CN109831042B - 通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构，所述通风槽支撑结构包括通风槽板、通风槽支撑筋和扰流结构，所述通风槽支撑筋固定于所述通风槽板上，所述扰流结构用于形成所述通风槽板上的空气扰动，且所述扰流结构固定于所述通风槽板上。本发明有效解决了现有技术中冷却介质无法与绕组和定子铁心充分换热而导致各部件之间温度梯度较大的缺陷，当空气流经所述通风槽时，所述扰流结构对空气起到扰动作用，引导空气更多地流向温度较高的部件，并且增大了换热面积，在增强换热效果的同时使各部件之间的换热更加充分均匀，减小各部件之间的温度差。
Description
技术领域
本发明涉及一种通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构。
背景技术
电机温升过高会加速电机绝缘老化，电机局部温度梯度过大也会导致电机产生局部应力，可能会造成电机的永久机械损伤。因此，电机的冷却效果直接影响着其使用寿命，改进冷却技术对保证电机的可靠性起着关键作用。目前，径向通风方式是一种在电机上应用广泛的冷却方式，一种常见的电机内部冷却空气流动路径为冷却空气流经绕组端部，进入气隙，从定子铁心内部的径向通风槽对绕组和定子铁心进行冷却。
现有的电机的径向通风结构中冷却空气在流过通风槽的平整表面时，介质无法与定子绕组和定子铁心进行充分换热，冷却介质利用率不高。另一方面，定子绕组和定子铁心的发热量不同，对于定子尺寸较大的电机，往往在各个部件之间和部件上存在较大的温度梯度，并产生局部热点效应，进一步导致过大的局部形变和局部绝缘寿命衰减。
综上，现有技术中的通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构具有冷却介质无法与绕组和定子铁心充分换热而导致各部件之间温度梯度较大的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中冷却介质无法与绕组和定子铁心充分换热而导致各部件之间温度梯度较大的缺陷，提供一种通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种通风槽支撑结构，其特点在于，所述通风槽支撑结构包括通风槽板、通风槽支撑筋和扰流结构，所述通风槽支撑筋固定于所述通风槽板上，所述扰流结构用于形成所述通风槽板上的空气扰动，且所述扰流结构固定于所述通风槽板上。
在本方案中，当空气流经通风槽板表面时，扰流结构对空气进行扰动，增加了空气的湍流强度，破坏了空气边界层的形成，引导空气更多地流向边缘处温度更高的电机部件，增强了边缘区域空气和中间区域空气间的混合，扰动结构还增加了通道中的换热面积，加大了空气和固体发热部件间的换热量，在增强换热效果的同时使各部件之间的换热更加充分均匀。
较佳地，所述扰流结构为柱体，所述柱体的横截面为矩形、三角形或流线形。
在本方案中，扰流结构的形状能够起到扰流作用而且易于加工。
较佳地，沿所述通风槽板的长度方向，所述扰流结构靠近槽楔的一端到所述通风槽支撑筋的距离为L1；沿所述通风槽板的长度方向，所述扰流结构远离所述槽楔的一端到所述通风槽支撑筋的距离为L2，且L1<L2，所述扰流结构的长度方向与所述通风槽支撑筋长度方向的夹角为锐角。
在本方案中，扰流结构引导空气更多的流向温度更高的部件。
较佳地，所述锐角大于等于30°且小于等于60°。
较佳地，所述扰流结构的高度不超过所述通风槽支撑筋的高度的一半。
在本方案中，扰流结构不易过高，否则会导致风阻过大，需要消耗更多能量。
较佳地，所述通风槽板包括过流区域和连接区域，所述过流区域为用于固定所述扰流结构的区域，所述连接区域为用于连接一相邻的定子铁心的区域。
较佳地，所述扰流结构在所述通风槽板上的投影面积不超过所述过流区域的面积的1/3。
在本方案中，扰流结构面积不易过大，否则会导致风阻过大，需要消耗更多能量。
较佳地，沿所述通风槽板的长度方向，相邻的两个所述扰流结构的距离为所述扰流结构的长度的8-10倍。
在本方案中，相邻的两个扰流结构的距离是为了保证扰流结构对流体的干扰作用能够持续进行，也就是为了保证前一个扰流结构对流体的干扰作用即将消失时，后一个扰流结构继续对流体起到干扰作用，不会出现扰流结构对流体的干扰作用消失的情况。
