Numerical and Analytical Study of an Electric Motor Cooling System

Miguel Costa; Alexandre M Afonso

doi:10.5433/1679-0375.2026.v47.53878

Estudo Numérico e Analítico de um Sistema de Arrefecimento de um Motor Elétrico

Autores

Miguel Costa Universidade do Porto https://orcid.org/0009-0000-8493-6428
Alexandre M Afonso Universidade do Porto https://orcid.org/0000-0003-2825-0709

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0375.2026.v47.53878

Palavras-chave:

motor elétrico, refrigeração a ar, analítico, dinâmica dos fluidos computacional, transferência de calor

Resumo

A crescente procura por eficiência, descarbonização e sustentabilidade colocou os motores elétricos na vanguarda da inovação industrial, impulsionando a necessidade de elevado desempenho com dimensões reduzidas e maior eficiência energética. Como os motores perdem energia principalmente sob a forma de calor devido a perdas de Joule no estator e rotor, a refrigeração eficaz é essencial para alcançar maior densidade de potência sem comprometer o desempenho. Este estudo investigou a transferência de calor em motores IC511 com sistemas de refrigeração por tubos, utilizando {abordagem analítica e numérica combinada}. O estudo analítico mostrou que velocidades de fluxo mais elevadas melhoram consistentemente a refrigeração, com o tipo de ventilador e a velocidade de rotação a terem o maior impacto, enquanto o comprimento do tubo, o diâmetro e as temperaturas de operação foram menos influentes. As simulações numéricas revelaram que os defletores frontais reduziram a transferência de calor em 21%, a operação com drive the velocidade variável a baixas velocidades diminuiu a transferência de calor entre 15% a 71%}, e ventiladores menores causaram uma redução de 26%, enquanto alterações {na tampa do fecho} melhoraram a refrigeração em aproximadamente 6% e a remoção de até 24 tubos manteve a capacidade de refrigeração, sugerindo potencial de poupança de custos. No geral, o estudo avança na compreensão do comportamento térmico em motores com refrigeração por tubos e identifica parâmetros de projeto críticos para otimizar desempenho e sustentabilidade.

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Biografia do Autor

Miguel Costa, Universidade do Porto

Departamento de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias s/n, 4200-465 Porto, Portugal

Alexandre M Afonso, Universidade do Porto

CEFT - Centro de Investigação de Fenômenos de Transporte, Departamento de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias s/n, 4200-465 Porto, Portugal

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