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高效电机风扇设计

2015-10-31 23:07:36点击: 编辑:湘潭电机厂

1.电机风扇所消耗的功率属于通风损耗。中小型电机的通风损耗相对较大,尤其是2,4极电机,较大功率的2机电机的通风损耗可占到电机总损耗的1/3左右,所以降低通风损耗(尤其是2,4极)对于提高效率是有效措施之一。

高效电机电机的风扇结构大多厂家反映机械损耗较大有待改进。

经过研究我们采取的主要措施有如下几个方面:

1)减小叶片外径,增大叶片宽度从而降低机械损耗而保持风量不变。因为随着叶片外径增大,机械机械损耗以3次方的速度增大,叶片宽度增大机械机械损耗则以相同速度增大,因此增大叶片宽度对于风量增加及机械损耗比较有利,根据经验pfw∝D3b,而Q∝D2b。从ABB公司样机上我们也可看到,他们的电机风扇也是采用较宽的叶片和较小的外径。

2)减小叶片外径,增大叶片数量从而降低机械损耗而保持风量不变。风扇的叶片数也少则风量不够。但叶片数太多造成叶片表面摩擦损耗反而不起通风作用。一般来说N≥π(D1+D2)/(D2-D1)比较合适。

3)最最关键的是要改变高效利民机风扇结构,提高风扇效率。

目前我们的中小型电机的风扇效率只有0.5-0.6。我们一直很关注研究国内外有关的电机通风噪声和风扇设计的动向,我们在研究分析了许多国内外相关资料的基础上,对Y2近十几个规格电机的原风扇结构作了一些改进并作了试验,数据表明,由于减小了风阻,提高了风扇效率,电机的温升和机械损耗略有降低。然后我们又重新设计了新型外风扇,改变进出风口倾角,增大进风集风室,减少风阻,在Y2-200L1-2,Y2-200L2-2等进行了试验,数据表明,同样的外径,在Y2-200L1-2机械损耗则降低了37%,温升下降了6°C,噪声降低了2.2分贝,在Y2-200L2-2机械损耗则降低了31%,温升下降了12°C,在Y2-225M-2机械损耗则降低了40%,噪声下降了4.7dB,效果比较明显。试验数据见表。

 

规格

风扇结构构

风扇外径mmm

空载噪声

温升

机械损耗

Y2-200L1-2

原风扇

260mm

89.4dB

73.4

810W

 

240mm

87.3dB

67.8

 

 

 

新风扇

260mm

87.2dB

67.1

510W

 

240mm

85.9dB

61.5

480W

 

 

 

220mm

84.4dB

66.4

460W

Y2-200L2-2

原风扇

260mm

78.9dB

74.5

1081W

新风扇

260mm

 

61.6

743W

 

Y2-225m-2

 

原风扇

260mm

87.6dB

63

 

 

 

新风扇

260mm

82.9dB

65.5*

 

 

在上述试验研究的基础上,我们在y3系列电机中。重新设计新结构的风扇,以达到降低风扇噪声,提高风扇效率并满足温升的要求。以y2-200l2-2为例,由于风磨耗下降,在不改变原设计方案的情况下效率提高了0.43%

4)重新设计的风扇也节约了原材料。经初步计算,以200l-2为例,新风扇比原风扇节约材料约79%.对制造厂家也有较大的经济效益。

2.对风罩结构的改进

电机的风路由风扇风罩和机座散热片组成。电机的风罩对于电机风路来说,也是很重要的部件。改进风路结构,是整个风路趋于合理是我们的研究方向。我们对风罩结构,改变风罩通风面积和分布,使进出风口的风量基本达到均衡,使其合理,减少空气涡流,减少风阻,以降低通风噪声。以200l-2为例,原风罩通风孔外周直径287mm,比风扇外径260大了许多,一般来说,零位静态压力表面直径(风罩通风孔网格外径)大于风扇外径,则噪声增大。我们新设计风罩通风孔外周直径235mm,是风扇外径240mm0.98倍,在合理的范围内。从而有效降低了噪声。

在上述研究的基础上,湘潭电机厂在Y3,YX3高效电机中全部采用了这种节能风扇,取得了很好的效果。我们建议Y3风扇也可直接应用到Y和Y2电机中,而NEMA电机也可借鉴应用YX3的风扇,从而大大降低风扇损耗,提高效率。