改善槽鋼形狀的轉(zhuǎn)子通風結(jié)構(gòu)的制作方法

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本發(fā)明涉及一種改善槽鋼形狀的轉(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：

本發(fā)明的技術(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。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：改善槽鋼形狀的轉(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＝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/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＝0.12(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風道(3)離轉(zhuǎn)軸最近處與鐵心內(nèi)圓之間的徑向距離W＝1/2Φ，相鄰兩軸向通風道(3)中心點與轉(zhuǎn)子鐵心(4)原點連線的夾角α＝18°。

所述的槽鋼采取矩形截面流線型結(jié)構(gòu)，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)，即L₁＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50，槽鋼截面寬度W₁依據(jù)槽鋼高度L₁設(shè)計，即W₁＝1/3L₁～1/2L₁，矩形截面流線型槽鋼整體寬度W₂與槽鋼截面寬度W₁有關(guān)，為W₂＝1.84W₁～1.88W₁倍，弧段半徑R₃與槽鋼高度L₁有關(guān)，即R₃＝4.3L₁～4.6L₁，一個弧段的直線長度L₂＝1.94R₃，相鄰兩弧段結(jié)構(gòu)尺寸相同，方向相反。

所述相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼共三根槽鋼(5)，長槽鋼由5個弧段組成，其直線長度與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即L₃＝0.4(R₂-R₁)～0.45(R₂-R₁)，中槽鋼由3.5個弧段組成，直線長度L₄與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即L₄＝0.18(R₂-R₁)～0.19(R₂-R₁)，短槽鋼由2個弧段組成，直線長度L₅＝0.15(R₂-R₁)～0.2(R₂-R₁)，在槽鋼遠軸端，槽鋼距鐵心邊緣距離W₃設(shè)計為4mm～5mm，中槽鋼安裝于長槽鋼和短槽鋼之間，中槽鋼和長槽鋼中心距離L₇與中槽鋼和短槽鋼中心距離L₈相等，即L₇＝L₈。長槽鋼中心距離與其近側(cè)齒邊距離L₆等于短槽鋼中心距離與其近側(cè)齒邊距離L₉，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L₇＝L₉＝3/4(L₇+L₈)。整體上，長槽鋼、中槽鋼和短槽鋼在圓周上呈規(guī)律性分布，相鄰三個轉(zhuǎn)子齒對應的槽鋼為一組，任意一個組的三齒上的槽鋼安裝方式按順時針方向依次為“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)點在于：將相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心的每個轉(zhuǎn)子齒之間放置有三根矩形截面流線型槽鋼，從不同程度改變流經(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)的主視圖和右視圖，其中圖3a為主視圖，圖3b為右視圖；

圖4為矩形截面流線型槽鋼示意圖及俯視圖，圖4a為矩形截面流線型槽鋼示意圖，圖4b為矩形截面流線型槽鋼俯視圖；

圖5為電機安裝矩形截面流線型槽鋼情況下，一個轉(zhuǎn)子徑向通風溝截面圖；

圖6為圖5中B部分放大圖；

圖7為圖6中C部分放大圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖詳細闡述本發(fā)明優(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3a為圖1主視圖，圖3b為圖1右視圖)，本發(fā)明所述的改善槽鋼形狀的轉(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以上的大型電機中，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＝D/187～D/210。相鄰轉(zhuǎn)子鐵心(4)之間留有一定空隙，形成徑向通風溝(1)，徑向通風溝(1)的軸向長度L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/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＝0.12(R₂-R₁)～0.18(R₂-R₁)，軸向通風道(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＝18.8～16.9，優(yōu)選18，徑向通風溝(1)的軸向長度L＝8.58mm～11.3mm，優(yōu)選10mm，軸向通風道直徑Φ＝125.1mm～187.6mm，優(yōu)選166.7mm，W＝83.35mm。

