一種電機及其定子結(jié)構(gòu)的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機及其定子結(jié)構(gòu)的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三相異步電動機、開關(guān)磁阻電機等屬于冶煉、礦山、機械、紡織、航空、家用電器、汽車等廣泛領(lǐng)域中十分重要的驅(qū)動設(shè)備，屬于臥式結(jié)構(gòu)(即定、轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)軸是水平放置的)，大多數(shù)處于連續(xù)運行方式。
[0003]電機的發(fā)熱部件主要集中于定子和轉(zhuǎn)子，以現(xiàn)階段的電機冷卻技術(shù)來看，蒸發(fā)冷卻技術(shù)能夠解決發(fā)熱最嚴重的定子冷卻問題，剩下部分的發(fā)熱部件主要集中于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組(開關(guān)磁阻電機無轉(zhuǎn)子繞組)。如果轉(zhuǎn)子冷卻解決不好，仍然會嚴重影響到電機的正常運行。
[0004]關(guān)于轉(zhuǎn)子冷卻的問題，申請?zhí)枮?01010536084.2的專利公開了一種較好的發(fā)動機風冷卻結(jié)構(gòu)，如圖1所示(為了清楚表示氣流方向，該圖將氣隙的寬度放大了數(shù)倍)，該電機的定子鐵芯P、轉(zhuǎn)子2'之間的氣隙3'內(nèi)放置一個絕緣套筒11'，該套筒緊貼定子鐵芯P內(nèi)壁，與轉(zhuǎn)子2'表面離開一定距離，保證轉(zhuǎn)子2'正?？煽康匦D(zhuǎn)，再在定子鐵芯Ir兩端各增加一個側(cè)壁12'，與定子鐵芯P內(nèi)表面的絕緣套筒IP裝配成一體，進而形成將定子鐵芯P整體密封腔13'。在定子鐵芯I'的密封腔13'的上部沿圓周均勻布置若干個冷凝管14'，冷凝管14'橫穿過密封腔13'體兩端的側(cè)壁12'，在接觸處牢固的焊接在一起，則冷凝管If被分成兩部分，一部分位于定子鐵芯P的密封腔13'體內(nèi)，一部分位于該密封腔13'體外、電機機殼4'內(nèi)，冷凝管14'的兩側(cè)出口與外界相通。
[0005]電機運行前，將常溫下為液態(tài)的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15'從位于機座底處的閥門罐入定子鐵芯P的密封腔13'內(nèi)，充液面沒過定子鐵芯P外壁，如圖1所示，保證將定子鐵芯Ir整體完全浸泡，充液面還需要與冷凝管14'之間留有足夠的空間距離，即傳熱學中的蒸發(fā)空間。電機運行過程中，定子鐵芯P整體因各種損耗產(chǎn)生大量的熱，加熱了腔體內(nèi)的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15 ^，介質(zhì)不斷吸熱，溫度不斷升高，當達到沸點溫度時開始沸騰換熱，此時吸收熱量的能力是最強的，沸騰后呈氣態(tài)的介質(zhì)因密度變小而不斷上升，遇到上部的冷凝管14'，與冷凝管14'內(nèi)的外界冷風(或水)進行熱量交換后，介質(zhì)又被冷凝成液態(tài)，從冷凝管14'外壁滴落回液體表面，這樣能夠源源不斷地通過蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15'與冷凝管14'中的外界空氣(或水)，將定子鐵芯P發(fā)出的熱量及時散到電機的外部，形成自循環(huán)蒸發(fā)冷卻過程。
[0006]上述定子鐵芯P密封套筒IP與定子鐵芯P內(nèi)徑緊貼后，與轉(zhuǎn)子2'之間形成的是錐度不超過5°的楔形氣隙3'，如圖1中的箭頭所示，該楔形氣隙3'造成電機內(nèi)定子鐵芯P密封腔13'體以外的氣流由楔形氣隙3'的小口流向大口，再經(jīng)過上部冷凝管14'流回到轉(zhuǎn)子2'上的通風溝21'，流出通風溝21'后再經(jīng)過冷凝管14'后重新回到楔形氣隙Y的小口端。
[0007]即使這樣，上述風冷卻結(jié)構(gòu)還是不理想，原因在于以下兩個方面:
[0008]第一、從楔形氣隙3'的大口端流出的熱風僅僅通過上部冷凝管14'兩側(cè)的很短一段，與冷凝管14'之間進行熱交換的效率并不高；
[0009]第二、因為定子鐵芯P采用整體密封，將定子鐵芯P側(cè)風路全部封鎖，則該冷卻后的風只能從位于轉(zhuǎn)子2'上的通風溝21'流回楔形氣隙3'的小口端，才能循環(huán)起來。而轉(zhuǎn)子2'是高速旋轉(zhuǎn)的，導致通風溝21'高速旋轉(zhuǎn)，影響到抽風壓頭的形成，使得冷卻后的風不能及時被全部抽到通風溝21'內(nèi)，進而影響到風速的大小與風的循環(huán)效果。
[0010]有鑒于此，亟待針對上述技術(shù)問題，對現(xiàn)有技術(shù)中的電機做進一步優(yōu)化設(shè)計，進一步提尚對電機轉(zhuǎn)子的冷卻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 本發(fā)明的目的為提供一種電機，該電機能通過其定子上開設(shè)的軸向通風管提高電機轉(zhuǎn)子的冷卻效果。本發(fā)明的另一目的為提供一種電機的定子結(jié)構(gòu)的加工方法。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電機，所述電機的定子鐵芯的內(nèi)表面封裝有絕緣套筒、其兩側(cè)面封裝有側(cè)壁，所述絕緣套筒、兩個所述側(cè)壁和所述電機的殼體形成密封腔，所述密封腔下部封裝有淹沒所述定子鐵芯的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)、上部設(shè)有軸向貫穿所述密封腔的冷凝管；所述電機的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子之間的氣隙為楔形氣隙，所述轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)有至少一個軸向貫穿的通風溝；所述定子鐵芯還設(shè)有至少一個軸向貫穿所述密封腔的通風管。
