本發(fā)明涉及一種具有工字形截面槽鋼的電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)通風(fēng)技術(shù)及設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在大功率密度電機(jī)內(nèi)部，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心分段，鐵心段之間形成徑向通風(fēng)道，內(nèi)附槽鋼，起支撐部件的作用。與此同時(shí)，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽鋼一定程度上可以起到風(fēng)扇的作用，并且能夠改善冷卻介質(zhì)流動(dòng)特性。中國(guó)專利號(hào)為201320330289.4所述的工形截面槽鋼，可有效提升強(qiáng)度，但沒有充分考慮槽鋼改變氣體流動(dòng)的作用；中國(guó)專利號(hào)為201420848187.6所述的多轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)槽鋼，打流過破通風(fēng)溝的冷卻氣體之間的邊界層，增加散熱面積，但連接處風(fēng)阻較大容易形成渦流。上述兩種槽鋼結(jié)構(gòu)均未能高效利用槽鋼的導(dǎo)流性能及扇風(fēng)性能。

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)有電機(jī)由于轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽鋼利用率不高而導(dǎo)致的通風(fēng)效果差的問題，提出有效提升轉(zhuǎn)子驅(qū)風(fēng)能力的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，使電機(jī)內(nèi)部冷卻介質(zhì)流動(dòng)效率相對(duì)提高，冷卻效果有所改善。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：具有工字形截面槽鋼的電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，主要包括徑向通風(fēng)溝(1)、轉(zhuǎn)子齒(2)、軸向通風(fēng)道(3)、轉(zhuǎn)子鐵心(4)以及槽鋼(5)。轉(zhuǎn)子鐵心(4)沿軸向均勻分成數(shù)段，段數(shù)n與電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，即n＝D/184～D/210。相鄰轉(zhuǎn)子鐵心(4)之間留有一定空隙，形成徑向通風(fēng)溝(1)，徑向通風(fēng)溝(1)的軸向?qū)挾萀與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，即L＝D/840+(R₂-R₁)/240～D/700+(R₂-R₁)/200。相鄰的分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)在軸向上一一對(duì)應(yīng)，槽鋼(5)位于徑向通風(fēng)溝(1)中并沿圓周分布，并安裝在相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)之間，相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有兩根槽鋼(5)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)靠近轉(zhuǎn)軸處開槽，形成軸向通風(fēng)道(3)，為冷卻介質(zhì)流動(dòng)提供通路，其中，軸向通風(fēng)道(3)截面設(shè)計(jì)為圓形，直徑Φ與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即Φ＝0.15(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風(fēng)道(3)離轉(zhuǎn)軸最近處與轉(zhuǎn)子鐵心(4)內(nèi)圓之間的徑向距離W＝1/2Φ，相鄰兩軸向通風(fēng)道(3)中心點(diǎn)與轉(zhuǎn)子鐵心(4)原點(diǎn)連線的夾角α＝18°。所述兩根槽鋼(5)分為兩種規(guī)格，一種為工字形截面流線型槽鋼，其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一種為工字形截面直線型槽鋼，其長(zhǎng)度較短，槽鋼高度L₁與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，為：L₁＝D/840+(R₂-R₁)/240～D/700+(R₂-R₁)/200，槽鋼截面寬W₁與槽鋼高度L₁有關(guān)，為W₁＝1/2L₁～1/3L₁，槽鋼腹板寬W₃與槽鋼截面寬W₁有關(guān)，為W₃＝1/2W₁～1/3W₁，槽鋼緣板高L₃與槽鋼高度L₁有關(guān)，為L(zhǎng)₃＝0.09L₁～0.11L₁，槽鋼緣板靠近腹板側(cè)的斜邊和腹板邊夾角β設(shè)計(jì)為130°～136°，工字形截面流線型槽鋼寬度W₂與槽鋼截面寬度W₁有關(guān)，為W₂＝1.84W₁～1.88W₁，工字形截面流線型槽鋼的弧段半徑R₃與槽鋼高度L₁有關(guān)，即R₃＝4.3L₁～4.6L₁，工字形截面流線型槽鋼每個(gè)弧段的直線長(zhǎng)度L₂＝1.95R₃。

