CN110601393B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，电机包括内定子、气隙和径向通风槽，电机还包括多个轴向通风道和两盖板，多个轴向通风道设于内定子的内表面上，多个轴向通风道、气隙和径向通风槽相互连通；两盖板分别设于多个轴向通风道沿电机的轴向方向的两端，盖板用于封闭多个轴向通风道沿电机的轴向方向的两端的端口。本发明通过使冷却介质沿轴向通风道流经内定子的内表面，从而加强内定子的内表面的冷却效果。多个轴向通风道、气隙和径向通风槽相互连通，以形成完整的冷却回路，保证电机冷却的稳定性。在多个轴向通风道沿电机的轴向方向的两端设置盖板，以阻止部分应流入气隙的冷却介质直接流入轴向通风道，使得应流入气隙的冷却介质遭到分流，影响电机的冷却效果。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别涉及一种采用内定子的电机。

背景技术

风力发电机组大型化是目前的发展趋势，机组大型化必然要求发电机的大型化，大型化的发电机往往具有更高的损耗，对冷却提出了更高的要求。风力发电机一般采用内定子的电机，目前对于电机比较常用的冷却方式是空冷，通过径向通风槽实现电机的冷却。也有一些电机，尤其是集中绕组电机，通过槽内绕组间的间隙实现轴向通风冷却。还有一些电机通过水冷的方式实现冷却，在定子轭部布置冷却液管路，通过管路中的水或水溶液实现对电机的冷却。

在现有技术中，水冷对安全性的要求最高，冷却液管路的泄露可能对电机造成致命破坏，因此对水质、管路接头可靠性等的要求很高。轴向通风冷却比水冷具有更高的安全性，但往往引起电机轴向较大的温度梯度，造成电机局部温度过高，缩短绝缘寿命，同时引起电机轴向热变形的不均匀。通过沿电机轴向布置的径向通风槽对电机进行冷却是目前比较常用的，安全性和温度均匀性都较好，但是空气流经径向通风槽之后便离开定子区域，导致内定子的内表面的冷却效果较差。

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电机中的内定子的内表面的冷却效果较差的缺陷，提供一种电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电机，所述电机包括内定子、气隙和径向通风槽，所述内定子包括定子铁芯，所述定子铁芯沿所述电机的径向方向的最内侧面为内表面，所述内表面与所述内定子的内部空间相邻，所述定子铁芯的内表面即为所述内定子的内表面，其特点在于，所述电机还包括：

多个轴向通风道，多个所述轴向通风道设于所述内表面上，且多个所述轴向通风道平行于所述电机的轴向方向，多个所述轴向通风道、所述气隙和所述径向通风槽相互连通；

两盖板，分别设于多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的两端，所述盖板用于封闭多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的两端的端口。

在本方案中，通过在内表面上设置轴向通风道，以使冷却介质能够沿轴向通风道流经内表面，从而加强定子铁芯内表面的冷却效果，即加强内定子的内表面的冷却效果。多个轴向通风道、气隙和径向通风槽相互连通，从而气隙中的冷却介质能流向径向通风槽，再由径向通风槽流向轴向通风道，轴向通风道内的冷却介质直接排出到电机外部或经过换热器冷却后流向气隙以形成完整的冷却回路，保证电机冷却的稳定性，提高电机的冷却效率，降低电机的运行温度。在多个轴向通风道沿电机的轴向方向的两端设置盖板，以阻止部分应流入气隙的冷却介质直接流入轴向通风道，使得应流入气隙的冷却介质遭到分流，影响电机的冷却效果。

较佳地，所述电机还包括：

挡块组件，设于所述内表面上，所述挡块组件沿所述电机的轴向方向的两端分别与两所述盖板连接；

挡板组件，与所述挡块组件连接，所述挡板组件用于改变冷却介质的流动方向；

其中，所述内表面、所述挡块组件和所述挡板组件围成有多个所述轴向通风道。

在本方案中，冷却介质由径向通风槽流向内定子的内部空间时，在挡板组件的阻挡作用下，冷却介质改变流动方向以能在轴向通风道中流动，冷却介质的流动方向由原来的沿电机的径向方向流动变为沿电机的轴向方向的流动，从而使冷却介质能够流经内表面，以达到冷却内表面的目的。

