本發(fā)明涉及一種電機(jī)雙槽鋼定子通風(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(guó)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(jiǎn)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(guó)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(guó)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，減小風(fēng)磨損耗，又能增加槽鋼機(jī)械性能的定子通風(fēng)槽鋼。

本發(fā)明公開了一種電機(jī)雙槽鋼定子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，包含分段定子鐵心、徑向通風(fēng)溝及通風(fēng)槽鋼，其特征在于，所述的徑向通風(fēng)溝設(shè)置在相鄰的分段定子鐵心之間，所述的徑向通風(fēng)溝由所述的通風(fēng)槽鋼構(gòu)成，所述的通風(fēng)槽鋼沿著所述的徑向通風(fēng)溝的圓周方向設(shè)置，所述的通風(fēng)槽鋼分別包含一直線型槽鋼和一流線型槽鋼。

作為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的直線長(zhǎng)度相等。

作為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的直線長(zhǎng)度不相等。

本發(fā)明還公開了一種電機(jī)雙槽鋼定子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括分段定子鐵心)、徑向通風(fēng)溝及通風(fēng)槽鋼；

所述的分段定子鐵心沿軸向分布，所述的分段定子鐵心的段數(shù)n與所述的分段定子鐵心的外徑D存在關(guān)系：n＝D/55～D/50；

所述的徑向通風(fēng)溝設(shè)置在相鄰的分段定子鐵心之間，所述的徑向通風(fēng)溝由所述的通風(fēng)槽鋼構(gòu)成，所述的通風(fēng)槽鋼沿著所述的徑向通風(fēng)溝的圓周方向設(shè)置，所述的徑向通風(fēng)溝的軸向?qū)挾萀_d與分段定子鐵心的外徑D以及分段定子鐵心的軸向長(zhǎng)度L_fe的關(guān)系是：L_d＝(0.1D+0.3L_fe)/55～(0.2D+0.1L_fe)/35；

所述的分段定子鐵心包括定子齒和定子槽，相鄰的分段定子鐵心的定子齒和定子槽在軸向上一一對(duì)應(yīng)，所述的定子槽內(nèi)放置有繞組，所述的通風(fēng)槽鋼設(shè)置在相鄰的分段定子鐵心的定子齒之間；

所述的通風(fēng)槽鋼包含一直線型槽鋼和一流線型槽鋼，所述的直線型槽鋼的橫截面呈矩形且呈直線形延伸，所述的直線型槽鋼的橫截面包含第一寬度L₁和一第二寬度L₂，第一寬度L₁與定子齒寬b_t存在關(guān)系：L₁＝b_t/3～b_t/2，第二寬度L₂與第一寬度L₁存在關(guān)系：L₂＝L₁，所述的直線型槽鋼的橫截面厚度L₃與所述的徑向通風(fēng)溝的軸向?qū)挾萀_d存在關(guān)系：L₃＝L_d；

所述的流線型槽鋼的橫截面呈工字形，所述的流線型槽鋼的腳板寬L₄與定子齒寬b_t存在關(guān)系：L₄＝2b_t/5～b_t/2；

所述的流線型槽鋼的腳板厚度L₆與所述的徑向通風(fēng)溝的軸向?qū)挾萀_d存在關(guān)系：L₆＝L_d/10～L_d/7；

所述的流線型槽鋼的鋼腹板寬L₇與所述的腳板寬L₄存在關(guān)系：L₇＝L₄/3～L₄/2；

所述的流線型槽鋼的截面厚度L₅與所述的徑向通風(fēng)溝的軸向?qū)挾萀_d存在關(guān)系：L₅＝L_d；|

所述的流線型槽鋼的工字形角度β與所述的腳板寬L₄及所述的截面厚度L₅存在關(guān)系：

所述的流線型槽鋼的槽鋼寬度L₈與所述的腳板寬L₄存在關(guān)系：L₈＝L₄；

所述的流線型槽鋼的彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h(yuǎn)_s存在關(guān)系：即r＝b_t/6～b_t/3，

作為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的直線長(zhǎng)度相等，所述的流線型槽鋼包含四個(gè)彎曲段，所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的直線長(zhǎng)度與所述的分段定子鐵心的外徑D和定子槽高h(yuǎn)_s存在關(guān)系：L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)；

所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的鐵心邊緣距離h_t1、所述的流線型槽鋼和所述的直線型槽鋼的最大距離h_t2和最小距離h_t3、所述的流線型槽鋼的彎曲距離r、所述的第一寬度L₁及所述的流線型槽鋼的槽鋼寬度L₈存在關(guān)系：h_t2＝0.3L₁+r-0.2L₈～0.8L₁+r-0.6L₈，h_t3＝0.5L₁+0.8r-0.7L₈～0.5L₁-0.6r+0.12L₈；