[0013]采用上述結(jié)構(gòu)，定子密封后，其密封用的絕緣套筒緊貼在定子內(nèi)表面上，與轉(zhuǎn)子外表面形成錐度不超過5°的楔形氣隙，根據(jù)流體運動學理論與科氏力理論，在該楔形氣隙內(nèi)產(chǎn)生由小口端流向大口端的風壓。在電機起動與運行期間，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱量，機殼內(nèi)的風由該楔形氣隙的小口端流向大口端的過程中吸收轉(zhuǎn)子的熱量，與此同時，機殼內(nèi)的風還可以從轉(zhuǎn)子通風溝的小口端流向其大口端，而在大口出風口處變成溫度較高的熱風。從楔形氣隙流出的熱風，分成兩部分:
[0014]對于轉(zhuǎn)軸的上半部分，因熱風密度小而上升遇到定子側(cè)的通風管后，由該通風管兩側(cè)的氣壓差，壓入定子側(cè)的通風管，而不必再上升到冷凝管的位置進行冷卻，熱風進入定子側(cè)的通風管后，由于該通風管處于定子鐵芯上，正好被定子密封腔體內(nèi)的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)浸泡，則該通風管內(nèi)的熱風與管外的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)進行充分的熱交換，通風管流出的風再重新流回楔形氣隙和轉(zhuǎn)子通風溝的小口端處。
[0015]對于轉(zhuǎn)軸的下半部分，盡管熱風的密度小而有一部分的熱風向上運動，但是由于定子側(cè)通風管兩側(cè)形成的壓差較大，再加上熱風從楔形氣隙及轉(zhuǎn)子通風溝被甩出后受到較大的離心力的作用，仍然有一大部分的熱風被抽向位于轉(zhuǎn)子下面的定子側(cè)通風管里，從該通風管流出后的風的大部分向上運動也有一部分流回位于轉(zhuǎn)子軸下面的楔形氣隙和轉(zhuǎn)子通風溝的小口端處。
[0016]大量的試驗測試結(jié)果顯示，由轉(zhuǎn)子加熱后的熱風溫度往往在70°?90°C之間，定子密封腔體內(nèi)的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的溫度一般維持在50°C左右，這樣熱風將其熱量傳遞給液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，流出定子側(cè)通風管后的風的溫度一般在50°?60°C之間，這些風的大部分上升到上部冷凝管處，再與冷凝管進行熱交換，冷卻后的風順著機殼流回到楔形氣隙的小口端、通風溝的小口端，到了這個位置的風的溫度一般在30°?35°C之間，然后再進入下一次流動，如此不斷循環(huán)起來，使得機殼內(nèi)的風始終是循環(huán)流動的，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子側(cè)冷卻。
[0017]盡管還有部分的風一時接觸不到最上部的冷凝管，但由于轉(zhuǎn)子是不斷高速旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子上的通風溝與楔形氣隙的位置也是高速變化的，所以，機殼內(nèi)熱風的熱量處于不間斷地被蒸發(fā)冷卻介質(zhì)與冷凝管帶走的狀態(tài)中，其風速與風流量比現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)要至少大3倍，冷卻效果十分明顯。
[0018]優(yōu)選地，所述通風管位于所述定子鐵芯的軛部上。
[0019]優(yōu)選地，所述定子鐵芯為疊壓鐵芯，所述疊壓鐵芯設(shè)有軸向通風通道，所述通風管套裝固定于所述通風通道中。
[0020]優(yōu)選地，所述通風管的壁厚小于或等于2mm。
[0021]優(yōu)選地，所述通風管為銅管或者陶瓷管。
[0022]優(yōu)選地，所述通風管的數(shù)目為多個，多個所述通風管沿所述定子鐵芯端面的同一圓周均勻分布；所述通風溝的數(shù)目也為多個，多個所述通風溝沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯端面的同一圓周均勾分布。
[0023]本發(fā)明還提供一種電機的定子結(jié)構(gòu)的加工方法，包括如下步驟:
[0024]在定子鐵芯片上加工至少一個通風孔；將多個所述定子鐵芯片對應疊壓形成定子鐵芯，多個所述通風孔拼接形成通風通道；
[0025]預設(shè)與所述通風通道對應的通風管，將所述通風管插裝入所述通風通道內(nèi)、并與之固定連接；
[0026]在所述定子鐵芯內(nèi)表面、側(cè)壁分別連接套筒、側(cè)壁以形成定子組件，再將所述定子組件到機殼內(nèi)、與預設(shè)的冷凝管、機殼形成密封腔。
[0027]優(yōu)選地，所述通風管與所述通風通道焊接于一體。
[0028]優(yōu)選地，所述通風管的壁厚小于或等于2mm。
[0029]優(yōu)選地，所述通風管為銅管或者陶瓷管。
[0030]由于上述電機具有如上技術(shù)效果，因此，與該電機對應的定子結(jié)構(gòu)的加工方法也應當具有相應的