CN1119361A - 电机的定子叠片体 - Google Patents

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Abstract

在一种带有插入定子叠片体的槽内并通过槽楔(12)将其固定住的定子绕组导体(10、11)的电机的定子叠片体中，在各个叠片体分段间设有通过径向伸展的间隔件(3)形成的径向通风通道(4)。为了避免形成绕组导体的单侧贴流及朝向电机空气隙(5)的回流，在间隔件的在径向上在内面的端头设有开孔(14)，间隔件的所述端头也可以沿与转子的旋转方向相反的方向弯曲。如槽楔在通风通道的部位具有楔形的缺口(15)，就可以额外地提高冷却效应。

Description

电机的定子叠片体
本发明涉及一种电机的定子叠片体，这种电机具有插入定子叠片体的槽内并通过槽楔将其固定住的定子绕组导体，槽楔相对于定子内孔面往回缩进，该定子叠片体由单个的叠片体分段构成，叠片体分段由径向通风通道或冷却槽相互间隔开，为了间隔开，设置有大致径向伸展的间隔件，这些间隔件跟叠片体分段的两个相互朝向的端面中之一牢固地连接着，这些间隔件将所述通风通道细分成多个分通风通道，间隔件的轴向伸展的腹板或股板实现分通风通道的分隔。
这种类型的定子叠片体公开在例如1967年由柏林/海德堡/纽约的Springer出版社出版的、Wiedemann/Kellenberger所著“电机的构造”(Konstruktion elektrischer Maschinen)一书中，参阅第262-264页，特别是第264页上的图171。
在旋转电机中，根据定子的通风型式，定子叠片的分层在铁心的整个长度上是连续的，而冷却表面是通过在叠片的背部或齿中的通风孔、通过引入槽或通过扩大铁心表面来产生的，或者通过径向的通风通道或冷却槽将铁心沿其长度细分成单个的铁心叠。这些通风通道通过间隔件形成，这些间隔件通过铆接或点焊固定在通风通道的一侧的一个端板上。间隔件的轴向厚度需通过热的考虑来确定，介于6与20mm之间，有时可达30mm。
间隔件在较小的电机中可以完全用铁制成，而在较大的电机中在叠片层背部的低磁感应区用铁，在较高感应的齿区则用黄铜或非金属材料制成。根据Weidemann/Kellenberger的著作，间隔件的结构必须考虑在层叠时的挤压力(间隔件不允许倾倒)和低的冷却剂流阻和低的冷却剂噪声(将前缘和后缘倒圆，参看上述引文中第264页第一段)。
事实表明，在所述书中指出的解决方案(将径向处在内面的间隔件端头倒圆)在单位功率不断增长的情况下远远不足以保证足够的冷却，特别是将热的冷却气体从电机的空气隙中排走的问题。也就是说，这里必须使绝大部份沿圆周方向在电机空气隙内的流动的气体急剧地朝径向方向偏转。
本发明的目的在于提供一种在本文开头所提计的那种类型的定子叠片体，这种叠片体可以用简单和经济的方式最佳地进行冷却。
这一目的根据本发明是这样来实现的，在间隔件的在径向上处于内面的端头上设有一个开口或是间隔件在那里断开，该开口或断开将在圆周方向上相邻的分通风通道相互连通。
通过间隔件在空气隙一侧的端头部份的特殊结构，在定子冷却槽中的流阻急剧下降。存在在冷却槽进口处的气流的急骤收缩就这样地减弱了或完全消除了。此外，多一些动压在那里转换成静压。另一个优点是避免了可能发生的冷却气体的回流。
本发明特别适合于带有所谓引入槽的定子叠片体，也就是说，适用于其槽楔与定子齿不是齐平的、而是径向往回缩进的结构。
本发明的实施例以及由此可获得的优点将在下文中结合附图予以详述。
在附图中本发明的实施例都以示意的方式予以描述，在附图中：
图1示出一个通过一个旋转电机的由多个叠片体分段构成的公知定子体的部份纵向截面图；
图2示出一个配置有定子槽和间隔件的叠片扇段的缩小比例的俯视图；
图3示出一个取自图2的、放大和更为详细的节段，用以说明本发明的要解决的问题；
图4是沿着图3的剖切线A-A截取的、通过冷却槽的纵向截面图；
图5示出本发明的第一实施例，它带有一个工字形横截面的、在整个长度上都是直的间隔件，在其空气隙一侧的端头部份上设有一个开口或在该处断开；
图6示出带有工字形横截面的间隔件的第二实施例，它在其空气隙一侧的端头部份具有开口并且朝与转子旋转方向相反的方向弯曲；
图7示出本发明的第三实施例，它配置有相应于图5或图6所示的开口，该开口通过间隔件的腹板在相应位置上朝与转子旋转方向相反的方向弯曲而形成；
图8示出作为图6的结构的发展的第四实施例，其中槽楔还在冷却槽的范围内配置有楔形的缺口；
图9示出一个带有楔形缺口的槽楔的透视图；
图10示出一个被一个图9所示的槽楔穿入的冷却槽的节段的俯视图。
在通过诸如一个气冷涡轮发电机的旋转电机的由叠片体分段1、2构成的定子叠片体的部份纵向截面图中，叠片体分段通过间隔件3互相隔开。在这示例中，间隔件由具有一个腹板3a和两个平行的翼缘3b的I形型材构成。如果不用I形型材，也可用其它截面形状的型材、例如L形型材或U形型材(参照图4的截面A-A)。这样就提供了径向伸展的通风通道或冷却槽4，从定子叠片体与转子6之间的电机空气隙5中的冷却气体可以被导引通过这些冷却槽。间隔件3的轴向伸展的腹板3a(或在L形型材或U形型材中则为其股部)将这些冷却槽细分成多个分通风通道4a、4b、……，这些分通风通道通过所述腹板3a相分开。
