高效电机节能风扇

Y3等系列电机中节能风扇的推广和应用

概述

自1995年以来，我国政府相继颁布了《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国环境保护法》，1997年11月1日由八届全国人大常委会第二十八次会议通过，并于1998年1月1日起实施《中华人民共和国节约能源法》、《重点用能单位节能管理办法》等政策法规。最近我们国家也特别强调：要从全局和战略的高度，充分认识加快建设节约型社会极端重要性和紧迫性，迅速行动起来，在全国范围内大张旗鼓、深入持久地开展资源节约活动，加快推进节约型社会建设，促进我国经济社会全面协调可持续发展。

电动机广泛应用于工业、商业、公用设施和家用电器等各个领域,作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力。对一般工业发达国家及较大的发展中国家,电动机的用电量在各个国家的总用电量中占有相当大的比重。异步电机中的损耗主要由下列五部份组成:1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗(ＰＣｕ1)；2.转子绕组中电流通过所产生的导体(铝或铜)损耗(ＰＣｕ2);3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗(ＰＦｅ);4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗(Ｐｆｗ);5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗(Ｐｓ)。随着电机功率大小和极数的不同,这些损耗分量在电机总损耗中的比重也有所不同。

1.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。

原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。

表

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240mm的0.98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，我们在Y3，YX3和低压大功率系列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。

邹淑芳

2007．4．12

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