CN110504771B - 一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置 - Google Patents

一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，属于发电机技术领域，包括转子铁心和转子机座，其特征在于：还包括定子铁心、定子压板一、定子压板二、穿心螺杆和轴向环板，定子铁心包括多个铁心段，任意两个相邻铁心段之间设置有定子风沟，多个铁心段通过穿心螺杆连接，定子压板一和定子压板二之间固定有轴向环板，铁心段上固定有周向环板，定子铁心和转子铁心之间设置有定转子间隙，定子压板一、定子压板二、轴向环板和定子铁心围成定子铁心背部空间。本发明能够使静压差维持定值，定子风沟轴向风速相对均匀，从而为定子线圈和铁心温度的轴向均匀分布提供有利条件，减小定子线圈和铁心轴向温差，且结构简单，易于调节。

Description

一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置
技术领域
本发明涉及到发电机技术领域，尤其涉及一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置。
背景技术
对于大型旋转电机，定子上布置一定数量的通风沟用于冷却定子线圈和铁心是一种非常常见的冷却方式。与其他结构相配合，可以形成不同的流动方式。其中，气流从气隙分流至定子风沟，与电机中绝大多数情况流动相同，称为正流；气流从定子风沟汇流至气隙，与电机中绝大多数情况流动相反，称为逆流。
对于电机实际结构，风沟背部一般空间较大，可以认为压力保持不变，而对于气隙，通常受制于电机电磁设计会导致该流动空间十分有限，由于气流沿气隙轴向的不断分离或汇聚，使得气隙空间内压力变化十分复杂，具体来说，对于正流，由于气流的不断分离，动压不断减小，静压不断增加，气隙-风沟背部压差随之增加，会使得定子风沟内速度沿着流动方向逐渐增加，而对于逆流，由于气流的不断汇合，动压逐渐增加，静压逐渐降低，风沟背部-气隙压差也会逐渐增加使得沿着流动方向定子风沟流量也会逐渐增加。
研究表明：无论是正流方式还是逆流方式，只要气隙最大合速度达到30m/s以上就很容易造成定子风沟内速度分布不均，使得定子线圈或铁心轴向存在较大的温差。目前主要技术解决方案为定子边段铁心采用阶梯齿结构，也就是将靠端部几段铁心内径做的比其它段大，从而增加气隙过流面积，减小气隙最大速度，从而改善定子风沟风速和线圈、铁心温度轴向分布的均匀性，但是，边段铁心结构对铁心段轴向压紧起着至关重要的作用，边段铁心设置阶梯齿结构会对铁心压紧程度产生不利影响。
公开号为CN 207559785U，公开日为2018年06月29日的中国专利文献公开了一种定子带通风槽口的电机，包括机座、定子和转子，所述定子的外表面设有径向的定子风沟，定子的冲片空腔内安装有线圈和槽楔，其特征在于：所述槽楔与定子的内环面设有槽楔间隙，所述机座的一侧设有进风口和出风口，所述定子的端部安装有定子压板，所述定子压板与机座固定连接，定子压板上设有多个通风孔，所述转子的端部与机座之间设有环形板，所述环形板、定子和定子压板将机座的内腔分成导流腔体I和导流腔体II，所述导流腔体I与导流腔体II通过通风孔、定子风沟、定转子气隙和槽楔间隙连通。该专利文献公开的定子带通风槽口的电机，定子风沟轴向风速不均匀，不能有效减小定子线圈和铁心轴向温差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，本发明能够使静压差维持定值，定子风沟轴向风速相对均匀，从而为定子线圈和铁心温度的轴向均匀分布提供有利条件，减小定子线圈和铁心轴向温差，且结构简单，易于调节。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心和转子机座，转子铁心安装在转子机座上，转子铁心上固定有多个转子磁钢，多个转子磁钢沿转子铁心的轴向排列布置，其特征在于：还包括定子铁心、定子压板一、定子压板二、穿心螺杆和轴向环板，所述定子铁心包括多个铁心段，任意两个相邻铁心段之间设置有定子风沟，所述多个铁心段通过穿心螺杆连接，穿心螺杆的一端与定子压板一固定连接，另一端与定子压板二固定连接，所述定子压板一和定子压板二之间固定连接有轴向环板，所述铁心段上固定连接有周向环板，所述周向环板与轴向环板固定连接，所述定子铁心和转子铁心之间设置有定转子间隙，所述定子压板一、定子压板二、轴向环板和定子铁心围成定子铁心背部空间。
所述铁心段包括多个铁心冲片，多个铁心冲片交替叠装形成所述铁心段，铁心冲片上开有用于放置定子线圈的凹槽。
所述轴向环板与铁心段的径向距离和定转子间隙的宽度相同。
所述轴向环板上对应铁心段的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
所述周向环板和轴向环板之间的夹角为85-95°。
所述轴向环板为圆柱筒状。
所述轴向环板为端部小、中间大的圆台形状。
所述轴向环板为端部大、中间小的圆台形状。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，定子铁心包括多个铁心段，任意两个相邻铁心段之间设置有定子风沟，多个铁心段通过穿心螺杆连接，穿心螺杆的一端与定子压板一固定连接，另一端与定子压板二固定连接，定子压板一和定子压板二之间固定连接有轴向环板，铁心段上固定连接有周向环板，周向环板与轴向环板固定连接，定子铁心和转子铁心之间设置有定转子间隙，定子压板一、定子压板二、轴向环板和定子铁心围成定子铁心背部空间，采用这种特定结构，使用时，能够使得定子铁心背部空间成与定子铁心和转子铁心之间设置的定转子间隙可类比的流动空间，进而使得气流在定转子间隙和定子铁心背部空间在同一轴向位置具有流量相同，流向相反的特性，达到定转子间隙和定子铁心背部空间同一轴向位置动压大小保持近似相等，静压差维持定值，定子风沟轴向风速相对均匀的目的，从而为定子线圈和铁心温度的轴向均匀分布提供有利条件，整个装置对电机本体结构设计不产生影响，且结构简单、易于实施，方便调节，能够有效降低电机轴向温差5-15K。
二、本发明，铁心段包括多个铁心冲片，多个铁心冲片交替叠装形成所述铁心段，铁心冲片上开有用于放置定子线圈的凹槽，制造简单，易于实施，维护更换成本低。
三、本发明，轴向环板与铁心段的径向距离和定转子间隙的宽度相同，在保障对定子线圈和铁心进行均匀散热的情况下，能够使整个装置结构更加紧凑，占用空间小。
四、本发明，轴向环板上对应铁心段的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机，能够进一步提高通风效果，散热更均匀。
五、本发明，周向环板和轴向环板之间的夹角为85-95°，采用这种特定的布置方式，能够更好的达到定转子间隙和定子铁心背部空间同一轴向位置动压大小保持近似相等，静压差维持定值，定子风沟轴向风速相对均匀的目的，从而能够为定子线圈和铁心进行均匀的散热。
六、本发明，轴向环板为圆柱筒状，不仅能够保障良好的散热效果，而且结构简单，易于制造。
七、本发明，轴向环板为端部小、中间大的圆台形状，能够进一步提高散热效果，明显降低电机轴向温差达到10-15K。
八、本发明，轴向环板为端部大、中间小的圆台形状，能够降低电机轴向温差达到10-15K，具有优异的散热效果。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明铁心段的结构示意图；
图中标记：1、转子铁心，2、转子机座，3、转子磁钢，4、定子铁心，5、定子压板一，6、定子压板二，7、穿心螺杆，8、轴向环板，9、铁心段，10、定子风沟，11、周向环板，12、定转子间隙，13、定子铁心背部空间，14、铁心冲片，15、凹槽。
具体实施方式
实施例1
参见图1和图2，一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心1和转子机座2，转子铁心1安装在转子机座2上，转子铁心1上固定有多个转子磁钢3，多个转子磁钢3沿转子铁心1的轴向排列布置，还包括定子铁心4、定子压板一5、定子压板二6、穿心螺杆7和轴向环板8，所述定子铁心4包括多个铁心段9，任意两个相邻铁心段9之间设置有定子风沟10，所述多个铁心段9通过穿心螺杆7连接，穿心螺杆7的一端与定子压板一5固定连接，另一端与定子压板二6固定连接，所述定子压板一5和定子压板二6之间固定连接有轴向环板8，所述铁心段9上固定连接有周向环板11，所述周向环板11与轴向环板8固定连接，所述定子铁心4和转子铁心1之间设置有定转子间隙12，所述定子压板一5、定子压板二6、轴向环板8和定子铁心4围成定子铁心背部空间13。
本实施例为最基本的实施方式，定子铁心包括多个铁心段，任意两个相邻铁心段之间设置有定子风沟，多个铁心段通过穿心螺杆连接，穿心螺杆的一端与定子压板一固定连接，另一端与定子压板二固定连接，定子压板一和定子压板二之间固定连接有轴向环板，铁心段上固定连接有周向环板，周向环板与轴向环板固定连接，定子铁心和转子铁心之间设置有定转子间隙，定子压板一、定子压板二、轴向环板和定子铁心围成定子铁心背部空间，采用这种特定结构，使用时，能够使得定子铁心背部空间成与定子铁心和转子铁心之间设置的定转子间隙可类比的流动空间，进而使得气流在定转子间隙和定子铁心背部空间在同一轴向位置具有流量相同，流向相反的特性，达到定转子间隙和定子铁心背部空间同一轴向位置动压大小保持近似相等，静压差维持定值，定子风沟轴向风速相对均匀的目的，从而为定子线圈和铁心温度的轴向均匀分布提供有利条件，整个装置对电机本体结构设计不产生影响，且结构简单、易于实施，方便调节，能够有效降低电机轴向温差5-15K。
实施例2
参见图1和图2，一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心1和转子机座2，转子铁心1安装在转子机座2上，转子铁心1上固定有多个转子磁钢3，多个转子磁钢3沿转子铁心1的轴向排列布置，还包括定子铁心4、定子压板一5、定子压板二6、穿心螺杆7和轴向环板8，所述定子铁心4包括多个铁心段9，任意两个相邻铁心段9之间设置有定子风沟10，所述多个铁心段9通过穿心螺杆7连接，穿心螺杆7的一端与定子压板一5固定连接，另一端与定子压板二6固定连接，所述定子压板一5和定子压板二6之间固定连接有轴向环板8，所述铁心段9上固定连接有周向环板11，所述周向环板11与轴向环板8固定连接，所述定子铁心4和转子铁心1之间设置有定转子间隙12，所述定子压板一5、定子压板二6、轴向环板8和定子铁心4围成定子铁心背部空间13。
所述铁心段9包括多个铁心冲片14，多个铁心冲片14交替叠装形成所述铁心段9，铁心冲片14上开有用于放置定子线圈的凹槽15。
所述轴向环板8与铁心段9的径向距离和定转子间隙12的宽度相同。
所述轴向环板8上对应铁心段9的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
本实施例为一较佳实施方式，铁心段包括多个铁心冲片，多个铁心冲片交替叠装形成所述铁心段，铁心冲片上开有用于放置定子线圈的凹槽，制造简单，易于实施，维护更换成本低。
轴向环板与铁心段的径向距离和定转子间隙的宽度相同，在保障对定子线圈和铁心进行均匀散热的情况下，能够使整个装置结构更加紧凑，占用空间小。
轴向环板上对应铁心段的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机，能够进一步提高通风效果，散热更均匀。
实施例3
参见图1和图2，一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心1和转子机座2，转子铁心1安装在转子机座2上，转子铁心1上固定有多个转子磁钢3，多个转子磁钢3沿转子铁心1的轴向排列布置，还包括定子铁心4、定子压板一5、定子压板二6、穿心螺杆7和轴向环板8，所述定子铁心4包括多个铁心段9，任意两个相邻铁心段9之间设置有定子风沟10，所述多个铁心段9通过穿心螺杆7连接，穿心螺杆7的一端与定子压板一5固定连接，另一端与定子压板二6固定连接，所述定子压板一5和定子压板二6之间固定连接有轴向环板8，所述铁心段9上固定连接有周向环板11，所述周向环板11与轴向环板8固定连接，所述定子铁心4和转子铁心1之间设置有定转子间隙12，所述定子压板一5、定子压板二6、轴向环板8和定子铁心4围成定子铁心背部空间13。
所述铁心段9包括多个铁心冲片14，多个铁心冲片14交替叠装形成所述铁心段9，铁心冲片14上开有用于放置定子线圈的凹槽15。
所述轴向环板8与铁心段9的径向距离和定转子间隙12的宽度相同。
所述轴向环板8上对应铁心段9的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
周向环板11和轴向环板8之间的夹角为85°。
所述轴向环板8为端部大、中间小的圆台形状。
本实施例为又一较佳实施方式，轴向环板为端部大、中间小的圆台形状，能够降低电机轴向温差达到10-15K，具有优异的散热效果。
实施例4
参见图1和图2，一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心1和转子机座2，转子铁心1安装在转子机座2上，转子铁心1上固定有多个转子磁钢3，多个转子磁钢3沿转子铁心1的轴向排列布置，还包括定子铁心4、定子压板一5、定子压板二6、穿心螺杆7和轴向环板8，所述定子铁心4包括多个铁心段9，任意两个相邻铁心段9之间设置有定子风沟10，所述多个铁心段9通过穿心螺杆7连接，穿心螺杆7的一端与定子压板一5固定连接，另一端与定子压板二6固定连接，所述定子压板一5和定子压板二6之间固定连接有轴向环板8，所述铁心段9上固定连接有周向环板11，所述周向环板11与轴向环板8固定连接，所述定子铁心4和转子铁心1之间设置有定转子间隙12，所述定子压板一5、定子压板二6、轴向环板8和定子铁心4围成定子铁心背部空间13。