所述的流線型槽鋼的中心與近側(cè)齒邊距離b_t1與定子齒寬b_t及所述的彎曲距離r存在關(guān)系：b_t1＝0.5r+0.3b_t～0.4r+0.2b_t；

所述的直線型槽鋼的中心與近側(cè)齒邊距離b_t2與所述的第一寬度L₁及定子齒寬b_t存在關(guān)系：b_t2＝0.22b_t+0.11L₁～0.6b_t-0.45L₁；

所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼在圓周上均勻分布，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)針方向依次為流線型槽鋼、直線型槽鋼、流線型槽鋼、直線型槽鋼、直線型槽鋼、流線型槽鋼。

作為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，所述的直線型槽鋼和流線型槽鋼的直線長(zhǎng)度不相等，其中直線型槽鋼為短槽鋼，流線型槽鋼為長(zhǎng)槽鋼，長(zhǎng)槽鋼直線長(zhǎng)度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，所述的短槽鋼的直線長(zhǎng)度為L(zhǎng)_s2與所述的分段定子鐵心的外徑D及定子槽高h(yuǎn)_s存在關(guān)系：L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)；

所述的長(zhǎng)槽鋼和短槽鋼在圓周上均勻分布，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(zhǎng)槽鋼、短槽鋼、長(zhǎng)槽鋼”、短槽鋼、短槽鋼、長(zhǎng)槽鋼。

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：通過將矩形截面槽鋼與工字形截面流線型槽鋼有效結(jié)合，不但有效降低線圈尾部渦流損耗，而且通風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)磨損耗大大降低，另外，通過改變槽鋼數(shù)量及長(zhǎng)短分布，使電機(jī)散熱效果增強(qiáng)，且電機(jī)散熱效率增加10％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為矩形截面直線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為工字形截面流線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為工字形截面流線型槽鋼的俯視圖；

圖6為工字形截面流線型槽鋼的左視圖；

圖7為定子齒間安裝兩條長(zhǎng)短相等槽鋼局部放大圖；

圖8為圖7的A部分的放大圖；

圖9為定子齒間安裝兩條長(zhǎng)短不等槽鋼局部放大圖。

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。

在本實(shí)施例中電機(jī)參數(shù)：定子鐵心外徑D＝555mm，L_fe＝270mm，定子齒寬b_t＝10.5mm，定子齒高h(yuǎn)_s＝42mm。如圖1所示，本發(fā)明所述一種電機(jī)雙槽鋼定子通風(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(zhǎng)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＝10～11，優(yōu)選10，徑向通風(fēng)溝的軸向長(zhǎng)度L_d＝2.5mm～4mm，優(yōu)選3.5mm。

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)采用矩形截面直線型槽鋼和工字形截面流線型槽鋼，且相鄰分段定子鐵心1的每個(gè)定子齒之間放置兩根槽鋼，即一根矩形截面直線型槽鋼，一根工字形截面流線型槽鋼，其三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，下面對(duì)這兩種槽鋼分別進(jìn)行描述。

矩形截面直線型槽鋼3截面采用矩形，呈直線形式延伸，如圖3所示。矩形截面直線型槽鋼寬度為L(zhǎng)₁(第一寬度)，L₁與定子齒寬b_t有關(guān)，存在以下關(guān)系：L₁＝b_t/3～b_t/2，即L₁＝3.5mm～5.25mm，優(yōu)選4.5mm。矩形截面直線型槽鋼截面寬度為L(zhǎng)₂(第二寬度)，L₂與矩形截面直線型槽鋼寬度L₁有關(guān)，存在以下關(guān)系：L₂＝L₁，即L₂＝4.5mm，截面厚度L₃與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，存在以下關(guān)系：L₃＝L_d，即L₃＝3.5mm。

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)，取工字形截面流線型槽鋼俯視圖及左視圖為分析對(duì)象，如圖5和圖6所示，其中圖5為槽鋼俯視圖，圖6為槽鋼左視圖。

