전동기 냉각

전동기를 정확하게 시뮬레이션하면 비용을 절감하고 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다. 모터가 지속적으로 더 작아지고 더 많이 작동함에 따라 과도한 열이 발생하고 효율이 크게 줄어듭니다. 심지어 극단적으로는 영구 자석이 한계에 도달하여 탈자기하는 사례도 있었습니다. 열 관리는 설계 프로세스 초기에 분석해야 하는 어려운 문제입니다.

ANSYS 솔루션을 사용하여 전동기를 최적화하면 다음과 같은 까다로운 응용 분야에서 제품을 가장 먼저 출시하는 업체가 될 수 있습니다.

  • 전기/하이브리드 차량
  • 전기 항공기
  • 풍력 터빈
  • 태양열 추적 패널

전자기장에서 모터의 모든 측면과 열 응력에서의 구조적 무결성에 대한 손실 분포를 시뮬레이션하면 초기 설계 트레이트오프 및 고려사항에 도움이 됩니다. ANSYS Maxwell에서 이와 관련된 전자기장과 전력 손실을 보여주는 시뮬레이션은 온도 분석을 수행하는 첫 번째 단계입니다.

전력 손실은 ANSYS Fluent에서 3D 시간 평균 입력으로 자동 매핑됩니다. 이러한 결과는 열 성능에 중요한 영역을 파악하고 냉각 설계를 최적화하기 위해 분석됩니다. 특정 상황에서 단일 Physics를 고려하기에 충분하지 않은 경우 Fluent 및 Maxwell을 결합할 수 있습니다. Fluent는 여러 냉각 방법을 시뮬레이션하고 해당 온도 정보를 Maxwell로 다시 전달합니다. 이러한 값은 온도 의존적인 재료 특성을 조정하고, 전자기장에 대한 보정을 수행한 다음, 추가 평가를 위해 Fluent로 다시 전달되는 데 사용됩니다.

전동기에서 최적화된 온도 분포

Fluent에서 워터 재킷과 오일 스프레이 냉각 기능을 사용하여 전동기에서 최적화된 온도 분포
Lucid Motors 제공.

Fluent는 다음을 비롯한 다양한 모터 냉각 방법을 시뮬레이션하는 데 사용될 수 있습니다.

  • 자연 또는 강제 공냉
  • 수랭
  • 분무 냉각

일단 적절한 냉각 상태에 도달하면 Fluent 및 ANSYS Mechanical을 결합하여 열 응력을 계산할 수 있습니다. 재료가 가열되면 변형이 발생할 수 있습니다. 소음, 진동, 충격(NVH)을 증가시키는 변형은 사용자에게 불쾌감을 줄 뿐만 아니라 안전에 큰 영향을 미칩니다.

ANSYS Twin Builder를 사용하면 전체 모터를 ANSYS SCADE를 사용하여 생성된 모터를 제어하는 임베디드 소프트웨어와 함께 ANSYS physics 솔버의 차수 감소 모델을 사용하여 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 시스템 시뮬레이션을 사용하면 물리적 프로토타입을 생성하지 않고도 프로세스 초기에 설계 결정을 내릴 수 있습니다. 게다가 Twin Builder를 사용하여 가상 자산 또는 디지털 트윈을 생성하고 이를 현장의 물리적 자산에 연결함으로써 모터의 다양한 작동 조건을 이해하고, 진단을 수행하며, 이상적인 유지보수 일정을 예측하여 보증 비용을 절감할 수 있습니다.

Lucid 냉각

효율성을 12% 증가시키는 전동기에서의 오일 분무 냉각 프로세스에 대한 ANSYS Fluent 시뮬레이션
Lucid Motors 제공.