本發(fā)明涉及一種具有工字形截面流線型槽鋼的電機(jī)定子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，具體涉及一種電機(jī)定子徑向通風(fēng)系統(tǒng)，屬于電機(jī)通風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對(duì)于采用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的大型電機(jī)，電機(jī)定子部分的損耗主要通過徑向通風(fēng)溝冷卻空氣流動(dòng)向外散熱。但是，當(dāng)冷卻氣體通過徑向通風(fēng)溝時(shí)，由于風(fēng)路截面突然變窄，流速變大；當(dāng)冷卻氣體從定子線棒尾部流出時(shí)，由于定子線棒兩側(cè)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(fēng)速極小，嚴(yán)重影響定子線圈尾部的散熱。如果電機(jī)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致電機(jī)局部溫升過高或不均勻，嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命。

在電機(jī)徑向通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)槽鋼一般采用直線型、V型及多轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)。中國專利號(hào)為201220141957.4所述的的直線型定子通風(fēng)槽鋼，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是不能改變定子徑向通風(fēng)溝內(nèi)氣流方向，定子線圈尾部渦流損耗大；中國專利號(hào)為201520770017.5所述的V型定子通風(fēng)槽鋼，雖然可以改變定子風(fēng)路流向，但是存在風(fēng)路流向不均衡、定子整體溫度較高；中國專利號(hào)201410835452.1所述的多轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)的通風(fēng)槽鋼，由于其轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)不光滑，冷卻氣體在通風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)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(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)的通風(fēng)槽鋼，截面均為方型，方型通風(fēng)槽鋼機(jī)械性能較差，且通風(fēng)溝內(nèi)的風(fēng)磨損耗較大，不利于定子部分通風(fēng)散熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：具有工字形截面流線型槽鋼的定子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風(fēng)溝(2)及通風(fēng)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(jī)定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風(fēng)溝(2)，其由沿圓周分布的通風(fēng)槽鋼(3)形成，徑向通風(fēng)溝(2)的軸向?qū)挾萀_d與電機(jī)定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關(guān)，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(duì)應(yīng)，定子槽(5)內(nèi)放置有繞組，通風(fēng)槽鋼(3)安裝在相鄰分段定子鐵心(1)的定子齒(4)之間，所述的通風(fēng)槽鋼(3)截面采用工字形，呈流線型延伸，槽鋼腳板寬為L₁，為L₁＝b_t/3～b_t/2，槽鋼總厚度L₂、槽鋼腳板厚L₃與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，為L₂＝L_d，L₃＝L_d/10～L_d/7，槽鋼腹板寬L₄與槽鋼腳板寬L₁有關(guān)，L₄＝L₁/3～L₁/2，工字形角度β與槽鋼腳板寬L₁及槽鋼總厚度L₂有關(guān)，其中工字形角度β為槽鋼截面斜邊與橫邊之間的夾角，所述通風(fēng)槽鋼(3)寬度L₅，L₅大小與定子齒寬b_t有關(guān)，為L₅＝b_t/3～b_t/2＝L₁，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(yuǎn)_s有關(guān)，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(diǎn)與相鄰兩個(gè)彎曲中點(diǎn)之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個(gè)彎曲之間中點(diǎn)處的切線與相鄰兩個(gè)彎曲中點(diǎn)連線之間的夾角。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置長、短兩根槽鋼，長槽鋼由六個(gè)彎曲組成，其直線長度設(shè)計(jì)為L_s1，短槽鋼由四個(gè)半個(gè)彎曲組成，直線長度設(shè)計(jì)為L_s2，其直線長度與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，為L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，L_s2＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，在槽鋼近軸端，槽鋼距離鐵心邊緣距離為h_t，長度為7mm～10mm，其中長槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離b_t13與短槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離b_t11相等，且與兩槽鋼中心之間的距離b_t12相等，即b_t11＝b_t12＝b_t13＝1/3b_t。整體上，長槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)定子齒對(duì)應(yīng)的槽鋼為一組，任意一個(gè)組的槽鋼安裝方式按順時(shí)針方向依次為“長槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”、“短槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間還可以放置有長、中、短三根槽鋼，長槽鋼由六個(gè)彎曲組成，其直線長度設(shè)計(jì)為L_s1，短槽鋼由四個(gè)半個(gè)彎曲組成，直線長度設(shè)計(jì)為L_s2，中槽鋼由五個(gè)彎曲組成，其直線長度為L_s3，三根槽鋼的直線長度均與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，為L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，L_s2＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，L_s3＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，在槽鋼近軸端，三根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t，長槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離b_t24與短槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離b_t21相等，而且與定子齒寬b_t有關(guān)，為b_t21＝b_t24＝0.4b_t，中槽鋼中心距離長槽鋼中心距離b_t23與距離短槽鋼的中心距離b_t22相等，而且與定子齒寬b_t有關(guān)，為b_t22＝b_t23＝0.6b_t。整體上，長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)定子齒對(duì)應(yīng)的槽鋼為一組，任意一個(gè)組的槽鋼安裝方式按順時(shí)針方向依次為“長槽鋼”、“中槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”、“中槽鋼”、“短槽鋼”、“短槽鋼”、“中槽鋼”、“長槽鋼”。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明所述的通風(fēng)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：所發(fā)明的流線型通風(fēng)槽鋼可以改變冷卻氣體的流動(dòng)方向，可以增加冷卻氣體與定子鐵心的接觸面積，提高了冷卻散熱能力，在相同風(fēng)量的情況下，散熱效率增加大大增加。另外，所發(fā)明的工字形槽鋼具有機(jī)械性能高，不易變形，節(jié)約制造成本，另外可以提高通風(fēng)道壁的光滑性，有效降低通風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)磨損耗。

