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增安型同步电动机的冷却风路分析

2019-07-16 16:28:42     来源:电机技术日参        

【大比特导读】同步电动机的风路是强迫风冷循环系统,在电动机内部自然形成若干并联风路,其风阻往往有很大差别,而且也极其复杂,更难以精确地估算,也就是说,空气气流的分布要根据所设定的风路损耗量而获得最小的风阻而形成。

同步电动机的风路是强迫风冷循环系统,在电动机内部自然形成若干并联风路,其风阻往往有很大差别,而且也极其复杂,更难以精确地估算,也就是说,空气气流的分布要根据所设定的风路损耗量而获得最小的风阻而形成。尤其是凸极电动机,因为磁极转子本身就起风扇作用,所以风路分析就更为困难,这就需要设计者慎重考虑风路的实际分布,用由多次试验所获得的经验数据进行验证,同时在设计风路分布的合理性方面采取必要的结构措施。

电动机

对于增安型同步电动机,同轴装配同步电动机、旋转整流器、交流主励磁机,同时均位于防爆空腔内,其风路比一般同步电动机显得更为特殊而复杂。主要热源是同步电动机的电磁负载、旋转整流器的电力电子器件及灭磁电阻和交流励磁机的电磁负载。根据电动机定子与转子磁极之间风量分配尽量符合温升等效的要求,所以在设计研制增安型无刷励磁同步电动机时,设计采用具有径向通风风道复流式和轴向通风冷却式相结合的强迫风冷却循环系统。

1 轴向冷却风路

轴向冷却风路由几个并联轴向冷却风路组成,沿着轴向把热量吸附于气流上带走。其风路为来自冷却室的冷却空气,流经交流励磁机电枢铁心轴向通风孔、定子磁极间V形风道轴向气隙,再经旋转整流器主体安装架轮辋环、辐板轴向通风孔,及同步电动机转子励磁绕组的极间V形通风道和定子与转子间气隙,最后流向风扇。

2 径向冷却风路

电机在运行过程中,同步电动机转子励磁绕组侧面所产生的径向离心力将迫使通过转子励磁绕组极间V形风道的空气流,沿着定子铁心通风槽口吹向电动机机座空间,再经电动机机座侧板的通风孔被吸向风扇。

上述冷却风路设计,经产品试验测定验证:同步电动机转子励磁绕组的极间V形空间风道的风量分配存在着明显的风压不均匀,即V形空间风路的上部大于V形空间底部,出风端大于进风端。致使同步电动机转子励磁绕组的上部温度和下部温度相差为40%以上。分析认为,产生如此较大温差的另一原因是,由于径向风路中励磁绕组侧面所产生的离心力使空气流沿着同步电动机定子铁心的通风槽穿过时,而由于受着空气流的惯性和其附着励磁绕组表面的附壁作用而产生的回流所影响。

旋转整流器和交流主励磁机都位于冷却室,旋转整流器主体安装支架和交流励磁机电枢的自身旋转,在冷却室内将热量散出,交流主励磁机定子励磁绕组在冷却室中的空气流中自然地散发出所产生的热量。

从冷却风路总体结构来分析,为了获得足够的循环风压,若采用单侧离心式通风冷却系统,风扇直径就得大一些,这也是当前世界电机工业大功率低速同步电动机设计普遍采取的通风冷却系统。因而设计者必须考虑到大直径离心式通风冷却风扇所产生的噪声和振动也将相对增加。所以,诸多影响因素对增安型无刷励磁同步电动机的设计者来说都是不应该忽视的重要问题。

3 名词解释

轮辋——俗称轮圈,是在车轮上周边安装和支撑轮胎的部件,与轮辐组成车轮。轮辋和轮辐可以是整体式的、永久连接式的或可拆卸式的。轮辋的常见形式主要有两种:深槽轮辋和平底轮辋;此外还有对开式轮辋、半深槽轮辋、深槽宽轮辋、平底宽轮辋以及全斜底轮辋等。

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