CN104578486B - 通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机。本发明提供的通风槽钢，其包括通风槽钢本体，在所述通风槽钢本体内沿所述通风槽钢本体的方向设有至少两个通风道，所述至少两个通风道由至少一个散热筋隔开。本发明提供的通风槽钢，其通风道可以分流一部分冷却气体，具备导风效果，因此可降低通风槽钢的风阻，减小冷却系统的阻力。另外，通风道和散热筋可增大与冷却气体的接触面积，从而增大通风槽钢的散热面积，可强化通风槽钢的散热，使冷却气体将绕组传至通风槽钢的热量更快地带走。

Description

通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机

技术领域

本发明涉及电机的冷却，尤其涉及通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机。

背景技术

电机(包括电动机和发电机)在运行时，会在线圈、铁心等部件上产生能量损耗，这部分损耗最终将以热能的形式散发出去，如果电机的通风设计不合理，会导致电机的温升过高或者局部温升不均匀。温升过高会导致绝缘老化，长时间运行时会使绝缘电气性能下降，而局部温升不均匀会产生很大的热应力，造成电机结构上的永久性损害，最终导致电机故障。因此降低电机的温升对于提高电机的安全余量、延长电机的使用寿命和减少电机的维护成本都具有重要意义。

径向通风冷却形式是中小型发电机的常用冷却形式之一，这种冷却方式可增加散热面积，提高发电机的功率密度，因此得到了广泛的应用。为了实现径向通风，电机的铁心一般被分成多个铁心段，在相邻的铁心段之间沿电机的径向设有通风槽钢(或称为通风条)，通风槽钢在对各铁心段起到支撑作用的同时，将相邻铁心段之间的空间分隔成通风沟(或称为径向通风道)，该通风沟便可用来进行径向通风以对铁心和绕组进行冷却散热。目前普遍采用的通风槽钢一般为传统的条形通风槽钢和工字形通风槽钢，条形通风槽钢的横截面呈实心的矩形，工字形通风槽钢的横截面呈“工”字形或者接近于“工”字形。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

传统通风槽钢及通风结构的设计并未特别关注通风槽钢对冷却气体的冷却效果造成的影响。传统通风槽钢在相邻铁心段之间只起到支撑和隔出通风沟的作用，而发明人经过分析思考发现，传统通风槽钢的内部为实心结构，不仅会造成较大的风阻，而且与冷却空气的接触面积较小，不利于通风槽钢的散热。

发明内容

本发明目的在于提供一种可减小风阻、提升散热效果的通风槽钢及其制造方法，并提供一种风阻更小、散热效果更好的通风结构及电机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通风槽钢，其包括通风槽钢本体，在所述通风槽钢本体内沿所述通风槽钢本体的方向设有至少两个通风道，所述至少两个通风道由至少一个散热筋隔开。

优选地，其中所述通风槽钢本体可以包括顶板、底板和两个侧板，所述两个侧板为支撑板，所述散热筋的两个边缘分别与所述顶板和所述底板连接。

进一步地，其中可以至少有一个所述散热筋垂直于所述顶板和所述底板。

优选地，其中可以至少有一个所述通风道的横截面呈三角形。

进一步地，其中所述散热筋的个数可以为两个，所述横截面呈三角形的通风道的个数为三个。

优选地，其中所述侧板可以垂直于所述顶板和所述底板。

优选地，其中所述顶板和所述底板的宽度可以均大于所述侧板的高度。

优选地，其中在所述通风槽钢本体的侧面上可以设有滚花花纹。

本发明提供了一种通风槽钢，其包括通风槽钢本体，所述通风槽钢本体的顶面和底面各自构成至少一个沿所述通风槽钢本体的方向布置的通风道，所述顶面构成的通风道与所述底面构成的通风道由所述通风槽钢本体上的至少一个散热筋隔开。

进一步地，其中所述通风槽钢本体可以包括两个侧板、至少两个过渡板和至少一个所述散热筋，所述散热筋位于所述两个侧板之间，所述散热筋和所述侧板通过所述过渡板连接为一体。

