The thesis work described in this report is about simulation of the cooling of an electrical machine rotor. Limitations and simplifications were made on the CAD model of the rotor with the purpose of reducing the simulation time, for it to then be used for CFD-simulations using STAR-CCM+. This was done to see the temperature, as well as its distribution, in the model. By changing various parameters, one at the time whilst the rest were kept at their assigned standard values, the changes could be analysed and thereafter compared. The tests include smaller geometry changes, parameters of the coolant and its flow, parameters for the airgap and the materials in the laminates and the material around the magnets, as well as changes in loss values. The simulations for geometry changes involving the magnets and their surrounding material resulted in minor temperature increases. An inner rotor radius increase gave a relatively large temperature decrease (although this change would be more difficult to make in practice). Most of the mean values of the temperature changes in the regions of the model were within 10% from the standard simulation used. Increased thermal contact resistance between the Bakelite and the laminates, and increased losses had the worst impact on the cooling. Meanwhile the changes in coolant parameters (as well as the its inlet temperature and mass flow) and reduced losses had the best impact on the cooling. Generally, the temperature distributions looked similar for the different simulations. There were more differences in the distributions for the simulations with changed material properties or thermal contact resistance. / Examensarbetet som beskrivs i denna rapport handlar om simulering av kylningen av en elmaskinsrotor. Avgränsningar och vissa förenklingar gjordes på en CAD modell av rotorn för att reducera simuleringstiden. Sedan användes CFD-simuleringsprogrammet STAR-CCM+ för att simulera temperaturfördelningen i modellen. Genom att ändra olika parametrar, en åt gången medan resten hölls vid sina bestämda standardvärden, kunde förändringarna undersökas och sedan jämföras. Det som testades inkluderar bland annat mindre geometriförändringar, parametrar för kyloljan och dess flöde, parametrar för luftgapet och materialen i laminaten och runt permanentmagneterna, samt förlustförändringar. Geometriförändringarna som gjordes för magneterna och det omgivande materialet gav små temperaturökningar. En ökad inre radie på rotorn gav relativt stor temperaturminskning (men denna ändring vore svårare att genomföra på rotorn i praktiken). Majoriteten av medelvärdena av modellregionernas temperaturförändringar var inom 10% från standardsimuleringen som användes. Ökat termiskt kontaktmotstånd mellan Bakeliten och laminaten samt ökade förluster hade sämst påverkan för kylningen, medan förändring i kylvätskans egenskaperna (samt inflödestemperaturen och massflödet) samt minskade förluster hade bäst inverkan. Generellt så såg temperaturfördelningarna lika ut för de olika simuleringarna. Det var främst när materialegenskaperna eller det termiska kontaktmotståndet ändrades som fördelningen såg annorlunda ut.

This report summarizes the thesis study carried out at Scania CV AB. The study presents design optimization of an interior permanent magnetic (IPM) synchronous machine. A parameterised Matlab tool was developed in order to serve the optimization routine. In this routine, multiple IPM geometries are dynamically generated and analyzed using the finite element method (FEM) software Flux 2D. Using the Secant method, algorithms to estimate the optimum current and control angle throughout the speed range both below and above base speed, were developed and integrated with the Matlab tool to perform design optimization towards the drive cycle. The genetic algorithm available in the Matlab’s global optimization toolbox has been utilised for the multi-objective optimization setup. / Denna rapport sammanfattar examensarbetet som genomförts på Scania CV AB. Studien presenterar en designoptimering av en permanentmagnetiserad (IPM) synkronmaskin. Ett parametriserat Matlab-verktyg för optimeringar utvecklades for att dynamiskt generera geometrier för att utföra simuleringar med hjälp av FEM-programvara (Flux2D®). Med hjälp av Sekant-metoden utvecklades och integrerades algoritmer för att estimera den optimala strömmen och styrvinkeln i hela varvtalssområdet, både under basvarvtal och i fältförsvagningsområdet. Med hjälp av Matlab-verktyget kunde sedan designoptimering för en given k¨orcykel utföras. Den genetiska algoritmen som finns tillgänglig i Matlabs globala optimeringsverktygslåda har använts för det multi-objektiva optimeringsprogrammet.