전기 기기
Innovative solutions for thermal design of electric machines
The electrification of the industrialized world is accelerating and Electric Machines are responsible for 60% of energy consumption world wide. With the need to package electric machines in ever smaller spaces as well as the need to squeeze ever more power from a given machine so the thermal performance of a machine becomes a critical feature.
  • This exploded view of an electric motor shows the surface temperature distribution and polyhedral mesh generated with STAR-CCM+ for a forced air cooling simulation.
  • The image shows a typical model where the 2D sector losses have been mapped on to a full revolution 3D body
  • A water jacket cooled motor: STAR-CCM+ in combination with SPEED is an integrated toolset for virtual prototyping of electric machines which delivers the power of computational fluid dynamics and heat transfer simulation technology.
  • This early example of the finite-volume-based STAR-CCM+ EM Field Solver shows proximity effects in a stranded conductor.
  • An exploded view of the Grundfos MAGNA-series circulator pump: tight space restrictions lead to a complex geometry for in-depth cooling analysis (image courtesy of Grundfos, Denmark).
  • This image shows a cross-section view of the electric current density and magnitude of the magnetic flux density in an electric machine.

선진 공업국의 전기 사용량 증가가 가속화되고 있는 가운데 전기 기기가 전 세계 에너지 소비의 60%를 담당하고 있습니다. 오늘날, 멈출 줄 모르는 소비자 수요와 필수 원자재의 부족이라는 두 가지 난제로 인해 전기 기기 디자인을 최적화 할 때 좀 더 우수한 시뮬레이션 도구 사용의 중요성이 그 어느 때보다 커졌습니다.

부품과 시스템 온도 제어는 전자 기기 디자인에 있어 가장 중요한 문제의 하나로 남아 있는데, 지나친 열부하는 전자 장치의 최대 성능을 제한하고 에너지 사용량을 크게 증가시키기 때문입니다. 치열한 경쟁이 벌어지는 시장에서, 시뮬레이션은 새로운 기기의 성능에 관해 필요한 영감을 제공할 수 있습니다. CFD를 설계 공정의 초기 단계에서 사용하면 기기 양산 단계에서의 값 비싼 재설계를 피할 수 있고, 최적의 디자인을 선택할 수 있습니다.

STAR-CCM+는 SPEED와 결합하여 전기 기기의 가상 프로토타입을 위한 통합 도구 세트이며, 통합 유체 역학과 열전달 시뮬레이션 기술을 제공합니다. 

SPEED는 지난 25년여간 전기 기기 디자인을 주요 목적으로 한 도구였고,  수 천 종류의 제품 디자인에 성공적으로 사용되었습니다. 전기 기기의 근본 이론을 기반으로 디자인의 거의 모든 측면을 효율적으로 계산합니다. 또한, 시뮬레이션 수행 속도 자체는 빠르기 때문에, 설계자의 대기 시간이 없는데, 이는 디자인 생산성 확보에 매우 중요한 요건입니다. SPEED는 형상 및 열부하를 STAR-CCM+에 제공하여 전기 장치의 전체 유동 및 열 해석을 가능하게 할 수도 있습니다.

STAR-CCM+에는 자기 벡터 포텐셜(Magnetic Vector Potential)에 대한 솔버가 있는데, 정지(stationary) 또는 과도 모드로 작동하며 전자기 문제에 대해서는 전위 솔버와 연계됩니다. 이 기능은 유체 유동, 열전달 및 구조 역학 같은 기존 모델과 연계될 경우, 전기 기계, 열 및 구조 해석을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 시뮬레이션 엔지니어는 전기 기기의 작동 영역 가장 자리에서의 성능을 정확히 시각화 할 수 있습니다.

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