定子组件以及具有该定子组件的电机制造技术

本发明专利技术涉及定子组件以及具有该定子组件的电机。一种定子组件，包括定子铁芯(100，500)和支撑所述定子铁芯(100，500)的定子支架(200，600)，所述定子组件还包括气流输送装置，所述气流输送装置被构造为沿所述定子铁芯(100，500)的径向方向向所述定子铁芯(100，500)的与气隙侧相对的径向侧表面输送第一冷气流。根据本发明专利技术的实施例，能够在电机运行的过程中对定子的与气隙相对的另一侧进行冷却，使得定子的径向两侧同时受到冷却，减小定子铁芯的膨胀变形，防止气隙变窄，同时防止定子高温烘烤磁极，保护磁极，延长电机的使用寿命。

Stator assembly and motor with the stator assembly

【技术实现步骤摘要】
定子组件以及具有该定子组件的电机
本专利技术涉及电机
，更具体地，涉及一种具有冷却通风结构的定子组件以及具有该定子组件的电机。
技术介绍
铁芯是电机磁路的重要组成部分，定子铁芯、转子以及定子和转子之间的气隙组成电机的磁路。在感应电机中，定子铁芯中的磁通是交变的，因而产生铁芯损耗，称铁损。铁损包括两部分：磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是由于铁芯在交变磁化时磁分子取向不断发生变化而引起的能量损耗。涡流损耗是由于铁芯在交变磁化时产生涡流并由涡流产生的电阻损耗。它们是热源的一部分，另一部分热源是电机绕组流过电流产生的。从传热学角度，它们构成了电机工作时的热源。现有技术中，通常将冷却介质通入定子和转子之间的气隙中来对电机的热源部件进行冷却。对于风力发电机这种大型旋转电机，通常对绕组产热源实施强制对流换热，并依靠大功率、大尺度(叶轮直径)流体机械(例如，通风机)强制性地将冷却介质通入定子和转子之间的气隙或定子铁芯绕组的径向通风道中。一方面，这种将冷气流通入气隙中的冷却方式并不能完全防止定子的膨胀变形，另一方面，进行冷却介质的流体传输与空气流的风致噪声对自然环境生物的严重影响也是生态法规所不允许的。此外，现有技术中在对风力发电机组进行冷却时，在机舱内设置间壁式换热器，借助外循环自然环境空气流来冷却内循环腔体内的产热表面，引风机将换热器冷却降温后的流体引出并360度扩散在机舱尾部空间内。但是，这种冷却方式中流体传输过程中沿程和局部阻力损失较大，制约了电机内部产热环节的换热速率，使得电机内部关键组织——绝缘结构仍然存在温升较高、永磁磁极性能稳定保障受到威胁的风险。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术旨在提供一种具有能够对定子铁芯的与气隙侧相对的径向侧表面进行直接喷射冷却的气流输送装置的定子组件以及具有该定子组件的电机。根据本专利技术的一方面，提供一种定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和支撑所述定子铁芯的定子支架，所述定子组件还包括气流输送装置，所述气流输送装置被构造为沿所述定子铁芯的径向方向向所述定子铁芯的与气隙侧相对的径向侧表面输送第一冷气流。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电机，所述电机包括如上所述的定子组件。根据本专利技术的又一方面，提了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的定子组件。通过采用本专利技术的实施例，能够在电机运行的过程中对定子的与气隙相对的另一侧进行冷却，使得定子的径向两侧同时受到冷却，减小定子铁芯的膨胀变形，防止气隙变窄，同时防止定子高温烘烤磁极，保护磁极，延长电机的使用寿命。