[发明专利]具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机

说明书

本发明属于凸极电机冷却技术领域，具体涉及一种具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机。本发明旨在解决现有磁极线圈的冷却通风结构的冷却效果差的问题。为此目的，在本发明中磁极线圈的多个线匝中至少一个设置成通风匝，与通风匝的通风槽相邻的匝间绝缘将通风槽的开口遮蔽以形成的由进风槽口至出风槽口之间延伸的冷却风道。当凸极电机工作时，转子在旋转过程中形成的风流沿转子的径向流动并依次由支架、磁轭吹向磁极，然后进入磁极线圈与磁极铁芯之间的气隙，再经冷却风道的进风槽口进入通风槽，最后从出风槽口排出，从而通过对磁极线圈内部进行冷却，实现了提高磁极线圈的冷却效果的目的。

技术领域

本发明属于凸极电机冷却技术领域，具体涉及一种具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机。

背景技术

凸极电机转子磁极上的主要结构部件包括磁极铁心、磁极压板和磁极线圈等。其中磁极线圈套于磁极铁心外，内部通有励磁电流。磁极铁心用于将磁极线圈产生的磁场增强，同时还对磁极线圈起到固定支撑作用。按制造方法不同，磁极线圈分为绕制式和焊接式。中小型电机的励磁线圈一般采用扁绕铜排制成。大型凸极同步电机的磁极线圈则采用焊接铜排的方式，其中每一匝都需要拼焊。

在凸极电机运行过程中，励磁线圈通电发热，温度升高。常规的凸极电机磁极冷却方式一般为空气冷却。冷却空气在转子旋转产生的风压头作用下，从转子支架经由磁轭吹向转子磁极，并在磁极线圈表面与磁极线圈发生热交换，将磁极线圈的热量带走，从而实现对磁极线圈的冷却。

但随着大型凸极电机单机容量的不断增加，其电磁负荷和热负荷也随之增加，但运行温度过高轻则降低绝缘寿命，重则可能烧毁绕组。另外由于发电机结构件受到的热应力增加，严重时甚至会威胁到机组的安全运行。如果沿用传统的通风冷却结构，由于其较低的冷却空气利用率，需要大幅增加冷却风量才能满足冷却需要。特别是在高海拔地区的应用，由于空气密度降低，循环风量需要进一步加大，对于自通风冷却结构而言，也意味着转子转速要加大。但风量的增加一方面会继续降低热交换效率，另一方面会引起通风损耗的大幅增加，限制了电机效率的进一步提升，因此必须采取有效的通风冷却措施来增加电机的散热能力。

换而言之，现有的冷却风道通常形成在磁极线圈的外表面，对磁极线圈的冷却效果有限，特别是对于大型凸极电机而言，其单机容量大，电磁负荷和热负荷高，对冷却效果提出了更高的要求，而现有的磁极冷却结构不能满足此类凸极电机的冷却要求。

相应地，本领域需要一种具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有磁极线圈的冷却通风结构的冷却效果差的问题，本发明提供了一种具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机。

一方面，本发明提供了一种具有内部冷却结构的磁极线圈，所述磁极线圈包括多个线匝以及在每相邻的两个所述线匝之间设置的匝间绝缘，多个所述线匝用于沿着转子的径向叠放并顺次串联在磁极铁芯的极身上；多个所述线匝中至少一个设置成通风匝；所述通风匝在其朝向和/或背向所述转子的转轴的第一侧壁上设置有通风槽，且在其朝向所述极身的第二侧壁上设置有与所述通风槽连通的进风槽口；所述通风匝在其背向所述极身的第三侧壁上设置有与所述通风槽连通的出风槽口；与所述通风匝的通风槽相邻的匝间绝缘将所述通风槽的开口遮蔽以形成由所述进风槽口至所述出风槽口之间延伸的冷却风道。

作为本发明提供的上述磁极线圈的一种优选的技术方案，所述进风槽口设置在所述第二侧壁沿其自身的长度方向的中部或者在其一端的设定距离位置。