进一步地，其中所述侧板和所述散热筋均垂直于所述过渡板。

本发明提供了一种通风结构，其包括至少两个铁心段，在所述铁心段上设有多个齿部，同一铁心段上的相邻的齿部之间构成用于容纳绕组的槽，在相邻铁心段的对应的齿部之间设有任一上述的通风槽钢。

本发明提供了一种电机，其包括上述的通风结构。

本发明提供了一种制造上述通风槽钢的方法，其包括：

拉拔坯料，得到长条通风槽钢；

对所述长条通风槽钢进行分段切割，得到所述通风槽钢。

本发明另外提供了一种制造上述通风槽钢的方法，其包括：

将至少一个散热筋焊接在通风槽钢本体内部，得到所述通风槽钢。

本发明还提供了一种制造上述通风槽钢的方法，其包括：

切割下料，得到长条形板料；

对所述长条形板料进行折弯，得到所述通风槽钢。

本发明提供的上述通风槽钢的主要有益效果在于：通风道可以分流一部分冷却气体，具备导风效果，因此可降低通风槽钢的风阻，减小冷却系统的阻力。另外，通风道和散热筋可增大与冷却气体的接触面积，从而增大通风槽钢的散热面积，可强化通风槽钢的散热，使冷却气体将绕组传至通风槽钢的热量更快地带走。

本发明提供的上述通风结构和上述电机可以承接通风槽钢的上述优点，风阻更小，冷却散热效果更好，可有效降低温升，提高可靠性，降低成本。

本发明提供的上述通风槽钢的制造方法，其制造工艺简单，易于实现，且制造得到的通风槽钢具备上述的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一的通风槽钢的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一的通风槽钢的横截面形状示意图；

图3为本发明实施例二的通风槽钢的横截面形状示意图；

图4为本发明实施例三的通风槽钢的横截面形状示意图；

图5为本发明实施例四的通风槽钢的立体结构示意图；

图6为本发明实施例四的通风槽钢的横截面形状示意图；

图7为本发明实施例五的通风结构的立体示意图；

图8为本发明实施例五的通风结构的剖视示意图；

图9为本发明实施例六的通风槽钢的制造方法的流程图；

图10为本发明实施例七的通风槽钢的制造方法的流程图；

图11为本发明实施例八的通风槽钢的制造方法的流程图。

附图标号说明：

1-通风槽钢；11-通风槽钢本体；111-顶板；112-底板；113-侧板；114-过渡板；12-通风道；13-散热筋；2-铁心段；21-齿部；3-绕组；4-槽楔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的通风槽钢、其制造方法、通风结构及电机进行详细描述。

实施例一

如图1和图2所示，其分别为本发明实施例一的通风槽钢的立体结构示意图和横截面形状示意图。本发明实施例一的通风槽钢，其包括通风槽钢本体11，在通风槽钢本体11内沿通风槽钢本体11的方向设有至少两个通风道12，该至少两个通风道12由至少一个散热筋13隔开。

本发明实施例一的通风槽钢不同于常用的传统通风槽钢，其通风道12和散热筋13的设计至少可以带来以下优点：

1、通风道12可以分流一部分冷却气体，具备导风效果，因此可降低通风槽钢的风阻，减小冷却系统的阻力。

2、通风道12和散热筋13可增大与冷却气体的接触面积，从而增大通风槽钢的散热面积，可强化通风槽钢的散热，使冷却气体将绕组传至通风槽钢的热量更快地带走。

除了具有上述特点之外，本实施例的通风槽钢还具有其他特点，以下分别进行说明。

如图2所示，本实施例的通风槽钢本体11包括顶板111、底板112和两个侧板113，两个侧板113为支撑板，散热筋13的两个边缘分别与顶板111和底板112连接，这样本实施例的散热筋13还可以同时起到支撑作用，这样相比将散热筋13的两个边缘分别连接在两个侧板113上来说，可以使得通风槽钢的支撑能力更好，从而加强了通风槽钢的机械结构强度。由于电机的铁心段之间的间隔较小，所以通风槽钢的厚度一般都较小，本实施例中的顶板111和底板112的宽度均大于侧板113的高度，这样可以在保障通风槽钢厚度较小的同时有较大的通风面积。

