전기 모터 개발의 핵심, 열안정성

성능 및 효율성은 파워트레인용 모터를 설계할 때 최우선 순위입니다. 자동차 산업 전기 모터 개발은 최대 전력 밀도 및 작동 부하 변화에 관한 복잡한 요구사항에 직면해 있습니다.

효율성과 성능이라는 상반된 개발 목표를 달성하기 위해서는 전기 모터의 구성부품이 제한된 시간 동안 과부하 상태에서 작동할 수 있도록 설계되어야 합니다.

과열로 인한 고장을 방지하기 위해서는 모든 모터 구성 요소의 열적 거동에 대한 깊은 이해가 필요합니다.

열 시뮬레이션은 전기 모터 개발의 핵심 과제입니다. 이는 열원으로 작용하는 전기 및 기계 손실을 정확하게 계산하는 것으로 시작됩니다. 모터 구조의 열 흐름과 온도 분포는 냉각 매체에 의한 열 제거와 함께 고려해야합니다.

상세한 전기 모터 분석의 시작점은 전자기 계산입니다. AVL의 인정된 시뮬레이션 소프트웨어 AVL FIRE™ M은 다양한 유형의 전기 모터에 대한 스테이터와 로터를 모델링하고 이 모델을 사용하여 전자파장 계산을 수행할 수 있도록 한 후, 전류 손실 및 자속 밀도의 분포로부터 전기 손실을 계산합니다.

기계적 손실 및 환기 손실과 함께 열 분산 밀도의 분포가 발생하여 열 분석에서 열원 역할을 합니다.

권선 및 자석의 국부 온도를 재료 한계 내로 유지하기 위해 다양한 냉각 개념을 조사하며, 스테이터 하우징의 냉각수 재킷이 널리 사용됩니다. 그러나 최근에는 기어박스에 통합된 전기 모터에서 엔드 권선의 오일 스플래시 냉각과 전체 권선의 직유 냉각이 점차 인기를 끌고 있습니다.

열 계산을 위해 냉각 매체의 영역과 구조적 구성 요소를 포함하는 다중 도메인 모델이 생성됩니다. 가스와 액체의 일시적인 흐름, 유체와 구조적 구성 요소 사이의 열전달 및 고체에서의 열전달을 동시에 계산할 수 있습니다.

AVL FIRE™ M은 완전 자동 다면체 메쉬 생성기를 통해 이러한 모델의 빠른 생성을 지원합니다. 열 계산은 모델의 상세한 3차원 온도 필드를 제공하며 냉각 개념의 약점을 발견하는 데 도움이 됩니다.

작동 온도는 위치마다 다르기 때문에 전기 모터의 전자파 동작에도 영향을 미칠 수 있습니다. 정확한 분석을 위해서는 전자기 및 열 계산의 긴밀한 결합이 필요합니다.

소프트웨어의 자동화된 인터페이스는 이 단계를 용이하게 하고 엔지니어의 시간을 절약합니다. 3D 계산에 필요한 일반적인 시뮬레이션 시간은 길기 때문에 이 모델은 전체 주행 사이클의 열 시뮬레이션에는 적합하지 않습니다.

AVL은 AVL CRUISE™ M 시스템 시뮬레이션 모델을 단 몇 단계만으로 생성하는 워크플로우를 개발했습니다.

입력 파라미터는 3D 모델의 결과에 따라 조정됩니다. 이러한 방식으로 보정된 모델을 사용하면 모든 관련 전기 모터 구성 요소의 온도를 신속하게 계산하여 다양한 작동 조건의 전체 범위를 파악할 수 있습니다.

실시간 기능으로 인해 시스템 모델은 사무실뿐만 아니라 하드웨어-인-더-루프 및 테스트 베드 사용에도 적합합니다.

AVL의 노력의 결과는 최적의 성능을 지원하는 전기 모터의 개발을 위한 완전하고 상세한 모델링 솔루션으로, 모든 작동 수준에서 부품 내구성을 촉진할 수 있습니다.

원본은 (여기)에서 확인하실 수 있습니다.

감사합니다.
한국알테어