电机散热技术研究

汪建新　吴向春

（内蒙古科技大学，包头 014032）

电机散热技术研究

汪建新吴向春

（内蒙古科技大学，包头 014032）

电机的冷却仍然是目前电机运行时存在的重要问题。散热不够不仅极大影响电机的正常运行，也是阻碍电机进一步发展的关键性难题。本文将对电机散热技术上的进展做研究，主要阐述三种常用的散热方式。

电机散热空气冷却液体冷却混合冷却

电机的使用领域较为广泛，而它在运行过程中所产生的热量则不容易冷却。电机上的大量热量没得到散发，会直接性影响装置的运行，同时还会减少电机的使用时长，最坏的则会导致电机的损坏。因此，在使用电机时要重视散热问题，明白其重要性。尤其是一些特殊应用及大型应用的电机，散热问题更加明显。在这种状况下，怎样才能找到合适的方式对电机进行有效散热，成为业内人士密切关注亟待研究的问题。因为这样，电机内部件才能在合适的温度下工作，以达到电机少故障、安全可靠运行的目的。

目前，电机的散热方式主要是扩大散热面积和增多热循环路径，方式上大体可分为液体冷却、混合冷却和空气冷却。

1　空气冷却

空气冷却，这种散热方式在电机里得到了最广泛的应用。它又分为两种形式，分别是风扇冷却和自冷式。这种散热方式在电机结构上比较简单，多应用与中小型电机散热，能满足散热要求不高的电机。

1.1自冷式

原理上，电机凭着电机外壳、冷却介质和端盖表面的辐射等方面的自然对流，使电机内部产生的大量热量被带走。此方式比较传统，应用广泛，但散热效率一般不尽人意。自冷式散热具体又分为两种。第一种，在电机外壳上安置散热肋或设置散热孔，主要目的是加大空气的对流与增加散热的面积。例如，株式会社电机装置采用的散热方式，即电机由外壳覆盖容易使热量停留在其中导致散热难，这样会严重影响电机的运行，因此在外壳侧壁的一端安置切除槽，电机两端框架之间露出一部分定子外壁，以加大散热面积。这种安置使空气更多地和发热部件接触，从而达到散热的目的。第二种，在电机的端盖上添加通风孔，如南浔新龙电机散热设置的方式。该电机就是采用端盖上设空的方式，同时在各个腰圆散热孔之间安置加强筋，保障端盖的强度。另外，再在外围设置散热孔，以进一步增加散热的有效性。

1.2风扇散热

电机释放出大量的热量，无法自冷散热时，可以使用风扇来对电机进行散热。这种散热方式也极受中小型电机的热捧，也是电机散热主要方式中的一个。类别上，它被划分为两类——主动风扇散热和被动风扇散热。

主动风扇散热，就是在电机的外部设置风扇来实现散热的目的。对于风扇的开启与关闭可以采用自动的方式，也可采用人为手动操作的方式，进而实现对电机的冷却。例如，震旦电机采用的散热方式——在电机上面安置散热器或是散热座，用导线管将两者联系起来，最终完成散热，保证电机性能。

被动风扇散热，是在电机的转子或是转轴上装上风扇的叶片。电机一开始运行，转子和转轴也跟着旋转起来，使上面设置好的风扇叶片被带动起来，从而对电机内部产生气流，带走内部的大量热量，最终实现对电机的有效散热。例如，高创电机采用的散热方式——在使用风叶散热时，为了提高风叶的转速采用变速传动机构，电机运行时在它的驱动下风叶就会被带动起来而产生空气流动，这样马达内部所产生的热量就会被流动空气带走，最后实现电机的冷却。

2　液体冷却

和空气相比，液体的导热系数更高，所以液体冷却散热效果更好。这会使电机的温度大幅降低，利于电机运行。而它也存在自身的缺点，液体冷却一般需要安装对应特殊的管道，使电机结构变得更加复杂，同时带来些许隐患，如管道泄漏、堵塞，电机内部漏电、短路等，也会阻碍电机安全且经济地运行。下面从管道的设置位置角度，分两类做阐述。

