一種材料利用率高的充水式潛水電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)。包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心硅鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內(nèi)的耐水繞組線，定子鐵心硅鋼片上近內(nèi)圓輪廓處均布開設(shè)有線槽；所述線槽為等寬的腰形槽；線槽兩側(cè)的邊為長(zhǎng)邊，與定子鐵心硅鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心硅鋼片的內(nèi)圓輪廓相鄰一端為槽口。本實(shí)用新型的耐水繞組線在槽內(nèi)規(guī)則排列，槽滿率提高到90%以上，提高了材料的利用率；使電機(jī)定轉(zhuǎn)子重量下降；降低了水力磨擦損耗及導(dǎo)體歐姆損耗而明顯提高；降低推力軸承的載荷及提高臨界轉(zhuǎn)速，提高整機(jī)可靠性。
【專利說明】一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于潛水電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及充水式潛水電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子及端蓋軸承等零部件組成，其中電磁設(shè)計(jì)猶為關(guān)鍵。電機(jī)的定子鐵心硅鋼片上槽的形狀與轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片上槽的形狀設(shè)計(jì)決定了電機(jī)的技術(shù)性能。傳統(tǒng)的充水式潛水電機(jī)在電磁設(shè)計(jì)中定子鐵心硅鋼片上槽的形狀均采用等齒寬的平行齒設(shè)計(jì)，定子槽形狀為上大下小的梯形，見圖4。這樣可以使定子鐵心硅鋼片在一個(gè)系列中，只用一副沖槽形的模具，適用于多個(gè)功率規(guī)格，使定子鐵心硅鋼片在生產(chǎn)中的通用性好。但由于充水式潛水電機(jī)的定子繞組線采用的是帶主絕緣的耐水繞組線穿入定子鐵心硅鋼片槽中的穿線方式，在定子鐵心硅鋼片槽內(nèi)帶主絕緣的耐水繞組線排列不規(guī)則，見圖5，使繞組線截面積在槽內(nèi)的占空率必須控制在70%以下，否則穿線工藝上實(shí)施困難，且易損傷耐水繞組線的絕緣層9。特別對(duì)1kV高壓充水式潛水電機(jī)，由于耐水繞組線主絕緣厚度的增加，耐水繞組線中銅芯8在定子槽內(nèi)的占空率僅為8?30%，鐵心硅鋼片利用率極差，造成原材料資源的極大浪費(fèi)。隨著市場(chǎng)對(duì)1kV高壓充水式潛水電機(jī)的需求量不斷增加，這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的弊端凸顯。主要有以下幾點(diǎn):1.因耐水線中銅導(dǎo)體在定子鐵心硅鋼片的槽內(nèi)的占空率低下，每千瓦功率電機(jī)制造成本高，用銅、鐵等原材料資源浪費(fèi)；2.因電機(jī)的定轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)引起的水力磨擦損耗及定子繞組的導(dǎo)體歐姆損耗高，相應(yīng)電機(jī)的效率明顯偏低；3.因電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分的重量大，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)系載荷增大，降低了推力軸承運(yùn)行可靠性，因此給電機(jī)的安全運(yùn)行帶來隱患；4.因電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)系載荷增大，轉(zhuǎn)軸的撓度加大，軸系的臨界轉(zhuǎn)速下降，使電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速不能安全避開轉(zhuǎn)動(dòng)系的臨界轉(zhuǎn)速，降低整機(jī)運(yùn)行的可靠性。
[0003]以上四點(diǎn)不僅是充水式潛水電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的弊端，同時(shí)制約了充水式潛水電機(jī)的設(shè)計(jì)，成為充水式潛水電機(jī)大型化設(shè)計(jì)的瓶頸。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了減小充水式潛水電機(jī)的體積，削減充水式潛水電機(jī)每千瓦材料消耗量，降低成本，提聞耐水繞組線在定子槽內(nèi)的占空率是提聞每千瓦材料利用率的最直接有效方法之一；故本實(shí)用新型提供一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)。
[0005]一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心硅鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內(nèi)的耐水繞組線，定子鐵心硅鋼片上近內(nèi)圓輪廓處均布開設(shè)有線槽；所述線槽為等寬的腰形槽；線槽7兩側(cè)的邊為長(zhǎng)邊，與定子鐵心硅鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心硅鋼片的內(nèi)圓輪廓相鄰一端為槽口。
[0006]所述槽口和所述內(nèi)圓輪廓之間的間距為1-1.5 mm。
[0007]所述線槽的寬度大于所述耐水繞組線直徑0.4-0.6 _。
[0008]所述槽口的兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的槽肩，所述槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3_5mm，角度α為30度。
[0009]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
[0010]1.采用提高材料利用率的充水式潛水電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子因鐵心長(zhǎng)度的減少，原材料(硅鋼片、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條等)重量下降明顯，繞組線中有效材料銅在定子槽內(nèi)的占空率提高。鐵心長(zhǎng)度的減少，降低了與鐵心長(zhǎng)度成線性關(guān)系的水力磨擦損耗及定轉(zhuǎn)子銅導(dǎo)體歐姆損耗，電機(jī)最關(guān)鍵的性能指標(biāo)一效率明顯提聞;
[0011]2.本實(shí)用新型只需改變定子鐵心硅鋼片上線槽的沖壓模具，不改變充水式潛水電機(jī)的原有結(jié)構(gòu)，使定子鐵心娃鋼片的線槽內(nèi)耐水繞組線排列整齊有序，提聞定子槽內(nèi)耐水線的占空率，槽滿率提聞到90%以上；提聞了電機(jī)每千瓦材料利用率，減小了充水式潛水電機(jī)的體積；
[0012]3.本實(shí)用新型降低了推力軸承的載荷，一方面提高了推力軸承運(yùn)行可靠性，另一方面提高了轉(zhuǎn)動(dòng)部件的臨界轉(zhuǎn)速，使?jié)撍姍C(jī)整機(jī)運(yùn)行安全可靠性增加；
[0013]4.本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)動(dòng)系載荷明顯減小，轉(zhuǎn)軸的撓度減小，軸系的臨界轉(zhuǎn)速上升，增強(qiáng)整機(jī)運(yùn)行的可靠性；
