一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，它涉及电机领域。压圈内部开设有轴径向通风道，定子端部铁心内部开设有轴径向通风孔。压指压装在带有轴径向通风孔的定子端部铁心上，带有轴径向通风道的压圈压装在压指上，铜屏蔽和压圈之间存在通风沟，压圈和风板之间存在导风沟，压圈内部轴向通风道的圆孔和定子端部铁心内部轴向通风孔的圆孔均对着长压指和短压指之间的流体区域，压圈内部轴向通风道沿轴向贯穿于整个压圈，压圈内部径向通风道分别与靠近压圈内圆表面和外圆表面的轴向通风道相连通。定子端部铁心内部轴向通风孔和径向通风孔相连通。本发明增强了隐极发电机端部区域的冷却效果，结构简单，便于实现。
【专利说明】
一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，属于电机领域。
【背景技术】
[0002]大型隐极发电机端部区域的轴向长度占整个发电机轴向长度的比例较高，隐极发电机端部区域内各构件的损耗以及温升直接影响发电机的效率和安全运行。为了适应国家对电力能源的需求，需要不断的增大隐极发电机的单机容量来提高发电机的发电能力，这必然会导致发电机的电磁负荷增加，发电机内各构件的损耗急剧增大。不合理的隐极发电机端部通风冷却系统的设计会使得端部各构件的热量不能被及时带走，导致发电机端部各构件的温升明显增大，严重威胁到隐极发电机的安全稳定运行。
[0003]为了能够降低隐极发电机端部各构件的温度，可以采用新型端部通风冷却技术，通过提高发电机端部区域内冷却流体的利用率，有效地带走发电机端部各构件所产生的热量，降低发电机端部各构件的温度，进而提高隐极发电机稳定运行的能力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，以解决由于隐极发电机定子端部区域各构件的损耗高，通风设计不合理而导致的端部构件铜屏蔽、压圈以及定子端部铁心温度过高的问题，能够有效地降低定子端部区域各构件的温度，提高隐极发电机稳定运行的能力。
[0005]本发明的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，它包括铜屏蔽、压圈、压指、定子端部铁心、挡风隔板、风板、铜屏蔽和压圈之间通风沟、挡风隔板和压圈之间导风沟、压圈内部轴向通风道、压圈内部径向通风道、定子端部铁心内部轴向通风孔和定子端部铁心内部径向通风孔。铜屏蔽由铜屏蔽内圆段、铜屏蔽中间段和铜屏蔽外圆段组成，压指由长压指和短压指组成。压圈内部开设有轴径向通风道，定子端部铁心内部开设有轴径向通风孔。压指压装在带有轴径向通风孔的定子端部铁心上，带有轴径向通风道的压圈压装在压指上，铜屏蔽和压圈之间存在通风沟，压圈和风板之间存在导风沟，压圈内部轴向通风道的圆孔和定子端部铁心内部轴向通风孔的圆孔均对着长压指和短压指之间的流体区域，压圈内部轴向通风道沿轴向贯穿于整个压圈，压圈内部径向通风道分别与靠近压圈内圆表面和外圆表面的轴向通风道相连通。定子端部铁心内部轴向通风孔和径向通风孔相连通。
[0006]作为优选，所述的压圈内部的轴向通风道和径向通风道的截面均为圆形，圆形的直径为5 mm至15 mm。将铜屏蔽和压指之间的压圈内部轴向通风道和径向通风道定义为压圈的补充式轴径向通风道，将靠近风板的压圈内部轴向通风道和径向通风道定义为压圈的自冷式轴径向通风道。压圈的补充式轴径向通风道中轴向通风道沿径向方向的排数为4排至10排;径向通风道沿轴向方向的列数为2列至5列。压圈的自冷式轴径向通风道中轴向通风道沿径向方向的排数为I排至3排;径向通风道沿轴向方向的列数为3列至6列。定子端部铁心内部的轴向通风孔和径向通风孔的截面同样均为圆形，圆形的直径为5 mm至15 mm。定子端部铁心内部轴向通风孔沿径向方向的排数为3排至7排;径向通风孔沿轴向方向的列数为I列。
[0007]作为优选，所述的铜屏蔽内圆段与水平方向成一定的角度，该角度为15°至45°。如此设置，可以使得更多的隐极发电机端部冷却流体进入到铜屏蔽和压圈之间的通风沟内，加快了通风沟内冷却流体的速度，进一步降低了铜屏蔽和压圈的温度。
[0008]作为优选，所述的定子端部铁心内部轴向通风孔与水平方向成一定的角度，该角度为5°至35°。如此设置，可以使得更多的压指之间冷却流体进入到定子端部铁心内部轴径向通风孔内，加快了定子端部铁心内部冷却流体的速度，进一步降低了定子端部铁心的温度。
[0009]作为优选，所述的压圈的补充式轴向通风道与水平方向成一定的角度，该角度为6°至36°。如此设置，可以使得更多的压指之间冷却流体进入到压圈的补充式轴向通风道内，加快了压圈内部、铜屏蔽和压圈之间通风沟内冷却流体的速度，进一步降低了铜屏蔽与压圈的温度。