本实施例中散热筋13的个数为一个，该散热筋13垂直于顶板111和底板112，这种垂直结构可使散热筋13达到较好的支撑效果。本实施例中的顶板111、底板112和两个侧板113具体构成了呈矩形的框架结构，即两个侧板113也垂直于顶板111和底板112，这种矩形框架结构的机械结构强度较高。不过，也可以不采用这种矩形框架结构，例如可以采用梯形框架结构，或者两个侧板113可以外凸而呈现一定的弯曲。

实施例二

如图3所示，其为本发明实施例二的通风槽钢的横截面形状示意图。本实施例的通风槽钢与实施例一的通风槽钢的区别在于：本实施例中的散热筋13的个数为两个，通风道12的个数为三个。相比实施例一，本实施例的散热面积更大，结构强度更高。

实施例三

如图4所示，其为本发明实施例三的通风槽钢的横截面形状示意图。在本实施例中，散热筋13的个数也为两个，通风道12的个数也为三个，不同的是，本实施例的通风道12的横截面呈三角形，采用三角形结构更加稳固，机械结构强度更高。

具体地，本实施例中的两个散热筋13的上边缘共边且连接在顶板111的中部，两个散热筋13的下边缘分别与底板112的两边及侧板113的下边缘连接。不过，也可以对调一下，使两个散热筋13的下边缘共边且连接在底板112的中部，使两个散热筋13的上边缘分别与顶板111的两边及侧板113的上边缘连接。

对于前述各实施例的通风槽钢，均可以在通风槽钢本体11的侧面(侧板113的外侧壁)上设置滚花花纹(或称印花)，以增大通风沟中的紊流，使冷却气体与通风槽钢及其侧边的绕组充分地接触，从而加强冷却气体的冷却能力，强化冷却散热效果。

实施例四

如图5和图6所示，其分别为本发明实施例四的通风槽钢的立体结构示意图和横截面形状示意图。前面各实施例的通风槽钢，其通风道12均位于通风槽钢本体11的内部，本实施例的通风道不再位于通风槽钢本体11的内部，本实施例的通风槽钢本体11的顶面和底面各自构成至少一个沿通风槽钢本体11的方向布置的通风道12，顶面构成的通风道12与底面构成的通风道12由通风槽钢本体11上的至少一个散热筋13隔开。

本实施例的通风道12尽管是开口的，但将本实施例的通风槽钢安装在两个相邻铁心段的齿部之间时，该通风道12一样是可以通风的。本实施例的通风道12也可以被称为“表面通风沟”(区别于通风槽钢两侧的通风沟)。本实施例相比实施例一可以增加约40％的散热面积，并且这种弯折结构具备很好的加工性能，能够利用折弯工艺较容易地加工出来。

具体地，本实施例的通风槽钢本体11包括两个侧板113、至少两个(图中所示为四个)过渡板114和至少一个(图中所示为三个)散热筋13，散热筋13位于两个侧板113之间，散热筋13和侧板113通过过渡板114连接为一体，过渡板114可以保障具有一定的支撑面积。

具体地，本实施例的侧板113和散热筋13均垂直于过渡板114，这种垂直结构也可以加强本实施例的支撑性能，增大本实施例的结构强度。

前面对本发明各实施例的通风槽钢进行了说明，根据前面的说明可知，本发明提供的通风槽钢，其结构具有较大的灵活性，例如，通风道可以位于通风槽钢本体内部，也可以位于通风槽钢本体外部；通风道的形状可以为矩形、三角形等，不限于图中所示的形状；散热筋可以垂直设置，也可倾斜设置；通风槽钢上风端和下风端的宽度可为相同，可为不相同。本发明提供的通风槽钢，其结构本身易于实现，可以在此基础上很容易地对通风槽钢的设计进行调整，使其满足各种实际的冷却散热要求。

