電機散熱系統中，哪些零部件對電機溫升有較大

電機定子部分的機座是電機徑向熱量傳遞的和散熱的重要媒介，與有繞組定子鐵芯、端蓋、軸承系統、風扇和風罩等共同構成電機的熱交換體系。

封閉式電機外風扇所產生的風量，通過風罩、機座散熱筋的約束，引導冷空氣吹拂電機機殼表面帶走電機各類損耗產生的熱量，實現電機發熱與散熱的平衡，穩定在某一設定水平上（溫升限制+環境溫度+設計裕度=最高溫度）。在實際應用過程中，風扇應與風罩相匹配，兩者不能隨意地被代替使用。

電機運行時，軸承系統會不同程度地發熱，與定子繞組及轉子部分發熱水平不一樣，存在相互間的熱交換。因此，當繞組及轉子部分產生的熱導致其溫度較高時，會導致軸承系統的溫度升高，反之，當軸承系統因種種不良因素溫度偏高時，也會導致電機繞組溫升有所增加。軸承系統和繞組均有溫升或最高工作溫度上限值考核，如果突破考核限值，軸承系統面臨的是工作壽命大幅衰減或崩潰，繞組不再能可靠運行或出現過載燒毀、著火放炮等嚴重電氣故障。

導致電機軸承系統溫升高的原因很多，在原來的文章中有相對詳細的分析，在此不贅述。接下來重點探討一下相關零部件對于軸承系統及繞組溫升的影響。

對于防護式電機，端蓋散熱窗與機座散熱窗的匹配非常關鍵。端蓋散熱窗為進風口，機座散熱窗為出風口，理論上進風口與出風口面積相等時通風阻力最小。至于進出風口面積究竟該開多大合適，則應基于不小于殼體內風路最大截面為原則，通常按進出風面積大致相等的原則將進出風口盡可能開大即可。

對于封閉式電機，端蓋的形狀及散熱面積，直接影響電機軸承系統及電機的整體散熱效果。通常端蓋形狀設計原則為：可適當擴張內腔空間、有效加大外表面，滿足客戶或產品技術條件對外形尺寸的限制及安裝接口尺寸的要求。

這一原則忽略了軸承散熱這樣一個極其重要的環節，導致法蘭安裝電機法蘭端蓋設計存在嚴重缺陷：軸承一部分完全包裹在電機殼體內，另一部分封閉在法蘭端蓋與配套設備間的空間里。若法蘭端蓋與配套設備間的空間因運行環境的限制必須密閉，意味著軸承散熱條件的急劇惡化，因熱量積聚導致軸承系統崩潰自然是不可避免的。鑒于這一情況，通用性電機法蘭端蓋設計應保證軸承散熱至少有一條軸承、一定厚度的支撐殼體壁到外部運行環境的路徑，確保任何運行工況下軸承散熱情況等同于實驗室狀況。

在繞線式轉子電機中，集電環系統的溫升也會與電機軸承系統彼此相互影響。集電環系統作為一個相互獨立的熱交換循環體系，對軸承系統的影響可在產品開發初期顯現，不會等到特定工況才爆發。所以，設計原則的確定側重于產品更新換代的經驗積累，質量控制的關注重點在于集電環材質、導電環表面粗糙度、導電環與接線螺栓的連接效果等。從質量控制的角度看，影響發熱水平的因素有：碳刷、刷盒間的配合精度，碳刷材質及其與導電環間的接觸面積、接觸電阻，集流排、引接線等轉子電流引出裝置。如果全面考量集電環熱交換系統，不僅要控制好以上發熱因素，冷卻介質的來源、流通路徑、熱交換循環動力、防護結構等一系列問題也必須有相應保障措施。

對于大型繞線式電機集電環，會在集電環上加工軸向孔，以改善該系統的軸向通風散熱效果，必要時加裝風扇作為熱交換循環動力。集電環系統內部可與外部環境直接進行冷熱空氣循環的情況，集電環端罩通風窗口的數量和位置方向的設置至關重要，關系到冷卻介質如何流通、循環補充及構造的熱交換系統的換熱效率，最終決定集電環系統溫升將處于怎樣一個水平。

集電環系統必須為獨立的密閉空間，或者說防護等級高的情況，第一，要加強內部冷卻介質循環動力，必要時加裝內風扇，使內部各處溫度梯度盡可能處于均勻過渡狀態；第二，外部可借助電機主體散熱風扇，也可設置獨立風冷系統；第三，最好設置碳粉吹拂收集裝置，避免發生碳粉集聚引起的環火故障。