CN116667601B - 一种带有轴流内风扇的电机内风路设计 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电机风冷冷却内风路，此风路主要结构包括双层轴流内风扇、具有内外双层导流环的加强环、转子、转子通风板、定子、定子端板，槽楔。轴流内风扇具有内外两层扇叶，内外扇叶之间由风扇筒隔绝，两个双层轴流风扇分别安装在转子两侧，所述具有导流环的加强环导流环与轴向成一定角度，导流环与加强环径向部分形成一条风路，构成部分气隙延长风路，两个加强环对称安装在转子端部上，定子与转子有径向风路，定子端板和转子通风板周向上均分分布一定数量的通风槽钢，槽钢径向某部位两侧对称有梯形翅，两根槽钢之间形成一定形状的径向通道。该电机风路结构从轴流冷却风分流利用，延长气隙风路，加速径向通风道冷却风三个方面系统化增强对电机发热部位的冷却效果。

Description

一种带有轴流内风扇的电机内风路设计

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是具有轴流内风扇和径向通风道的电机通风内风路结构。

背景技术

随着电机容量的提高，电磁负荷不断增大，使之发热问题日益严重。大功率电机功率密度的相应增大会使其内部通风散热问题更加突出，另外大功率电机体积小、发热严重，散热空间有限，热量的有效散发困难、温升高，对电机运行的可靠性和安全性构成严重影响。研究发现，在电机运行过程中大部分冷却风从內风路入口进入气隙时即在定子绕组端部被吸走汇流在内风路出口，而不会进入气隙沿气隙流向定子铁心轴向中部的径向通风道，最终使得冷却风利用率不高冷却效果大幅度下降。因此对于大功率电机需要充分分析其内部的流体分布及其热效应，设计其风路结构。

发明内容

本发明旨在通过设计风路结构在一定程度上优化电机内风路结构，减弱定子绕组端部的虹吸效应，降低电机整体温升，保障电机的可靠性和安全性。

为此本发明提出通过内外双层扇叶轴流风扇、导流加强环、气隙延长风路、通风板加速冷却风几个方面系统化思想优化风路结构，使更多的冷却风从定子绕组端部流入气隙，提高冷却风在内风路的利用率，增强冷却效果。

根据本发明提出的一种大功率电机的内风路结构，包括内外双层扇叶轴流内风扇、具有导流环的加强环、定子、转子、定子端板、转子通风板等结构。

所述内外双层扇叶内风扇轴流风扇具有两层扇叶，外层扇叶固定在风扇筒上，内层扇叶为风扇筋扇叶，内外两层扇叶的风扇筒分别组装在风扇套两侧，内层扇叶外有风扇筒隔绝内外两层轴流风。

所述加强环具有导流环，导流环固定在加强环径向部分上，整个导流环与轴向之间形成一定角度，导流环使外层扇叶旋转形成的冷却风以一定角度沿导流环流入气隙，导流环延长了气隙风路。

所述定子铁心由若干定子冲片间隔一定距离形成，这些间隔构成了定子径向通风道。

所述定子端板周向均匀分布一定数量的长方体形的通风槽钢，槽钢径向某部位两侧有梯形翅，长方体形的通风槽钢与两侧的梯形翅为一体式结构。

所述转子铁心由若干个转子冲片间隔一定距离形成，这些间隔构成了转子径向通风道。转子冲片上周向均匀分布一定数量的通风孔。

所述转子通风板周向均匀分布一定数量的通风槽钢，槽钢某部位两侧对称有梯形翅，槽钢与梯形翅为一体式结构，且转子周向上具有分布与转子冲片上同等形状与数量的通风孔。

加强环的导流环使更多外层扇叶运动形成的冷却风以一定角度进入气隙。

本发明具有的有益效果为：

1.双层扇叶分层利用轴流风，提高冷却风的利用率，减弱定子绕组端部的虹吸效应。

2.导流环使冷却风流向不同的发热部位，使外层冷却风沿外层导流环流向定子绕组端部，增加进入气隙的内层冷却风，增强冷却风的冷却效果。

3.定子端板上两侧具有梯形翅的槽钢使两槽钢之间形成两端宽中间窄的径向通风道，使进入定子径向通风道的冷去风在中间窄的部位得到加速，然后加速流出定子，流向内风路出口，增强对定子铁心的冷却效果，降低定子铁心的温升。

