熱仿真在電機設計和減少散熱器重量中的應用

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AnJen Solutions最近使用了Flomerics公司的FLOTHERM(CFD) 軟件來幫助 MagneMotion, Inc. 設計一款采用了線性同步電動機(LSM)的垂直升降電梯。AnJen Solutions 對LSM散熱器的重量和熱特性進行了分析。AnJen Solution 的Michael Rigby 說:“FLOTHERM 對散熱器和LSM支撐結構之間的導熱量以及進入到空氣中的熱量提供了詳細的信息,仿真的結果表明通過減少翅片數和改變翅片間距和厚度可以達到與最初設計方案相同的效果,但散熱器的重量僅僅為最初方案的1/3 。”

軌道的熱負荷和垂直方向的形式都要求比水平放置的形式進行更為詳細的熱仿真。這是因為垂直方向的形式會導致換熱系數發生變化,同時也會提高周圍環境空氣溫度。此外LSM材料的溫度也是一個限制因素。

CFD 軟件的優勢在于能夠模擬LSM 周圍的空氣流動,從而使精確預測對流換熱量成為可能。Flomerics公司的FLOTHERM 軟件是專門為仿真電子和電氣產品熱特性而開發的。Rigby說:“FLOTHERM 具有自動優化、簡化模型等許多強大的功能,這一切都可以大大提高的散熱性能和減少產品研發時間。軟件強大的功能使散熱器的優化成為可能,而散熱器重量的減少正是我們所需要的,因為MagneMotion的客戶對LSM 的總重量特別關注。”

FLOTHERM完全解決了產品的散熱問題,這其中不僅僅包括了熱量從發動機通過導熱方式經過機械結構和散熱器,而且包括了熱量通過對流的方式從機械結構和散熱器進入到空氣中。FLOTHERM 通過求解浮升力方程來確定由熱負荷所引起的空氣流動。Rigby 通過變化模型中散熱器翅片數和厚度來對11個不同的設計方案進行評估。當翅片數為15 并且翅厚為3 mm 時,可以滿足封裝溫度的限制并且此時的散熱器重量最小。優化之后的散熱器重量為39 磅,與未做優化時候相比重量減少了1/3 。

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