CN109149828B - 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组 - Google Patents

槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组 Download PDF

Info

Publication number
CN109149828B
CN109149828B CN201811002517.9A CN201811002517A CN109149828B CN 109149828 B CN109149828 B CN 109149828B CN 201811002517 A CN201811002517 A CN 201811002517A CN 109149828 B CN109149828 B CN 109149828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wedge element
thickness
stator
edge
distributed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811002517.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109149828A (zh
Inventor
李锦辉
范文寿
王丁会
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinfeng Technology Co ltd
Original Assignee
Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd filed Critical Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201811002517.9A priority Critical patent/CN109149828B/zh
Publication of CN109149828A publication Critical patent/CN109149828A/zh
Priority to EP19855505.4A priority patent/EP3700064A4/en
Priority to PCT/CN2019/082624 priority patent/WO2020042625A1/zh
Priority to AU2019327891A priority patent/AU2019327891B2/en
Priority to US16/766,574 priority patent/US11489394B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN109149828B publication Critical patent/CN109149828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明涉及一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组。槽楔元件用于定子装置，槽楔元件沿第一方向延伸且具有相对的第一边缘和第二边缘，槽楔元件在自身厚度方向上具有第一表面和第二表面，槽楔元件通过第一表面附接于定子装置的绕组；第二表面包括沿第一方向依次连续分布的第一部分、第二部分和第三部分；其中，第二部分与第一表面之间的第二厚度大于第一部分与第一表面之间的第一厚度，并且第二厚度大于或者等于第三部分与第一表面之间的第三厚度，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈递减分布。本发明通过设置槽楔元件使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向更加均匀分布，提高了电机的冷却效果。

Description

槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组。
背景技术
电机(包括发电机和电动机)在将机械能转化为电能或相反过程中，电机内部会产生一定的损耗，尤其是定子导体损耗，包括绕组铜耗和铁心铁耗，而这些损耗将转化为热量使电机温度升高。径向通风冷却方式由于拥有较大的散热面积和较好的冷却效果，逐渐成为电机常用的冷却方式之一，尤其是应用在大型风力发电机组中。
如图1、2所示，现有技术中的电机，尤其是在永磁同步风力发电机中，径向通风冷却方式大多都是通过将定子1与转子2之间形成的气隙A、定子装置1中的多个径向通道W及电机沿自身轴向两端的腔室3连通后实现的。冷却介质经两端的腔室3流入气隙A后，由多个径向通道W分别分流并流出定子装置1，从而完成对电机的冷却。
如图1中的气隙流量分布曲线所示，由于定子1中径向通道W对冷却介质的分流，使得气隙A内冷却介质的流量沿轴向两侧至中部汇流点呈逐渐减小的趋势。如图2中的气隙静压分布曲线所示，由于气隙A的轴向流通截面积、构成径向通道W的轴向厚度往往是一致的，故气隙A内冷却介质的流速沿轴向两侧至中部汇流点呈逐渐减小的趋势，根据空气动力学原理，与流速沿轴向的变化趋势相反，气隙A内冷却介质由两侧至中部汇流点的静压分布将呈逐渐增大的趋势。
