本實用新型涉及一種電機多槽鋼多分布的定子通風結構，具體涉及一種電機定子徑向通風系統，屬于電機通風技術領域。

背景技術：

對于采用徑向通風系統的大型電機，電機定子部分的損耗主要通過徑向通風溝冷卻空氣流動向外散熱。但是，當冷卻氣體通過徑向通風溝時，由于風路截面突然變窄，流速變大；當冷卻氣體從定子線棒尾部流出時，由于定子線棒兩側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，渦流中間部位風速極小，嚴重影響定子線圈尾部的散熱。如果電機的通風結構設計不合理，導致電機局部溫升過高或不均勻，嚴重影響電機的使用壽命。

在電機徑向通風系統中，通風槽鋼一般采用直線型、V型及多轉折結構。中國專利號為201220141957.4所述的的直線型定子通風槽鋼，雖然結構簡單，但是不能改變定子徑向通風溝內氣流方向，定子線圈尾部渦流損耗大；中國專利號為201520770017.5所述的V型定子通風槽鋼，雖然可以改變定子風路流向，但是存在風路流向不均衡、定子整體溫度較高；中國專利號201410835452.1所述的多轉折結構的通風槽鋼，由于其轉折結構，其結構不光滑，冷卻氣體在通風溝內風磨損耗較大，散熱效果不佳。另外，無論是直線型槽鋼、V型槽鋼還是多轉折結構的通風槽鋼，截面均為方型，方型通風槽鋼機械性能較差，且通風溝內的風磨損耗較大，不利于定子部分通風散熱。

技術實現要素：

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種既能改變風路流向、又能減小風磨損耗的定子通風槽鋼。

本實用新型的技術解決方案為：一種電機多槽鋼多分布的定子通風結構，其特征在于：主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風溝(2)及通風槽鋼(3)，其中分段定子鐵心(1)沿軸向分布，其段數n由定子鐵心(1)的外徑確定，為n＝D/55～D/50，D為電機定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風溝(2)，其由沿圓周分布的通風槽鋼(3)形成，徑向通風溝(2)的軸向寬度L_d與電機定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關，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)在軸向上一一對應，定子槽(5)內放置有繞組，通風槽鋼(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)的每個定子齒之間放置三根槽鋼，即一根矩形截面直線型槽鋼，一根矩形截面流線型槽鋼和一根工字形截面流線型槽鋼，其中矩形截面直線型槽鋼寬度為L₁，L₁與定子齒寬b_t有關，存在以下關系：L₁＝b_t/5～b_t/3，矩形截面直線型槽鋼截面寬度為L₂，L₂與槽鋼寬度L₁有關，L₂＝L₁，截面厚度L₃，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，存在以下關系：L₃＝L_d，矩形截面流線型槽鋼截面寬度為L₄，L₄與定子齒寬b_t有關，存在以下關系：L₄＝b_t/5～3b_t/7，矩形截面流線型槽鋼截面厚度為L₅，其與通風溝軸向寬度L_d有關，存在以下關系：L₅＝L_d，矩形截面流線型槽鋼寬度L₆，L₆與矩形截面流線型槽鋼截面寬度L₄有關，L₆＝L₄，矩形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，即r＝b_t/6～b_t/3，其中彎曲距離r為矩形截面流線型槽鋼最大彎曲點與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角。所述工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇，其大小與定子齒寬b_t有關，L₇＝1b_t/7～3b_t/8，工字形截面流線型槽鋼腳板厚度L₁₀與通風溝軸向寬度L_d有關，為L₁₀＝L_d/10～L_d/7，工字形截面流線型槽鋼腹板寬L₉，其大小與槽鋼腳板寬L₇有關，為L₉＝L₇/3～L₇/2，工字形截面流線型槽鋼截面厚度為L₈，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，即L₈＝L_d，工字形角度β與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇及工字形截面流線型槽鋼厚度L₈有關，為其中工字形角度β為工字形截面流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寬度為L₁₁，L₁₁與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇有關，L₁₁＝L₇，工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，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與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角。

