一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心上的磁極線圈，磁極線圈由多層載流排堆疊形成，所述磁極線圈內側和磁極鐵心之間有間隙，所述載流排上開有過流通道或任意相鄰載流排之間有過流通道，所述間隙和過流通道形成內冷通風道，兩磁極線圈的進風端上蓋有導向板，導向板由擋風部和開設的通風窗口構成，擋風部位于過流通道處于載流排長度方向上的對應位置處，通風窗口位于任意兩個擋風部之間。本實用新型可將內冷和外冷在磁極線圈之間的通風風路隔開，使內冷和外冷在磁極線圈之間的風路互不干涉，提高轉子磁極冷卻效果，從而提高整機的效率。
【專利說明】一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到電機冷卻【技術領域】，尤其涉及一種轉子磁極內冷與外冷分區冷
卻裝置。
【背景技術】
[0002]凸極電機每極容量通常在10MVA以下，部分能達到15MVA。隨著市場需求的變化和相關技術的發展，凸極電機磁極的每極容量不斷攀升，每極容量有望達到30-40MVA/極。隨著每極容量的提高，磁極的設計難度增大。如果在采用相同匝數和重量的磁極線圈的條件下，線圈的電流密度就會越來越高，磁極線圈發熱將越來越嚴重；但是，如果通過增加磁極線圈匝數和重量來降低磁極線圈電流密度，則會使磁極重量顯著增加，從而會使磁極、磁軛、轉子支架等部件的應力顯著增加。磁極、磁軛、轉子支架的應力是制約電機轉子設計和制造的關鍵因素；對于高轉速機組而言，其應力本身就非常大，如果磁極重量過大，則可能使磁極、磁軛、轉子支架等的應力超過大部分材料的許用應力，從而會顯著增加設計制造難度和成本。因此，對于每極容量高的，特別是每極容量超高的高速機組，需要通過改善磁極通風冷卻效果，以減小磁極線圈的匝數和重量，從而減小整個磁極裝配的重量，以達到降低磁極、磁軛、轉子支架部位應力的目的，最終將設計制造難度以及成本控制在合理范圍內。
[0003]凸極同步電機磁極由磁極鐵心、磁極壓板、磁極線圈、阻尼繞組、磁極拉桿等組成，其中磁極線圈用于通電流，磁極線圈套于磁極鐵心外，磁極線圈由多層載流排堆疊而成，載流排間有絕緣材料。所述載流排也稱母線或母排，是承載電流的一種導體，用于承載凸極同步電機的勵磁電流，互相絕緣堆疊而成的載流排中通以電流后，類似于螺形線圈，能產生磁場，而磁極鐵心則將磁場增強，同時磁極鐵心對磁極線圈起支撐作用。
[0004]凸極電機的磁極冷卻方式一般為氣體冷卻。轉子支架在旋轉過程中產生風壓頭，將冷卻氣體經磁軛吹至磁極極間，冷卻氣體在流過磁極極間進入氣隙和定子鐵心通風溝的過程中，會掠過磁極線圈處于極間的表面，冷卻氣體在磁極線圈表面與磁極線圈發生熱交換，將磁極線圈的熱量帶走，從而實現對磁極線圈的冷卻。此種冷卻方式，磁極線圈參與換熱的表面僅有處于極間的沿磁極載流排厚度方向的小部分，冷卻效果不理想。
實用新型內容
[0005]本實用新型為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，本實用新型通過導向板的通風窗口和擋風部配合，可將內冷和外冷在磁極線圈之間的通風風路隔開，使內冷和外冷在磁極線圈之間的風路互不干涉，使內通風的冷卻氣體順利地流入磁極線圈之間的通道內，可減小通風阻力，降低通風損耗，提高轉子磁極冷卻效果，從而提聞整機的效率。
[0006]本實用新型通過下述技術方案實現:
[0007]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心上的磁極線圈，磁極線圈由多層載流排堆疊形成，其特征在于:所述磁極線圈內側和磁極鐵心之間有間隙，所述載流排上開有過流通道或任意相鄰載流排之間有過流通道，所述間隙和過流通道形成內冷通風道，兩磁極線圈之間的進風端上蓋有導向板，導向板由擋風部和開設的通風窗口構成，擋風部位于過流通道處于載流排長度方向上的對應位置處，通風窗口位于任意兩個擋風部之間，通風窗口對應兩磁極線圈之間的進風端。