由于多个径向通道W和气隙A是连通的，沿轴向分布的多个径向通道W的入口均位于气隙A内，其中，P1为轴向一侧的第一径向通道的静压，P2为第二径向通道的静压，P6为轴向另一侧的第六径向通道的静压、P5为第五径向通道的静压，P3、P4分别为位于中部汇流点处的第三、第四径向通道的静压，由图中沿径向指向的箭头可知，P1<P2<P3＝P4>P5>P6，即由轴向两侧至中部汇流点的多个径向通道W入口处的静压水平同样呈现出逐渐增大的趋势。由于从多个径向通道W流出的冷却介质经充分混合后，静压水平基本一致，进而使得分布在轴向中部汇流点处的径向通道W内的静压差较高，即第三、第四径向通道的静压差△P3、△P4较高；而越向轴向两侧分布的径向通道W内静压差较低，即第二、第一径向通道的静压差△P2、△P1及第五、第六径向通道的静压差△P5、△P6较低，如图2中实心圆点代表的各径向通道静压差分布所示。
由于径向通道W内静压差的形成均是通过冷却介质在其内流动过程中所产生的阻力耗散实现的，也就是说静压差较大的位于轴向中部的径向通道W内冷却介质的流速较大，而越靠近轴向两侧的静压差越小的径向通道W内冷却介质的流速也较小。由于沿轴向分布的径向通道W在结构形式上的一致性，冷却介质流速较大的径向通道W内流量越大，反之越小，静压差较大的位于轴向中部的径向通道W内冷却介质的流速较大，而越靠近轴向两侧的静压差越小的径向通道W内冷却介质的流速也较小，导致径向通道W内冷却介质的流量呈由轴向中部至两侧逐渐减少的分布趋势，如图1中空心圆点代表的各径向通道流量所示。
由于定子1的损耗分布是相对均匀的，多个径向通道W内沿轴向流量分布不均的冷却介质使得定子装置W沿轴向无法得到均匀的冷却，造成定子1的温度沿轴向出现较大的差异，如图1中的定子温度分布曲线所示，最终造成损耗分布相对均匀的定子沿轴向分布的温度是不均匀的，导致定子1容易发生局部过热、结构热应力较大等问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组，其可以使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向分布更加均匀化，以提高电机的冷却效果。
本发明实施例提出了一种槽楔元件，用于定子装置，槽楔元件沿第一方向延伸且具有相对的第一边缘和第二边缘，槽楔元件在自身厚度方向上具有第一表面和第二表面，槽楔元件通过第一表面附接于定子装置的绕组；第二表面包括沿第一方向依次连续分布的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分与第一边缘相连，第三部分与第二边缘相连；其中，第二部分与第一表面之间的第二厚度大于第一部分与第一表面之间的第一厚度，并且第二厚度大于或者等于第三部分与第一表面之间的第三厚度，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，第二厚度大于第三厚度，且第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，第一表面为平面，第二部分为形成于第一部分和第三部分之间的分界线；或者，第二部分为连接第一部分和第三部分的平面，且第二部分沿第一方向的长度尺寸小于第一表面沿第一方向的长度尺寸。
根据本发明实施例的一个方面，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈渐变式递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，第一部分为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。
根据本发明实施例的一个方面，第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向呈渐变式递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，第三部分为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。
根据本发明实施例的一个方面，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈阶梯式递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，当第二部分为分界线时，第一部分包括靠近第二部分的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当第二部分为平面时，第一部分包括一个或者两个以上的台阶面。
根据本发明实施例的一个方面，第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向呈阶梯式递减分布。
根据本发明实施例的一个方面，当第二部分为分界线时，第三部分包括靠近第二部分的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当第二部分为平面时，第三部分包括一个或者两个以上的台阶面。
根据本发明实施例的一个方面，第一部分和第三部分相对于第二部分对称设置。
另一方面，本发明实施例还提供了一种定子装置，其包括：铁芯，包括沿定子装置的轴向间隔设置的至少四个铁芯组件，每个铁芯组件沿周向间隔设置有多个齿槽，至少四个铁芯组件的多个齿槽一一对应且沿轴向延伸；多个绕组，每个绕组沿轴向设置于齿槽内；以及多个如前所述的任一种槽楔元件，每个槽楔元件沿轴向设置于齿槽内且通过第一表面附接于绕组。
另一方面，本发明实施例还提出了一种电机，其包括：如前所述的定子装置，定子装置通过定子支架固定，定子装置中每相邻的两个铁芯组件之间能够形成有径向通道；转子装置，转子装置套设于定子装置的外周侧，或者，定子装置套设于转子装置的外周侧，电机的轴向两端具有腔室，转子装置与槽楔元件之间形成有气隙，腔室与气隙、径向通道连通，以形成供冷却介质流通的通道。