[0010]作为优选，所述的铜屏蔽内圆段的上表面开设有矩形凹槽，矩形凹槽的深度为铜屏蔽厚度的1/3，矩形凹槽的宽度为20 mm，矩形凹槽的长度与铜屏蔽内圆段的长度相等。矩形凹槽沿圆周方向均匀地分布，其数量为20个至40个。如此设置，一方面可以增大铜屏蔽和压圈之间通风沟的通风截面积，使得端部区域内更多的冷却流体进入铜屏蔽和压圈之间通风沟内，加快通风沟内冷却流体的速度，另一方面还增大了冷却流体与铜屏蔽内圆段的接触面积，提高了冷却流体带走铜屏蔽内圆段热量的能力，有效地降低了发热严重的铜屏蔽内圆段的温度。
[0011]本发明的优点:在原来实心压圈内部开设有补充式轴径向通风道和自冷式轴径向通风道以及在原来实心定子端部铁心内部开设有轴径向通风孔后，形成了协同式轴径向定子端部通风冷却系统。该通风冷却系统能够确保端部构件压圈和定子端部铁心内部具有较高的流体速度以及较大的表面散热系数，同时加快了铜屏蔽和压圈之间通风沟内冷却流体、挡风隔板和压圈之间导风沟内冷却流体以及压指之间冷却流体的速度，有效地带走了铜屏蔽、压圈、压指和定子端部铁心的热量，明显地降低了铜屏蔽、压圈、压指和定子端部铁心的温度。本发明结构简单，便于实现，有效地增强了隐极发电机定子端部区域各构件的冷却效果，尤其可以显著地降低发热严重的定子端部铁心、压圈以及铜屏蔽的温度，提高了隐极发电机端部区域冷却流体的利用率，并且节省了定子端部铁心和压圈的材料，降低了成本。
[0012]【附图说明】:
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0013]图1为本发明所述一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统的轴向剖视图；
图2为本发明所述一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统中压指和挡风板的圆周方向剖视图；
图3为本发明所述一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统中压圈的圆周方向剖视图；
图4为本发明所述一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统中定子端部铁心的圆周方向剖视图；
图5为本发明【具体实施方式】二所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统的轴向剖视图；
图6为本发明【具体实施方式】三所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统的轴向剖视图；
图7为本发明【具体实施方式】四所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统的轴向剖视图；
图8为本发明【具体实施方式】五所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统中铜屏蔽的轴向剖视图。
[0014]图中:1-铜屏蔽;2-压圈；3-压指;4-定子端部铁心;5-挡风隔板;6-风板;7-铜屏蔽和压圈之间通风沟;8-挡风隔板和压圈之间导风沟;9-压圈内部轴向通风道；10-压圈内部径向通风道；11 -定子端部铁心内部轴向通风孔；12-定子端部铁心内部径向通风孔；13-矩形凹槽。图中箭头所示为一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统中冷却流体的流动方向。
[0015]【具体实施方式】:
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此夕卜，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0016]【具体实施方式】一:结合图1，图2，图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，它包括铜屏蔽1、压圈2、压指3、定子端部铁心4、挡风隔板5、风板6、铜屏蔽和压圈之间通风沟7、挡风隔板和压圈之间导风沟8、压圈内部轴向通风道9、压圈内部径向通风道10、定子端部铁心内部轴向通风孔11和定子端部铁心内部径向通风孔12。铜屏蔽I由铜屏蔽内圆段1-1、铜屏蔽中间段1-2和铜屏蔽外圆段1-3组成，压指3由长压指3-1和短压指3-2组成。压圈2内部开设有轴径向通风道，定子端部铁心4内部开设有轴径向通风孔。压指3压装在带有轴径向通风孔的定子端部铁心4上，带有轴径向通风道的压圈2压装在压指3上，铜屏蔽I和压圈2之间存在通风沟7，压圈2和风板6之间存在导风沟8，压圈2内部轴向通风道9的圆孔和定子端部铁心4内部轴向通风孔11的圆孔均对着长压指3-1和短压指3-2之间的流体区域，压圈2内部轴向通风道9沿轴向贯穿于整个压圈2，压圈2内部径向通风道10分别与靠近压圈2内圆表面和外圆表面的轴向通风道9相连通。定子端部铁心4内部轴向通风孔11和径向通风孔12相连通。