[0008]所述通風窗口為孔或者缺口。
[0009]所述通風窗口呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。
[0010]所述擋風部數量與過流通道數量相適配。
[0011 ] 所述擋風部相對于通風窗口的面積比可調。
[0012]冷卻氣體經兩磁極線圈進風端上的導向板流至兩磁極線圈之間的通道內，形成外冷通風風路，并對磁極線圈的外部進行冷卻，同時冷卻氣體經磁極鐵心和磁極線圈之間的間隙流入磁極線圈內部，形成內冷通風風路，并對磁極線圈內部進行冷卻，再從磁極線圈內部流至兩磁極線圈之間的通道內，導向板將流至通道內的外冷通風風路和內冷通風風路相互隔開。
[0013]本實用新型的有益效果主要表現在以下幾個方面:
[0014]一、采用“磁極線圈內側和磁極鐵心之間有間隙，所述載流排上開有過流通道或任意相鄰載流排之間有過流通道，所述間隙和過流通道形成內冷通風道，兩磁極線圈之間的進風端上蓋有導向板，導向板由擋風部和開設的通風窗口構成，擋風部位于過流通道處于載流排長度方向上的對應位置處，通風窗口位于任意兩個擋風部之間，通風窗口對應兩磁極線圈之間的進風端”這樣的結構,冷卻氣體可經導向板的通風窗口從兩磁極線圈之間的進風端進入兩磁極線圈之間的通道對磁極線圈外部進行冷卻，即對磁極線圈進行外冷，冷卻氣體不能通過導向板的擋風部從兩磁極線圈的進風端直接進入兩磁極線圈之間的通道；然而，進入內冷通風道的冷卻氣體對磁極線圈內部進行冷卻后(即對磁極線圈進行內冷)，則能順利通過載流排上處在導向板擋風部背部的過流通道進入兩磁極線圈之間的通道。如果沒有上述導向板結構，則會出現如下情況，進入內冷通風道的冷卻氣體通過載流排上過流通道進入兩磁極線圈之間的通道時就會被直接通過兩磁極線圈進風端進入兩磁極線圈之間通道的冷卻氣體干擾，可能會出現對磁極線圈載流排進行內冷的冷卻氣體難以進入兩磁極線圈之間通道的情況。因此，上述導向板結構能使由其通風窗口進入通道的對磁極線圈進行外冷的氣體和對磁極線圈內部進行內冷的氣體在兩磁極線圈之間的通道內的風路相互隔開，即保證外冷通風風路和內冷通風風路互不干涉，從而可降低通風損耗，提高轉子磁極冷卻效果，從而提高整機的效率。
[0015]二、通風窗口為孔或者缺口，可以根據不同冷卻需求，靈活制造。
[0016]三、通風窗口呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀，在保證冷卻氣體順利通過的情況下，能滿足不同應用需要。
[0017]四、擋風部數量與過流通道數量相適配，能夠更好的將兩磁極線圈之間的通道內形成的內冷通風風路和外冷通風風路隔開，減小內通風風路和外通風風路間的干涉，從而提高轉子磁極冷卻效果。
[0018]五、擋風部相對于通風窗口的面積比可調，通過控制擋風部與通風窗口的面積比，能夠改變內冷通風風路和外冷通風風路所形成的風量，進而滿足不同冷卻效果的要求。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]本實用新型的更多特征和優點將通過優選但非專有實施例(經由附圖中的非限制性示例說明)的描述而變得明顯，其中:
[0020]圖1為本實用新型的結構示意圖，圖中相互堆疊的載流排的長邊和窄邊分別為載流排的寬度方向和厚度方向，垂直紙面方向為載流排長度方向；
[0021]圖2為本實用新型內冷通風風路局部放大結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型從圖1中C向看導向板開方形缺口及其與載流排相對位置的結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型從圖1中C向看導向板開半圓形缺口及其與載流排相對位置的結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型從圖1中C向看導向板開腰形缺口及其與載流排相對位置的結構示意圖；
