電機散熱
關注創建者：課代表 創建時間：2018-12-09
電機散熱的視頻教程
fluent電機強制風冷散熱仿真
詳細講解風冷電機模型處理，轉動靜止區域設置，模型簡化，網格劃分，邊界條件設置過程，并介紹了多面體網格劃分模塊，通過本套課程，可以輕松掌握風冷電機散熱仿真方法，具有很強的工程實用性。
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Fluent-YKK電機通風散熱CFD分析
講解了 Fluent CFD在YKK電機通風散熱流場仿真中的應用，包括前傾/直葉片內風扇方案對比，后傾外風扇設計；外風路導風筒隔板優化, 冷卻管的橢圓管與圓管對比；冷卻器隔板優化，試驗結果對比；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗測試結果
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CFD在電機通風散熱仿真中的應用
CFD在電機通風散熱流場仿真中的應用，前傾/直葉片，后傾外風扇；外風路導風筒隔板, 冷卻管；冷卻器，試驗結果；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗。包括YKK空空冷，YKS空水冷，TEFC封閉式, ODP開啟式，大中型發電機，空調室內機與新風系統用的貫流風機Blower，風壓-風量PQ，效率曲線，永磁同步水冷（電動汽車用）水道，外部軸流，流固，熱固耦合。
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電機散熱的實例教程
來源：EDC電驅未來
引言
新能源汽車、機器人和高精度數控機床等國家重點支持領域的發展對電機的效率、功率密度、響應速度和振動噪聲等性能指標提出了更高的要求，促使電機向高精度、高功率密度、小型化、輕量化和機電一體化等方向發展，帶來了電機內部發熱量急劇增加、有效散熱空間嚴重不足等問題，因此散熱問題成為電機系統進一步向高功率密度方向發展的瓶頸。電機內部溫升過高不僅會縮短電機內部絕緣材料的壽命，而且會降低電機的運行效率，使得發熱量增加，造成電機溫度進一步上升，形成惡性循環，嚴重影響電機壽命和電機運行的安全性。據統計，30%～40%的永磁電機失效是由電機溫升過高引起的，因此，采用高效的散熱系統抑制電機溫升是電機向高效率、高穩定性和高可靠性方向發展的關鍵。
風冷、液冷和蒸發冷卻散熱系統是三種常用的電機散熱系統。風冷散熱系統憑借成本低、可靠性高和安裝方便等優勢在小功率電機散熱領域得到了廣泛應用。相較于風冷散熱系統，液冷散熱系統具有極高的散熱效率，其散熱效率可以達到前者的50倍，適用于電機發熱量大、熱流密度高的散熱場合。然而液冷散熱系統需要額外的循環液路與密封系統，增加了電機系統的成本和復雜性。目前，由我國自主研發的蒸發冷卻散熱技術在兆瓦級大容量發電機組的散熱系統中得到了廣泛應用，其主要原理是利用工質的氣液相變循環實現對電機的高效冷卻。蒸發冷卻技術可以有效降低電機運行溫升。
高效化是電機散熱系統發展的重要方向，優化電機散熱系統結構參數是提高電機冷卻效率的常用手段。近年來，通過在電機關鍵發熱部件與冷卻殼體之間構建額外熱路來提高電機散熱效率的額外熱路增強型電機散熱方案得到了研究與應用。
展開 【前言】10年前，作為CFD仿真技術支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機的散熱仿真咨詢項目，雖然很辛苦，但項目的鍛煉價值極高，讓我在后續多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機模型，現在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機硬件內存有限，網格劃分只能采用混合網格，用混合網格，模型又必須進行相應的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機的工作原理，你還需要對電機組成結構的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現在有了Ansys Fluent Meshing，網格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關鍵技術包括：模型簡化、網格劃分、接地系數、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現機電能量轉換的電磁裝置。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產機械的原動機。電機在運行時將產生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當的措施將電機中的熱量散發出去，使其在允許的溫度限值內運行。
電機冷卻的目的就是根據不同類型電機選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運行狀態下，電機各部分溫度不超過國家標準允許的限值。電機的冷卻方式，主要是指對電機散熱采用什么冷卻介質和相應的流動途徑。
展開 電機冷卻的目的就是根據不同類型電機選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運行狀態下，電機各部分溫度不超過國家標準允許的限值。電機的冷卻方式，主要是指對電機散熱采用什么冷卻介質和相應的流動途徑。改進電機的冷卻技術，對提高電機的利用系數和效率及增加可靠性和壽命，特別對提高大型電機的單機容量，都具有重要意義。
為了找到最佳電機冷卻方式，需要對電機在工作過程中的核心流動問題進行CFD仿真分析。通常電機CFD仿真分析的核心即是電機散熱系統分析，涉及通風系統、通風部件、換熱部件的設計優化以及電機核心部件溫升（起動時及額定工況）等問題。
展開 本文部分內容摘自：”專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程“ 中" TCE(熱電制冷)散熱系統設計 "章節中部分內容。
詳細了解本課程，也可點此下方鏈接：
專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程（國內首套有關散熱理論設計的系統培訓課程）
圖1 2012款Nissan聆風的電機
圖2電機水道
