风路系统是防护式电机的致命性要素

发表于 讨论求助 2023-05-10 14:56:27

接到小S电话,其设计的一型增容型电机,温升试验时绕组温度远超设计预期,咨询Ms.参问题究竟出在哪儿。听小S讲了设计思路,没有发现原则性问题,且电磁负荷的选取偏于保守。按经验,Ms.参估摸一定是散热风路某一环节偏离设计要求。

为进一步查明原因,Ms.参建议小S现场核查各零部件的使用情况,发现导风筒有修磨的痕迹。进一步了解发现,因导风筒太高切除了一部分。小S这才想起新设计了导风筒,且为优化风路颇费了些周折,不应该修磨也不容许修磨。

换上新导风筒重试,绕组温度虽比标准电机高一些,总归与预期的效果相吻合。下面Ms.参结合小S的这一设计案例,谈谈防护式电机应用趋势及其风路系统。

1
专用化发展趋势及关联问题

随着基本系列电机应用领域的细化,客户要求大幅增容的情况十分普遍。接口尺寸和应用对象单一化、大批量化,自然而然对配套电机提出更为苛刻的性能提升要求。

小S很显然针对专用工况优化了电机,对零部件尺寸外形进行了精心设计,然而却忽略了另一环节——制造过程。

须知任何高水平的设计方案若到制造环节有偏差,往往结果适得其反。大幅增容本身已经使电机达到了这种通风方式的极限了,装配偏差都很有可能导致电机温升大幅度升高,何况修磨导风筒这种明显劣化风路系统的情况。

2
防护式电机风路系统

防护式电机通风散热系统的最大特征是冷却介质——空气直接吹拂发热部件表面,除引送式管道通风系统等特殊情况外,都是直接与电机周围环境进行热交换。与内部空气独立循环的全封闭电机相比,热交换的效能更高、风路系统的选择更为灵活多样。按主风压元件在风路系统中所处的位置,防护式电机风路系统分为抽风式自通风和打风式自通风两类。

抽风式自通风

抽风式自通风系统通常用在小型和中型电机中,在电机的一端装置一个大直径离心风扇。最简单的轴向通风小型直流电机,一般不设置轴向通风沟,电枢的冷却只依靠吹拂它的外表面。

容量大一些的直流电机中,除了吹拂电枢表面和磁极线圈的一股气流外,尚有一股电枢内的气流穿过换向器和电枢的轴向沟,即为平行轴向通风。鼠笼型异步电动机中,以上类似的通风也比较常见,在笼条短路环上加上小叶片,稍稍加强对定子绕组短接部分的吹拂作用。

为了提高离心风扇的效能、避免产生过大的噪音,风扇外圆与端盖间的距离不能太近,应设计成一个环形集风沟。另外,进风侧端盖内加装挡风板,将大部分的空气导引向电枢内部的气流。

中型电机中,电机内部的空气流量调节问题更加重要。这种电机中两端各装一块挡风板,有时出风侧端盖增加气流补充窗口,加强该端绕组端接部分的冷却。

打风式自通风

无噪音电机电磁负荷较低,每一单位冷却表面的损耗较小,可以用直径较小的风扇。因此,该类小电机中允许采用打风式通风,并在驱动端加装风扇。

开启式滑环式异步电动机中应用驱动端加装风扇的打风式自通风结构,不仅可以有效解决噪音问题,同时实现了把电刷磨损的粉末吹出机外的任务。

大量生产的鼠笼式异步电动机的打风式通风系统是设计上最简单的一种,我国Y(IP23)系列电机就属于该结构。在这种电机中,通风结构对称,利用径向通风原理吹拂电机各部分。

这里的风扇就是和转子铸铝绕组(鼠笼)铸成一体的在短路环(端环)四周均布的铝风叶,空气对称地从两端进入电机,依次吹拂定子两边的端接部分、定子铁心两端面和定子叠片的外表面。

因为直径小的风扇所能产生的压力也很小,所以用这种通风的电机必须特别注意设计进空气的窗口,必须有最大可能的截面积和平滑的流线型的进入口。小S深谙此理,奈何制造环节操作工未能深刻领会,偏离设计预期自是难免。

在一切定子及转子铁心上有径向通风沟的电机中,都用打风式通风。转子两端的风扇加强对定子端接部分的吹拂,有时风扇做成外离心、内螺浆双层结构。

 以上非官方发布内容,仅代表个人观点。

  往期回顾

电机效率确定方法及分类

电机机座的钻孔与攻丝

机座底脚平面的加工工艺

由“电机技术日参”原创,如需转载,请登录新榜网站版权频道

(http://cc.newrank.cn)

发表
26906人 签到看排名