本發(fā)明涉及一種大型電機徑向通風槽鋼改進結構，具體涉及一種電機定子徑向通風系統(tǒng)，屬于電機通風技術領域。

背景技術：

對于采用徑向通風系統(tǒng)的大型電機，電機定子部分的損耗主要通過徑向通風溝冷卻空氣流動向外散熱。但是，當冷卻氣體通過徑向通風溝時，由于風路截面突然變窄，流速變大；當冷卻氣體從定子線棒尾部流出時，由于定子線棒兩側的氣體與定子線棒尾部的氣體流速相差很大，造成定子線圈尾部形成渦流，渦流中間部位風速極小，嚴重影響定子線圈尾部的散熱。如果電機的通風結構設計不合理，導致電機局部溫升過高或不均勻，嚴重影響電機的使用壽命。

在電機徑向通風系統(tǒng)中，通風槽鋼一般采用直線型、V型及多轉折結構。中國專利號為201220141957.4所述的的直線型定子通風槽鋼，雖然結構簡單，但是不能改變定子徑向通風溝內氣流方向，定子線圈尾部渦流損耗大；中國專利號為201520770017.5所述的V型定子通風槽鋼，雖然可以改變定子風路流向，但是存在風路流向不均衡、定子整體溫度較高；中國專利號201410835452.1所述的多轉折結構的通風槽鋼，由于其轉折結構，其結構不光滑，冷卻氣體在通風溝內風磨損耗較大，散熱效果不佳。另外，無論是直線型槽鋼、V型槽鋼還是多轉折結構的通風槽鋼，截面均為方型，方型通風槽鋼機械性能較差，且通風溝內的風磨損耗較大，不利于定子部分通風散熱。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種既能改變風路流向、又能減小風磨損耗的定子通風槽鋼。

本發(fā)明的技術解決方案為：一種大型電機徑向通風槽鋼改進結構，主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風溝(2)及通風槽鋼(3)，其中分段定子鐵心(1)沿軸向分布，其段數(shù)n由定子鐵心(1)的外徑確定，為n＝D/55～D/50，D為電機定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風溝(2)，其由沿圓周分布的通風槽鋼(3)形成，徑向通風溝(2)的軸向寬度L_d與電機定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關，L_d＝(0.1D+0.3L_fe)/55～(0.2D+0.1L_fe)/35，定子鐵心(1)包括定子齒(4)和定子槽(5)，相鄰的分段定子鐵心(1)的定子齒(4)和定子槽(5)在軸向上一一對應，定子槽(5)內放置有繞組，通風槽鋼(3)安裝在相鄰分段定子鐵心(1)的定子齒(4)之間，所述通風槽鋼(3)截面均采用工字形，且相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒之間放置三根長度各不相等的槽鋼，即兩根工字形截面直線型槽鋼和一根工字形截面流線型槽鋼，所述工字形截面直線型槽鋼寬度為L₅大小與定子齒寬b_t有關，為L₅＝b_t/3～b_t/2，工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅相等，L₁＝L₅，工字形截面直線型槽鋼腳板厚度L₃與通風溝軸向寬度L_d有關，為L₃＝L_d/10～L_d/7，工字形截面直線型槽鋼腹板寬L₄，其大小與工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁有關，即L₄＝L₁/3～L₁/2，工字形截面直線型槽鋼厚度為L₂，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，即L₂＝L_d，工字形角度β與工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁及工字形截面直線型槽鋼厚度L₂有關，為其中工字形角度β為工字形截面直線型槽鋼工字形截面橫邊與斜邊之間的夾角；工字形截面流線型槽鋼寬度為L₆，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度相等，L₆＝L₅，工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，即r＝b_t/6～b_t/3，其中彎曲距離r為流線型槽鋼最大彎曲點與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒(4)之間放置長、中、短三根槽鋼，其中長槽鋼和短槽鋼為工字形截面直線型槽鋼，中槽鋼為工字形截面流線型槽鋼，其中工字形截面流線型槽鋼由五個彎曲組成。三根槽鋼直線長度與電機定子鐵心外徑D及定子齒高h_s有關，長槽鋼直線長度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，中槽鋼直線長度L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，短槽鋼直線長度L_s3＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，在槽鋼近軸端，三根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t1，長度為7mm～10mm，工字形截面流線型中槽鋼距離工字形截面直線型短槽鋼最大距離和最小距離分別為h_t2和h_t3，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、工字形截面流線型彎曲距離r及鐵心邊緣距離h_t1均有關，即最大距離h_t2＝0.42L₅+0.87r-0.29h_t1～1.8L₅-r-0.56h_t1，最小距離h_t3＝0.58L₅-0.49r-0.26h_t1～0.98L₅-1.5r-0.08h_t1，中槽鋼距離長槽鋼最大和最小距離與中槽鋼距離短槽鋼最大和最小距離相同，短槽鋼中心位置與近側齒邊距離b_t1與長槽鋼中心位置與近側齒邊距離b_t4相等，其距離與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及定子齒寬b_t均有關，即b_t1＝b_t4＝0.19b_t+0.11L₅～0.6b_t-0.65L₅，中槽鋼中心距離短槽鋼中心距離b_t2與距離長槽鋼的中心距離b_t3相等，且該距離與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r均有關，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₅-0.6r～0.5b_t-0.45L₅+0.2r，整體上，槽鋼按周期分布于整個徑向通風溝內，以三個齒為一個周期，在一個周期內的三齒上，槽鋼優(yōu)選安裝方式按順時針方向依次為“工字形截面直線型長槽鋼”、“工字形截面流線型中槽鋼”、“工字形截面直線型短槽鋼”、“工字形截面直線型長槽鋼”、“工字形截面流線型中槽鋼”、“工字形截面直線短槽鋼”、“工字形截面直線型短槽鋼”、“工字形截面流線型中槽鋼”、“工字形截面直線型長槽鋼”。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：本發(fā)明所述的通風系統(tǒng)與現(xiàn)有技術相比具有以下效果：所發(fā)明的工字形槽鋼機械性能高，節(jié)約制造成本，提高通風道壁的光滑性，有效降低通風溝內風磨損耗，通過改變槽鋼數(shù)量及長短分布，可以改變冷卻氣體流動方向，有效降低定子線圈尾部渦流損耗，使電機散熱效率增加15％左右。