附圖說明

圖1為電機(jī)定子鐵心通風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電機(jī)定子徑向通風(fēng)溝放大圖；

圖3為工字形截面流線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為工字形截面流線型槽鋼俯視圖和左視圖，其中圖4a為工字形截面流線型槽鋼俯視圖，圖4b為其左視圖；

圖5為定子齒間安裝兩根長短不同槽鋼局部放大圖；

圖6為圖5中A部分放大圖；

圖7為定子齒間安裝三根長短不同槽鋼局部放大圖；；

圖8為圖7中B部分放大圖；

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。

本實(shí)施例涉及的電機(jī)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(yuǎn)_s＝81.4mm。如圖1所示，本發(fā)明所述的具有工字形截面流線型槽鋼的電機(jī)定子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風(fēng)溝(2)及通風(fēng)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(jī)定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風(fēng)溝(2)，其由沿圓周分布的通風(fēng)槽鋼(3)形成，徑向通風(fēng)溝(2)的軸向?qū)挾萀_d與電機(jī)定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關(guān)，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(duì)應(yīng)，定子槽(5)內(nèi)放置有繞組，通風(fēng)槽鋼(3)安裝在相鄰分段定子鐵心(1)的定子齒(4)之間，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(fēng)溝的軸向長度L_d＝9.6mm～11mm，優(yōu)選10mm。

現(xiàn)有電機(jī)定子通風(fēng)槽鋼結(jié)構(gòu)單一，風(fēng)磨損耗大，通風(fēng)效果不佳，且沒有充分考慮槽鋼對(duì)冷卻氣體的導(dǎo)流作用。為了更好提高通風(fēng)效果，降低線圈尾部渦流損耗，本發(fā)明所述的槽鋼截面采用工字形，呈流線型延伸，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了清楚描述該槽鋼結(jié)構(gòu)，取槽鋼俯視圖及左視圖為說明對(duì)象，如圖4所示，其中圖4a為槽鋼俯視圖，圖4b為槽鋼左視圖。槽鋼截面為工字形結(jié)構(gòu)(如圖4a所示)，槽鋼腳板寬為L₁，為L₁＝b_t/3～b_t/2，則L₁＝6.43mm～9.65mm，優(yōu)選8mm。槽鋼總厚度L₂、槽鋼腳板厚L₃與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，即L₂＝L_d，L₃＝L_d/10～L_d/7，本實(shí)施例中，L₂＝10mm，L₃＝0.96mm～1.57mm，優(yōu)選為1.2mm。槽鋼腹板寬L₄與槽鋼腳板寬L₁有關(guān)，L₄＝L₁/3～L₁/2，即L₄＝2.1mm～4.8mm，為了節(jié)省材料又保證槽鋼的機(jī)械性能，L₄優(yōu)選為4mm。工字形角度β與槽鋼腳板寬L₁及槽鋼總厚度L₂有關(guān)，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，則β＝26.56°～59°，為了減小通風(fēng)道內(nèi)風(fēng)磨損耗，β優(yōu)選為42°，其中工字形角度β為槽鋼截面斜邊與橫邊之間的夾角，該結(jié)構(gòu)不但增加了槽鋼機(jī)械性能，而且降低通風(fēng)溝風(fēng)磨損耗。所述通風(fēng)槽鋼(如圖4b所示)寬度L₅，L₅大小與定子齒寬b_t有關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，L₅＝b_t/3～b_t/2，則L₅＝6.43mm～9.65mm＝L₁，優(yōu)選8mm，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(yuǎn)_s有關(guān)，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4b中W所示部分表示槽鋼的一個(gè)彎曲，彎曲距離r為工字形截面流線型槽鋼最大彎曲點(diǎn)與相鄰兩個(gè)彎曲中點(diǎn)之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個(gè)彎曲之間中點(diǎn)處的切線與相鄰兩個(gè)彎曲中點(diǎn)連線之間的夾角。此設(shè)計(jì)在減小線圈尾部渦流損耗的同時(shí)保證了最大通風(fēng)散熱效果。

