一种抗涡流高压电动机双旋向离心风扇设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗涡流高压电动机双旋向离心风扇设计方法。在电机运行过程中，在叶片的被风侧某区域会产生一定的涡流，为抑制涡流，在原风扇的基础上增加了导流叶片。导流叶片位于两个叶片间的涡流部位，由于风扇的旋向为双向，所以在左右两侧各设置一片导流叶片，由于导流片增加了风扇的摩擦损耗，所以可将原风扇叶片适当减小。叶片数量减小到原风扇的1/2-2/3较为合理，无原始设计可通过公式计算得到风扇叶片数。双导流片设计保证了无论风扇向哪一方向旋转，风扇叶片间的涡流都会被抑制。
【专利说明】-种抗滴流高压电动机双旋向离心风扇设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抗涡流高压电动机双旋向离心风扇设计方法，属于高压电机冷却 风扇领域。
【背景技术】
[0002] 随着国家对节能减排工作的重视，先后出台了各种措施和规范。其中感应电机量 大面广，每年耗电量约占整个发电量的57%，而高压三相异步电动机在感应电机所配套的 负载中占了很大比例，且高压电机通常均为长时工作制，其负载率也普遍很高，因而提高高 压电机的效率具有重要意义。
[0003] 由于高压三相异步电动机的电磁设计已经趋于成熟，所以通过合理设计电机的电 磁结构来提高电机的效率已变得越来越困难。由于高压电机结构合理性和其效率本身较 高，效率提高一点就需要在原来电机基础上增加大量的有效材料，大大增大了制造成本，消 耗了铜、铝、铁等不可再生资源，可见通过增加电机的有效材料来提高效率已经变得得不偿 失，通过其它手段提高电机的效率的作用日趋重要。
[0004] 高压电机和中小型电机相比体积大，产生的热量多，通风复杂，高压电机的机械损 耗约占总损耗的20% -30%，比例很大。传统的高压电机两极采用轴流式风扇，而4、6、8、 1〇、12极电机由于转速较低，只能采用离心式风扇，离心式风扇的安装位置如图1所示，风 扇的结构包括风扇叶B和风扇板C，通过筋D固定在电机的轴E上，当电机运行时风扇随着 转轴旋转，出风用来冷却定子绕组端部A。由于定子绕组端部A绝缘较厚且不如铁心中绕 组周围材料的导热性能好，所以高压电动机一般均通过离心风扇进行通风散热，应用非常 广泛。传统高压电机离心式风扇扇叶的常见种类见图2A至图2C，其中为图2A前倾式、图 2B为径向式、图2C为后倾式。后倾式风扇扇叶间涡流较小，风量较小，风扇效率高；前倾式 风扇涡流较大，风量较大，风扇效率低；径向式叶片为发散形风扇，涡流较大，损耗和风量居 中，风扇效率较低。高压电机风扇扇叶数量太少容易产生脱流现象，风扇效率降低，叶片数 量太多容易增加沿程摩擦损失，同样会降低风扇的效率，高压电机常用叶片数一般在12至 24片之间。
[0005] 现阶段高压电动机离心风扇存在以下缺陷：
[0006] 1、后倾式风扇虽然性能优越，但旋向为单旋向，应用范围受限很大，在很多工况下 不能使用；
[0007] 2、前倾式风扇风量较大，但损耗较大，对提高电机效率不利，且旋向为单旋向，应 用范围受限很大，在很多工况下不能使用；
[0008] 3、径向式风扇的叶片为垂直分布，旋转方向为双旋向，所以适用工况能力强，应用 也最为广泛。但由风扇叶片间的涡流较大，风扇的效率偏低。
[0009] 与高压三相异步电动机风扇设计相关的专利中，专利号CN 101383541A"高压异步 电动机的高效后倾离心式冷却外风扇的设计方法"和专利号CN 202172334U "一种大功率 高速电动机的离心风扇"均为单旋向的后倾式风扇，不能解决电机双向旋转的问题。
[0010] 在高压电机径向风扇的设计中，还没有专门抑制涡流的设计方法。
[0011] 上述高压电机离心风扇的缺陷造成在高压电机风扇设计中，无法达到效率与应用 范围的统一。前倾式风扇和后倾式风扇由于自身特性不能双向使用，使得其在高压电机中 不能广泛使用。
【发明内容】
[0012] 本发明要解决的技术问题是合理设计高压电机径向式风扇的结构，减小叶片间的 润流，增大风扇的风量，从而提商风扇效率。
[0013] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种抗涡流高压电动机双旋 向离心风扇设计方法，其特征在于，步骤为：
[0014] 第一步、选用基准高压电机径向式风扇；
[0015] 第二步、计算得到基准高压电机径向式风扇相邻扇叶间的涡流范围和风扇风量 值；
[0016] 第三步、将基准高压电机径向式风扇的扇叶的片数减小到原来的1/2-2/3,或求取 扇叶的片数N，N小于基准高压电机径向式风扇的扇叶的片数，且
【权利要求】
1. 一种抗涡流高压电动机双旋向离心风扇设计方法，其特征在于，步骤为： 第一步、选用基准高压电机径向式风扇； 第二步、计算得到基准高压电机径向式风扇相邻扇叶间的涡流范围和风扇风量值； 第三步、将基准高压电机径向式风扇的扇叶的片数减小到原来的1/2-2/3，或求取扇叶 的片数N，N小于基准高压电机径向式风扇的扇叶的片数，且
及仏分 别为扇叶的内径及外径； 第四步、在相邻两扇叶之间增加左右布置的两片导流叶片，分别为左导流叶片（2)及 右导流叶片（3)，将与左导流叶片（2)相邻的扇叶定义为左扇叶（1)，将与右导流叶片（3) 相邻的扇叶定义为右扇叶（4)，左扇叶（1)与左导流叶片〇之间形成区域一（I)、左导流 叶片（2)与右导流叶片（3)之间形成区域二（II)、右导流叶片（3)与右扇叶（4)之间形成 区域三（III);左扇叶（1)与右扇叶（4)的长度相等均为hi，左导流叶片（2)与右导流叶片 (3)的长度相等均为h2,左导流叶片（2)与左扇叶（1)之间的距离等于右导流叶片（3)与 右扇叶（4)之间的距离均为L2,左扇叶（1)与右扇叶（4)之间的距离为L1 ; 第五步、选定h2/hl及L2/L1的值； 第六步、计算得到各个区域一（I)、区域二（Π )及区域三（III)的涡流范围，此时应保 证在区域一（I)、区域二（II)及区域三（III)内： 1) 不会因 hl/h2取值太小而产生明显涡流和回流现象； 2) 不会因 hl/h2取值太大而在左导流叶片（2)及右导流叶片（3)两侧产生明显涡流现 象； 3) 不会因 L2/L1取值太小而在左导流叶片（2)与右导流叶片（3)间产生明显涡流现 象； 4) 不会因 L2/L1取值太大而在左导流叶片⑵与左扇叶⑴间及在右导流叶片⑶与 右扇叶（4)间产生大范围涡流现象； 第七步、重新选定h2/hl及L2/L1的值后重复执行第六步，直至得到扇叶间涡流最不明 显的Μ个方案，一组h2/hl及L2/L1的值对应一个方案； 第八步、计算每个方案的风扇风量，选取风扇风量最大方案作为抗涡流高压电动机双 旋向离心风扇的最终设计方案，且该最终设计方案的风扇风量必须大于第二步得到的风扇 风量值。
【文档编号】F04D29/28GK104088811SQ201410294471
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】王鸿鹄, 顾德军, 金晶 申请人:上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司, 上海电科电机科技有限公司