附圖說明

圖1為電機定子鐵心通風結構示意圖；

圖2為電機定子徑向通風溝結構放大圖；

圖3為工字形截面直線型槽鋼結構示意圖，其中圖3a為工字形截面直線型槽鋼整體結構示意圖，圖3b為其俯視圖；

圖4為工字形截面流線型槽鋼整體結構示意圖；

圖5為工字形截面流線型槽鋼的俯視圖和左視圖，其中圖5a為工字形截面流線型槽鋼俯視圖，圖5b為其左視圖；

圖6為定子齒間安裝三條長短不等槽鋼局部放大圖；

圖7為圖6中A部分放大圖；

具體實施方式

下面根據(jù)附圖詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。

本實施例涉及的電機參數(shù)：定子鐵心外徑D＝1260mm，L_fe＝1340mm，定子齒寬b_t＝19.3mm，定子齒高h_s＝81.4mm。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種大型電機徑向通風槽鋼改進結構，主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風溝(2)及通風槽鋼(3)，其中分段定子鐵心(1)沿軸向分布，其段數(shù)n由定子鐵心(1)的外徑確定，為n＝D/55～D/50，D為電機定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風溝(2)，其由沿圓周分布的通風槽鋼(3)形成，徑向通風溝(2)的軸向寬度L_d與電機定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關，L_d＝(0.1D+0.3L_fe)/55～(0.2D+0.1L_fe)/35，定子鐵心(1)包括定子齒(4)和定子槽(5)，相鄰的分段定子鐵心(1)的定子齒(4)和定子槽(5)在軸向上一一對應，定子槽(5)內放置有繞組，通風槽鋼(3)安裝在相鄰分段定子鐵心(1)的定子齒(4)之間，經過優(yōu)化設計，可得分段定子鐵心的段數(shù)n＝22.9～25.2，優(yōu)選24，徑向通風溝的軸向長度L_d＝9.6mm～11mm，優(yōu)選10mm。

現(xiàn)有電機定子通風槽鋼結構單一，風磨損耗大，通風效果不佳，且沒有充分考慮槽鋼對冷卻氣體的導流作用。為了更好提高通風效果，降低線圈尾部渦流損耗，本發(fā)明所述電機通風槽鋼(3)截面均采用工字形，且相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒之間放置三根長度各不相等的槽鋼，即兩根工字形截面直線型槽鋼，一根工字形截面流線型槽鋼，其三維結構示意圖如圖2所示，下面對這兩種槽鋼分別進行描述。

工字形截面直線型槽鋼結構如圖3所示，圖3a為工字形截面直線型槽鋼整體結構示意圖，圖3b為工字形截面直線型槽鋼截面示意圖。工字形截面直線型槽鋼寬度為L₅(如圖3a所示)，其大小與定子齒寬b_t有關，經過優(yōu)化設計，L₅＝b_t/3～b_t/2，即L₅＝6.43mm～9.65mm，優(yōu)選8mm。工字形截面直線型槽鋼截面如圖3b所示，工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅相等，L₁＝L₅，即L₁＝8mm，工字形截面直線型槽鋼腳板厚度L₃與通風溝軸向寬度L_d有關，為L₃＝L_d/10～～L_d/7，即L₃＝0.96mm～1.57mm，優(yōu)選為1.2mm。工字形截面直線型槽鋼腹板寬L₄，其大小與工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁有關，即L₄＝L₁/3～L₁/2，L₄＝2.1mm～4.8mm，為了節(jié)省材料又保證工字形截面直線型槽鋼的機械性能，L₄優(yōu)選為4mm。工字形截面直線型槽鋼厚度為L₂，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，即L₂＝L_d，則L₂＝10mm。工字形角度β與工字形截面直線型槽鋼腳板寬L₁及工字形截面直線型槽鋼厚度L₂有關，根據(jù)優(yōu)化設計，則β＝26.56°～59°，為了減小通風道內風磨損耗，β優(yōu)選為42°，其中工字形角度β為工字形截面直線型槽鋼工字形截面橫邊與斜邊之間的夾角。

