張 航 劉 俠 王利峰

（1.國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州 450000；2.永濟(jì)市行政單位汽修所，山西 永濟(jì) 044500）

電機(jī)廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域，但電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，電機(jī)熱量得不到散熱就會(huì)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行應(yīng)用造成極大的影響，會(huì)降低電機(jī)的使用壽命，甚至燒壞電機(jī)。電機(jī)的散熱問(wèn)題是電機(jī)應(yīng)用中的一個(gè)重要問(wèn)題，特別對(duì)于一些大型、特殊應(yīng)用的電機(jī)，散熱問(wèn)題更為突出。因此，需要采用合適的冷卻方式有效地對(duì)電機(jī)產(chǎn)生的熱能進(jìn)行散熱，從而使電機(jī)內(nèi)部部件處于運(yùn)行的溫度范圍內(nèi)，以防止電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障，保證電機(jī)安全可靠地運(yùn)行。

目前電機(jī)的散熱主要分為空氣冷卻、液體冷卻和混合冷卻。這三類散熱方式總體來(lái)說(shuō)是通過(guò)散熱面積和增加熱循環(huán)路徑的方式來(lái)加大電機(jī)的散熱。

1 空氣冷卻

該方式為電機(jī)廣泛應(yīng)用的一種散熱方式，主要有自冷式、風(fēng)扇冷卻兩種。該類散熱一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多應(yīng)用與對(duì)散熱要求不高的中小型電機(jī)中。

1.1 自冷式

電機(jī)主要依靠殼體、端蓋表面的輻射和冷卻介質(zhì)的自然對(duì)流，帶走電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，該方法散熱效率一般不高。

1.1.1 在電機(jī)殼體上設(shè)置散熱肋、散熱孔的方式，以此增加散熱面積和對(duì)流，如株式會(huì)社電裝申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103368336A專利所采用的方式：針對(duì)電機(jī)被機(jī)殼覆蓋，導(dǎo)致熱停留在電機(jī)中并且不能夠被適當(dāng)?shù)剌椛浠蛳?，從而影響電機(jī)的性能，采用側(cè)壁的一端處設(shè)置切除槽，定子外壁一部分暴露在電機(jī)兩端框架之間，增加散熱面積，該設(shè)置通過(guò)將熱量產(chǎn)生部件與空氣之間接觸增加了散熱效果。

1.1.2 電機(jī)端蓋上增加通風(fēng)孔，如湖州南潯新龍電機(jī)申請(qǐng)的專利號(hào)為CN202949311U專利所采用的方式：在電機(jī)端蓋上設(shè)置若干個(gè)腰圓散熱孔，并在散熱孔之間設(shè)置加強(qiáng)筋，通過(guò)加強(qiáng)筋來(lái)保證電機(jī)端蓋的強(qiáng)度，為了進(jìn)一步增加散熱效果，在外圍還設(shè)置有圓形的散熱孔。

1.2 風(fēng)扇散熱

電機(jī)自身的散熱不能滿足電機(jī)冷卻需求，還可以采用風(fēng)扇的方式來(lái)進(jìn)行散熱。該類散熱方式也廣泛應(yīng)用在中小電機(jī)領(lǐng)域，是電機(jī)的主要散熱方式之一。風(fēng)扇散熱主要有兩類：被動(dòng)風(fēng)扇和主動(dòng)風(fēng)扇。

1.2.1 被動(dòng)風(fēng)扇，通常在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上或者轉(zhuǎn)子上設(shè)置風(fēng)扇葉片，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)軸隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)使電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生氣流，從而將電機(jī)內(nèi)部熱量帶走，實(shí)現(xiàn)電機(jī)散熱。如東莞市高創(chuàng)電機(jī)申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103384102A專利所采用的方式：采用降散熱風(fēng)葉通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣流，從而能充分地將馬達(dá)內(nèi)部的熱量帶走而達(dá)到冷卻電機(jī)的目的。

1.2.2 主動(dòng)風(fēng)扇，通常采用在電機(jī)外部設(shè)置散熱風(fēng)扇方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)人為或自動(dòng)檢測(cè)方式來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉散熱風(fēng)扇以實(shí)現(xiàn)電機(jī)冷卻。如上海震旦辦公設(shè)備有限公司申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103384102A專利所采用的方式：在電機(jī)上設(shè)置散熱座、散熱器，并通過(guò)導(dǎo)熱管連結(jié)兩者以實(shí)現(xiàn)散熱。

2 液體冷卻

相對(duì)于空氣冷卻，液體一般具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，因此液體冷卻具有更好的散熱效果，能夠更好地對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱，使電機(jī)的溫升大幅的下降，但采取液體冷卻的方式，一般需要設(shè)置特殊的管道，大大增加了電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時(shí)還可能會(huì)發(fā)生滲漏、管道堵塞等隱患，造成內(nèi)部的短路和漏電，影響電機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2.1 殼體上設(shè)置冷卻管道的方式，該方式直接設(shè)置在電機(jī)的外殼上能夠?qū)﹄姍C(jī)定子進(jìn)行散熱，并且結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，但增大了電機(jī)殼體的體積。