[0014]5.本實(shí)用新型電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度減短，降低了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系的水力磨擦損耗及導(dǎo)體歐姆損耗，從而提高了充水式潛水電機(jī)的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為定子鐵心硅鋼片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為圖2的I放大圖。
[0018]圖4為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的定子鐵心硅鋼片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為圖4的I放大圖。
[0020]上圖中序號(hào):定子1、轉(zhuǎn)子2、推力軸承3、定子鐵心硅鋼片4、定子鐵心5、耐水繞組線6、線槽7、銅芯8、絕緣層9、外圓輪廓41、內(nèi)圓輪廓42、長(zhǎng)邊43、槽底44、槽口 45。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]參見圖1，1200kW、10kV的充水式潛水電機(jī)包括定子1、轉(zhuǎn)子2、機(jī)殼和推力軸承3。定子I包括由定子鐵心硅鋼片4組成的定子鐵心5和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽7內(nèi)的耐水繞組線6。參見圖2，定子鐵心硅鋼片4上近內(nèi)圓輪廓42處均布開設(shè)有線槽7，線槽7為等寬的腰形槽；參見圖3，線槽7兩側(cè)的邊為長(zhǎng)邊43，與定子鐵心硅鋼片4的外圓輪廓41相鄰一端為槽底44，與定子鐵心硅鋼片4的內(nèi)圓輪廓42相鄰一端為槽口 45。線槽7的寬度大于耐水繞組線6直徑0.4 mm，槽口 45和內(nèi)圓輪廓42之間的間距為1mm，槽口 45的兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的槽肩，槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3mm，角度α為30度。
[0024]定子鐵芯的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)子鐵芯的長(zhǎng)度為850mm。
[0025]本實(shí)用新型與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)比如表1:

[0026]
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[0027]從表I可見，本實(shí)施例1的耐水繞組線6在線槽7內(nèi)規(guī)則排列，槽滿率提高到90%以上，耐水線的穿線工藝有保證。耐水繞組線6在定子槽中的占空率提高29%，鐵心長(zhǎng)度減小430mm，因此定、轉(zhuǎn)子的硅鋼片用量下降565kg，整機(jī)銅材用量減少81kg。同時(shí)鐵心長(zhǎng)度的減少，帶來的顯著效果是降低了水力磨擦損耗及導(dǎo)體歐姆損耗，因而效率明顯提高了 1.6個(gè)百分點(diǎn)。其它一些電機(jī)重要的性能指標(biāo)均有所提升，功率因數(shù)提高了 0.06，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)增加0.26，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)提升0.45。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量下降22.7%，降低推力軸承的載荷及提高臨界轉(zhuǎn)速，提高整機(jī)可靠性，這些在實(shí)踐中已得到良好驗(yàn)證。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]2000kW、1kV的充水式潛水電機(jī)結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只是具體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)有不同。
[0030]與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)比如表2:
[0031]




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[0032]從表2可見，本實(shí)施例2的耐水繞組線6在線槽7內(nèi)規(guī)則排列，槽滿率提高到90%以上，耐水線的穿線工藝有保證。耐水繞組線6在定子槽中的占空率提高21.7%，鐵心長(zhǎng)度減小350mm，因此定、轉(zhuǎn)子的硅鋼片用量下降685kg，整機(jī)銅材用量減少54kg。同時(shí)鐵心長(zhǎng)度的減少，帶來的顯著效果是降低了水力磨擦損耗及導(dǎo)體歐姆損耗，因而效率明顯提高了 1.5個(gè)百分點(diǎn)。其它一些電機(jī)重要的性能指標(biāo)均有所提升，功率因數(shù)提高了 0.03，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)增加0.07，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)提升0.14。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量下降21%，降低推力軸承的載荷及提高臨界轉(zhuǎn)速，提高整機(jī)可靠性，這些在實(shí)踐中已得到良好驗(yàn)證。
【權(quán)利要求】
1.一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心硅鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內(nèi)的耐水繞組線，定子鐵心硅鋼片上近內(nèi)圓輪廓處均布開設(shè)有線槽，其特征在于:所述線槽為等寬的腰形槽；線槽兩側(cè)的邊為長(zhǎng)邊，與定子鐵心硅鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心硅鋼片的內(nèi)圓輪廓相鄰一端為槽口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)，其特征在于:所述槽口和所述內(nèi)圓輪廓之間的間距為1-1.5 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)，其特征在于:所述線槽的寬度大于所述耐水繞組線直徑0.4-0.6 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機(jī)，其特征在于:所述槽口的兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的槽肩，所述槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3-5mm，角度α為30度。
【文檔編號(hào)】H02K1/16GK203933176SQ201420331810
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】金雷, 胡薇, 宋飛, 莢小健, 王誠成 申請(qǐng)人:合肥恒大江海泵業(yè)股份有限公司