Study of the thermal behavior of a synchronous motor with permanent magnets

Étude thermique d’un moteur synchrone à aimants permanents

¹ Laboratoire de Mécanique et Énergétique, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, Le Mont Houy, 59313 Valenciennes Cedex 9, France
² Jeumont Electric, BP 189, 59573 Jeumont, France
³ Centre National de Recherche Technologique, Futurelec 2, France

^a Corresponding author: souad.harmand@univ-valenciennes.fr

Received: 9 July 2008
Accepted: 30 November 2009

Abstract

The present study deals with the thermal behavior of an electric motor used in naval propulsion. A permanent three-dimensional model based on a nodal approach was developed to predict the thermal behavior of the machine in permanent state. The various heat transfer modes playing a role (mainly the conduction, the convection and the mass transfer) are taken into account. The three dimensional developed model provides information (in terms of heat fluxes or temperatures) for the whole machine. A parametric study using this model is carried out aiming at two objectives. The first one consists in an evaluation of the influence of several factors on the temperature distribution. The second one aims at obtaining the inception of the thermal optimization and evaluating the more efficient cooling techniques or solutions.

Résumé

On présente dans ce travail le comportement thermique d’un moteur électrique destiné à la propulsion navale. Une modélisation tridimensionnelle de la machine a été réalisée à partir d’une approche de type nodal dans le but de prédire son comportement thermique en régime de fonctionnement stabilisé. L’ensemble des modes de transferts (conduction, convection, transfert de masse) a été pris en compte et permet de dresser des cartographies de la machine en termes de température et de flux de chaleur. Une étude de sensibilité a été réalisée à partir de cette modélisation et a permis d’une part de mettre en évidence l’influence des paramètres de fonctionnement de la machine sur la répartition de la température et d’autre part de dégager des voies permettant l’amélioration de la dissipation des échauffements dont elle est le siège.