定子以及包括其的电机制造技术

本发明专利技术公开了一种定子以及包括其的电机，定子包括定子绕组以及定子铁芯，定子铁芯的内部设有折流通风道，折流通风道一端通向形成于相邻的定子绕组之间的绕组间隙，另一端通向定子内部空腔，定子还包括若干径向通风槽，径向通风槽的一端与气隙和绕组间隙连通，另一端与定子内部空腔连通。本发明专利技术结合径向通风槽和折流通风道，实现一部分冷却流体流过气隙、径向通风槽，冷却转子和定子，另一部分流过绕组间隙、径向通风槽、折流通风道，冷却定子，降低电机内部流动阻力、保证电机转子被冷却。通过合理的设计径向通风槽、折流通风道的尺寸、数量和排布，就能调整流经气隙和流经绕组间隙的冷却空气流量比例关系，从而得到最优冷却效果。

Stator and its motor

【技术实现步骤摘要】
定子以及包括其的电机
本专利技术涉及一种定子以及包括其的电机。
技术介绍
大型电机在运行过程中会产生大量损耗，造成电机各部件温度提升，必须有效控制这些部件的温升，从而保证电机稳定正常运行。其中，大部分损耗发生在定子绕组上，从而使得定子绕组以及与其接合的部件温升远高于其他部件。过高的绕组温度会加速绕组绝缘老化，甚至造成绕组绝缘失效，同时还会造成机械结构件过大的变形。因此，定子绕组是电机冷却中重点关注部件，如何合理设计冷却系统和冷却结构将定子绕组温度控制在限制以内是电机设计尤其是大型电机设计的主要挑战之一。按照冷却介质来分类，空冷、液冷、蒸发冷是三种主要的电机冷却方式，这三者在大型电机上均有应用。相较于液冷、蒸发冷，空冷具有可行性强、可靠性高、易于维护、成本较低等明显的优点，因此，即使空冷的冷却效率明显偏低，许多大型电机仍采用了空冷的冷却方式。当定子绕组采用集中绕组方式时，周向相邻的绕组之间可能会留有间隙，利用该绕组间隙进行通风冷却对降低定子绕组温度是有利的，这是因为冷却空气可以直接流过热源表面，并且这些表面的面积较大。只要克服绕组变形造成绕组间隙缩小、电机制造时真空浸漆可能堵塞通风通道等问题，绕组间隙通风技术与大型电机现有的径向通风技术就能够结合使用。在这种情况下，一部分冷却空气经过定转子之间的气隙进入径向通风槽，称为第一冷却风路，另一部分冷却空气经过绕组间隙进入径向通风槽，称为第二冷却风路。上述径向通风槽指的是位于定子铁芯内部、由多个硅钢片叠片组间隔设置形成的、沿电机径向完全贯通定子铁芯的通风槽。然而在这种情况下，第二冷却风路的流量往往是明显低于第一冷却风路的流量，不利于冷却电机的定子部分。这是因为第二冷却风路由于结构尺寸造成的流动阻力更大，具体来说，绕组间隙的尺寸往往小于气隙的尺寸，绕组间隙与径向通风槽交界面的总面积往往会远小于气隙与径向通风槽交界面的总面积。一种容易联想到的用于减小第二风路流动阻力的方法是将气隙和绕组间隙实施成连通，然而这是难以实现的，气隙和绕组间隙往往通过槽楔隔开，在槽楔上开设通孔之类的结构会导致槽楔结构强度的严重下降、槽楔绝缘性能的下降。因此，需要通过其他方法减少第二冷却风路的流动阻力。另外需要指出的是，第二风路的流量并非越大越好，只有在第一风路和第二风路的流量达到一个合适的比例时，才构成最佳冷却效果，并且该比例依赖于电机的具体结构、热源分布等因素。这是因为当绝大部分冷却气流都经过第二风路时，经过第一风路中气隙的流量显著下降，使得转子无法得到有效冷却。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是通过在定子铁芯轭部设置折流通风道，减少电机内部流动阻力，尤其针对经过绕组间隙的冷却气流，增强电机局部散热效果，尤其是定子铁芯轭部和位于槽底部分的绕组。同时，通过合理设计折流风道的尺寸、数量、排布，实现进入气隙和进入绕组间隙的风量可调，从而实现电机定子和转子综合最优的冷却效果。。