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一实施例的定子组件的一部分的截面图；图2是示出根据本专利技术的第一实施例的喷管和涡流管的示意图；图3是示出根据本专利技术的涡流管的剖视示意图；图4是示出根据本专利技术的涡流管的内部流场的示意图；图5是示出根据本专利技术的第一实施例的设置在定子支架的围板上的导流件的示意图；图6是示出根据本专利技术的定子组件的局部剖视图；图7是示出根据本专利技术的第一实施例的喷管的透视图和变截面示意图；图8是示出根据本专利技术的第一实施例的喷管的透视图；图9和图10是示出根据本专利技术的第一实施例的气流流过多个喷管的示意图；图11是示出根据本专利技术的第二实施例的定子组件的一部分的剖视图；图12和图13是示出根据本专利技术的第二实施例的喷管和回流通道的示意图；图14是示出根据本专利技术的冷气流供应单元的示意图；附图标号说明：100-定子铁芯；110-鸽尾槽；200-定子支架；210-立柱；220-围板；230-第二通孔；231-导流件；240-内筒板；250-筋板；260-空腔；300-喷管；310-气流输入口；320-喷口；330-喉部；400-涡流管；410-涡流室；420-热端管段；430-变截面流道；440-冷端管段；450-冷端孔板；460-热端阀；500-定子铁芯；530-散热肋片；600-定子支架；610-立柱；640-内筒板；650-筋板；660-空腔；800-回流通道；910-过滤器；920-压气机；930-压缩空气集气箱；940-分流支管；950-热气流收集箱；50-冷气流汇流箱；60-热气流汇流箱。具体实施方式为了使本领域技术人员能够更好地理解本专利技术的技术构思，下面将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述，在附图中，相同的标号始终表示相同的部件。如图1所示，为了减小涡流损耗和其它损耗，电机的定子铁芯100采用电阻率较大、磁滞回线面积较小的铁磁导体薄片经过冲制和绝缘处理后叠压而成。现有技术中在制造定子铁芯时，通常将多个扇形硅钢片沿圆周方向拼接并沿轴向方向叠置，定子支架200的立柱(支撑柱)210通过紧固件与鸽尾槽110结合，将硅钢片沿圆周方向固定到定子支架的支撑围板220上，轴向两端通过齿压板夹紧，从而形成包括定子铁芯100和定子支架200的定子组件。本专利技术的专利技术人通过研究发现，在电机定子和转子之间的气隙内通入冷气流的方式虽然可以有效地冷却气隙两侧的磁极和绕组，但是，对于定子铁芯而言，冷气流直接接触气隙侧的径向端部表面，而远离气隙侧的径向端部表面难以得到冷却，使得定子铁芯的沿着径向方向的温度分布不均匀，径向外侧和径向内侧部分的热分布差异较大。定子铁芯的远离气隙侧的部分容易发生膨胀变形，导致定子和转子之间的气隙变窄。为了解决上述问题，本专利技术的实施例提出了对电磁装置(如电机铁芯热源)的传统冷却方式和传统冷却结构进行革新的技术方案，对定子铁芯的与气隙相对的径向侧表面进行冷却，使得定子铁芯的径向两侧同时降温，减小定子铁芯的径向两侧的热分布差异。此外，还对定子支架进行冷却，减小远离气隙侧的定子支架与铁芯绕组的冷却程度之间的差异，减小铁芯绕组与定子支架的热分布差异，从而避免铁芯绕组和定子支架存在热膨胀差异导致定子和转子之间的气隙的变化。为了便于描述，在下面的实施例以及附图中，以电机的内定子为例来示出根据本专利技术的实施例的定子组件。图1示意性地示出了电机的定子组件的一部分，定子组件包括定子铁芯100和支撑定子铁芯100的定子支架200。由于本专利技术的实施例旨在详细描述对定子铁芯的与气隙侧(定子与转子之间的气隙)相对的径向内侧表面进行冷却，因此图中仅示出了电机的定子组件的结构，而未示出电机的其它部分(例如，转子、铁芯绕组等)。定子铁芯100可由多个铁芯叠片(例如，硅钢片)堆叠形成，定子铁芯100上设置有齿槽，绕组设置在齿槽中，与转子相面对。定子支架200可设置在定子铁芯100的径向内侧并将定子铁芯100紧固到其上。根据本专利技术的实施例的定子组件包括气流输送装置，该气流输送装置用于产生冷气流并将冷气流输送到定子铁芯的与气隙相对的径向侧表面(在外转子、内定子型的发电机结构的示例中，该径向侧表面也可称为定子铁芯的径向内侧表面、根部、背部等)，以对定子铁芯的径向内侧表面进行直接冷却。如图1至图2所示，气流输送装置可包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子组件，所述定子组件包括定子铁芯(100，500)和支撑所述定子铁芯(100，500)的定子支架(200，600)，其特征在于，所述定子组件还包括气流输送装置，所述气流输送装置被构造为沿所述定子铁芯(100，500)的径向方向向所述定子铁芯(100，500)的与气隙侧相对的径向侧表面输送第一冷气流。/n

