異步電動機中離心式風(fēng)扇的設(shè)計

1、    異步電動機中離心式風(fēng)扇的設(shè)計    鄭亞琦+張毅【摘要】在離心式通風(fēng)機葉輪的設(shè)計理論基礎(chǔ)上，結(jié)合電機冷卻系統(tǒng)的需要，總結(jié)出了電機上離心式風(fēng)扇的設(shè)計方法；并闡述了電機上使用的離心式風(fēng)扇的組成、結(jié)構(gòu)、特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定?！娟P(guān)鍵詞】離心式風(fēng)扇；異步電動機；設(shè)計引言風(fēng)扇的合理設(shè)計對電機的性能有著重要意義。電機上的離心式風(fēng)扇與離心式通風(fēng)機的葉輪結(jié)構(gòu)原理雖然很相似，但是由于專業(yè)性的限制，電機設(shè)計者對風(fēng)機葉輪的設(shè)計理論大多不很熟悉。因此，將風(fēng)機葉輪設(shè)計理論運用到電機設(shè)計中去，對提高電機的設(shè)計水平很有意義。一、離心風(fēng)扇的組成及結(jié)構(gòu)特點電機上的離心式風(fēng)扇，一般由

2、前盤、后盤、葉片、輪轂組成。葉片與前盤和后盤之間采用焊接或鉚接型式。焊接結(jié)構(gòu)的流道光滑、風(fēng)阻小、噪聲低，因此應(yīng)用較多。（一）前盤結(jié)構(gòu)前盤的形式可有：平前盤、錐形前盤、弧形前盤。平前盤風(fēng)扇：因氣流進入葉片轉(zhuǎn)彎后分離損失較大、故效率低，但其整個風(fēng)扇的制造工藝較簡單。弧形前盤風(fēng)扇：氣流流動情況好、氣流通過時方向過渡平穩(wěn)，損耗小，效率較高，但其制造工藝復(fù)雜，弧形處需用模具制造；錐形前盤風(fēng)扇：效率及工藝性介于二者之間。從力學(xué)性能方面考慮，錐形前盤風(fēng)扇和弧形前盤風(fēng)扇的強度和剛度都優(yōu)越于平前盤風(fēng)扇。（二）葉片結(jié)構(gòu)葉片是風(fēng)扇向流體傳遞能量的主要零件，根據(jù)葉片出口角度不同，離心式風(fēng)扇葉片分為：前傾式葉片、徑向式

3、葉片、后傾式葉片。根據(jù)葉片形狀不同，分為：圓弧形葉片，平板形葉片。由于葉片形狀不同，風(fēng)扇性能也不同，使用場合也不一樣。一般大中型電機上使用的離心式風(fēng)扇，主要有四種型式。其中：平板形徑向葉片風(fēng)扇，制造工藝最簡單，適用于雙向旋轉(zhuǎn)，當氣流進入葉片流道時有較大沖擊，流動損失較大，效率低，并會產(chǎn)生較大噪聲。平板形后傾葉片風(fēng)扇，進口氣流損失較小，但流道中流動損失較大，效率也不高。圓弧形后傾葉片風(fēng)扇，流動損失小、效率高，運行噪聲也低；但葉片制造工藝復(fù)雜，成本高。為圓弧形前傾葉片風(fēng)扇，若外徑相同時，它的風(fēng)壓最高；但損耗大，效率低；常用于風(fēng)阻大，風(fēng)壓要求高的電機上。當考慮風(fēng)扇噪聲時，選擇葉片形式的原則為：后傾葉

