本發(fā)明涉及兼具導(dǎo)流和通風(fēng)功能的定子通風(fēng)槽鋼結(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)，其結(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：兼具導(dǎo)流和通風(fēng)功能的定子通風(fēng)槽鋼結(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。所述通風(fēng)槽鋼(3)截面均采用工字形，呈直線式或波浪式沿徑向方向延伸，且相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置三根長度各不相等的槽鋼，其中一根是工字形截面流線型槽鋼，另外兩根是工字形截面直線型槽鋼，其中工字形截面直線型槽鋼寬度為L₅，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，為L₅＝b_t/5～b_t/3，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有關(guān)，為L₁＝L₅，工字形截面直線型槽鋼腳板厚度L₃與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，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(guān)，為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(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，為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(guān)，為其中工字形角度β為槽鋼工字形截面橫邊與斜邊之間的夾角；所述工字形截面流線型槽鋼截面為工字形，其結(jié)構(gòu)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寬度L₆，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，L₆＝b_t/4～b_t/3，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(yuǎn)_s有關(guān)，為r＝b_t/6～b_t/3，其中彎曲距離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。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒(4)之間放置三根不同直線長度的槽鋼，即一根工字形截面流線型短槽鋼，一根工字形截面直線型長槽鋼和一根工字形截面直線型中槽鋼，其中工字形截面流線型短槽鋼由四個(gè)彎曲組成。槽鋼直線長度與電機(jī)定子鐵心外徑D及定子齒高h(yuǎn)_s有關(guān)，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)，整體上，槽鋼按周期分布于整個(gè)徑向通風(fēng)溝內(nèi)，以三個(gè)齒為一個(gè)周期，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7.8mm～10mm，中槽鋼與短槽鋼最大距離為h_t2，最小距離為h_t3，該距離與工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r、工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及工字形截面流線型槽鋼寬度L₆均有關(guān)，為h_t2＝0.3L₆+r-0.2L₅～L₆-0.5r+0.6L₅，h_t3＝0.2L₆+0.8r-0.7L₅～0.5L₆-0.6r+0.4L₅，短槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離b_t1與長槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離b_t4相等，其距離與定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r有關(guān)，即b_t1＝b_t4＝0.15b_t+0.3r～0.18b_t+0.4r，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、工字形截面流線型槽鋼寬度L₆、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(guān)，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₅-0.3L₆-0.6r～0.5b_t-0.45L₅-0.3L₆+0.2r，在一個(gè)周期內(nèi)的三齒上，槽鋼優(yōu)選安裝方式按順時(shí)針方向依次為“工字形截面直線型長槽鋼”、“工字形截面直線型中槽鋼”、“工字形截面流線型短槽鋼”、“工字形截面直線型長槽鋼”、“工字形截面直線型中槽鋼”、“工字形截面流線型短槽鋼”、“工字形截面流線型短槽鋼”、“工字形截面直線型中槽鋼”、“工字形截面直線型長槽鋼”。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(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)明的工型槽鋼機(jī)械性能高，節(jié)約制造成本，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，通過改變槽鋼數(shù)量，可以改變冷卻氣體流動(dòng)方向，有效降低定子線圈尾部渦流損耗，使電機(jī)散熱效率增加13％左右。

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)溝結(jié)構(gòu)放大圖；

圖3為工字形截面直線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖及俯視圖；

圖4為工字形截面流線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為工字形截面流線型槽鋼俯視圖及左視圖，其中圖5a為俯視圖，圖5b為左視圖；

圖6為定子齒間安裝三根長短不同槽鋼局部放大圖；

圖7為圖6中A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)明所述的兼具導(dǎo)流和通風(fēng)功能的定子通風(fēng)槽鋼結(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。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)明所述電機(jī)通風(fēng)槽鋼(3)截面均采用工字形，呈直線式或波浪式沿徑向方向延伸，且相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置三根長度各不相等的槽鋼，其中一根是工字形截面流線型槽鋼，另外兩根是工字形截面直線型槽鋼，其三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。

