ትንታኔን ለማስመሰል ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ, ምስልን ይመልከቱ.2.
ይንዬ እና ሌሎች 10 የመደበኛ ቁሳቁሶችን እና የጋራ የማሽን ክፍል መጥፋትን የጋራ የሙቀት ባህሪያትን በመጠቀም የሙቀት አስተዳደርን ለማሻሻል ንድፍ አቅርበዋል.ማርኮ et al.11 የ CFD እና LPTN ሞዴሎችን በመጠቀም የማቀዝቀዣ ዘዴዎችን እና የውሃ ጃኬቶችን ለማሽን አካላት ዲዛይን መስፈርቶችን አቅርቧል።Yaohui et al.12 ተገቢውን የማቀዝቀዣ ዘዴ ለመምረጥ እና በዲዛይን ሂደት መጀመሪያ ላይ አፈፃፀሙን ለመገምገም የተለያዩ መመሪያዎችን ይሰጣሉ።ኔል እና አል.13 ለተጣመሩ ኤሌክትሮማግኔቲክ-ቴርማል ማስመሰል ሞዴሎችን ለመጠቀም ለተወሰኑ የእሴቶች፣ የዝርዝር ደረጃ እና የመልቲፊዚክስ ችግርን የማስላት ኃይልን ለመጠቀም ሐሳብ አቅርበዋል።Jean et al.14 እና Kim et al.15 የአየር ማቀዝቀዣ ኢንዳክሽን ሞተር የሙቀት ስርጭትን በ 3D ጥምር FEM መስክ ላይ አጥንተዋል።የጁሌ ኪሳራዎችን ለማግኘት እና ለሙቀት ትንተና ለመጠቀም የ3D ኢዲ የአሁኑን የመስክ ትንተና በመጠቀም የግቤት ውሂብን አስላ።
ሚሼል እና ሌሎች 16 የተለመዱ የሴንትሪፉጋል ማቀዝቀዣ አድናቂዎችን ከተለያዩ ዲዛይኖች አክሺያል ደጋፊዎች ጋር በማመሳሰል እና በሙከራዎች አወዳድረዋል።ከነዚህ ዲዛይኖች ውስጥ አንዱ ተመሳሳይ የሙቀት መጠንን በመጠበቅ በሞተር ብቃት ላይ ትንሽ ነገር ግን ጉልህ መሻሻሎችን አግኝቷል።
Lu et al.17 በኢንደክሽን ሞተር ዘንግ ላይ ያለውን የብረት ኪሳራ ለመገመት ከቦግሊቲ ሞዴል ጋር በማጣመር ተመጣጣኝ መግነጢሳዊ ዑደት ዘዴን ተጠቅመዋል።ደራሲዎቹ የማግኔቲክ ፍሉክስ እፍጋት በእንዝርት ሞተር ውስጥ በሚገኝ ማንኛውም መስቀለኛ ክፍል ውስጥ ስርጭቱ አንድ አይነት ነው ብለው ይገምታሉ።የእነሱን ዘዴ ከተወሰኑ ንጥረ ነገሮች ትንተና እና የሙከራ ሞዴሎች ውጤቶች ጋር አወዳድረው ነበር.ይህ ዘዴ MI ለግልጽ ትንተና ሊያገለግል ይችላል ፣ ግን ትክክለኛነቱ የተወሰነ ነው።
18 የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክን ለመተንተን የተለያዩ ዘዴዎችን ያቀርባል።ከነሱ መካከል በሪአክቲቭ ሀዲድ ውስጥ የኃይል ኪሳራዎችን ለመገመት ዘዴዎች እና የትራክሽን መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች የሙቀት መጨመርን ለመተንበይ ዘዴዎች ተገልጸዋል ።እነዚህ ዘዴዎች የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮችን የኃይል መለዋወጥ ውጤታማነት ለማሻሻል ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ.
