Optimización aerotérmica de una máquina eléctrica para automoción

Abstract

En el desarrollo de las nuevas máquinas eléctricas para automoción uno de los principales problemas para reducir el tamaño y aumentar las prestaciones es el problema térmico. De este problema nace la necesidad de optimizar el rendimiento aerotérmico de estas máquinas. En este TFM se trabaja sobre la optimización de una máquina eléctrica de automoción que se utiliza en un sistema de hibridación ¿Mild-Hybrid¿ actuando de alternador y de apoyo al motor térmico. Para optimizar la evacuación de calor de la máquina se trabaja sobre las geometrías de los ventiladores y las geometrías de la máquina en general. Estas geometrías se modelizan mediante geometría paramétrica, que permite la variación de la geometría en función de los valores de los parámetros. Con estas geometrías se configuran optimizaciones aerotérmicas en las que se evalúa el rendimiento aerotérmico mediante simulaciones CFD de varias geometrías y se obtiene una geometría que proporciona el mejor resultado dentro de las limitaciones impuestas. Al final de las optimizaciones se consiguen unas geometrías de ventiladores y de la máquina que proporcionan ganancias de unos 7°C en la globalidad de la máquina.

En el desenvolupament de les noves màquines elèctriques pel sector de l’automòbil un dels principals problemes per reduir la mida i augmentar les prestacions és el problema tèrmic. D'aquest problema neix la necessitat d'optimitzar el rendiment aerotèrmic d'aquestes màquines. En aquest TFM es treballa sobre l'optimització d'una màquina elèctrica d'automoció que s'utilitza en un sistema d'hibridació "Mild-Hybrid" actuant d'alternador i de suport al motor tèrmic. Per optimitzar l'evacuació de calor de la màquina es treballa sobre les geometries dels ventiladors i les geometries de la màquina en general. Aquestes geometries es modelitzen mitjançant geometria paramètrica, que permet la variació de la geometria en funció dels valors dels paràmetres. Amb aquestes geometries es configuren optimitzacions aerotèrmiques en què s'avalua el rendiment aerotèrmic mitjançant simulacions CFD de diverses geometries i s'obté una geometria que proporciona el millor resultat dins de les limitacions imposades. Al final de les optimitzacions s'aconsegueixen unes geometries de ventiladors i de la màquina que proporcionen guanys d'uns 7 ° C a la globalitat la màquina.

In the development of the new electrical machines for automotive, one of the main problems to reduce the size and increase the performance is the thermal problem. From this problem arises the need to optimize the aerothermal performance of these machines. In this TFM we are working on the optimization of an automotive electric machine that is used in a "Mild-Hybrid" hybridization system acting as an alternator and as a support to the thermal engine. To optimize the heat evacuation of the machine we work on the geometries of the fans and the geometries of the machine in general. These geometries are modeled by parametric geometry, which allows the variation of the geometry based on the values of the parameters. Aerothermal optimizations are configured with these geometries in which the aerothermal performance is evaluated by means of CFD simulations of several geometries and a geometry is obtained that provides the best result within the imposed limitations. At the end of the optimizations, fan and machine geometries are obtained that provide gains of around 7 ° C throughout the machine.