本發(fā)明涉及一種電機(jī)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wèn)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)明的技術(shù)解決方案為：一種電機(jī)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(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，所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置兩根槽鋼，截面均采用工字形，其中一根為工字形截面直線型槽鋼，另一根為工字形截面流線型槽鋼，其中工字形截面直線型槽鋼寬度為L(zhǎng)₅，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，為L(zhǎng)₅＝b_t/3～b_t/2，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相等，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L(zhǎng)₃＝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L(zhǎng)₄＝L₁/3～L₁/2，工字形截面直線型槽鋼厚度為L(zhǎng)₂，其大小與通風(fēng)溝軸向?qū)挾萀_d有關(guān)，即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)，其中工字形角度β為工字形截面直線型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為L(zhǎng)₆，大小與直線型槽鋼寬度相等，即L₆＝L₅，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，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)定子齒之間放置兩根直線長(zhǎng)度相等的槽鋼，即一根工字形截面直線型槽鋼和一根工字形截面流線型槽鋼，其中工字形截面流線型槽鋼由六個(gè)彎曲組成，且槽鋼直線長(zhǎng)度與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，為L(zhǎng)_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，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，工字形截面流線型槽鋼距離工字形截面直線型槽鋼的最大距離和最小距離分別為h_t2和h_t3，h_t2和h_t3大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及定子槽寬b_t均有關(guān)，最大距離h_t2＝0.42L₅+0.87r-0.13b_t～1.8L₅-r-0.28b_t，最小距離h_t3＝0.58L₅-0.49r-0.13b_t～0.98L₅-1.5r-0.04b_t，工字形截面流線型槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離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)，為b_t1＝0.5r+0.3b_t～0.4r+0.2b_t，工字形截面直線型槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離b_t2與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及定子齒寬b_t有關(guān)，即b_t2＝0.22b_t+0.11L₅～0.6b_t-0.45L₅，整體上，工字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?lè)较蛞来螢椤肮ぷ中谓孛媪骶€型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面直線型槽鋼”、“工字形截面流線型槽鋼”。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間還可放置兩根直線長(zhǎng)度不等的槽鋼，即一根工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼，一根工字形截面直線型短槽鋼，長(zhǎng)槽鋼直線長(zhǎng)度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，短槽鋼直線長(zhǎng)度為L(zhǎng)_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，整體上，工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼、工字形截面直線型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?lè)较蛞来螢椤肮ぷ中谓孛媪骶€型長(zhǎng)槽鋼”、“工字形截面直線型短槽鋼”、“工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”、“工字形截面直線型短槽鋼”、“工字形截面直線型短槽鋼”、“工字形截面流線型長(zhǎng)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)明所述的工字形截面直線型槽鋼和工字形截面流線型槽鋼機(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(guò)改變槽鋼結(jié)構(gòu)形狀及長(zhǎng)短分布，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(shuō)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結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3a為工字形截面直線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為槽鋼俯視圖；

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和左視圖，其中圖5a為工字形截面流線型槽鋼俯視圖，圖5b為其左視圖；

圖6為定子齒間安裝兩條長(zhǎng)短相等槽鋼局部放大圖；

圖7為圖6中A部分放大圖；

圖8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。

本實(shí)施例涉及的電機(jī)參數(shù)主要有：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)明所述的電機(jī)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(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(guò)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(zhǎng)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(méi)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)明所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置兩根槽鋼，截面均采用工字形，其中一根為工字形截面直線型槽鋼，另一根為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。