ዛብዱር እና ሌሎች.19 ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የቁጥር ዘዴን በመጠቀም የማቀዝቀዣ ጃኬቶችን አፈፃፀም መርምሯል.የማቀዝቀዣ ጃኬቱ ለሶስት-ደረጃ IM እንደ ዋናው የኩላንት ምንጭ ውሃን ይጠቀማል, ይህም ለኃይል እና ለፓምፕ ከፍተኛው የሙቀት መጠን አስፈላጊ ነው.Rippel እና ሌሎች.20 transverse laminated cooling የሚባል ፈሳሽ የማቀዝቀዝ ስርዓቶች ላይ አዲስ አቀራረብ የባለቤትነት መብት ሰጥቷቸዋል፣ በዚህ ጊዜ ማቀዝቀዣው እርስ በርስ በተፈጠሩት መግነጢሳዊ መሸፈኛ ቀዳዳዎች በተፈጠሩ ጠባብ ክልሎች በኩል በሚያልፍበት መንገድ።ዴሪስዛዴ እና ሌሎች.21 በአውቶሞቲቭ ኢንዱስትሪ ውስጥ የኤትሊን ግላይኮልን እና የውሃ ድብልቅን በመጠቀም የትራክሽን ሞተሮች ቅዝቃዜን በሙከራ መርምሯል።በ CFD እና 3D የተዘበራረቀ ፈሳሽ ትንተና የተለያዩ ድብልቆችን አፈፃፀም ይገምግሙ።በ Boopathi et al.22 የተደረገው የማስመሰል ጥናት የውሃ-ቀዝቃዛ ሞተሮች (17-124 ° ሴ) የሙቀት መጠን ከአየር ማቀዝቀዣ ሞተሮች (104-250 ° ሴ) በጣም ያነሰ መሆኑን አሳይቷል።የአሉሚኒየም የውሃ ማቀዝቀዣ ሞተር ከፍተኛው የሙቀት መጠን በ 50.4% ይቀንሳል, እና ከፍተኛው የ PA6GF30 የውሃ ማቀዝቀዣ ሞተር በ 48.4% ይቀንሳል.Bezukov et al.23 በፈሳሽ የማቀዝቀዣ ዘዴ በሞተር ግድግዳ ላይ ባለው የሙቀት መቆጣጠሪያ ላይ ሚዛን መፈጠር የሚያስከትለውን ውጤት ገምግሟል።ጥናቶች እንደሚያሳዩት 1.5 ሚሜ ውፍረት ያለው ኦክሳይድ ፊልም ሙቀትን ማስተላለፍ በ 30% ይቀንሳል, የነዳጅ ፍጆታን ይጨምራል እና የሞተርን ኃይል ይቀንሳል.
Tanguy et al.24 የተለያዩ የፍሰት መጠኖች፣ የዘይት ሙቀት፣ የመዞሪያ ፍጥነቶች እና የኤሌትሪክ ሞተሮች የክትባት ዘዴዎችን እንደ ቀዝቃዛ ዘይት በመጠቀም ሙከራዎችን አድርገዋል።በፍሰት መጠን እና በአጠቃላይ የማቀዝቀዣ ቅልጥፍና መካከል ጠንካራ ግንኙነት ተፈጥሯል።Ha et al.25 የዘይት ፊልሙን በእኩል ለማሰራጨት እና የሞተርን የማቀዝቀዝ ቅልጥፍናን ለማሳደግ የሚንጠባጠቡ ኖዝሎችን እንደ ኖዝል እንዲጠቀሙ ሐሳብ አቅርበዋል።
Nandi et al.26 የኤል-ቅርጽ ያለው ጠፍጣፋ የሙቀት ቧንቧዎች በሞተር አፈፃፀም እና በሙቀት አስተዳደር ላይ ያለውን ተፅእኖ ተንትነዋል።የሙቀት ቱቦው የትነት ክፍል በሞተር መያዣ ውስጥ ተጭኗል ወይም በሞተር ዘንግ ውስጥ የተቀበረ ሲሆን ኮንዲሽነሩ ተጭኖ በሚዘዋወር ፈሳሽ ወይም አየር ይቀዘቅዛል።ቤሌትተር እና ሌሎች.27 የ PCM ጠጣር-ፈሳሽ ማቀዝቀዣ ዘዴን ለአላፊ ሞተር ስቶተር አጥንቷል።ፒሲኤም ጠመዝማዛ ራሶችን ያስገባል፣ የሙቅ ቦታውን የሙቀት መጠን በድብቅ የሙቀት ኃይል በማከማቸት ይቀንሳል።
ስለዚህ የሞተር አፈፃፀም እና የሙቀት መጠን የተለያዩ የማቀዝቀዣ ስልቶችን በመጠቀም ይገመገማሉ, ምስልን ይመልከቱ.3. እነዚህ የማቀዝቀዣ ወረዳዎች የንፋስ, ሳህኖች, ጠመዝማዛ ራሶች, ማግኔቶች, ሬሳ እና የመጨረሻ ሳህኖች ሙቀትን ለመቆጣጠር የተነደፉ ናቸው.