[0025]圖6為本實用新型從圖1中C向看導向板開腰形孔及其與載流排相對位置的結構示意圖；
[0026]圖中標記:1、磁極鐵心,2、磁極線圈,3、載流排,4、間隙,5、過流通道，6、導向板,7、
擋風部，8、通風窗口。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心I上的磁極線圈2，磁極線圈2由多層載流排3堆疊形成，所述磁極線圈2內側和磁極鐵心I之間有間隙4，所述載流排3上開有過流通道5或任意相鄰載流排3之間有過流通道5，所述間隙4和過流通道5形成內冷通風道，兩磁極線圈2的進風端上蓋有導向板6，導向板6由擋風部7和開設的通風窗口 8構成，擋風部7位于過流通道5處于載流排3長度方向上的對應位置處，通風窗口 8位于任意兩個擋風部7之間。
[0029]本實施例為最基本的實施方式，結構簡單，采用這樣的結構，部分冷卻氣體能夠順利經導向板6的通風窗口 8從兩磁極線圈2的進風端進入兩磁極線圈2之間的通道對磁極線圈2進行外冷；導向板6的擋風部7能夠擋住冷卻氣體從兩磁極線圈2的進風端進入兩磁極線圈2之間，從而使對磁極線圈2進行內冷的冷卻氣體能順利地從內冷通風道進入兩磁極線圈2之間的通道內，這樣就能使外冷和內冷兩路進入磁極線圈2之間通道內的風路相互隔開，保證外冷通風風路和內冷通風風路互不干涉，降低通風損耗，提高轉子磁極冷卻效果，從而提高整機的效率。
[0030]實施例2
[0031]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心I上的磁極線圈2，磁極線圈2由多層載流排3堆疊形成，所述磁極線圈2內側和磁極鐵心I之間有間隙4，所述載流排3上開有過流通道5或任意相鄰載流排3之間有過流通道5，所述間隙4和過流通道5形成內冷通風道，兩磁極線圈2的進風端上蓋有導向板6，導向板6由擋風部7和開設的通風窗口 8構成，擋風部7位于過流通道5處于載流排3長度方向上的對應位置處，通風窗口 8位于任意兩個擋風部7之間。
[0032]所述通風窗口 8為孔或者缺口。
[0033]本實施例為較佳實施方式，通風窗口 8為孔或缺口，可以適應不同的使用需要，而且，可以使制造工藝更簡單，降低生產成本。
[0034]實施例3
[0035]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心I上的磁極線圈2，磁極線圈2由多層載流排3堆疊形成，所述磁極線圈2內側和磁極鐵心I之間有間隙4，所述載流排3上開有過流通道5或任意相鄰載流排3之間有過流通道5，所述間隙4和過流通道5形成內冷通風道，兩磁極線圈2的進風端上蓋有導向板6，導向板6由擋風部7和開設的通風窗口 8構成，擋風部7位于過流通道5處于載流排3長度方向上的對應位置處，通風窗口 8位于任意兩個擋風部7之間。
[0036]所述通風窗口 8為孔或者缺口。
[0037]所述通風窗口 8呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。
[0038]本實施例為又一較佳實施方式，通風窗口 8的形狀優選方形、梯形、半圓形或腰形，在保證冷卻氣體順利通過的情況下，能滿足不同應用需要。
[0039]實施例4
[0040]一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心I上的磁極線圈2，磁極線圈2由多層載流排3堆疊形成，所述磁極線圈2內側和磁極鐵心I之間有間隙4，所述載流排3上開有過流通道5或任意相鄰載流排3之間有過流通道5，所述間隙4和過流通道5形成內冷通風道，兩磁極線圈2的進風端上蓋有導向板6，導向板6由擋風部7和開設的通風窗口 8構成，擋風部7位于過流通道5處于載流排3長度方向上的對應位置處，通風窗口 8位于任意兩個擋風部7之間。