如圖1所示為2012款Nissan聆風的電機。電機為永磁同步電機，最大輸出功率為80kw。電機采用分布式繞組定子結構。圖2中展示了由壓在電機定子周圍的水-乙二醇（WEG）冷卻套組成的熱管理系統。冷卻套由鋁制成，有三個相對較大的冷卻通道。冷卻通道的尺寸大約是35mm寬，12.5mm高。冷卻套的內徑約為200mm，外徑約為250mm，軸向總長度約為210mm。冷卻套(不包括定子和轉子)的近似重量為10.1 kg。
對電機熱管理系統進行了熱性能測試。為此，電機首先連接到WEG流量測試臺。在入口溫度為65℃時，試驗臺通過冷卻套循環WEG(按水和乙二醇的各為50%的混合物)。測量了系統在不同WEG流量下的熱阻。采用直流、大電流、低壓三種電源對電機繞組進行加熱。約160A通過電機的所有三個階段提供約530 W的總熱量。在每個相的正、負(中性)側的壓降測量值，連同所提供的電流一起被用來計算所耗散的功率。
展開 圖1 常見的液冷電機與CFD散熱仿真
通常，在電機設計的過程中，采用CFD方法進行建模和仿真，可以快速計算得到電機散熱情況和整體的溫度分布，從而為我們的電機設計提供重要的數據支撐。不過，由于電機內部部件較多，各部分的發熱與散熱情況復雜，因此想要進行高效又準確的CFD模擬，必須要對電機模型進行簡化才能達到目的。
當然，對計算模型的簡化，必然會帶來計算精度的損失，這一點是毋庸置疑的。如何權衡計算效率與結果誤差之間的關系，很大程度上取決于工程師的選擇，本文嘗試通過對通用的電機模型的簡化方法進行整理，從而提供一些方法供大家參考與選取。
既然提到簡化，就不得不簡單說一下電機CFD計算量巨大的根源。由于電機是高速旋轉的設備，而且轉子與定子之間還存在有非常狹窄的氣隙，對于這一區域，我們必須要保證相當數量的網格來維持計算精度。正是因為考慮了這一細長的區域，導致電機的網格數量都是非常巨大的；同時，這些細小的特征還是無法被簡化的。因此，我們盡量從其他的方面對電機的模型進行簡化，從而在某種程度上來降低計算規模。
圖2 狹長的氣隙是導致電機CFD計算規模巨大的“罪魁禍首”
如下圖所示，是我們常見的電機設計CAD模型，不管我們采用RMPRT還是MotorCAD工具，都可以快速建立相對符合真實情況的三維模型。當然，CFD仿真通常是不會直接使用這一模型的，必須要進行一定量的簡化。
圖3 常見的電機設計CAD三維模型與簡化后的電機模型
一級簡化，繞組端部模型
這一部分的CAD通常都是首先被簡化的區域，由于繞組在兩端的形狀相對比較復雜，因此直接劃分這一部分的網格會導致網格數量巨大。
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基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真，包括剛度、拓撲優化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機散熱，電化學分析等；2. 建立從概念驗證、方案對比到詳細分析的完整仿真思路，提升問題定位與設計優化能力；3. 將仿真嵌入賽車研發流程，實現仿真驅動設計，提升性能、縮短周期、提高研發效率。
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時間：5月13日（星期三），16:00-17:00
內容簡介：
1、基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真，包括剛度、拓撲優化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機散熱，電化學分析等。
2、建立從概念驗證、方案對比到詳細分析的完整仿真思路，提升問題定位與設計優化能力。
基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真，包括剛度、拓撲優化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機散熱、電化學分析等；2. 建立從概念驗證，方案對比到詳細分析的完整仿真思路，提升問題定位與設計優化能力；3. 將仿真嵌入賽車研發流程，實現仿真驅動設計，提升性能、縮短周期、提高研發效率。
、電機散熱，電化學分析等。
時間：11月21日，14:30-15:30
合作伙伴：深圳市摩爾芯創科技有限公司
地點：線上
費用： 免費
立即報名
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11月21日 | 電機散熱Ansys解決方案及案例分享
簡介：電機的自然散熱、水冷、油冷方案介紹及Maxwell&Fluent操作流程演示。
技術鄰課程：技能回報 “深且廣”
1) 能落地：直接用學到的方法完成自己的項目，比如某研究生用技術鄰教的 “ALE 方法”，1 周就完成了 “彈體入水” 仿真，論文數據直接用；
2) 可遷移：學會 “解決一類問題的思路”，比如學完 “剎車熱耦合”，能遷移解決 “電機散熱”“設備傳熱” 等問題，技能適用范圍廣；
3) 高回報：企業學員能幫公司優化產品（如降低剎車溫度、減少制動尖叫），獲得晉升機會
教思路而非步驟，技能能遷移
1) 技術鄰：教你 “解決一類問題的核心思路”，比如學完 “汽車剎車系統熱耦合”，你能遷移解決 “電機散熱耦合”“化工設備傳熱耦合” 等同類問題，因為掌握了 “熱流耦合的參數設置邏輯、結果分析方法”；
2) 普通課程：教你 “完成一個案例的固定步驟”，比如學完 “標準圓形管道流固耦合”，遇到 “異形管道” 就無從下手，因為沒理解 “管道形態對網格劃分、耦合界面設置的影響
Ansys Maxwell有限元電機FPGA建模技術分享及電驅HIL系統解決方案
許冠軍
上海遠寬能源科技有限公司 系統工程部經理
使用Ansys TwinAI & Maxwell 預測手機無線充電效率
王德聚
Ansys主任應用工程師
基于Motor-CAD的自定義電機散熱分析
Ansys Maxwell有限元電機FPGA建模技術分享及電驅HIL系統解決方案
許冠軍
上海遠寬能源科技有限公司 系統工程部經理
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王德聚
Ansys主任應用工程師
基于Motor-CAD的自定義電機散熱分析
-10:40
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王德聚
Ansys主任應用工程師
10:40 -11:00
茶歇
11:00 -11:20
基于Motor-CAD的自定義電機散熱分析