ፈሳሽ ማቀዝቀዣ ዘዴዎች ውጤታማ በሆነ የሙቀት ማስተላለፊያነታቸው ይታወቃሉ.ይሁን እንጂ በሞተሩ ዙሪያ ያለው ማቀዝቀዣ ብዙ ኃይል ስለሚፈጅ የሞተርን ውጤታማ የኃይል መጠን ይቀንሳል.በሌላ በኩል የአየር ማቀዝቀዣ ዘዴዎች በዝቅተኛ ዋጋ እና በቀላል አሻሽል ምክንያት በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለ ዘዴ ነው.ይሁን እንጂ አሁንም ቢሆን ከፈሳሽ ማቀዝቀዣ ዘዴዎች ያነሰ ውጤታማ ነው.በፈሳሽ ማቀዝቀዣ ውስጥ ያለውን ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ አሠራር ከአየር ማቀዝቀዣው አነስተኛ ዋጋ ጋር በማጣመር ተጨማሪ ኃይል ሳይወስድ የተቀናጀ አካሄድ ያስፈልጋል.
ይህ ጽሑፍ በ AD ውስጥ ያለውን የሙቀት ኪሳራ ይዘረዝራል እና ይተነትናል.የዚህ ችግር ዘዴ, እንዲሁም የኢንደክሽን ሞተሮችን ማሞቅ እና ማቀዝቀዝ, በሙቀት መጥፋት ኢንዳክሽን ሞተርስ ክፍል ውስጥ በማቀዝቀዣ ዘዴዎች ተብራርቷል.የኢንደክሽን ሞተር ዋና ሙቀት ማጣት ወደ ሙቀት ይለወጣል.ስለዚህ, ይህ ጽሑፍ በሞተሩ ውስጥ ያለውን የሙቀት ማስተላለፊያ ዘዴን በመምራት እና በግዳጅ ማጓጓዝ ያብራራል.ተከታታይ እኩልታዎችን፣ Navier-Stokes/momentum equations እና energy equations በመጠቀም የIM አማቂ ሞዴሊንግ ሪፖርት ተደርጓል።ተመራማሪዎቹ የኤሌክትሪክ ሞተርን የሙቀት አገዛዝ ለመቆጣጠር ብቸኛው ዓላማ የ stator windings ያለውን ሙቀት ለመገመት የ IM ትንታኔ እና የቁጥር የሙቀት ጥናቶችን አከናውነዋል.ይህ መጣጥፍ የሚያተኩረው የአየር ማቀዝቀዣ IMs የሙቀት ትንተና እና የተቀናጀ የአየር ማቀዝቀዣ እና የውሃ-ቀዝቃዛ አይኤምኤስ CAD ሞዴሊንግ እና ANSYS Fluent simulation በመጠቀም ነው።እና የተቀናጀ የተሻሻለ ሞዴል ​​የአየር ማቀዝቀዣ እና የውሃ-ቀዝቃዛ ስርዓቶች የሙቀት ጥቅሞች በጥልቀት ተተነተነዋል.ከላይ እንደተጠቀሰው, እዚህ የተዘረዘሩት ሰነዶች በሙቀት ክስተቶች እና በማቀዝቀዝ ሞተሮች ውስጥ ያለውን የጥበብ ሁኔታ ማጠቃለያ አይደለም, ነገር ግን የኢንደክሽን ሞተሮች አስተማማኝ አሠራር ለማረጋገጥ ብዙ ችግሮችን ያመለክታሉ. .