工字形截面流線型槽鋼整體結構如圖4所示，為了清楚描述該槽鋼結構，取工字形截面流線型槽鋼俯視圖及左視圖為分析對象，如圖5所示，其中圖5a為工字形截面流線型槽鋼俯視圖，圖5b為工字形截面流線型槽鋼左視圖。所述工字形截面流線型槽鋼截面如圖5a所示，為了保證通風效果最佳，其結構尺寸與工字形截面直線型槽鋼相同。工字形截面流線型槽鋼(如圖5b所示，該流線有四個彎曲)寬度為L₆，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度相等，L₆＝L₅，即L₆＝8mm。工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，即r＝b_t/6～b_t/3，則r＝3.2mm～6.5mm，優(yōu)選4mm，θ＝14.7°～27.8°，優(yōu)選17°，其中圖5b中W所示部分表示槽鋼的一個彎曲，彎曲距離r為工字形截面流線型槽鋼最大彎曲點與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角，該設計在減小線圈尾部渦流損耗的同時保證了最大通風散熱效果.

為了進一步提高定子的通風效果，本發(fā)明所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒(4)之間放置長、中、短三根槽鋼，其中長槽鋼和短槽鋼為工字形截面直線型槽鋼，中槽鋼為工字形截面流線型槽鋼，如圖6所示，工字形截面流線型槽鋼由五個彎曲組成。槽鋼直線長度與電機定子鐵心外徑D及定子齒高h_s有關，即長槽鋼直線長度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，中槽鋼直線長度L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，短槽鋼直線長度L_s3＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，則L_s1＝142.6mm～197.5mm，優(yōu)選164mm，L_s2＝109.8mm～164.7mm，優(yōu)選128mm，L_s3＝98.7mm～120.7mm，優(yōu)選106mm。各槽鋼安裝于通風溝內各齒上，每個齒上安放三根槽鋼，槽鋼整體沿徑向方向延伸。圖7為圖6中A部分的放大圖，三條槽鋼分別由a、b及c表示，其中a和c分別表示工字形截面直線型短槽鋼和工字形截面直線型長槽鋼，b表示工字形截面流線型槽鋼。在槽鋼近軸端，三根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t1，長度為7mm～10mm，優(yōu)選8.5mm，工字形截面流線型槽鋼b距離工字形截面直線型槽鋼a最大距離和最小距離分別為h_t2和h_t3，其大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、工字形截面流線型彎曲距離r及鐵心邊緣距離h_t1均有關，即最大距離h_t2＝0.42L₅+0.87r-0.29h_t1～1.8L₅-r-0.56h_t1，最小距離h_t3＝0.58L₅-0.49r-0.26h_t1～0.98L₅-1.5r-0.08h_t1，本實施例中h_t2＝4.33mm～5.64mm，優(yōu)選4.12mm，h_t3＝0.47mm～1.16mm，優(yōu)選1.05mm，b槽鋼距離c槽鋼最大和最小距離與上述結果相同，不再贅述。a槽鋼中心位置與近側齒邊距離(圖7中b_t1)與c槽鋼中心位置與近側齒邊距離(圖7中b_t4)相等，其距離與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及定子齒寬b_t均有關，即b_t1＝b_t4＝0.19b_t+0.11L₅～0.6b_t-0.65L₅，即b_t1＝b_t4＝4.55mm～6.38mm，優(yōu)選4.64mm；b槽鋼中心距離a槽鋼中心距離(圖7中b_t2)與距離c槽鋼的中心距離(圖7中b_t3)相等，且該距離與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r均有關，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₅-0.6r～0.5b_t-0.45L₅+0.2r，即b_t2＝b_t3＝4.85mm～7.65mm，優(yōu)選5.01mm。整體上，槽鋼按周期分布于整個徑向通風溝內，以三個齒為一個周期，在一個周期內的三齒上，槽鋼優(yōu)選安裝方式按順時針方向依次為“164mm工字形截面直線型長槽鋼”、“128mm工字形截面流線型中槽鋼”、“106mm工字形截面直線型短槽鋼”、“164mm工字形截面直線型長槽鋼”、“128mm工字形截面流線型中槽鋼”、“106mm工字形截面直線短槽鋼”、“106mm工字形截面直線型短槽鋼”、“128mm工字形截面流線型中槽鋼”、“164mm工字形截面直線型長槽鋼”，槽鋼分布如上述圖6所示。該設計對通風道內冷卻氣體具有很好的導流效果，且定子線圈尾部渦流損耗明顯減小，電機散熱率提高15％左右。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護并不局限于此，本領域技術人員在不改變原理的情況下，做出的任何無實質變化的改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。