较佳地，所述扰流结构与所述通风槽板一体成型，或所述扰流结构焊接固定于所述通风槽板上。
较佳地，所述通风槽支撑筋焊接固定于所述通风槽板上。
一种电机通风槽结构，其特点在于，所述电机通风槽结构包括定子铁心、绕组和如上述的通风槽支撑结构，所述绕组固定于所述定子铁心上，所述通风槽支撑结构通过固定件固定于两段所述定子铁心之间。
较佳地，所述定子铁心远离所述绕组一侧设有螺纹孔，所述通风槽支撑结构远离所述绕组一侧设有螺纹孔，且所述定子铁心的螺纹孔与所述通风槽支撑结构的螺纹孔的孔径相同。
较佳地，所述定子铁心由硅钢片沿轴向堆叠而成。
本发明的积极进步效果在于：本发明加强了空气扰动，增大了固体部件之间的换热面积，并使更多的冷却空气流向受热更高的绕组，在增强换热效果的同时使各部件之间的换热更加充分均匀，有效克服了现有技术中冷却介质无法与绕组和定子铁心充分换热而导致各部件之间温度梯度较大的缺陷。在同等条件下，绕组温度能够降低5～10℃，温升降低就可以把电机做成更小的尺寸，在节约空间的同时也能降低材料成本，提升产品的经济效益和竞争力。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构的结构示意图。
图2为图1中通风槽支撑结构A部分的结构放大图。
图3为本发明一较佳实施例的通风槽支撑结构及包括其的电机通风槽结构的径向剖面示意图。
图4为本发明一较佳实施例的通风槽支撑结构。
图5为本发明一较佳实施例的矩形扰流结构的结构示意图。
图6为本发明一较佳实施例的三角形扰流结构的结构示意图。
图7为本发明一较佳实施例的倒三角形扰流结构的结构示意图。
图8为本发明一较佳实施例的流线形扰流结构的结构示意图。
附图标记说明：
10通风槽支撑结构
101通风槽板
102通风槽支撑筋
103扰流结构
1031矩形扰流结构
1032三角形扰流结构
1033倒三角形扰流结构
1034流线形扰流结构
20定子铁心
30绕组
40槽楔
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-2所示，本发明提供一种通风槽支撑结构10，其包括通风槽板101、通风槽支撑筋102和扰流结构103，通风槽支撑筋102通过焊接的方式固定在通风槽板101上，扰流结构103是为了形成通风槽板101上的空气扰动，且扰流结构103固定在通风槽板101上。
如图3-4所示，沿通风槽板101的长度方向上，扰流结构103靠近槽楔40的一端到通风槽支撑筋102的距离为L1；沿通风槽板101的长度方向上，扰流结构103远离槽楔40的一端到通风槽支撑筋102的距离为L2，L1<L2。扰流结构103的长度方向与通风槽支撑筋102长度方向的夹角为锐角α，且锐角α需要大于等于30°且小于等于60°，这样才能保证径向通风时空气在扰流结构103的作用下，更多地流向温度较高的电机部件。
扰流结构103的高度不超过通风槽支撑筋102的高度的一半。通风槽板101包括过流区域和连接区域，过流区域为用于固定扰流结构10的区域，连接区域为用于连接一相邻的定子铁心20的区域。扰流结构103在通风槽板101上的投影面积不超过过流区域的面积的1/3，扰流结构103的投影面积由扰流结构103的长度a和扰流结构103与通风槽板101长边的最短距离b保证。扰流结构103的高度不宜过高，且面积不易过大，否则会导致风阻过大，需要消耗更多能量。通风槽板101的长度方向上相邻的两个扰流结构103的距离d通常选取扰流结构103长度a的8-10倍，这是为了保证扰流结构103对流体的干扰作用持续进行，也就是为了保证前一个扰流结构103对流体的干扰作用即将消失时，后一个扰流结构103继续对流体起到干扰作用，不会出现扰流结构103对流体的干扰作用消失的情况。
如图5-8所示，扰流结构103一般与通风槽板101一体成型，或者焊接固定在通风槽板101的过流区域上。扰流结构103的形状需要具有扰流功能并且易于成型，通常采用矩形扰流结构1031、三角形扰流结构1032、倒三角形扰流结构1033、流线形扰流结构1034(如翼型扰流结构)这些柱体结构，柱体的横截面为矩形、三角形或流线形。本实例的扰流结构103的形状不局限于上述四种形状，只需保证扰流结构103的形状具有扰流作用及易于成型即可。这些柱体结构在保证增强换热效果的同时，还可以有效降低压力损失，其中，三角形扰流结构1032可以通过增大过流面积来降低压力损失；流线型扰流结构1034可以在增大过流面积的同时，使空气与该结构的边界更好的贴合，延迟流动的分离，进而降低压力损失。
