本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)技術(shù)，具體涉及一種用于交流同步發(fā)電機(jī)的高效率散熱風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
：交流同步發(fā)電機(jī)可以通過汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電。其中20kw功率以下的交流同步發(fā)電機(jī)多為2極，所匹配的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)多為單缸和雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)，交流同步發(fā)電機(jī)可發(fā)出頻率50hz交流電；其匹配發(fā)動(dòng)機(jī)在工作轉(zhuǎn)速3600轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)，交流同步發(fā)電機(jī)可發(fā)出頻率60hz交流電。為盡可能的提高這種發(fā)電機(jī)的輸出功率，國內(nèi)生產(chǎn)商均簡單的采用提升電機(jī)用銅和用鐵量，即加長電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯的方法。雖然這種方式可以在一定范圍提升電機(jī)功率，但電機(jī)風(fēng)扇所能實(shí)現(xiàn)的散熱量卻并沒有同步進(jìn)行改進(jìn)提升。這就帶來了電機(jī)風(fēng)扇無法很好的滿足由電機(jī)繞組銅損耗、鐵芯損耗、軸承摩擦、電刷摩擦等損耗產(chǎn)生的熱量快速排出的需求。特別是鐵芯加長后，也導(dǎo)致了電機(jī)內(nèi)部風(fēng)道內(nèi)風(fēng)阻加大，這就更制約了電機(jī)風(fēng)扇的散熱效果，增加了電機(jī)的散熱難度。而電機(jī)溫度越高，其繞組的直流電阻越大，在相同的電流時(shí)，電機(jī)的損耗越大，電機(jī)效率越低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于交流同步發(fā)電機(jī)的高效率散熱風(fēng)扇。技術(shù)方案：本發(fā)明的一種用于交流同步發(fā)電機(jī)的高效率散熱風(fēng)扇，包括支撐盤、軸套和若干風(fēng)扇葉片，所述支撐盤呈圓環(huán)狀，軸套位于支撐盤中心處并與電機(jī)軸相連，所述葉片采用前傾式結(jié)構(gòu)，每個(gè)葉片均一端連接于軸套而另一端由軸套向外發(fā)散均勻排列連接于支撐盤，每個(gè)葉片上遠(yuǎn)離電機(jī)軸一端的高度高于靠近電機(jī)軸一端的高度使得整個(gè)葉片呈二級(jí)階梯形，葉片上高度較低一端為一級(jí)葉片端，葉片上高度較高一端為二級(jí)葉片端，一級(jí)葉片端和二級(jí)葉片端的上邊沿均與支撐盤的盤面平行。其中，一級(jí)葉片端與二級(jí)葉片端之間的高度差主要取決于所應(yīng)用的發(fā)電機(jī)端部線包的高度，在風(fēng)扇不擦碰電機(jī)定子鐵芯的情況下，高度差越大越好。進(jìn)一步的，所述所有葉片的二級(jí)葉片端的上邊沿安裝有防負(fù)壓環(huán)。進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)定子靠近風(fēng)扇一側(cè)的端部繞組線包頂面靠近一級(jí)葉片端的上邊沿位置，且定子的線包側(cè)面被所有葉片的二級(jí)葉片端環(huán)繞所包圍，使得整個(gè)定子端部線包被風(fēng)扇環(huán)繞。有益效果：與傳統(tǒng)電機(jī)風(fēng)扇僅能帶動(dòng)定子一側(cè)端部線包的上表面的空氣流動(dòng)相比，本發(fā)明中增加了風(fēng)扇對端部繞組側(cè)表面的散熱影響；二級(jí)階梯式風(fēng)葉相比于傳統(tǒng)風(fēng)扇葉片的面積更大，能夠在工作中形成更大質(zhì)量的空氣流動(dòng)；前傾式葉片結(jié)構(gòu)形成更大的風(fēng)壓，提高小功率同步發(fā)電機(jī)風(fēng)扇散熱能力，繼而提高了發(fā)電機(jī)效率。總之，本發(fā)明極大地提高發(fā)電機(jī)的散熱效果，降低發(fā)電機(jī)工作中溫度上升帶來的損耗，使其所應(yīng)用的發(fā)電機(jī)相比于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)在功率相同的情況下效率更高。附圖說明圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例1中的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例1中的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中的a-a向剖視圖；圖6為本發(fā)明與發(fā)電機(jī)之間的裝配示意圖。具體實(shí)施方式下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。為進(jìn)一步了解本發(fā)明，首先做如下說明：小功率發(fā)電機(jī)熱損耗公式如下：q＝i2r(1)式中，q是指電機(jī)產(chǎn)生的熱量；i是指電機(jī)定子繞組電流；r是指電機(jī)定子繞組直流電阻。電機(jī)輸出一定功率在達(dá)到穩(wěn)定溫度后(此時(shí)產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)的熱量，物體溫度不再上升)，穩(wěn)定溫度越低，電機(jī)直流電阻越小r，產(chǎn)生損耗q越小。