工字形截面直線型槽鋼結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3a為工字形截面直線型槽鋼整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為工字形截面直線型槽鋼截面圖。工字形截面直線型槽鋼寬度為L(zhǎng)₅(如圖3a所示)，其大小與定子齒寬b_t有關(guān)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，L₅＝b_t/3～b_t/2，即L₅＝6.43mm～9.65mm，優(yōu)選8mm。工字形截面直線型槽鋼截面如圖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相等，即L₁＝6.43mm～9.65mm，優(yōu)選8mm，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L(zhǎng)₃＝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L(zhǎng)₄＝L₁/3～L₁/2，即L₄＝2.1mm～4.8mm，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4mm。工字形截面直線型槽鋼厚度為L(zhǎng)₂，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＝26.56°～59°，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為工字形截面直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如圖5a俯視圖所示，為了保證通風(fēng)效果最佳，其截面結(jié)構(gòu)尺寸與工字形截面直線型槽鋼相同。為了配合效果最佳，工字形截面流線型槽鋼(如圖5b左視圖所示)寬度為L(zhǎng)₆，大小與工字形截面直線型槽鋼寬度相等，即L₆＝L₅，L₆＝8mm。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，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。

為了提高槽鋼的導(dǎo)流效果，本發(fā)明所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個(gè)定子齒之間放置兩根直線長(zhǎng)度相等的槽鋼，即一根工字形截面直線型槽鋼，一根工字形截面流線型槽鋼，如圖6所示。為了達(dá)到最佳散熱效果，工字形截面流線型槽鋼由六個(gè)彎曲組成，且槽鋼直線長(zhǎng)度與電機(jī)定子外徑和定子槽高有關(guān)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，即L_s1＝142.6mm～197.5mm，優(yōu)選164mm。兩根槽鋼安裝于兩個(gè)定子齒軸向之間的通風(fēng)溝內(nèi)，分別為一根上述的工字形截面直線型槽鋼和一根上述工字形截面流線型槽鋼。圖7為圖6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7.7mm，工字形截面流線型槽鋼距離工字形截面直線型槽鋼的最大距離和最小距離分別為h_t2和h_t3，h_t2和h_t3大小與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅、工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及定子槽寬b_t均有關(guān)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大距離h_t2＝0.42L₅+0.87r-0.13b_t～1.8L₅-r-0.28b_t，最小距離h_t3＝0.58L₅-0.49r-0.13b_t～0.98L₅-1.5r-0.04b_t，本實(shí)施例中，h_t2＝4.33mm～4.99mm，優(yōu)選4.56mm，h_t3＝0.17mm～1.05mm，優(yōu)選0.96mm。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＝0.5r+0.3b_t～0.4r+0.2b_t，即b_t1＝5.46mm～7.79mm，優(yōu)選6.4mm；工字形截面直線型槽鋼中心與近側(cè)齒邊距離(圖6中b_t2)與工字形截面直線型槽鋼寬度L₅及定子齒寬b_t有關(guān)，即b_t2＝0.22b_t+0.11L₅～0.6b_t-0.45L₅，即b_t2＝5.13mm～7.98mm，優(yōu)選5.8mm。整體上，工字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?lè)较蛞来螢椤?64mm工字形截面流線型槽鋼”、“164mm工字形截面直線型槽鋼”、“164mm工字形截面流線型槽鋼”、“164mm工字形截面直線型槽鋼”、“164mm工字形截面直線型槽鋼”、“164mm工字形截面流線型槽鋼”，其分布如上述圖6所示。

為了有效降低線圈尾部渦流損耗，將每個(gè)定子齒間的兩根槽鋼設(shè)計(jì)成長(zhǎng)、短兩根，即一根工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼，一根工字形截面直線型短槽鋼，如圖8所示。長(zhǎng)槽鋼直線長(zhǎng)度和之前所述相同，為L(zhǎng)_s1＝164mm，短槽鋼直線長(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＝109.8mm～164.7mm，優(yōu)選116mm。各槽鋼安裝于兩個(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，分別為一根工字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，工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼、工字形截面直線型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?lè)较蛞来螢椤?64mm工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”、“116mm工字形截面直線型短槽鋼”、“164mm工字形截面流線型長(zhǎng)槽鋼”、“116mm工字形截面直線型短槽鋼”、“116mm工字形截面直線型短槽鋼”、“164mm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13％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(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)。