所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒(4)之間放置長、中、短三根槽鋼，其中長槽鋼為工字形截面流線型槽鋼，由六個彎曲組成，中槽鋼為矩形截面直線型槽鋼，短槽鋼為矩形截面流線型槽鋼，由五個彎曲組成，各槽鋼直線長度與電機定子鐵心外徑D及定子齒高h_s有關，即長槽鋼直線長度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，中槽鋼直線長度L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，短槽鋼直線長度L_s3＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，在槽鋼近軸端，三根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t1，長度為7mm～10mm，中槽鋼與長槽鋼最大距離和最小距離分別為為h_t2和h_t3，h_t2和h_t3大小與工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r、矩形截面直線型槽鋼寬度L₁、矩形截面流線型槽鋼寬度L₆及工字形截面流線型槽鋼寬度L₁₁均有關，h_t2＝0.3L₁+r-0.2L₆-0.02L₁₁～0.8L₁+r-0.4L₆+0.02L₁₁，h_t3＝0.5L₁+0.8r-0.7L₆-0.02L₁₁～0.7L₁-0.6r+0.3L₆+0.02L₁₁，中槽鋼與短槽鋼最大距離及最小距離與中槽鋼與長槽鋼最大距離及最小距離相同，長槽鋼中心位置與近側齒邊距離b_t1與短槽鋼中心位置與近側齒邊距離b_t4相等，其距離與定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r有關，即b_t1＝b_t4＝0.15b_t+0.3r～0.18b_t+0.4r，中槽鋼中心距離長槽鋼中心距離b_t2與距離短槽鋼的中心距離b_t3相等，且該距離與矩形截面流線型槽鋼寬度L₆、定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r均有關，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₆-0.8r～0.5b_t-0.55L₆+0.2r，整體上，槽鋼按周期分布于整個徑向通風溝內，以三個齒為一個周期，在一個周期內的三齒上，槽鋼優選安裝方式按順時針方向依次為“工字形截面流線型長槽鋼”、“矩形截面直線型中槽鋼”、“矩形截面流線型短槽鋼”、“工字形截面流線型長槽鋼”、“矩形截面直線型中槽鋼”、“矩形截面流線型短槽鋼”、“矩形截面流線型短槽鋼”、“矩形截面直線型中槽鋼”、“工字形截面流線型長槽鋼”。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：本實用新型所述的通風系統與現有技術相比具有以下效果：矩形截面槽鋼加工方便，但是不能改變通風道內冷卻氣體的流動方向，通過將矩形截面直線型槽鋼、矩形截面流線型槽鋼及工字形截面流線型槽鋼有效結合，不但有效降低線圈尾部渦流損耗，而且通風溝內風磨損耗大大降低，另外，通過改變槽鋼數量及長短分布，使電機散熱效果增強，且電機散熱效率增加13％左右。

附圖說明

圖1為電機定子鐵心通風結構示意圖；

圖2為電機定子徑向通風溝結構放大圖；

圖3為矩形截面直線型槽鋼整體結構示意圖；

圖4為矩形截面流線型槽鋼整體結構示意圖；

圖5為矩形截面流線型槽鋼左視圖；

圖6為工字形截面流線型槽鋼整體結構示意圖；

圖7為工字形截面流線型槽鋼俯視圖；

圖8為工字形截面流線型槽鋼左視圖；

圖9為定子齒間安裝三條長短不同槽鋼局部放大圖；

圖10為圖9中A部分放大圖。

具體實施方式

下面根據附圖詳細闡述本實用新型優選的實施方式。

本實施例涉及的電機參數：定子鐵心外徑D＝1260mm，L_fe＝1340mm，定子齒寬b_t＝19.3mm，定子齒高h_s＝81.4mm。如圖1所示，本實用新型所述一種電機多槽鋼多分布的定子通風結構，主要包括分段定子鐵心(1)、徑向通風溝(2)及通風槽鋼(3)，其中分段定子鐵心(1)沿軸向分布，其段數n由定子鐵心(1)的外徑確定，為n＝D/55～D/50，D為電機定子鐵心外徑，相鄰的分段定子鐵心(1)之間為徑向通風溝(2)，其由沿圓周分布的通風槽鋼(3)形成，徑向通風溝(2)的軸向寬度L_d與電機定子鐵心外徑D與軸向長度L_fe有關，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)在軸向上一一對應，定子槽(5)內放置有繞組，通風槽鋼(3)安裝在相鄰分段定子鐵心(1)的定子齒(4)之間，經過優化設計，可得分段定子鐵心的段數n＝22.9～25.2，優選24，徑向通風溝的軸向長度L_d＝9.6mm～11mm，優選10mm。