የሙቀት መጥፋት አብዛኛውን ጊዜ ወደ መዳብ ብክነት፣ የብረት ብክነት እና ግጭት/ሜካኒካል ኪሳራ ይከፋፈላል።
የመዳብ ብክነት የጁል ማሞቂያ ውጤት በተቆጣጣሪው የመቋቋም አቅም ምክንያት ነው እና በ 10.28 ሊሰላ ይችላል ።
q̇g የሚፈጠረው ሙቀት፣ I እና Ve በስመ ጅረት እና ቮልቴጅ፣ በቅደም ተከተል፣ እና Re ደግሞ የመዳብ መከላከያ ናቸው።
የብረት መጥፋት፣ እንዲሁም ጥገኛ ተውሳክ በመባልም የሚታወቀው፣ በኤኤም ውስጥ ሃይስቴሪሲስ እና ኢዲ አሁኑን ኪሳራ የሚያስከትል ሁለተኛው ዋና የኪሳራ አይነት ሲሆን በዋነኝነት የሚከሰተው በጊዜ በሚለዋወጠው መግነጢሳዊ መስክ ነው።የሚለካው በተራዘመው የስቴይንሜትዝ እኩልታ ነው፣የእነሱ ጥምርታ እንደ የስራ ሁኔታ ቋሚ ወይም ተለዋዋጭ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል10,28,29።
Khn ከዋናው ኪሳራ ዲያግራም የተገኘ የሂስተር መጥፋት ምክንያት ሲሆን ኬን የኤዲ ወቅታዊ ኪሳራ ምክንያት ነው ፣ N የሃርሞኒክ መረጃ ጠቋሚ ነው ፣ Bn እና f የ sinusoidal ያልሆነ ተነሳሽነት ከፍተኛ ፍሰት እና ድግግሞሽ ናቸው።ከዚህ በላይ ያለው እኩልታ በሚከተለው መልኩ የበለጠ ቀላል ሊሆን ይችላል10፣29፡
ከነሱ መካከል፣ K1 እና K2 እንደቅደም ተከተላቸው የኮር ኪሳራ ፋክተር እና ኤዲ ወቅታዊ ኪሳራ (qec)፣ hysteresis loss (qh) እና ትርፍ ኪሳራ (qex) ናቸው።
የንፋስ ጭነት እና የግጭት ኪሳራዎች በ IM ውስጥ የሜካኒካል ኪሳራ ሁለት ዋና ዋና ምክንያቶች ናቸው።የንፋስ እና የግጭት ኪሳራዎች 10 ናቸው
በቀመር ውስጥ፣ n የማዞሪያው ፍጥነት ነው፣ Kfb የግጭት ኪሳራዎች ቅንጅት ነው፣ D የ rotor ውጫዊ ዲያሜትር ነው ፣ l የ rotor ርዝመት ነው ፣ G የ rotor 10 ክብደት ነው።
በዚህ ምሳሌ ላይ በተተገበረው በPoisson equation30 እንደተገለጸው በሞተሩ ውስጥ ያለው የሙቀት ማስተላለፊያ ዋናው ዘዴ በማስተላለፊያ እና በውስጣዊ ማሞቂያ ነው ።
በሚሠራበት ጊዜ, ሞተሩ የተረጋጋ ሁኔታ ላይ ከደረሰ ከተወሰነ ጊዜ በኋላ, የሚፈጠረውን ሙቀት በቋሚ የሙቀት ፍሰት ማሞቂያ ሊጠጋ ይችላል.ስለዚህ, በኤንጅኑ ውስጥ ያለው ማስተላለፊያ የሚከናወነው ከውስጥ ሙቀት በሚለቀቅበት ጊዜ ነው ተብሎ ሊታሰብ ይችላል.
