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电机风扇结构设计应考虑的问题

 电机技术日参 2020-10-17
风扇是电机比较关键的零部件,对电机温升、振动和噪声影响较大。风扇的设计涉及问题比较多,诸如电机轴的配合、风扇的结构型式、换热效能等,一般可以从以下几方面合理权衡,找出问题的最佳解决方案。

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基本要求
●在风路中应保持风速的加速度状态,即气流截面积沿气流方向是逐渐缩小的。
●为了避免产生气流回流,可在风扇的进风口或出风口处装设静止的导风板或挡风板,因为这样可以防止通过气流的回流而产生的附加损耗及其振动噪声。所以风扇距导风板或挡风板的径向间隙和其间隙的长度的形成和选定都是很重要的。对于防爆电机,设计既要保证防止气流的回流产生,又要符合国家防爆标准中关于间隙最小值的特殊规定。

●电动机的风道应当是圆滑的,即流线型风道,因为旋转的电动机在风道中的摩擦损耗是静止风道的数倍,所以平衡块不应安放在风道中。
●国外多数厂家都按3m3/min·kW进行风量设计,即当风量增大到3~4m3/min·kW以后,风量再增大而温升也不会再明显地下降。
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对噪声的影响
●电动机噪声是风扇结构设计者应十分重视的问题。由于设计的风扇外径将比转子铁芯直径大很多,那么电动机的空气动力噪声主要是由风扇产生的,而且采用单侧通风冷却系统的结构设计,会比两侧通风冷却系统结构设计所产生的噪声提高~7dB。因此在设计时,应尽量留有通风裕量,而且风扇外圆距机座筋板的间距不应过小。应留有适当的间距,最小间距约50mm,导风板或挡风板也不应延伸到进风口和出风口的气流中,以避免发生笛效应和气流噪声。

国家防爆标准中规定:在正常工作状态下,外风扇、风扇罩、通风孔挡板和它们的紧固零件相互间的最小距为风扇最大直径的1/100,且不小于1mm,不必超过5mm。这些规定设计者必须严格遵守。

但是值得特别加以说明的是:由于增安型无刷励磁同步电动机是配套氢气压缩机的大型低速电动机,尤其是风扇直径较大,也是目前我国电机制造工业的大型风扇,且配套氢气压缩机又是不均匀负载,电动机的强制振荡自然要大。所以,保证风扇强度、同心度和偏摆公差是设计和制造工艺中的技术关键。
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共振及强度问题
对于同步电机,电动机在动态稳定的运行中不可避免地发生振荡,即供电系统电力电网电压产生暂态扰动、驱动机械设备负载突变或负载转矩不均匀、生产工艺流程的负载不稳定、励磁调节控制系统失控或故障,都必然导致同步电动机发生振荡或暂态集体共振现象。设计者除了在阻尼性能和转动惯量参数的选定要慎重加以考虑以外,对风扇的机械强度计算与结构设计,都要慎重考虑。尤其是对驱动不均匀负载的机械设备,如往复式压缩机其转子旋转部分的风扇和部件的机械强度都必须特殊加强。

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