Experimental and numerical investigation of cooling in electric motor windings using hollow copper conductors with internal coolant flow: a CFD approach with ANSYS fluent

This thesis aims to develop and validate an innovative cooling system for electric motors, designed to enhance thermal management and optimize operational efficiency. The system employs a cooling fluid that flows directly inside the stator windings, made of hollow copper, ensuring effective heat dissipation in the motor’s critical areas. The design process was supported by numerical modeling using Ansys Fluent, which was employed to analyze the system’s thermal and fluid dynamic performance. The numerical model was validated through laboratory experiments, allowing for a comparison between experimental data and simulation results to verify the project’s accuracy and reliability. The findings confirm the feasibility of the cooling system and highlight its advantages in thermal management. Furthermore, the study identified potential applications for the proposed technology, which could be employed in sectors such as automotive, industrial, and aerospace, where electric motor performance and reliability are paramount.

La tesi ha come obbiettivo lo sviluppo e la validazione di un sistema di raffreddamento innovativo per motori elettrici, progettato per migliorare la gestione termica e ottimizzare l'efficienza operativa. Il sistema utilizza un fluido refrigerante che che fluisce all'interno degli avvolgimenti di statore del motore elettrico, realizzati in rame cavo, garantendo un'elevata capacità di dissipazione del calore direttamente nelle aree più critiche. Il lavoro prevede la modellazione numerica del sistema mediante il software Ansys Fluent, con l'obiettivo di analizzare le prestazioni termiche e fluidodinamiche del progetto. La validazione del modello è stata condotta attraverso esperimenti di laboratorio, consentendo il confronto tra i risultati numerici e quelli sperimentali per verificare l'accuratezza delle simulazioni. I risultati ottenuti dimostrano la fattibilità del sistema di raffreddamento e identificano i potenziali campi di applicazione, evidenziando come questa tecnologia possa essere impiegata per migliorare le prestazioni di motori elettrici in diversi settori, quali l'automotive, l'industria e l'aerospazio.