一种隐极同步电动机转子端部槽间通风冷却方法
【技术领域】
[0001 ] 电机冷却问题的研究属于电机学、流体力学、传热学、电磁场理论和数值传热学、计算方法，热工测量技术的交叉学科。隐极同步电动机转子端部槽间通风冷却属于电机冷却的内容之一，属于工程热物理与电机领域的交叉学科，本发明专利可直接应用于电动机研发制造领域。
【背景技术】
[0002]电力工业的发展是以电机制造业为基础的，电机作为一切电气动力的主体，其经济性、高效性和运行稳定性是设计人员和用户共同追求的目标。随着社会发展对于有用功的迫切需求，对电力需求的日益增加，同步电动机作为大功率的传动设备，其容量不断增大。电机在运行时，由于能量转换、电磁作用和摩擦会产生各种损耗。随着损耗的激增，对电机的冷却要求也更加迫切，采用合理的冷却方式是保障电动机单机容量能够不断提高的关键。
[0003]目前，各类空冷电动机在研发的过程中都不可避免的遇到的复杂结构下的冷却问题。设计者们都在竭尽全力用最小的风量和最低的通风损耗达到最优的冷却效果。在这之中，采取合理的通风方式，合理的流量分配，加强高温处绕组的冷却，可保证电机的使用寿命和安全可靠运行。国内外因电机部件发热而引起转子绕组匝间短路及结构严重变形，危及电机安全运行的事故时有发生。
[0004]影响电机温升的因素极多，除了电机的各种负荷之外，还与选用的材料、制造工艺以及通风冷却系统的设计密切相关。电机转子绕组在离心力作用下仍需要保持保持静止不动，这就需要挡块的支撑作用。如果挡块缺失或产生不应有的移动，就可能导致线圈变形。挡块材料通常由厚重的经压缩模制的板材进行机加工制成。所有的挡块都要分别经过打磨适形，可能还需要用浸树脂的玻璃布层压板在一起，并且刷涂或喷涂热固化的清漆，来把挡块粘贴就位。
[0005]此外，转子端部采用内外冷却相结合方的式，挡块与绕组组成了外部冷却风区，当电机转动时，挡块空间容易形成涡流，降低流速，不利于空气的流动，影响电机的温升。挡块形状及位置的不同，可以改变风路，对电机转子的冷却具有一定的影响。综合来看，挡块作为电机重要的部件，其性能和结构严重影响电机的安全运行，因此在满足强度要求的前提下对挡块的结构进行优化设计具有重要意义和实用价值。
【发明内容】
[0006]采用计算流体动力学软件对汽轮发电机转子建立物理与数学模型，进行多方案流场对比计算，进行多支路的风量分布计算与分析，完成设计。
[0007]隐极同步电机转子端部分为直段与弧段结构，均采用内外冷却相结合的方式，内冷却风路与常规隐极同步电机相同，外冷却风路采用新式通风方法。转子槽间布置挡块结构，挡块与转子槽组成外部空气风道，通过调整挡块的侧边结构保证风道为近似圆形。
[0008]转子槽间挡块设计成类似工字刚结构，工字结构的两个内凹侧面为椭圆形，椭圆形的长、短半径分别为b和a，考虑强度与流动特性，b/a=l.25至2之间。转子直段处，挡块其余各面设计成平面，弧段处，上、下两面设计成与转子弧段相同半径弧，便于支撑稳定。挡块的具体数量、尺寸与位置，需要根据电机具体结构形式、装机容量、效率、冷却效果等相关要求进行设计。
[0009]空气进入转子槽间风道，沿两个挡块半椭圆行侧边流动，顺利流出槽间区域，形成近似圆形轨迹，有效的加强挡块间空气流动，增强了转子外侧冷却效果，同时避免了梯形或者矩形挡块死角处形成的空气死区。
【附图说明】
[0010]附图1是隐极同步电动机转子端部结构平面图。
[0011]附图2是转子端部槽间冷却风路示意图。
[0012]附图3是隐极同步电动机转子端部直段挡块结构图。
[0013]附图4是隐极同步电动机转子端部弧段挡块结构图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
一种隐极同步电动机转子端部槽间通风冷却方法，隐极同步电机转子端部分为直段与弧段结构，均采用内外冷却相结合的方式，内冷却风路与常规隐极同步电机相同，外冷却风路采用新式通风方法。转子槽间布置挡块结构，挡块与转子槽组成外部空气风道，通过调整挡块的侧边结构保证风道为近似圆形。
[0015]实施例2:
根据实施例1所述:转子槽间挡块设计成类似工字刚结构，工字结构的两个内凹侧面为椭圆形，椭圆形的长、短半径分别为b和a，考虑强度与流动特性，b/a=l.25至2之间。转子直段处，挡块其余各面设计成平面，弧段处，上、下两面设计成与转子弧段相同半径弧，便于支撑稳定。
[0016]实施例3:
根据实施例1所述:挡块的具体数量、尺寸与位置，需要根据电机具体结构形式、装机容量、效率、冷却效果等相关要求进行设计。
【主权项】
1.隐极同步电机转子端部分为直段与弧段结构，均采用内外冷却相结合的方式，内冷却风路与常规隐极同步电机相同，外冷却风路采用新式通风方法；转子槽间布置挡块结构，挡块与转子槽组成外部空气风道，通过调整挡块的侧边结构保证风道为近似圆形。2.转子槽间挡块设计成类似工字刚结构，工字结构的两个内凹侧面为椭圆形，椭圆形的长、短半径分别为b和a，考虑强度与流动特性，b/a=l.25至2之间；转子直段处，挡块其余各面设计成平面，弧段处，上、下两面设计成与转子弧段相同半径弧，便于支撑稳定。3.挡块的具体数量、尺寸与位置，需要根据电机具体结构形式、装机容量、效率、冷却效果等相关要求进行设计。4.空气进入转子槽间风道，沿两个挡块半椭圆行侧边流动，顺利流出槽间区域，形成近似圆形轨迹，有效的加强挡块间空气流动，增强了转子外侧冷却效果，同时避免了梯形或者矩形挡块死角处形成的空气死区。
【专利摘要】随着社会发展对于有用功的迫切需求，对电力需求的日益增加，同步电动机作为大功率的传动设备，其在电力工业的发展中占有重要地位。隐极同步电动机转子端部常超温，因此设计采用内外冷却相结合的方式，内冷却风路与常规隐极同步电机相同，外冷却风路采用新式通风方法。转子槽间布置挡块结构，挡块与转子槽组成外部空气风道，通过调整挡块的侧边结构保证风道为近似圆形。空气进入转子槽间风道，沿两个挡块半椭圆行侧边流动，顺利流出槽间区域，形成近似圆形轨迹。槽间圆形流道的优势：有效的加强挡块间空气流动，增加空气流程，增强了转子外侧冷却效果，同时避免了梯形或者矩形挡块死角处形成的空气死区。
【IPC分类】H02K1/32
【公开号】CN105186746
【申请号】CN201510553657
【发明人】韩家德, 路义萍, 周超, 张东学, 赵博敏
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月2日