【技术特征摘要】
1.一种定子组件，所述定子组件包括定子铁芯(100，500)和支撑所述定子铁芯(100，500)的定子支架(200，600)，其特征在于，所述定子组件还包括气流输送装置，所述气流输送装置被构造为沿所述定子铁芯(100，500)的径向方向向所述定子铁芯(100，500)的与气隙侧相对的径向侧表面输送第一冷气流。


2.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述气流输送装置包括多个喷管(300)，所述喷管(300)设置在所述定子支架(200，600)上，并且所述喷管(300)的喷口(320)朝向所述定子铁芯(100，500)的所述径向侧表面。


3.如权利要求2所述的定子组件，其特征在于，所述喷管(300)为缩放喷管，并具有气流输入口(310)、喷口(320)以及位于所述气流输入口(310)与所述喷口(320)之间的喉部(330)，或者
所述喷管(300)为渐缩喷管，并具有气流输入口和喷口，所述喷管的截面面积从所述气流输入口到所述喷口逐渐变小。


4.如权利要求2所述的定子组件，其特征在于，所述喷管(300)的截面为圆形、椭圆形、雨滴形、多边形中的任一种。


5.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子支架(200)包括围板(220)，所述定子铁芯(100)安装在所述围板(220)上，所述定子铁芯(100)的所述径向侧表面与所述围板(220)之间形成有环状间隙，所述围板(220)上开设有一个或多个第一通孔，所述气流输送装置被构造为使第一冷气流经由所述一个或多个第一通孔进入到所述环状间隙中。


6.如权利要求2-4中任一项所述的定子组件，其特征在于，所述定子支架(200)包括围板(220)，所述定子铁芯(100)安装在所述围板(220)上，所述定子铁芯(100)的所述径向侧表面与所述围板(220)之间形成有环状间隙，所述围板上开设有多个第一通孔，所述喷管(300)插入在所述第一通孔中，朝向所述径向侧表面喷射第一冷气流。


7.如权利要求6所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯(100)安装在所述围板(220)的径向外侧，所述定子支架(200)包括位于所述围板(220)的径向内侧的内筒板(240)以及连接所述围板(220)和所述内筒板(240)的多个径向筋板(250)，所述围板(220)和所述内筒板(240)之间形成有空腔(260)，所述围板(220)上开设有连通所述环状间隙和所述空腔(260)的第二通孔(230)，使得通过所述喷管(300)喷射到所述环状间隙中的第一冷气流通过所述第二通孔(230)进入到所述空腔(260)中。


8.如权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述第二通孔(230)中安装有用于引导气流的导流件(231)。


9.如权利要求8所述的定子组件，其特征在于，所述导流件(231)为插入所述第二通孔(230)中的缩放形管、渐缩形管或弧形引导板。


10.如权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述喷管(300)的横截面呈雨滴形，包括朝向所述定子铁芯(100)的轴向一端的第一圆弧面、朝向所述定子铁芯(100)的轴向另一端的第二圆弧面以及与所述第一圆弧面和所述第二圆弧面相切的平直侧面。


11.如权利要求10所述的定子组件，其特征在于，多个所述喷管(300)沿着所述定子铁芯(100)的轴向顺排布置或叉排布置，并将所述第一圆弧面布置为迎流面，所述第二圆弧面布置为背风面，所述第一圆弧面的半径大于所述第二圆弧面的半径。


12.如权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述气流输送装置还包括设置在所述定子组件的轴向第一端的冷气流汇流箱(50)，所述气流输送装置还被构造为将所述冷气流汇流箱(50)供应的第二冷气流输送到所述空腔(260)中。

【专利技术属性】
技术研发人员：马盛骏，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11