另一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的电机。
本发明实施例提供的槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组，通过在定子装置中设置槽楔元件，降低了电机的气隙入口处冷却介质流动的局部阻力，使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向更加均匀地分布，提高了电机的冷却效果，增加了电机的功率密度。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是现有技术中的电机内部冷却介质的流量分布示意图；
图2是现有技术中的电机内部冷却介质的静压分布示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电机沿轴向方向剖开的局部结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种定子装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第一种槽楔元件的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的电机内部冷却介质的流量分布示意图；
图7是本发明实施例提供的电机内部冷却介质的静压分布示意图；
图8是本发明实施例提供的第二种槽楔元件的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的第三种槽楔元件的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的第四种槽楔元件的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的第五种槽楔元件的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的第六种槽楔元件的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的第七种槽楔元件的结构示意图。
其中：
1-定子；2-转子；A-气隙；W-径向通道；C-腔室；
10-槽楔元件；11-第一表面；12-第二表面；12a-第一部分；12b-第二部分；12c-第三部分；13-第一边缘；14-第二边缘；X-第一方向；
20-铁芯；21-铁芯组件；22-齿槽；23-垫条；30-绕组；
100-定子装置；200-转子装置。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少区域的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图13对本发明实施例的槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组进行详细描述。
请一并参阅图3和图4，本发明实施例提供了一种电机，其包括定子装置100和转子装置200。
定子装置100包括铁芯20、多个绕组30和多个槽楔元件10。
其中，铁芯20包括沿定子装置100的轴向X间隔设置的至少四个铁芯组件21，每个铁芯组件21沿周向间隔设置有多个齿槽22，至少四个铁芯组件21的多个齿槽22一一对应且沿轴向X延伸。每个绕组30沿轴向X设置于由齿槽22内。具体地，每个齿槽22内设置有沿轴向X延伸的垫条23，每个绕组30沿轴向X设置于由齿槽22与垫条23围成的空间内。
每个槽楔元件10沿轴向X设置于齿槽22内且通过第一表面11附接于绕组30。优选地，槽楔元件10可以与齿槽22两侧的结构榫接连接。
定子装置100通过定子支架(图中未示出)固定，定子装置100中每相邻的两个铁芯组件21之间形成有径向通道W。
转子装置200套设于定子装置100的外周侧，或者，定子装置100套设于转子装置200的外周侧，电机的轴向两端具有腔室C，转子装置200与槽楔元件10之间形成有气隙A，腔室C与气隙A、径向通道W连通，形成供冷却介质流通的通道。由于径向通道W为三个以上，故冷却介质在径向通道W内的流动过程可以等效看作是冷却介质在三个以上的并联管路内的流动过程。
如前所述，为了解决现有技术中电机的定子沿轴向分布的温度不均匀的问题，可以构造一种槽楔元件10，使转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A的轴向截面面积发生变化，进而达到对气隙A内流动的冷却空气d的流量和静压分布进行调整的目的，最终实现与气隙A相互连通的径向通道W内的冷却空气的流量沿轴向分布的均匀化。
由此，本发明实施例提供了一种槽楔元件10，其可以应用于图3和图4所示的定子装置100。
参阅图5，槽楔元件10沿第一方向X延伸且具有相对的第一边缘13和第二边缘14，槽楔元件10在自身厚度方向上具有第一表面11和第二表面12，在第一方向X上，槽楔元件10通过第一表面11附接于定子装置的绕组。
第二表面12包括沿第一方向X依次连续分布的第一部分12a、第二部分12b和第三部分12c，第一部分12a与第一边缘13相连，第三部分12c与第二边缘14相连。第一边缘13和第二边缘14可以为直线，也可以为具有一定厚度的平面。