[0017]压圈2内部的轴向通风道9和径向通风道10的截面均为圆形，圆形的直径为5 mm至
15mm，本实施例取为10 mm。将铜屏蔽I和压指3之间的压圈2内部轴向通风道9和径向通风道10定义为压圈2的补充式轴径向通风道，将靠近风板6的压圈2内部轴向通风道9和径向通风道10定义为压圈2的自冷式轴径向通风道。压圈2的补充式轴径向通风道中轴向通风道9沿径向方向的排数为4排至10排，本实施例取为7排;径向通风道10沿轴向方向的列数为2列至5列，本实施例取为3列。压圈2的自冷式轴径向通风道中轴向通风道9沿径向方向的排数为I排至3排，本实施例取为I排;径向通风道10沿轴向方向的列数为3列至6列，本实施例取为4列。定子端部铁心4内部的轴向通风孔11和径向通风孔12的截面同样均为圆形，圆形的直径为5 mm至15 mm，本实施例取为10 mm。定子端部铁心4内部轴向通风孔11沿径向方向的排数为3排至7排，本实施例取为5排;径向通风孔12沿轴向方向的列数为I列。
[0018]在原来实心压圈2和实心定子端部铁心4内部分别开设有轴径向通风道和轴径向通风孔后，构成了协同式轴径向定子端部通风冷却系统。压指3之间的冷却流体分为四路来冷却端部各构件，一路压指3之间的冷却流体直接进入铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内，对铜屏蔽I和压圈2进行冷却。一路压指3之间的冷却流体通过补充式轴径向通风道进入到铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内，一方面补充式轴径向通风道增大了冷却流体与压圈2的接触面积，冷却流体可以更多地带走压圈2的热量。另一方面增加了铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内冷却流体的流量，加快了通风沟7内冷却流体的速度，通风沟7内具有更高速度的冷却流体进一步降低了铜屏蔽I和压圈2的温度。从铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内流出的冷却流体，一部分进入压圈2和风板6之间的导风沟8，另一部分进入压圈2的自冷式轴径向通风道，自冷式轴径向通风道和导风沟8内的冷却流体又进一步降低了压圈2的温度。另一路压指3之间的冷却流体进入到定子端部铁心4内部的轴向通风孔11和径向通风孔12，增大了冷却流体与发热严重的定子端部铁心4的接触面积，有效地带走了定子端部铁心4的热量，明显地降低了定子端部铁心4的温度。最后一路压指3之间的冷却流体从挡风隔板5与压圈2之间的缝隙流出，这一路冷却流体对压圈2、压指3和定子端部铁心4进行了冷却。这种协同式轴径向定子端部通风冷却系统可以有效地带走发热严重的铜屏蔽1、压圈2、压指3和定子端部铁心4的热量，明显地降低了铜屏蔽1、压圈2、压指3和定子端部铁心4的温度，提高了隐极发电机端部区域内冷却流体的利用率，并且节省了定子端部铁心和压圈的材料，降低了成本。
[0019]【具体实施方式】二:结合图5说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于铜屏蔽内圆段1-1与水平方向成一定的角度，该角度为15°至45°，本实施例取为20°。如此设置，可以使得更多的隐极发电机端部冷却流体进入到铜屏蔽I和压圈2之间的通风沟7内，加快了通风沟7内冷却流体的速度，进一步降低了铜屏蔽I和压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0020]【具体实施方式】三:结合图6说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于定子端部铁心4内部轴向通风孔11与水平方向成一定的角度，该角度为5°至35°，本实施例取为15°。如此设置，可以使得更多的压指3之间冷却流体进入到定子端部铁心4内部轴径向通风孔内，加快了定子端部铁心4内部冷却流体的速度，进一步降低了定子端部铁心4的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0021]【具体实施方式】四:结合图7说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于压圈2的补充式轴向通风道9与水平方向成一定的角度，该角度为6°至36°，本实施例取为10°。如此设置，可以使得更多的压指3之间冷却流体进入到压圈2的补充式轴向通风道9内，加快了压圈2内部、铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内冷却流体的速度，进一步降低了铜屏蔽I与压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0022]【具体实施方式】五:结合图8说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于铜屏蔽内圆段1-1的上表面开设有矩形凹槽13，矩形凹槽13的深度为铜屏蔽I厚度的I/3，矩形凹槽13的宽度为20 mm，矩形凹槽13的长度与铜屏蔽内圆段1-1的长度相等。矩形凹槽13沿圆周方向均匀地分布，其数量为20个至40个，本实施例取为30个。如此设置，一方面可以增大铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7的通风截面积，使得端部区域内更多的冷却流体进入铜屏蔽I和压圈2之间通风沟7内，加快通风沟7内冷却流体的速度，另一方面还增大了冷却流体与铜屏蔽内圆段1-1的接触面积，提高了冷却流体带走铜屏蔽内圆段1-1热量的能力，有效地降低了发热严重的铜屏蔽内圆段1-1的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0023]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:它包括铜屏蔽(1)、压圈(2)、压指(3)、定子端部铁心(4)、挡风隔板(5)、风板(6)、铜屏蔽和压圈之间通风沟(7)、挡风隔板和压圈之间导风沟(8)、压圈内部轴向通风道(9)、压圈内部径向通风道(10)、定子端部铁心内部轴向通风孔(11)和定子端部铁心内部径向通风孔(12)；铜屏蔽(I)由铜屏蔽内圆段(1-1)、铜屏蔽中间段(1-2)和铜屏蔽外圆段(1-3)组成，压指(3)由长压指(3-1)和短压指(3-2)组成;压圈(2)内部开设有轴径向通风道，定子端部铁心(4)内部开设有轴径向通风孔;压指(3)压装在带有轴径向通风孔的定子端部铁心(4)上，带有轴径向通风道的压圈(2)压装在压指(3)上，铜屏蔽(I)和压圈(2)之间存在通风沟(7)，压圈(2)和风板(6)之间存在导风沟(8)，压圈(2)内部轴向通风道(9)的圆孔和定子端部铁心(4)内部轴向通风孔(11)的圆孔均对着长压指(3-1)和短压指(3-2)之间的流体区域，压圈(2)内部轴向通风道(9)沿轴向贯穿于整个压圈(2)，压圈(2)内部径向通风道(10)分别与靠近压圈(2)内圆表面和外圆表面的轴向通风道(9)相连通;定子端部铁心(4)内部轴向通风孔(I I)和径向通风孔(12)相连通。2.根据权利要求1所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:所述的压圈(2)内部的轴向通风道(9)和径向通风道(10)的截面均为圆形，圆形的直径为5 mm至15 mm;将铜屏蔽(I)和压指(3)之间的压圈(2)内部轴向通风道(9)和径向通风道(10)定义为压圈(2)的补充式轴径向通风道，将靠近风板(6)的压圈(2)内部轴向通风道(9)和径向通风道(10)定义为压圈(2)的自冷式轴径向通风道;压圈(2)的补充式轴径向通风道中轴向通风道(9 )沿径向方向的排数为4排至1排;径向通风道(1 )沿轴向方向的列数为2列至5列；压圈(2)的自冷式轴径向通风道中轴向通风道(9)沿径向方向的排数为I排至3排;径向通风道(10)沿轴向方向的列数为3列至6列；定子端部铁心(4)内部的轴向通风孔(11)和径向通风孔(12)的截面同样均为圆形，圆形的直径为5 _至15 mm;定子端部铁心(4)内部轴向通风孔(I I)沿径向方向的排数为3排至7排;径向通风孔(12)沿轴向方向的列数为I列。3.根据权利要求1所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:所述的铜屏蔽内圆段(1-1)与水平方向成一定的角度，该角度为15°至45°。4.根据权利要求1所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:所述的定子端部铁心(4)内部轴向通风孔(11)与水平方向成一定的角度，该角度为5°至35° ο5.根据权利要求1所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:所述的压圈(2)的补充式轴向通风道(9)与水平方向成一定的角度，该角度为6°至 36°。6.根据权利要求1所述的一种隐极发电机的协同式轴径向定子端部通风冷却系统，其特征在于:所述的铜屏蔽内圆段(1-1)的上表面开设有矩形凹槽(13)，矩形凹槽(13)的深度为铜屏蔽(I)厚度的1/3，矩形凹槽(13)的宽度为20 mm，矩形凹槽(13)的长度与铜屏蔽内圆段(1-1)的长度相等，矩形凹槽(13)沿圆周方向均匀地分布，其数量为20个至40个。
【文档编号】H02K9/02GK105978226SQ201610306316
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】韩继超, 杨帆, 戈宝军, 陶大军, 肖芳, 林鹏, 李伟力
【申请人】哈尔滨理工大学