槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组。槽楔元件用于定子装置，槽楔元件沿第一方向延伸且具有相对的第一边缘和第二边缘，槽楔元件在自身厚度方向上具有第一表面和第二表面，槽楔元件通过第一表面附接于定子装置的绕组；第二表面包括沿第一方向依次连续分布的第一部分、第二部分和第三部分；其中，第二部分与第一表面之间的第二厚度大于第一部分与第一表面之间的第一厚度，并且第二厚度大于或者等于第三部分与第一表面之间的第三厚度，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈递减分布。本发明专利技术通过设置槽楔元件使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向更加均匀分布，提高了电机的冷却效果。

Slot Wedge Component, Stator Device, Motor and Wind Turbine

The invention relates to a slot wedge element, a stator device, a motor and a wind turbine. The slot wedge element is used in the stator device. The slot wedge element extends along the first direction and has relative first and second edges. The slot wedge element has the first and second surfaces in its own thickness direction. The slot wedge element is attached to the winding of the stator device through the first surface. The second surface includes the first part, the second part and the third part which are continuously distributed along the first direction. The second thickness between the second part and the first surface is larger than the first thickness between the first part and the first surface, and the second thickness is larger or equal to the third thickness between the third part and the first surface. The first thickness decreases along the direction from the second part to the first edge. By setting slot wedge elements, the cooling air in the radial channel of the stator device is more uniformly distributed along the axis, and the cooling effect of the motor is improved.

【技术实现步骤摘要】
槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组
本专利技术涉及电机
，特别是涉及一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组。
技术介绍
电机(包括发电机和电动机)在将机械能转化为电能或相反过程中，电机内部会产生一定的损耗，尤其是定子导体损耗，包括绕组铜耗和铁心铁耗，而这些损耗将转化为热量使电机温度升高。径向通风冷却方式由于拥有较大的散热面积和较好的冷却效果，逐渐成为电机常用的冷却方式之一，尤其是应用在大型风力发电机组中。如图1、2所示，现有技术中的电机，尤其是在永磁同步风力发电机中，径向通风冷却方式大多都是通过将定子1与转子2之间形成的气隙A、定子装置1中的多个径向通道W及电机沿自身轴向两端的腔室3连通后实现的。冷却介质经两端的腔室3流入气隙A后，由多个径向通道W分别分流并流出定子装置1，从而完成对电机的冷却。如图1中的气隙流量分布曲线所示，由于定子1中径向通道W对冷却介质的分流，使得气隙A内冷却介质的流量沿轴向两侧至中部汇流点呈逐渐减小的趋势。如图2中的气隙静压分布曲线所示，由于气隙A的轴向流通截面积、构成径向通道W的轴向厚度往往是一致的，故气隙A内冷却介质的流速沿轴向两侧至中部汇流点呈逐渐减小的趋势，根据空气动力学原理，与流速沿轴向的变化趋势相反，气隙A内冷却介质由两侧至中部汇流点的静压分布将呈逐渐增大的趋势。由于多个径向通道W和气隙A是连通的，沿轴向分布的多个径向通道W的入口均位于气隙A内，其中，P1为轴向一侧的第一径向通道的静压，P2为第二径向通道的静压，P6为轴向另一侧的第六径向通道的静压、P5为第五径向通道的静压，P3、P4分别为位于中部汇流点处的第三、第四径向通道的静压，由图中沿径向指向的箭头可知，P1<P2<P3＝P4>P5>P6，即由轴向两侧至中部汇流点的多个径向通道W入口处的静压水平同样呈现出逐渐增大的趋势。由于从多个径向通道W流出的冷却介质经充分混合后，静压水平基本一致，进而使得分布在轴向中部汇流点处的径向通道W内的静压差较高，即第三、第四径向通道的静压差△P3、△P4较高；而越向轴向两侧分布的径向通道W内静压差较低，即第二、第一径向通道的静压差△P2、△P1及第五、第六径向通道的静压差△P5、△P6较低，如图2中实心圆点代表的各径向通道静压差分布所示。由于径向通道W内静压差的形成均是通过冷却介质在其内流动过程中所产生的阻力耗散实现的，也就是说静压差较大的位于轴向中部的径向通道W内冷却介质的流速较大，而越靠近轴向两侧的静压差越小的径向通道W内冷却介质的流速也较小。由于沿轴向分布的径向通道W在结构形式上的一致性，冷却介质流速较大的径向通道W内流量越大，反之越小，静压差较大的位于轴向中部的径向通道W内冷却介质的流速较大，而越靠近轴向两侧的静压差越小的径向通道W内冷却介质的流速也较小，导致径向通道W内冷却介质的流量呈由轴向中部至两侧逐渐减少的分布趋势，如图1中空心圆点代表的各径向通道流量所示。由于定子1的损耗分布是相对均匀的，多个径向通道W内沿轴向流量分布不均的冷却介质使得定子装置W沿轴向无法得到均匀的冷却，造成定子1的温度沿轴向出现较大的差异，如图1中的定子温度分布曲线所示，最终造成损耗分布相对均匀的定子沿轴向分布的温度是不均匀的，导致定子1容易发生局部过热、结构热应力较大等问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组，其可以使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向分布更加均匀化，以提高电机的冷却效果。本专利技术实施例提出了一种槽楔元件，用于定子装置，槽楔元件沿第一方向延伸且具有相对的第一边缘和第二边缘，槽楔元件在自身厚度方向上具有第一表面和第二表面，槽楔元件通过第一表面附接于定子装置的绕组；第二表面包括沿第一方向依次连续分布的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分与第一边缘相连，第三部分与第二边缘相连；其中，第二部分与第一表面之间的第二厚度大于第一部分与第一表面之间的第一厚度，并且第二厚度大于或者等于第三部分与第一表面之间的第三厚度，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，第二厚度大于第三厚度，且第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，第一表面为平面，第二部分为形成于第一部分和第三部分之间的分界线；或者，第二部分为连接第一部分和第三部分的平面，且第二部分沿第一方向的长度尺寸小于第一表面沿第一方向的长度尺寸。根据本专利技术实施例的一个方面，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈渐变式递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，第一部分为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。根据本专利技术实施例的一个方面，第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向呈渐变式递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，第三部分为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。根据本专利技术实施例的一个方面，第一厚度沿第二部分至第一边缘的方向呈阶梯式递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，当第二部分为分界线时，第一部分包括靠近第二部分的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当第二部分为平面时，第一部分包括一个或者两个以上的台阶面。根据本专利技术实施例的一个方面，第三厚度沿第二部分至第二边缘的方向呈阶梯式递减分布。根据本专利技术实施例的一个方面，当第二部分为分界线时，第三部分包括靠近第二部分的一个斜面和与所述斜面连接的一个或者两个以上的台阶面；当第二部分为平面时，第三部分包括一个或者两个以上的台阶面。根据本专利技术实施例的一个方面，第一部分和第三部分相对于第二部分对称设置。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种定子装置，其包括：铁芯，包括沿定子装置的轴向间隔设置的至少四个铁芯组件，每个铁芯组件沿周向间隔设置有多个齿槽，至少四个铁芯组件的多个齿槽一一对应且沿轴向延伸；多个绕组，每个绕组沿轴向设置于齿槽内；以及多个如前所述的任一种槽楔元件，每个槽楔元件沿轴向设置于齿槽内且通过第一表面附接于绕组。另一方面，本专利技术实施例还提出了一种电机，其包括：如前所述的定子装置，定子装置通过定子支架固定，定子装置中每相邻的两个铁芯组件之间能够形成有径向通道；转子装置，转子装置套设于定子装置的外周侧，或者，定子装置套设于转子装置的外周侧，电机的轴向两端具有腔室，转子装置与槽楔元件之间形成有气隙，腔室与气隙、径向通道连通，以形成供冷却介质流通的通道。另一方面，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的电机。本专利技术实施例提供的槽楔元件、定子装置、电机及风力发电机组，通过在定子装置中设置槽楔元件，降低了电机的气隙入口处冷却介质流动的局部阻力，使定子装置的径向通道内的冷却空气沿轴向更加均匀地分布，提高了电机的冷却效果，增加了电机的功率密度。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。图1是现有技术中的电机内部冷却介质的流量分布示意图；图2是现有技术中的电机内部冷却介质的静压分布示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种电机沿轴向方向剖开的局部结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种定子装置的结构示意图；图5是本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种槽楔元件(10)，用于定子装置，其特征在于，所述槽楔元件(10)沿第一方向(X)延伸且具有相对的第一边缘(13)和第二边缘(14)，所述槽楔元件(10)在自身厚度方向上具有第一表面(11)和第二表面(12)，所述槽楔元件(10)通过所述第一表面(11)附接于所述定子装置的绕组；所述第二表面(12)包括沿所述第一方向(X)依次连续分布的第一部分(12a)、第二部分(12b)和第三部分(12c)，所述第一部分(12a)与所述第一边缘(13)相连，所述第三部分(12c)与所述第二边缘(14)相连；其中，所述第二部分(12b)与所述第一表面(11)之间的第二厚度大于所述第一部分(12a)与所述第一表面(11)之间的第一厚度，并且所述第二厚度大于或者等于所述第三部分(12c)与所述第一表面(11)之间的第三厚度，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向递减分布。

