Elektrikli Araç Motorunun Soğutma Sistem Tasarımı

Abstract

Son yıllarda küreselleşme ile birlikte gün gittikçe taşımacılığa duyulan ihtiyaç artış göstermektedir. Diğer yandan, günümüzde taşımacılığın büyük ölçüde dolaylı veya dolaysız olarak fosil yakıtlara bağlı olması çağımızın ve geleceğin en büyük sorunu olan çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Bu sebepten dolayı gün geçtikçe alternatif taşımacılık yöntemleri ile ilgili çalışmalar artmaktadır. Fosil yakıtlardan yararlanarak hareket için gereken enerjiyi sağlayan araçlara alternatif olabilecek araçlardan biri akülü elektrikli araçlardır. Akülü elektrikli araçlarda elektrik enerjisi şarj edilebilen akülerde depolanır ve daha sonra bir elektrikli motor depolanan bu enerjiden yararlanarak aracın hareketini sağlar. Bütün makinelerde olduğu gibi elektrikli motor da, yüzde yüz verime sahip olmayıp aldığı enerjinin bir kısmını faydalı olmayan enerji türlerine dönüştürmektedir. Elektrikli motorlarda ohmik dirençten, eddy akımından, tepki kuvvetlerinden ve sürtünmeden dolayı kayıplar meydana gelmektedir. Elektrikli motorlarda meydana gelen bu kayıplar motorun verimini, dönme hızını ve yataklardaki yağlama sistemini şiddetli bir şekilde etkiler, motorun yorulması ve sonuç olarak motorun ömrünün azalmasına sebep olur. Neticede, üretilen ısıların kontrolü ve etkin bir soğutma sistemi motor dayanıklılığın artmasına, daha sessiz ve verimli çalışmasına sebep olacaktır. Bu sebepten dolayı elektrikli motorların tasarımında göz önünde bulundurulması gereken en önemli konulardan biri elektrikli motorun soğutma sistemidir. Bu yüksek lisans tez çalışması kapsamında elektrikli bir araçta kullanılacak olan bir elektrikli motorun, daha etkin bir soğutma yaratabilen, sıvı akışkan (su) ile soğutulması için gereken analizler ve tasarım çalışmaları yapılmıştır. Günümüzde çoğu mühendislik tasarımları bilgisayar simülasyon programları yardımı ile gerçekleşmektedir. Bu programlar sayesinde daha kısa sürede ve daha az maliyetle çok sayıda analizin yapılması mümkündür. Bu şekilde hem zaman hem de maliyet açısından tasarruf sağlanmış olmaktadır. Bu tez çalışmasında yapılan analizler, HAD çalışmalarında yaygın bir şekilde kullanılmakta olan FLUENT yazılımı ile gerçekleştirilmiştir.

In recent years, because of globalization, the need for transportation has been increased. On the other hand, dependence of transportation to the fossil fuels, directly or indirectly, has been causing environmental pollution, which is one of the biggest problems of future. Because of this, nowadays a large number of studies have been carried to find alternative methods for transportation. One of the best alternative methods for the vehicles which are powered with fossil fuels is battery powered electrical vehicles. In the battery powered electrical vehicles, the electric energy is stored in the rechargeable batteries and during the movement this energies provided. Electric motors, like of the other vehicle machines do not have a hundred percent efficiency but convert a portion of supplied energy to the types of energies which are unwanted. In the electric motors, losses occur because of ohmic resistance, eddy current, reaction forces and friction. These losses in electric motors affect the motors, efficiency, rotational and bearings lubrication. these losses also cause fatigue and decrease motor life. As a result, control of the produced heat and efficient cooling increase the strength of motor, and also cause the motor work more quietly and efficiently. For this reason, one of the most important issues in the electrical motors design is the design of electric motor s cooling system. In this graduate thesis, design of a more efficient cooling system, with fluid (water) as a coolant is aimed. Nowadays most of engineering designs have been done with the help of computer simulation programs. Thanks to these programs very large number of analysis can be done in less time and less cost. In this thesis, the analysis was carried out with FLUENT software that are widely used in CFD studies.