绕组温升是电机产品的重要性能指标。电机运行过程中,任何零部件都会产生不同程度的温升,但产生的温升差异较大,不同零部件对温升的耐受能力也不同。
从电机产品的结构分析来看,无论是定子绕组还是转子绕组,其物理位置都位于电机的最内侧范围,属于电机产生的热量相对集中的部位。从导热原理分析,电机绕组的散热路径较长,且有不同介质通过,这使得温度耐受能力较弱的绕组面临更严峻的问题。不言而喻,绕组温升应作为电机产品的评价指标。
电机的温升主要取决于其电磁负载和通风散热结构,当然也包括电机制造过程中的工艺水平和质量控制水平。
对于风冷电机,电机运行过程中绕组和铁芯产生的热量通过热传导从发热元件内部传递到与空气接触的外表面,然后通过热辐射和热对流将热量散发到空气中。
在电机运行过程中,当电机散发的热量和周围环境带走的热量达到平衡时,电机绕组的温度会趋于一个相对稳定的状态,此时绕组的温升会达到一个稳定值。
在电机的传热过程中,不可避免地会涉及到不同的材料。相对来说,无论是铁还是铜,传热能力都比较强,但不可避免的是绕组中的绝缘材料和空气,绝缘材料的导热系数比铜和铁小得多,静态空气的导热系数比绝缘材料小得多,所以这些因素是电机设计中必须面对的问题。
01绝缘工艺对电机温升的影响
在设计过程中对绝缘进行减薄,使绕组具有合适的槽填充率,电机制造过程中的浸泡和烘烤过程会对电机的温升产生很大的影响。VPI是电机绕组生产加工的关键工序。真空压力浸漆工艺可以大大减小绕组内的气隙,改善电机的散热条件。在浸渍干燥过程中,绝缘漆的粘度和浸渍干燥过程对最终效果有很大影响。
02零部件配合对电机温升的影响
对于定子绕组来说,影响电机绕组温度的另一个重要因素是定子铁芯与底座的匹配效果。对于很多小型电机来说,铸坯比较薄,不合适的加工工艺导致底座与铁芯配合的圆柱面变形,定子压入底座后会出现异常气隙,明显不利于电机散热。
对于不同系列的电机,由于运行环境和电机设计本身的特点,很多电机需要增加通风散热系统来控制电机的温升。比如IP23电机没有风扇,而IP44及以上的电机需要增加外部风扇和风罩进行强制通风散热,相关的风扇、风罩和机箱筋共同构成了这款电机的通风散热系统。
03环境因素对温升的影响
除了电机本身的因素外,运行环境对电机的温升也有很大的影响。比如相对封闭的环境,高原环境,潮湿的环境都对电机的散热有很大的影响,所以这类问题一定要考虑进去。
04什么是热传导?
它是传热介质中没有宏观运动的传热现象,可以发生在固体、液体和气体中,但严格来说,它只是固体中的纯传热,即使流体处于静止状态,也会由于温度梯度引起的密度差而产生自然对流,所以热对流和热传导在流体中同时发生。或者说系统中的温差,是热传导的必要条件。换句话说,只要介质内部或介质之间存在温差,传热就一定会发生。热传导的速度取决于热量的分布