設(shè)發(fā)電機(jī)每單位時(shí)間產(chǎn)生的瞬間熱量為q,設(shè)電機(jī)質(zhì)量為m(kg)，電機(jī)平均比熱容為c[j/(kg·k)]，風(fēng)扇對電機(jī)的有效散熱表面為a(m2)，表面散熱系數(shù)為a[即當(dāng)溫升為1k時(shí)，每單位時(shí)間從單位表面積上通過風(fēng)扇散出的熱量，單位w/(m2.k)]。若某一瞬間電機(jī)對周圍介質(zhì)的溫升(即溫度差)為△θ，經(jīng)過一段極短的時(shí)間dt后溫升增加了d(△θ)，根據(jù)熱量平衡規(guī)律，可以得到以下關(guān)系式：qdt＝aa(△θ)dt+cmd(△θ)(2)式中：qdt為在時(shí)間dt內(nèi)物體產(chǎn)生的熱量，aa(△θ)dt為dt時(shí)間內(nèi)從表面散發(fā)到周圍空氣的熱量；cmd(△θ)為物體溫度升高所吸收的熱量。由此得q＝aa(△θ)+cmd(△θ)/dt(3)當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定溫度狀態(tài)時(shí)(此時(shí)產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)的熱量，物體溫度不再上升)，d(△θ)/dt＝0，此時(shí)溫升為穩(wěn)定溫升△θ∞，即△θ∞＝q/aa(4)由上式可見，風(fēng)扇對電機(jī)的有效散熱表面為a(m2)和表面散熱系數(shù)為a越大，發(fā)電機(jī)穩(wěn)定溫度越低。綜上，在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)盡需要可能增加風(fēng)扇對電機(jī)的有效散熱表面為a和表面散熱系數(shù)為a，將能降低電機(jī)的損耗，提高效率。因發(fā)電機(jī)工作過程中，產(chǎn)生的熱量主要來源于定子的輸出電流產(chǎn)生的熱量，因此，本發(fā)明發(fā)電機(jī)風(fēng)扇設(shè)計(jì)基于一下兩個(gè)最優(yōu)條件：(1)發(fā)電機(jī)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)盡可能質(zhì)量的帶動(dòng)的定子端部線包周圍的空氣流動(dòng)(發(fā)電機(jī)表面散熱系數(shù)a越大散熱效果越優(yōu))。(2)發(fā)電機(jī)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的空氣流動(dòng)盡可能大的覆蓋發(fā)電機(jī)定子繞組表面積(散熱面積a越大散熱效果越優(yōu))。如圖1所示，本發(fā)明的一種用于交流同步發(fā)電機(jī)的高效率散熱風(fēng)扇，包括支撐盤1、軸套2和若干風(fēng)扇葉片3，所述支撐盤1呈圓環(huán)狀，軸套2位于支撐盤1中心處并與電機(jī)軸相連，所述葉片3采用前傾式結(jié)構(gòu)，每個(gè)葉片3均一端連接于軸套2而另一端由軸套2向外發(fā)散均勻排列連接于支撐盤1，每個(gè)葉片3上遠(yuǎn)離電機(jī)軸一端的高度高于靠近電機(jī)軸一端的高度使得整個(gè)葉片3呈二級(jí)階梯形，葉片3上高度較低一端為一級(jí)葉片端31，葉片3上高度較高一端為二級(jí)葉片端32，一級(jí)葉片端31和二級(jí)葉片端32的上邊沿均與支撐盤1的盤面平行。所有葉片3的二級(jí)葉片端32的上邊沿安裝有防負(fù)壓環(huán)4；如圖5所示，與發(fā)電機(jī)裝配后，定子靠近風(fēng)扇一側(cè)的端部繞組線包頂面5靠近一級(jí)葉片端31的上邊沿位置，且定子的線包側(cè)面被所有葉片3的二級(jí)葉片端32環(huán)繞所包圍，使得整個(gè)定子端部線包被風(fēng)扇環(huán)繞。上述風(fēng)扇整體材質(zhì)均可全部采用鋁材質(zhì)，使得整個(gè)裝置更加堅(jiān)固耐勞，延長使用壽命。上述風(fēng)扇支撐盤1、風(fēng)扇防負(fù)壓環(huán)4、風(fēng)扇葉片3還可全部選用耐高溫尼龍材料，軸套2選用金屬材料，采用這樣的材質(zhì)制成成本低廉。實(shí)施例1：如圖3至圖5所示，本實(shí)施例的風(fēng)扇各參數(shù)如下：(1)風(fēng)扇的支撐盤1直徑：140mm；(2)風(fēng)扇的軸套2內(nèi)徑直徑：36mm；(3)前傾式二級(jí)階梯形葉片3：葉片3的數(shù)量：14片；一級(jí)葉片端31的高度：20mm；二級(jí)葉片端32的高度：50mm；(4)防負(fù)壓環(huán)4：內(nèi)直徑φ185mm，外直徑φ225mm。由圖2至圖6可以看出，本實(shí)例中，定子線包在裝配后，可伸進(jìn)風(fēng)扇內(nèi)部約30mm范圍，采用這種結(jié)構(gòu)，使得風(fēng)葉更大，且能帶動(dòng)更多空氣流動(dòng)并覆蓋更大面積的定子線。實(shí)例實(shí)驗(yàn)效果將本實(shí)例與現(xiàn)有發(fā)電機(jī)風(fēng)扇在相同的發(fā)電機(jī)(鐵芯疊長、直徑相同，輸出功率相同)做如下比較實(shí)驗(yàn)，如表1所示：本實(shí)施中，使用同一電機(jī)，電機(jī)的鐵芯外徑為190mm，長130mm,輸出功率4.5kw，出風(fēng)口面積0.0045m2。表1電機(jī)配置傳統(tǒng)風(fēng)扇電機(jī)配置本發(fā)明中的風(fēng)扇滿載穩(wěn)定定子溫升64.2℃48.1℃滿載穩(wěn)定轉(zhuǎn)子溫升67.5℃46.6℃出風(fēng)口單位風(fēng)速11m/s17m/s出風(fēng)口單位風(fēng)量2.97m3/min4.59m3/min滿載穩(wěn)定電機(jī)效率78.9％82.7％由上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明的風(fēng)扇散熱效果明顯優(yōu)與傳統(tǒng)風(fēng)扇。當(dāng)前第1頁12