[发明专利]定子以及包括其的电机

说明书

本发明公开了一种定子以及包括其的电机，定子包括定子绕组以及定子铁芯，定子铁芯的内部设有折流通风道，折流通风道一端通向形成于相邻的定子绕组之间的绕组间隙，另一端通向定子内部空腔，定子还包括若干径向通风槽，径向通风槽的一端与气隙和绕组间隙连通，另一端与定子内部空腔连通。本发明结合径向通风槽和折流通风道，实现一部分冷却流体流过气隙、径向通风槽，冷却转子和定子，另一部分流过绕组间隙、径向通风槽、折流通风道，冷却定子，降低电机内部流动阻力、保证电机转子被冷却。通过合理的设计径向通风槽、折流通风道的尺寸、数量和排布，就能调整流经气隙和流经绕组间隙的冷却空气流量比例关系，从而得到最优冷却效果。

技术领域

本发明涉及一种定子以及包括其的电机。

背景技术

大型电机在运行过程中会产生大量损耗，造成电机各部件温度提升，必须有效控制这些部件的温升，从而保证电机稳定正常运行。其中，大部分损耗发生在定子绕组上，从而使得定子绕组以及与其接合的部件温升远高于其他部件。过高的绕组温度会加速绕组绝缘老化，甚至造成绕组绝缘失效，同时还会造成机械结构件过大的变形。因此，定子绕组是电机冷却中重点关注部件，如何合理设计冷却系统和冷却结构将定子绕组温度控制在限制以内是电机设计尤其是大型电机设计的主要挑战之一。

按照冷却介质来分类，空冷、液冷、蒸发冷是三种主要的电机冷却方式，这三者在大型电机上均有应用。相较于液冷、蒸发冷，空冷具有可行性强、可靠性高、易于维护、成本较低等明显的优点，因此，即使空冷的冷却效率明显偏低，许多大型电机仍采用了空冷的冷却方式。

当定子绕组采用集中绕组方式时，周向相邻的绕组之间可能会留有间隙，利用该绕组间隙进行通风冷却对降低定子绕组温度是有利的，这是因为冷却空气可以直接流过热源表面，并且这些表面的面积较大。只要克服绕组变形造成绕组间隙缩小、电机制造时真空浸漆可能堵塞通风通道等问题，绕组间隙通风技术与大型电机现有的径向通风技术就能够结合使用。在这种情况下，一部分冷却空气经过定转子之间的气隙进入径向通风槽，称为第一冷却风路，另一部分冷却空气经过绕组间隙进入径向通风槽，称为第二冷却风路。上述径向通风槽指的是位于定子铁芯内部、由多个硅钢片叠片组间隔设置形成的、沿电机径向完全贯通定子铁芯的通风槽。

然而在这种情况下，第二冷却风路的流量往往是明显低于第一冷却风路的流量，不利于冷却电机的定子部分。这是因为第二冷却风路由于结构尺寸造成的流动阻力更大，具体来说，绕组间隙的尺寸往往小于气隙的尺寸，绕组间隙与径向通风槽交界面的总面积往往会远小于气隙与径向通风槽交界面的总面积。一种容易联想到的用于减小第二风路流动阻力的方法是将气隙和绕组间隙实施成连通，然而这是难以实现的，气隙和绕组间隙往往通过槽楔隔开，在槽楔上开设通孔之类的结构会导致槽楔结构强度的严重下降、槽楔绝缘性能的下降。因此，需要通过其他方法减少第二冷却风路的流动阻力。

另外需要指出的是，第二风路的流量并非越大越好，只有在第一风路和第二风路的流量达到一个合适的比例时，才构成最佳冷却效果，并且该比例依赖于电机的具体结构、热源分布等因素。这是因为当绝大部分冷却气流都经过第二风路时，经过第一风路中气隙的流量显著下降，使得转子无法得到有效冷却。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过在定子铁芯轭部设置折流通风道，减少电机内部流动阻力，尤其针对经过绕组间隙的冷却气流，增强电机局部散热效果，尤其是定子铁芯轭部和位于槽底部分的绕组。同时，通过合理设计折流风道的尺寸、数量、排布，实现进入气隙和进入绕组间隙的风量可调，从而实现电机定子和转子综合最优的冷却效果。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：