4.转子通风板上两侧具有梯形翅的槽钢使两槽钢之间形成一端窄一端宽的转子径向通风道，使进入转子径向通风道的冷却风在中间窄的部位得到加速，然后加速流向气隙，增强对转子铁心的冷却效果，降低转子铁心的温升。

附图说明

图1为本发明所述的内外双层扇叶轴流风扇示意图，其中1为外扇叶，2为风扇筒，3为内扇叶。

图2为本发明所述的具有导流环的加强环部分结构示意图，其中4为加强环，5为导流环。

图3，图4为本发明所述的定子端板结构示意图，其中6为定子端板，7为定子通风槽钢。

图5为本发明所述的转子通风板结构示意图，其中8为转子通风板，9为转子通风槽钢。

图6为本发明所述的定子示意图，其中10为定子铁芯，11为定子绕组，12为槽楔，13为定子压圈。

图7为本发明所述的转子示意图，其中14为转子端部，15为转子铁心,16为转子导体，17为轴。

图8为本发明所述的内外双层扇叶轴流内风扇、具有导流环的加强环、定子、转子等部件的电机风路结构装配体的部分结构示意图，其中部分冷却风的流迹轨迹如图中虚线和箭头所示。

图9为本发明所述的内外双层扇叶轴流内风扇、具有导流环的加强环、定子、转子等部件的电机风路结构装配体的二分之一部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1所示，本发明所述的内外双层扇叶轴流内风扇主要结构包括外扇叶1，风扇筒2，内扇叶3，通过风扇筒2的隔绝使内外双层扇叶吹动的轴流风流向不同的发热部位，外层轴流风一部分流向定子绕组，一部分通过图2加强环上的导流环之间的气隙延长风路流入气隙，内层轴流风一部分通过图2加强环上的流入转子通风孔，流向气隙的冷却风如图8中虚线和箭头所示。

如图2所示，本发明所述的具有双层导流环的加强环主要结构包括加强环4，导流环5，导流环结构和轴向成一定角度，导流环固定在加强环的径向部位上与轴向成一定角度，加强环周向均匀分布一定数量的通风孔使冷却风经过通风孔流向转子结构，流向气隙的冷却风如图8中虚线和箭头所示。

如图3所示，本发明所述的定子端板上周向均匀分布一定数量的带有梯形翅的通风槽钢，通风槽钢主体为长方体结构，在通风槽钢的某部位两侧对称有梯形结构的四棱柱，此梯形结构的四棱柱称为通风槽钢的梯形翅，通风槽钢的均匀分布使两根槽钢之间的定子径向通风道成两边宽中间窄的结构，冷却风从端板内侧通风道较宽的部位流向较窄的部位压强增大，风速增大，然后从端板外侧较宽的部位流出定子结构，狭管效应的形成风速的增大使冷却效果增强，如图4中虚线所示。

如图5所示，本发明所述的转子通风板上周向均匀分布一定数量的通风槽钢和通风孔，通风槽钢为长方体结构径向某部位两侧对称有梯形翅，类似于定子端板相邻两根通风槽钢使冷却风在某位置加速，然后快速流出转子结构，增强冷却效果。

如图6所示，本发明所述的定子装配结构主要包括定子端板6，定子铁心10，定子绕组11，槽楔12，为增强定子铁心的冷却效果，定子铁心由定子冲片间隔一定距离形成，这些间距内安装定子端板，定子端板与一侧的定子铁心之间有定子径向通风道，冷却风流过径向通风道对定子铁心进行冷却，本发明的所述的定子端板在一定程度上加快了冷却风的流动，增强了对定子铁心的冷却效果。

