CN1034640A - 电动(发电)机中单层线圈用风冷角撑板 - Google Patents

Abstract

电动(发电)机中的线棒包括具有在用端圈加强 接头的角撑板下通过的低位部分的冷却剂通道。端 圈也包括具有在角撑板下的低位部分并在线棒中与 低位部分会后的冷却剂通道。角撑板包括位于其上 的沟槽，通常和在其下通过的两低位部分迭合。在角 撑板下面的对角的进、出口部分减少进、出于限定在 角撑板与两低位部分之间的流动通道的冷却剂的紊 流或湍流。

Description

本发明涉及电动（发电）机，特别是大型电动（发电）机的端圈冷却技术。

大型电动（发电）机，例如大型发电机或电动机转子的励磁线圈中的电阻热限制了通过励磁线圈产生磁场的电流量。平均电流和随之而产生的磁场强度必须保持在低于导致温度高到足以降低电动（发电）机结构性能的数值。

大型电动（发电）机的转子一般由带有很多纵向狭槽的磁性金属锻件构成。线棒配置在狭槽内以传导激励电流。各线棒端部适当地用导电端圈相互连接以构成转子中的磁力线得到有效分配所需要的电流分布图。

由金属构成的线棒和端圈有一定的非零电阻，因此导致产生电阻热。

避免线棒和端圈内温度过高的守势技术包括增大转子尺寸使之足以消除预定的电阻功率耗散。这种解决方案需要一台大型机器，从而增加了材料、设备和基础设施的费用。

通常用压力把冷却气体注入线棒内的通道来冷却线棒。在某些这类系统中，线棒被制成许多铜棒的迭层。冷却气体被迫向对角下方通过排列在各层内的气体通道在迭层底部转向，然后折回到表面以便再循环。在其他系统中，冷却气体被迫通过线棒中的至少一条纵向通道和金属热接触。

有些机器在线棒和端圈内使用单层导线，采用斜削接头形成直角拐弯，以便端圈和所需线棒相互连接。在这些部位强度是重要的，因为它们承受强烈的温度循环变化。角撑板铜焊在斜削接头处，以增加斜削接头的必要强度。

通过在线棒表面组成纵向气体通道的办法提供气体通道是便利的。该表面由盖板封闭，以便使气体保持沿着通道全长方向流动。气体通道穿过角撑板延伸至端圈是不可能的，因为这实际上是将角撑板切成两块并降低斜削接头处处于转折点面积的有效加固。因此，通常做法是装备一种比较精致和昂贵的挡板系统或导流装置将冷却气体供给端圈。

本发明的目的是提供一种能克服现有技术缺陷的冷却电动（发电）机转子端圈的技术。

本发明的另一目的是为冷却气体从线棒的表面通道穿过角撑板到端圈中的表面通道、并不破坏角撑板给予的加固提供连接技术。

本发明的再一目的是在电动（发电）机的线棒和端圈间提供一条穿过角撑板连接斜削接头的冷却剂通道。

简单地说，本发明在电动（发电）机的转子中提供的装置包括具有在用端圈加固接头的角撑板下面通过的形似低位部分的冷却剂通道。端圈也包括具有在角撑板下的低位部分并在线棒中会合低位部分的冷却剂通道。角撑板中包括沟槽，一般和在其下通过的低位部分是一致的。角撑板下侧对角的进口和出口部分降低冷却剂在角撑板和两低位部分间出入流动通道的紊流或湍流。在本发明的另一实施例中，连接两低位部分的对角部分与角撑板中的叠合形状相匹配，两者降低流动阻力并增加在适当位置铜焊角撑板的有效面积。

根据本发明的实施例，提供了用于部分冷却电动（发电）机的装置，所述的电动（发电）机至少有一根线棒和邻接于至少一根线棒的至少一端圈。所述冷却电动（发电）机的装置包括：处在至少一根线棒和至少一端圈接合处的接头，处在线棒的第一平面中的第一沟槽，在第一沟槽内用于挡位冷却剂的第一装置，处在端圈的第二平面内的第二沟槽，在第二沟槽内用于挡住冷却剂的第二装置，在接头处第一、二沟槽使冷却剂交流，一个角撑板，该角撑板和邻近接头的线棒的第一部分搭接，角撑板又和邻近接头的端圈的第二部分搭接，由此接头被加强，角撑板包括面对第一、二沟槽的平面，该平面包括第三沟槽，第三沟槽实质上是和第一、二沟槽的对面部分一致的，由此形成一条冷却剂通过接头的流动通道，并且使冷却剂的单向流动有效地冷却端圈和线棒。