በፊንች እና በአካባቢው ከባቢ አየር መካከል ያለው የሙቀት ልውውጥ እንደ አስገዳጅ መዘዋወር ይቆጠራል, ፈሳሹ በውጫዊ ኃይል ወደ አንድ አቅጣጫ እንዲሄድ ሲገደድ.ኮንቬንሽን እንደ 30 ሊገለፅ ይችላል፡-
h የሙቀት ማስተላለፊያ ቅንጅት (W/m2 K) ሲሆን, A የቦታው ስፋት ነው, እና ΔT በሙቀት ማስተላለፊያ ወለል እና በማቀዝቀዣው ወለል መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ነው.የ Nusselt ቁጥር (ኑ) ከድንበሩ ጋር በተዛመደ የኮንቬክቲቭ እና የመተላለፊያ ሙቀት ማስተላለፊያ ጥምርታ መለኪያ ሲሆን የሚመረጠው በ laminar እና ብጥብጥ ፍሰት ባህሪያት ላይ ነው.በተጨባጭ ዘዴው መሠረት፣ የኑስሴልት የተዘበራረቀ ፍሰት ቁጥር ብዙውን ጊዜ ከሬይኖልድስ ቁጥር እና ከፕራንድትል ቁጥር ጋር ይገናኛል፣ በ 30 ይገለጻል።
h የኮንቬክቲቭ ሙቀት ማስተላለፊያ ቅንጅት (W/m2 K) ሲሆን, l የባህሪው ርዝመት ነው, λ የፈሳሹ የሙቀት መጠን (W/m K) እና Prandtl ቁጥር (Pr) የንፅፅር ሬሾ ነው. የሞመንተም ስርጭት ቅንጅት ወደ የሙቀት ስርጭት (ወይም የፍጥነት እና የሙቀት ወሰን ንብርብር አንጻራዊ ውፍረት) 30፡
የት k እና cp እንደ ቅደም ተከተላቸው የፈሳሹ የሙቀት አማቂ እና የተለየ የሙቀት አቅም ናቸው።በአጠቃላይ አየር እና ውሃ ለኤሌክትሪክ ሞተሮች በጣም የተለመዱ ማቀዝቀዣዎች ናቸው.የአየር እና የውሃ ፈሳሽ ባህሪያት በአከባቢው የሙቀት መጠን በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያሉ ።
የ IM ቴርማል ሞዴሊንግ በሚከተሉት ግምቶች ላይ የተመሰረተ ነው-3D የተረጋጋ ሁኔታ, የተዘበራረቀ ፍሰት, አየር ተስማሚ ጋዝ ነው, ቸልተኛ ጨረር, የኒውቶኒያ ፈሳሽ, የማይጨበጥ ፈሳሽ, የማይንሸራተት ሁኔታ እና ቋሚ ባህሪያት.ስለዚህ የሚከተሉት እኩልታዎች በፈሳሽ ክልል ውስጥ የጅምላ፣ የፍጥነት እና የኢነርጂ ጥበቃ ህጎችን ለማሟላት ያገለግላሉ።
በጥቅሉ ሲታይ፣ የጅምላ ጥበቃ እኩልታ በቀመርው ከተወሰነው የተጣራ የጅምላ ፍሰት ጋር እኩል ነው።
በኒውተን ሁለተኛ ህግ መሰረት፣ የፈሳሽ ቅንጣት ለውጥ ፍጥነት በእሱ ላይ ከሚሰሩት ኃይሎች ድምር ጋር እኩል ነው፣ እና አጠቃላይ የፍጥነት ጥበቃ እኩልታ በቬክተር መልክ ሊፃፍ ይችላል።
