具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机的制作方法

本发明涉及具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，属于电机领域。

背景技术：

1、恒速抽水蓄能电机由于转速恒定存在机组水轮机效率低下、振动磨损较大、气蚀增大等问题，传统恒速抽水蓄能电机较难进一步承担调频、调相、调峰、事故备用等重任。采用变速抽水蓄能机组通过拓宽水泵水轮机的运行水头范围从而改变转子的转速，获得更好的运行性能。对变速抽水蓄能电机转子电流相位进行调节，能够改变变速抽水蓄能电机的无功功率，提升电力系统的静态稳定性。虽然变速抽水蓄能电机优势较多，但是由于转子区域采用转子分布绕组，转子端部绕组伸出长度较长，转子旋转时会导致转子端部绕组受到较大的离心力作用，从而较难对转子端部绕组进行机械固定。此外，转子端部绕组发热较为严重，对转子端部区域的冷却一直是变速抽水蓄能电机设计的重点和难点。

2、为了有效地解决变速抽水蓄能电机转子分布绕组端部发热严重的问题，并能够省去转子端部区域内的部分构件，提高定子端部绕组、定子铁心和转子铁心的冷却效果，本发明创新地提出具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，能够明显缩短转子端部绕组的伸出长度，通过转子铁心两侧端面的双层离心式风扇可以有效提高转子端部绕组和定子端部绕组的冷却效果，降低转子端部绕组和定子端部绕组的温度。转子集中绕组可以减小转子端部绕组的离心力，能够直接省掉转子护环或者u型转子螺杆，节省加工制造成本。通过转子区域和定子区域内主分风路交错式通风系统可以有效地带走定子铁心、定子绕组、转子铁心和转子绕组的热量，减小了各构件轴向方向的温差和热应力，显著增强了变速抽水蓄能电机通风系统的冷却能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，以解决变速抽水蓄能电机转子分布绕组伸出长度较长导致离心力大、保护转子端部绕组构件较多导致的成本较高以及转子端部绕组温度高的问题，有效地减小了转子端部绕组的离心力，增大了冷却气体的流量，降低了转子端部绕组的温度，还提高了冷却气体带走定转子铁心和定转子绕组热量的能力，降低了定转子铁心和定转子绕组的温度，节省了变速抽水蓄能电机的加工制作成本，增强了变速抽水蓄能电机安全稳定运行的能力。

2、本发明的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，它包括转子铁心、转子主支路风沟、转子铁心分支路风沟、转子集中绕组、转子堵风塞、转子压板、定子分布绕组、定子铁心、定子主支路风沟、定子铁心分支路风沟、定子压指、定子压圈、冷却器、转子压板、转子引风板、转轴、双层离心式风扇、增压导风钢、单层离心式风扇、“下窄上宽”式离心式风扇、转子支架。转子集中绕组安装在转子铁心上，转子铁心上开设有转子铁心分支路风沟，转子铁心之间留有转子主支路风沟，转子铁心分支路风沟和转子主支路风沟相连通，转子主支路风沟内安装有增压导风钢，每间隔一个转子主支路风沟的齿顶部安装有转子堵风塞，转子铁心端面安装有双层离心式风扇，定子分布绕组安装在定子铁心上，定子铁心上开设有定子铁心分支路风沟，定子铁心之间留有定子主支路风沟，定子铁心分支路风沟和定子主支路风沟相连通。

3、转子主支路风沟的宽度为3mm-8mm；转子铁心分支路风沟的直径为6mm-12mm；转子主支路风沟和转子铁心分支路风沟之间的夹角a角度为20°-70°；定子主支路风沟的宽度为3mm-8mm；定子铁心分支路风沟的直径为6mm-12mm；双层离心式风扇的轴向高度为30mm-80mm；双层离心式风扇的叶片数为80个-160个；转子压板的厚度为30mm-50mm。

4、作为优选，所述双层离心式风扇改为单层离心式风扇，降低了加工制造成本，还可以有效降低了转子端部绕组和定子端部绕组的温度。

5、作为优选，所述转子主支路风沟宽度沿着气体流动方向逐渐变窄，使得冷却气体速度沿着气体流动方向逐渐增大，提高了冷却气体的利用率，增强了转子铁心和转子集中绕组的冷却效果，进一步降低了转子铁心和转子集中绕组的温度。

6、作为优选，所述双层离心式风扇改为“下窄上宽”式离心式风扇，使得从“下窄上宽”式离心式风扇中流出的冷却气体流量增大，进一步降低了定子端部绕组和转子端部绕组的温度。