根据本发明的特征，提供了用于部分冷却电动（发电┗淖爸茫庵值缍ǚ⒌纾┗哂兄辽僖桓甙艉土诮辽僖桓甙舻闹辽僖辉讯巳Α０ǎ捍υ谥辽僖桓甙艉椭辽僖辉讯巳ο嘟淮Φ慕油罚υ谙甙舻牡谝黄矫婺诘牡谝还挡郏诘谝还挡勰谟糜诘沧±淙醇恋牡谝蛔爸茫υ诙巳Φ牡诙矫婺诘牡诙挡郏诘诙挡勰谟糜诘沧±淙醇恋牡诙爸茫诮油反Φ谝弧⒍挡凼估淙醇两涣鳎诮油返南甙裟诘牡谝徊劭冢诮油返亩巳δ诘牡诙劭冢浅虐宓耐馄矫婧拖甙艏岸巳Φ耐馄矫媸导噬显谕黄矫孀叭氲谝弧⒍劭冢浅虐宕罱恿诮油返南甙舻牡谝徊糠郑浅虐寤勾罱恿诮油返亩巳Φ牡诙糠郑纱私油繁患忧浚浅虐灏娑缘谝弧⒍挡鄣钠矫妫闷矫姘ǖ谌挡郏谝还挡郯ǖ谝坏臀徊糠郑谝坏臀徊糠执咏油反ρ亟浅虐逋庵辽僖桓甙粞由欤诙挡郯ǖ诙臀徊糠郑诙臀?部分从接头处沿角撑板外至少一匝端圈延伸，第三沟槽实际上和第一、二低位部分的面对部分是一致的，第一、二低位部分的深度为：角撑板下面流动通道的深度不小于第一、二低位部分外的第一、二沟槽的深度。

通过参考附图（相同参考号码标示同一部件）阅读以下说明可以明显看出本发明的上述及其他目的、特征和优点。

图1是本发明使用的电动（发电）机的透视图（其中部分切去）。

图2是表示用角撑板增强线棒与端圈间的斜削连接方式的图1所示电动发电机转子部分的全貌图。

图3是按照本发明实施例在线棒与端圈间的角撑板和斜削接头的顶视图。

图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线切取的剖面图。

图5是沿图3中Ⅴ-Ⅴ线切取的剖面图。

图6是按照本发明的另一实施例的角撑板和斜削接头的顶视图。

本发明可用于包括例如发电机和电动机的任何适当的电动（发电）机的转子。可是具体地说，本发明阐述的是电动机的情况。不用说，本发明对其他类型的电动（发电）机同样适用。

首先参阅图1，图中10一般地表示电动（发电）机，例如电动机。定子12是由围绕转子14的园柱形周围的迭片（没有个别地显示）构成的。转子14包括有从和它的相对两端轴向伸出的第一、二轴18和20的通用圆柱形转子锻件16。在某些实施例中，轴18和20与转子整个地制成转子锻件16。虽然没有显示，轴20可连接驱动直流发电机为转子14内的磁化导线提供直流电源，而轴18可以和载荷连接。

扣环22和24配置在转子锻件16的端部支承端圈上（没有显示）以克服由于转子14高速旋转导致的离心加速度。这是在某些机器中的惯例：为了保证位置固定、扣环22采用冷缩配合，冷缩配合是惯用的，因此没有进一步说明的必要。

现在参阅图2，该图表示了转子锻件16的端部26。许多狭槽28（仅显示一条狭槽）装有许多线棒30和32，按常规用鸠尾楔（图中被移开露出下面零件）将线棒保持在鸠形槽34和36的适当位置，线棒30和32惯用铜条。线棒30和32间的绝缘层保证其间的电气绝缘。在线棒32底平面上的另一绝缘层40保证和下面的线棒（没有显示）电气绝缘。

在线棒32的平面内铣出或用其他方法制成冷却剂通道。在线棒32的顶部的绝缘层38封盖冷却剂通道42，形成封闭通道，使冷却气体有可能接触线棒32。利用它从那里去除热量。开口44，适当对准所有线棒，使冷却气体有可能通过冷却通道42和其他线棒中（没有显示）的所有相应部分流通。