如图7，本发明所述的转子装配结构主要包括转子通风板8，转子端部14，转子铁心15，转子导体16，轴17，转子端部上安装具导流环的加强环，为增强转子铁心的冷却效果，转子铁心由转子冲片间隔一定距离形成，这些间距内安装转子通风板，转子通风板与一侧的转子铁心之间有转子径向通风道，冷却风流过径向通风道对转子铁心进行冷却，本发明的所述的转子通风板在一定程度上加快了冷却风的流速，增强了对转子发热部位的冷却效果。

如图8所示，本发明所述电机内风路结构的部分结构立体图，部分冷却风的流迹轨迹如图中虚线和箭头所示。从图8中可以看出本发明所述的气隙延长风路结构。本发明通过对冷却风在内风扇处分流利用，对加强环在原有结构上优化设计使气隙风路延长并增加进入气隙的冷却风，在径向通风道对冷却风加速三者结合的优势来增强对电机不同部位的冷却效果，降低电机的温升。

在本发明的描述过程中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上对本发明电机风路结构的说明和描述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种电机内风路结构，其特征在于：

双轴流风扇镜像安装在定子、转子两侧，风扇筒上有外层扇叶和内层扇叶，外层扇叶和内层扇叶之间有风扇筒隔绝，内层扇叶和外层扇叶均为轴流式扇叶，外层扇叶安装在风扇筒径向外侧轴向上远离转子的一侧，内层扇叶安装在风扇筒径向内侧轴向上靠近转子的一侧；

加强环具有导流环，导流环与加强环为一体式结构，导流环使更多的冷却风以一定角度进入气隙更深处；

定子由多个定子冲片沿着轴向间隔分布组成，定子的两端有定子压圈，定子各冲片之间有一定距离的间隔，若干个间隙共同构成了定子的径向通风道，定子径向通风道中装有定子端板，端板上均匀分布一定数量的带有梯形翅的通风槽钢，使冷却风径向流出定子的同时相邻两个槽钢上的梯形翅使整个定子径向通风道两头宽中间窄；

转子由多个转子冲片沿着轴向间隔分布组成，转子冲片上周向均匀分布一定数量的轴向通风孔，转子两端的转子端部上安装具有导流环的加强环，转子各冲片之间有一定距离的间隔，若干个间隙共同构成了转子的径向通风道，转子径向通风道中装有转子通风板，转子通风板上周向均匀分布一定数量的通风槽钢，通风槽钢的一端两侧有梯形翅，相邻两个槽钢上的梯形翅使整个转子径向通风道一端宽一端窄；

外层扇叶旋转形成的冷却风经过导流环导流，使更多冷却风以一定角度流入气隙更深处，然后沿定子径向风路流出内风路，内层扇叶旋转形成的冷却风大部分通过加强环上的通风孔进入转子轴向风路，然后沿转子径向风路流入气隙，流向定子径向风路。

2.根据权利要求1所述的电机内风路结构，其特征在于：导流环固定在加强环径向部分上，导流环与轴向形成一定角度形成气隙延长风路，加强环径向部分周向均匀分布一定数量的通风孔。

3.根据权利要求1所述的电机内风路结构，其特征在于：定子端板周向均匀分布一定数量的带有梯形翅的通风槽钢即长方体通风槽钢某部位两侧有对称的梯形翅。

4.根据权利要求1所述的电机内风路结构，其特征在于：转子冲片上周向上均匀分布一定数量轴向通风孔，转子通风板周向上均匀分布和转子冲片通风孔同样数量和形状的轴向通风孔，以及同样数量的长方体通风槽钢，通风槽钢某部位两侧有对称的梯形翅。