ከላይ ባለው እኩልታ ውስጥ ∇p፣ ∇∙τij እና ρg የሚሉት ቃላት በቅደም ተከተል ግፊትን፣ viscosity እና የስበት ኃይልን ይወክላሉ።በማሽኖች ውስጥ እንደ ማቀዝቀዣ (አየር, ውሃ, ዘይት, ወዘተ) ማቀዝቀዣዎች በአጠቃላይ እንደ ኒውቶኒያን ይቆጠራሉ.እዚህ ላይ የሚታዩት እኩልታዎች የሚያካትቱት በተቆራረጠ ውጥረት እና በፍጥነት ቅልመት (ውጥረት መጠን) መካከል ያለው ቀጥተኛ ግንኙነት ወደ ሸለተ አቅጣጫ ብቻ ነው።የማያቋርጥ viscosity እና ቋሚ ፍሰትን ከግምት ውስጥ በማስገባት ቀመር (12) ወደ 31 ሊቀየር ይችላል፡-
በቴርሞዳይናሚክስ የመጀመሪያ ህግ መሰረት በፈሳሽ ቅንጣት ላይ ያለው የኃይል ለውጥ መጠን በፈሳሽ ቅንጣት ከሚፈጠረው የንፁህ ሙቀት ድምር እና በፈሳሽ ቅንጣት ከሚፈጠረው የተጣራ ሃይል ጋር እኩል ነው።ለኒውቶኒያ ሊታመም የሚችል ዝልግልግ ፍሰት፣ የኢነርጂ ቁጠባ እኩልታ በ31 ሊገለፅ ይችላል፡-
Cp በቋሚ ግፊት ያለው የሙቀት አቅም ሲሆን ∇ ∙ (k∇T) የሚለው ቃል በፈሳሽ ሴል ወሰን በኩል ካለው የሙቀት መቆጣጠሪያ ጋር የተገናኘ ሲሆን k የሙቀት መቆጣጠሪያውን ያመለክታል።የሜካኒካል ኃይልን ወደ ሙቀት መለወጥ በ \(\ varnothing \) (ማለትም ፣ viscous dissipation function) አንፃር ይቆጠራል እና እንደሚከተለው ይገለጻል
\(\rho \) የፈሳሹ ጥግግት ባለበት ፣ \(\ mu \) የፈሳሹ viscosity ነው ፣ u ፣ v እና w የፈሳሽ ፍጥነት አቅጣጫ x ፣ y ፣ z አቅም ናቸው።ይህ ቃል የሜካኒካል ኃይልን ወደ የሙቀት ኃይል መለወጥን የሚገልጽ ሲሆን ችላ ሊባል የሚችለው ምክንያቱም የፈሳሹ viscosity በጣም ከፍተኛ ሲሆን እና የፈሳሹ ፍጥነት በጣም ትልቅ በሚሆንበት ጊዜ ብቻ ነው።በቋሚ ፍሰት ፣ በቋሚ የተወሰነ ሙቀት እና የሙቀት አማቂነት ፣ የኃይል እኩልታ በሚከተለው መልኩ ተስተካክሏል ።
እነዚህ መሰረታዊ እኩልታዎች በካርቴሲያን መጋጠሚያ ስርዓት ውስጥ ላሚናር ፍሰት ተፈትተዋል.ይሁን እንጂ እንደ ሌሎች ብዙ ቴክኒካል ችግሮች የኤሌክትሪክ ማሽኖች አሠራር በዋነኝነት ከተዛባ ፍሰቶች ጋር የተያያዘ ነው.ስለዚህ፣ እነዚህ እኩልታዎች የ Reynolds Navier-Stokes (RANS) የተዘበራረቀ ሞዴሊንግ አማካኝ ዘዴን ለመመስረት ተሻሽለዋል።
በዚህ ሥራ ውስጥ የ ANSYS FLUENT 2021 ፕሮግራም ለ CFD ሞዴሊንግ ከተዛማጅ የድንበር ሁኔታዎች ጋር ተመርጧል, እንደ ሞዴል ግምት ውስጥ ያስገባው: ያልተመሳሰለ ሞተር ከአየር ማቀዝቀዣ 100 ኪሎ ዋት, የ rotor ዲያሜትር 80.80 ሚሜ, ዲያሜትር. የ stator 83.56 ሚሜ (ውስጣዊ) እና 190 ሚሜ (ውጫዊ), የአየር ክፍተት 1.38 ሚሜ, አጠቃላይ 234 ሚሜ ርዝመት, መጠን , የጎድን አጥንት ውፍረት 3 ሚሜ..