其中，第二部分12b与第一表面11之间的第二厚度大于第一部分12a与第一表面11之间的第一厚度，并且第二厚度大于或者等于第三部分12c与第一表面11之间的第三厚度，第一厚度沿第二部分12b至第一边缘13的方向递减分布。
当第二厚度大于第三厚度时，第三厚度沿第二部分12b至第二边缘14的方向递减分布。转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A沿轴向X的流通截面积分别由第一边缘13、第二边缘14至第二部分12b的方向呈渐缩的变化趋势。尤其当第一部分12a和第三部分12c相对于第二部分12b对称设置时，所述渐缩的变化趋势由轴向两侧至中间汇流点呈对称的变化趋势，如图5所示。
当第二厚度等于第三厚度时，转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A沿轴向X的流通截面积中由第二部分12b至第二边缘14一侧是相等的，而由沿第二部分12b至第一边缘13的方向递减分布。
请一并参阅图6和图7，分别示出了本发明实施例提供的电机采用图5所示的槽楔元件10后，其内部冷却介质的流量和静压分布示意图。
虽然由于各个径向通道W的分流使得气隙A内的冷却介质流量由轴向两侧至汇流点逐渐减小，但基于图5所示的槽楔元件10的结构形式，转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A在轴向X上的流通截面积逐渐减小，进而使气隙A内冷却介质的流速由轴向两侧至中部汇流点的变化梯度减缓。根据空气动力学原理，与流速梯度方向相反的静压梯度也有所减缓，相对于图2来说，气隙A内沿轴向X分布的静压相对更为均匀，如图7中的气隙静压分布曲线所示。气隙A内静压水平的均匀化使得沿轴向分布的径向通道W入口处的静压水平和径向通道W内的静压差更为接近，如图7中实心圆点代表的各径向通道静压差所示，从而最终体现为沿轴向分布的各个径向通道W内的冷却介质流量更加均匀，如图6中的空心圆点代表的各径向通道流量所示。最终使损耗分布相对均匀的定子装置100沿轴向X受到相对更加均匀的冷却，如图6中定子装置温度分布曲线所示，相对于图1所示的定子温度分布曲线来说，定子装置100的温度沿轴向X的差异较小，从而使定子装置100沿轴向分布的温度是相对均匀的，消除了电机运行过程中可能出现的局部过热和结构热应力过大的问题。
本发明实施例提供的槽楔元件10，使得转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A沿轴向X的流通截面积至少由第一边缘13和第二边缘14中的一侧至第二部分12b的方向逐渐变小，从而可以协调地影响在气隙A及径向通道W内流动的冷却介质的流量和静压分布，降低了电机的气隙A入口处冷却介质流动的局部阻力，使定子装置100的径向通道W内的冷却介质流量沿轴向X的分布更加均匀，提高了发电机的冷却效果。
下面结合附图进一步详细描述槽楔元件10的具体结构。
请一并参阅图5、图8至图10，槽楔元件10的第一表面11为平面，第二部分12b为形成于第一部分12a和第三部分12c之间的分界线。该分界线可以为直线、折线、曲线等。本发明实施例以该分界线为直线为例进行说明。
第一厚度沿第二部分12b至第一边缘13的方向呈渐变式递减分布，第三厚度沿第二部分12b至第二边缘14的方向呈渐变式递减分布，第一部分12a和第三部分12c均为一个斜面，以调整气隙A沿轴向X的流通截面积，如图5所示。
作为一种可选的实施方式，第一部分12a和第三部分12c均为连续分布的两个以上的斜面，相对于图5所示的一个斜面结构来说，可以减缓气隙A沿轴向X的流通截面积的变化梯度，如图8所示。
作为一种可选的实施方式，第一部分12a和第三部分12c均为一个内凹的曲面，相对于图5所示的斜面结构来说，可以增加气隙A沿轴向X的流通截面积的变化梯度，如图9所示。
作为一种可选的实施方式，第一部分12a和第三部分12c均为一个外凸的曲面，相对于图5所示的斜面结构来说，可以减缓气隙A沿轴向X的流通截面积的变化梯度，如图10所示。
需要说明的是，第一部分12a和第三部分12c可以相对于第二部分12b对称设置，如图5、图8至图10所示。第一部分12a和第三部分12c也可以相对于第二部分12b非对称设置，例如但不限于，第一部分12a为一个或者连续分布的两个以上的斜面，第三部分12c为外凸的曲面或者内凹的曲面等其它组合方式；或者，第一部分12a和第三部分12c的结构形状相同，但沿第一方向X的长度尺寸不同；或者，第三部分12c为平行于第一表面11的平面，使得槽楔元件10的第三厚度与第二厚度相等，而第一厚度沿第二部分12b至第一边缘13的方向呈渐变式递减分布。
另外，当气隙A轴向两侧入口处的冷却介质流量相等时，优选地，将槽楔元件10构造成第一部分12a和第三部分12c相对于第二部分12b是对称设置的。当气隙A轴向两侧入口处的冷却介质流量不相等时，优选地，将槽楔元件10构造成第一部分12a和第三部分12c相对于第二部分12b是非对称设置的，并且槽楔元件10构造成第二部分12b更偏向气隙A中冷却介质流量较小的一侧。
如果定子装置100采用了图5或者图8所示的第二部分12b为分界线的槽楔元件10后，各径向通道W内的冷却介质流量仍然呈中部汇流点较大、而轴向X两侧较小的趋势，优选地，可以采用图10所示的具有外凸的曲面的槽楔元件10；如果各径向通道W内的冷却介质流量呈中部汇流点较小、而轴向X两侧较大的趋势，则可以采用图9所示的具有内凹的曲面的槽楔元件10。
参阅图11，本发明实施例还提供了一种槽楔元件10，其与图5所示的槽楔元件10的结构类似，不同之处在于，第二部分12b为连接第一部分12a和第三部分12c的平面，且第二部分12b沿第一方向X的长度尺寸小于第一表面11沿第一方向X的长度尺寸。