所述工字形截面流線型槽鋼由5個(gè)弧段組成，其長(zhǎng)度L₄＝0.25R₂-0.26R₁～0.27R₂-0.25R₁，工字形截面直線型槽鋼長(zhǎng)度L₅＝0.10R₂-0.11R₁～0.13R₂-0.12R₁，放置于兩個(gè)分段轉(zhuǎn)子鐵心中對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子齒之間的兩個(gè)槽鋼分別為一根上述工字形截面流線型槽鋼和一根上述工字形截面直線型槽鋼。兩根槽鋼距離鐵心邊緣距離W₄與齒寬度L₆有關(guān)，為W₄＝L₆/10。在槽鋼遠(yuǎn)軸端，直線型槽鋼距離最近的轉(zhuǎn)子齒邊緣距離L₇＝4L₆/19～6L₆/19。對(duì)于工字形截面流線型槽鋼，在槽鋼遠(yuǎn)軸端，距離最近的轉(zhuǎn)子齒邊緣距離L₈與齒寬L₆有關(guān)，為L(zhǎng)₈＝L₆/8～L₆/4。工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼之間的最小距離為L(zhǎng)₉＝L₆/3-19R₃/100+W₂/4。整體上，工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)轉(zhuǎn)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“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：將電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽鋼采取工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼，從不同程度改變流經(jīng)轉(zhuǎn)子的風(fēng)量，增強(qiáng)電機(jī)內(nèi)部氣體流動(dòng)性能，達(dá)到更好的冷卻效果，使電機(jī)在相同運(yùn)行狀態(tài)下溫度更低。

附圖說(shuō)明

圖1為電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心通風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A部分放大圖；

圖3為圖1中電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心通風(fēng)結(jié)構(gòu)的主視圖和右視圖，其中圖3a為主視圖，圖3b為右視圖；

圖4為工字形截面流線型槽鋼示意圖及俯視圖，其中圖4a為工字形截面流線型槽鋼示意圖，圖4b為工字形截面流線型槽鋼俯視圖；

圖5為工字形截面直線型槽鋼示意圖；

圖6為工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼的截面圖；

圖7為電機(jī)一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面內(nèi)槽鋼分布示意圖；

圖8為圖7中B部分放大圖；

圖9為圖8中C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。

如圖1、圖2和圖3所示(圖2為圖1中A部分放大圖，圖3a為圖1主視圖，圖3b為圖1右視圖)，本發(fā)明所述的具有工字形截面槽鋼的電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，主要包括徑向通風(fēng)溝(1)、轉(zhuǎn)子齒(2)、軸向通風(fēng)道(3)、轉(zhuǎn)子鐵心(4)以及槽鋼(5)。對(duì)于容量在1MW～350MW的大型電機(jī)中，轉(zhuǎn)子鐵心(4)沿軸向均勻分成數(shù)段，段數(shù)n與電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，即n＝D/184～D/210。相鄰轉(zhuǎn)子鐵心(4)之間留有一定空隙，形成徑向通風(fēng)溝(1)，徑向通風(fēng)溝(1)的軸向?qū)挾萀與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，即L＝D/840+(R₂-R₁)/240～D/700+(R₂-R₁)/200。相鄰的分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)在軸向上一一對(duì)應(yīng)，槽鋼(5)位于徑向通風(fēng)溝(1)中并沿圓周分布，并安裝在相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)之間，相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有兩根槽鋼(5)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)靠近轉(zhuǎn)軸處開槽，形成軸向通風(fēng)道(3)，為冷卻介質(zhì)流動(dòng)提供通路，其中，軸向通風(fēng)道(3)截面設(shè)計(jì)為圓形，直徑Φ與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即Φ＝0.15(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風(fēng)道(3)離轉(zhuǎn)軸最近處與轉(zhuǎn)子鐵心(4)內(nèi)圓之間的徑向距離W＝1/2Φ，相鄰兩軸向通風(fēng)道(3)中心點(diǎn)與轉(zhuǎn)子鐵心(4)原點(diǎn)連線的夾角α＝18°。在本實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑為R₂＝2842mm，轉(zhuǎn)子鐵心(4)軸向長(zhǎng)度D＝3570mm，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可得轉(zhuǎn)子鐵心(4)分段的段數(shù)n＝17～19，優(yōu)選18，徑向通風(fēng)溝(1)的軸向長(zhǎng)度L＝8.58mm～10.31mm，優(yōu)選10mm，軸向通風(fēng)道直徑Φ＝156.30mm～187.56mm，優(yōu)選165.34mm，W＝83.47mm。