较佳地，所述定子铁芯包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的叠片组，所述挡块组件包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的挡块组，任一所述挡块组与一个所述叠片组连接或一体成型。

在本方案中，挡块组与叠片组连接或一体成型以使冷却介质能够流经内表面。

较佳地，沿所述电机的轴向方向，任一所述挡块组的两端和对应的所述叠片组的两端对齐。

在本方案中，挡块组应尽可能不遮挡径向通风槽在内表面上的出口，避免增大冷却介质的流动阻力，保证挡块组件的稳定性。

较佳地，任一所述挡块组包括多个沿所述电机的周向方向间隔设置的挡块。

在本方案中，多个挡块用于形成不同的轴向通风道。

较佳地，所述挡块沿所述电机的径向方向的长度大于所述挡块沿所述电机的周向方向的长度。

在本方案中，在一定的参数范围内，挡块沿电机的径向方向的长度越长且挡块沿电机的周向方向的长度越短，轴向通风道的面积越大，越有利于内定子的内表面的冷却。

较佳地，所述挡板组件包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的挡板组。

在本方案中，部分冷却介质在轴向通风道流动之后，由多个挡板组之间的间隔流出轴向通风道进入内定子的内部空间，再由内定子的内部空间流向气隙。

较佳地，任一所述挡板组沿所述电机的周向方向包括多个挡板，多个所述挡板依次连接。

在本方案中，任一挡板组包括多个挡板方便挡板组件的安装和维护。

较佳地，相邻两所述挡板组之间的距离大于或等于对应所述径向通风槽沿所述电机的轴向方向上的高度。

在本方案中，冷却介质在两个挡板组的间隔之间的平均流速应该小于或等于冷却介质在径向通风槽的平均流速，以使冷却介质在轴向通风道内受到的流动阻力较小，从而加强内定子的内表面的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

较佳地，沿所述电机的轴向方向，任一所述挡板组的高度大于对应的所述径向通风槽的高度。

在本方案中，由径向通风槽流向内定子的内部空间的冷却介质能够在挡板组的作用下改变流向，使冷却介质沿轴向通风道流动，从而加强内定子的内表面的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

较佳地，多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的横截面的面积之和大于或等于对应的所述径向通风槽沿所述电机的径向方向的横截面面积。

在本方案中，冷却介质在轴向通风道的平均流速应该小于或等于冷却介质在径向通风槽的平均流速，以使冷却介质在轴向通风道内受到的流动阻力较小，从而加强内定子的内表面的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过在内表面上设置轴向通风道，以使冷却介质能够沿轴向通风道流经内表面，从而加强定子铁芯内表面的冷却效果，即加强内定子的内表面的冷却效果。多个轴向通风道、气隙和径向通风槽相互连通，从而气隙中的冷却介质能流向径向通风槽，再由径向通风槽流向轴向通风道，轴向通风道内的冷却介质直接排出到电机外部或经过换热器冷却后流向气隙以形成完整的冷却回路，保证电机冷却的稳定性，提高电机的冷却效率，降低电机的运行温度。在多个轴向通风道沿电机的轴向方向的两端设置盖板，以阻止部分应流入气隙的冷却介质直接流入轴向通风道，使得应流入气隙的冷却介质遭到分流，影响电机的冷却效果。

附图说明

图1为本发明一实施例的电机的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例的电机的另一立体结构示意图。

图3为本发明一实施例的电机的俯视结构示意图。

附图标记说明

10 内定子

101 叠片组

102 内表面

20 气隙

30 径向通风槽

40 轴向通风道

50 冷却空气

60 挡块组件

601 挡块组

6011 挡块

70 挡板组件

701 挡板组

80 盖板

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明提供了一种电机，如图1-3所示，电机包括内定子10、气隙20和径向通风槽30，内定子10包括定子铁芯，定子铁芯沿电机的径向方向的最内侧面为内表面102，内表面102与内定子10的内部空间相邻，定子铁芯的内表面102即为内定子10的内表面102。