基于本发明部分实施例提供的通风槽钢具有管道结构的特点，本发明中的一部分通风槽钢也可以被称为“管式通风槽钢”，不过，值得一提的是，这里的“通风槽钢”是电机冷却技术领域约定俗成的叫法，它不同于其他领域中的截面呈槽型的“槽钢”钢材，而且其材料本身也并不限于“钢”，除了可以是金属以外，其材料还可以是具有较高导热系数的非金属。下面将对本发明实施例的通风结构进行说明。

实施例五

如图7和图8所示，其中图7为本发明实施例五的通风结构的立体示意图，其示出了从通风结构的外部进行观察时的状态，图8为本发明实施例五的通风结构的剖视示意图，其示出了从通风结构的内部进行观察时的状态，本发明实施例的通风结构，其包括至少两个(例如图中所示为三个)铁心段2，在铁心段2上设有多个(例如图中所示为五个)齿部21，同一铁心段2上的相邻的齿部21之间构成用于容纳绕组3的槽(图中槽未标出，已被绕组3填充)，在相邻铁心段2的对应的齿部21之间设有任一上述实施例的通风槽钢1。

本实施例的通风结构在工作时，一部分冷却气体在通风沟内沿图11中虚线箭头所示的方向流动，另一部分冷却气体会经通风道12流过，通风道12起到分流作用，可以降低风阻，同时通风道12和散热筋13可加大散热面积，使绕组3经铁心段2传递给通风槽钢1的热量更快地被冷却气体带着走。

发明人在此结构的基础上，采用流场计算软件进行了仿真对比，并通过实验平台验证，结果表明，上述不同实施例的通风槽钢相比传统通风槽钢，可有效地降低8～15K的电机绕组温升，这将大幅提高电机的安全余量，延长其使用寿命并减少其维护成本。而如果保持电机温升不变，则可以配合电机的优化设计实现功率密度增加、减重和成本的降低，例如，如按照电机绝缘B级设计，保持温升90K不变，配备上述通风槽钢至少能直接节约用铜5％。

在本实施例中，相邻的齿部21之间还连接有槽楔4用以锁紧槽内的绕组3，防止其产生径向位移。具体地，本实施例的铁心段2可以是定子铁心的铁心段(“铁心”或称为“铁芯”)，也可以是转子铁心的铁心段。而对于有些电机的通风结构，其在相邻的铁心段2之间还设有通风槽板，这种情况下，可以用点焊等焊接工艺将上述实施例的通风槽钢焊接在通风槽板上。

本实施例提供的通风结构可以应用到现有的采用风冷形式的发电机、电动机等电机中，例如可以应用到大型风力发电机、中小型发电机和中小型电动机中，其中的通风槽钢除了能够显著地提升冷却散热效果以外，还易于工艺实现，因此具备广泛的应用前景。下面对本发明实施例的通风槽钢的制造方法进行说明，在阅读本发明实施例的通风槽钢的制造方法时，可以同时参见之前的附图。

实施例六

如图9所示，其为本发明实施例六的通风槽钢的制造方法的流程图。本实施例的制造方法，其包括：

步骤101：拉拔坯料，得到长条通风槽钢；

步骤102：对长条通风槽钢进行分段切割，得到通风槽钢1。

本实施例的通风槽钢的制造方法中的拉拔及切割均易于实现，制造过程简单，可用于制造上述实施例一至实施例三中的任意一种通风槽钢，其得到的通风槽钢本体11与散热筋13是整体一体的结构。

具体地，在步骤101中，可以使用拉拔机拉拔坯料。在步骤102中，可以使用切割机对长条通风槽钢进行分段切割。

实施例七

如图10所示，其为本发明实施例七的通风槽钢的制造方法的流程图。本实施例的制造方法，其包括：

步骤201：将至少一个散热筋13焊接在通风槽钢本体11内部，得到通风槽钢1。

本实施例中的焊接易于实现，可用于制造上述实施例一至实施例三中的任意一种通风槽钢。具体地，在步骤201中，可以使用焊接机将将至少一个散热筋13焊接在通风槽钢本体11内部。