2.2.2 在電機(jī)內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，將液體直接噴淋在電機(jī)內(nèi)部，該方式設(shè)置復(fù)雜，液體也需要特殊選擇，如精進(jìn)電動(dòng)科技申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103296824A 專利所采用的方式：采用定子繞組噴淋冷卻、定子鐵芯外部冷卻、轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻和開(kāi)放軸承潤(rùn)滑冷卻相結(jié)合的方式，大大提高了整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的冷卻效果。同時(shí)油冷卻機(jī)構(gòu)采用殼體、后端蓋、定子鐵芯、前油封環(huán)、出油嘴和轉(zhuǎn)子導(dǎo)油管共同提供油冷卻通道，大大地壓縮了殼體的壁厚，節(jié)約了電機(jī)的徑向空間，減輕了電機(jī)重量；同時(shí)組合式的油冷卻機(jī)構(gòu)避免了殼體內(nèi)部密封油道的加工制造，只需要加工開(kāi)放式的圓周油槽和圓孔油道，極大地提高了生產(chǎn)效率，適合批量生產(chǎn)。

3 混合冷卻

混合冷卻方式，一般為在電機(jī)內(nèi)部即采用液體冷卻的方式也采用空氣冷卻的方式，以對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱。相對(duì)于前兩種散熱方式，混合冷卻集中了前兩類冷卻方式的優(yōu)點(diǎn)，該冷卻方式較風(fēng)冷具有更好的散熱效果，較液體冷卻能更好利用空氣，使內(nèi)部設(shè)備具有更充分的熱交換。如安徽安凱汽車申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103414287 A專利所采用的方式：在機(jī)座內(nèi)部設(shè)置風(fēng)冷循環(huán)系統(tǒng)以及循環(huán)于機(jī)座、前端蓋與后端蓋之間的水冷循環(huán)系統(tǒng)。機(jī)座內(nèi)部的定子與轉(zhuǎn)子上設(shè)置有通風(fēng)孔，使兩者之間形成供熱風(fēng)循環(huán)的風(fēng)道。機(jī)座截面呈方形，水冷循環(huán)系統(tǒng)由分別設(shè)置在機(jī)座四角處的水管道、設(shè)置在前端蓋上的前凹槽、設(shè)置在后端蓋上后凹槽以及設(shè)置在后端蓋上的連接管組成，水冷循環(huán)系統(tǒng)還包括進(jìn)水管接頭和出水管接頭，進(jìn)水管接頭、出水管接頭、水管道、前凹槽、后凹槽以及連接管相互連通形成供冷卻液流通的通路。為了進(jìn)一步增加散熱效果，混合冷卻中空氣散熱還可以采用主動(dòng)風(fēng)扇方式，如羅爾斯-羅依斯海運(yùn)有限公司申請(qǐng)的專利號(hào)為CN103155365 A 專利所采用的方式：主要更改空氣冷卻散熱方式中使用的冷卻風(fēng)扇為主動(dòng)式，根據(jù)需要調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的散熱，在內(nèi)部風(fēng)冷時(shí)通過(guò)在設(shè)置葉片實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的軸向風(fēng)冷循環(huán)，提高風(fēng)冷效果，同時(shí)通過(guò)設(shè)置熱交換器實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷與液體冷卻之間的聯(lián)系及循環(huán)，提高冷卻效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)現(xiàn)電機(jī)冷卻時(shí)，設(shè)置散熱設(shè)備應(yīng)主要針對(duì)電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景及主要熱量來(lái)源來(lái)進(jìn)行分析應(yīng)該采用何種散熱方式，并綜合經(jīng)濟(jì)效益與相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)難易程度進(jìn)行選擇。對(duì)電機(jī)效能要求不高，使用時(shí)間頻率不長(zhǎng)時(shí)，采用設(shè)置散熱肋、散熱孔等方式增加殼體散熱面積、熱對(duì)流效率，即可達(dá)到較好的散熱效果；再進(jìn)一步時(shí)可以采用主動(dòng)風(fēng)扇，并且增加液體冷卻回路，內(nèi)部設(shè)置風(fēng)冷回路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱；要求更為嚴(yán)格時(shí)，可以結(jié)合前文介紹的幾種散熱方式，針對(duì)電機(jī)內(nèi)部主要產(chǎn)熱部件進(jìn)行針對(duì)性的散熱設(shè)置并構(gòu)成散熱回路，以保證電機(jī)的散熱優(yōu)良，能夠穩(wěn)定的工作運(yùn)行。

［1］楊萬(wàn)青，陳行衛(wèi).電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2014：134-148.

［2］梁培鑫.永磁同步輪轂電機(jī)發(fā)熱及散熱問(wèn)題的研究［D］，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013：39-51.

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