This paper concerns the static, dynamic and thermal characteristics analysis of a high-speed spindle system for horizontal machining centers with 45mm x50,000rpm. The spindle system is designed based on the angular contact ceramic ball bearings, built-in motor, oil-air lubrication method and oil jacket cooling method. The structural and thermal analysis models of spindle system are constructed by the finite element method. The static and dynamic characteristics are estimated based on the static deformation, modal parameter, mode shape and frequency response function, and the thermal characteristics are estimated based on the temperature rise, temperature distribution and thermal deformation. The analysis results illustrate that the designed spindle system has excellent structural and thermal stabilities
마그네트론은 마이크로파를 발진하기 위한 부품으로써 전자레인지 등에 사용되는 부품이다. 이러한 마그네트론은 열이 많이 발생하며, 따라서 열특성을 고려한 방열 설계가 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 마그네트론을 구성하는 부품에 대하여 열전달 해석을 수행하여 마그네트론의 열특성을 파악하였다. 이를 위하여 상용 소프트웨어인 ANSYS를 이용하여 전도 및 대류를 고려한 열전달 해석을 수행하였다. 마그네트론 부품을 하나씩 추가하면서 해석을 수행하였고 각각의 해석 결과를 실험 결과와 비교하였다.
In this study, two finite element (FE) models were developed to evaluate the thermal characteristics of a feeding axis of a CNC lathe. One was used for analysis of heat transfer to identify the temperature distribution of the feeding axis and then, the other was used for analysis of thermal deformation to evaluate its structural behavior based on the temperature distribution. The FE models were based on the test standard for the axial thermal displacement. The feeding velocity was composed of three steps: the ascending, constant, and descending velocities. Therefore, the heat generation and convection coefficient were calculated for each velocity and applied to the thermal FE model. The convection coefficient for the ball screw rotation was based on an experimental equation. The result of the analytical thermal displacement was compared with that of the experimental displacement to verify the finite element models.
Thermal characteristics according to the cooling methods are studied for the three type spindles with high frequency motor. For the analysis, three dimensional mode]s are built considering heat transfer characteristics such as natural and force convection coefficients. Unsteady-state temperature distributions and thermal deformations according to the cooling conditions are analyzed by using the finite element method.
This paper presents the thermal characteristics analysis of a high-speed motor-separated spindle system consisted of angular contact ball bearings and built-in motor with oil-jet lubrication. The spindle system is composed of the main spindle and sub-spindle which are mechanically connected by a flexible coupling. The spindles are supported by two front and rear bearings, and the built-in motor is located between the front and rear bearings of the sub-spindle. The thermal analysis model of spindle system is constructed by the finite element method, and the thermal characteristics in the design stage are estimated based on temperature distribution and heat flow under the various testing conditions related to material of bearing ball, spindle speed and coolant temperature.
초고속 비행체는 발사 및 재진입 시 공력 가열에 의해 높은 열 하중을 받는다. 초고속 비행체의 외피 구조물인 열방어 시스템 패널은 기계적으로 구속되어 있기 때문에 고온 가열 시 열 좌굴이 발생할 수도 있다. 이는 초고속 비행체의 유동장에 변화를 주어 공력특성을 불안정하게 한다. 따라서 열방어 시스템 패널은 초고속 비행에 의한 공력가열 시 비행안정성을 유지하기 위해 열 좌굴을 방지하도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 운용 시 안팎에 큰 온도차가 존재하는 열방어 시스템 패널에 대해 유한차분법을 사용하여 열전달 특성을 분석하였으며, 리츠 법을 사용하여 열 좌굴 특성에 대한 근사적 모델을 제안하였다. 또한 정의된 근사적 모델의 정확도를 검증하기 위해 유한요소 해석결과와 비교하였다. 마지막으로, 수립된 근사 기법을 바탕으로 열방어 시스템 패널의 좌굴 발생 온도에 대한 매개변수 분석을 수행하였다.
Rib structure has been used to bed and column of machine tool to heighten weight stiffness ratio, cost performance and weight saving. In this paper the bed rib structure was estimated with thermal characteristics. Using superposition principle, machine tool designer can describe every complicated heat generation in the machine tool thermal source. As thermal characteristics, thermal deformation of guide rail and column and Maximum-minimum temperature variation were selected. The size, configuration and direction against the thermal loading surface operated to the thermal characteristics. The DB chart was made following rib structure estimating thermal characteristics. With superposition principle and DB chart, machine tool designer can prognosticate the thermal characteristics without FEM analysis to every bed rib structure.
Nowadays, Interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) which having high power density is much used for the vehicles. However, IPMSM causes a lot of losses because of high-speed driving and high current density, and temperature rising by iron loss and copper loss could reduce torque characteristics and durability of IPMSM. Therefore, analysis about thermal characteristics of IPMSM is required at design stage. In this paper, temperature characteristics according to current vector control method were analyzed through calculate thermal equivalent circuit. And calculated results were verified through comparing with the experiments.
This study performed analysis on the thermal pattern and current characteristics of an LED ((Light Emitting Diode) street lamp. It did this using a TVS (Thermal Video System) to analyze the LED street lamp's thermal pattern, and measured its characteristics using an oscilloscope. The ambient temperature and humidity during the experiment were maintained at $24{\pm}2[^{\circ}C]$ and 50~60[%]. The capacity of the LED street lamp was 120[W] and nine sets of modules were arranged at uniform intervals. On one module, 24 LED lamps were arranged in a radial pattern. The analysis of the thermal diffusion pattern at the front of the LED lamp showed that the maximum surface temperature was approximately $34[^{\circ}C]$. In addition, there was almost no change in the temperature of the upper cover, and the temperature at the side showed a uniform thermal diffusion pattern. The surface temperature of the converter converting AC to DC increased to approximately $46[^{\circ}C]$. The analysis results of the thermal characteristics of one LED indicated uniform thermal characteristics for an initial eight minutes. However, the temperature at the center of the LED increased to approximately $82[^{\circ}C]$ after 12 minutes had elapsed. It can be seen from this that the temperature at the center of the LED was higher than the allowable temperature, $70[^{\circ}C]$ of the insulating material for general electrical devices. Therefore, it is necessary to design a lamp in such a way that the plastic insulating material does not come into contact with or get close to the LED lamp. The voltage of the LED lamp converted by the AC/DC converter was measured at DC 27[V] and the current was DC 13[A]. Consequently, it can be seen that in order to secure an adequate light source, it is important to supply a stable current that was greater than the current of other light sources. Therefore, appropriate radiation of heat is required to secure the stability and reliability of the system.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제3B권1호
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pp.32-36
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2003
The three-phase canned induction motor, which consists of a stator and rotor with a seal can, is used for the main coolant pump (MCP) of the System-integrated Modular Advanced Reactor (SMART). The thermal characteristics of the can must be estimated exactly, since the eddy current loss of the can is a dominant parameter in design. Besides the insulation of the motor winding is compared of Teflon, glass fiber, and air, so it is not an easy task to analyze. A FEM thermal analysis was per-formed by using the thermal properties of complex insulation which were obtained by comparing the results of finite element thermal analysis and those of the experiment. As a result, it is shown that the characteristics of prototype canned induction motor have a good agreement with the results of FEM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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