本發(fā)明涉及一種電機(jī)通風(fēng)用轉(zhuǎn)子槽鋼的設(shè)計(jì)及安裝結(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：電機(jī)通風(fēng)用轉(zhuǎn)子槽鋼的設(shè)計(jì)及安裝結(jié)構(gòu)，電機(jī)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以上的大型電機(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)子軸向長度D有關(guān)，即n＝D/187～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和軸向長度D有關(guān)，即L＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50。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＝0.12(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風(fēng)道(3)離轉(zhuǎn)軸最近處與鐵心內(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°；

所述矩形截面槽鋼高度L₁與轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，為L₁＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50，槽鋼寬度W₁依據(jù)槽鋼高度L₁確定，為W₁＝1/3L₁～1/2L₁，所述的兩根矩形截面槽鋼設(shè)計(jì)為兩種規(guī)格，一種為長槽鋼，其長度L₂＝0.25(R₂-R₁)～0.27(R₂-R₁)，一種為短槽鋼，長度L₃＝0.1(R₂-R₁)～0.11(R₂-R₁)，在槽鋼遠(yuǎn)軸端，槽鋼距離鐵心邊緣距離W₂為4mm～5mm，長槽鋼與近側(cè)齒邊距離L₄與短槽鋼與近側(cè)齒邊距離L₆相等，且與兩槽鋼中心之間的距離L₅相等，即L₄＝L₅＝L₆。長槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(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“長槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”、“短槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”。

所述相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒(2)之間還可以放置有三根槽鋼(5)，一種為長槽鋼，其長度L₂＝0.25(R₂-R₁)～0.27(R₂-R₁)，一種為短槽鋼，長度L₃＝0.1(R₂-R₁)～0.11(R₂-R₁)，一種為中槽鋼，中槽鋼直線長度L₇與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，為L₇＝0.18(R₂-R₁)～0.19(R₂-R₁)，在槽鋼遠(yuǎn)軸端，槽鋼距鐵心邊緣距離W₃＝4mm～5mm，中槽鋼安裝于長槽鋼和短槽鋼之間，中槽鋼中心與長槽鋼中心之間的距離L₉與中槽鋼中心與短槽鋼中心之間的距離L₁₀相等，即L₉＝L₁₀。長槽鋼中心與其近側(cè)齒邊距離L₈等于短槽鋼中心與其近側(cè)齒邊距離L₁₁，且等于長槽鋼、中槽鋼中心之間距離與中槽鋼、短槽鋼中心之間距離之和的3/4，即L₈＝L₁₁＝3/4(L₉+L₁₀)；長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(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)組的三齒上的槽鋼安裝方式按順時(shí)針方向依次為“長槽鋼”、“中槽鋼”、“短槽鋼”、“長槽鋼”、“中槽鋼”、“短槽鋼”、“短槽鋼”、“中槽鋼”、“長槽鋼”。

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)槽鋼采取不同結(jié)構(gòu)及數(shù)量，相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒之間放置有兩根或三根矩形截面槽鋼，從不同程度改變流經(jīng)轉(zhuǎn)子風(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；

圖4為圖1中電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心通風(fēng)結(jié)構(gòu)的右視圖；

圖5為矩形截面轉(zhuǎn)子槽鋼示意圖及截面圖；其中圖5a為矩形槽鋼結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b為矩形槽鋼截面圖；

圖6為電機(jī)安裝直線型槽鋼情況下，一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面圖；

圖7為圖6中B部分放大圖；

圖8為圖7中C部分放大圖；

圖9為增加槽鋼長度情況下，一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面圖；

圖10為增加槽鋼數(shù)量情況下，一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面圖；

圖11為圖10中D部分放大圖；

圖12為圖11中E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、圖3和圖4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)，本發(fā)明所述的具有矩形截面槽鋼的電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心通風(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以上的大型電機(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)子軸向長度D有關(guān)，即n＝D/187～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和軸向長度D有關(guān)，即L＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50。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＝0.12(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風(fēng)道(3)離轉(zhuǎn)軸最近處與鐵心內(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＝18.8～16.9，優(yōu)選18，徑向通風(fēng)溝(1)的軸向長度L＝8.58mm～11.3mm，優(yōu)選10mm，軸向通風(fēng)道直徑Φ＝125.1mm～187.6mm，優(yōu)選166.7mm，W＝83.35mm。

