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Eur. Phys. J. AP
Volume 7, Number 2, August 1999
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Page(s) | 127 - 136 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/epjap:1999207 | |
Published online | 15 August 1999 |
https://doi.org/10.1051/epjap:1999207
Modelling of the steady state thermal behaviour of a permanent magnet direct current motor with commutator. 3D finite elements study
1
ECIA Laboratoire Électricité-Électronique,
B.P. 79, 25402 Audincourt Cedex, France
2
Université de Franche-Comté,
Institut de Génie Énergétique,
Parc technologique,
2 avenue Jean Moulin, 90000 Belfort, France
Corresponding author: glises@ige.univ-fcomte.fr
Received:
3
February
1999
Accepted:
17
May
1999
Published online: 15 August 1999
The aim of this work concerns the development and the validation of a thermal steady state model applied to a permanent magnet direct current motor with commutator. The rated power of the machine is 120 W. Design has been realized thanks to the thermal modulus of the computation software with the finite element method Flux3D. It is shown in this work how it is possible to use only the heat equation to simulate the thermal behaviour of the motor. It implies calculating of new fluid conductivities (considering also all thermal modes) by comparison of calculated and experimental temperatures. To realize these 3D modelizations, it is necessary to know and to locate all the losses of the motor which are considered as thermal sources. The experimental temperatures are given by 40 chromel-alumel thermocouples of 100 μm diameter located in the rotor and the stator of the machine. Numerical computations use Dirichlet boundary layer conditions given by an IR camera.
Résumé
Ce travail concerne le développement et la validation d'un modèle de simulation du comportement thermique tridimensionnel en régime permanent d'un moteur électrique de 120 watt à courant continu, à aimants permanents et à collecteur. Le logiciel est développé à partir du code de calculs par éléments finis Flux3D. L'équation de la chaleur modélise l'ensemble des transferts thermiques du moteur. Cela nécessite de recaler certains paramètres fluides par comparaison des températures simulées et expérimentales. Une séparation détaillée des différentes pertes est nécessaire pour obtenir une bonne précision finale. Un banc d'essais thermiques permet d'obtenir à l'aide de 40 thermocouples (chromel-alumel de 100 μm de diamètre) les températures au stator et au rotor. Une caméra thermographique infrarouge donne les conditions aux limites de Dirichlet nécessaires à la modélisation.
PACS: 44.10.+i – Heat conduction / 44.30.+v – Heat transfer in porous media
© EDP Sciences, 1999
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