現有電機定子通風槽鋼結構單一，風磨損耗大，通風效果不佳，且沒有充分考慮槽鋼對冷卻氣體的導流作用。為了更好提高通風效果，降低線圈尾部渦流損耗，本實用新型所述電機采用矩形截面直線型槽鋼、矩形截面流線型槽鋼和工字形截面流線型槽鋼，且相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒之間放置三根長度各不相等的槽鋼，即一根矩形截面直線型中槽鋼，一根矩形截面流線型短槽鋼和一根工字形截面流線型長槽鋼，其三維結構如圖2所示。

所述的矩形截面直線型槽鋼(3)截面采用矩形，呈直線形式延伸，如圖3所示。矩形截面直線型槽鋼寬度為L₁，L₁與定子齒寬b_t有關，存在以下關系：L₁＝b_t/5～b_t/3，即L₁＝3.86mm～6.43mm，優選4.06mm。矩形截面直線型槽鋼截面寬度為L₂，L₂與槽鋼寬度L₁有關，L₂＝L₁，即L₂＝4.06mm，截面厚度L₃，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，存在以下關系：L₃＝L_d，即L₃＝10mm。

矩形截面流線型槽鋼整體結構如圖4所示，矩形截面流線型槽鋼截面寬度為L₄，L₄與定子齒寬b_t有關，存在以下關系：L₄＝b_t/5～3b_t/7，即L₄＝3.86mm～8.27mm，優選5.12mm。矩形截面流線型槽鋼截面厚度為L₅，同樣，L₅與通風溝軸向寬度L_d有關，存在以下關系：L₅＝L_d，即L₅＝10mm。為了清楚描述該矩形截面流線型槽鋼的流線結構，取槽鋼左視圖為研究對象，如圖5所示，其中矩形截面流線型槽鋼寬度L₆，L₆與矩形截面流線型槽鋼截面寬度L₄有關，L₆＝L₄，即L₆＝5.12mm。矩形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，即r＝b_t/6～b_t/3，則r＝3.2mm～6.5mm，優選4mm，θ＝14.7°～27.8°，優選17°，其中圖5中W所示部分表示槽鋼的一個彎曲，彎曲距離r為矩形截面流線型槽鋼最大彎曲點與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角，該設計在減小線圈尾部渦流損耗的同時保證了最大通風散熱效果。

對于工字形截面流線型槽鋼，如圖6所示，該槽鋼結構復雜，為了清楚描述該槽鋼結構，取工字形截面流線型槽鋼俯視圖及左視圖為分析對象，如圖7和圖8所示，其中圖7為工字形截面流線型槽鋼俯視圖，圖8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7所示，工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇，其大小與定子齒寬b_t有關，L₇＝1b_t/7～3b_t/8，即L₇＝2.78mm～7.23mm，優選4.88mm，工字形截面流線型槽鋼腳板厚度L₁₀與通風溝軸向寬度L_d有關，為L₁₀＝L_d/10～L_d/7，即L₁₀＝0.96mm～1.57mm，優選為1.2mm，工字形截面流線型槽鋼腹板寬L₉，其大小與槽鋼腳板寬L₇有關，為L₉＝L₇/3～L₇/2，即L₉＝2.57mm～4.82mm，為了保證該槽鋼機械性能最佳，L₉優選為4mm，工字形截面流線型槽鋼截面厚度為L₈，其大小與通風溝軸向寬度L_d有關，即L₈＝L_d，L₈＝10mm。工字形角度β與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇及工字形截面流線型槽鋼厚度L₈有關，根據優化設計，則β＝22.28°～53.57°，為了減小通風道內風磨損耗，β優選為36°，其中工字形角度β為工字形截面流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(如圖8左視圖所示)寬度為L₁₁，L₁₁與工字形截面流線型槽鋼腳板寬L₇有關，L₁₁＝L₇，即L₁₁＝4.88mm。工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r及彎曲角度θ與定子齒寬b_t及定子齒高h_s有關，即r＝b_t/6～b_t/3，則r＝3.2mm～6.5mm，優選4mm，θ＝14.7°～27.8°，優選17°，其中彎曲距離r為工字形截面流線型槽鋼最大彎曲點與相鄰兩個彎曲中點之間的徑向距離，彎曲角度θ為相鄰兩個彎曲之間中點處的切線與相鄰兩個彎曲中點連線之間的夾角，該設計保證最大通風散熱效果的同時，通風道內風磨損耗最小。