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种定子，包括定子绕组以及定子铁芯，其特点在于，所述定子铁芯的内部开设有折流通风道，所述折流通风道具有弯折的形状，且由两个在轴向上错开的径向延伸段组成，两个径向延伸段都沿径向不贯通，并且具有重合部分，所述折流通风道的一端通向形成于相邻的定子绕组之间的绕组间隙，所述折流通风道的另一端通向定子内部空腔，所述定子还包括若干径向通风槽，所述径向通风槽形成于定子铁芯之中，所述径向通风槽沿径向贯通，其中，所述径向通风槽的一端与气隙和所述绕组间隙连通，所述径向通风槽的另一端与所述定子内部空腔连通。本方案具有较为合理的冷却设计来控制冷却流体，冷却流体以一定相对比例分配通过气隙和绕组间隙进入定子进行冷却。其中，冷却流体一部分通过绕组间隙、折流通风道(或者径向通风槽)进入定子内部空腔，冷却流体的另一部分通过气隙、径向通风槽进入定子内部空腔。此外，径向通风槽具有径向贯通的结构，进一步降低了冷却流体在电机内部的流动阻力。较佳地，所述折流通风道与所述径向通风槽沿轴向间隔设置。间隔设置即沿轴向方向看，径向通风槽的至少有一侧是折流通风道。较佳地，所述折流通风道设置于所述定子铁芯的轭部。折流通风道设置在定子铁芯的轭部而非定子铁芯的齿部，对电磁性能的影响更小。较佳地，所述定子包括支撑装置，所述支撑装置支撑于所述定子铁芯中，从而形成所述径向通风槽，所述支撑装置包括支撑筋，所述支撑筋直接或者间接连接于所述定子铁芯中。进一步地，支撑筋可以直接焊接在定子铁芯的硅钢片上，或者支撑筋焊接在支撑槽板上，然后整个支撑装置在设置于硅钢片上。较佳地，所述支撑筋为沿着径向延伸的条状结构。较佳地，所述支撑装置包括支撑槽板，所述支撑筋连接于所述支撑槽板上。较佳地，所述支撑装置还包括渐扩构件，所述渐扩构件位于所述径向通风槽与所述绕组间隙连通的开口的径向内侧，位于所述渐扩构件之间的通风通道自所述绕组间隙一侧朝所述定子内部空腔一侧渐扩。渐扩构件降低经过部分流动阻力，用于减小由于流通面积突扩造成的压力损失。较佳地，所述渐扩构件包括两个侧边元件，各所述侧边元件的相对一侧互相倾斜，从而形成位于所述渐扩构件之间的通风通道。较佳地，所述定子铁芯的槽底部设置有槽底绝缘垫条，所述槽底绝缘垫条位于所述定子铁芯和所述定子绕组之间，所述槽底绝缘垫条上设置有垫条开口，所述垫条开口的一端连通所述折流通风道或所述径向通风槽，所述垫条开口的另一端连通所述绕组间隙。槽底绝缘垫条宽度基本等于槽底宽度，用于定子绕组和定子铁芯的绝缘。为了避免堵住折流通风道或者径向通风槽，通过垫条开口的设置可以在绝缘的同时不干涉冷却流体的流通。较佳地，所述垫条开口沿轴向独立分隔设置，各垫条开口分别与所述折流通风道和/或所述径向通风槽对位设置。较佳地，所述垫条开口沿轴向延伸且不贯通，各垫条开口连通多个所述折流通风道或所述径向通风槽。较佳地，所述垫条开口沿轴向延伸并贯通，所述垫条开口连通沿轴向方向上的所有所述折流通风道和所述径向通风槽。较佳地，所述折流通风道自所述绕组间隙一侧朝所述定子内部空腔一侧渐扩。折流通风道的渐扩结构用于减小由于流通面积突扩造成的压力损失。较佳地，所述定子铁芯由至少两种不同结构的硅钢片堆叠而成。较佳地，所述定子铁芯由两种不同的硅钢片堆叠而成，包括：第一硅钢片，所述第一硅钢片的槽底沿径向内方向、轭部底部沿径向外方向分别开设不贯通所述定子铁芯的轭部的径向凹槽，且所述径向凹槽在周向方向相互交错，通过将第一硅钢片周向错开或者上下翻转叠装以使得交错的径向凹槽相互配合并形成所述折流通风道；第二硅钢片，所述第二硅钢片堆叠于所述第一硅钢片以封闭所述径向凹槽并形成所述折流通风道。采用这种硅钢片的形式只需要两种硅钢片，减少了冲压开模成本，降低了物料复杂度。