专利名称：用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是散热翅片技术领域，具体是一种用于电机机壳冷却的中空螺旋型 散热翅片。
背景技术：
电机是一种最常用的工业设备，其工作的高效性、可靠性与安全性，一直是学术界 与企业界关注的热点。一台电机运行的正常与否，最重要的标志就是该台电机的发热程度。 因此电机散热装置，是电机安全、高效运行的保障。一般来讲，除其它机械原因产生的热量 以外，温度的升高主要是由于电机的内阻产生热量以及大电流在流过定子绕组励磁绕组和 转子过程中产生的热量。如果电机内部温度过高，电机的绕组绝缘材料会逐渐老化，绝缘性 能和机械强度逐渐降低，当降低到一定程度之后，电机就不能使用了，否则就会发生绝缘击 穿，使电机烧坏。但是，各种绝缘材料都有一个温度界限。在此温度限度内，老化过程非常 缓慢，当温度超出温度范围时，老化过程急剧地加快。因此，通常说，电机的允许负载是由电 机绝缘材料的极限温度来决定的。电机在设计时，一般只考虑电机在额定电压下运行，其允 许负载定为额定负载，在此范围内温升不会超过允许温升。但是，当电机运行工况发生改 变，或者环境温度明显升高，就会造成电机内部温度超过允许温度，电机的使用寿命会大大 缩短。因此，改善电机散热条件，设法降低电机外壳的温度，是提高电机过载能力，延长电机 使用寿命的有效方法。对于普通电机，为了提高电机机壳的散热效率，通常电机均采用外冷式冷却方法， 即增大机壳换热面积或提高冷却风量。通过电机末端的冷却风机，将冷却风吹入直线型散 热翅片通道内，从而达到冷却电机的目的。常用的直线型翅片，虽然加工简单，但是电机机 壳的换热面积却很有限。而且电机的冷却风机常采用轴流式风机，由于风机内部对气流的 作功以及加速，冷却风离开风机出口时，往往是以螺旋的方式前进。如果采用直翅片，冷却 风将会直接击打在翅片上，造成较大的冲击损失，有一部分气体的动能会白白浪费。对于较 大功率的电机来说，为了使电机得到充分的冷却，不得不提高冷却风机的功率，增大冷却风 量。因而，冷却耗功所占的比例增大，电机效率下降。另一方面，大功率的冷却风机也带来 了较大的气动噪声，大大限制了电机的应用。中国专利申请号200920039112. 2，记载了一种“恒定散热式电机”，通过一装置结 构，使得散热风机的驱动与电机分离，使得风机的转速保持在恒定值，从而保证电机机壳散 热的冷却风量。虽然该技术可以提高电机机壳的散热速度，但是对于电机的效率以及电机 噪音的改善没有很大帮助，其作用类似于增大了冷却风量。另外，该发明需要设置一个额外 装置，来控制风机的转速，在实际应用中，会给电机的安装以及使用带来一定的困难。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于电机机壳冷却的中空螺旋型 散热翅片，该装置通过提高电机机壳的散热面积和换热效率，在改变传热结构，在不增加风量(甚至减小风量)的前提下，加大换热面积，降低用于机壳散热的功率，从而提高散热效 率，增大电机的功率并降低电机噪声，真正起到节能、安全的目的。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所述翅片为多变形结构，该翅片沿螺 旋线设置于电机机壳表面。所述的沿螺旋线设置具体是指所述翅片的转角与电机机壳表面直径满足θ =-0. 1D+120，其中θ是螺旋线在电机机壳表面的转角，即在电机机壳表面翅片进口与翅 片出口的夹角，单位是度，D是电机机壳表面直径，单位是毫米。所述的翅片的高度与电机机壳表面直径满足H = 0.08D，其中Η是翅片高度，单 位是毫米，D是电机机壳表面直径，单位是毫米。所述的翅片的截面为中空多边形结构，厚度为3毫米。所述的多边形为梯形，斜边夹角为70度。本发明的散热翅片以螺旋形状分布在电机机壳的表面，形成螺旋的散热气流通 道，螺旋的气流通道可以延长气流流过表面的时间，从而进一步提高电机表面的散热面积， 使冷却气流更充分地与电机表面进行热交换。另外，螺旋的气流通道可以有效地减小冲击 损失，提高冷却风量。螺旋型翅片为中空设计，该设计能够增大电机机壳的散热面积，提高 通过冷却通道的冷却风量，从而提高换热效率，加快热点的疏通，增大电机机壳的换热效 率，有效提高电机的过载能力。当螺旋型翅片在电机机壳表面的转角以及翅片高度与电机 机壳表面直径满足一定的比例关系时，散热效果可以达到最佳。
