本實用新型涉及一種同時帶有直線型和流線型槽鋼的轉(zhuǎn)子通風結(jié)構(gòu)，屬于電機通風技術(shù)及設(shè)計制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在大功率密度電機內(nèi)部，電機轉(zhuǎn)子鐵心分段，鐵心段之間形成徑向通風道，內(nèi)附槽鋼，起支撐部件的作用。與此同時，在電機轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)子通風槽鋼一定程度上可以起到風扇的作用，并且能夠改善冷卻介質(zhì)流動特性。中國專利號為201320330289.4所述的工形截面槽鋼，可有效提升強度，但沒有充分考慮槽鋼改變氣體流動的作用；中國專利號為201420848187.6所述的多轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)槽鋼，打流過破通風溝的冷卻氣體之間的邊界層，增加散熱面積，但連接處風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流性能及扇風性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有電機由于轉(zhuǎn)子通風槽鋼利用率不高而導致的通風效果差的問題，提出有效提升轉(zhuǎn)子驅(qū)風能力的通風結(jié)構(gòu)，使電機內(nèi)部冷卻介質(zhì)流動效率相對提高，冷卻效果有所改善。

本實用新型的技術(shù)解決方案為：同時帶有直線型和流線型槽鋼的轉(zhuǎn)子通風結(jié)構(gòu)，主要包括徑向通風溝(1)、轉(zhuǎn)子齒(2)、軸向通風道(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與電機轉(zhuǎn)子軸向長度D有關(guān)，即n＝5.3×10^-3D～4.8×10^-3D。相鄰轉(zhuǎn)子鐵心(4)之間留有一定空隙，形成徑向通風溝(1)，徑向通風溝(1)的軸向?qū)挾萀與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R2和軸向長度D有關(guān)，即L＝[(D-3R₂+3R₁)/150]²～[(D-3R₂+3R₁)/130]²。相鄰的分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)在軸向上一一對應，槽鋼(5)位于徑向通風溝(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)的每個轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有三根槽鋼(5)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)靠近轉(zhuǎn)軸處開槽，形成軸向通風道(3)，為冷卻介質(zhì)流動提供通路，其中，軸向通風道(3)截面設(shè)計為圓形，直徑Φ與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即Φ＝4/23(R₂-R₁)～3/26(R₂-R₁)，軸向通風道(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，相鄰兩軸向通風道(3)中心點與轉(zhuǎn)子鐵心(4)原點連線的夾角α＝18°。所述槽鋼高度L₂與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，為L₂＝[(D-3R₂+3R₁)/150]²～[(D-3R₂+3R₁)/130]²，槽鋼截面寬W₂與槽鋼高度L₂有關(guān)，為W₂＝1/2L₂～1/3 L₂，槽鋼腹板寬W₁與槽鋼截面寬W₂有關(guān)，為W₁＝1/2W₂～1/3W₂，槽鋼緣板高L₁與槽鋼高度L₂有關(guān)，為L₁＝0.05L₂～0.15L₂。槽鋼緣板靠近腹板側(cè)的斜邊和腹板邊夾角β設(shè)計為130°～136°，所述三根槽鋼分為三種規(guī)格，一種為工字形截面直線型槽鋼，其長度較短，用“短鋼”指代，另外兩種為工字形截面流線型槽鋼，其中一種長度較長，用“長鋼”指代，另一種長度于“長鋼”和“短鋼”之間，用“中鋼”指代。其中，長鋼和中鋼的寬度W₃與槽鋼截面寬度W₂有關(guān)，為W₃＝1.73W₂～1.91W₂，工字形截面流線型槽鋼的弧段半徑R₃與槽鋼高度L₂有關(guān)，為R₃＝4.2L₂～4.7L₂，一個弧段的直線長度L₃＝1.925R₃。

所述長鋼由5個弧段組成，其長度與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁和轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，為L₄＝(2R₂-R₁)/15～(2R₂-R₁)/13，中槽鋼由3.5個弧段組成，長度L₅＝(2R₂-R₁)/21～(2R₂-R₁)/19。短鋼長度與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁和轉(zhuǎn)子外徑R2有關(guān)，其長度L₆＝(2R₂-R₁)/34～(2R₂-R₁)/33。所述各槽鋼安裝于兩個轉(zhuǎn)子齒軸向之間的通風溝內(nèi)，每個齒上安裝三根槽鋼，分別為一根上述的長鋼，一根上述中鋼和一根上述短鋼。三根槽鋼距離鐵心邊緣距離W₄與齒寬度L₇有關(guān)，為W₄＝L₇/10。在槽鋼遠軸端，短鋼距離其最近齒邊的距離L₈＝0.1L₇～0.3L₇，長鋼和中鋼為流線型，在槽鋼遠軸端，長鋼距其最近齒邊距離L₉與齒寬L₇有關(guān)，即L₉＝0.2L₇～0.25L₇。中鋼和短鋼之間最短間距L₁₀＝6(5L₇-4R₃-5W₂)，遠軸端處，中、長槽鋼之間距離L₁₁＝0.1L₇～0.2L₇。整體上，長鋼、中鋼和短鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個轉(zhuǎn)子齒對應的槽鋼為一組，任意一個組的三齒上的槽鋼優(yōu)選安裝方式按順時針方向依次為“長鋼”、“中鋼”、“短鋼”、“短鋼”、“中鋼”、“長鋼”、“短鋼”、“中鋼”、“長鋼”。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：將電機轉(zhuǎn)子通風槽鋼采取一根工字形截面直線型槽鋼和兩根工字形截面流線型槽鋼，從一定程度上改變了流經(jīng)轉(zhuǎn)子風量，增強電機內(nèi)部氣體流動性能，達到更好的冷卻效果，使電機在相同運行狀態(tài)下溫度更低。