实施例八

如图11所示，其为本发明实施例八的通风槽钢的制造方法的流程图。本实施例的制造方法，其包括：

步骤301：切割下料，得到长条形板料；

步骤302：对长条形板料进行折弯，得到通风槽钢1。

本实施例中的切割及折弯均易于实现，可用于制造上述实施例四的通风槽钢。具体地，在步骤301中，可以使用切割机切割下料，下料具体可以为钢板。通过选择相应厚度的钢板，在折弯后可以满足通风槽钢的厚度要求。在步骤302中，可以使用折弯机对长条形板料进行折弯。

综上所述，本发明实施例提供的优选技术方案至少具备以下特点：

1、本发明通过在通风槽钢内部或表面设置通风道，并用散热筋将通风道隔开，可分流一部分冷却气体，减小风阻，增大散热面积，同时提高机械结构强度。

2、散热筋的分布采用垂直结构或者三角形结构，结构强度更高。

3、折弯形式的通风槽钢，其散热面积更大，且具备较好的加工性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种通风槽钢，其特征在于，包括通风槽钢本体，在所述通风槽钢本体内沿所述通风槽钢本体的方向设有至少两个通风道，所述至少两个通风道由至少一个散热筋隔开；其中至少有一个所述通风道的横截面呈三角形；所述通风槽钢本体包括顶板、底板和两个侧板，所述两个侧板为支撑板，所述散热筋的两个边缘分别与所述顶板和所述底板连接。

2.根据权利要求1所述的通风槽钢，其特征在于，其中至少有一个所述散热筋垂直于所述顶板和所述底板。

3.根据权利要求1所述的通风槽钢，其特征在于，所述散热筋的个数为两个，所述横截面呈三角形的通风道的个数为三个。

4.根据权利要求1所述的通风槽钢，其特征在于，所述侧板垂直于所述顶板和所述底板。

5.根据权利要求1所述的通风槽钢，其特征在于，所述顶板和所述底板的宽度均大于所述侧板的高度。

6.根据权利要求1所述的通风槽钢，其特征在于，在所述通风槽钢本体的侧面上设有滚花花纹。

7.一种通风槽钢，其特征在于，包括通风槽钢本体，所述通风槽钢本体的顶面和底面各自构成至少一个沿所述通风槽钢本体的方向布置的开口的通风道，所述顶面构成的通风道与所述底面构成的通风道由所述通风槽钢本体上的至少一个散热筋隔开；所述通风槽钢本体包括两个侧板、至少两个过渡板和至少一个所述散热筋，所述散热筋位于所述两个侧板之间，所述散热筋和所述侧板通过所述过渡板连接为一体；所述侧板和所述散热筋均垂直于所述过渡板。

8.一种通风结构，其特征在于，包括至少两个铁心段，在所述铁心段上设有多个齿部，同一铁心段上的相邻的齿部之间构成用于容纳绕组的槽，在相邻铁心段的对应的齿部之间设有权利要求1至7中任一权利要求所述的通风槽钢。

9.一种电机，其特征在于，包括权利要求8所述的通风结构。

10.一种制造权利要求1至6中任一权利要求所述通风槽钢的方法，其特征在于，包括：

拉拔坯料，得到长条通风槽钢；

对所述长条通风槽钢进行分段切割，得到所述通风槽钢。

11.一种制造权利要求1至6中任一权利要求所述通风槽钢的方法，其特征在于，包括：

将至少一个散热筋焊接在通风槽钢本体内部，得到所述通风槽钢。

12.一种制造权利要求7所述通风槽钢的方法，其特征在于，包括：

切割下料，得到长条形板料；

对所述长条形板料进行折弯，得到所述通风槽钢。