优选地，第二部分12b沿第一方向X的长度尺寸小于第一部分12a和第三部分12c沿第一方向X的长度尺寸，以便于在较宽的范围内调整转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A沿轴向X的流通截面积。而第一部分12a和第三部分12c可以相对于第二部分12b对称相等，也可以不相等。
可以理解的是，第一部分12a和第三部分12c可以均为一个斜面，如图11所示，第一部分12a和第三部分12c还可以均为连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面、一个外凸的曲面中的任一种，并且第一部分12a和第三部分12c可以相对于第二部分12b对称设置，与图5、图8至图10所示的槽楔元件10的结构类似，也可以非对称设置，具体根据气隙A轴向两侧入口处的冷却介质流量是否相等而定，不再赘述。
由此，如果定子装置100采用了图11所示的第二部分12b为平面的槽楔元件10后，各径向通道W内的冷却介质流量依然呈中部汇流点较大、而轴向X两侧较小的趋势，除了采用第二部分12b为平面、具有外凸的曲面的槽楔元件10，还可以加长第二部分12b的平面沿轴向X的长度；如果各径向通道W内的冷却介质流量呈中部汇流点较小、而轴向X两侧较大的趋势，除了采用第二部分12b为平面、具有内凹的曲面的槽楔元件10，还可以缩短第二部分12b的平面沿轴向X的长度。
请一并参阅图12和图13，本发明实施例还提供了一种槽楔元件10，其与图5或者图11所示的槽楔元件10的结构类似，不同之处在于，第一厚度沿第二部分12b至第一边缘13的方向呈阶梯式递减分布，第三厚度沿第二部分12b至第二边缘14的方向呈阶梯式递减分布，第一部分12a和第三部分12c中的至少一者包括一个或者两个以上的台阶面，并且优选地，相邻两个台阶面之间的高度差相等，以缓冲气隙A沿轴向X的流通截面积的变化梯度。
具体地，如图12所示，第二部分12b可以为形成于第一部分12a和第三部分12c之间的分界线，第一部分12a和第三部分12c中的至少一者包括靠近第二部分12b的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面。
如图13所示，该槽楔元件10的结构与图12所示的槽楔元件10结构类似，不同之处在于，第二部分12b可以为连接第一部分12a和第三部分12c的平面，且第二部分12b沿第一方向X的长度尺寸小于第一表面11沿第一方向X的长度尺寸。第一部分12a和第三部分12c中的至少一者包括一个或者两个以上的台阶面。
优选地，第二部分12b沿第一方向X的长度尺寸小于第一部分12a和第三部分12c沿第一方向X的长度尺寸，以便于在较宽的范围内调整转子装置200与槽楔元件10之间形成的气隙A沿轴向X的流通截面积。而第一部分12a和第三部分12c可以相对于第二部分12b对称相等，也可以不相等。
另外，如果定子装置100采用了图13所示的第二部分12b为平面的槽楔元件10后，各径向通道W内的冷却介质流量依然呈中部汇流点较大、而轴向X两侧较小的趋势，可以加长第二部分12b的平面沿轴向X的长度；如果各径向通道W内的冷却介质流量呈中部汇流点较小、而轴向X两侧较大的趋势，则可以缩短第二部分12b的平面沿轴向X的长度，或者采用图12所示的第二部分12b为分界线的槽楔元件10。
需要说明的是，图5、图8至图13所述的槽楔元件10中，根据第二部分12b为分界线或者平面可以有多种组合，具体可以根据实际的应用场合和电机的温度测试试验而定。
由此，本发明实施例提供的槽楔元件10结构简单，相对于现有技术中一些用于提高电机的径向通风冷却效果和使各径向通道W内的冷却介质流量沿轴向分布更均匀的方法，例如，增加径向通道W的数量，调整铁芯组件21和/或径向通道W使其沿轴向的厚度不一致，更容易实现加工制造和批量化生产。
另外，本发明实施例提供的槽楔元件10，使得其与电机的转子装置200之间的气隙A在轴向X两侧入口处冷却介质的流速降低，从而降低了冷却介质流动过程中气隙入口处的局部阻力损失。冷却介质阻力损失的降低可以减小维持相同流量情况下所需的电机的气动功率，从而在电机得到更好的冷却效果的同时，进一步增加了电机的功率密度，有助于实现电机的增功提效。
另外，本发明实施例还提供一种风力发电机组，其包括如前所述的电机。根据以上所述的示例性实施例的电机还可以被应用到各种需要设置电机的设备中，而不限于风力发电机组。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种槽楔元件(10)，用于定子装置，其特征在于，所述槽楔元件(10)沿第一方向(X)延伸且具有相对的第一边缘(13)和第二边缘(14)，所述槽楔元件(10)在自身厚度方向上具有第一表面(11)和第二表面(12)，所述槽楔元件(10)通过所述第一表面(11)附接于所述定子装置的绕组，所述第一方向(X)为所述定子装置的轴向；
所述第二表面(12)包括沿所述第一方向(X)依次连续分布的第一部分(12a)、第二部分(12b)和第三部分(12c)，所述第一部分(12a)与所述第一边缘(13)相连，所述第三部分(12c)与所述第二边缘(14)相连；
其中，所述第二部分(12b)与所述第一表面(11)之间的第二厚度大于所述第一部分(12a)与所述第一表面(11)之间的第一厚度，并且所述第二厚度大于所述第三部分(12c)与所述第一表面(11)之间的第三厚度，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向递减分布，所述第三厚度沿所述第二部分(12b)至所述第二边缘(14)的方向递减分布。