የ SolidWorks አየር ማቀዝቀዣ ሞተር ሞዴል ወደ ANSYS Fluent ገብቷል እና ተመስሏል።በተጨማሪም, የተገኘው ውጤት የተከናወነውን የማስመሰል ትክክለኛነት ለማረጋገጥ ነው.በተጨማሪም፣ የተቀናጀ የአየር እና የውሃ ማቀዝቀዣ አይኤም ሞዴል የተሰራው SolidWorks 2017 ሶፍትዌርን በመጠቀም እና ANSYS Fluent 2021 ሶፍትዌርን በመጠቀም ነው (ምስል 4)።
የዚህ ሞዴል ዲዛይን እና ልኬቶች በ Siemens 1LA9 አሉሚኒየም ተከታታይ አነሳሽነት እና በ SolidWorks 2017 ተቀርፀዋል።በANSYS Workbench 2021 ሞዴል ሲሰሩ ያልተፈለጉ ክፍሎችን በማንሳት፣ ፊሊቶችን፣ ቻምፈርዎችን እና ሌሎችንም በማውጣት የCAD ሞዴሎችን ይቀይሩ።
የንድፍ ፈጠራ የውሃ ጃኬት ነው, ርዝመቱ ከመጀመሪያው ሞዴል የማስመሰል ውጤቶች ተወስኗል.በ ANSYS ውስጥ ወገብ ሲጠቀሙ ጥሩ ውጤት ለማግኘት በውሃ ጃኬት ማስመሰል ላይ አንዳንድ ለውጦች ተደርገዋል።የተለያዩ የ IM ክፍሎች በ fig.5 ሀ–ረ
(ሀ)Rotor ኮር እና IM ዘንግ.(ለ) IM stator ኮር.(ሐ) IM stator ጠመዝማዛ.(መ) የ MI ውጫዊ ክፈፍ.(ሠ) IM የውሃ ጃኬት.ረ) የአየር እና የውሃ ማቀዝቀዣ IM ሞዴሎች ጥምረት.
ዘንግ ላይ የተገጠመ የአየር ማራገቢያ በ 10 ሜ / ሰ ቋሚ የአየር ፍሰት እና በ 30 ዲግሪ ሴንቲግሬድ የሙቀት መጠን በፋይኖቹ ወለል ላይ ይሰጣል.በዚህ ጽሑፍ ውስጥ በተተነተነው የደም ግፊት አቅም ላይ በመመርኮዝ የዋጋው ዋጋ በዘፈቀደ የተመረጠ ነው, ይህም በጽሑፎቹ ውስጥ ከተጠቀሰው የበለጠ ነው.ሞቃት ዞን የ rotor, stator, stator windings እና rotor cage bars ያካትታል.የ stator እና rotor ቁሳቁሶች ብረት ናቸው, ጠመዝማዛዎች እና የኬጅ ዘንጎች መዳብ ናቸው, ፍሬም እና የጎድን አጥንት አሉሚኒየም ናቸው.በእነዚህ ቦታዎች ላይ የሚፈጠረው ሙቀት በኤሌክትሮማግኔቲክ ክስተቶች ምክንያት እንደ ጁል ማሞቂያ የውጭ ጅረት በመዳብ ጥቅል ውስጥ ሲያልፍ እና እንዲሁም በመግነጢሳዊ መስክ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ምክንያት ነው.ለ 100 ኪሎ ዋት IM ከሚገኙ የተለያዩ ጽሑፎች ውስጥ የተለያዩ ክፍሎች የሙቀት መልቀቂያ ደረጃዎች ተወስደዋል.
የተቀናጀ የአየር ማቀዝቀዣ እና የውሃ ማቀዝቀዣ IMs, ከላይ ከተጠቀሱት ሁኔታዎች በተጨማሪ, የውሃ ጃኬትን ያካትታል, በዚህ ውስጥ የሙቀት ማስተላለፊያ ችሎታዎች እና የፓምፕ ሃይል መስፈርቶች ለተለያዩ የውሃ ፍሰት መጠኖች (5 ሊት / ደቂቃ, 10 ሊ / ደቂቃ) ተንትነዋል. እና 15 ሊት / ደቂቃ).ይህ ቫልቭ እንደ ዝቅተኛው ቫልቭ ተመርጧል, ምክንያቱም ውጤቶቹ ከ 5 ሊት / ደቂቃ በታች ለሆኑ ፍሰቶች ከፍተኛ ለውጥ አላደረጉም.በተጨማሪም የሙቀት መጠኑ እየቀነሰ ቢመጣም የፓምፕ ሃይል በከፍተኛ ሁኔታ ስለጨመረ የ 15 ሊት / ደቂቃ ፍሰት እንደ ከፍተኛው እሴት ተመርጧል.
