Estudio Experimental y Numérico de las Pérdidas por Viento en la Región de Espacio Estrecho de un Motor Eléctrico de Alta Velocidad
Autores: Anderson, Kevin R.; Lin, Jun; Wong, Alexander
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Estudio Experimental y Numérico de las Pérdidas por Viento en la Región de Espacio Estrecho de un Motor Eléctrico de Alta Velocidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Pérdidas
Motor de alta velocidad
Flujo de aire axial
Refrigeración
Modelado CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Las pérdidas por arrastre (windage) se han encontrado como un factor clave en el diseño para el desarrollo de motores eléctricos de alta densidad de potencia y alta velocidad. Inducir flujo axial entre el rotor y el estator es un método común para enfriar el rotor. Por lo tanto, es necesario entender el efecto en las pérdidas por arrastre mientras el flujo de aire axial forzado está presente en el espacio de aire. El presente documento presenta resultados de pruebas experimentales y modelado de un motor de alta velocidad diseñado para operar a 30,000 revoluciones por minuto (RPM) y utilizar enfriamiento de aire axial de 200 litros por minuto (LPM) para enfriar el motor. Se describen los detalles del aparato experimental y el modelado de dinámica de fluidos computacional (CFD) de la pequeña región de espacio estrecho del estator/rotor en el documento. Los resultados experimentales se utilizan para calibrar el modelo CFD. Se presentan resultados sobre las pérdidas por arrastre, la tasa de flujo de aire de enfriamiento, la potencia y el par del motor en función de la tasa de flujo másico en el documento. Se presentan estudios comparativos de CFD sobre el efecto de la tasa de flujo de entrada de enfriamiento y las pérdidas por transferencia de calor parasitarias en la ruptura de la estructura de flujo coherente del flujo de Taylor-Couette. Se ha encontrado que las pérdidas por arrastre del orden de 20 W están presentes en la configuración probada y simulada.
Descripción
Las pérdidas por arrastre (windage) se han encontrado como un factor clave en el diseño para el desarrollo de motores eléctricos de alta densidad de potencia y alta velocidad. Inducir flujo axial entre el rotor y el estator es un método común para enfriar el rotor. Por lo tanto, es necesario entender el efecto en las pérdidas por arrastre mientras el flujo de aire axial forzado está presente en el espacio de aire. El presente documento presenta resultados de pruebas experimentales y modelado de un motor de alta velocidad diseñado para operar a 30,000 revoluciones por minuto (RPM) y utilizar enfriamiento de aire axial de 200 litros por minuto (LPM) para enfriar el motor. Se describen los detalles del aparato experimental y el modelado de dinámica de fluidos computacional (CFD) de la pequeña región de espacio estrecho del estator/rotor en el documento. Los resultados experimentales se utilizan para calibrar el modelo CFD. Se presentan resultados sobre las pérdidas por arrastre, la tasa de flujo de aire de enfriamiento, la potencia y el par del motor en función de la tasa de flujo másico en el documento. Se presentan estudios comparativos de CFD sobre el efecto de la tasa de flujo de entrada de enfriamiento y las pérdidas por transferencia de calor parasitarias en la ruptura de la estructura de flujo coherente del flujo de Taylor-Couette. Se ha encontrado que las pérdidas por arrastre del orden de 20 W están presentes en la configuración probada y simulada.