為了更好提高通風效果，本發(fā)明所述的槽鋼采取矩形截面流線型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖及俯視圖如圖4所示，其截面采用矩形且呈波浪形式延伸結(jié)構(gòu)(本圖僅展示實際整根槽鋼的一段)，其中圖4a為矩形截面流線型槽鋼示意圖，圖4b為矩形截面流線型槽鋼俯視圖。為了增強通風效果，設(shè)計矩形截面流線型槽鋼高度L₁與轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁、轉(zhuǎn)子外徑R₂和軸向長度D有關(guān)，即L₁＝[D/14+(R₂-R₁)/4]/60～[D/14+(R₂-R₁)/4]/50，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L₁＝8.58mm～11.3mm，優(yōu)選10mm。槽鋼截面寬度W₁依據(jù)槽鋼高度L₁設(shè)計，即W₁＝1/3L₁～1/2L₁，此處為3.3mm～5mm，優(yōu)選為4mm。矩形截面流線型槽鋼整體寬度W₂與槽鋼截面寬度W₁有關(guān)，為W₂＝1.84W₁～1.88W₁，此處W₂＝3.31mm～3.38mm，優(yōu)選3.35mm。弧段半徑R₃(為最大彎曲點的半徑)，設(shè)計與槽鋼高度L₁有關(guān)，即R₃＝4.3L₁～4.6L₁，一個弧段的直線長度L₂＝1.94R₃，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，方向相反。

本發(fā)明所述相鄰分段轉(zhuǎn)子鐵心(4)的每個轉(zhuǎn)子齒(2)之間放置有三根槽鋼(5)，如圖5、圖6和圖7所示，其中圖5為一個轉(zhuǎn)子徑向通風溝截面圖，圖6為圖5中B部分放大圖，圖7為圖6中C部分放大圖。圖6中可以看出，電機矩形截面流線型槽鋼設(shè)計為長、中、短三種，長槽鋼由5個弧段組成，其直線長度與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即L₃＝0.4(R₂-R₁)～0.45(R₂-R₁)，在本實施例中，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁＝1800mm，轉(zhuǎn)子外徑R₂＝2842mm，即L₃＝260.5mm～281.3mm，此處優(yōu)選275mm；中槽鋼由3.5個弧段(即3個整弧加1個半弧)組成，直線長度L₄與電機轉(zhuǎn)子內(nèi)徑R₁及轉(zhuǎn)子外徑R₂有關(guān)，即L₄＝0.18(R₂-R₁)～0.19(R₂-R₁)，此處L₄＝187.5mm～197.9mm，優(yōu)選為195mm；短槽鋼由2個弧段組成，直線長度L₅＝0.15(R₂-R₁)～0.2(R₂-R₁)，此處L₅＝104.2mm～114.6mm，優(yōu)選110mm。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275mm長槽鋼，一根上述195mm中槽鋼和一根上述的110mm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。在槽鋼遠軸端，三根槽鋼距鐵心邊緣距離W₃設(shè)計為4mm～5mm，優(yōu)選4.5mm。圖7中a、b和c分別表示“275mm矩形截面流線型長槽鋼”、“195mm矩形截面流線型中槽鋼”和“110mm矩形截面流線型短槽鋼”，b槽鋼安裝于a、c槽鋼之間，b槽鋼和a槽鋼中心距離L₇與b槽鋼和c槽鋼中心距離L₈相等，即L₇＝L₈。槽鋼a中心距離與其近側(cè)齒邊距離L₆等于槽鋼c中心距離與其近側(cè)齒邊距離L₉，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L₇＝L₉＝3/4(L₇+L₈)。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6中I、II、III)優(yōu)選安裝方式按順時針方向依次為“275mm矩形截面流線型截面長槽鋼”、“195mm矩形截面流線型截面中槽鋼”、“110mm矩形截面流線型截面短槽鋼”、“275mm矩形截面流線型截面長槽鋼”、“195mm矩形截面流線型截面中槽鋼”、“110mm矩形截面流線型截面短槽鋼”、“110mm矩形截面流線型截面短槽鋼”、“195mm矩形截面流線型截面中槽鋼”、“275mm矩形截面流線型截面長槽鋼”。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。