叠片体分段1、2本身由多个相互叠置的叠片7、即所谓的电工钢片或硅钢片构成，其厚度通常为0.5mm。在大的电机中，每个片层由多个叠片扇段组成(参看图2的俯视图)，这些叠片扇段在相邻层中是在圆周方向上相互错开排列的。叠片7的两面都涂有一层绝缘漆层(未示出)以避免叠片短接。间隔件3通常被紧固在两个由较厚的薄板(通常为1mm)制成的端板71或72中之一上。图2所示的一个这样的设有间隔件3的端板扇段71的俯视图(不合比例)说明了间隔件3的径向布置的情况，这些间隔件伸展通过端板扇段71的几乎整个齿区8直至叠片背部9。为了图面完整起见，图2中还示出在定子槽中相互叠置的绕组导体10、11和槽楔12。这些槽楔12相对于定子内孔面径向往回缩进，从而在后者与槽楔之间产生一个所谓的引入槽13。最后，图2中还示出通孔4′，定子的压紧螺栓被导引穿过这些通孔。
到此为止描述的电机是公知的并且在例如本文开头提到的“电机的构造”一书中有描述。
结合图3中的一个相对于图2放大的截段的图示，下面将对本发明所要解决的问题予以说明。在此图中，转子6(图中未示出)的旋转方向以箭头R表示，而其余的箭头象征从电机空气隙5流进分通风通道4的冷却气体流，分通风通道通过端板71、72和间隔件3的腹板3a来界定。
沿转子旋转方向R流动的冷却气体沿箭头方向从电机空气隙5流入分通风通道4a、4b、……。经过探测显示出，根据引入槽13的深度形成主要是一个“单侧的”通流，也就是说，要被冷却的绕组导体10、11基本上只有一侧有冷却气流贴着流过。这个单侧贴流不但减小了冷却气体与导体之间的热交换，而且还会造成一个围绕导体回到电机空气隙去的回流(在图3中以虚线表示)。
为了改善冷却作用，在图5中，在间隔件3的靠近空气隙一侧的端头部份上、在大约与槽楔12同一高度的位置上、在腹板3a上设置有断口或开口14，这些断口或开口使在圆周方向上邻接的两个分通风通道4a与4b之间形成一个局部连接。代替腹板3a上的开口或断口，间隔件3也可以在槽楔12的径向高度上断开。两个间隔件部件的这些开口14或界定这些开口的末端最好带有斜坡，使之与冷却气体的流向平行。开口14或断口的通道面积大约相当于分通风通道4a或4b的径向外流面积的大小；开口14的径向高度与冷却槽的宽度的比数通常在1与3之间。
如图5所示的绕组导体10、11的双侧贴流于是就形成了。回流就可靠地避免了。
如间隔件3除了在空气隙一侧的端头部份上的开口14或断开之外，还在空气隙一侧的端头处整体朝着转子旋转方向R相反的方向弯曲，如图6所示，就可以对冷却效应作出更进一步的改善。在这里，弯曲从开口14处开始，持续直到贴近电机空气隙5处为止，在该处间隔件3也终止了。为了避免对I形、L形或U形的间隔件进行弯形，在弯曲的节段中可将翼缘或股部3b去掉。于是翼缘3b就终止在图6中以虚线表示的、开口14的背离空气隙的边缘的高度的地方。图6中所示的绕组导体10、11的双侧贴流于是就形成了，而回流就可靠地避免了。
图7中所示的本发明的变型构成了结合图6描述的间隔件3的构形的变种。在图7中，间隔件3在空气隙一侧的端头处直线地伸展。在径向上在外面的间隔件部份的端头3a′向外弯折并朝着相反于转子的转动方向R来弯曲。这里特别建议采用两件式间隔件结构。在径向上在外面的间隔件部份的翼缘3b终止在弯曲开始的部位；伸出的腹板端头按照规定弯曲。在径向上在内面的间隔件部份构形不变并径向伸展。它也可以相对于径向方向位移一个一定的角度固定在端板71或72上。
这里同样形成了如图7中所示的绕组导体10、11的双侧贴流，而回流就可靠地避免了。
迄今所描述的实施例中，流入分通风通道4a、4b……中的冷却气体必须绕着穿过冷却槽的槽楔流过。此外，该槽楔收缩了自由流体断面，这是由于其由其支承功能确定的几何形状所致，在这例子中是一个梯形。
冷却效应的进一步改进可以通过这样的方案来达成：槽楔12根据8在冷却槽4区域内具有一个例如楔形的缺口15，该缺口沿着转子6的旋转方向R、也就是冷却气体的流向、持续地加宽。楔形缺口的顶尖处在槽楔的在入流侧朝向着电机空气隙5的边缘上。在流出侧，楔形缺口的表面16终止于槽壁17处。一个这样构形的槽楔示出在图9中，而图10则示出一个从内部看的、由一个这样的槽楔穿过的冷却槽的节段的俯视图。作为另一种可选择的方式，该缺口也可以不采用平的楔形表面16而采用凸形表面、也就是说向外拱起的表面，如图8中虚线所示。
对冷却效应的又一种改进措施可以是—如图8中的虚线所示—在冷却槽的区域内(分通风通道4a、4b……的左半部份)，槽楔12上有这样一个缺口，使槽楔在冷却槽的区域内与槽壁17齐平。
当然，所描述的在冷却槽4区域内的槽楔12的特定构形也可以用于如图5、6和7中所描述的所有其它结构形式或变型中。此外，本发明并不只限于附图中所示出的间隔件的断面形状；它还可以实施在带有L形、H形和其它断面形状的间隔件上。