端圈46在斜削接头48处和线棒32连接。众所周知，端圈和线棒各端以在转子锻件16中产生磁力场理想模式的所需模式相连。端圈互连是如此公知以致在此不需对它们作进一步说明。

线棒32和46的相接面形成斜削接头48导致并必然削弱接头。在此位置用角撑板50搭接线棒32和端圈46的端部。最好部分切除线棒32和端圈46的端部分别形成槽口52和54，以便角撑板50处于贴平状态。角撑板50最好铜焊在线棒32和端圈46的相接面上以提高强度。具有绝缘层58的另一端圈56迭置在端圈46上。端圈56和线棒30可以上述线棒32和端圈46相同的方式连接外加线棒30可配置在狭槽28内，但为介绍简便起见，这里就不多说了。

最好是用连续的冷却通道42通过斜削接头48去冷却端圈46。但是，这样一来角撑板50须分为两块，从而基本上破坏在那附近形成的加固，这是最不希望有的，因为由于此处热循环导致高应力。所以按常规除用角撑板50外，冷却通道42接在，例如，通向可能吸入冷却气体的线棒32边缘的进口通道60的端头上。如果端圈46需要冷却，按惯例使用相当复杂和昂贵的导流装置（没有显示）提供冷却气流，给那里的冷却通道（没有显示）供应冷却气体。

现参阅图3，线棒62和端圈64在斜削接头66处连接，角撑板68在线棒62和端圈64的端部分别被平放进槽口70和72内。当冷却剂通道接近角撑板68的进口边缘77时，它连接低位部分76。正如虚线所示，低位部分76在角撑板68下面延伸至斜削接头66，在那里它连接冷却剂通道78的低位部分80。通过角撑板68的出口边缘82以后，向上级84和冷却剂通道78的其余部分连接低位部分80。角撑板68最好铜焊在线棒62和端圈64的接合面上。

现参阅图4中的横截面，可以看出：低位部分76为冷却剂通道74提供低切面以便它在角撑板68不分离成两块的条件下可在角撑板68下通过。角撑板68包括其平面上面对线棒62的向上级84，一般和它搭接的一部分低位部分76一致。在图5的横截面中可以看出：沟槽86连续延伸和它搭接的部分低位部分80一致。

邻近冷却剂通道78的斜削面88减少气体通过由低位部分76和沟槽86组成的气流通道的气流阻力。同样地，斜削面90减少气体通过由沟槽86和低位部分80形成的气流通道的气流阻力。

现参阅图6，图示改进型装置具有减小的气流阻力和较大的铜焊面积。只有那些对理解本实施例和前述实施例间的差别是重要的部分才被识别与描述。

线棒92包括有在角撑板98下面通过的低位部分96的冷却通道94。低位部分96连接端圈104内冷却剂通道102的低位部分100。对角部分106的存在执行两种功能。第一、气流拐弯曲线半径较大时，气流阻力减小。此外，角撑板98和线棒92及端圈104面对的面积较大，增加角撑板98提供的强度。增加的铜焊面积等于增加的面积108（用加号表示）和减去的面积110（用减号表示）之差。

在参考附图描述了本发明的最佳实施例之后，不用说，本发明不限于那些具体的实施例，而且所属技术领域的技术人员，不违反所附权利要求限定的本发明的目标或精神，可能实现其中各种改造和改良。

Claims (9)

1、用于部分冷却电动(发电)机的设备，上述类型的电动(发电)机具有至少一根线棒和邻接上述至少一根线棒的至少一匝端圈，包括：

位于上述至少一根线棒和上述至少一匝端圈接合处的接头；

位于上述线棒的第一平面内的第一沟槽；

位于上述第一沟槽内用于挡住冷却剂的第一装置；

位于上述端圈的第二表面内的第二沟槽；

位于上述第二沟槽内用于挡住上述冷却剂的第二装置；

位于上述接头处连通上述冷却剂的上述第一、二沟槽；

一角撑板；

所述角撑板搭接邻近上述接头的上述线棒的第一部分的上述角撑板；

所述角撑板又搭接邻近上述接头的上述端圈的第二部分，利用它加强上述接头；

所述角撑板包含面对上述第一、二沟槽的平面；

所述平面包含第三沟槽；而

所述第三沟槽事实上是和上述第一、二沟槽的平面部分一致的，利用它形成上述冷却剂通过上述接头的流动通道，利用它冷却剂的单向向流动有效地冷却上述端圈和上述线棒。

2、按照权利要求1所述的设备，其特征是：

所述至少一根线棒包括邻近上述接头的第一槽口;