4、片風(fēng)扇噪聲較低，前傾葉片風(fēng)扇噪聲較高，徑向葉片風(fēng)扇噪聲居中，圓弧形葉片風(fēng)扇噪聲低于平直葉片。二、離心式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定離心式風(fēng)扇的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，見圖1，包括：d0為風(fēng)扇進口直徑；d1為風(fēng)扇葉片進口直徑；d2為風(fēng)扇外徑；b1為風(fēng)扇葉片進口寬度；b2為風(fēng)扇葉片出口寬度；1為葉片進口安裝角；2為葉片出口安裝角；z為葉片數(shù)；為風(fēng)扇前盤傾斜角。（一）風(fēng)扇直徑d0、d1、d2的確定設(shè)計風(fēng)扇時，離心式風(fēng)扇進口直徑d0的大小，主要取決于電機結(jié)構(gòu)。在選擇風(fēng)扇葉片進口直徑d1時，最好把風(fēng)扇葉片的進口端設(shè)計成圖1的斜切邊結(jié)構(gòu)，這樣可以保證沿葉片寬度方向的氣流沖角變化不大，減小由于氣流沖角不等而引起的沖擊損耗。通常

5、，葉片入口最大直徑d1max，最小直徑d1min，平均入口直徑d1，可按下列關(guān)系選?。簩τ谕鈴綉?yīng)根據(jù)通風(fēng)方式和電機的結(jié)構(gòu)選定，主要取決于冷卻風(fēng)路上的風(fēng)阻大小；當風(fēng)阻較大時，應(yīng)盡量取大些，以提高風(fēng)扇的風(fēng)壓。但是隨著的增加，風(fēng)扇圓周線速度增加，其產(chǎn)生的風(fēng)扇噪聲、通風(fēng)損耗也會相應(yīng)增加；設(shè)計時應(yīng)在保證電機溫升合理的情況下盡可能的縮小。圖1（二）葉片進口安裝角1和出口角2的確定選擇葉片進風(fēng)安裝角1時，主要考慮風(fēng)扇的風(fēng)壓和工作效率。對于后傾式風(fēng)扇，由于葉道內(nèi)流動損失較小，因此1的選擇應(yīng)使風(fēng)扇葉片進口沖擊損失為最小，一般1=15°35°。對于前傾式風(fēng)扇，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過小的進

6、口安裝角會導(dǎo)致葉片彎曲度過大，分離損失增加，但葉道流動分離損失降低，二者比較，效率反而有所提高，一般1=40°60°。葉片出口角2的選擇與風(fēng)扇的性能、尺寸和噪聲等關(guān)系較大，因此選擇2時要綜合考慮各方面的影響。對于后傾式風(fēng)扇為了獲得較高效率，一般取2=30°50°。（三）風(fēng)扇葉片數(shù)z的確定如果葉片太少，一般流道擴散角過大，容易引起氣流邊界層分離，效率下降。葉片增多后，能減少出口氣流偏斜程度，提高壓強；但過多的葉片，會增加沿程摩阻損失和葉道進口的阻塞，也會使效率下降。一般葉片數(shù)z可根據(jù)下方法確定：一般來說，d1/d2較小時，葉片數(shù)取較少些，一面葉片進口阻塞；

7、d1/d2較大時，葉片數(shù)可適當多些。從風(fēng)扇制造工藝上考慮，葉片數(shù)最好采用偶數(shù)，可方便對稱劃線。（四）葉片進口寬度b1和出口寬度b2的確定確定風(fēng)扇葉片寬度，主要是確定葉片出口的寬度，當出口寬度b2確定后，即可根據(jù)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)類型直接確定進口寬度b1。當風(fēng)扇采用平前盤時，b1=b2；當采用錐形或弧形前盤時，b1b2d2/d1。三、結(jié)束語風(fēng)機葉輪與電機風(fēng)扇設(shè)計上的不同，主要在于輸入數(shù)據(jù)的獲得上。對于風(fēng)機設(shè)計來講，它的壓力、流量等數(shù)據(jù)是事先給定的；而在電機設(shè)計中，很難通過理論計算的方法來得到冷卻風(fēng)路的風(fēng)阻。所需流量等風(fēng)扇設(shè)計時所需的輸入數(shù)據(jù)，這樣便對風(fēng)扇設(shè)計帶來困難。因此在實際中，根據(jù)實驗結(jié)果反復(fù)修正風(fēng)扇幾何尺寸是十分必要的。其實，對于風(fēng)路結(jié)構(gòu)相差不大的電機，只要確定一個合理的風(fēng)扇模型之后，在根據(jù)通風(fēng)機的相似