2.根据权利要求1所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一表面(11)为平面，所述第二部分(12b)为形成于所述第一部分(12a)和所述第三部分(12c)之间的分界线；或者，
所述第二部分(12b)为连接所述第一部分(12a)和所述第三部分(12c)的平面，且所述第二部分(12b)沿所述第一方向(X)的长度尺寸小于所述第一表面(11)沿所述第一方向(X)的长度尺寸。
3.根据权利要求2所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向呈渐变式递减分布。
4.根据权利要求3所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一部分(12a)为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。
5.根据权利要求2所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第三厚度沿所述第二部分(12b)至所述第二边缘(14)的方向呈渐变式递减分布。
6.根据权利要求5所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第三部分(12c)为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。
7.根据权利要求2所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向呈阶梯式递减分布。
8.根据权利要求7所述的槽楔元件(10)，其特征在于，当所述第二部分(12b)为分界线时，所述第一部分(12a)包括靠近所述第二部分(12b)的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当所述第二部分(12b)为平面时，所述第一部分(12a)包括一个或者两个以上的台阶面。
9.根据权利要求2所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第三厚度沿所述第二部分(12b)至所述第二边缘(14)的方向呈阶梯式递减分布。
10.根据权利要求9所述的槽楔元件(10)，其特征在于，当所述第二部分(12b)为分界线时，所述第三部分(12c)包括靠近所述第二部分(12b)的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当所述第二部分(12b)为平面时，所述第三部分(12c)包括一个或者两个以上的台阶面。
11.根据权利要求2至10任一项所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一部分(12a)和所述第三部分(12c)相对于所述第二部分(12b)对称设置。
12.一种定子装置(100)，其特征在于，所述定子装置(100)包括：
铁芯(20)，包括沿所述定子装置的轴向(X)间隔设置的至少四个铁芯组件(21)，每个所述铁芯组件(21)沿周向间隔设置有多个齿槽(22)，所述至少四个铁芯组件的所述多个齿槽(11)一一对应且沿所述轴向(X)延伸；
多个绕组(30)，每个所述绕组(30)沿所述轴向(X)设置于所述齿槽(22)内；以及
多个如权利要求1至11任一项所述的槽楔元件(10)，每个所述槽楔元件(10)沿轴向设置于所述齿槽(22)内且通过所述第一表面(11)附接于所述绕组(30)。
13.一种电机，其特征在于，所述电机包括：
如权利要求12所述的定子装置(100)，所述定子装置(100)通过定子支架固定，所述定子装置(100)中每相邻的两个所述铁芯组件(21)之间形成有径向通道(W)；
转子装置(200)，所述转子装置(200)套设于所述定子装置(100)的外周侧，或者，所述定子装置(100)套设于所述转子装置(200)的外周侧，所述电机的轴向两端具有腔室(C)，所述转子装置(200)与所述槽楔元件(10)之间形成有气隙(A)，所述腔室(C)与所述气隙(A)、所述径向通道(W)连通，以形成供冷却介质流通的通道。
14.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求13所述的电机。
CN201811002517.9A 2018-08-30 2018-08-30 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组 Active CN109149828B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811002517.9A CN109149828B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
EP19855505.4A EP3700064A4 (en) 2018-08-30 2019-04-15 KEY ELEMENT, STATOR DEVICE, MOTOR AND WIND TURBINE
PCT/CN2019/082624 WO2020042625A1 (zh) 2018-08-30 2019-04-15 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
AU2019327891A AU2019327891B2 (en) 2018-08-30 2019-04-15 Slot wedge element, stator device, motor, and wind turbine
