一種電機(jī)及其定子結(jié)構(gòu)的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)及其定子結(jié)構(gòu)的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三相異步電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等屬于冶煉、礦山、機(jī)械、紡織、航空、家用電器、汽車等廣泛領(lǐng)域中十分重要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，屬于臥式結(jié)構(gòu)(即定、轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)軸是水平放置的)，大多數(shù)處于連續(xù)運(yùn)行方式。
[0003]電機(jī)的發(fā)熱部件主要集中于定子和轉(zhuǎn)子，以現(xiàn)階段的電機(jī)冷卻技術(shù)來(lái)看，蒸發(fā)冷卻技術(shù)能夠解決發(fā)熱最嚴(yán)重的定子冷卻問(wèn)題，剩下部分的發(fā)熱部件主要集中于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組(開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)轉(zhuǎn)子繞組)。如果轉(zhuǎn)子冷卻解決不好，仍然會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)的正常運(yùn)行。
[0004]關(guān)于轉(zhuǎn)子冷卻的問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)枮?01010536084.2的專利公開(kāi)了一種較好的發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)，如圖1所示(為了清楚表示氣流方向，該圖將氣隙的寬度放大了數(shù)倍)，該電機(jī)的定子鐵芯P、轉(zhuǎn)子2'之間的氣隙3'內(nèi)放置一個(gè)絕緣套筒11'，該套筒緊貼定子鐵芯P內(nèi)壁，與轉(zhuǎn)子2'表面離開(kāi)一定距離，保證轉(zhuǎn)子2'正常可靠地旋轉(zhuǎn)，再在定子鐵芯Ir兩端各增加一個(gè)側(cè)壁12'，與定子鐵芯P內(nèi)表面的絕緣套筒IP裝配成一體，進(jìn)而形成將定子鐵芯P整體密封腔13'。在定子鐵芯I'的密封腔13'的上部沿圓周均勻布置若干個(gè)冷凝管14'，冷凝管14'橫穿過(guò)密封腔13'體兩端的側(cè)壁12'，在接觸處牢固的焊接在一起，則冷凝管If被分成兩部分，一部分位于定子鐵芯P的密封腔13'體內(nèi)，一部分位于該密封腔13'體外、電機(jī)機(jī)殼4'內(nèi)，冷凝管14'的兩側(cè)出口與外界相通。
[0005]電機(jī)運(yùn)行前，將常溫下為液態(tài)的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15'從位于機(jī)座底處的閥門罐入定子鐵芯P的密封腔13'內(nèi)，充液面沒(méi)過(guò)定子鐵芯P外壁，如圖1所示，保證將定子鐵芯Ir整體完全浸泡，充液面還需要與冷凝管14'之間留有足夠的空間距離，即傳熱學(xué)中的蒸發(fā)空間。電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，定子鐵芯P整體因各種損耗產(chǎn)生大量的熱，加熱了腔體內(nèi)的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15 ^，介質(zhì)不斷吸熱，溫度不斷升高，當(dāng)達(dá)到沸點(diǎn)溫度時(shí)開(kāi)始沸騰換熱，此時(shí)吸收熱量的能力是最強(qiáng)的，沸騰后呈氣態(tài)的介質(zhì)因密度變小而不斷上升，遇到上部的冷凝管14'，與冷凝管14'內(nèi)的外界冷風(fēng)(或水)進(jìn)行熱量交換后，介質(zhì)又被冷凝成液態(tài)，從冷凝管14'外壁滴落回液體表面，這樣能夠源源不斷地通過(guò)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)15'與冷凝管14'中的外界空氣(或水)，將定子鐵芯P發(fā)出的熱量及時(shí)散到電機(jī)的外部，形成自循環(huán)蒸發(fā)冷卻過(guò)程。
[0006]上述定子鐵芯P密封套筒IP與定子鐵芯P內(nèi)徑緊貼后，與轉(zhuǎn)子2'之間形成的是錐度不超過(guò)5°的楔形氣隙3'，如圖1中的箭頭所示，該楔形氣隙3'造成電機(jī)內(nèi)定子鐵芯P密封腔13'體以外的氣流由楔形氣隙3'的小口流向大口，再經(jīng)過(guò)上部冷凝管14'流回到轉(zhuǎn)子2'上的通風(fēng)溝21'，流出通風(fēng)溝21'后再經(jīng)過(guò)冷凝管14'后重新回到楔形氣隙Y的小口端。
[0007]即使這樣，上述風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)還是不理想，原因在于以下兩個(gè)方面:
[0008]第一、從楔形氣隙3'的大口端流出的熱風(fēng)僅僅通過(guò)上部冷凝管14'兩側(cè)的很短一段，與冷凝管14'之間進(jìn)行熱交換的效率并不高；
[0009]第二、因?yàn)槎ㄗ予F芯P采用整體密封，將定子鐵芯P側(cè)風(fēng)路全部封鎖，則該冷卻后的風(fēng)只能從位于轉(zhuǎn)子2'上的通風(fēng)溝21'流回楔形氣隙3'的小口端，才能循環(huán)起來(lái)。而轉(zhuǎn)子2'是高速旋轉(zhuǎn)的，導(dǎo)致通風(fēng)溝21'高速旋轉(zhuǎn)，影響到抽風(fēng)壓頭的形成，使得冷卻后的風(fēng)不能及時(shí)被全部抽到通風(fēng)溝21'內(nèi)，進(jìn)而影響到風(fēng)速的大小與風(fēng)的循環(huán)效果。
[0010]有鑒于此，亟待針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的電機(jī)做進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提尚對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 本發(fā)明的目的為提供一種電機(jī)，該電機(jī)能通過(guò)其定子上開(kāi)設(shè)的軸向通風(fēng)管提高電機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻效果。本發(fā)明的另一目的為提供一種電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)的加工方法。
[0012]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電機(jī)，所述電機(jī)的定子鐵芯的內(nèi)表面封裝有絕緣套筒、其兩側(cè)面封裝有側(cè)壁，所述絕緣套筒、兩個(gè)所述側(cè)壁和所述電機(jī)的殼體形成密封腔，所述密封腔下部封裝有淹沒(méi)所述定子鐵芯的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)、上部設(shè)有軸向貫穿所述密封腔的冷凝管；所述電機(jī)的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子之間的氣隙為楔形氣隙，所述轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)有至少一個(gè)軸向貫穿的通風(fēng)溝；所述定子鐵芯還設(shè)有至少一個(gè)軸向貫穿所述密封腔的通風(fēng)管。
[0013]采用上述結(jié)構(gòu)，定子密封后，其密封用的絕緣套筒緊貼在定子內(nèi)表面上，與轉(zhuǎn)子外表面形成錐度不超過(guò)5°的楔形氣隙，根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)理論與科氏力理論，在該楔形氣隙內(nèi)產(chǎn)生由小口端流向大口端的風(fēng)壓。在電機(jī)起動(dòng)與運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱量，機(jī)殼內(nèi)的風(fēng)由該楔形氣隙的小口端流向大口端的過(guò)程中吸收轉(zhuǎn)子的熱量，與此同時(shí)，機(jī)殼內(nèi)的風(fēng)還可以從轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝的小口端流向其大口端，而在大口出風(fēng)口處變成溫度較高的熱風(fēng)。從楔形氣隙流出的熱風(fēng)，分成兩部分:
[0014]對(duì)于轉(zhuǎn)軸的上半部分，因熱風(fēng)密度小而上升遇到定子側(cè)的通風(fēng)管后，由該通風(fēng)管兩側(cè)的氣壓差，壓入定子側(cè)的通風(fēng)管，而不必再上升到冷凝管的位置進(jìn)行冷卻，熱風(fēng)進(jìn)入定子側(cè)的通風(fēng)管后，由于該通風(fēng)管處于定子鐵芯上，正好被定子密封腔體內(nèi)的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)浸泡，則該通風(fēng)管內(nèi)的熱風(fēng)與管外的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)進(jìn)行充分的熱交換，通風(fēng)管流出的風(fēng)再重新流回楔形氣隙和轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝的小口端處。
[0015]對(duì)于轉(zhuǎn)軸的下半部分，盡管熱風(fēng)的密度小而有一部分的熱風(fēng)向上運(yùn)動(dòng)，但是由于定子側(cè)通風(fēng)管兩側(cè)形成的壓差較大，再加上熱風(fēng)從楔形氣隙及轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝被甩出后受到較大的離心力的作用，仍然有一大部分的熱風(fēng)被抽向位于轉(zhuǎn)子下面的定子側(cè)通風(fēng)管里，從該通風(fēng)管流出后的風(fēng)的大部分向上運(yùn)動(dòng)也有一部分流回位于轉(zhuǎn)子軸下面的楔形氣隙和轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝的小口端處。
[0016]大量的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，由轉(zhuǎn)子加熱后的熱風(fēng)溫度往往在70°?90°C之間，定子密封腔體內(nèi)的液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的溫度一般維持在50°C左右，這樣熱風(fēng)將其熱量傳遞給液態(tài)蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，流出定子側(cè)通風(fēng)管后的風(fēng)的溫度一般在50°?60°C之間，這些風(fēng)的大部分上升到上部冷凝管處，再與冷凝管進(jìn)行熱交換，冷卻后的風(fēng)順著機(jī)殼流回到楔形氣隙的小口端、通風(fēng)溝的小口端，到了這個(gè)位置的風(fēng)的溫度一般在30°?35°C之間，然后再進(jìn)入下一次流動(dòng)，如此不斷循環(huán)起來(lái)，使得機(jī)殼內(nèi)的風(fēng)始終是循環(huán)流動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子側(cè)冷卻。
[0017]盡管還有部分的風(fēng)一時(shí)接觸不到最上部的冷凝管，但由于轉(zhuǎn)子是不斷高速旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子上的通風(fēng)溝與楔形氣隙的位置也是高速變化的，所以，機(jī)殼內(nèi)熱風(fēng)的熱量處于不間斷地被蒸發(fā)冷卻介質(zhì)與冷凝管帶走的狀態(tài)中，其風(fēng)速與風(fēng)流量比現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)要至少大3倍，冷卻效果十分明顯。
[0018]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管位于所述定子鐵芯的軛部上。
[0019]優(yōu)選地，所述定子鐵芯為疊壓鐵芯，所述疊壓鐵芯設(shè)有軸向通風(fēng)通道，所述通風(fēng)管套裝固定于所述通風(fēng)通道中。
[0020]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管的壁厚小于或等于2mm。
[0021]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管為銅管或者陶瓷管。
[0022]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管的數(shù)目為多個(gè)，多個(gè)所述通風(fēng)管沿所述定子鐵芯端面的同一圓周均勻分布；所述通風(fēng)溝的數(shù)目也為多個(gè)，多個(gè)所述通風(fēng)溝沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯端面的同一圓周均勾分布。
[0023]本發(fā)明還提供一種電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)的加工方法，包括如下步驟:
[0024]在定子鐵芯片上加工至少一個(gè)通風(fēng)孔；將多個(gè)所述定子鐵芯片對(duì)應(yīng)疊壓形成定子鐵芯，多個(gè)所述通風(fēng)孔拼接形成通風(fēng)通道；
[0025]預(yù)設(shè)與所述通風(fēng)通道對(duì)應(yīng)的通風(fēng)管，將所述通風(fēng)管插裝入所述通風(fēng)通道內(nèi)、并與之固定連接；
[0026]在所述定子鐵芯內(nèi)表面、側(cè)壁分別連接套筒、側(cè)壁以形成定子組件，再將所述定子組件到機(jī)殼內(nèi)、與預(yù)設(shè)的冷凝管、機(jī)殼形成密封腔。
[0027]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管與所述通風(fēng)通道焊接于一體。
[0028]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管的壁厚小于或等于2mm。
[0029]優(yōu)選地，所述通風(fēng)管為銅管或者陶瓷管。
[0030]由于上述電機(jī)具有如上技術(shù)效果，因此，與該電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子結(jié)構(gòu)的加工方法也應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的