I tubi di calore sono dispositivi di trasferimento del calore altamente efficienti che sono stati applicati ai motori elettrici in numerosi studi e invenzioni. I tubi di calore utilizzano un meccanismo di trasferimento del calore a cambiamento di fase, ovvero un metodo di trasferimento del calore passivo dalla fonte di calore al dissipatore di calore con una resistenza termica molto bassa.
Come mostrato nella Figura 1, il liquido nel tubo evapora il vapore e scorre verso l'estremità di condensazione dopo che un'estremità viene riscaldata e l'estremità di condensazione è soggetta alla convezione di aria o liquido per trasferire calore e il vapore interno si liquefa e scorre verso la fine del riscaldamento e circola.
Figura 1: Come funzionano i tubi di calore
Come mostrato nella Figura 2, un'estremità del tubo termico è a stretto contatto con l'avvolgimento e l'altra estremità è inserita nel canale di raffreddamento disposto nel coperchio dell'estremità anteriore e il canale dell'acqua del coperchio dell'estremità è collegato in serie con l'involucro canale d'acqua. Attraverso la creazione del modello CFD agli elementi finiti e la verifica sperimentale del prototipo, i risultati comparativi mostrano che il metodo di raffreddamento indiretto del tubo termico presenta evidenti vantaggi rispetto al tradizionale raffreddamento con camicia ad acqua dell'involucro e la densità di corrente è aumentata del 50%.
Figura 2: Metodo di raffreddamento indiretto dei tubi di calore
Rif. [3] hanno progettato il tubo di calore con una struttura a forma di U per accorciare la lunghezza assiale del motore, come mostrato nella Figura 3. Il design di raffreddamento del tubo di calore adotta il calore di conduzione assiale e il calore non viene dissipato verso l'esterno attraverso il nucleo dello statore e l'involucro, ma attraverso il design della fessura, il tubo termico conduce il calore e lo dissipa con le ali di dissipazione del calore. I risultati dell'analisi mostrano che quando la velocità del vento è di 4 m/s, la temperatura dell'avvolgimento può essere abbassata entro 100 gradi e la densità di corrente può raggiungere 12,5 A/mm². Tuttavia, a causa della struttura a U del tubo di calore, lo schema necessita di essere ulteriormente ottimizzato a causa dell’uso inefficiente della capacità termica di conduzione dell’albero, combinato con le caratteristiche strutturali del motore.
Figura3. Struttura di un motore con tubo termico a forma di U
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