本实施例中冷却介质均为空气，在其他可替代的实施方式中，也可采用其他具有冷却效果的气体。需要说明的是，径向通风槽30的支撑方式为本领域的现有技术，在此不做详细说明，本领域技术人员可以采用现有技术中公知的支撑方式，例如支撑筋支撑。

电机还包括多个轴向通风道40，多个轴向通风道40设于内表面102上，且平行于电机的轴向方向。冷却空气50沿轴向通风道40流动，以达到冷却内表面102的目的，加强了定子铁芯内表面102的冷却效果，即加强了内定子10的内表面102的冷却效果。

多个轴向通风道40、气隙20和径向通风槽30三者之间相互连通，冷却空气50先由气隙20流向径向通风槽30，再由径向通风槽30流向轴向通风道40，轴向通风道40中的冷却空气50直接排出到电机外部或经过换热器冷却后又流回气隙20，从而形成了一个完整的冷却回路，保证电机冷却的稳定性，提高电机的冷却效率，降低电机的运行温度。

电机还包括两个盖板80，两个盖板80分别设于多个轴向通风道40沿电机的轴向方向的两端，盖板80用于封闭多个轴向通风道40沿电机的轴向方向的两端的端口，以阻止部分应流入气隙20的冷却空气50直接流入轴向通风道40，使得应流入气隙20的冷却空气50遭到分流，影响电机的冷却效果。

电机还包括挡块组件60和挡板组件70，挡块组件60设于内表面102上，挡块组件60沿电机的轴向方向的两端分别与两个盖板80连接，挡板组件70与挡块组件60连接，挡板组件70用于改变冷却空气50的流动方向，内表面102、挡块组件60和挡板组件70围成有多个轴向通风道40。冷却空气50由径向通风槽30流向内定子10的内部空间时，在挡板组件70的阻挡作用下，冷却空气50改变流动方向以能在轴向通风道40中流动，冷却空气50的流动方向由原来的沿电机的径向方向流动变为沿电机的轴向方向的流动，从而使冷却空气50能够流经内表面102，以达到冷却内表面102的目的。需要说明的是，盖板80与挡块组件60的连接方式在本实施例中没有具体说明，本领域技术人员可以采用常见的连接方式进行连接，例如螺栓连接。

定子铁芯包括多个沿电机的轴向方向间隔设置的叠片组101，任一叠片组101由多个硅钢片沿电机的轴向方向堆叠而成。挡块组件60包括多个沿电机的轴向方向间隔设置的挡块组601，任一挡块组601与一个叠片组101一体成型。沿所述电机的轴向方向，任一所述挡块组601的两端和对应的所述叠片组101的两端对齐。挡块组601应尽可能不遮挡径向通风槽30在内表面102上的出口，避免增大冷却介质的流动阻力，保证挡块组件60的稳定性。挡块组601与叠片组101一体成型，节省了两者之间连接所要的工时，降低加工成本，提高了电机的可靠性。在其他可替代的实施方式中，任一挡块组601也可与一个叠片组101连接，本领域技术人员可以采用现有技术中公知的连接方式，例如焊接。

任一挡块组601包括多个沿电机的周向方向间隔设置的挡块6011，多个挡块6011用于形成不同的轴向通风道40。挡块6011沿电机的径向方向的长度大于挡块6011沿电机的周向方向的长度，在一定的参数范围内，挡块6011沿电机的径向方向的长度越长且挡块6011沿电机的周向方向的长度越短，轴向通风道40的面积越大，越有利于内定子10的内表面102的冷却。需要说明的是，根据实际情况的不同，挡块6011的尺寸应满足的参数范围会发生变化，技术人员应根据实际情况进行相应调整。

挡板组件70包括多个沿电机的轴向方向间隔设置的挡板组701，任一挡板组701沿电机的周向方向包括多个挡板，多个挡板依次连接，方便安装和维护。部分冷却空气50在轴向通风道40流动之后，由多个挡板组701之间的间隔流出轴向通风道40进入内定子10的内部空间，再由内定子10的内部空间流向气隙20。

