可有效降低大功率宽转速变频电机温升的双风路结构的制作方法

本发明涉及一种水冷电机中的冷却风路，特别涉及一种大功率宽转速变频水冷式电机中的双风路风冷却结构。

背景技术：

对于大功率宽转速水冷式变频同步电动机，首先需要具备在较宽转速范围内连续负载运行的能力，这种电机的特点是：其转速范围跨度较宽，有的转速范围为（15～2400）转/分钟，电机功率较大，功率可达10兆瓦以上；因其转速范围较宽，最高转速又较高，受电机制造材料的机械性能限制，该种电机的转子铁芯不能采用硅钢片叠压而成，一般通过锻造的方式，将转轴及转子铁芯一体化锻造而成；由于转子绕组端部的离心力是与其转速的平方成正比，与转子的半径也成正比，转子的外径越大，转子上的护环所需承受的离心力就越大，而护环材料能承受的力学机械性能是有限的，因此，高转速电机转子直径不能设计得过大，但为了满足高功率的要求，只能将电机整体轴向长度设计得长一些，在转轴上要设置离心式风扇，以达到在电机内部与冷却器之间形成循环冷却风路，由循环冷却风将电机中的热量带到冷却器中与冷却水进行热交换，以降低电机内部的温升，对于较长转轴的电机一般采用双风路冷却结构，即在电机的驱动端（as端）与定转子中部之间设置一个循环冷却风路，在电机的非驱动端（bs端）与定转子中部之间设置另一个循环冷却风路，以达到较佳的冷却效果；此外，为了有效降低大功率电机转子绕组的高温升，现有技术是在转子绕组导线直线边上钻出径向通风孔，使冷却风在该孔中通过，取得较好的对转子绕组降温的效果；对于这类电机，常规的设计方法是在定子两端分别设置有一个热风室，在两热风室之间的定子中部设置有一个冷风室，水冷后的冷空气进入电机两端的端盖室中后，是分两路去完成对电机的冷却任务的：一路冷空气吹过定子绕组端部后由引风道引入到电机中部的冷风室中，对铁芯中间段进行冷却，随后通过定、转子之间的气隙，进入到定子铁芯两端的径向通风道中，对定子铁芯两端进行冷却，从定子铁芯径向通风道吹出的空气进入到热风室，然后，再进入到冷却室中，通过热空气与冷却水的热交换，对热空气进行降温，被降温后的空气，再一次进入到电机两端的端盖室中，如此循环，实现对电机的冷却；另一路冷空气吹过转子绕组端部后，进入到转子绕组槽底通风副槽中，然后再吹过转子绕组导线上设置的径向通风道后，进入到定、转子气隙中，随后通过定、转子气隙进入到定子铁芯两端的径向通风道中，最后通过热风室进入到冷却器中，进行热空气与冷却水的热交换；现有的这种风路冷却结构存在以下三方面的缺陷：（1）当电机在低转速下运行时，电机转轴上的离心风扇旋转速度也很慢，造成循环冷却风循环速度和流量都太小，不能有效降低电机的温升；（2）经过引风道引入到电机中部冷风室中的冷却风，是首先吹过定子绕组端部的，已被定子绕组端部加热升温，用它冷却定子铁芯中部及铁芯两端，使其冷却效果大打折扣；（3）在转子绕组导线直线边上开径向通风孔的方式，会造成绕组导线局部截面变窄，直接导致该处的磁密和电密升高，反而容易造成绕组局部温度升高，同时，还会增大转子绕组的制作难度、绝缘处理难度和转子绕组的嵌线难度。

技术实现要素：

本发明提供了一种可有效降低大功率宽转速变频电机温升的双风路结构，解决了现有的双风冷冷却风路不能有效降低大功率宽转速水冷电机温升的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：将装在电机转子上的离心式风扇改为离心式风机装到冷却室中去，使循环冷却风的风速和流量不会受电机转速的影响；摈弃在转子绕组直线段导线上钻出径向通风孔的做法，将径向通风口开在转子绕组嵌入槽的侧壁上；将吹过定子绕组端部的热空气直接导入热风室，将绕过定子端部的冷却风通过引风道引入到冷风室中，从而避免进入冷风室的风被定子绕组端部加热升温。