附圖說明

圖1為電機轉(zhuǎn)子鐵心通風結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A部分放大圖；

圖3為圖1中電機轉(zhuǎn)子鐵心通風結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖4為圖1中電機轉(zhuǎn)子鐵心通風結(jié)構(gòu)的右視圖；

圖5為工字形截面流線型槽鋼和工字形截面直線型槽鋼截面圖；

圖6為工字形截面直線型槽鋼示意圖；

圖7為工字形截面流線型槽鋼示意圖；

圖8為工字形截面流線型槽鋼俯視圖；

圖9為電機一個轉(zhuǎn)子徑向通風溝截面內(nèi)槽鋼分布示意圖；

圖10為圖9中B部分放大圖；

圖11為圖10中C部分放大圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖詳細闡述本實用新型優(yōu)選的實施方式。

如圖1、圖2和圖3所示(圖2為圖1中A部分放大圖，圖3為圖1主視圖，圖4為圖1右視圖)，本實用新型所述的同時帶有直線型和流線型槽鋼的轉(zhuǎn)子通風結(jié)構(gòu)，主要包括徑向通風溝(1)、轉(zhuǎn)子齒(2)、軸向通風道(3)、轉(zhuǎn)子鐵心(4)以及槽鋼(5)。對于容量在1MW～1000MW的大型電機中，轉(zhuǎn)子鐵心(4)沿軸向均勻分成數(shù)段，段數(shù)n與電機轉(zhuǎn)子軸向長度D有關(guān)，即n＝5.3×10^-3D～4.8×10^-3D。相鄰轉(zhuǎn)子鐵心(4)之間留有一定空隙，形成徑向通風溝(1)，徑向通風溝(1)的軸向?qū)挾萀與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，即L＝[(D-3R₂+3R₁)/150]²～[(D-3R₂+3R₁)/130]²。相鄰的分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的轉(zhuǎn)子齒(2)在軸向上一一對應，槽鋼(5)位于徑向通風溝(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)的每個轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有三根槽鋼(5)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)靠近轉(zhuǎn)軸處開槽，形成軸向通風道(3)，為冷卻介質(zhì)流動提供通路，其中，軸向通風道(3)截面設(shè)計為圓形，直徑Φ與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即Φ＝4/23(R₂-R₁)～3/26(R₂-R₁)，軸向通風道(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，相鄰兩軸向通風道(3)中心點與轉(zhuǎn)子鐵心(4)原點連線的夾角α＝18°。在本實施例中，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑為R₂＝2842mm，轉(zhuǎn)子鐵心(4)軸向長度D＝3570mm，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，可得轉(zhuǎn)子鐵心(4)分段的段數(shù)n＝17～19，優(yōu)選18，徑向通風溝(1)的軸向長度L＝8.76mm～11.66mm，優(yōu)選10mm，軸向通風道直徑Φ＝120.23mm～181.22mm，優(yōu)選166.94mm，W＝83.47mm。

所述三根槽鋼截面均采取工字形，現(xiàn)有電機轉(zhuǎn)子通風槽鋼的工字形截面鋼通風效果不佳，且沒有充分考慮槽鋼改變氣體流動的作用，本實用新型對工字形槽鋼進行了優(yōu)化設(shè)計。如圖5所示，為保證工字形槽鋼的強度，對槽鋼高度(圖5中的L₂)、槽鋼截面寬(圖5中W₂)、槽鋼腹板寬(圖5中W₁)和槽鋼緣板高(圖5中的L₁)進行優(yōu)化設(shè)計。其中，槽鋼高度L₂與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，為L₂＝[(D-3R₂+3R₁)/150]²～[(D-3R₂+3R₁)/130]²，槽鋼截面寬W₂與槽鋼高度L₂有關(guān)，為W₂＝1/2 L₂～1/3 L₂，槽鋼腹板寬W₁與槽鋼截面寬W₂有關(guān)，為W₁＝1/2W₂～1/3W₂，槽鋼緣板高L₁與槽鋼高度L₂有關(guān)，為L₁＝0.05L₂～0.15L₂。槽鋼緣板靠近腹板側(cè)的斜邊和腹板邊夾角β設(shè)計為130°～136°，本實例中優(yōu)選135°。在本實施例中，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑為R₂＝2842mm，轉(zhuǎn)子鐵心(4)軸向長度D＝3570mm，因此L₂＝8.76mm～11.66mm，優(yōu)選10mm，W₂＝3.33mm～5mm，優(yōu)選4.18mm，W₁＝1.39mm～2.09mm，優(yōu)選1.49mm，L₁＝0.5mm～1.5mm，優(yōu)選1mm。

