Systematische Untersuchung des Wärmeübergangs zum Kühlmittel in luftgekühlten elektrischen Maschinen

Kurzfassung

: Im Rahmen des Next Generation Car Projektes (NGC) werden elektrische Maschinen als Traktionsantrieb untersucht. Dafür wird ein halbanalytisches Modell zur Nachbildung des thermischen Verhaltens genutzt. Dieses soll auch den Wärmeübergang vom Blechpaket und Wickelkopf zum Luftstrom der eingesetzten Luftkühlung simulieren. Diese Simulation ist durch die Rauigkeit und Geometrie des Luftkanals nicht trivial. Es spielen dabei viele Effekte wie die Strömungsgeschwindigkeit und der Druckabfall im Kühlkanal eine wichtige Rolle. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Wärmeübergangs anhand einer beispielhaften luftgekühlten fremderregten Synchronmaschine. Dabei ist der Fokus auf dem Wärmeübergang zwischen Luft und den festen Bestandteilen der Maschine. Es werden die theoretischen Hintergründe der Wärmeübergangsmechanismen erarbeitet. Diese werden für den Aufbau einer flexiblen CFD-Simulation und die Verbesserung eines vorhandenen halbanalytischen Tools genutzt. Beide Simulationen werden mit einem Versuchsmuster validiert, dessen Messungen schon vorhanden sind. Als Ergebnis dieser Arbeit wird die Güte der analytischen Nachbildung gezeigt