[0041 ] 所述通風窗口 8為孔或者缺口。
[0042]所述通風窗口 8呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。
[0043]所述擋風部7數量與過流通道5數量相適配。
[0044]本實施例為較佳實施方式，擋風部7數量與過流通道5數量相適配，能夠充分擋住內冷通風風路，從而有效避免外冷通風風路和內冷通風風路相互干涉，利于提高整個轉子磁極冷卻效果。通風窗口 8呈方形、半圓形或腰形，能夠更好適應不同的通風需要。
[0045]實施例5
[0046]—種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，包括套在磁極鐵心I上的磁極線圈2，磁極線圈2由多層載流排3堆疊形成，所述磁極線圈2內側和磁極鐵心I之間有間隙4，所述載流排3上開有過流通道5或任意相鄰載流排3之間有過流通道5，所述間隙4和過流通道5形成內冷通風道，兩磁極線圈2的進風端上蓋有導向板6，導向板6由擋風部7和開設的通風窗口 8構成，擋風部7位于過流通道5處于載流排3長度方向上的對應位置處，通風窗口 8位于任意兩個擋風部7之間。
[0047]所述通風窗口 8為孔或者缺口。
[0048]所述通風窗口 8呈方形、梯形、半圓形或腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。
[0049]所述擋風部7數量與過流通道5數量相適配。
[0050]所述擋風部7相對于通風窗口 8的面積比可調。
[0051]本實施例為最佳實施方式，擋風部7相對于通風窗口 8的面積比可調，在滿足通風冷卻所需總風量的前提下，提高擋風部7相對通風窗口 8的面積比，能夠更好的將兩磁極線圈2通道內形成的內冷通風風路和外冷通風風路隔開，進一步減小內通風風路和外通風風路的干涉，從而提高轉子磁極冷卻效果。
[0052]本實用新型不限于上述實施例，根據上述實施例的描述，本領域的普通技術人員還可對本實用新型作出一些顯而易見的改變，但這些改變均應落入本實用新型權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，其特征在于:磁極線圈(2)內側和磁極鐵心(I)之間有間隙(4)，載流排(3)上開有過流通道(5)或任意相鄰載流排(3)之間有過流通道(5)，所述間隙(4)和過流通道(5)形成內冷通風道，兩磁極線圈(2)的進風端上蓋有導向板(6)，導向板(6)由擋風部(7)和開設的通風窗口(8)構成，擋風部(7)位于過流通道(5)處于載流排(3)長度方向上的對應位置處，通風窗口(8)位于任意兩個擋風部(7)之間。
2.根據權利要求1所述的一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，其特征在于:所述通風窗口(8)為缺口。
3.根據權利要求1所述的一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，其特征在于:所述通風窗口(8)呈方形、梯形、半圓形、腰形或其他任意的能夠供氣體通過的幾何形狀。
4.根據權利要求1所述的一種轉子磁極內冷與外冷分區冷卻裝置，其特征在于:所述擋風部(7 )數量與過流通道(5 )數量相適配。
【文檔編號】H02K1/32GK203734404SQ201420032197
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】鄭小康, 鄒應冬, 錢昌燕, 廖毅剛, 張天鵬, 錢生坤, 鄢幫國, 黃智欣, 駱林, 杜國斌, 蔣富強 申請人:東方電氣集團東方電機有限公司