一种可有效降低大功率宽转速变频电机温升的双风路结构，包括水冷却室、电机as端端盖室、电机bs端端盖室和转子绕组嵌入槽，在电机as端端盖室中设置有as端定子绕组端部和as端转子绕组端部，在电机定子机座上分别设置有as侧热风室和bs侧热风室，在as侧热风室与bs侧热风室之间设置有冷风室，在as侧热风室与电机as端端盖室之间设置有as端环形端板，在转子绕组嵌入槽的槽底连通有转子绕组槽底通风副槽，转子绕组槽底通风副槽与电机as端端盖室连通在一起，在as端环形端板上靠近as端定子绕组端部处设置有与as侧热风室连通的内侧通风口，在as端环形端板上远离as端定子绕组端部处设置有外侧引风口，外侧引风口与引风管的一端连接在一起，引风管的另一端与冷风室连通在一起；在水冷却室内分别设置有电机as端冷却循环风驱动离心式风机和电机bs端冷却循环风驱动离心式风机；在转子绕组嵌入槽的槽内侧壁上设置有半圆柱状径向通风道，半圆柱状径向通风道的下端与转子绕组槽底通风副槽连通在一起，半圆柱状径向通风道的上端与定转子间隙连通在一起。

as端环形端板上的内侧通风口是在同一圆周上等间隔弧度设置的；在转子绕组嵌入槽的槽内两侧壁上均设置有半圆柱状径向通风道。

本发明将冷却风分路流动，保证了冷却风对定转子的冷却效果，与转子绕组槽底的通风副槽连通的转子径向通风孔设置在绕组槽两侧齿部，在不破坏绕组磁密、电密与绝缘的前提下，达到了冷却转子绕组的目的，离心式风机与转子分离的设计，解决了电机低转速下的冷却风流量不足的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明转子绕组嵌入槽19与转子绕组槽底通风副槽18之间的配合关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种可有效降低大功率宽转速变频电机温升的双风路结构，包括水冷却室1、电机as端端盖室4、电机bs端端盖室5和转子绕组嵌入槽19，在电机as端端盖室4中设置有as端定子绕组端部6和as端转子绕组端部7，在电机定子机座上分别设置有as侧热风室13和bs侧热风室14，在as侧热风室13与bs侧热风室14之间设置有冷风室12，在as侧热风室13与电机as端端盖室4之间设置有as端环形端板8，在转子绕组嵌入槽19的槽底连通有转子绕组槽底通风副槽18，转子绕组槽底通风副槽18与电机as端端盖室4连通在一起，在as端环形端板8上靠近as端定子绕组端部6处设置有与as侧热风室13连通的内侧通风口9，在as端环形端板8上远离as端定子绕组端部6处设置有外侧引风口10，外侧引风口10与引风管11的一端连接在一起，引风管11的另一端与冷风室12连通在一起；在水冷却室1内分别设置有电机as端冷却循环风驱动离心式风机2和电机bs端冷却循环风驱动离心式风机3；在转子绕组嵌入槽19的槽内侧壁上设置有半圆柱状径向通风道20，半圆柱状径向通风道20的下端与转子绕组槽底通风副槽18连通在一起，半圆柱状径向通风道20的上端与定转子间隙16连通在一起；在定子铁芯上设置有中部径向通风道15和边侧径向通风道17，中部径向通风道15与冷风室12连通，边侧径向通风道17与as侧热风室13连通。

as端环形端板8上的内侧通风口9是在同一圆周上等间隔弧度设置的；在转子绕组嵌入槽19的槽内两侧壁上均设置有半圆柱状径向通风道20；在电机bs端端盖室5中设置的冷却风路与电机as端端盖室4中的完全相同。

下面以电机as端冷却循环风路为例说明本发明的冷却风循环过程，电机水冷却室1中吸收了电机热量的热空气被as端冷却循环风驱动离心式风机2吸入到冷却器21中后，进行热空气与冷却水之间的热交换，换热后被降温的冷空气由as端冷却循环风驱动离心式风机2鼓入到电机as端端盖室4中，分三路行进：第一路冷却风吹过as端定子绕组端部6后被加热升温，被加热升温后的该股风通过内侧通风口9直接进入到as侧热风室13中，被电机as端冷却循环风驱动离心式风机2吸回到水冷却室1中进行冷却；第二路冷却风绕过as端定子绕组端部6后，经引风口10、引风管11被引入到冷风室12中，再经过定子铁芯中部径向通风道15进入到定转子气隙16，然后经过定子铁芯边侧径向通风道17进入到as侧热风室13中，被电机as端冷却循环风驱动离心式风机2吸回到水冷却室1中进行冷却；第三路冷却风吹过as端转子绕组端部7后进入到转子绕组槽底通风副槽18中，再通过半圆柱状径向通风道20对转子绕组进行直接接触式冷却后进入到定转子气隙16，随后经过定子铁芯边侧径向通风道17进入到as侧热风室13中，被电机as端冷却循环风驱动离心式风机2吸回到水冷却室1中进行冷却；本发明风路科学合理的设置，保证了大功率宽转速变频电机温升在各种工况下均符合设计要求。