所述至少一匝端圈包括在邻近上述接头的第二槽口处;

所述角撑板以它的第二平面装入所述第一、二槽口内，事实上与上述至少一根线棒及至少一匝端圈的平面在同一平面。

3、按照权利要求1所述的设备，其特征是：

所述第一沟槽包括第一低位部分;

所述第一低位部分从上述接头、在上述角撑板范围外、沿上述至少一根线棒延伸，利用它在被上述角撑板和上述线棒限定的那部分上述流动通道的高度等于上述第一沟槽、上述第三沟槽和上述第一低位部分深度之和。

所述第二沟槽包括较上述第二沟槽更深的第二低位部分;而

所述第二低位部分在上述角撑板范围外，从上述接头、沿上述至少一匝端圈延伸，利用它，在被上述角撑板和上述端圈限定的那部分上述流动通道的高度等于上述第二沟槽、上述第三沟槽和上述第二低位部分的深度之和。

4、按照权利要求3所述的设备，其特征是：

所述角撑板包括在它端部分别面向上述第一、二低位部分的第一、二斜削部分;而

所述第一、二斜削部分对减少冷却剂通过上述流动通道的流动阻力是有效的。

5、按照权利要求1所述的设备，其特征是：

所述角撑板在其端部分别面向上述第一、二沟槽的第一、二斜削部分;而

所述第一、二斜削部分对减少冷却剂出入上述流动通道的流动阻力是有效的。

6、按照权利要求1所述的设备，其特征是：

所述至少一根线棒和上述至少一匝端圈的座标轴相交于第一斜角;

所述第一沟槽包括邻近上述接头的第一斜角部分;

所述第二沟槽包括邻近上述接头的第二斜角部分;

所述第一、二斜角部分彼此互交于上述接头处;

所述第一、二斜角部分一起限定上述座标轴交叉的对角部分，利用它，上述流动通道减少上述冷却剂在通过上述流动通道转向时所需的速度。

7、用于部分冷却电动（发电）机的设备，所述类型的电动（发电）机具有至少一根线棒和接近上述至少一根线棒的至少一匝端圈，包括：

位于上述至少一根线棒和上述至少一匝端圈接合处的接头;

位于上述线棒的第一平面内的第一沟槽;

位于上述第一沟槽内用于挡住冷却剂的第一装置;

位于上述端圈的第二平面内的第二沟槽;

位于上述第二沟槽内用于挡住上述冷却剂的第二装置;

在上述接反Γ鲜龅谝弧⒍挡凼股鲜隼淙醇两涣?

位于邻近上述接头处的上述线棒内的第一槽口;

位于邻近上述接头处的上述端圈内的第二槽口;

角撑板装进上述第一、二槽口内，它的外平面实际上和上述线棒及上述端圈的外平面在同一平面上;

所述角撑板搭接邻近上述接头的上述线棒的第一部分;

所述角撑板又搭接邻近上述接头的上述端圈的第二部分，借以加强上述接头;

所述角撑板包括面对上述第一、二沟槽的平面;

所述平面包括第三沟槽;而

所述第一沟槽包括第一低位部分;

所述第一低位部分从上述接头处在上述角撑板范围外，沿上述至少一根线棒延伸;

所述第二沟槽包括第二低位部分;

所述第二低位部分从上述接头处在上述角撑板范围外沿上述至少一匝端圈延伸;

所述第三沟槽实际上是和上述第一、二低位部分面对部分一致的;

所述第一、二低位部分的深度是：在上述角撑板下面的上述流动通道的深度不小于在上述第一、二低位部分范围外上述第一、二沟槽的深度。

8、按照权利要求7所述的设备，其特征是：

所述角撑板包括在它的端部分别面向上述第一、二低位部分的第一、二斜削部分;而

所述第一、二斜削部分对减少冷却剂通过上述流动通道的流动阻力是有效的。

9、按照权利要求7所述的设备，其特征是：

所述至少一根线棒和上述至少一匝端圈的座标轴相交于第一斜角;

所述第一沟槽包括邻近上述接头的第一斜角部分;

所述第二沟槽包括邻近上述接头的第二斜角部分;

所述第一、二斜角部分彼此相交于上述接头处;

所述第一、二斜角部分一起限定和上述座标轴交叉的对角部分;利用它，上述流动通道减小上述冷却剂通过上述流动通道转向时所需要的速度。

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