US16/766,574 US11489394B2 (en) 2018-08-30 2019-04-15 Slot wedge element, stator device, motor, and wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811002517.9A CN109149828B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109149828A CN109149828A (zh) 2019-01-04
CN109149828B true CN109149828B (zh) 2020-04-07

Family

ID=64829454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811002517.9A Active CN109149828B (zh) 2018-08-30 2018-08-30 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11489394B2 (zh)
EP (1) EP3700064A4 (zh)
CN (1) CN109149828B (zh)
AU (1) AU2019327891B2 (zh)
WO (1) WO2020042625A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149828B (zh) 2018-08-30 2020-04-07 新疆金风科技股份有限公司 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
CN116094206B (zh) * 2023-03-08 2023-06-23 四川宜宾力源电机有限公司 一种使用转子的电机及转子与定子的间隙趋势计算方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3139550A (en) * 1962-12-31 1964-06-30 Gen Electric Slot wedge retainer for electrical windings
US4184091A (en) * 1976-12-28 1980-01-15 Ignatiev Anatoli D Oppositely directed slotting wedges for retaining the winding of an electric machine stator
JPS5432706A (en) * 1977-08-17 1979-03-10 Toshiba Corp Stator wedge of electric rotary machine
US4387316A (en) * 1981-09-30 1983-06-07 General Electric Company Dynamoelectric machine stator wedges and method
JPS5875451U (ja) * 1981-11-16 1983-05-21 株式会社東芝 回転電機
JPS6051427A (ja) * 1983-08-26 1985-03-22 Hitachi Ltd 回転電機の磁性楔
CA1200270A (en) * 1983-12-21 1986-02-04 Duncan T. Bath Flexible stator slot closure arrangement
US6294855B1 (en) * 1999-12-03 2001-09-25 General Electric Co. Generator stator slot wedge system that can be adjusted in situ to provide increased radial load
EP1416609A3 (de) * 2002-10-28 2006-12-06 Loher GmbH Dynamoelektrische Maschine mit innenliegenden Statorkühlkanälen
CN201319552Y (zh) * 2008-11-04 2009-09-30 新疆金风科技股份有限公司 一种大功率永磁同步电机
FI122472B (fi) * 2009-12-17 2012-02-15 Abb Oy Järjestely ja menetelmä sähkökoneen jäähdyttämiseksi
CN202334060U (zh) * 2011-04-29 2012-07-11 国电联合动力技术(宜兴)有限公司 变频电机用转子复合槽楔
DK2648316T3 (da) 2012-04-03 2020-08-03 Siemens Gamesa Renewable Energy As Rotorindretning
CN202679108U (zh) * 2012-07-02 2013-01-16 无锡市中达电机有限公司 一种三相异步电机定子槽楔
CN102738940A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 无锡市中达电机有限公司 一种三相异步电机定子槽楔
CN204669165U (zh) 2015-06-17 2015-09-23 北京金风科创风电设备有限公司 电机径向通风冷却结构