本發(fā)明所述槽鋼為矩形截面，如圖5所示，其中圖5a為矩形槽鋼結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b為矩形槽鋼截面圖，圖6、圖7和圖8為安裝矩形截面槽鋼情況下，一個(gè)徑向通風(fēng)溝的截面圖(圖7為圖6中B部分放大圖，圖8為圖7中C部分放大圖)。為了增強(qiáng)通風(fēng)效果，設(shè)計(jì)矩形截面槽鋼高度L₁與轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，為L₁＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50，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)軸向長度D＝3570mm，因此L₁＝8.58mm～11.3mm，優(yōu)選10mm。槽鋼寬度W₁選取依據(jù)槽鋼高度L₁設(shè)計(jì)，為W₁＝1/3L₁～1/2L₁，即3.3mm～5mm，此處優(yōu)選為4mm。本發(fā)明所述的兩根矩形截面槽鋼設(shè)計(jì)為兩種規(guī)格，如圖7所示，其長度與鐵心尺寸有關(guān)。一種設(shè)計(jì)為長槽鋼，其長度L₂＝0.25(R₂-R₁)～0.27(R₂-R₁)，即L₂＝260.5mm～281.3mm，本實(shí)施例優(yōu)選為275mm；一種設(shè)計(jì)為短槽鋼，長度L₃＝0.1(R₂-R₁)～0.11(R₂-R₁)，即L₃＝104.2mm～114.6mm，本實(shí)施例優(yōu)選為110mm。即，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)矩形截面槽鋼分別為一根上述的275mm長槽鋼和一根上述的110mm短槽鋼，長槽鋼和短槽鋼的安裝方向沿半徑方向。圖8為圖7中齒I的C部分的放大圖，在槽鋼遠(yuǎn)軸端，兩根槽鋼距離鐵心邊緣距離(圖8中W₂)為4mm～5mm，優(yōu)選4.5mm。其中275mm長槽鋼和近側(cè)齒邊距離(圖8中L₄)與110mm短槽鋼和近側(cè)齒邊距離(圖8中L₆)相等，且與兩槽鋼中心之間的距離(圖8中L₅)相等，即L₄＝L₅＝L₆。整體上，長槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(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7中I、II、III)安裝方式按順時(shí)針方向依次為“275mm矩形截面長槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“275mm矩形截面長槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“275mm矩形截面長槽鋼”，同理，將電機(jī)全部齒按逆時(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。

在此基礎(chǔ)上，可以改變110mm矩形截面鋼的長度，將其增長為275mm，即兩根槽鋼長度相同，如圖9所示(圖9為圖6基礎(chǔ)上，增加110mm矩形截面槽鋼長度為275mm情況下B部分的放大圖)。如此設(shè)置有效抑制通風(fēng)溝內(nèi)冷卻介質(zhì)流動(dòng)形成的渦流。

為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子的通風(fēng)效果，本發(fā)明所述相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒(2)之間還可以放置有三根槽鋼(5)，如圖10、圖11和圖12所示，其中圖10為一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)溝截面圖，圖11為圖10中D部分放大圖，圖12為圖11中E部分放大圖，在原有275mm槽鋼和110mm槽鋼基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)中槽鋼。中槽鋼直線長度(圖11中L₇)與電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，為L₇＝0.18(R₂-R₁)～0.19(R₂-R₁)，在本實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑R₂＝2842mm，即L₇＝187.5mm～197.9mm，此處優(yōu)選為195mm。各槽鋼安裝于兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒軸向之間的通風(fēng)溝內(nèi)，每個(gè)齒上安裝三根槽鋼，分別為一根上述275mm的長槽鋼，一根上述195mm的中槽鋼和一根上述110mm的短槽鋼，槽鋼整體沿徑向延伸，軸線方向與轉(zhuǎn)子半徑方向重合。在槽鋼遠(yuǎn)軸端，槽鋼距鐵心邊緣距離W₃＝4mm～5mm，優(yōu)選4.5mm。圖12中a、b和c分別表示“275mm矩形截面長槽鋼”、“195mm矩形截面中槽鋼”和“110mm矩形截面短槽鋼”，b槽鋼安裝于a、c槽鋼之間，b槽鋼中心和a槽鋼中心之間的距離L₉與b槽鋼中心和c槽鋼中心之間的距離L₁₀相等，即L₉＝L₁₀。槽鋼a中心與其近側(cè)齒邊距離L₈等于槽鋼c中心與其近側(cè)齒邊距離L₁₁，且等于槽鋼a、b中心之間距離與槽鋼b、c中心之間距離之和的3/4，即L₈＝L₁₁＝3/4(L₉+L₁₀)。整體上，長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(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)組的三齒上的槽鋼(圖11中IV、V、VI)優(yōu)選安裝方式按順時(shí)針方向依次為“275mm矩形截面長槽鋼”、“195mm矩形截面中槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“275mm矩形截面長槽鋼”、“195mm矩形截面中槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“110mm矩形截面短槽鋼”、“195mm矩形截面中槽鋼”、“275mm矩形截面長槽鋼”。同理，將電機(jī)全部齒按逆時(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。

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)。