VOF를 이용한 트랙션 모터용 오일 냉각의 전산 열 유동해석

Abstract

환경오염에 대한 규제로 인하여 친환경 자동차를 사용하게 되면서 동력원으로 구동 모터를 사용하게 되었다. 이 구동 모터는 구동 과정을 통해 내부에서 많은 열이 발생한다. 내부에서 발생한 열에 의해서 내부 부품이 손상되면 구동 모터의 성능 저하로 이어지게 되기 때문에 구동 모터의 열관리를 하기 위해서 냉각 시스템을 사용한다. 많은 구동 모터에서는 냉각 시스템 중 수냉식과 유냉식을 이용해서 열관리를 하고 있다. 그 중에서 오일을 이용하는 유냉식 냉각 시스템을 선정하고 트랙션 구동 모터 모델을 이용하여 간단 모델을 제작하였다.

트랙션 구동 모터의 간단 모델을 이용하여 유냉식 냉각 시스템을 적용하면 미치는 영향을 예측하기 위해서 유동과 열을 이용하기로 하였다.

구동 모터에 적용되는 유냉식 냉각 시스템의 성능에 영향을 여러가지 변수 중에서 오일 양, 회전자의 회전속도, 오일의 점성 이 3가지를 선정한다. 오일 양은 구동 모터 내에 존재하는 오일 양이 증가하거나 감소함에 따라 구동 모터의 구동으로 발생하는 회전으로 인하여 나타나는 오일 유동에 변화가 발생될 것이라 예측이 되며 또한 유동 변화로 인하여 구동 모터 내에서 발생하는 열에 대한 열전도에 영향을 미치게 될 것이라고 예측된다. 다른 변수인 회전자의 회전속도와 오일의 점성도 마찬가지로 회전속도 변화와 오일의 점성 수치 변화를 통해 각각 변수의 변화로 인해서 구동 모터 내 오일 유동에 영향을 미치게 될 것이라 예측되며 각각의 영향에 따라 내부 열에 대한 열전도에도 영향이 미치게 될 것이다.

오일 냉각 시스템은 각 변수를 통해 영향을 받게 되는데 이러한 영향으로 인하여 구동 모터 내에서 발생하는 열에 대한 열전도에도 영향을 받게 된다. 오일 양이 감소함에 따라 오일 유동이 작아짐에 따라 회전자와 고정자 사이의 온도 차가 점차 증가하는 모습을 보인다. 회전자의 속도가 증가할수록 회전자의 온도가 상승하고 오일 유동 크기도 증가하면서 온도 차가 감소하게 된다. 오일이 가지고 있는 기본 점성의 수치를 증가시키게 되면 늘어난 점성으로 인하여 오일 유동이 커지게 되고 온도 차는 감소하게 된다. 위의 변수들을 통해 냉각 시스템의 성능에 미치는 영향을 확인하여 오일 냉각 시스템의 최적화하는데 도움이 될 것이다.