电机运行过程中，定子绕组和转子是两个发热源，所发出的热量通过周围的介质向外辐射和传导，过程通过的所有物体都为热传递介质。 电机定子部分的机座是电机径向热量传递的和散热的重要媒介，与有绕组定子铁芯、端盖、轴承系统、风扇和风罩等共同构成电机的热交换体系。 封闭式电机外风扇所产生的风量，通过风罩、机座散热筋的约束，引导冷空气吹拂电机机壳表面带走电机各类损耗产生的热量，实现电机发热与散热的平衡，稳定在某一设定水平上（温升限制+环境温度+设计裕度=最高温度）。在实际应用过程中，风扇应与风罩相匹配，两者不能随意地被代替使用。 
电机运行时，轴承系统会不同程度地发热，与定子绕组及转子部分发热水平不一样，存在相互间的热交换。因此，当绕组及转子部分产生的热导致其温度较高时，会导致轴承系统的温度升高，反之，当轴承系统因种种不良因素温度偏高时，也会导致电机绕组温升有所增加。轴承系统和绕组均有温升或最高工作温度上限值考核，如果突破考核限值，轴承系统面临的是工作寿命大幅衰减或崩溃，绕组不再能可靠运行或出现过载烧毁、着火放炮等严重电气故障。 
导致电机轴承系统温升高的原因很多，在原来的文章中有相对详细的分析，在此不赘述。接下来重点探讨一下相关零部件对于轴承系统及绕组温升的影响。 对于防护式电机，端盖散热窗与机座散热窗的匹配非常关键。端盖散热窗为进风口，机座散热窗为出风口，理论上进风口与出风口面积相等时通风阻力最小。至于进出风口面积究竟该开多大合适，则应基于不小于壳体内风路最大截面为原则，通常按进出风面积大致相等的原则将进出风口尽可能开大即可。 
对于封闭式电机，端盖的形状及散热面积，直接影响电机轴承系统及电机的整体散热效果。通常端盖形状设计原则为：可适当扩张内腔空间、有效加大外表面，满足客户或产品技术条件对外形尺寸的限制及安装接口尺寸的要求。 这一原则忽略了轴承散热这样一个极其重要的环节，导致法兰安装电机法兰端盖设计存在严重缺陷：轴承一部分完全包裹在电机壳体内，另一部分封闭在法兰端盖与配套设备间的空间里。若法兰端盖与配套设备间的空间因运行环境的限制必须密闭，意味着轴承散热条件的急剧恶化，因热量积聚导致轴承系统崩溃自然是不可避免的。鉴于这一情况，通用性电机法兰端盖设计应保证轴承散热至少有一条轴承、一定厚度的支撑壳体壁到外部运行环境的路径，确保任何运行工况下轴承散热情况等同于实验室状况。 
在绕线式转子电机中，集电环系统的温升也会与电机轴承系统彼此相互影响。集电环系统作为一个相互独立的热交换循环体系，对轴承系统的影响可在产品开发初期显现，不会等到特定工况才爆发。所以，设计原则的确定侧重于产品更新换代的经验积累，质量控制的关注重点在于集电环材质、导电环表面粗糙度、导电环与接线螺栓的连接效果等。从质量控制的角度看，影响发热水平的因素有：碳刷、刷盒间的配合精度，碳刷材质及其与导电环间的接触面积、接触电阻，集流排、引接线等转子电流引出装置。如果全面考量集电环热交换系统，不仅要控制好以上发热因素，冷却介质的来源、流通路径、热交换循环动力、防护结构等一系列问题也必须有相应保障措施。 
对于大型绕线式电机集电环，会在集电环上加工轴向孔，以改善该系统的轴向通风散热效果，必要时加装风扇作为热交换循环动力。集电环系统内部可与外部环境直接进行冷热空气循环的情况，集电环端罩通风窗口的数量和位置方向的设置至关重要，关系到冷却介质如何流通、循环补充及构造的热交换系统的换热效率，最终决定集电环系统温升将处于怎样一个水平。 集电环系统必须为独立的密闭空间，或者说防护等级高的情况，第一，要加强内部冷却介质循环动力，必要时加装内风扇，使内部各处温度梯度尽可能处于均匀过渡状态；第二，外部可借助电机主体散热风扇，也可设置独立风冷系统；第三，最好设置碳粉吹拂收集装置，避免发生碳粉集聚引起的环火故障。
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发表于 2021-1-28 19:58:22
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发表于 2021-1-28 20:01:34