為了提高槽鋼的導(dǎo)流效果，本發(fā)明所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置長、短兩根槽鋼，如圖5所示。為了達(dá)到最佳散熱效果，長槽鋼由六個(gè)彎曲組成，其直線長度設(shè)計(jì)為L_s1，短槽鋼由四個(gè)半個(gè)彎曲組成，直線長度設(shè)計(jì)為L_s2，其直線長度與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，L_s2＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，即L_s1＝142.6mm～197.5mm，優(yōu)選164mm，L_s2＝98.7mm～120.7mm，優(yōu)選106mm。槽鋼安裝于兩個(gè)定子齒軸向之間的通風(fēng)溝內(nèi)，每個(gè)齒上安放兩根槽鋼，分別為一根上述的164mm長槽鋼和一根上述的106mm短槽鋼。圖6為圖5中A部分的放大圖，在槽鋼近軸端，槽鋼距離鐵心邊緣距離為h_t，長度為7mm～10mm，優(yōu)選9mm。其中164mm長槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離(圖6中b_t13)與106mm短槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離(圖6中b_t11)相等，且與兩槽鋼中心之間的距離(圖6中b_t12)相等，即b_t11＝b_t12＝b_t13＝1/3b_t。整體上，長槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)定子齒對(duì)應(yīng)的槽鋼為一組，任意一個(gè)組的槽鋼安裝方式按順時(shí)針方向依次為“164mm長槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“164mm長槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“164mm長槽鋼”，如上述圖5所示。

為了有效降低線圈尾部渦流損耗，將每個(gè)定子齒間的槽鋼數(shù)量還可設(shè)計(jì)成長、中、短三根，如圖7所示。在原有長槽鋼和短槽鋼基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)中槽鋼，中槽鋼由五個(gè)彎曲組成，其直線長度為L_s3，L_s3與電機(jī)定子外徑D及定子槽高h(yuǎn)_s有關(guān)，即L_s3＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，即L_s3＝109.8mm～164.7mm，優(yōu)選128mm。槽鋼安裝于兩個(gè)定子齒軸向之間的通風(fēng)溝內(nèi)，每個(gè)齒上安放三根槽鋼，分別為一根上述的164mm長槽鋼、一根上述的128mm中槽鋼和一根上述的106mm短槽鋼。圖8為圖7中B部分的放大圖，三根槽鋼分別由a、b及c表示。在槽鋼近軸端，槽鋼距離鐵心邊緣距離為h_t，長度為7mm～10mm，優(yōu)選8.5mm。a槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離(圖8中b_t24)與c槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離(圖8中b_t21)相等，而且與定子齒寬b_t有關(guān)，為b_t21＝b_t24＝0.4b_t，b槽鋼中心距離a槽鋼中心距離(圖8中b_t23)與距離c槽鋼的中心距離(圖8中b_t22)相等，而且與定子齒寬b_t有關(guān)，為b_t22＝b_t23＝0.6b_t。整體上，長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)定子齒對(duì)應(yīng)的槽鋼為一組，任意一個(gè)組的槽鋼安裝方式按順時(shí)針方向依次為“164mm長槽鋼”、“128mm中槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“164mm長槽鋼”、“128mm中槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“106mm短槽鋼”、“128mm中槽鋼”、“164mm長槽鋼”。該方案與兩條槽鋼相比通風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)速稍有增加，定子線圈尾部渦流明顯減小，但是成本有所增加，如上述圖7所示。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不改變?cè)淼那闆r下，做出的任何無實(shí)質(zhì)變化的改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。