图1为本发明结构示意图。图2为图1的A-A剖面图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作详细说明，实施例是在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。实施例1如图1和图2所示，本实施例包括电机1和用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热 翅片2，其中所述的中空螺旋型散热翅片2为多边形结构，该翅片2沿螺旋线设置于电机1 机壳表面。所述的螺旋线在电机1机壳表面的转角与电机1机壳表面直径的关系为θ ="O. 1D+120，其中θ是螺旋线在电机1机壳表面的转角，即在电机1机壳表面翅片2进 口 B与翅片2出口 C的夹角，单位是度，D是电机机壳表面直径，单位是毫米。所述的翅片2高度与电机1机壳表面直径的关系H = 0. 08D，其中Η是翅片2高 度，单位是毫米，D是电机1机壳表面直径，单位是毫米。当选用90kW电机1，电机1机壳表面直径D为500mm时，螺旋线在电机1机壳表面 的转角θ为70度，翅片2高度H为40mm。所述的翅片2的截面为中空多边形结构，厚度δ为3毫米。
所述的多边形为梯形，斜边夹角为30度。根据以上尺寸，将中空螺旋型翅片2均勻安排到电机1机壳表面。通过测试，与原 直翅片对比，安装中空螺旋型翅片2后，要达到同样的散热水平(或机壳温度)，原风机直径 可减小15mm，电机1效率可由原来的88%左右，提高到92%。电机1噪音减小5dB。如采 用原有风机，电机1机壳表面可多降温3 4°。实施例2本实施例中选用IlOkW电机1，电机1机壳表面直径D为600mm时，螺旋线在电机 1机壳表面的转角θ为60度，翅片2高度H为48mm。所述的翅片2的截面为中空多边形结构，厚度δ为3毫米。所述的多边形为梯形，斜边夹角为30度。根据以上尺寸，将中空螺旋型翅片2均勻安排到电机1机壳表面。通过测试，与原 直翅片对比，安装中空螺旋型翅片2后，要达到同样的散热水平(或机壳温度)，原风机直径 可减小12mm，电机1效率可由原来的90%左右，提高到93%。电机1噪音减小7dB。如采 用原有风机，电机1机壳表面可多降温3 4°。实施例3本实施例中选用30kW电机1，电机1机壳表面直径D为350mm时，螺旋线在电机1 机壳表面的转角θ为85度，翅片2高度H*^mm。所述的翅片2的截面为中空多边形结构，厚度δ为3毫米。所述的多边形为梯形，斜边夹角为30度。根据以上尺寸，将中空螺旋型翅片2均勻安排到电机1机壳表面。通过测试，与原 直翅片对比，安装中空螺旋型翅片2后，要达到同样的散热水平(或机壳温度)，原风机直径 可减小20mm，电机1效率可由原来的85%左右，提高到90%。电机1噪音减小3dB。如采 用原有风机，电机1机壳表面可多降温2 3°。本实施例的螺旋型翅片2，能够在电机1机壳表面形成一个螺旋的气流通道。当来 自冷却风机的冷却气流流过电机1表面时，一方面，螺旋的气流通道可以有效地延长气流 流过表面的时间，从而进一步提高电机1表面的散热面积，使冷却气流更充分的与电机1表 面进行热交换，另一方面，螺旋型的设计更能符合冷却气流的来流方向，减小冲击损失，最 大限度地使更多的冷却风通过冷却通道。同时，采用中空的翅片2设计，能够更进一步地增 大换热面积，提高散热效率。
权利要求
1.一种用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，其特征在于，所述翅片为多变形结 构，该翅片沿螺旋线设置于电机机壳表面。
2.用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，其特征是，所述的沿螺旋线设置具体是 指所述翅片的转角与电机机壳表面直径满足θ =-0. 1D+120，其中θ是螺旋线在电机 机壳表面的转角，即在电机机壳表面翅片进口与翅片出口的夹角，单位是度，D是电机机壳 表面直径，单位是毫米。
3.用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，其特征是，所述的翅片的高度与电机机 壳表面直径满足H = 0. 08D，其中Η是翅片高度，单位是毫米，D是电机机壳表面直径，单 位是毫米。
4.用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，其特征是，所述的翅片的截面为中空多 边形结构，厚度为3毫米。
5.用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，其特征是，所述的多边形为梯形，斜边夹 角为70度。
全文摘要
一种散热翅片技术领域的用于电机机壳冷却的中空螺旋型散热翅片，所述翅片为多变形结构，该翅片沿螺旋线设置于电机机壳表面。本发明通过提高电机机壳的散热面积和换热效率，在改变传热结构，在不增加风量(甚至减小风量)的前提下，加大换热面积，降低用于机壳散热的功率，从而提高散热效率，增大电机的功率并降低电机噪声，真正起到节能、安全的目的。
文档编号H02K5/18GK102130529SQ20111006883
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者杨波, 毛福芳, 谷传纲 申请人:上海交通大学