為了更好提高通風(fēng)效果，本發(fā)明所述槽鋼(5)分為兩種規(guī)格，一種為工字形截面流線型槽鋼，其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且槽鋼呈波浪形式延伸結(jié)構(gòu)，如圖4所示(本圖僅展示實(shí)際整根槽鋼的一段)；一種為工字形截面直線型槽鋼，其長(zhǎng)度較短，且槽鋼呈直線延伸結(jié)構(gòu)，如圖5所示。所述工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼的截面均是工字形，如圖6所示?，F(xiàn)有電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽鋼的工字形截面鋼通風(fēng)效果不佳，且沒有充分考慮槽鋼改變氣體流動(dòng)的作用，本發(fā)明對(duì)工字形截面直線型槽鋼和工字形截面流線型槽鋼的截面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。如圖4和圖6所示，為保證工字形截面流線型槽鋼的強(qiáng)度，對(duì)槽鋼高度(圖4和圖6中的L₁)、槽鋼寬度(圖6中W₁)、槽鋼腹板寬(圖6中W₃)和槽鋼緣板高(圖6中的L₃)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，槽鋼高度L₁與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長(zhǎng)度D有關(guān)，為：L₁＝D/840+(R₂-R₁)/240～D/700+(R₂-R₁)/200，槽鋼截面寬W₁與槽鋼高度L₁有關(guān)，為W₁＝1/2L₁～1/3L₁，槽鋼腹板寬W₃與槽鋼截面寬W₁有關(guān)，為W₃＝1/2W₁～1/3W₁，槽鋼緣板高L₃與槽鋼高度L₁有關(guān)，為L(zhǎng)₃＝0.09L₁～0.11L₁，在本實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑為R₂＝2842mm，轉(zhuǎn)子鐵心(4)軸向長(zhǎng)度D＝3570mm，因此L₁＝8.58mm～10.31mm，優(yōu)選10mm，W₁＝3.34mm～5mm，優(yōu)選4.11mm，W₃＝1.67mm～2.02mm，優(yōu)選1.82mm，L₃＝0.81mm～1.19mm，優(yōu)選1mm。槽鋼緣板靠近腹板側(cè)的斜邊和腹板邊夾角β設(shè)計(jì)為130°～136°，本實(shí)例中優(yōu)選135°。工字形截面流線型槽鋼俯視圖如圖4b所示，其中，工字形截面流線型槽鋼寬度W₂與槽鋼截面寬度W₁有關(guān)，即W₂＝1.84W₁～1.88W₁，此處W₂＝7.56mm～7.73mm，優(yōu)選7.63mm，弧段半徑R₃(為最大彎曲點(diǎn)的半徑)，設(shè)計(jì)與槽鋼高度L₁有關(guān)，即R₃＝4.3L₁～4.6L₁，即R₃＝43mm～46mm，優(yōu)選45mm。工字形截面流線型槽鋼每個(gè)弧段的直線長(zhǎng)度L₂＝1.95R₃，即87.75mm。如此設(shè)計(jì)扇風(fēng)效果最為明顯。相鄰兩弧段結(jié)構(gòu)尺寸相同，彎曲方向相反。

圖7、圖8和圖9為一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面內(nèi)，槽鋼安裝示意圖(圖8為圖7中B部分放大圖，圖9為圖8中C部分放大圖)。本實(shí)施例中所述工字形截面流線型槽鋼由5個(gè)弧段組成，其長(zhǎng)度L₄＝0.25R₂-0.26R₁～0.27R₂-0.25R₁，此處L₄＝242.50mm～317.34mm，優(yōu)選275mm。工字形截面直線型槽鋼長(zhǎng)度L₅＝0.10R₂-0.11R₁～0.13R₂-0.12R₁，此處L₅＝86.2mm～153.46mm，優(yōu)選110mm。放置于兩個(gè)分段轉(zhuǎn)子鐵心中對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子齒之間的兩個(gè)槽鋼分別為一根上述工字形截面流線型槽鋼和一根上述工字形截面直線型槽鋼。兩根槽鋼距離鐵心邊緣距離(圖9中W₄)與齒寬度L₆有關(guān)，即W₄＝L₆/10。在槽鋼遠(yuǎn)軸端，工字形截面直線型槽鋼距離最近的轉(zhuǎn)子齒邊緣距離L₇＝4L₆/19～6L₆/19，方向沿徑向延伸向軸。對(duì)于工字形截面流線型槽鋼，在槽鋼遠(yuǎn)軸端，距離最近的轉(zhuǎn)子齒邊緣距離L₈與齒寬L₆有關(guān)，即L₈＝L₆/8～L₆/4。工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼之間的最小距離為L(zhǎng)₉＝L₆/3-19R₃/100+W₂/4。本實(shí)例中，齒寬L₆＝40mm，R₃＝45mm，W₂＝4mm，即L₇＝8.42mm～12.63mm，優(yōu)選10.53mm，L₈＝5.00mm～10.00mm，優(yōu)選7.50mm，L₉＝5.75mm。整體上，工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個(gè)轉(zhuǎn)子齒對(duì)應(yīng)的槽鋼為一組，任意一個(gè)組的槽鋼(圖8中I、II、III)安裝方式按順時(shí)針方向依次為“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”，將電機(jī)全部轉(zhuǎn)子齒按逆時(shí)針順序分成彼此不重合的若干組，每個(gè)組的規(guī)律相同。當(dāng)通風(fēng)槽鋼設(shè)計(jì)成所述工字形截面流線型截面結(jié)構(gòu)時(shí)，可使進(jìn)入通風(fēng)溝的流體的流動(dòng)方向和速度有明顯變化，能有效提高流動(dòng)性能，由于流線型槽鋼的彎曲，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的不同會(huì)影響冷卻介質(zhì)流入通風(fēng)溝內(nèi)的流速和流量，如此設(shè)置，當(dāng)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)量最大可提高16％～23％。

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(wú)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(shuō)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)。