為了更好提高通風效果，本實用新型所述槽鋼分為三種規(guī)格，一種為工字形截面直線型槽鋼，其長度較短，且槽鋼呈直線延伸結(jié)構(gòu)，以下用“短鋼”指代，如圖6所示(本圖僅展示實際整根槽鋼的一段)；另外兩種為工字形截面流線型槽鋼，槽鋼呈波浪形式延伸結(jié)構(gòu)，如圖7所示，其中一種長度較長，以下用“長鋼”指代，另一種長度于“長鋼”和“短鋼”之間，以下用“中鋼”指代。其中，長鋼和中鋼呈流線型，其寬度W₃與槽鋼截面寬度W₂有關(guān)，即W₃＝1.73W₂～1.91W₂，此處W₃＝7.23mm～7.98mm，優(yōu)選7.68mm。工字形截面流線型槽鋼俯視圖如圖8，其中弧段半徑R3(為最大彎曲點的半徑)，設(shè)計與槽鋼高度L₂有關(guān)，即R₃＝4.2L₂～4.7L₂，即R₃＝42mm～47mm，優(yōu)選45mm。一個弧段的直線長度L₃＝1.925R₃，即86.625mm。如此設(shè)計扇風效果最為明顯。相鄰兩弧段結(jié)構(gòu)尺寸相同，彎曲方向相反。

圖9、圖10和圖11為一個轉(zhuǎn)子徑向通風溝截面內(nèi)，槽鋼安裝示意圖(圖10為圖9中B部分放大圖，圖11為圖10中C部分放大圖)。本實例所述長鋼和中鋼為工字形截面流線型槽鋼，長鋼由5個弧段組成，其長度與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁和轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即L₄＝(2R₂-R₁)/15～(2R₂-R₁)/13，中槽鋼由3.5個弧段(即3個整弧加1個半弧)組成，長度L₅＝(2R₂-R₁)/21～(2R₂-R₁)/19。短鋼為工字形截面直線型槽鋼，長度亦與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁和轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，其長度L₆＝(2R₂-R₁)/34～(2R₂-R₁)/33。在本實施例中，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑R₂＝2842mm，即L₄＝258.93mm～298.77mm，優(yōu)選275mm，L₅＝184.95mm～204.42mm，優(yōu)選195mm，L₆＝114.24mm～117.7mm，優(yōu)選116mm。

所述各槽鋼安裝于兩個轉(zhuǎn)子齒軸向之間的通風溝內(nèi)，每個齒上安裝三根槽鋼，分別為一根上述的長鋼，一根上述中鋼和一根上述短鋼。三根槽鋼距離鐵心邊緣距離W₄與齒寬度L₇有關(guān)，為W₄＝L₇/10。在槽鋼遠軸端，短鋼距離其最近齒邊的距離L₈＝0.1L₇～0.3L₇，方向沿徑向延伸向軸。長鋼和中鋼為流線型，在槽鋼遠軸端，長鋼距其最近齒邊距離L₉與齒寬L₇有關(guān)，即L₉＝0.2L₇～0.25L₇，方向延伸向軸。由于流線型的存在，中、短槽鋼之間間距為變值，且與槽鋼寬度W₂和流線型槽鋼一個弧段半徑R₃有關(guān)，最短間距L₁₀＝6(5L₇-4R₃-5W₂)，槽鋼延伸向軸。遠軸端處，中、長槽鋼之間距離L₁₁＝0.1L₇～0.2L₇。本實施例中，齒寬L₇＝40mm，R₃＝45mm，W₂＝4mm，L₃＝87.5mm，即L₈＝4mm～12mm，優(yōu)選8.25mm；L₉＝8mm～10mm，優(yōu)選9.31mm；L₁₀＝5.4mm；L₁₁＝4mm～8mm，優(yōu)選6.77mm。整體上，長鋼、中鋼和短鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個轉(zhuǎn)子齒對應的槽鋼為一組，任意一個組的三齒上的槽鋼(圖10中IV、V、VI)優(yōu)選安裝方式按順時針方向依次為“長鋼”、“中鋼”、“短鋼”、“短鋼”、“中鋼”、“長鋼”、“短鋼”、“中鋼”、“長鋼”。同理，將電機全部齒按逆時針順序分成彼此不重合的若干組，每個組的規(guī)律相同。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不改變原理的情況下，做出的任何無實質(zhì)變化的改進也應視為本實用新型的保護范圍。

本實用新型說明書中未作詳細描述的內(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)。