工字形截面直線型槽鋼結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3a為槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為槽鋼工字形截面示意圖。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(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，L₅＝b_t/5～b_t/3，即L₅＝3.86mm～6.43mm，優(yōu)選4.06mm。工字形截面直線型槽鋼截面為工字形結(jié)構(gòu)(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有關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，L₁＝L₅，即L₁＝4.06mm，工字形截面直線型槽鋼腳板厚度L₃與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(guān)，為L₄＝L₁/3～L₁/2，即L₄＝1.35mm～2.03mm，為了節(jié)省材料又保證工字形截面直線型槽鋼的機(jī)械性能，L₄優(yōu)選為1.86mm。工字形截面直線型槽鋼厚度為L₂，其大小與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，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(guān)，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，則β＝22.29°～50.92°，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(jié)構(gòu)如圖4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分析對(duì)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為工字形(如圖5a所示)，為了保證通風(fēng)效果最佳，其結(jié)構(gòu)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左視圖所示)寬度L₆，同樣，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，L₆＝b_t/4～b_t/3，即L₆＝4.83mm～6.43mm，優(yōu)選5.02mm，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(yuǎn)_s有關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(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，該設(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。

為了進(jìn)一步提高定子的通風(fēng)效果，本發(fā)明所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒(4)之間放置三根槽鋼，即一根工字形截面流線型短槽鋼，一根工字形截面直線型長槽鋼和一根工字形截面直線型中槽鋼，如圖6所示，其中工字形截面流線型短槽鋼由四個(gè)彎曲組成。槽鋼直線長度與電機(jī)定子鐵心外徑D及定子齒高h(yuǎn)_s有關(guān)，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)，在本實(shí)施例中，定子鐵心外徑D＝1260mm，定子槽高h(yuǎn)_s＝81.4mm，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(fēng)溝內(nèi)各齒上，每個(gè)齒上安放三根槽鋼，整體上，槽鋼按周期分布于整個(gè)徑向通風(fēng)溝內(nèi)，以三個(gè)齒為一個(gè)周期，槽鋼整體沿徑向方向延伸。圖7為圖6中A部分的放大圖，三根槽鋼分別由a、b及c表示，其中a表示工字形截面流線型槽鋼，b和c分別表示工字形截面直線型中槽鋼和工字形截面直線型長槽鋼。在槽鋼近軸端，槽鋼距離鐵心邊緣距離為h_t1，長度為7.8mm～10mm，優(yōu)選8.5mm，b槽鋼與a槽鋼最大距離為h_t2，最小距離為h_t3，該距離與工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r、工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及工字形截面流線型槽鋼寬度L₆均有關(guān)，即h_t2＝0.3L₆+r-0.2L₅～L₆-0.5r+0.6L₅，h_t3＝0.2L₆+0.8r-0.7L₅～0.5L₆-0.6r+0.4L₅，即h_t2＝4.69mm～5.46mm，優(yōu)選5.04mm，h_t3＝1.362mm～1.73mm，優(yōu)選1.62mm。a槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離(圖7中b_t1)與c槽鋼中心位置與近側(cè)齒邊距離(圖7中b_t4)相等，其距離與定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r有關(guān)，即b_t1＝b_t4＝0.15b_t+0.3r～0.18b_t+0.4r，即b_t1＝b_t4＝4.1mm～5.07mm，優(yōu)選4.46mm；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、工字形截面流線型槽鋼寬度L₆、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(guān)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)可以得到，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₅-0.3L₆-0.6r～0.5b_t-0.45L₅-0.3L₆+0.2r，即b_t2＝b_t3＝4.53mm～7.12mm，優(yōu)選5.19mm。在一個(gè)周期內(nèi)的三齒上，槽鋼優(yōu)選安裝方式按順時(shí)針方向依次為“164mm工字形截面直線型長槽鋼”、“128mm工字形截面直線型中槽鋼”、“106mm工字形截面流線型短槽鋼”、“164mm工字形截面直線型長槽鋼”、“128mm工字形截面直線型中槽鋼”、“106mm工字形截面流線型短槽鋼”、“106mm工字形截面流線型短槽鋼”、“128mm工字形截面直線型中槽鋼”、“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(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)道內(nèi)冷卻氣體具有很好的導(dǎo)流效果，且定子線圈尾部渦流損耗明顯減小，電機(jī)散熱率提高15％左右。

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)。