የተለያዩ የIM ሞዴሎች ወደ ANSYS Fluent ገብተው ተጨማሪ የANSYS ንድፍ ሞዴለርን በመጠቀም ተስተካክለዋል።በተጨማሪም በሞተሩ ዙሪያ ያለውን የአየር እንቅስቃሴ ለመተንተን እና ሙቀትን ወደ ከባቢ አየር ማስወገድን ለማጥናት የ 0.3 × 0.3 × 0.5 ሜትር ስፋት ያለው የሳጥን ቅርጽ ያለው መያዣ በ AD ዙሪያ ተሠርቷል.ለተቀናጁ የአየር እና የውሃ ማቀዝቀዣ IMs ተመሳሳይ ትንታኔዎች ተካሂደዋል።
የ IM ሞዴል በ CFD እና FEM የቁጥር ዘዴዎችን በመጠቀም ተቀርጿል.Meshes በ CFD ውስጥ የተገነቡት አንድን ጎራ ወደ የተወሰኑ ክፍሎች ለመከፋፈል መፍትሄ ለማግኘት ነው።ለአጠቃላይ ውስብስብ የሞተር ክፍሎች ጂኦሜትሪ ከተገቢው የንጥል መጠኖች ጋር ቴትራሄድራል ሜሽዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ።ትክክለኛ የገጽታ ሙቀት ማስተላለፊያ ውጤቶችን ለማግኘት ሁሉም መገናኛዎች በ10 ንብርብሮች ተሞልተዋል።የሁለት MI ሞዴሎች ፍርግርግ ጂኦሜትሪ በምስል ላይ ይታያል.6 ሀ፣ ለ.
የኢነርጂው እኩልታ በሞተሩ ውስጥ በተለያዩ ቦታዎች ላይ የሙቀት ልውውጥን እንዲያጠኑ ይፈቅድልዎታል.ከመደበኛ ግድግዳ ተግባራት ጋር ያለው የ K-epsilon ብጥብጥ ሞዴል በውጫዊው ገጽ ላይ ብጥብጥ እንዲፈጠር ተመርጧል.ሞዴሉ የኪነቲክ ኢነርጂ (ኤክ) እና የተበጠበጠ መበታተን (ኤፒሲሎን) ግምት ውስጥ ያስገባል.መዳብ, አሉሚኒየም, ብረት, አየር እና ውሃ በየራሳቸው አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥቅም ላይ እንዲውሉ ለመደበኛ ባህሪያቸው ተመርጠዋል.የሙቀት ብክነት ደረጃዎች (ሰንጠረዥ 2 ይመልከቱ) እንደ ግብዓቶች ይሰጣሉ, እና የተለያዩ የባትሪ ዞን ሁኔታዎች ወደ 15, 17, 28, 32 ተቀምጠዋል. በሞተር መያዣው ላይ ያለው የአየር ፍጥነት ለሁለቱም የሞተር ሞዴሎች በ 10 ሜትር / ሰ እና በ ውስጥ ተቀምጧል. በተጨማሪም ለውሃ ጃኬት (5 ሊት / ደቂቃ, 10 ሊት / ደቂቃ እና 15 ሊት / ደቂቃ) ሶስት የተለያዩ የውሃ መጠኖች ግምት ውስጥ ገብተዋል.ለበለጠ ትክክለኛነት የሁሉም እኩልታዎች ቀሪዎች ከ1 × 10–6 ጋር እኩል ተቀምጠዋል።የናቪየር ፕራይም (NS) እኩልታዎችን ለመፍታት SIMPLE (ግማሽ-ስምምነት ዘዴ ለግፊት እኩልታዎች) ስልተ ቀመር ይምረጡ።ዲቃላ ጅምር ከተጠናቀቀ በኋላ በስእል 7 እንደሚታየው ማዋቀሩ 500 ድግግሞሾችን ይሰራል።