【技术特征摘要】
1.一种槽楔元件(10)，用于定子装置，其特征在于，所述槽楔元件(10)沿第一方向(X)延伸且具有相对的第一边缘(13)和第二边缘(14)，所述槽楔元件(10)在自身厚度方向上具有第一表面(11)和第二表面(12)，所述槽楔元件(10)通过所述第一表面(11)附接于所述定子装置的绕组；所述第二表面(12)包括沿所述第一方向(X)依次连续分布的第一部分(12a)、第二部分(12b)和第三部分(12c)，所述第一部分(12a)与所述第一边缘(13)相连，所述第三部分(12c)与所述第二边缘(14)相连；其中，所述第二部分(12b)与所述第一表面(11)之间的第二厚度大于所述第一部分(12a)与所述第一表面(11)之间的第一厚度，并且所述第二厚度大于或者等于所述第三部分(12c)与所述第一表面(11)之间的第三厚度，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向递减分布。2.根据权利要求1所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第二厚度大于所述第三厚度，且所述第三厚度沿所述第二部分(12b)至所述第二边缘(14)的方向递减分布。3.根据权利要求2所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一表面(11)为平面，所述第二部分(12b)为形成于所述第一部分(12a)和所述第三部分(12c)之间的分界线；或者，所述第二部分(12b)为连接所述第一部分(12a)和所述第三部分(12c)的平面，且所述第二部分(12b)沿所述第一方向(X)的长度尺寸小于所述第一表面(11)沿所述第一方向(X)的长度尺寸。4.根据权利要求3所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13)的方向呈渐变式递减分布。5.根据权利要求4所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一部分(12a)为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。6.根据权利要求3所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第三厚度沿所述第二部分(12b)至所述第二边缘(14)的方向呈渐变式递减分布。7.根据权利要求6所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第三部分(12c)为一个斜面、连续分布的两个以上的斜面、一个内凹的曲面或者一个外凸的曲面中的任一者。8.根据权利要求3所述的槽楔元件(10)，其特征在于，所述第一厚度沿所述第二部分(12b)至所述第一边缘(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦辉，范文寿，王丁会，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65