如图1和图3所示，整个电机通风槽结构包括通风槽支撑结构10、定子铁心20、绕组30和槽楔40。定子铁心20由硅钢片沿轴向堆叠而成，绕组30通过槽楔40固定在定子铁心20上。定子铁心20远离绕组30的一侧设有螺纹孔，通风槽支撑结构10远离绕组30一侧也设有螺纹孔，而且定子铁心20的螺纹孔与通风槽支撑结构10的螺纹孔的孔径相同，通风槽支撑结构10通过螺栓固定在两段定子铁心20之间。
空气从靠近绕组30的一侧进入通风槽，扰流结构103对空气进行扰动，增加了空气的湍流强度，破坏了空气边界层的形成，引导空气更多地流向边缘处温度更高的绕组30，增强了边缘区域空气和中间区域空气间的混合，扰流结构103与绕组30之间的狭窄通道对空气进行了局部加速，提高了换热效果。扰动结构103还增加了通道中的换热面积，加大了空气和固体发热部件间的换热量，增强了空气和定子铁心20与绕组30之间的换热，在增强换热效果的同时使各部件之间的换热更加充分均匀。空气后经远离绕组30的一侧流出。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种通风槽支撑结构，其特征在于，所述通风槽支撑结构包括通风槽板、通风槽支撑筋和扰流结构，所述通风槽支撑筋固定于所述通风槽板上，所述扰流结构用于形成所述通风槽板上的空气扰动，且所述扰流结构固定于所述通风槽板上；
所述通风槽板包括过流区域和连接区域，所述过流区域为用于固定所述扰流结构的区域，所述连接区域为用于连接一相邻的定子铁心的区域；所述通风槽支撑筋设于所述过流区域的中部，所述通风槽支撑筋的两侧均设有所述扰流结构，沿所述通风槽板的长度方向，所述扰流结构靠近槽楔的一端到所述通风槽支撑筋的距离为L1；沿所述通风槽板的长度方向，所述扰流结构远离所述槽楔的一端到所述通风槽支撑筋的距离为L2，且L1<L2，所述扰流结构的长度方向与所述通风槽支撑筋长度方向的夹角为锐角，所述通风槽支撑筋的两侧的所述扰流结构呈开口朝向所述连接区域的八字形。
2.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述扰流结构为柱体，所述柱体的横截面为矩形、三角形或流线形。
3.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述锐角大于等于30°且小于等于60°。
4.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述扰流结构的高度不超过所述通风槽支撑筋的高度的一半。
5.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述扰流结构在所述通风槽板上的投影面积不超过所述过流区域的面积的1/3。
6.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，沿所述通风槽板的长度方向，相邻的两个所述扰流结构的距离为所述扰流结构的长度的8-10倍。
7.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述扰流结构与所述通风槽板一体成型，或所述扰流结构焊接固定于所述通风槽板上。
8.如权利要求1所述的通风槽支撑结构，其特征在于，所述通风槽支撑筋焊接固定于所述通风槽板上。
9.一种电机通风槽结构，其特征在于，所述电机通风槽结构包括定子铁心、绕组和如权利要求1-8中任意一项所述的通风槽支撑结构，所述绕组固定于所述定子铁心上，所述通风槽支撑结构通过固定件固定于两段所述定子铁心之间。
10.如权利要求9所述的电机通风槽结构，其特征在于，所述定子铁心远离所述绕组一侧设有螺纹孔，所述通风槽支撑结构远离所述绕组一侧设有螺纹孔，且所述定子铁心的螺纹孔与所述通风槽支撑结构的螺纹孔的孔径相同。
11.如权利要求9所述的电机通风槽结构，其特征在于，所述定子铁心由硅钢片沿轴向堆叠而成。
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