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电机散热电机散热系统中，风扇对电机散热效果的影响和控制

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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电机散热系统中，风扇对电机散热效果的影响和控制

风扇，是电机通风散热系统的重要风压元件，补偿冷却介质通过风路时的风压损失，将一定流量的冷却介质输送到电机发热部位，带走热量并传递给下一级冷却介质。

通常情况下，将安装于电机内腔内的风扇称为内风扇，而置于电机壳体外的风扇，称为外风扇。无论是内风扇还是外风扇，都被固定于电机转子上，随转子一同旋转。

对于中小型电机，散热主要靠外风扇产生风压、风罩导流的方式，通过冷却介质空气吹拂壳体表面，将电机产生的热量带到周围环境中。一般在电机的非轴伸端安装外风扇，并与风罩、机座散热筋构成外部通风散热系统，确保一定流量冷却介质空气流过壳体表面带走足够的热量，使内部发热体至壳体表面、壳体至周围环境空间形成相对稳定的温度场，且壳体内温度场最高温度不高于设计允许值。

在此特别强调，电机风扇必须与电机风罩进风口面积、风口最大直径相匹配，特别是对于高效电机，必须优化风罩与电机壳体外表面构成的通风路径内各通风截面形状、尺寸，以最小的风摩耗获得最佳冷却效果。而对于大中型电机，内部风路结构复杂，容易造成局部热量积聚。因此，大多数铁芯带轴向和径向通风道，在电机转子的一端或两端加装内风扇，使内部冷却介质空气沿合理路径形成独立循环系统。两端加装内风扇适用于径向通风结构电机；一端有内风扇，则用于轴向及混合通风结构电机。

风扇作为电机通风散热系统的风压元件，与电机的铁芯、绕组等构成驱动内部冷却介质空气，沿设计预设路径循环的独立通风散热系统。如：径向通风冷却结构电机铁芯至少有三个铁芯段，相邻的铁芯段之间设有通风槽并形成通风沟，通风沟的风阻沿电机两端到电机中间部位逐渐增大，可提高流经多个通风沟的风流量的均衡性，使线圈和多个铁芯段的温度，沿电机轴向分布基本均衡。相对于实心结构，在不改变风的总流量的情况下，显著降低温度场中最高温度值，有效避免因局部温升过高导致的故障。

而轴向通风分全轴向或半轴向通风两种，即冷却介质空气从一端流入铁心冲片上冲制的轴向孔并从另一端流出，或气体从两端分别流进铁心轴向孔，然后经中部的径向风道排出。如何根据内部结构特点选择，是降低电机温升、提高电机技术性能和经济性水平的关键。

轴上自带风扇只适用于工频运行的电机，而对于变频电机，缘于电机运行时高低转速的差异非常大，特别是低速运行时，转子自带风扇无法满足电机的散热需求，因而会通过独立安装运行的风机改善电机的散热条件。

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电机冷却方式浅析

近代电机都采用较高的电磁负荷，以提高材料的利用率，电机的单机容量也日益增大，因此必须改进电机的冷却系统，以提高其散热能力。除个别小型或特种电机外，绝大部分电机都是采用风扇强迫空气流动来冷却电机的。

1电机冷却发展足迹

早在1928年，用于改善电力网路功率因数的同步调相机采用氢气作为冷却介质获得成功。试验证明，由于减小了气体的机械摩擦损耗和提高了散热能力，同样尺寸的电机采用氢冷后可提高容量20~25%或更多，且效率也提高。此后，汽轮发电机采用氢冷技术被迅速推广。五十年代以后，在大容量电机，特别是汽轮发电机中采用了内冷系统。所谓内冷就是使导体中产生的热量直接传递给冷却介质，而不通过绝缘。最初，在内冷系统中普遍采用氢气作为冷却介质，后来为了进一步提高冷却能力，又开始采用液体（水或油）作为冷却介质。

1955年，英国一家电机公司首先完成一台容量为30千瓦，定子水内冷，转子一般氢冷的汽轮发电机，效果良好，其电负荷比空气冷却时提高4~5倍，而绕组温升还没超过允许值。对于定转子绕组都用水内冷的双水内冷汽轮发电机的研究和制造，我国广大的电机工作者作出了显著的成绩。目前世界各国除对已有的冷却方式进一步深入研究外，还在研究和发展包括利用低温超导技术在内的各种冷却方式。

根据冷却介质的不同来划分电机的冷却系统较为方便。目前在电机制造中最广泛采用的是以空气为冷却介质的空气冷却系统。本章主要叙述空气冷却系统，对于采用其他介质的冷却系统我们再择时机探讨。

2关于电机空气冷却

空气冷却的电机结构简单，成本较低；其缺点是空气的冷却效果较差，在高速电机摩擦损耗较大。采用空气冷却的通风系统的结构类型非常繁多，Ms.参今天与大家作一个简单介绍。

● 开路冷却或闭路冷却

冷却的电机，其冷却空气由电机周围抽取，通过电机后，再回到周围环境中去。闭路冷却的电机，其初级冷却介质通过电机，沿着闭合线路进行循环；初级冷却介质中的热量经结构件或冷却器传递给介质。

● 径向、轴向和混合式通风系统

电机内冷却空气流动的方向，空气冷却系统可以分为径向、轴向和混合（径、轴向）式三种；径向通风系统便于利用转子上能够产生风压的零部件作用，因而得到广泛的应用。轴向通风系统便于安装直径较大的风扇，以加大通风量。主要缺点是沿轴向方向上冷却不均匀，且不便于利用转子上部件的鼓风作用。轴向通风系统在国内一般仅用于中小型直流电机中。