Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows
Introduction. The performance reliability of electric vehicles (EVs) is an important factor in evaluating their suitability for widespread adoption. The reliability and lifespan of an EV depend on several critical factors including the motor, battery pack, controllers, and thermal management systems...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358732 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1864036368816013312 |
|---|---|
| author | Shlyk, S. Pyrhonen, J. Petrov, I. Parviainen, M. Martikainen, I. Suikki, A. Pippuri-Makelainen, J. Zagirnyak, M. |
| author_facet | Shlyk, S. Pyrhonen, J. Petrov, I. Parviainen, M. Martikainen, I. Suikki, A. Pippuri-Makelainen, J. Zagirnyak, M. |
| author_sort | Shlyk, S. |
| baseUrl_str | http://eie.khpi.edu.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-01T21:05:27Z |
| description | Introduction. The performance reliability of electric vehicles (EVs) is an important factor in evaluating their suitability for widespread adoption. The reliability and lifespan of an EV depend on several critical factors including the motor, battery pack, controllers, and thermal management systems. The problem addressed in this paper is to cool down the rotor of permanent magnet synchronous motor efficiently using new combined cooling methods. Goal. Determination of the effectiveness of the combined rotor cooling method, which includes a bidirectional airflow circulating through a designed fan and oil circulation in the hollow shaft. Methodology. The solution was carried out using CFD (computational fluid dynamics) analysis. Results. A numerical model of a new combined cooling method for the rotor, which taking into account heat generation in the rotor and the thermal influence of the stator and bearing units, based on heat flow equations that consider its laminar or turbulent nature, was developed and studied. Scientific novelty. Based on the analysis of the rotor’s numerical model, a fan design was proposed that allows for effective heat dissipation by creating bidirectional airflow circulation. Practical value. The developed model can be used for further research on the dynamic thermal parameters of the rotor and evaluation of heat dissipation efficiency, which will optimize the heat and mass transfer processes within the motor, enhance its operational efficiency, and ensure the stability of its performance in various operating modes. References 21, tables 5, figures 17. |
| doi_str_mv | 10.20998/2074-272X.2026.3.04 |
| first_indexed | 2026-05-02T01:00:09Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-358732 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-05-02T01:00:09Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3587322026-05-01T21:05:27Z Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows Shlyk, S. Pyrhonen, J. Petrov, I. Parviainen, M. Martikainen, I. Suikki, A. Pippuri-Makelainen, J. Zagirnyak, M. permanent magnet synchronous motor combined cooling method computational fluid dynamics fan design hollow shaft синхронний двигун з постійними магнітами комбінований метод охолодження обчислювальна гідродинаміка дизайн вентилятора порожнистий вал Introduction. The performance reliability of electric vehicles (EVs) is an important factor in evaluating their suitability for widespread adoption. The reliability and lifespan of an EV depend on several critical factors including the motor, battery pack, controllers, and thermal management systems. The problem addressed in this paper is to cool down the rotor of permanent magnet synchronous motor efficiently using new combined cooling methods. Goal. Determination of the effectiveness of the combined rotor cooling method, which includes a bidirectional airflow circulating through a designed fan and oil circulation in the hollow shaft. Methodology. The solution was carried out using CFD (computational fluid dynamics) analysis. Results. A numerical model of a new combined cooling method for the rotor, which taking into account heat generation in the rotor and the thermal influence of the stator and bearing units, based on heat flow equations that consider its laminar or turbulent nature, was developed and studied. Scientific novelty. Based on the analysis of the rotor’s numerical model, a fan design was proposed that allows for effective heat dissipation by creating bidirectional airflow circulation. Practical value. The developed model can be used for further research on the dynamic thermal parameters of the rotor and evaluation of heat dissipation efficiency, which will optimize the heat and mass transfer processes within the motor, enhance its operational efficiency, and ensure the stability of its performance in various operating modes. References 21, tables 5, figures 17. Вступ. Надійність роботи електромобілів (ЕМ) є важливим фактором в оцінці їх придатності для широкого впровадження. Надійність та термін служби ЕМ залежать від кількох критичних факторів, включаючи двигун, акумуляторну батарею, контролери та системи теплового управління. Проблема, що розглядається в цій статті, полягає в ефективному охолодженні ротора синхронного двигуна з постійними магнітами за допомогою нових комбінованих методів охолодження. Мета. Визначення ефективності комбінованого методу охолодження ротора, який включає двонаправлений потік повітря, що циркулює за допомогою розробленого вентилятора, та циркуляцію масла в порожнистому валу. Методологія. Розв’язання проблеми було проведено за допомогою CFD (обчислювальної гідродинаміки) аналізу. Результати. Розроблено та досліджено числову модель нового комбінованого методу охолодження ротора, яка враховує тепловиділення в роторі та температурний вплив статора та підшипникових вузлів, на основі рівнянь теплового потоку, що враховують його ламінарну або турбулентну природу. Наукова новизна. На основі проведеного аналізу числової моделі ротора запропоновано дизайн вентилятора, що дозволяє ефективно відводити тепло завдяки створенню двонаправленої циркуляції повітря. Практична цінність. Отримана модель може бути використана для подальшого дослідження динамічних теплових параметрів ротора та оцінці ефективності відведення тепла, що дозволить оптимізувати процеси тепломасообміну всередині двигуна, підвищити ефективність його роботи та забезпечити стабільність його функціонування в різних режимах експлуатації. Бібл. 21, табл. 5, рис. 17. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-05-02 Article Article application/pdf https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358732 10.20998/2074-272X.2026.3.04 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 3 (2026); 26-33 Электротехника и Электромеханика; № 3 (2026); 26-33 Електротехніка і Електромеханіка; № 3 (2026); 26-33 2309-3404 2074-272X en https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358732/344463 Copyright (c) 2026 S. Shlyk, J. Pyrhonen, I. Petrov, M. Parviainen, I. Martikainen, A. Suikki, J. Pippuri-Makelainen, M. Zagirnyak http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | permanent magnet synchronous motor combined cooling method computational fluid dynamics fan design hollow shaft Shlyk, S. Pyrhonen, J. Petrov, I. Parviainen, M. Martikainen, I. Suikki, A. Pippuri-Makelainen, J. Zagirnyak, M. Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_alt | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_full | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_fullStr | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_full_unstemmed | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_short | Possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| title_sort | possibility of cooling the rotor of an electric traction motor by bidirectional air flows |
| topic | permanent magnet synchronous motor combined cooling method computational fluid dynamics fan design hollow shaft |
| topic_facet | permanent magnet synchronous motor combined cooling method computational fluid dynamics fan design hollow shaft синхронний двигун з постійними магнітами комбінований метод охолодження обчислювальна гідродинаміка дизайн вентилятора порожнистий вал |
| url | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358732 |
| work_keys_str_mv | AT shlyks possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT pyrhonenj possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT petrovi possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT parviainenm possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT martikaineni possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT suikkia possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT pippurimakelainenj possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows AT zagirnyakm possibilityofcoolingtherotorofanelectrictractionmotorbybidirectionalairflows |