Claims (7)

1.一种电机的定子叠片体，这种电机带有插入定子叠片体的槽内并通过槽楔(12)将其固定住的定子绕组导体(10、11)，槽楔(12)相对于定子内孔往回缩进，该定子叠片体由单个的叠片体分段(1、2)构成，叠片体分段由径向通风通道(4)相互间隔开，为了间隔开，设置有大致径向伸展的间隔件(3)，这些间隔件跟叠片体分段的两个相互朝向的端面中之一牢固地连接着，这些间隔件(3)将所述通风通道细分成多个分通风通道(4a、4b 、……)，间隔件(3)的轴向伸展的腹板或股板(3a)实现分通风通道的分隔，其特征在于，在间隔件(3)的在径向上处于内面的端头上设有一个开口(14)，或者间隔件(3)在那里断开，该开口(14)将在圆周方向上相邻的分通风通道(4a、4b)相互连通。
2.按权利要求1所述的定子叠片体，其特征在于，开口(14)或断口带有斜坡，而这斜坡大致与冷却气体的流向平行。
3.按权利要求1或2所述的定子叠片体，其特征在于，间隔件(3)上的开口大致设在槽楔(12)的径向高度上。
4.按权利要求1至3中之一项所述的定子叠片体，其特征在于，间隔件(3)在空气隙一侧的端头部份朝着与转子(5)的旋转方向(R)相反的方向弯曲，从外面沿径向看，该弯曲大致在槽楔(12)的高度上开始，一直持续到贴近电机空气隙(5)处为止。
5.按权利要求1至4中之一项所述的定子叠片体，其特征在于，槽楔(12)在通风通道(4)的区域内有一个第一缺口(15)，该缺口沿着转子(6)的旋转方向持续地加宽。
6.按权利要求5所述的定子叠片体，其特征在于，缺口(15)在槽楔(12)的在入流侧朝着电机空气隙的边缘处开始，而终止在流出侧的槽壁(17)处。
7.按权利要求5或6的定子叠片体，其特征在于，槽楔(12)在通风通道(4)的区域内具有一个第二缺口(18)，该第二缺口(18)与第一缺口(15)的流出端对置设置并设计成使第二缺口(18)的根部大致与定子槽(16)的相应壁(17)对齐。
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