工字形截面流線型槽鋼的(如圖5所示)截面為工字形，工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₄，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，L₄＝2b_t/5～b_t/2，即L₄＝4.2mm～5.25mm，優(yōu)選4.8mm，工字形截面流線型槽鋼腳板厚度L₆與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，為L(zhǎng)₆＝L_d/10～L_d/7，即L₆＝0.35mm～0.5mm，優(yōu)選為0.42mm，工字形截面流線型槽鋼腹板寬L₇，其大小與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₄有關(guān)，為L(zhǎng)₇＝L₄/3～L₄/2，即L₇＝1.6mm～2.4mm，為了節(jié)省材料又保證工字形槽鋼的機(jī)械性能，L₇優(yōu)選為2mm，槽鋼截面厚度為L(zhǎng)₅，其大小與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，即L₅＝L_d，則L₅＝3.5mm。工字形角度β與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₄及工字形截面流線型槽鋼厚度L₅有關(guān)，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，則β＝16.26°～25.92°，為了減小通風(fēng)道內(nèi)風(fēng)磨損耗，β優(yōu)選為22°，其中工字形角度β為工字形截面流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(如圖6所示)寬度L₈，L₈與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₄有關(guān)，L₈＝L₄，即L₈＝4.8mm。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(yuǎn)_s有關(guān)，即r＝b_t/6～b_t/3，本實(shí)施例中，定子齒寬b_t＝10.5mm，定子槽高h(yuǎn)_s＝42mm，則r＝1.75mm～3.5mm，優(yōu)選2.5mm，θ＝14.04°～26.56°，優(yōu)選15°，其中圖6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。

為了提高槽鋼的導(dǎo)流效果，本發(fā)明所述相鄰分段定子鐵心的每個(gè)定子齒之間放置兩根直線長(zhǎng)度相等的槽鋼，即一根矩形截面直線型槽鋼，一根工字形截面流線型槽鋼，如圖7所示。為了達(dá)到最佳散熱效果，工字形截面流線型槽鋼由四個(gè)彎曲組成，且各槽鋼直線長(zhǎng)度與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，即L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，在本實(shí)施例中，定子鐵心外徑D＝555mm，定子槽高h(yuǎn)_s＝42mm，即L_s1＝61.23mm～84.78mm，優(yōu)選73mm。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，分別為一根上述的矩形截面直線型槽鋼和一根上述工字形截面流線型槽鋼。圖8為圖7中A部分的放大圖，在槽鋼近軸端，兩根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t1，長(zhǎng)度為7mm～10mm，優(yōu)選9mm，工字形截面流線型槽鋼與矩形截面直線型槽鋼最大距離和最小距離分別為h_t2和h_t3，h_t2和h_t3大小與工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r、矩形截面直線型槽鋼寬度L₁及工字形截面流線型槽鋼寬度L₈均有關(guān)，即h_t2＝0.3L₁+r-0.2L₈～0.8L₁+r-0.6L₈，h_t3＝0.5L₁+0.8r-0.7L₈～0.5L₁-0.6r+0.12L₈，即h_t2＝2.89mm～3.22mm，優(yōu)選3mm，h_t3＝0.89mm～1.326mm，優(yōu)選1.1mm。工字形截面流線型槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離(圖7中b_t1)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)，b_t1＝0.4r+0.2b_t～0.5r+0.3b_t，即b_t1＝3.1mm～4.4mm，優(yōu)選3.75mm；矩形截面直線型槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離(圖6中b_t2)與矩形截面直線型槽鋼寬度L₁及定子齒寬b_t有關(guān)，即b_t2＝0.22b_t+0.11L₁～0.6b_t-0.45L₁，即b_t2＝2.8mm～4.27mm，優(yōu)選3.5mm。整體上，矩形截面直線型槽鋼和工字形截面流線型槽鋼在圓周上呈規(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“73mm工字形截面流線型槽鋼”、“73mm矩形截面直線型槽鋼”、“73mm工字形截面流線型槽鋼”、“73mm矩形截面直線型槽鋼”、“73mm矩形截面直線型槽鋼”、“73mm工字形截面流線型槽鋼”，其分布如上述圖7所示。

為了有效降低線圈尾部渦流損耗，將每個(gè)定子齒間的槽鋼設(shè)計(jì)成長(zhǎng)、短兩根，如圖9所示。在原有槽鋼基礎(chǔ)上將矩形截面直線型槽鋼縮短，為短槽鋼，其直線長(zhǎng)度為L(zhǎng)_s2，L_s2與電機(jī)定子外徑D及定子槽高h(yuǎn)_s有關(guān)，L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，即L_s2＝47.1mm～70.65mm，優(yōu)選59mm。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，分別為一根矩形截面直線型短槽鋼、一根工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼。整體上，長(zhǎng)槽鋼、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“73mm工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”、“59mm矩形截面直線型短槽鋼”、“73mm工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”、“59mm矩形截面直線型短槽鋼”、“73mm矩形截面直線型短槽鋼”、“73mm工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”。該方案與上述方案相比通風(fēng)溝內(nèi)風(fēng)速稍有增加，定子線圈尾部渦流明顯減小，電機(jī)散熱率提高10％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)。