EP3351791A1 (de) * 2017-01-23 2018-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Statorträger eines getriebelosen windgenerators
CN206992834U (zh) * 2017-06-16 2018-02-09 杭州江潮电机有限公司 高效电机单链漆包线绕组结构
CN107979203A (zh) * 2017-12-27 2018-05-01 新疆金风科技股份有限公司 槽楔、定子和电机以及制造该槽楔的方法
CN109149828B (zh) * 2018-08-30 2020-04-07 新疆金风科技股份有限公司 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组

Also Published As

Publication number Publication date
US20210006117A1 (en) 2021-01-07
AU2019327891B2 (en) 2021-10-07
CN109149828A (zh) 2019-01-04
AU2019327891A1 (en) 2020-06-11
EP3700064A1 (en) 2020-08-26
EP3700064A4 (en) 2021-04-21
WO2020042625A1 (zh) 2020-03-05
US11489394B2 (en) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7825552B2 (en) Cooling arrangement for a variable reluctance electric machine
EP3016248B1 (en) Cooling system for electric rotor machine
JP5358667B2 (ja) 永久磁石式発電機
US8049378B2 (en) Forced cooling rotary electric machine
JP2001086679A (ja) 回転電機
CN109149828B (zh) 槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
US11431226B2 (en) Generator and wind turbine
US20020074870A1 (en) Generator endwinding cooling enhancement
US7342345B2 (en) Paddled rotor spaceblocks
DE102016218457A1 (de) Generator vorzugsweise einer Windturbine
CN114402512A (zh) 电机转子及汽车
KR20100044127A (ko) 다이나모일렉트릭 머신용 로터, 냉각 가스 통기 침니 및 다이나모일렉트릭 머신
CN110460180B (zh) 一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的方法
JP3650351B2 (ja) かご型誘導電動機回転子およびかご型誘導電動機
JP3727924B2 (ja) 発電機ロータのコイル端における空洞流れを増強するための後流減少構造
CN110417141B (zh) 定子及包括其的电机
US4163163A (en) Non-salient pole synchronous electric generator
EP3070816B1 (en) Method and assembly for cooling an electric machine
WO2016171079A1 (ja) 回転電機の回転子および回転電機
CN115315882A (zh) 定子及旋转电机
JP2009148140A (ja) 回転電機
US20150236560A1 (en) Casting for open drip-proof rotating electrical machines
US20220263358A1 (en) Rotating electric machine
RU218121U1 (ru) Статор электрической машины
CN110233542B (zh) 用于风力涡轮机的发电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: No.107 Shanghai Road, Urumqi Economic and Technological Development Zone, Urumqi City, Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee after: Jinfeng Technology Co.,Ltd.

Address before: No.107 Shanghai Road, Urumqi Economic and Technological Development Zone, Urumqi City, Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee before: XINJIANG GOLDWIND SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder