CN112910122B - 发电机定子及发电机 - Google Patents
发电机定子及发电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112910122B CN112910122B CN202110121364.5A CN202110121364A CN112910122B CN 112910122 B CN112910122 B CN 112910122B CN 202110121364 A CN202110121364 A CN 202110121364A CN 112910122 B CN112910122 B CN 112910122B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lamination
- stator
- ventilation
- ventilation gap
- generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 301
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 127
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 123
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 97
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 663
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 39
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 126
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 43
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220466836 HLA class II histocompatibility antigen, DR beta 4 chain_N35H_mutation Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/187—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
本申请提供一种发电机定子及发电机。发电机定子包括定子铁芯和多个定子绕组。定子铁芯包括冷却风道。定子绕组和与该定子绕组相邻的至少一个所述定子齿在齿宽方向形成有通风间隙,所述冷却风道连通所述通风间隙和所述定子铁芯中空处的所述空腔,所述通风间隙用于与发电机定子和发电机转子间的气隙连通,所述发电机定子包括温度不等的高温区和低温区,所述高温区内的所述通风间隙的通风面积大于所述低温区内的所述通风间隙的通风面积,使所述发电机定子在高温区的所述散热面积大于所述发电机定子在所述低温区的散热面积。如此,可以增加流经所述高温区内冷却介质的流量,以加强换热效果,实现削弱局部高温热点的效果。
Description
技术领域
本申请涉及发电机技术领域,具体而言,涉及一种发电机定子及发电机。
背景技术
电机在运行过程中产生的铜耗、铁耗、永磁体涡流损耗、机械损耗使得电机各部件的温度上升,高温不仅会造成电机性能下降,还会引起可靠性问题。例如,高温引起的导线电阻增加、永磁体剩磁降低,都会较为显著的降低永磁电机功率和效率,高温还会引起绝缘寿命显著下降和永磁体不可逆退磁,因此需要优化电机设计并辅以可靠的冷却手段,达到有效控制电机温升的目的。
目前较为常用的方式为液冷和空冷,液冷的冷却效果好,典型的液冷换热系数比空冷的换热系数要高出1-2个数量级,然而液冷存在关于泄漏、绝缘、水质处理等一系列可靠性、可维护性难题,制约了其应用推广。对于可靠性要求高、维护难度大的应用场合,例如海上风电、航空航天等,风冷仍然是最为常用的冷却技术。然而,这些应用场景往往又对空间和重量要求极高,因此希望风冷能够取得更好的冷却效果,从而在可靠性约束条件下进一步提升电机的转矩密度和功率密度。此外,风冷效果的增强同时意味着电机在非平稳负载的场合或工况下,温度场交变频率和峰谷值都将在一定程度上减弱,能够提升电机运行的稳定性和可控性。
对于其他应用领域的电机,风冷也占有一席之地,比如大型汽轮发电机通常采用水内冷的方式,但对于中小型汽轮发电也有不少采用空冷方式,因为空冷的配套成本低、维护成本低、安全性能好。
综上所述,风冷的冷却效率虽然不及液冷,但是其可靠性强、成本低、维护友好等特征决定了电机未来的发展过程中仍然会大量采用风冷技术。若能在一定程度上提升风冷的冷却效果,对于推动电机行业乃至整个工业界的发展都具有重要意义。
发明内容
本申请提供一种发电机定子及发电机,能够实现发电机的有效散热。
本申请的第一方面提供了一种发电机定子,包括:
定子铁芯,呈中空柱状结构,包括位于中空处的空腔,所述定子铁芯在面向发电机转子的一侧形成有多个定子齿,所述多个定子齿沿所述定子铁芯的径向延伸,且沿所述定子铁芯的周向排布,相邻两个所述定子齿间的间隙形成定子槽,所述定子槽形成有多个,所述定子铁芯包括冷却风道;及
多个定子绕组,组装于各所述定子槽,所述定子绕组和与该定子绕组相邻的至少一个所述定子齿在齿宽方向形成有通风间隙,所述通风间隙沿所述定子齿的延伸方向延伸,所述冷却风道连通所述通风间隙和所述定子铁芯中空处的所述空腔,所述通风间隙用于与发电机定子和发电机转子间的气隙连通。所述发电机定子包括温度不等的高温区和低温区,所述高温区内的所述通风间隙的通风面积大于所述低温区内的所述通风间隙的通风面积,使所述发电机定子在高温区的散热面积大于所述发电机定子在所述低温区的散热面积,如此,可以增加流经所述高温区内冷却介质的流量,以加强换热效果,实现削弱局部高温热点的效果。
本申请提供的第二方面提供一种发电机,包括:
上述任一项所述的发电机定子;及
发电机转子,与所述发电机定子同轴,可相对于所述发电机定子转动,所述发电机转子与所述发电机定子之间形成有气隙,所述通风间隙连通所述气隙以及所述冷却风道。
本申请提供的技术方案至少可以达到以下有益效果:
本申请提供了一种发电机定子及发电机,其中,定子铁芯包括冷却风道,定子绕组和与该定子绕组相邻的至少一个所述定子齿在齿宽方向形成有通风间隙,所述冷却风道连通所述通风间隙与所述定子铁芯中空处的所述空腔,且通风间隙与气隙连通。该通风间隙可以使得定子绕组直接与冷却介质接触,换热效果更佳。另一方面,设置高温区的所述通风间隙的通风面积大于低温区的所述通风间隙的通风面积,以使得所述发电机定子在所述高温区的散热面积大于所述发电机定子在所述低温区的散热面积,如此,可以增加流经所述高温区内冷却介质的流量,以加强换热效果,实现削弱局部高温热点的效果。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例示出的发电机的半剖视图;
图2是图1中示出的定子铁芯的轴向视图;
图3是定子铁芯的其中一个叠片组的示意图;
图4是图3中示出的叠片组的部分结构的示意图;
图5是图3中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图6是图3中示出的叠片组的第二叠片的示意图;
图7至图9是定子绕组与叠片的齿部形成有通风间隙的示意图;
图10是叠片组的又一实施例的示意图;
图11是叠片组的又一实施例的示意图;
图12是第一叠片与第二叠片堆叠后形成轴向风道的示意图;
图13是叠片组的又一实施例的示意图;
图14是图13中示出叠片组的第一叠片的示意图;
图15是图13中示出叠片组的第二叠片的示意图;
图16是图13中示出叠片组的部分结构的示意图;
图17是叠片组的又一实施例的示意图;
图18是叠片组的又一实施例的示意图;
图19是图18中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图20是叠片组的又一实施例的示意图;
图21是图20中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图22是叠片组的又一实施例示意图;
图23是图22中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图24是叠片组的又一实施例的示意图;
图25是图24中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图26是叠片组的又一实施例的示意图;
图27是图26中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图28是图26中示出的叠片组的第二叠片的示意图;
图29是又一实施例示出的叠片组的第一叠片和第二叠片相堆叠的示意图;
图30是叠片组的又一实施例的示意图;
图31是图30中示出的叠片组的叠片的第一表面的示意图;
图32是图30中示出的叠片组的叠片的第二表面的示意图;
图33是叠片组的又一实施例的示意图;
图34是图33中示出的叠片组的叠片的第一表面的示意图;
图35是图33中示出的叠片组的叠片的第二表面的示意图;
图36是叠片组的又一实施例的示意图;
图37是图36中示出的叠片组的一个叠片的示意图;
图38叠片组的又一实施例的示意图;
图39是图38中示出的叠片组的一个叠片的示意图;
图40是发电机的又一半剖视图;
图41是定子铁芯中部分叠片组的示意图;
图42是发电机的又一半剖视图;
图43是发电机的又一半剖视图;
图44是叠片组的又一实施例的示意图;
图45是图44中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图46所示为图44中示出的叠片组的第二叠片的示意图;
图47所示为图44中示出的叠片组的第三叠片的示意图;
图48是图44中示出的叠片组中的第三叠片又一实施例的示意图;
图49是冷却介质A从气隙处流向空腔的流向示意图;
图50是冷却介质A从气隙处流向空腔的又一流向示意图;
图51是定子铁芯部分结构的示意图;
图52是图51中示出的第一叠片的示意图;
图53是图51中示出的第二叠片的示意图;
图54是叠片组又一实施例的示意图;
图55是叠片组又一实施例的示意图;
图56是图55中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图57是图55中示出的叠片组的第二叠片的示意图;
图58是定子铁芯部分结构的示意图;
图59是定子铁芯部分结构的又一示意图;
图60是叠片组的又一实施例的示意图;
图61是图60中示出的叠片组的第一叠片的示意图;
图62是图60中示出的叠片组的第二叠片的示意图;
图63是图60中示出的叠片组的第一叠片的又一示意图;
图64是图60中示出的叠片组的第二叠片的又一示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。除非另作定义,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个,若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出,“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明,而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而且可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
请参考图1,图1所示为本申请一示例性实施例示出的发电机1部分结构的半剖视图。
本申请实施例提供了一种发电机1,包括发电机定子10和发电机转子20,发电机转子20与发电机定子10同轴设置,发电机转子20可以相对于所述发电机定子10转动,使发电机定子10产生电流,实现发电机1发电。发电机转子20包括转子铁芯21和永磁体22,永磁体22设置于转子铁芯21面向发电机定子10所在的一侧,且与发电机定子10之间预留气隙30。气隙30是实现机电能量转换的重要部分,同时还可以供冷却介质A例如空气进入发电机1的内部,对发电机定子10和发电机转子20进行冷却。在一个实施例中,冷却介质A从发电机1的轴向的两端进入气隙30,穿过发电机定子10进入发电机定子10内的空腔10a,并从发电机1轴向分布的两个端板50处排出,由此对发电机1的内部进行循环冷却。冷却介质A的流动路径上还可以设有驱动装置和热交换装置,例如带有风扇的空-水热交换器,用于驱动冷却介质A的循环流动并将冷却介质A吸收的热量散出。需说明的是,冷却介质A的流动方向不仅限于此。
在图1所示出的实施例中,发电机定子10设为内定子,发电机定子10位于发电机转子20的内侧。在其他一些实施例中,发电机定子10可以设为外定子,发电机定子10环绕于发电机转子20的外侧。
请结合图1和图2,图2所示为图1中示出的定子铁芯100的轴向视图。
发电机定子10包括定子铁芯100和多个定子绕组102。定子铁芯100呈中空柱状结构,包括位于中空处的空腔10a。定子铁芯100包括磁轭100a和多个定子齿100b,磁轭100a设置为空心柱状,空心处即为空腔10a。多个所述定子齿100b在所述磁轭100a面向发电机转子20的一侧形成,与气隙30相邻。所述多个定子齿100b沿所述定子铁芯100的径向延伸,且沿所述定子铁芯100的周向排布,相邻两个所述定子齿100b间的间隙形成定子槽100c。所述定子槽100c形成有多个。在一个实施例中,多个定子绕组102组装于各所述定子槽100c内,且一一对应的套设于各定子齿100b的外侧。
如图2所示,定子铁芯100包括多个叠片组200,叠片组200的具体数量不限。所述多个叠片组200排列成中空柱状结构,所述叠片组200在面向发电机转子20的一侧形成有定子齿100b和定子槽100c。需指出的是,图2中的定子铁芯100结构仅为示意,实际发电机1中的定子齿100b数量远多于图2中所示的,例如直驱型永磁风力发电机中常见的齿数为200-400个,而且定子铁芯100及叠片组200都可以沿周向进行分块。
请参考图3,图3所示为定子铁芯100的其中一个叠片组200的示意图。
叠片组200包括沿厚度方向堆叠的多个叠片201,多个叠片201的堆叠方向与定子铁芯100的轴向平行。需指出的是,对于旋转电机而言,叠片组200和叠片201均呈弧形结构,本申请中,为了绘图简便,叠片组200以及叠片201均绘制成直线形结构。
叠片组200设有通风间隙400,所述定子绕组102和与该定子绕组102相邻的至少一个所述定子齿100b在齿宽方向形成有所述通风间隙400,所述通风间隙400沿所述定子齿100b的延伸方向延伸。所述定子铁芯100包括冷却风道300(参见图1),所述冷却风道300连通所述通风间隙400与所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a,且所述通风间隙400与气隙30连通,使得冷却介质A可以在气隙30与空腔10a之间流通。在一个实施例中,当冷却介质A进入气隙30后,可以进一步沿着通风间隙400和冷却风道300流向定子铁芯100中空处的所述空腔10a,在冷却介质A的流动过程中,冷却介质A与定子齿100b和定子绕组102进行热交换,可以实现对定子铁芯100的冷却。尤其的,定子齿100b与定子绕组102共同围成通风间隙400,可以使定子绕组102更充分地、更直接地与冷却介质A接触,换热效果更佳。另一方面,该通风间隙400和冷却风道300的设置,还可以至少部分地避免设置传统径向通风槽带来的有效电磁长度损失,有效抑制定子铁芯上的磁场畸变,涡流损耗等寄生负效应也相应减弱,从而实现了对发电机电磁性能及冷却效果的综合优化,有效提升了发电机1的转矩密度上限。
在一个实施例中,所述定子绕组102和与该定子绕组102相邻的至少一个所述定子齿100b在齿宽方向形成有多个所述通风间隙400,且至少部分的多个所述通风间隙400沿所述定子铁芯100的轴向排布,这使得通风间隙400在定子铁芯100的轴向上的分布更加分散,这样,定子绕组102的多个部位均可以直接与冷却介质A接触,使得定子绕组102的换热面积增大,冷却效果进一步提升。
可选择的实施例中,定子绕组102和与该定子绕组102相邻的其中一个所述定子齿100b在齿宽方向形成有多个所述通风间隙400,多个通风间隙400可以位于定子绕组102的同一侧(参考图10),且沿定子铁芯100的轴向排布。又一可选择的实施例中,所述定子绕组102和与该定子绕组102相邻的多个所述定子齿100b在齿宽方向留有多个所述通风间隙400,多个通风间隙400分别位于定子绕组102的两侧(参考图3),每一侧的通风间隙400沿所述定子铁芯100的轴向排布。在不同的应用场景中,通风间隙400可以采用不同的设置方式。
请参考图4至图6,图4是图3中示出的叠片组200的部分结构的示意图。图5和图6是图3中示出的叠片组200的第一叠片S1和第二叠片S2的示意图。
叠片201包括轭部201a和连接于轭部201a的齿部201b,齿部201b形成于轭部201a面向发电机转子20的一侧,齿部201b沿定子铁芯100的径向延伸。多个叠片201的齿部201b堆叠,形成所述定子齿100b,多个叠片201的轭部201a堆叠,形成磁轭100a。
叠片201可以包括多个齿部201b,多个齿部201b沿所述定子铁芯100的周向排布,相邻两个齿部201b间的间隙形成槽部201c,多个叠片201的槽部201c堆叠,形成定子槽100c。叠片201可以形成有多个槽部201c,多个槽部201c沿所述定子铁芯100的周向排布,多个叠片201的槽部201c堆叠,形成多个定子槽100c。
图5中的虚线示意了第一叠片S1的轭部201a与齿部201b的分界线。图6中的虚线示意了第二叠片S2的轭部201a与齿部201b的分界线。叠片组200中各叠片201的齿部201b在定子铁芯100径向上的尺寸相等,在堆叠方向上,各叠片201的齿部201b的末端对齐(参考图3和图4)。各叠片201的轭部201a在定子铁芯100径向上的尺寸可以相等,也可以不等。
在一个实施例中,叠片组200中的第一叠片S1与第二叠片S2可以是相同叠片,也可以是不同叠片,本实施例中,采用后者。此外,第一叠片S1与第二叠片S2在堆叠方向上可以相邻,也可以被其它叠片隔开。
在一个实施例中,通风间隙400可以通过定子绕组102与叠片201形成。具体的,多个叠片201包括第一叠片S1和第二叠片S2,在堆叠方向上,第一叠片S1的所述齿部201b与第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向不完全重合,使得定子绕组102可以与叠片201在齿宽方向形成有通风间隙400。该通风间隙400的形成方式简单。以下将结合附图对通风间隙400的形成方式进行详细说明。
请参考图7,图7所示为定子绕组102与叠片201形成通风间隙400的示意图,其中,视图方向是从叠片201的齿部201b指向轭部201a的方向。
在一个实施例中,第一叠片S1的所述齿部201b与所述第二叠片S2所述齿部201b在齿宽方向上错开,沿堆叠方向的正投影中,第一叠片S1的所述齿部201b的投影区域与第二叠片S2的所述齿部201b的投影区域在齿宽方向错开,使定子绕组102可以与叠片201在齿宽方向形成有通风间隙400。其中,第一叠片S1和第二叠片S2的齿部201b的齿宽可以相等,也可以不等。
定子绕组102环绕在定子齿100b的外侧,定子绕组102包括沿齿宽方向位于第一叠片S1和第二叠片S2的齿部201b不同侧的第一绕组部分102’和第二绕组部分102”,第一绕组部分102’与第一叠片S1的所述齿部201b接触,与第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向形成有通风间隙400,第二定子绕组102”与第二叠片S2的所述齿部201b接触,与第一叠片S1的所述齿部201b形成通风间隙400。两侧的通风间隙400沿齿宽方向错开,由此沿定子铁芯100的轴向错开。该方案中,定子齿100b可以在齿宽方向的两侧与定子绕组102形成通风间隙400,使通风面积和换热面积增大。
请参考图8至图9,图8至图9所示为定子绕组102与叠片201形成通风间隙400的又一示意图,其中,视图方向是从叠片201的齿部201b指向轭部201a的方向。
在一个实施例中,所述第一叠片S1的所述齿部201b的齿宽大于所述第二叠片S2的所述齿部201b的齿宽,沿堆叠方向的正投影中,第二叠片S2的所述齿部201b的投影区域位于所述第一叠片S1的所述齿部201b的投影区域内,且所述第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向的至少一侧与所述第一叠片S1的所述齿部201b错开,使定子绕组102可以与叠片201在齿宽方向留有通风间隙400。
在图8所示的实施例中,第一叠片S1的所述齿部201b与第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向的一侧对齐,另一侧错开,使定子绕组102与叠片201在齿宽方向的一侧留有通风间隙400。具体的,定子绕组102包括沿齿宽方向位于第一叠片S1和第二叠片S2的齿部201b不同侧的第一绕组部分102’和第二绕组部分102”,第一绕组部分102’与第一叠片S1的所述齿部201b接触,与第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向形成通风间隙400,第二绕组部分102”与第一叠片S1和第二叠片S2的所述齿部201b接触。该实施例中,第一叠片S1的所述齿部201b与第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向的左侧对齐,在其他一些实施例中,第一叠片S1的所述齿部201b与第二叠片S2的所述齿部201b可以在齿宽方向的右侧对齐。
在图9所示的实施例中,第一叠片S1的所述齿部201b和所述第二叠片S2的所述齿部201b沿齿宽的中线对齐,第一叠片S1的所述齿部201b和所述第二叠片S2的所述齿部201b在齿宽方向的两侧错开,使定子绕组102与叠片201在齿宽方向的两侧留有通风间隙400。具体的,定子绕组102包括沿齿宽方向位于第一叠片S1和第二叠片S2的齿部201b不同侧的第一绕组部分102’和第二绕组部分102”,第一绕组部分102’与第一叠片S1的所述齿部201b接触,与第二叠片S2的所述齿部201b形成通风间隙400,第二绕组部分102”与第一叠片S1的所述齿部201b接触,与第二叠片S2的所述齿部201b形成通风间隙400,使定子绕组102与叠片201在齿宽方向的两侧形成有通风间隙400,使通风面积和换热面积增大。
请参考图10,图10所示为叠片组200的又一实施例的示意图。
在图10所示的实施例中,叠片组200包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔排布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻。每个第二叠片S2的齿部201b在齿宽方向的同一侧与第一叠片S1的齿部201b对齐,另一侧错开,以在定子齿100b的同一侧形成多个通风间隙400,多个通风间隙400沿轴向排布。
请参考图11,图11所示为叠片组200的又一实施例的示意图。
在图11所示的实施例中,叠片组200包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔排布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻。第一叠片S1的齿部201b与第二叠片S2的齿部201b在齿宽方向的一侧对齐。例如,一部分第一叠片S1的齿部201b与第二叠片S2的齿部201b在齿宽方向的左侧对齐,一部分第一叠片S1的齿部201b与第二叠片S2的齿部201b在齿宽方向的右侧对齐,以形成多个通风间隙400,且多个通风间隙400分别位于定子齿100b的两侧,这使得通风间隙400的空间分布更加均匀。
在图10和图11所示的实施例中,多个定子绕组102和与各定子绕组102相邻的定子齿100b在齿宽方向形成多个通风间隙400,多个通风间隙400沿定子铁芯100的周向分布。
这里需说明的是,每个定子齿100b的外侧可以套设一个定子绕组102,则,每个定子绕组102可以与三个定子齿100b相邻,即,套设定子绕组102的定子齿100b以及位于该定子齿100b两侧的定子齿100b。
请再次参考图1,所述冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的径向风道301和沿所述定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302,所述径向风道301与所述轴向风道302连通,且与所述通风间隙400和所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a连通,如此,冷却风道300形成弯折状的风道。采用弯折状的风道结构,一方面使得冷却风道300可以在多个叠片201的堆叠结构内部形成,方便设置,例如可以不需要设置用于支撑冷却风道的结构装置。另一方面,弯折状风道结构可以在一定程度上起到扰流作用,使得冷却介质A在冷却风道300内发生较为缓和的冲击和混合,在对流动阻力影响较小的前提下,有利于冷却介质A与发电机定子10进行充分热交换。
在图1所示的实施例中,冷却风道300设有多条,多条冷却风道300沿定子铁芯100的轴向以及沿定子铁芯100的周向排布,每条冷却风道300与通风间隙400和定子铁芯100中空处的所述空腔10a连通。在其他一些实施例中,轴向风道302可以沿定子铁芯100的轴向贯穿叠片组200(参考图4),这样设置后,冷却介质A在进入轴向风道302后可以充分混合,增强换热效果。
请结合图4、图5、图6和图12,图12所示为第一叠片S1与第二叠片S2堆叠后形成轴向风道302的示意图。
叠片组200设有轴向风道302。在一个实施例中,所述第一叠片S1的所述轭部201a与所述第二叠片S2的所述轭部201a中的至少一者设有沿厚度方向贯通的开孔500,所述开孔500形成轴向风道302,该轴向风道302的形成方式简单。
请参考图12,沿定子铁芯100的径向,所述第二叠片S2的轭部201a的尺寸小于所述第一叠片S1的轭部201a的尺寸,其中,第一叠片S1的所述轭部201a设有沿厚度方向贯通的开孔500,沿所述堆叠方向的正投影中,所述开孔500的投影区域位于所述第二叠片S2的所述轭部201a的投影区域的外侧,从而使所述开孔形成所述轴向风道302。该实施例中,通过减小第二叠片S2的轭部201a的径向尺寸,直至使开孔500从第二叠片S2的所述轭部201a裸露以形成间隙,从而利用该间隙作为轴向风道302。这使得第二叠片S2的结构简单,加工制造方便,且可降低材料成本,同时不会对第二叠片S2的轭部201a的磁路产生影响。
在图12所示的实施例中,开孔500可以设有多个,多个开孔500在第一叠片S1的轭部201a沿定子铁芯100的周向排布,由此形成多个轴向风道302,以增加冷却介质A通过轴向风道302的流量。并且,由于第二叠片S2的所述轭部201a的径向尺寸较小,多个轴向风道302沿定子铁芯100的周向贯通,有利于冷却介质A在轴向风道302内沿周向充分混合,从而减小定子铁芯100温度的周向不均匀性。
请参考图13至图16,图13所示为叠片组200又一实施例的示意图。图14和图15所示为图13中示出的叠片组中第一叠片S1和第二叠片S2的示意图。图16所示为图13中示出的叠片组200中部分结构的示意图。
在一个实施例中,沿定子铁芯100的径向,第一叠片S1的轭部201a的尺寸与第二叠片S2的轭部201a的尺寸相等,第一叠片S1的轭部201与第二叠片S2的轭部201a沿定子铁芯100的径向平齐。此情况下,第一叠片S1的轭部201与第二叠片S2的轭部201a可以均设有开孔500,以形成轴向风道302。具体的,请参考图14和图15,开孔500包括第一开孔501和第二开孔502,第一叠片S1的所述轭部201a设有第一开孔501,第二叠片S2的所述轭部201a设有第二开孔502,在堆叠方向上,第一开孔501与第二开孔502部分重合,重合部分形成所述轴向风道302。该实施例中,轴向风道302通过第一开孔501与第二开孔502的重合部分形成,因此,第一开孔501与第二开孔502的尺寸共同决定轴向风道302的流通面积,使得轴向风道302的形状和尺寸更加多样化。其中,第一开孔501与第二开孔502的尺寸和形状不限。
在一个实施例中,第一开孔501和第二开孔502均设有多个,第一开孔501在第一叠片S1的轭部201a沿定子铁芯100的周向排布,第二开孔502在第二叠片S2的轭部201a沿定子铁芯100的周向排布,在堆叠方向上,第一开孔501与第二开孔502一一对应且部分重合,由此形成多个重合部分,从而形成多个轴向风道302,这使得轴向风道302的数量增加,进而增加冷却介质A通过轴向风道302的流量。
请结合图1、图4和图16,在一个实施例中,所述径向风道301包括沿径向分布在所述轴向风道302的两侧且相互连通的绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,所述绕组侧径向段301a连通所述通风间隙400与所述轴向风道302,所述空腔侧径向段301b连通所述轴向风道302与所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a。此实施例中,绕组侧径向段301a设置在轴向风道302靠近通风间隙400所在的一侧,用于实现通风间隙400与轴向风道302的连通,空腔侧径向段301b设置在轴向风道302靠近空腔10a的一侧,用于实现轴向风道302与空腔10a的连通,由此实现通风间隙400与冷却风道300的连通,使冷却介质A可以从气隙30流通至空腔10a。
叠片组200设有绕组侧径向段301a。在一个实施例中,请结合图5,所述第一叠片S1的所述轭部201a设有槽部连通孔600,所述槽部连通孔600连通开孔500与自身的所述槽部201c,所述槽部连通孔600在所述第二叠片S2的所述轭部201a的一侧形成所述绕组侧径向段301a。绕组侧径向段301a结构简单且实现方便。当然,绕组侧径向段301a的形成方式不仅限于此。
在图4和图16所示的实施例中,多个叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔分布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻,由此形成沿定子铁芯100的轴向分布的多个绕组侧径向段301a。多个所述绕组侧径向段301a可以增加冷却介质A的流量,从而增大轭部201a的散热面积,使多个叠片201可以充分被冷却。
在图4和图16所示的实施例中,绕组侧径向段301a等同于与第一叠片S1相邻的两个第二叠片S2的轭部201a在槽部连通孔600处的间隙。
槽部连通孔600可以设置多个,多个槽部连通孔600与多个槽部201c以及多个开孔500一一对应连通,由此可以形成沿定子铁芯100周向排布的多个绕组侧径向段301a。
请参考图17,图17所示为叠片组200的又一实施例的示意图。
在一个实施例中,单个绕组侧径向段301a的流通面积大于单个通风间隙400的流通面积,当冷却介质A从通风间隙400流向绕组侧径向段301a时,流速会显著下降,造成换热效果减弱,同时,如果在通风间隙400与绕组侧径向段301a连通部位处形成突扩结构,会在突扩结构下游形成涡流区,造成局部流动阻力较大。基于此,叠片组200包括从所述绕组侧径向段301a的内壁凸出的凸出结构301aa,凸出结构301aa的凸出方向与所述绕组侧径向段301a的延伸方向不同。凸出结构301aa可以起到扰流作用,当冷却介质A沿绕组侧径向段301a流动时,与凸出结构301aa碰撞,使绕组侧径向段301a内的气流被扰乱,由此可以增大冷却介质A的流速和湍流度,增强换热效果,同时抑制局部突扩结构产生的涡流区,从而减小局部流动阻力损失,增强换热效果。本实施例中,凸出结构301aa设于第一叠片S1的第一开孔501在齿宽方向的至少一个侧壁上。凸出结构301aa的具体形状不限,可以是圆弧形、梯形、三角形等,但应尽量避免采用尖角结构。凸出结构301aa的数量不限,可以沿开孔500的侧壁设有多个。
叠片组200设有空腔侧径向段301b。在一个实施例中,如图4至图6所示,沿定子铁芯100的径向,所述第二叠片S2的轭部201a的尺寸小于所述第一叠片S1的轭部201a的尺寸,第二叠片S2的轭部201a设置成使得所述第一叠片S1的轭部201a面向所述第二叠片S2的一侧形成空隙,所述空隙连通所述轴向风道302与所述空腔10a,所述空隙连通所述轴向风道302与所述空腔10a的通道形成所述空腔侧径向段301b。该实施例中,由于第二叠片S2的轭部201a的径向尺寸较小,则使得空腔侧径向段301b沿定子铁芯100的周向连通,使得单个空腔侧径向段301b的流通面积大,冷却介质A可以在空腔侧径向段301b内充分混合,提升换热效果。空腔侧径向段301b的形成方式但不仅限于此。
空腔侧径向段301b可以沿定子铁芯100的轴向形成有多个。在图4和图16所示的实施例中,多个叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔分布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻。这使得在每个第一叠片S1的轭部201a面向所述第二叠片S2的一侧均形成空隙,从而形成多个轴向分布的空腔侧径向段301b。
在图4所示的实施例中,空腔侧径向段301b等同于与第二叠片S2相邻的两个第一叠片S1的轭部201a在远离齿部201b的一端的间隙。
在另一个实施例中,如图14至图16所示,沿定子铁芯100的径向,所述第二叠片S2的轭部201a的尺寸与所述第一叠片S1的轭部201a的尺寸相等,所述第二叠片S2的所述轭部201a设有沿厚度方向贯通的空腔连通孔600’,所述空腔连通孔600’的一端与空腔10a连通,另一端截止于第二叠片S2的所述轭部201a,空腔连通孔600’连通所述轴向风道302与所述空腔10a,所述空腔连通孔600’连通所述轴向风道302与所述空腔10a的通道形成所述空腔侧径向段301b。该实施例中,通过在第二叠片S2的轭部201a开设空腔连通孔600’可以形成空腔侧径向段301b,空腔连通孔600’的形状和尺寸不限,由此可以使得空腔侧径向段301b的形状和尺寸更加多样化。
需要说明的是,空腔连通孔600’也可以设置于第一叠片S1的轭部201a,但是,空腔连通孔600’的设置位置根据槽部连通孔600而定。例如,当第一叠片S1的轭部201a设有槽部连通孔600时,空腔连通孔600’则设置于第二叠片S2的轭部201a,反之亦可。这样设置的目的是防止槽部连通孔600和空腔连通孔600’同时设置于同一叠片201上时引起轭部201a的局部走磁尺寸显著减小以及局部磁阻显著增加。
本申请对开孔500和槽部连通孔600的结构不做限定。在一个实施例中,请结合图5,开孔500和槽部连通孔600开设在与所述槽部201c径向相对的一部分所述轭部201a上,所述轭部201a在所述开孔500和槽部连通孔600处形成沿槽宽方向贯通的孔。开孔500和槽部连通孔600的宽度可以与槽部201c的宽度相等,也可以与槽部201c的宽度不等。本实施例中,采用前者,这可以使得绕组侧径向段301a的流通面积大于通风间隙400的流通面积。
请参考图18和图19,图18所示为叠片组200的又一实施例的示意图。图19所示为图18示出的叠片组中第一叠片S1的示意图。
在一个实施例中,在第一叠片S1的同一个齿部201b的齿宽方向的两侧分别设有开孔500和槽部连通孔600,开孔500和槽部连通孔600在齿宽方向的尺寸小于所述槽部201c在齿宽方向的尺寸。这样设置后,开孔500和槽部连通孔600在齿宽方向的尺寸减小,这使得第一叠片S1的轭部201a的实体面积增大,相应的,第一叠片S1的轭部201a的镂空面积减小,第一叠片S1的结构强度提高,尤其是在轭部201a靠近槽部201c的部分。并且,通过槽部连通孔600形成的绕组侧径向段301a的流通面积减小,可以缩小绕组侧径向段301a与通风间隙400的流通面积的差值,使得冷却介质A在绕组侧径向段301a内保持高速流通,确保换热效果。另外,此实施例中的开孔500和槽部连通孔600可以用作隔磁桥,用于消除部分谐波,降低发电机定子10与发电机转子20的涡流损耗。利用隔磁桥的调制效应,有利于提升发电机1的转矩。
请参考图20和图21,图20所示为叠片组200的又一实施例的示意图。图21所示为图20中示出的叠片组的第一叠片S1的示意图。
在一些实施例中,第一叠片S1包括多个齿部201b,多个齿部201b包括第一齿部201b’、第二齿部201b”和第三齿部201b”’,其中,第一齿部201b’与第二齿部201b”通过至少一个第三齿部201b”’隔开。第一齿部201b’的齿宽方向的两侧分别设有开孔500和槽部连通孔600,第二齿部201b”的齿宽方向的两侧分别设有开孔500和槽部连通孔600,由此使得绕组侧径向段301a和轴向风道302分布在第一齿部201b’和第二齿部201b”的两侧。该叠片组200可以应用于包括主定子绕组和备份定子绕组的发电机中。例如,一些长期工作的定子绕组102为主定子绕组,可以套设在第一齿部201b’或第二齿部201b”上,因此冷却介质A可以流入通风间隙400、槽部连通孔600以及开孔500,能够有效加强主定子绕组的冷却;另一些定子绕组102作为备用绕组,使用时可能存在工作时间较短、负载小、高环温概率较小的特征,冷却需求小于主定子绕组,因此可以将备用绕组套设在第三齿部201b”’上,这样,第三齿部201b”’与定子绕组102之间可以少设置通风间隙400或者完全不设置。在图21所示的实施例中,第一叠片S1的多个齿部201b的齿宽不等。可选择的,第一齿部201b’与第二齿部201b”的齿宽小于第二叠片S1的齿部201b的齿宽,第三齿部201b”’的齿宽等于第二叠片S1的齿部201b的齿宽。其中,第二叠片S1的多个齿部201b的齿宽可以相等。
此外,定子绕组102套设于定子齿100b的方式不限,可以采用双层集中式,还可以采用单层集中式。单层集中式指的是每隔一个定子齿100b套设一个定子绕组102,每个定子槽100c内容纳定子绕组102的一个线圈边。双层集中式指的是每个定子齿100b均套设一个定子绕组102,每个定子槽100c内容纳不同的定子绕组102的两个线圈边。在一个可选的实施例中,如图20所示,可以采用单层集中式,并且,定子绕组102优选套设在第一叠片S1和第二叠片S2中齿宽相等的定子齿100b’上,这样设置后,一方面,定子绕组102套设的定子齿100b的结构和常规定子齿的齿形相同,安装方便,而且对于不套设定子绕组102的定子齿100b的装配精度要求不用很高;另一方面,当定子绕组102与不套设定子绕组102的定子齿100b之间留有空隙时,即意味着定子绕组102与通风间隙400之间也留有空隙,冷却介质A还可以沿着该空隙轴向流动,然后进入通风间隙400,增强了轴向和径向流动的流动混合,从而加强换热;第三方面,电机在真空浸漆的工艺过程中不容易堵塞通风间隙400。
请参考图22和图23,图22所示为叠片组200的又一实施例的示意图。图23所示为图22中示出的叠片组的第一叠片S1的示意图。
在一个实施例中,在同一个齿部201b的齿宽方向的单侧设有所述开孔500和槽部连通孔600,开孔500和槽部连通孔600在齿宽方向的尺寸小于所述槽部201c在齿宽方向的尺寸。该实施例中,开孔500和槽部连通孔600的尺寸在齿宽方向较小,且开孔500和槽部连通孔600的数量较少,使得第一叠片S1的结构强度进一步提高。
在图18、图20和图22所示的实施例中,第二叠片S2可以采用图5中示出的第二叠片S2,但不仅限于此。
请参考图24和图25,图24所示为叠片组200又一实施例的示意图。图25所示为图24中示出的叠片组的第一叠片S1的示意图。
所述开孔500的底部转角处设为圆角C1,圆角C1可以使得第一叠片S1在开孔500处的磁路更加顺畅,从而减小开孔500附近的磁阻,并且减小开孔500底部引起的漏磁和铁耗。
在一些实施例中,在从所述齿部201b指向所述轭部201a的径向方向上,所述开孔500的宽度可以逐渐减小,从而减小开孔500的尺寸、增加有效走磁宽度,由此可以进一步减小磁路阻力。
请参考图26至图28,图26所示为叠片组200的又一实施例的示意图。图27所示为图26中示出的叠片组的第一叠片S1的示意图。图28所示为图26中示出的叠片组的第二叠片S2的示意图。
为了确保叠片组200中多个叠片201在定子铁芯100的轴向完全被固定以及实现较高的叠压系数,叠片组200可以包括压紧结构(未示出),压紧结构沿所述堆叠方向压紧所述多个叠片201。
在一个实施例中,第一叠片S1和第二叠片S2的所述轭部201a设有连接孔201ad,各所述连接孔201ad同轴设置,所述压紧结构包括连接件和位于定子铁芯100轴向两端的指压板,所述连接件组装于所述连接孔201ad内,连接件的两端与指压板连接,以沿所述堆叠方向压紧所述多个叠片201。连接件可以包括拉紧螺杆,但不仅限于此。
由于第一叠片S1的轭部201a设有开孔500,因此,连接孔201ad的设置对第一叠片S1的磁路影响较大,容易造成第一叠片S1的磁阻增大。为了减小第一叠片S1的磁阻,可以在第一叠片S1的轭部201a上设置加宽部800,所述加宽部800可以设置于所述连接孔201ad在齿宽方向的至少一侧,加宽部800可以使第一叠片S1的轭部201a在连接孔201ad处的宽度尺寸增加,以补偿第一叠片S1的轭部201a在连接孔201ad处的面积,从而减小磁阻。
请再次参考图13至图15,叠片组200包括径向拉紧结构,所述多个叠片201通过所述径向拉紧结构施加径向拉紧力,使所述多个叠片201在所述定子铁芯100的径向定位。径向拉紧结构的实施方式不限。在一个实施例中,叠片组200包括定位槽700。具体的,第一叠片S1和第二叠片S2沿定子铁芯100径向方向的尺寸相等,两者的轭部201a保持平齐,第一叠片S1的轭部201a设有第一定位槽201aa,第二叠片S2的轭部201a设有第二定位槽201aa’,第一定位槽201aa和第二定位槽201aa’沿堆叠方向上对应,形成沿轴向贯通的定位槽700。径向拉紧结构可以包括定位支架(未示出),定位支架至少部分地组装于定位槽700内,使所述多个叠片201沿径向定位。定位槽700的形状不限,本实施例中,定位槽700采用燕尾型结构的定位槽,相应的,定位支架可以采用带有燕尾型结构的定位支架,但不仅限于此。
请参考图29,图29所示为又一实施例示出的叠片组200中第一叠片S1和第二叠片S2在堆叠状态的示意图。
在一个实施例中,叠片组200包括第一叠片S1、第二叠片S2以及支撑结构900,其中,第一叠片S1沿定子铁芯100径向的尺寸大于第二叠片S2在此方向的尺寸,所述支撑结构900沿所述定子铁芯100的轴向支撑所述第一叠片S1的所述轭部201a,以增加轭部201a的强度。支撑结构900可以设置多个,沿定子铁芯100的周向和轴向排布,由此实现对第一叠片S1的轭部201a的多点支撑。在一个实施例中,支撑结构900可以支撑在第一叠片S1的轭部201a所在的一侧。当冷却介质A沿绕组侧径向段301a、轴向风道302以及空腔侧径向段301b流动时,由于多个绕组侧径向段301a和多个轴向风道302在周向是间隔分布的,而空腔侧径向段301b是周向连通的,因此,冷却介质A从轴向风道302流入空腔侧径向段301b时是流动扩张的过程,扩张流动的中心附近流速高,远离中心的两侧流速低,因此,使支撑结构900远离齿部201b,可以避开扩张流动的中心位置,避免对冷却介质A的流动形成较大阻力,使支撑结构900对从轴向风道302流向空腔侧径向段301b的冷却介质A的阻碍降到最低。
在一个实施例中,多个叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔分布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻。此时,支撑结构900可以设置在与第二叠片S2相邻的两个第一叠片S1的所述轭部201a之间。支撑结构900的具体结构不限,可以根据实际需求选择设置,例如可以采用工字形钢。
请参考图30至图32,图30所示为又一叠片组200的部分结构的示意图。图31是图30中示出的叠片组200的叠片201的第一表面的示意图。图32是图30中示出的叠片组200的叠片201的第二表面的示意图。
在一个实施例中,叠片组200包括沿厚度方向堆叠的多个相同叠片201,由于叠片201相同,这使得叠片组200的加工、制造和装配更加简单方便,且制造成本低,在堆叠过程中不会造成物料混淆。
叠片201包括轭部201a和连接于所述轭部201a的多个齿部201b,相邻两个所述齿部201b间的间隙形成槽部201c,所述槽部201c形成有多个,多个所述槽部201c包括第一槽部201ca和第二槽部201cb。所述轭部201a包括沿厚度方向贯通且沿所述定子铁芯100的径向延伸的第一开槽201ab和第二开槽201ac,所述第一开槽201ab的一端与所述第一槽部201ca连通,另一端截止于所述轭部201a,形成第一截止端201ab’。所述第二开槽201ac的一端与空腔10a连通,另一端截止于所述轭部201a,形成第二截止端201ac’,沿着定子铁芯100的径向,所述第二截止端201ac’比所述第一截止端201ab’更靠近齿部201b。该实施例中,通过在叠片201上开设第一开槽201ab和第二开槽201ac,可以使多个相同的叠片201堆叠后形成冷却风道300,实现对定子铁芯100的冷却。
在图31所示的实施例中,第一开槽201ab等同于图14中的第一开孔501和槽部连通孔600,第二开槽201ac等同于图15中的第二开孔502和空腔连通孔600’。
在图31所示的实施例中,槽部201c包括多个第一槽部201ca和多个第二槽部201cb,多个第一槽部201ca和多个第二槽部201cb一一间隔排布,所述第一开槽201ab设有多个,与各所述第一槽部201ca一一对应,所述第二开槽201ac设有多个,与各所述第二槽部201cb一一对应。通过增加第一开槽201ab和第二开槽201ac的数量,可以在叠片组200中形成更多数量的冷却风道300,使定子铁芯100可以被充分冷却。“第一槽部201ca和多个第二槽部201cb一一间隔排布”指的是每个第一槽部201ca均与第二槽部201cb相邻。
在一个实施例中,多个第一槽部201ca的槽宽相等,多个第二槽部201cb的槽宽相等,多个第一开槽201ab的槽宽相等,多个第二开槽201ac的槽宽相等。
在图30所示的实施例中,冷却风道300包括沿定子铁芯100的径向延伸的径向风道301和沿定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302,轴向风道302包括第一轴向风道302a,径向风道301与第一轴向风道302a连通,形成弯折状风道结构。在图30所示的实施例中,通风间隙400、径向风道301、第一轴向风道302a以及所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a相连通,使得冷却介质A可以在气隙30和空腔10a之间流通。
第一轴向风道302a的形成方式不限。在一个实施例中,如图30所示,多个叠片201包括第一叠片S1和第二叠片S2,其中,第一叠片S1和第二叠片S2相同。在堆叠方向上,所述第一叠片S1的所述第一开槽201ab与所述第二叠片S2的所述第二开槽201ac部分重合,重合部分形成所述第一轴向风道302。
第一叠片S1和第二叠片S2的堆叠方式不限。在一个实施例中,如图31和图32所示,叠片201包括沿厚度方向相对的第一表面B和第二表面B’,所述第一叠片S1的所述第一表面B与所述第二叠片S2的所述第一表面B接触,在堆叠方向上,所述第一叠片S1的所述第一开槽201ab与所述第二叠片S2的所述第二开槽201ac部分重合,重合部分形成所述第一轴向风道302a,按上述方式堆叠而成的叠片组200如图30所示。该实施例中,第一叠片S1与第二叠片S2采用一正一反的方式进行堆叠,并形成第一轴向风道302,堆叠方式更加多样。
叠片201的齿部201b的数量可以采用偶数个或奇数个。当设置为偶数个齿部201b时,第一叠片S1的齿部201b与第二叠片S2的齿部201b须沿着定子铁芯100的周向错开至少一个齿部201b,使第一开槽201ab与第二开槽201ac部分重合。
本实施例中,齿部201b设置为多个,且为奇数个。齿部201b可以是三个、五个、七个、九个等,不做具体限定。叠片201设置奇数个齿部201b时,第一叠片S1的第一表面B与第二叠片S2的第一表面B接触,且第一叠片S1正中间的所述齿部201b与第二叠片S2正中间的所述齿部201b堆叠。如此堆叠后,第一叠片S1的各齿部201b可以分别与第二叠片S2的各齿部201b一一对应堆叠,无须将任何一个齿部201b错开,使得叠片组200的堆叠结构更加紧凑和整齐,在周向的两端的强度更高。此外,采用该种结构后,可以直接实现定子铁芯100的模块化,即将定子铁芯100沿周向进行分瓣,用于克服大直径定子不易整圆叠装、不便运输的困难。
在一个实施例中,如图31所示,多个所述齿部201b包括第一齿部201b’和第二齿部201b”,所述第一齿部201b’的齿宽与所述第二齿部201b”的齿宽相等,所述第一叠片的所述第一齿部201b’与所述第二叠片的所述第一齿部201b’堆叠,沿所述堆叠方向的正投影中,所述第一叠片S1的所述第一齿部201b’的投影区域与所述第二叠片S2的所述第一齿部201b’的投影区域在齿宽方向不完全重合。这样,在不重合的位置处可以与定子绕组102形成通风间隙400。
在一个实施例中,第一槽部201ca的槽宽与所述第二槽部201cb的槽宽不等,在堆叠方向上,所述第一叠片S1的所述第一槽部201ca与所述第二叠片S2的所述第二槽部201cb对应,且沿堆叠方向的正投影中,槽宽较小者的投影区域位于槽宽较大者的投影区域内。如此,当第一叠片S1的所述第一齿部201b’与第二叠片S2的所述第一齿部201b’沿齿宽方向错开时,第一槽部201ca与第二槽部201cb中槽宽较小的一者不会被遮挡,依然可以确保定子绕组102的组装空间。此时,第一槽部201ca和第二槽部201cb中槽宽较小者用于组装定子绕组102。
在图31所示的实施例中,槽部201c包括多个第一槽部201ca和多个第二槽部201cb,多个第一槽部201ca和多个第二槽部201cb一一间隔排布,每个第一槽部201ca与第二槽部201cb相邻,且第一槽部201ca的槽宽大于第二槽部201cb的槽宽,第二槽部201cb用于组装定子绕组102。
在图30所示的实施例中,多个叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔分布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻,使轴向风道302沿堆叠方向贯通。
请参考图33至图35,图33所示为又一叠片组200的示意图。图34所示为图33中第一叠片S1的第一表面的示意图。图35所示为图33中第二叠片S2的第二表面的示意图。其中,叠片组200中的第一叠片S1与第二叠片S2为相同叠片。
叠片201包括轭部201a和连接于所述轭部201a的多个齿部201b,相邻两个所述齿部201b间的间隙形成槽部201c,所述槽部201c形成有多个,多个所述槽部201c包括第一槽部201ca和第二槽部201cb。所述轭部201a包括沿厚度方向贯通且沿所述定子铁芯100的径向延伸的第一开槽201ab和第二开槽201ac,所述第一开槽201ab的一端与所述第一槽部201ca连通,另一端截止于所述轭部201a,形成第一截止端201ab’。所述第二开槽201ac的一端与空腔10a连通,另一端截止于所述轭部201a,形成第二截止端201ac’。沿着定子铁芯100的径向,所述第二截止端201ac’比所述第一截止端201ab’更靠近齿部201b。其中,第一轴向风道302a的形成方式与图30中示出的第一轴向风道302a的形成方式基本类似,此处不再赘述。
在一个实施例中,叠片201包括沿厚度方向相对的第一表面B和第二表面B’,所述第一叠片S1的所述第一表面B与所述第二叠片S2的所述第二表面B’接触,在所述堆叠方向上,所述第一叠片S1与所述第二叠片S2沿所述定子铁芯100的周向错开至少一个所述齿部201b。该实施例中,提供了多个相同叠片201的又一堆叠方式,使得堆叠方式更加多样化,进而使得叠片组200的堆叠结构更加多样化,以满足不同应用场景中的使用需求。
请参考图34,在一个实施例中,多个所述齿部201b包括第一齿部201b’和第二齿部201b”,所述第一齿部201b’的齿宽与所述第二齿部201b”的齿宽不等,所述第一叠片S1的所述第一齿部201b’与所述第二叠片S2的所述第二齿部201b”堆叠,沿所述堆叠方向的正投影中,齿宽较小者的投影区域在齿宽方向位于齿宽较大者的投影区域内。如此,确保齿宽较小者与定子绕组102可以在至少一侧形成所述通风间隙400。例如,齿宽较小者与齿宽较大者在齿宽方向的一侧对齐,齿宽较小者与定子绕组102在齿宽方向的单侧形成通风间隙400。或者,齿宽较小者与齿宽较大者沿齿宽的中线对齐,则齿宽较小者与定子绕组102在齿宽方向的两侧均形成通风间隙400。
在一个实施例中,第一槽部201ca的槽宽与所述第二槽部201cb的槽宽相等,所述第一叠片S1的所述第一槽部201ca与所述第二叠片S2的所述第二槽部201cb堆叠。定子绕组102组装于第一槽部201ca与所述第二槽部201cb堆叠后形成的定子槽100c内。
在图33和图35所示的实施例中,叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔排布,第一叠片S1的第一齿部201b’与第二叠片S2的第二齿部201b”堆叠,且第一叠片S1与第二叠片S2沿定子铁芯100的周向错开一个齿部201b。“多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔排布”指的是每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻。
请参考图36至图37,图36所示为又一叠片组200的示意图。图37为图36中示出的叠片201的示意图。其中,各叠片201为相同叠片。
在一个实施例中,冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的轴向延伸的第二轴向风道302b,所述第一轴向风道302a和所述第二轴向风道302b沿所述定子铁芯100的径向间隔分布,所述第一轴向风道302a连通所述径向风道301和所述空腔10a,所述第二轴向风道302b连通所述通风间隙400和所述径向风道301。所述第一轴向风道302a和所述第二轴向风道302b增加了定子铁芯100的轴向风道的数量,相应的增加了轴向通风量,使得冷却介质A在冷却风道300内可以充分混合。其中,轴向风道302包括第一轴向风道302a和第二轴向风道302b。
在一个实施例中,所述第一槽部201ca连通所述第一开槽201ab的一端包括增扩部分201cc,所述增扩部分201cc在齿宽方向的尺寸大于所述定子绕组102在此方向的尺寸,所述增扩部分201cc与所述定子绕组102之间的间隙形成所述第二轴向风道302b。增扩部分201cc的具体结构不限,可以根据实际需求选择设置。本实施例中,增扩部分201cc为条形孔,连通第一槽部201ca和第一开槽201ab。
请结合图31和图36,所述径向风道301包括绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,所述绕组侧径向段301a连通所述第一轴向风道302a和所述第二轴向风道302b,所述空腔侧径向段301b连通所述第一轴向风道302a与所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a,且第二轴向风道302b与通风间隙400连通。该实施例中,绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b实现了径向风道301的分段连通,便于实现第一轴向风道302a与第二轴向风道302b的设置和连通。
在一个实施例中,所述第一叠片S1的所述第一开槽201ab在所述第二叠片S2的所述轭部201a面向第一叠片S1的一侧形成空间,所述空间连通所述第一轴向风道302a与所述第二轴向风道302b,所述空间连通所述第一轴向风道与所述第二轴向风道的通道形成所述绕组侧径向段301a。
在一个实施例中,所述第一叠片S1的所述第二开槽201cb在所述第二叠片S2的所述轭部201a面向第一叠片S1的一侧形成空间,所述空间连通所述第一轴向风道302a与所述空腔10a,所述空间连通所述第一轴向风道302a与所述空腔10a的通道形成所述空腔侧径向段301b。
绕组侧径向段301a通过第一开槽201ab形成,形成方式简单,且便于实现与第一轴向风道302a和所述第二轴向风道302b的连通。空腔侧径向段301b通过第二开槽201cb形成,形成方式简单,且便于实现与第一轴向风道302a和所述空腔10a的连通。图30中示出的绕组侧径向段301a的形成方式与图36中示出的绕组侧径向段301a的形成方式基本相同,图30中示出的空腔侧径向段301b的形成方式与图36中示出的和空腔侧径向段301b的的形成方式基本相同。
本申请对第一开槽201ab的结构不做限定。在图31和图34所示的实施例中,第一开槽201ab开设在与所述槽部201c径向相对的一部分所述轭部201a上,所述轭部201a在所述第一开槽201ab处形成沿槽宽方向贯通的孔。例如,第一开槽201ab的宽度可以与第一槽部201ca的宽度相等,也可以与第一槽部201ca的宽度不等。本实施例中,采用前者。该方式使得叠片组200中的绕组侧径向段301a的流通面积大于通风间隙400的流通面积。根据前述,可以在绕组侧径向段301a的内壁设置用于扰流的凸出结构301aa,此处不再赘述。
请参考图38和图39,图38所示为又一叠片组200的示意图。图39是图38中示出的叠片组200的叠片201的示意图。其中,叠片组200的各叠片201为相同叠片。
在一个实施例中,还可以在第一槽部201ca的槽宽方向的至少一侧设有第一开槽201ab,第一开槽201ab的一端与第一槽部201ca连通,另一端截止于轭部201a,且第一开槽201ab槽宽小于所述第一槽部201ca的槽宽,形成条形缝隙。相应的,第二开槽201ac可以开设在第二槽部210cb的槽宽方向至少一侧,第二开槽201ac的一端与与空腔10a连通,另一端截止于轭部201a,且第二开槽201ac的槽宽小于第二槽部210cb的槽宽。如此,第一开槽201ab在齿宽方向的尺寸减小,这使得叠片201的结构强度提高。另外,如此设置可以减小单个绕组侧径向段301a的流通面积,以便缩小绕组侧径向段301a与通风间隙400的流通面积的差值,提高冷却介质A在绕组侧径向段301a内的流速,确保换热效果。
在图39所示的实施例中,第一槽部201ca的槽宽方向的两侧分别设有第一开槽201ab,第二槽部210cb的槽宽方向的两侧分别设有第二开槽201ac,且单个第一开槽201ab的槽宽小于第一槽部201ca的槽宽,单个第二开槽201ac的槽宽小于第二槽部210cb的槽宽。第一开槽201ab和第二开槽201ac均形成为条形缝隙。
请参考图40,图40所示为发电机1的又一半剖视图。
在一个实施例中,冷却风道300包括第一连通口302c和第二连通口302d,所述第一连通口302c与所述通风间隙400连通,所述第二连通口302d与所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a连通,使冷却介质A在通风间隙400与空腔10a之间流动。第一连通口302c与第二连通口302d中的一者为进风口,另一者为出风口,第一连通口302c与第二连通口302d至少部分错开。这里所说的“至少部分错开”指的是第一连通口302c与第二连通口302d不处于正对的位置,可以部分错开或全部错开。如此,当冷却介质A从第一连通口302c流向第二连通口302d时,与冷却风道300的内壁发生碰撞,起到扰流作用,由此使得冷却介质A可以更加充分地流动与混合,有利于加强定子铁芯100的换热效果。
在一个实施例中,冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302。沿所述定子铁芯100的径向,所述轴向风道302的一侧设有通风间隙400,另一侧设有空腔10a,所述轴向风道302连通所述通风间隙400与所述空腔10a。所述轴向风道302设有所述第一连通口302c和所述第二连通口302d,所述轴向风道302与所述通风间隙400的连通口形成所述第一连通口302c,与所述空腔10a的连通口形成所述第二连通口302d,所述第一连通口302c与所述第二连通口302d沿所述定子铁芯100的轴向至少部分错开。该实施例中,第一连通口302c与第二连通口302d沿定子铁芯100轴向错开,位于不同的高度处,这使得冷却介质A可以沿轴向风道302的延伸方向充分流动与混合,提高轴向风道302处定子铁芯100的冷却效果。
请结合图40和图41,图41所示为定子铁芯100中部分叠片组200的示意图。
在一个实施例中,定子铁芯100包括沿自身径向延伸的径向通风槽1000以及多个叠片组200,所述多个叠片组200包括沿所述定子铁芯100的轴向排列的第一叠片组200’和第二叠片组200”,所述第一叠片组200’与所述第二叠片组200”间的轴向间隙形成所述径向通风槽1000,所述径向通风槽1000的一端用于直接与气隙30连通,另一端与所述空腔10a连通。所述第一叠片组200’设有所述轴向风道302,所述轴向风道302贯穿所述第一叠片组200’,通过所述径向通风槽1000与所述空腔10a连通,所述轴向风道302与所述径向通风槽1000的连通口形成所述第二连通口302d。径向通风槽1000内为相较于轴向风道302的低压区,将第二连通口302d设置轴向风道302与径向通风槽1000相连通的部位,可以减小冷却介质A的流动阻力小,使冷却介质A的流动性好,换热效率高。
在一个实施例中,轴向风道302可以沿定子铁芯100的轴向贯穿第一叠片组200’的两端,与设置在第一叠片组200’两端的径向通风槽1000连通,如此,轴向风道302的两端分别形成第二连通口302d,进入轴向风道302的冷却介质A可以沿着轴向风道302的延伸方向充分流通,由此进一步增加有效散热面积,实现充分散热。
请参考图42,图42所示为发电机1的又一半剖视图。
所述冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的径向风道301和沿所述定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302,径向风道301与轴向风道302连通,且与通风间隙400和空腔10a连通。在一个实施例中,径向风道301包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的空腔侧径向段301b,空腔侧径向段301b位于轴向风道302与空腔10a之间,且连通轴向风道302与空腔10a。其中,轴向风道302与所述空腔侧径向段301b的连通口形成所述第二连通口302d。并且,轴向风道302位于所述通风间隙400与所述空腔侧径向段301b之间,且连通所述通风间隙400与所述空腔侧径向段301b,所述轴向风道302与所述通风间隙400的连通口形成所述第一连通口302c,第一连通口302c与所述第二连通口302d沿所述定子铁芯100的轴向至少部分错开。该实施例中,第一连通口302c与第二连通口302d沿定子铁芯100轴向错开,增加了第一连通口302c与第二连通口302d的轴向距离,这使得冷却介质A可以沿轴向风道302的延伸方向充分流动与混合,提高了定子铁芯100的冷却效果。此外,空腔侧径向段301b形成于定子铁芯100内,当冷却介质A从第二连通口302d流向空腔10a时,冷却介质A始终在定子铁芯100的内部流通,这使得冷却介质A与定子铁芯100的接触性好,热交换方式更加直接、高效。
在一个实施例中,径向风道301包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的绕组侧径向段301a,轴向风道302位于绕组侧径向段301a与空腔侧径向段301b之间,轴向风道302连通绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,且绕组侧径向段301a连通通风间隙400和轴向风道302,轴向风道302与绕组侧径向段301a的连通口形成所述第一连通口302c。绕组侧径向段301a实现了通风间隙400与轴向风道302的连通,确保冷却介质A在通风间隙400与空腔10a之间的流通。图42中的绕组侧径向段301a与前述中绕组侧径向段301a的设置方式基本类似,此处不再赘述。
请参考图43,图43所示为发电机1的又一半剖视图。
轴向风道302可以分别与空腔侧径向段301b和径向通风槽1000两者连通,以在不同部位处分别形成第二连通口302d。具体的,第一叠片组200’设有所述轴向风道302,所述轴向风道302的一端贯穿所述第一叠片组200’,与所述径向通风槽1000连通,所述轴向风道302与所述径向通风槽1000的连通口形成所述第二连通口302d。并且,轴向风道302还与空腔侧径向段301b连通,形成所述第二连通口302d。该实施例中,通过第二连通口302d可以分别与径向通风槽1000和空腔侧径向段301b连通,一部分冷却介质A可以经由空腔侧径向段301b流向空腔10a,另一部分冷却介质A可以沿着径向通风槽1000流向空腔10a。由于径向通风槽1000内为低压区,能够起到较好的分流作用,从而使得流动阻力降低,因此,更加便于轴向风道302内的冷却介质A向轴向风道302的端部流动,实现冷却介质A在轴向风道302内的充分混合,加速冷却介质A的循环和提高冷却效率。
在一个实施例中,所述第一连通口302c为进风口,所述第二连通口302d为出风口,所述第二连通口302d设于所述轴向风道302靠近所述径向通风槽1000的一端。如此,一方面有利于冷却介质A在轴向风道302内充分流通。另一方面,径向通风槽1000内为低压区,冷却介质A流向径向通风槽1000所在的一侧时的流动阻力小,循环流动性好。
请参考图44至图47,图44所示为叠片组200又一实施例的示意图。图45所示为图44中示出的叠片组200的第一叠片S1的示意图。图46所示为图44中示出的叠片组200的第二叠片S2的示意图。图47所示为图44中示出的叠片组200的第三叠片S3的示意图。
轴向风道302的具体形成方式不限。在一个实施例中,多个叠片201包括第一叠片S1和第二叠片S2,所述第一叠片S1的所述轭部201a与所述第二叠片的所述轭部201a中的至少一者设有沿厚度方向贯通的开孔500,所述开孔500形成所述轴向风道302。轴向风道302的形成方式简单。
在一个具体的实施例中,请参考图45和图46,沿所述定子铁芯100径向,所述第一叠片S1的所述轭部201a的尺寸与所述第二叠片S2的所述轭部201a的尺寸相等,所述开孔500包括第一开孔500’和第二开孔500”,所述第一叠片S1的所述轭部201a设有所述第一开孔500’,所述第二叠片S2的所述轭部201a设有所述第二开孔500”,在所述堆叠方向上,所述第一开孔500’与所述第二开孔500”部分重合,重合部分形成轴向风道302。该实施例中,第一叠片S1的轭部201a径向尺寸与第二叠片S2的轭部201a的径向尺寸相等,通过设置不同形状和尺寸的第一开孔500’和第二开孔500”可以改变轴向风道302的截面形状和尺寸,可以实现轴向风道302结构的多样化,同时增强轴向风道302的局部湍流程度。
第一开孔500’底部的转角处可以设置圆角,第二开孔500”底部的转角处可以设置圆角,可参考图25及相关描述。此外,叠片组200还可以设置压紧结构以及径向拉紧结构。径向拉紧结构具体可参考图13及相关描述,压紧结构可参考图26及相关描述,此处不再赘述。此外,第一开孔500’的开孔方式还可以采用图19中所示出的方式。
空腔侧径向段301b的具体形成方式不限。在一个实施例中,所述多个叠片201包括第三叠片S3,所述第三叠片S3堆叠于所述第一叠片S1与所述第二叠片S2之间,所述第三叠片S3的所述轭部201a沿所述定子铁芯100径向的尺寸小于所述第一叠片S1的所述轭部201a以及小于所述第二叠片S2的所述轭部201a在此方向的尺寸,所述第一叠片S1的所述轭部201a与所述第二叠片S2的所述轭部201a之间形成空隙,所述空隙连通所述轴向风道302与所述空腔10a,所述空隙连通所述轴向风道302与所述空腔10a的通道形成所述空腔侧径向段301b。该设置可以使得空腔侧径向段301b沿定子铁芯100周向连通,由此使空腔侧径向风道301b在周向上的流通面积增大。
请参考图48,图48所示为图44中示出的叠片组中第三叠片S3又一实施例的示意图。
在一个实施例中,所述多个叠片201包括第三叠片S3,所述第三叠片S3的所述轭部201a沿所述定子铁芯100径向的尺寸等于所述第一叠片S1的所述轭部201a以及等于所述第二叠片S2的所述轭部201a在此方向的尺寸,所述第三叠片S3的所述轭部201a可以设有空腔连通孔600’,空腔连通孔600’的一端沿与空腔10a连通,另一端截止于所述第三叠片S3的轭部201a,所述空腔连通孔600’连通所述轴向风道302与所述空腔10a,所述空腔连通孔600’连通所述轴向风道302与所述空腔10a的通道形成空腔侧径向段301b。
在一个实施例中,所述第一连通口302c的数量可以多于所述第二连通口302d的数量,以方便实现第一连通口302c与第二连通口302d至少部分错开,同时使得更多的冷却介质A沿着轴向风道302充分流动。例如,可以通过设置较少数量的第三叠片S3,使第三叠片S3的数量少于所述第一叠片S1和所述第二叠片S2的数量,以减少空腔侧径向段301b的数量,由此减少第二连通口302d的数量。
此外,为了避免第一连通口302c与第二连通口302d的流通总面积相差过大,单个第二连通口302d的流通面积可以大于单个第一连通口302c的流通面积。例如,可以增加第三叠片S3的厚度来增加单个第二连通口302d的流通面积。或者,也可以通过增加第三叠片S3数量来增加单个第二连通口302d的流通面积。
在图41和图44所示的实施例中,轴向风道302可以设有多个,沿所述定子铁芯100的周向排布,且彼此连通,使冷却介质A可以在多个轴向风道302充分混合。在一个实施例中,所述第三叠片S3的所述轭部201a沿所述定子铁芯100径向的尺寸小于所述第一叠片S1的所述轭部201a以及所述第二叠片S2的所述轭部201a在此方向的尺寸,且沿堆叠方向的正投影,轴向风道302的投影位于第三叠片S3的轭部201a的投影区域外,由此实现多个轴向风道302的连通。
在一些实施例中,第二连通口302d可以设置在轴向风道302的端部。例如,第二连通口302d可以设置于轴向风道302的与冷却介质A的流向相反的一端,或者,第二连通口302d也可以设置于轴向风道302的与冷却介质A的流向相同的一端。
请参考图49,图49所示为冷却介质A从气隙处流向空腔的流向示意图。
在图49所示的实施例中,冷却介质A沿定子铁芯100的轴向从一端流入气隙30,并通过第一连通口302c流向第二连通口302d。第一连通口302c设有多个,多个第一连通口302c沿气隙30内冷却介质A的流向排布,且并排分布于轴向风道302的与冷却介质A流向相同的一端,第二连通口302d设置于轴向风道302的与冷却介质A流向相反的一端,这使得第一连通口302c与第二连通口302d可以在轴向错开。并且,较多的冷却介质A可以从最靠近第二连通口302d的第一连通口302c流入,其余的第一连通口302c流入相对较少的冷却介质A,可以有效缓解局部高温热点。
请参考图50,图50所示为冷却介质A从气隙处流向空腔的又一流向示意图。
在图50所示的实施例中,冷却介质A沿定子铁芯100的轴向从一端流入气隙30,并通过第一连通口302c流向第二连通口302d。第一连通口302c设有多个,多个第一连通口302c沿气隙30内冷却介质A的流向排布,且并排分布于轴向风道302的与冷却介质A流向相反的一端,第二连通口302d设置于轴向风道302的与冷却介质A流向相同的一端,这使得第一连通口302c与第二连通口302d可以在轴向错开。并且,多个第一连通口302c处冷却介质A的流量则相对均衡,从而增强轴向分布的各径向段流量均匀性,保证各径向段相邻的定子部分被均匀冷却,并有利于减小发电机1内的整体流动阻力。
由于发电机1各部件的散热路径不同,因此会在空间上形成温度梯度,尤其是在定子铁芯100的轴向方向上,定子绕组102轴向端部的温度高于轴向中部的温度,由此使得发电机定子10包括温度不等的高温区和低温区。基于此,本申请提出,设置高温区的所述通风间隙400的通风面积大于低温区的所述通风间隙400的通风面积,以使得所述发电机定子10在所述高温区的散热面积大于所述发电机定子10在所述低温区的散热面积。如此,可以增加流经所述高温区内冷却介质A的流量,以加强换热效果,实现削弱局部高温热点的效果。
在一个实施例中,使高温区内的所述通风间隙400的密度大于所述低温区内的所述通风间隙400的密度。也就是说,可以在高温区内设置更多数量的通风间隙400,使高温区内的冷却介质A的流通面积大于低温区内冷却介质A的的流通面积,由此使得高温区与低温区的温升相对接近,达到降低局部高温升的目的。
请参考图51,图51所示为定子铁芯100部分结构的示意图。
定子铁芯100包括多个通风间隙400,通风间隙400包括形成于所述高温区的第一通风间隙4001和第二通风间隙4002,所述第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002沿所述定子铁芯100的轴向排布且相邻,所述通风间隙400包括形成于所述低温区的第三通风间隙4003和第四通风间隙4004,所述第三通风间隙4003和所述第四通风间隙4004沿所述定子铁芯100的轴向排布且相邻,其中,所述第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间的轴向距离小于所述第三通风间隙4003与所述第四通风间隙4004之间的轴向距离。如此,可以使高温区的通风间隙400的数量多于低温区通风间隙400的数量,从而使得高温区内通风间隙400的密度大于低温区内通风间隙400的密度,以增大高温区内的通风面积,进而增加发电机定子10在高温区的散热面积。
请结合图51、图52和图53,图52所示为图51中示出的第一叠片S1的示意图。图53所示为图51中示出的第二叠片S2的示意图。
定子铁芯100包括叠片组200,叠片组200具有高温区和低温区,且叠片组200设有多个通风间隙400。在叠片组200中,多个叠片201的齿部201b堆叠,且多个所述齿部201b在齿宽方向不完全重合,使得定子绕组102和与该定子绕组102相邻的齿部201b在齿宽方向形成有所述通风间隙400。通风间隙400的具体形成方式可参考前文中的描述,此处不再赘述。
在一个实施例中,所述第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间的所述叠片201的数量小于所述第三通风间隙4003与所述第四通风间隙4004之间的所述叠片201的数量,由此使得第一通风间隙4001与第二通风间隙4002之间的轴向距离小于第三通风间隙4003与第四通风间隙4004之间的轴向距离,进而使得高温区的通风间隙400的密度大于低温区通风间隙400的密度。该实施例中,通过在第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间堆叠较少数量的叠片201,而在第三通风间隙4003与第四通风间隙4004之间堆叠较多数量的叠片201,实现高温区的通风间隙400的密度大,而低温区的通风间隙400的密度小这一方案。其中,堆叠于第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间的各叠片201的齿部201b的齿宽可以相等,且沿齿宽方向对齐,堆叠于第三通风间隙4003与第四通风间隙4004之间的各叠片201的齿部201b的齿宽可以相等,且沿齿宽方向对齐。
在图51所示的实施例中,高温区和低温区沿着所述定子铁芯100的轴向(图中Z方向)分布,从所述高温区至所述低温区,相邻的所述通风间隙400之间的所述叠片201的数量逐渐增加。例如,从所述高温区至所述低温区,相邻的所述通风间隙400之间的所述叠片201的数量从十个增加至二十个,但不仅限于此。
在一个实施例中,可以设置高温区和低温区中单个通风间隙400的通风面积相等,而在高温区设置的通风间隙400的数量较多,在低温区设置的通风间隙400的数量较少,来实现高温区的通风面积大和低温区的通风面积小这一目的。实现单个通风间隙400的通风面积相等,可以通过定子绕组102与等厚度的叠片201形成,叠片201的厚度相等,可以减少叠片201的规格,便于叠片201的加工制造,减少堆叠过程中发生物料混淆的风险。
在图51所示的实施例中,所述第一通风间隙4001、第二通风间隙4002、第三通风间隙4003和第四通风间隙4004四者的通风面积相等,第一通风间隙4001、第二通风间隙4002、第三通风间隙4003和第四通风间隙4004可以分别通过定子绕组102和多个数量相等且厚度相等的第一叠片S1形成,第一叠片S1的数量不限。在一个实施例中,数量和厚度均相等的多个第一叠片S1可以预叠成叠块,定子绕组102可以分别与四个叠块形成第一通风间隙4001、第二通风间隙4002、第三通风间隙4003和第四通风间隙4004,从而实现第一通风间隙4001、第二通风间隙4002、第三通风间隙4003和第四通风间隙4004四者的通风面积相等。
请参考图54,图54所示为又一叠片组200的示意图。
在一个实施例中,可以设置高温区和低温区中各通风间隙400的通风面积不等。具体的,所述多个叠片201包括堆叠于所述高温区的第一叠片S1和堆叠于所述低温区的第二叠片S2,所述定子绕组102与所述第一叠片S1的所述齿部201b形成所述通风间隙400’,与所述第二叠片S2的所述齿部201b形成所述通风间隙400”,其中,所述第一叠片S1的所述齿部201b的厚度大于所述第二叠片S2的所述齿部201b的厚度。如此,使所述定子绕组102与所述第一叠片S1的所述齿部201b形成的所述通风间隙400’的通风面积大于定子绕组102与所述第二叠片S2的所述齿部201b形成的所述通风间隙400”的通风面积。该实施例中,通过在高温区和低温区设置不同厚度的叠片201,可以实现高温区的通风面积大以及低温区的通风面积小,方案简单且便于实现。
在图54所示的实施例中,所述通风间隙400包括形成于所述高温区的第一通风间隙4001和第二通风间隙4002,所述第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002沿所述定子铁芯100的轴向排布且相邻,所述通风间隙400包括形成于所述低温区的第三通风间隙4003和第四通风间隙4004,所述第三通风间隙4003和所述第四通风间隙4004沿所述定子铁芯100的轴向排布且相邻,所述第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间的所述齿部201b的厚度小于所述第三通风间隙4003与所述第四通风间隙4004之间的所述齿部201b的厚度,这使得第一通风间隙4001与所述第二通风间隙4002之间的轴向距离小,第三通风间隙4003与所述第四通风间隙4004之间的轴向距离大,由此可以使得低温区内的通风间隙400的密度小于高温区内的通风间隙400的密度。该实施例中,高温区内的通风间隙400的通风面积大且密度大,低温区内的通风间隙400的通风面积小且密度小,有利于缩小高温区与低温区之间的温差。
在一个实施例中,高温区和低温区沿着所述定子铁芯100的轴向(图中Z方向)分布,从所述高温区至所述低温区,相邻的所述通风间隙400之间的所述叠片201的厚度依次增加,使得通风间隙400的密度从高温区至低温区依次减小。在另一个实施例中,从所述高温区至所述低温区,与所述定子绕组102形成所述通风间隙400的各所述齿部201b的厚度逐渐减小,使得各所述通风间隙400的通风面积从高温区至低温区逐渐减小。本实施例中,上述两方案组合,使得高温区内通风间隙400和低温区内通风间隙400的分布方式更加多样化。
在图51至图54所示的实施例中,第一叠片S1的轭部201a沿定子铁芯100径向的尺寸大于第二叠片S2的轭部201a在此方向的尺寸。在其它一些实施例中,第一叠片S1的轭部201a沿定子铁芯100径向的尺寸可以等于第二叠片S2的轭部201a在此方向的尺寸。
请参考图55至57,图55所示为叠片组200又一实施例的示意图。图56为图55中示出的叠片组200的第一叠片S1的示意图。图57为图55中示出的叠片组200的第二叠片S2的示意图。
在一个实施例中,第一叠片S1的轭部201a沿定子铁芯100径向的尺寸等于第二叠片S2的轭部201a在此方向的尺寸。所述第二叠片S2的所述轭部201a形成有空腔连通孔600’,所述空腔连通孔600’的一端与所述轴向风道302连通,另一端与所述空腔10a连通,空腔连通孔600’连通轴向风道302和空腔10a的通道可以作为空腔侧径向段301b。
如图57所示,第二叠片S2的所述轭部201a形成有多个空腔连通孔600’,相邻的空腔连通孔600’通过隔板901隔开,以形成多个空腔侧径向段301b。其中,隔板901等同于图29中示出的支撑结构900,实现对第一叠片S1的轭部201a的轴向支撑,提高叠片组200的强度。
图55中各通风间隙400的实施方式与图51中各通风间隙400的实施方式基本相同,此处不再赘述。
在图51、图54和图55所示的实施例中,叠片组200设有冷却风道300,冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的径向风道301和沿所述定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302,径向风道301包括绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,绕组侧径向段301a连通通风间隙400和轴向风道302,空腔侧径向段301b连通轴向风道302和空腔10a。其中,轴向风道302、绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b的形成方式可参考前文中的描述,此处不再赘述。
在一个实施例中,永磁体22包括组装于所述转子铁芯21轴向端部的第一永磁体和组装于所述转子铁芯21轴向中部的第二永磁体,所述第一永磁体的牌号低于所述第二永磁体的牌号。也就是说,第一永磁体的剩磁和矫顽力分别小于第二永磁体的剩磁和矫顽力。例如,第一永磁体的牌号为N35H,第二永磁体的牌号为N45H(性能更好,但经济性不如前者),但不仅限于此。当冷却介质A沿定子铁芯100的两端进入气隙30,在轴向端部区域冷却介质A的温度较低,而在轴向中部区域冷却介质A的温度较高,因此第一永磁体温度较低、第二永磁体温度较高。由于永磁材料的温度系数多为负值,尤其是永磁风力发电机中常用的钕铁硼永磁材料,当第一永磁体采用低牌号时,就有望实现第一永磁体与第二永磁体在运行时具有更为接近或几乎相同的磁性能,从而有效降低永磁材料成本。另一方面,当定子铁芯100的轴向端部区域的通风间隙400密度相对轴向中部区域更大时(例如图51所示情况),则第一永磁体所面对的定子齿100b的齿顶面积也相对较小,若采用第一永磁体与第二永磁体牌号相同时,虽然气隙磁密可以保持较大值,但是漏磁比例也增加,永磁体利用率较低,因此可以通过降低第一永磁体牌号来提升经济性。上述两方面呈叠加作用且第二方面因素更为显著,因此采用第一永磁体的牌号低于第二永磁体的牌号,其效果更为显著。需要指出的是,第一永磁体和第二永磁体沿定子铁芯100轴向上的块数均可以实施成不止一块。
为了进一步加强冷却效果,发电机定子10还包括液冷***,液冷***与循环式空冷***组合,可以提升发电机1整体结构的紧凑性、经济性和可靠性。
请参考图58,图58所示为定子铁芯100部分结构的示意图。
磁轭100a包括多个沿所述定子铁芯100的轴向分布且彼此隔开的多个翅片100aa,沿所述定子铁芯100的径向,所述多个翅片100aa形成于所述磁轭100a远离所述定子齿100b的一端。冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的径向延伸且沿定子铁芯100的轴向分布的多个空腔侧径向段301b,多个空腔侧径向段301b连通通风间隙400和空腔10a,且相邻翅片100aa间的间隙形成空腔侧径向段301b。发电机定子10包括液冷***11,液冷***11包括液冷管路110,所述液冷管路110沿定子铁芯100的轴向穿过各所述翅片100aa以及各所述空腔侧径向段301b,所述翅片100aa形成为所述液冷管路110的换热翅片。该方案中,当冷却介质A在气隙30与空腔10a之间循环流通时,冷却介质A进入多个空腔侧径向段301b,冷却介质A与液冷管路110直接接触、与翅片100aa直接接触,从而将携带的热量传递给液冷管路110中的冷却液,或直接通过翅片100aa向外辐射,由于翅片100aa表面积大,且与液冷管路110接触,翅片100aa与被加热后的冷却介质A接触时可以吸收更多热量,形成为液冷管路110的换热翅片,换热效果显著加强。另外,本申请提供的液冷管路110直接设置在空冷***的循环通路中,相较于封闭循环式空冷***(在冷却介质A的流动路径上设置额外的热交换装置为必要条件)而言,可以省略热交换装置的设置,液冷管路110和定子铁芯100本身就充当了热交换装置,这使得发电机定子10的冷却***更加简洁,紧凑性高。其相比较传统布置而言,将体积巨大的热交换装置从空腔10a中移除,大大缓解了空腔10a内部的空间拥挤情况,显著增强了整个发电机定子10的可维护性。
在一个实施例中,冷却风道300包括沿所述定子铁芯100的径向延伸的径向风道301和沿所述定子铁芯100的轴向延伸的轴向风道302,径向风道301包括绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,绕组侧径向段301a连通通风间隙400和轴向风道302,空腔侧径向段301b连通轴向风道302和空腔10a,且空腔侧径向段301b比轴向风道302和绕组侧径向段301a更靠近所述空腔10a。如此,翅片100aa和液冷管路110距离定子绕组102距离较远,可以有效抑制热量沿着磁轭100a反向传递给液冷管路110,此时,翅片100aa和液冷管路110相当于设置在定子铁芯100背部的换热器,可以替代传统循环式空冷***中的热交换装置。
在一个实施例中,液冷管路110包括多条沿所述定子铁芯100的轴向延伸的延伸段110a,所述多条延伸段110a且沿所述定子铁芯100的周向排布,所述多条延伸段110a穿过所述翅片100aa以及所述空腔侧径向段301b。多条延伸段110a轴向延伸可以与所述翅片100aa有更多的接触面积,有更多暴露于所述空腔侧径向段301b的换热面积,并且可以节约液冷管路110占用的空间,使液冷***11的布局更加紧凑。
在一个实施例中,液冷管路110包括U形连接段110b,相邻的所述延伸段110a通过所述U形连接段110b连接,共同形成U形管路段110c,所述U形管路段110c在所述定子铁芯100的径向与一个所述定子绕组102对应。如此设置,对应该定子绕组102的U形管路段110c和部分翅片100aa可以作为此定子绕组102的换热器,与冷却介质A进行热交换。在图58所示的实施例中,U形管路段110c有多个,多个U形管路段110c与多个定子绕组102一一对应设置,由此在定子铁芯100的背部形成多个与定子绕组102一一对应的换热器,使换热效果更加均匀。
在一个实施例中,叠片组200设有所述翅片100aa。叠片组200包括多个叠片201,一部分所述叠片201的所述轭部201a在所述定子铁芯100的轴向彼此隔开,形成所述翅片100aa。翅片100aa通过叠片201的所述轭部201a形成,且直接与液冷管路110接触,使定子铁芯100的磁轭100a的冷却效果加强。
具体的实施例中,所述叠片组200设有所述空腔侧径向段301b和所述通风间隙400。多个叠片201包括第一叠片S1和第二叠片S2,所述第二叠片S2的所述轭部201a设置成,在所述第一叠片S1的所述轭部201a面向所述第二叠片S2的一侧形成供所述通风间隙400与所述空腔10a连通的空隙,所述空隙形成所述空腔侧径向段301b,所述液冷管路110沿所述定子铁芯100的轴向从所述空隙处穿过所述第一叠片S1的所述轭部201a,所述第一叠片S1的所述轭部201a形成所述翅片100aa。这样设置后,第一叠片S1的所述轭部201a用于形成翅片100aa,第二叠片S2的轭部201a用于形成空腔侧径向段301b,使得翅片100aa和空腔侧径向段301b形成方式简单。
在一个实施例中,如图58所示,沿所述定子铁芯100的径向,所述第二叠片S2的所述轭部201a的尺寸小于所述第一叠片S1的所述轭部201a的尺寸,从而在所述第一叠片S1的所述轭部201a面向所述第二叠片S2的一侧形成所述空隙,该空隙即为空腔侧径向段301b。此实施例中,空腔侧径向段301b周向连通,冷却介质A可以在空腔侧径向段301b内充分混合。
进一步,沿所述定子铁芯100的径向,所述液冷管路110对应所述定子槽100c。如此,冷却介质A从轴向风道302流入空腔侧径向段301b时,冷却介质A从与定子槽100c径向相对的位置向四周扩张,因此,冷却介质A在径向与定子槽100c对应的位置处的流速高,在径向与定子齿100b对应的位置处的流速则相对较低,因此,使液冷管路110在径向与所述定子槽100c的位置对应,目的在于将液冷管路110设置在流速相对较高的位置,由此提升换热效果。在图58所示的实施例中,每个延伸段110a可以对应一个定子槽100c。
在图58所示的实施例中,多个叠片201包括多个第一叠片S1和多个第二叠片S2,多个第一叠片S1和多个第二叠片S2一一间隔分布,每个第一叠片S1与第二叠片S2相邻,由此可以形成多个空腔侧径向段301b,此时,空腔侧径向段301b等同于相邻的第一叠片S1的轭部201a间的间隙。空腔侧径向段301b越密集,液冷管路110越可以被充分利用,热交换效果越好。
请参考图59,图59所示为定子铁芯100部分结构的又一示意图。
在一个实施例中,所述定子铁芯100包括径向通风槽1000以及多个叠片组200,所述多个叠片组200排列成中空柱状结构,所述多个叠片组200包括沿定子铁芯100的轴向排布的第一叠片组200’和第二叠片组200”,所述第一叠片组200’与所述第二叠片组200”之间的轴向间隙形成所述径向通风槽1000,所述径向通风槽1000的一端用于直接与气隙30连通,另一端与所述定子铁芯100中空处的所述空腔10a连通,所述液冷管路110沿定子铁芯100的轴向穿过所述径向通风槽1000。径向通风槽1000与冷却风道300组合,使得空冷***的冷却效果进一步加强。并且,液冷管路110沿定子铁芯100的轴向穿过径向通风槽1000,由此可以使得从气隙30直接进入径向通风槽1000的冷却介质A也能够与液冷管路110内的冷却液进行热交换,使冷却介质A可以充分与冷却液进行热交换。
液冷管路110沿定子铁芯100的轴向穿过空腔侧径向段301b和径向通风槽1000,可以减少液冷管路110的弯折,使冷却液在液冷管路110中的流动能加顺畅,减小流动阻力和提高换热速率,同时也方便液冷管路110的安装、检修和维护。
请参考图60至62,图60所示为叠片组200的又一实施例的示意图。图61所示为图60中示出的叠片组的第一叠片S1的示意图。图62所示为图60中示出的叠片组的第二叠片S2的示意图。
叠片组200设有轴向风道302、绕组侧径向段301a和空腔侧径向段301b,绕组侧径向段301a连通通风间隙400和轴向风道302,空腔侧径向段301b连通轴向风道302和空腔10a。
在图61和图62所示的实施例中,所述第二叠片S2的所述轭部201a沿所述定子铁芯100的径向的尺寸小于所述第一叠片S1的所述轭部201a在此方向的尺寸,使得第一叠片S1的所述轭部201a在面向第二叠片S2的一侧形成空腔侧径向段301b。绕组侧径向段301a和轴向风道302的形成方式可以参考前文中的描述,此处不再赘述。
叠片组200设有液冷管路110,冷却管路110穿过第一叠片S1的轭部201a和空腔侧径向段301b,其中,第一叠片S1的轭部201a形成为液冷管路110的换热翅片,液冷管路110和翅片100aa共同形成叠片组200的换热器。
请参考图63和图64,图63所示为图60中示出的第一叠片S1的又一示意图。图64所示为图60中示出的第二叠片S2的又一示意图。
在一个实施例中,沿所述定子铁芯100的径向,所述第二叠片S2的所述轭部201a的尺寸等于所述第一叠片S2的所述轭部201a的尺寸,所述第二叠片201a的所述轭部201a设有空腔连通孔600’,所述空腔连通孔600’的一端与所述轴向风道302连通,另一端与所述空腔10a连通,所述空腔连通孔600’连通所述轴向风道302与的空腔10a的通道形成所述空隙,该空隙即为空腔侧径向段301b。空腔连通孔600’可以设有多个,多个空腔连通孔600’可以沿定子铁芯100的周向排布,以形成多个空腔侧径向段301b。
在图61和图63所示的实施例中,第一叠片S1的轭部201a设有供液冷管路110穿过的管路孔110d,液冷管路110通过管路孔110d穿入第一叠片S1的轭部201a,以及穿入空腔侧径向段301b和径向通风槽1000。图64中示出的空腔连通孔600’所在的位置处即为空腔侧径向段301b,此时,液冷管路110的延伸段100a正对槽部201c。
叠片组200可以包括径向拉紧结构,以实现叠片组200沿定子铁芯100径向的固定。在图63和图64所示的实施例中,第一叠片S1的轭部201a包括第一定位槽201aa,第二叠片S2的轭部201a包括第二定位槽201aa’,第一定位槽201aa与第二定位槽201aa’沿堆叠方向对应,可以形成沿轴向贯通的定位槽700(参考图13)。径向拉紧结构可以包括定位支架(未示出),定位支架至少部分地组装于定位槽700内,使所述多个叠片201沿径向定位。定位槽700的形状不限,本实施例中,定位槽700采用燕尾型结构的定位槽,相应的,定位支架可以采用带有燕尾型结构的定位支架,但不仅限于此。
在以上描述的一些实施例中,仅示出了同一个叠片组200中包括第一叠片S1和第二叠片S2两种规格的叠片201的情况。但是,需说明的是,同一个叠片组200不仅限于包括两种规格的叠片201,还可以包括更多规格或更少规格的叠片201。然而,在定子铁芯100的制造过程中,叠片201的规格越多,越容易造成混淆,因此,以同一个叠片组200中至多包括两种规格的叠片201较佳。
在以上描述的一些实施例中,叠片组200中各个叠片201可以采用厚度为0.2mm~0.7mm的硅钢片,可以进一步采用厚度为0.65mm的硅钢片。叠片组200中叠片201的数量不限。叠片组200可以采用铆接、粘接等方式预先装配,减低堆叠错误的风险。此外,为了防止叠片201的齿部201b的尖角处刮伤定子绕组102,还可以对齿部201b的尖角做倒角处理,如图29所示。
在以上描述的一些实施例中,叠片组200中各个叠片201的厚度可以不同,可以根据实际情况选择。另外,冷却风道300的高度尺寸、通风间隙400的高度尺寸和宽度尺寸不宜过小,例如,高度尺寸和宽度尺寸可以大于3mm,再例如,较为合适的选择4mm~6mm,一方面可以减小冷却介质A的流通阻力,另一方面还要考虑由于冷却风道300的高度尺寸和宽度尺寸过小导致真空浸漆时堵塞冷却风道300的情况。冷却风道300的高度尺寸、通风间隙400的高度尺寸和宽度尺寸也不宜过大,一方面将使得散热面积与流通面积之比减小,对于固定体积流量的冷却介质A,这将导致冷却效果下降,另一方面通风间隙400的宽度过大即意味着齿部201b的宽度变窄,电磁转矩等电磁性能将受到损失,且损失会以大于线性关系的方式增加。
在以上描述的一些实施例中,第一叠片S1和/或第二叠片S2不仅限于一个叠片,还可以是由多个叠片预叠而成的叠块。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种发电机定子,其特征在于,包括:
定子铁芯,呈中空柱状结构,包括位于中空处的空腔,所述定子铁芯在面向发电机转子的一侧形成有多个定子齿,所述多个定子齿沿所述定子铁芯的径向延伸,且沿所述定子铁芯的周向排布,相邻两个所述定子齿间的间隙形成定子槽,所述定子槽形成有多个,所述定子铁芯包括冷却风道,其中所述定子铁芯包括排列成中空柱状结构的多个叠片组,所述叠片组包括沿厚度方向堆叠的多个叠片,所述叠片包括齿部,所述多个叠片的所述齿部堆叠,形成所述定子齿,在堆叠方向上,多个所述齿部在齿宽方向上不完全重合;及
多个定子绕组,组装于各所述定子槽,所述定子绕组环绕在所述定子齿的外侧,所述定子绕组和与该定子绕组相邻的至少一个所述定子齿在齿宽方向形成有通风间隙,所述通风间隙位于该定子齿的外部,由在齿宽方向凹设的所述齿部与所述定子绕组共同形成,供冷却介质与所述定子绕组直接接触,所述通风间隙沿所述定子齿的延伸方向延伸,所述冷却风道连通所述通风间隙和所述定子铁芯中空处的所述空腔,所述通风间隙用于与发电机定子和发电机转子间的气隙连通,所述发电机定子包括温度不等的高温区和低温区,所述高温区内的所述通风间隙的通风面积大于所述低温区内的所述通风间隙的通风面积,使所述发电机定子在高温区的散热面积大于所述发电机定子在所述低温区的散热面积。
2.根据权利要求1所述的发电机定子,其特征在于,所述高温区内的所述通风间隙的密度大于所述低温区内的所述通风间隙的密度。
3.根据权利要求2所述的发电机定子,其特征在于,所述通风间隙包括形成于所述高温区的第一通风间隙和第二通风间隙,以及形成于所述低温区的第三通风间隙和第四通风间隙,所述第一通风间隙与所述第二通风间隙沿所述定子铁芯的轴向排布且相邻,所述第三通风间隙和所述第四通风间隙沿所述定子铁芯的轴向排布且相邻,所述第一通风间隙与所述第二通风间隙之间的轴向距离小于所述第三通风间隙与所述第四通风间隙之间的轴向距离。
4.根据权利要求3所述的发电机定子,其特征在于,所述多个叠片的堆叠方向与所述定子铁芯的轴向平行,所述叠片组具有所述高温区和所述低温区,所述第一通风间隙与所述第二通风间隙之间的所述叠片的数量小于所述第三通风间隙与所述第四通风间隙之间所述叠片的数量。
5.根据权利要求2至4任一项所述的发电机定子,其特征在于,所述高温区和所述低温区沿着所述定子铁芯的轴向分布,从所述高温区至所述低温区,相邻的所述通风间隙之间的所述叠片的数量逐渐增加。
6.根据权利要求3至4任一项所述的发电机定子,其特征在于,所述第一通风间隙、第二通风间隙、第三通风间隙和第四通风间隙四者的通风面积相等。
7.根据权利要求1或2所述的发电机定子,其特征在于,所述定子铁芯包括多个叠片组,所述多个叠片组排列成中空柱状结构,所述叠片组包括沿厚度方向堆叠的多个叠片,所述多个叠片包括齿部,所述多个叠片的所述齿部堆叠,形成所述定子齿,所述多个叠片的堆叠方向与所述定子铁芯的轴向平行,所述叠片组具有所述高温区和所述低温区,以及设有所述通风间隙,相堆叠的多个所述齿部在齿宽方向上不完全重合,使所述定子绕组和与该定子绕组相邻的所述齿部之间形成所述通风间隙,所述多个叠片包括位于所述高温区的第一叠片和位于所述低温区的第二叠片,所述定子绕组与所述第一叠片的所述齿部形成所述通风间隙,与所述第二叠片的所述齿部形成所述通风间隙,所述第一叠片的所述齿部的厚度大于所述第二叠片的所述齿部的厚度。
8.根据权利要求7所述的发电机定子,其特征在于,所述通风间隙包括形成于所述高温区的第一通风间隙和第二通风间隙,以及形成于所述低温区的第三通风间隙和第四通风间隙,所述第一通风间隙与所述第二通风间隙沿所述定子铁芯的轴向排布且相邻,所述第三通风间隙和所述第四通风间隙沿所述定子铁芯的轴向排布且相邻,所述第一通风间隙与所述第二通风间隙之间的所述齿部的厚度小于所述第三通风间隙与所述第四通风间隙之间的所述齿部的厚度。
9.根据权利要求8所述的发电机定子,其特征在于,所述高温区和所述低温区沿着所述定子铁芯的轴向分布,从所述高温区至所述低温区,相邻的所述通风间隙之间的所述叠片的厚度逐渐增加;和/或
所述高温区和所述低温区沿着所述定子铁芯的轴向分布,从所述高温区至所述低温区,与所述定子绕组形成所述通风间隙的所述齿部的厚度逐渐减小。
10.一种发电机,其特征在于,包括:
如权利要求1至9任一项所述的发电机定子;及
发电机转子,与所述发电机定子同轴,可相对于所述发电机定子转动,所述发电机转子与所述发电机定子之间形成有气隙,所述通风间隙连通所述气隙以及所述冷却风道。
11.根据权利要求10所述的发电机,其特征在于,所述发电机转子包括转子铁芯和组装于所述转子铁芯朝向所述发电机定子一侧的永磁体,所述永磁体包括组装于所述转子铁芯轴向端部的第一永磁体和组装于所述转子铁芯轴向中部的第二永磁体,所述第一永磁体的牌号低于所述第二永磁体的牌号。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110121364.5A CN112910122B (zh) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 发电机定子及发电机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110121364.5A CN112910122B (zh) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 发电机定子及发电机 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112910122A CN112910122A (zh) | 2021-06-04 |
CN112910122B true CN112910122B (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=76120079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110121364.5A Active CN112910122B (zh) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 发电机定子及发电机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112910122B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112928837B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-03-25 | 浙江大学 | 折流风冷式的发电机定子及具有高转矩密度的发电机 |
CN114221458B (zh) * | 2021-12-18 | 2024-02-23 | 东莞市伟明五金制品有限公司 | 一种定子 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203491805U (zh) * | 2012-06-01 | 2014-03-19 | 西门子公司 | 用于发电机的定子的定子堆及用于发电机的定子 |
CN105762955A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-13 | 哈尔滨理工大学 | 一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子 |
JP2017093136A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機 |
CN108566045A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-21 | 上海电气风电集团有限公司 | 一种提高空气冷却发电机散热效率的通风结构及方法 |
CN110417141A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-05 | 浙江大学 | 定子及包括其的电机 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006016249A1 (de) * | 2006-03-31 | 2007-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Stator für eine Elektromaschine und Verfahren zur Herstellung |
JP2013240150A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
ES2815574T3 (es) * | 2015-04-09 | 2021-03-30 | Ge Energy Power Conversion Technology Ltd | Máquina eléctrica y método |
-
2021
- 2021-01-28 CN CN202110121364.5A patent/CN112910122B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203491805U (zh) * | 2012-06-01 | 2014-03-19 | 西门子公司 | 用于发电机的定子的定子堆及用于发电机的定子 |
JP2017093136A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機 |
CN105762955A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-13 | 哈尔滨理工大学 | 一种利于散热的环绕绕组凹槽式水轮发电机定子 |
CN108566045A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-21 | 上海电气风电集团有限公司 | 一种提高空气冷却发电机散热效率的通风结构及方法 |
CN110417141A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-05 | 浙江大学 | 定子及包括其的电机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112910122A (zh) | 2021-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10060682B2 (en) | Fluid-cooled wound strip structure | |
CN112910122B (zh) | 发电机定子及发电机 | |
CN112928839B (zh) | 发电机定子及发电机 | |
CN106655564B (zh) | 定子铁心单元、定子、电机及风力发电机组 | |
US9203282B2 (en) | Cooling support element for a stator segment of an electrical machine for a wind turbine | |
US9735630B2 (en) | Cooling arrangement for an electrical machine | |
CN112928838B (zh) | 折流风冷式的发电机定子及具有高转矩密度的发电机 | |
CN112928840B (zh) | 发电机定子及发电机 | |
CN110601393B (zh) | 电机 | |
CN113746232A (zh) | 一种混合冷却双转子单定子盘式永磁电机 | |
CN112928837B (zh) | 折流风冷式的发电机定子及具有高转矩密度的发电机 | |
CN114337015B (zh) | 一种具有定子浸油冷却结构的高功率密度电机 | |
CN114465388A (zh) | 一种径向多并行风路内冷式抽水蓄能发电电动机转子 | |
CN219812015U (zh) | 油冷电机 | |
WO2024093547A1 (zh) | 一种电机定子组件及电机 | |
CN219068015U (zh) | 一种电机的油冷结构及电机 | |
CN216599176U (zh) | 一种径向多并行风路内冷式抽水蓄能发电电动机转子 | |
CN212137399U (zh) | 一种混合冷却双转子单定子盘式永磁电机 | |
CN217607587U (zh) | 油冷电机的转子、油冷电机和车辆 | |
CN114257009B (zh) | 具有内部冷却结构的磁极线圈、转子和凸极电机 | |
CN215528729U (zh) | 螺旋翘片式多匝绕组冷却装置 | |
EP4322375A1 (en) | Rotor unit, rotor, and motor structure | |
CN207782593U (zh) | 电机冷却结构及高压超高速永磁电机 | |
CN116799985A (zh) | 一种用于电机定子内外侧的双重水冷散热*** | |
CA3240905A1 (en) | Attachment cooler of a dynamo-electric machine with plate coolers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |