一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构的制作方法

1.本实用新型涉及水力发电设备通风冷却技术领域，更具体地说涉及一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构。


背景技术：

2.水轮发电机转子是水轮发电机的转动部件。转子由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩，磁极的励磁电流由直流励磁机或整流式励磁装置通过集电装置供给。
3.在水轮发电机磁极设计过程中，磁极线圈作为转子主要发热部件，磁极线圈的通风冷却一般需要经过专门的设计。目前常规的磁极通风结构有磁极外通风，磁极内外表面通风等结构。不管是哪种通风方式，磁极外表面的风量一般由转子支架、磁轭风沟产生的风量从磁极极间自由扩散冷却磁极线圈表面。经研究，只有贴近磁极线圈表面的风并且风速达到一定的条件，磁极线圈的冷却效果才更好，因此磁极大部分极间风量未得到充分利用。由于磁极极间尺寸受电磁方案限制，无法自由调整，因此磁极极间风速一般不可调整。
4.为实现磁极线圈的有效冷却，只能通过加大风量的方式实现。然而机组风量加大势必会引起机组通风损耗的增大，机组效率会有所降低。如果机组产生风量受限，机组有效风量又得不到利用，机组效率和线圈温升都将处于不利的结果。
5.凸极磁极在机组旋转过程中，存在迎风面和背风面的区别，一般磁极迎风面冷却效果要好于背风面，背风面磁极线圈冷却难题成为制约磁极线圈轻量化的设计的一个瓶颈。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，本实用新型的发明目的在于解决现有技术中磁极线圈背风面冷却效果差的问题。本实用新型的导风结构包括安装在相邻两磁极极间的导风件，该导风件固定在相邻两磁极极间的磁轭上，且该导风件的中线与两磁极极间中线重合，导风件两侧呈对称结构，导风件的侧面包括导风面和导风侧立面，导风面靠近导风件根部，导风侧立面与磁极线圈侧面平行布置，导风侧立面与磁极线圈侧面之间形成径向通风风道。本实用新型可以通过设计导风件导风侧立面与磁极线圈侧面之间的间隙大小来调节通过磁极外表面风量的风速，使磁极外表面冷却效果达到理想效果。
7.为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：
8.一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，包括安装在相邻两磁极极间的导风件，所述导风件的根部固定在相邻两磁极极间的磁轭上，所述导风件的中线与两磁极极间中线重合；所述导风件两侧相互对称；导风件的侧面包括导风面和导风侧立面，所述导风面由导风件根部斜向磁极方向延伸，所述导风侧立面一端与导风面连接，另一端向磁极外缘方向延伸，所述导风侧立面与磁极线圈侧面平行设置，且导风侧立面与磁极线
圈侧面之间形成径向通风风道。
9.导风件的轴向长度与磁极轴向长度一致。
10.所述磁轭上装配有若干磁轭导风带，相邻两磁轭导风带之间形成磁轭极间通风通道，所述导风件设置在磁轭极间通风通道的出风口处。
11.所述磁轭上设置有用于安装导风件的t型凹槽，所述导风件根部设置有t型头，导风件的t型头装配在所述t型凹槽中，并通过楔形键紧配。
12.所述导风件根部中间开设有螺孔，所述磁轭上对应安装导风件的位置开设有螺孔，导风件通过螺栓紧配在磁轭上。
13.所述导风件为接地部件，导风件的导风侧立面与磁极线圈侧面之间的径向通风风道的宽度大于磁极线圈对地绝缘距离。
14.所述导风件采用绝缘材料制成。
15.所述导风件为金属部件，导风件的导风侧立面采用绝缘材料制成。
16.所述导风件采用v型空心结构。
17.与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：
18.1、本实用新型中导风件侧面包括导风面和导风侧立面，导风侧立面与磁极线圈侧面形成径向通风风道，导风面将由转子支架和磁轭风沟产生的风量导入到导风侧立面与磁极线圈侧面之间形成的径向通风风道内，该风道可以通过设计导风侧立面与磁极线圈侧面之间的间隙大小来调节通过磁极外表面风量的风速，使磁极外表面冷却效果达到理想效果；导风件将极间出风均匀的导入磁极背风面，从而使磁极线圈两侧面温升更加均匀，有效降低磁极线圈表面温升极值大小。
19.2、在本技术中，可以采用纯径向通风结构的导风件，导风件的轴向长度与磁极轴向长度一致，磁轭极间出风全部通过磁极极间的导风件导入到导风侧立面与磁极线圈侧面之间形成的径向通风风道中。还可以采用轴向+径向通风结构，磁轭两端安装风扇结构，对于长铁芯磁极而言，轴向风扇压头用来冷却磁极端头，导风件安装在磁极线圈中部，用于提高磁极线圈中部外表面磁极线圈风速，从而提高磁极线圈冷却效果。
20.3、在本技术中，若磁极极间的导风件本体为接地部件，磁极线圈为带电部件，为防止磁极线圈对极间风速调节装置放电，导风件导风侧立面与磁极线圈侧面之间的间隙应大于磁极线圈对地绝缘距离。若根据风速调节的要求，需要该间隙小于磁极线圈对地距离，则可以将磁极极间的导风件采用绝缘材料制作，或其本体采用金属部件，导风侧立面采用绝缘材料，或在导风侧立面上增加绝缘层。
21.4、在本技术中，导风件本体由于需要承受自身离心力，本技术特意采用v型空心结构设计的导风件，本技术的导风件一方面可以降低自身重量，减少本身承受的离心力，第二方面可形成风扇结果，形成一定压头，用以增加机组风量，冷却定子铁芯及定子绕组。
22.5、导风件设置在磁轭极间通风通道的出风口处，便于对磁轭通风通道产生的风量进行控制和引导，将其引导至磁极线圈侧面与导风侧立面之间，提升冷却效果。
附图说明
23.图1为本实用新型导风结构一种实施结构示意图；
24.图2为本实用新型导风结构又一种实施结构示意图；
25.附图标记：1、磁极，2、磁轭，3、磁极线圈，4、导风件，5、导风面，6、导风侧立面，7、磁极线圈侧面，8、导风件根部，9、径向通风风道，10、磁轭导风带，11、磁轭极间通风通道，12、t型凹槽，13、t型头，14、楔形键，15、螺栓，16、转子支架，17、转子中心体。
具体实施方式
26.下面结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案做出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.实施例1
28.作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1和2所示，本实施例公开了一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，包括安装在相邻两磁极1极间的导风件4，所述导风件4的根部固定在相邻两磁极1极间的磁轭2上，所述导风件4的中线与两磁极1极间中线重合；所述导风件4两侧相互对称；导风件4的侧面包括导风面5和导风侧立面6，所述导风面5由导风件根部8斜向磁极1方向延伸，所述导风侧立面6一端与导风面5连接，另一端向磁极1外缘方向延伸，所述导风侧立面6与磁极线圈侧面7平行设置，且导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成径向通风风道9。导风面5将由转子支架16和磁轭2风沟产生的风量导入到导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成的径向通风风道9内，该风道可以通过设计导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间的间隙大小来调节通过磁极1外表面风量的风速，使磁极1外表面冷却效果达到理想效果；导风件4将极间出风均匀的导入磁极1背风面，从而使磁极线圈3两侧面温升更加均匀，有效降低磁极线圈3表面温升极值大小。
29.实施例2
30.作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和2所示，本实施例公开了一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，包括安装在相邻两磁极1极间的导风件4，所述导风件4的根部固定在相邻两磁极1极间的磁轭2上，所述导风件4的中线与两磁极1极间中线重合；所述导风件4两侧相互对称；导风件4的侧面包括导风面5和导风侧立面6，所述导风面5由导风件根部8斜向磁极1方向延伸，所述导风侧立面6一端与导风面5连接，另一端向磁极1外缘方向延伸，所述导风侧立面6与磁极线圈侧面7平行设置，且导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成径向通风风道9。
31.作为本实施例的一种实施方式，如图1所示，所述磁轭2上设置有用于安装导风件4的t型凹槽12，所述导风件根部8设置有t型头13，导风件4的t型头13装配在所述t型凹槽12中，并通过楔形键14紧配。
32.作为本实施例的又一种实施方式，如图2所示，所述导风件根部8中间开设有螺孔，所述磁轭2上对应安装导风件4的位置开设有螺孔，导风件4通过螺栓15紧配在磁轭2上。
33.实施例3
34.作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和附图2所示，本实施例公开了一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，包括安装在相邻两磁极1极间的导风件4，所述导风件4的根部固定在相邻两磁极1极间的磁轭2上，所述导风件4的中线与两磁极1极间中线重合；所述导风件4两侧相互对称；导风件4的侧面包括导风面5和导风侧
立面6，所述导风面5由导风件根部8斜向磁极1方向延伸，所述导风侧立面6一端与导风面5连接，另一端向磁极1外缘方向延伸，所述导风侧立面6与磁极线圈侧面7平行设置，且导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成径向通风风道9。所述磁轭2上装配有若干磁轭导风带10，相邻两磁轭导风带10之间形成磁轭极间通风通道11，所述导风件4设置在磁轭极间通风通道11的出风口处。便于对磁轭2通风通道产生的风量进行控制和引导，将其引导至磁极线圈侧面7与导风侧立面6之间，提升冷却效果。
35.作为本实施例的一种实施方式，机组采用纯径向通风结构，导风件4的轴向长度与磁极1轴向长度一致。磁轭2极间出风全部通过磁极1极间的导风件4导入到导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成的径向通风风道9中。
36.作为本实施例的又一种实施方式，机组采用轴向+径向通风结构，磁轭2两端安装风扇结构，对于长铁芯磁极1而言，轴向风扇压头用来冷却磁极1端头，导风件4安装在磁极线圈3中部，用于提高磁极线圈3中部外表面磁极线圈3风速，从而提高磁极线圈3冷却效果。
37.在本实施例中，若磁极1极间的导风件4本体为接地部件，磁极线圈3为带电部件，为防止磁极线圈3对极间风速调节装置放电，导风件4导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间的间隙应大于磁极线圈3对地绝缘距离。若根据风速调节的要求，需要该间隙小于磁极线圈3对地距离，则可以将磁极1极间的导风件4采用绝缘材料制作，或其本体采用金属部件，导风侧立面6采用绝缘材料，或在导风侧立面6上增加绝缘层。
38.更进一步的，导风件4本体由于需要承受自身离心力，本技术特意采用v型空心结构设计的导风件4，本技术的导风件4一方面可以降低自身重量，减少本身承受的离心力，第二方面可形成风扇结果，形成一定压头，用以增加机组风量，冷却定子铁芯及定子绕组。
39.实施例4
40.作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和附图2所示，一种提高凸极同步电机磁极外表面冷却效率的导风结构，磁极铁芯通过磁轭2与转子支架16与转子中心体17连成一体，磁极线圈3套装在磁极铁芯侧边，导风件4安装在相邻两磁极1极间，与磁极线圈3外侧面平行布置。导风件4通过螺栓15固定或者采用t尾等结构固定在磁轭2外圆侧。导风件4具有两导风侧立面6，该导风侧立面6分别与相邻磁极线圈外表面相对并距离一定距离，形成一道径向通风风道9。由转子支架16和磁轭2风沟产生的风量通过磁轭极间通风通道11径向进入磁极1极间，并沿着磁极1极间导风件4的导风面5进入其导风侧立面6与磁极线圈侧面7之间形成的径向通风风道9。该风道可以通过设计磁极极间外立面与磁极外表面之间的间隙大小来调节通过磁极外表面风量的风速，使磁极外表面冷却效果达到理想效果。
41.导风件4本体为接地部件磁极线圈为带电部件，为防止磁极线圈对导风件4放电，二者间间隙大于磁极线圈对地绝缘距离。如风速调节需要该距离小于磁极线圈对地距离，导风件4本体可采用绝缘材料制成，或其本体采用金属部件，其与磁极线圈近距离接触面采用绝缘材料部件，绝缘材料固定在导风件4的导风侧立面6上。
42.对于机组采用纯径向通风结构，导风件4与磁极1轴向长度一致。磁轭2极间出风全部通过磁极极间外立面与磁极外表面形成的通风风道出风。对于机组采用轴向+径向通风结构，磁轭2两端安装有风扇结构，对于长铁芯磁极而言，轴向风扇压头用来冷却磁极1端头，导风件4安装在磁极线圈3中部，用于提高磁极线圈3中部外表面磁极线圈风速，从而提
高磁极线圈冷却效果。
43.优选地，所述导风件4本体由于需承受自身离心力，采用v型空心设计。一可以降低自身重量，减少本身承受的离心力；二可形成风扇结构形成一定压头，用以增加机组风量，冷却定子铁心及定子绕组。