7、本发明的优点：传统大型变速抽水蓄能发电电动机转子分布绕组的端部伸出长度较长，在转子高速旋转下转子分布绕组的端部受到较大的离心力，这就需要采用转子护套或者u型转子螺杆来固定转子分布绕组的端部，采用护套会导致转子分布绕组散热较为困难，使得转子分布绕组的端部发热较为严重，而采用u型螺杆会导致转子分布绕组的端部加工工艺和制造成本较高和u型转子螺杆在旋转作用下存在脱落的风险。本发明创新地采用转子集中绕组代替传统转子分布绕组，由于转子集中绕组端部轴向伸出长度较短，直接取消了转子护套或者u型转子螺杆等构件，通过转子铁心端面两侧新增设的双层离心式风扇可以对转子集中绕组的端部和定子分布绕组进行直接冷却，保证电磁性能的同时可以有效地降低加工制造成本和转子绕组端部的温度。通过转子主支路风沟、转子铁心分支路风沟、定子主支路风沟以及定子铁心分支路风沟可以有效地带走转子铁心、转子绕组、定子铁心和定子绕组的热量，进一步降低了转子铁心、转子绕组、定子铁心和定子绕组的温度。通过转子堵风塞使得变速抽水蓄能发电电动机内冷却气体在轴向方向分布更加的均匀，减小了转子集中绕组和定子分布绕组轴向方向的温差和热应力，还进一步降低了转子铁心的温度。本发明所述的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机可以直接去掉转子护环或者u型转子螺杆构件，利用转子铁心端部双层离心式风扇可以明显降低转子端部绕组的温度，通过主分风路交错式通风系统能够有效地带走变速抽水蓄能电机内各构件的热量，明显地降低了各构件的温度，保证变速抽水蓄能电机在轴向方向上温度均匀地分布，减小了变速抽水蓄能电机轴向方向的温差和热应力，提高了冷却气体的利用率，增强了大型变速抽水蓄能电机长期安全稳定运行的能力。

技术特征：

1.具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，其特征在于：它包括转子铁心(1)、转子主支路风沟(2)、转子铁心分支路风沟(3)、转子集中绕组(4)、转子堵风塞(5)、转子压板(6)、定子分布绕组(7)、定子铁心(8)、定子主支路风沟(9)、定子铁心分支路风沟(10)、定子压指(11)、定子压圈(12)、冷却器(13)、转子压板(14)、转子引风板(15)、转轴(16)、双层离心式风扇(17)、增压导风钢(18)、单层离心式风扇(19)、“下窄上宽”式离心式风扇(20)、转子支架(21)，转子集中绕组(4)安装在转子铁心(1)上，转子铁心(1)上开设有转子铁心分支路风沟(3)，转子铁心(1)之间留有转子主支路风沟(2)，转子铁心分支路风沟(3)和转子主支路风沟(2)相连通，转子主支路风沟(2)内安装有增压导风钢(18)，每间隔一个转子主支路风沟(2)的齿顶部安装有转子堵风塞(5)，转子铁心(1)端面安装有双层离心式风扇(17)，定子分布绕组(7)安装在定子铁心(8)上，定子铁心(8)上开设有定子铁心分支路风沟(10)，定子铁心(8)之间留有定子主支路风沟(9)，定子铁心分支路风沟(10)和定子主支路风沟(9)相连通。

2.根据权利要求1所述的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，其特征在于：所述转子主支路风沟(2)的宽度为3mm-8mm；转子铁心分支路风沟(3)的直径为6mm-12mm；转子主支路风沟(2)和转子铁心分支路风沟(3)之间的夹角a角度为20°-70°；定子主支路风沟(9)的宽度为3mm-8mm；定子铁心分支路风沟(10)的直径为6mm-12mm；双层离心式风扇(17)的轴向高度为30mm-80mm；双层离心式风扇(17)的叶片数为80个-160个；转子压板(14)的厚度为30mm-50mm。

3.根据权利要求1所述的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，其特征在于：所述双层离心式风扇(17)改为单层离心式风扇(19)。

4.根据权利要求1所述的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，其特征在于：所述转子主支路风沟(2)宽度沿着气体流动方向逐渐变窄。

5.根据权利要求1所述的具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，其特征在于：所述双层离心式风扇(17)改为“下窄上宽”式离心式风扇(20)。

技术总结
本发明公开了具有转子集中绕组和主分风路交错式通风系统的变速抽水蓄能电机，它涉及电机领域。本发明为了解决现有变速抽水蓄能电机端部发热严重的问题。转子集中绕组安装在转子铁心上，转子铁心上开设有转子铁心分支路风沟，转子铁心之间留有转子主支路风沟，转子铁心分支路风沟和转子主支路风沟相连通，转子主支路风沟内安装有增压导风钢，每间隔一个转子主支路风沟的齿顶部安装有转子堵风塞，转子铁心端面安装有双层离心式风扇，定子分布绕组安装在定子铁心上，定子铁心上开设有定子铁心分支路风沟，定子铁心之间留有定子主支路风沟，定子铁心分支路风沟和定子主支路风沟相连通。本发明增强了变速抽水蓄能电机冷却效果，结构简单，便于实现。

技术研发人员：何胜明,韩继超,李桂芬,钟卫华,李沅橙,孙玉田,张健,胡刚,胡金明,徐晖,杨光东,宋瀚生
受保护的技术使用者：雅砻江流域水电开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24