Simplified thermal model for open type 1.5 kW synchronous reluctance motor using thermal equivalent circuit and finite element method

Abstract

본 연구에서는 회전자의 고속 회전으로 인해 외부 공기가 지속적으로 모터 내부로 유입되어 하우징 내부의 요소들을 냉각한다고 가정하여 열등가회로와 유한요소법을 이용한 두 열 모델이 간략화 되었고, 개방형 동기형 릴럭턴스 전동기의 과도상태 열 해석을 수행하였다. 열등가회로와 유한요소법 모두 실험조건과 동일하게 구동 후 3 시간 까지의 열 해석을 수행하였다. 두 열 모델의 타당성을 검증하기 위해 해석결과를 실험결과와 비교하였다. 전동기 구동 3 시간 후 실험결과와 열등가회로 해석결과를 비교했을 때 모든 부품의 평균 온도 차이는 9% 이내로 나타났다. 유한요소법의 시간 간격을 10 초로 설정했을 때 계산시간은 53 분 44 초로 나타났다. 실험결과와 유한요소법 결과를 비교했을 때 모든 부품의 평균 온도 차이는 7% 이내로 나타났다. 따라서 두 열 모델 모두 모터의 온도를 예측하는데 적합하였다.; In this study, two thermal models, which are the thermal equivalent circuit (TEC) method and finite element method (FEM) are simplified by assuming that the external air continuously flows into the motor because of the high-speed rotation of the rotor to cool the surface of the elements inside the housing. A transient thermal analysis of the opentype synchronous reluctance motor (SynRM) was performed. Both TEC method and FEM were subjected to thermal analysis for up to 3 hours after the motor was driven under the experimental conditions. To verify the feasibility of the two thermal models, the results were compared with the experimental results. When the experimental results were compared with the TEC method results, the average temperature difference of all parts was within 9%. The computation time was 53 minutes 44 seconds when the time step was set to 10 seconds for the FEM. When the experimental and FEM results were compared, the average temperature difference of all parts was within 7%. Therefore, both thermal models are suitable for predicting the motor temperature.