為了進一步提高定子的通風效果，本實用新型所述相鄰分段定子鐵心(1)的每個定子齒(4)之間放置長、中、短三根槽鋼，其中長槽鋼為工字形截面流線型槽鋼，由六個彎曲組成，中槽鋼為矩形截面直線型槽鋼，短槽鋼為矩形截面流線型槽鋼，由五個彎曲組成，如圖9所示，各槽鋼直線長度與電機定子鐵心外徑D及定子齒高h_s有關，即長槽鋼直線長度L_s1＝0.13(D-2h_s)～0.18(D-2h_s)，中槽鋼直線長度L_s2＝0.1(D-2h_s)～0.15(D-2h_s)，短槽鋼直線長度L_s3＝0.09(D-2h_s)～0.11(D-2h_s)，則L_s1＝142.6mm～197.5mm，優選164mm，L_s2＝109.8mm～164.7mm，優選128mm，L_s3＝98.7mm～120.7mm，優選106mm。各槽鋼安裝于通風溝內各齒上，每個齒上安放三根槽鋼，槽鋼整體沿徑向方向延伸。圖10為圖9中A部分的放大圖，三條槽鋼分別由a、b及c表示，其中a表示工字形截面流線型槽鋼，b表示矩形截面直線型槽鋼，c表示矩形截面流線型槽鋼。在槽鋼近軸端，三根槽鋼距離鐵心邊緣距離均為h_t1，長度為7mm～10mm，優選8.5mm，中間位置b槽鋼與a槽鋼最大距離和最小距離分別為為h_t2和h_t3，h_t2和h_t3大小與工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r、矩形截面直線型槽鋼寬度L₁、矩形截面流線型槽鋼寬度L₆及工字形截面流線型槽鋼寬度L₁₁均有關，通過優化設計，h_t2＝0.3L₁+r-0.2L₆-0.02L₁₁～0.8L₁+r-0.4L₆+0.02L₁₁，h_t3＝0.5L₁+0.8r-0.7L₆-0.02L₁₁～0.7L₁-0.6r+0.3L₆+0.02L₁₁，即h_t2＝4.09mm～5.3mm，優選5.04mm，h_t3＝1.74mm～2.08mm，優選1.84mm，b槽鋼與c槽鋼最大距離及最小距離與上述描述相同，不再贅述。另外，a槽鋼中心位置與近側齒邊距離(圖10中b_t1)與c槽鋼中心位置與近側齒邊距離(圖10中b_t4)相等，其距離與定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r有關，即b_t1＝b_t4＝0.15b_t+0.3r～0.18b_t+0.4r，即b_t1＝b_t4＝4.1mm～5.07mm，優選4.56mm；b槽鋼中心距離a槽鋼中心距離(圖10中b_t2)與距離c槽鋼的中心距離(圖10中b_t3)相等，且該距離與矩形截面流線型槽鋼寬度L₆、定子齒寬b_t及工字形截面流線型槽鋼彎曲距離r均有關，b_t2＝b_t3＝0.5b_t-0.3L₆-0.8r～0.5b_t-0.55L₆+0.2r，即b_t2＝b_t3＝4.91mm～7.63mm，優選5.19mm。整體上，槽鋼按周期分布于整個徑向通風溝內，以三個齒為一個周期，在一個周期內的三齒上，槽鋼優選安裝方式按順時針方向依次為“164mm工字形截面流線型長槽鋼”、“128mm矩形截面直線型中槽鋼”、“106mm矩形截面流線型短槽鋼”、“164mm工字形截面流線型長槽鋼”、“128mm矩形截面直線型中槽鋼”、“106mm矩形截面流線型短槽鋼”、“106mm矩形截面流線型短槽鋼”、“128mm矩形截面直線型中槽鋼”、“164mm工字形截面流線型長槽鋼”，槽鋼分布如上述圖9所示。該設計對通風道內冷卻氣體具有很好的導流效果，且定子線圈尾部渦流損耗明顯減小，電機散熱率提高15％左右。

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，本領域技術人員在不改變原理的情況下，做出的任何無實質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容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。