Wärmerohre sind hocheffiziente Wärmeübertragungsvorrichtungen, die in mehreren Studien und Erfindungen auf Elektromotoren angewendet wurden. Wärmerohre nutzen einen Phasenwechsel-Wärmeübertragungsmechanismus, eine passive Wärmeübertragungsmethode von der Wärmequelle zur Wärmesenke mit sehr geringem Wärmewiderstand.
Wie in Abbildung 1 dargestellt, verdampft die Flüssigkeit im Rohr Dampf und strömt zum Kondensationsende, nachdem ein Ende erhitzt wurde. Das Kondensationsende wird der Konvektion von Luft oder Flüssigkeit ausgesetzt, um Wärme zu übertragen, und der innere Dampf verflüssigt sich und fließt dorthin das Heizende und zirkuliert.
Abbildung 1: Funktionsweise von Heatpipes
Wie in Abbildung 2 gezeigt, steht ein Ende des Wärmerohrs in engem Kontakt mit der Wicklung, und das andere Ende wird in den Kühlkanal eingeführt, der in der vorderen Endabdeckung angeordnet ist, und der Wasserkanal der Endabdeckung ist in Reihe mit dem Gehäuse verbunden Wasserkanal. Durch die Etablierung eines CFD-Finite-Elemente-Modells und der experimentellen Verifizierung von Prototypen zeigen die Vergleichsergebnisse, dass die indirekte Kühlmethode des Wärmerohrs offensichtliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Gehäuse-Wassermantelkühlung hat und die Stromdichte um 50 % erhöht wird.
Abbildung 2: Indirekte Kühlmethode von Heatpipes
Ref. [3] entwarf das Wärmerohr in einer U-förmigen Struktur, um die axiale Länge des Motors zu verkürzen, wie in Abbildung 3 dargestellt. Das Kühldesign des Wärmerohrs übernimmt die axiale Leitungswärme und die Wärme wird nicht über den Statorkern nach außen abgeleitet das Gehäuse, aber durch das Schlitzdesign leitet das Wärmerohr Wärme und leitet Wärme mit den Wärmeableitungsflügeln ab. Die Analyseergebnisse zeigen, dass bei einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s die Wicklungstemperatur auf 100 Grad gesenkt werden kann und die Stromdichte 12,5 A/mm² erreichen kann. Aufgrund der U-förmigen Struktur des Wärmerohrs muss das Schema jedoch aufgrund der ineffizienten Nutzung seiner Wellenleitungswärmekapazität in Kombination mit den strukturellen Eigenschaften des Motors weiter optimiert werden.
Figur 3. Aufbau eines Motors mit U-förmigem Wärmerohr
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