较佳地，所述定子铁芯由三种不同的硅钢片堆叠而成，包括：第一硅钢片，所述第一硅钢片的轭部的朝向所述绕组间隙的一侧开设有不贯通的径向凹槽；第二硅钢片，所述第二硅钢片的轭部的朝向定子内部空腔的一侧开设有不贯通的径向凹槽，其中，所述第一硅钢片的径向凹槽与所述第二硅钢片的径向凹槽以可对位的方式堆叠并形成径向贯通于所述定子铁芯的通道；第三硅钢片，所述第三硅钢片堆叠于所述第一硅钢片和所述第二硅钢片以封闭所述第一硅钢片的径向凹槽与所述第二硅钢片的径向凹槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子，包括定子绕组以及定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯的内部开设有折流通风道，所述折流通风道具有弯折的形状，且由两个在轴向上错开的径向延伸段组成，两个径向延伸段都沿径向不贯通，并且具有重合部分，所述折流通风道的一端通向形成于相邻的定子绕组之间的绕组间隙，所述折流通风道的另一端通向定子内部空腔，所述定子还包括若干径向通风槽，所述径向通风槽形成于定子铁芯之中，所述径向通风槽沿径向贯通，其中，所述径向通风槽的一端与气隙和所述绕组间隙连通，所述径向通风槽的另一端与所述定子内部空腔连通。

【技术特征摘要】
1.一种定子，包括定子绕组以及定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯的内部开设有折流通风道，所述折流通风道具有弯折的形状，且由两个在轴向上错开的径向延伸段组成，两个径向延伸段都沿径向不贯通，并且具有重合部分，所述折流通风道的一端通向形成于相邻的定子绕组之间的绕组间隙，所述折流通风道的另一端通向定子内部空腔，所述定子还包括若干径向通风槽，所述径向通风槽形成于定子铁芯之中，所述径向通风槽沿径向贯通，其中，所述径向通风槽的一端与气隙和所述绕组间隙连通，所述径向通风槽的另一端与所述定子内部空腔连通。2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述折流通风道与所述径向通风槽沿轴向间隔设置。3.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述折流通风道设置于所述定子铁芯的轭部。4.如权利要求2所述的定子，其特征在于，轴向上两个邻近的所述径向通风槽之间至少设置一个所述折流通风道。5.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯由多个沿所述定子的轴向方向间隔设置的硅钢片叠片组形成，所述硅钢片叠片组之间设置支撑装置，从而形成所述径向通风槽。6.如权利要求5所述的定子，其特征在于，所述支撑装置还包括渐扩构件，所述渐扩构件位于所述径向通风槽与所述绕组间隙连通的开口的径向内侧，位于所述渐扩构件之间的通风通道自所述绕组间隙一侧朝所述定子内部空腔一侧渐扩。7.如权利要求6所述的定子，其特征在于，所述渐扩构件包括两个侧边元件，各所述侧边元件的相对一侧互相倾斜，从而形成位于所述渐扩构件之间的通风通道。8.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯的槽底部设置有槽底绝缘垫条，所述槽底绝缘垫条位于所述定子铁芯和所述定子绕组之间，所述槽底绝缘垫条上设置有垫条开口，所述垫条开口的一端连通所述折流通风道或所述径向通风槽，所述垫条开口的另一端连通所述绕组间隙。9.如权利要求8所述的定...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，闻汇，施杨，朱旻宸，杜一东，方攸同，
申请(专利权)人：浙江大学，上海电气风电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33