2.1壳体上设置管道进行冷却

壳体上设置管道进行冷却的冷却方式将管道设置在电机的外壳上，能使电机定子的热量得到分散，优点是处于外部且结构较为简单，不好的地方即是电机的外壳体积增大。

2.2电机内部设置管道进行冷却

管道设置在内部，能将液体直接喷洒到电机的内部零件，这在效果上表现出绝对的优势。然而，这种设置在结构上却更加复杂，不同电机还需要选择不同的特殊液体。例如，精进电动科技生产的电机采用的散热方式。这种电机采用的散热方式具有强针对性，对不同的部件进行不同的冷却，其中包括对定子绕组进行喷淋散热、对转子内部的散热、定子铁芯的外部实现冷却、开放的轴承实行润滑冷却。这种良好的组合式大幅度提高了电机整个系统的散热效果。此外，油冷却设置结构所采用的转子导油管、定子铁芯、端盖、外壳、油封环以及出油嘴都提供了油冷却路径，壳体的壁部没有更多的通道使其厚度有所压缩，电机壳体的深度空间减少，重量降低。另外，这种组合式油冷却避免了电机壳体里面封闭油道的加工与制造，只对开放的圆孔油道与圆周油槽进行加工，极大提升了生产效率。需要说明的是，这种方式对批量生产的大型电机更为适合。

3　混合冷却

对电机内部进行散热，同时采用液体冷却和空气冷却方式，而这两种方法都得到使用的方式被称作混合冷却。基于上面所阐述的两种冷却方式的优点，在混合冷却方式上有了综合的体现，效果上比风冷却更好，比液冷却能更好地利用空气，最终使电机内部设备得到充分的热交换，达到理想的散热目的。例如，安凯汽车电机采用的散热方式：在机座的内部设置空气冷却循环系统，在前后端盖之间和机座上设置水冷却系统；。在机座内部转子与定子之间形成能为热风实现循环的通道，同时在两者上面都设置通风孔；机座呈方形水冷却系统，由四各角落的水管道、前后端盖的凹槽和后端盖的连接管组成；液体流通的通道上还有进出水管接头、前后凹槽等零部件的参与。使用混合式散热方式还可在空气冷却的基础上使用主动风冷，从而进一步增强散热的效果。

4　结论

综上所述，对不同电机选择散热方法、不同零件设置散热设备时，应该具有强的针对性，充分考虑电机产生热量的主要部位和电机的应用场景，同时衡量相对应的技术难度与综合性经济效益之间的关系。对于散热要求不太高、使用时间短频率低的中小型电机，可以设置散热孔或散热肋的方式来扩展电机外壳的散热面积和增加热对流的效率，以达到较好的散热效果；对于再高一些要求的散热，还可进一步采取主动风扇式，同时加入液体冷却，即电机内部设置风冷回路，从而实现更有效的散热；散热要求极高的电机则可采用上述所有方式来进行散热，即在电机的不同位置和部件上，根据每个部位的特点及释放热量的多少，灵活安排散热方式、设置散热设备。通过这些冷却方式能使电机得到良好的散热，才能继续安全有效地运行。

［1］王磊.电动客车用永磁同步电机散热的仿真分析与优化研究［D］.淮南：安徽理工大学，2015.

［2］丁立.全封闭散热电机风路内流场和温度场分布仿真及实验分析［D］.杭州：浙江大学，2015.

Research on Heat Dissipation Technology of Electric Machine

WANG Jianxin，WU Xiangchun
（Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014032）

Social production and people's lives are often applied to the motor device，and the main reason for the motor damage is overheating，heat dissipation performance.The cooling of the motor is still an important problem in the current operation of the motor.Not enough heat not only greatly affect the normal operation of the motor，but also hinder the further development of the motor is a key problem. It has some objectivity，it is the difficult problem that the technology needs to overcome at present.How to get the heat generated by the operation of the motor is an important research direction when the motor is studied.In this paper，the progress of the motor cooling technology is studied，and three kinds of commonly used methods are described in this paper.

motor cooling，air cooling，liquid cooling，mixed cooling