利用热仿真验证电机设计和减少散热器重量
日期：2008-06-25
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AnJen 使用Flomerics 公司的热仿真软件FLOTHERM 验证线性同步电动机的设计和减少散热器重量
AnJen Solutions最近使用了Flomerics公司的FLOTHERM (CFD) 软件来帮助 MagneMotion, Inc. 设计一款采用了线性同步电动机(LSM)的垂直升降电梯。AnJen Solutions 对LSM散热器的重量和热特性进行了分析。AnJen Solution 的Michael Rigby 说：“FLOTHERM 对散热器和LSM支撑结构之间的导热量以及进入到空气中的热量提供了详细的信息，仿真的结果表明通过减少翅片数和改变翅片间距和厚度可以达到与最初设计方案相同的效果，但散热器的重量仅仅为最初方案的1/3 。”
轨道的热负荷和垂直方向的形式都要求比水平放置的形式进行更为详细的热仿真。这是因为垂直方向的形式会导致换热系数发生变化，同时也会提高周围环境空气温度。此外LSM材料的温度也是一个限制因素。
CFD 软件的优势在于能够模拟LSM 周围的空气流动，从而使精确预测对流换热量成为可能。Flomerics公司的FLOTHERM 软件是专门为仿真电子和电气产品热特性而开发的。Rigby说：“FLOTHERM 具有自动优化、简化模型等许多强大的功能，这一切都可以大大提高的散热性能和减少产品研发时间。软件强大的功能使散热器的优化成为可能，而散热器重量的减少正是我们所需要的，因为MagneMotion的客户对LSM 的总重量特别关注。”
FLOTHERM完全解决了产品的散热问题，这其中不仅仅包括了热量从发动机通过导热方式经过机械结构和散热器，而且包括了热量通过对流的方式从机械结构和散热器进入到空气中。FLOTHERM 通过求解浮升力方程来确定由热负荷所引起的空气流动。Rigby 通过变化模型中散热器翅片数和厚度来对11个不同的设计方案进行评估。当翅片数为15 并且翅厚为3 mm 时，可以满足封装温度的限制并且此时的散热器重量最小。优化之后的散热器重量为39 磅，与未做优化时候相比重量减少了1/3 。
Rigby 总结到：“FLOTHERM 对LSM 散热器和支撑结构的对流热交换量以及结构内导热热交换量提供了详细的信息，CFD 热仿真节省了产品研发的时间，并且由于不需要构建模型来验证整个LSM的热设计，所以大大缩短了产品上市的时间。此外，热仿真可以减少散热器的重量，从而节省散热器的成本。”
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