相邻两挡板组701之间的距离大于或等于对应径向通风槽30沿电机的轴向方向上的高度，从而冷却空气50在两个挡板组701的间隔之间的平均流速能小于或等于冷却空气50在径向通风槽30的平均流速，以使冷却空气50在轴向通风道40内受到的流动阻力较小，从而加强内定子10的内表面102的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

沿电机的轴向方向，任一挡板组701的高度大于对应的径向通风槽30的高度，从而由径向通风槽30流向内定子10的内部空间的冷却空气50能够在挡板组701的作用下改变流向，使冷却空气50沿轴向通风道40流动，加强了内定子10的内表面102的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

多个轴向通风道40沿电机的轴向方向的横截面的面积之和大于或等于对应的径向通风槽30沿电机的径向方向的横截面面积，从而冷却空气50在轴向通风道40的平均流速能够小于或等于冷却空气50在径向通风槽30的平均流速，以使冷却空气50在轴向通风道40内受到的流动阻力较小，从而加强内定子10的内表面102的冷却效果，进而加强电机的冷却效果。

冷却空气50经由定子的端部进入气隙20后沿电机的轴向方向流动，然后流入径向通风槽30，其流动方向发生改变，由原来的沿电机的轴向方向流动变为沿电机的径向方向流动。当冷却空气50流出内表面102到达挡板组件70时，由于挡板组件70限制了冷却空气50继续向电机的径向方向流动，使得冷却空气50在轴向通风道40内流动，冷却空气50的流向再次发生改变，由原来的沿电机的径向方向流动变为沿电机的轴向方向流动。冷却空气50在轴向通风道40内的流动过程中，会从挡板组701之间的间隔中流入内定子10的内部空间，再经由内定子10的内部空间流入气隙20，从而完成一次冷却循环。

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 (8)

1.一种电机，所述电机包括内定子、气隙和径向通风槽，所述内定子包括定子铁芯，所述定子铁芯包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的叠片组，所述定子铁芯沿所述电机的径向方向的最内侧面为内表面，所述内表面与所述定子的内部空间相邻，所述定子铁芯的内表面即为所述内定子的内表面，其特征在于，所述电机还包括：

多个轴向通风道，多个所述轴向通风道设于所述内表面上，且多个所述轴向通风道平行于所述电机的轴向方向，多个所述轴向通风道、所述气隙和所述径向通风槽相互连通；

两盖板，分别设于多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的两端，所述盖板用于封闭多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的两端的端口；

挡块组件，设于所述内表面上，所述挡块组件沿所述电机的轴向方向的两端分别与两所述盖板连接；

挡板组件，与所述挡块组件连接，所述挡板组件用于改变冷却介质的流动方向；

其中，所述内表面、所述挡块组件和所述挡板组件围成有多个所述轴向通风道；

所述挡板组件包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的挡板组，相邻两所述挡板组之间的距离大于或等于对应所述径向通风槽沿所述电机的轴向方向上的高度。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述挡块组件包括多个沿所述电机的轴向方向间隔设置的挡块组，任一所述挡块组与一个所述叠片组连接或一体成型。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，沿所述电机的轴向方向，任一所述挡块组的两端和对应的所述叠片组的两端对齐。

4.如权利要求2所述的电机，其特征在于，任一所述挡块组包括多个沿所述电机的周向方向间隔设置的挡块。

5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述挡块沿所述电机的径向方向的长度大于所述挡块沿所述电机的周向方向的长度。

6.如权利要求1所述的电机，其特征在于，任一所述挡板组沿所述电机的周向方向包括多个挡板，多个所述挡板依次连接。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，沿所述电机的轴向方向，任一所述挡板组的高度大于对应的所述径向通风槽的高度。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的电机，其特征在于，多个所述轴向通风道沿所述电机的轴向方向的横截面的面积之和大于或等于对应的所述径向通风槽沿所述电机的径向方向的横截面面积。