所述铁心段9包括多个铁心冲片14，多个铁心冲片14交替叠装形成所述铁心段9，铁心冲片14上开有用于放置定子线圈的凹槽15。
所述轴向环板8与铁心段9的径向距离和定转子间隙12的宽度相同。
所述轴向环板8上对应铁心段9的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
周向环板11和轴向环板8之间的夹角为90°。
所述轴向环板8为圆柱筒状。
本实施例为又一较佳实施方式，轴向环板为圆柱筒状，不仅能够保障良好的散热效果，而且结构简单，易于制造。
实施例5
参见图1和图2，一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心1和转子机座2，转子铁心1安装在转子机座2上，转子铁心1上固定有多个转子磁钢3，多个转子磁钢3沿转子铁心1的轴向排列布置，还包括定子铁心4、定子压板一5、定子压板二6、穿心螺杆7和轴向环板8，所述定子铁心4包括多个铁心段9，任意两个相邻铁心段9之间设置有定子风沟10，所述多个铁心段9通过穿心螺杆7连接，穿心螺杆7的一端与定子压板一5固定连接，另一端与定子压板二6固定连接，所述定子压板一5和定子压板二6之间固定连接有轴向环板8，所述铁心段9上固定连接有周向环板11，所述周向环板11与轴向环板8固定连接，所述定子铁心4和转子铁心1之间设置有定转子间隙12，所述定子压板一5、定子压板二6、轴向环板8和定子铁心4围成定子铁心背部空间13。
所述铁心段9包括多个铁心冲片14，多个铁心冲片14交替叠装形成所述铁心段9，铁心冲片14上开有用于放置定子线圈的凹槽15。
所述轴向环板8与铁心段9的径向距离和定转子间隙12的宽度相同。
所述轴向环板8上对应铁心段9的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
周向环板11和轴向环板8之间的夹角为95°。
所述轴向环板8为端部小、中间大的圆台形状。
本实施例为又一较佳实施方式，轴向环板为端部小、中间大的圆台形状，能够进一步提高散热效果，明显降低电机轴向温差达到10-15K。

Claims (4)

1.一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，包括转子铁心（1）和转子机座（2），转子铁心（1）安装在转子机座（2）上，转子铁心（1）上固定有多个转子磁钢（3），多个转子磁钢（3）沿转子铁心（1）的轴向排列布置，其特征在于：还包括定子铁心（4）、定子压板一（5）、定子压板二（6）、穿心螺杆（7）和轴向环板（8），所述定子铁心（4）包括多个铁心段（9），任意两个相邻铁心段（9）之间设置有定子风沟（10），所述多个铁心段（9）通过穿心螺杆（7）连接，穿心螺杆（7）的一端与定子压板一（5）固定连接，另一端与定子压板二（6）固定连接，所述定子压板一（5）和定子压板二（6）之间固定连接有轴向环板（8），所述铁心段（9）上固定连接有周向环板（11），所述周向环板（11）与轴向环板（8）固定连接，所述定子铁心（4）和转子铁心（1）之间设置有定转子间隙（12），所述定子压板一（5）、定子压板二（6）、轴向环板（8）和定子铁心（4）围成定子铁心背部空间（13）；所述轴向环板（8）为端部小、中间大的圆台形状或端部大、中间小的圆台形状。
2.根据权利要求1所述的一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，其特征在于：所述铁心段（9）包括多个铁心冲片（14），多个铁心冲片（14）交替叠装形成所述铁心段（9），铁心冲片（14）上开有用于放置定子线圈的凹槽（15）。
3.根据权利要求1所述的一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，其特征在于：所述轴向环板（8）与铁心段（9）的径向距离和定转子间隙（12）的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的一种用于改善定子轴向温度分布均匀性的装置，其特征在于：所述轴向环板（8）上对应铁心段（9）的端部开有通风流道，通风流道用于气流流入或流出电机。
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