繞組端部風(fēng)路填塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李婷婷，鄭龍平

(1 江西東元電機(jī)有限公司，江西南昌330096;

2 上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究工程中心有限公司，上海200063)

0 引言

電機(jī)一般有三種通風(fēng)型式，即徑向通風(fēng)、軸向通風(fēng)和混合通風(fēng)結(jié)構(gòu)。徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)電機(jī)通風(fēng)損耗較小，沿電機(jī)軸向的溫度較均勻，但體積大，耗材多;軸向通風(fēng)電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，用材省，制造較容易，但沿軸向的溫度分布不太均勻;混合通風(fēng)結(jié)構(gòu)電機(jī)介于兩者之間。

小機(jī)座的電機(jī)采用軸向通風(fēng)結(jié)構(gòu)較多，大機(jī)座電機(jī)采用徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)較多。Y 系列中型高壓電機(jī)聯(lián)合設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)徑向通風(fēng)和混合通風(fēng)都進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前，國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家在Y 系列中型高壓電機(jī)上采用徑向通風(fēng)和混合通風(fēng)結(jié)構(gòu)，國(guó)際上一些先進(jìn)的電機(jī)制造廠如Siemens、VEM 等公司在中型高壓電機(jī)上除了采用混合通風(fēng)結(jié)構(gòu)外，也部分使用了軸向通風(fēng)結(jié)構(gòu)。

針對(duì)徑向通風(fēng)電機(jī)的特點(diǎn):機(jī)座長(zhǎng)度長(zhǎng)，耗材多。現(xiàn)介紹一種繞組端部風(fēng)路填塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利縮短電機(jī)機(jī)座長(zhǎng)度，增加軸的強(qiáng)度，同時(shí)有效地降低繞組端部溫度，也保證了繞組兩端的溫度基本分布均勻，沿電機(jī)軸向的溫度也相對(duì)均勻。

1 繞組端部風(fēng)路填塞設(shè)計(jì)

以往電機(jī)設(shè)計(jì)中繞組端部都是采用φ12 或φ16 滌波繩進(jìn)行綁扎，滌波繩綁扎根數(shù)、規(guī)格和位置根據(jù)電機(jī)極數(shù)與機(jī)座大小各有不同，各制造廠對(duì)應(yīng)都有相應(yīng)的規(guī)范。綁扎過程是將滌波繩穿過端部每只線圈之間的間隙將整臺(tái)線圈固定為一整體，避免電機(jī)在運(yùn)行過程中振動(dòng)引起線圈松動(dòng)，從而影響電機(jī)運(yùn)行的可靠性。

繞組端部風(fēng)路填塞結(jié)構(gòu)繼承了端部固定的作用，同時(shí)還起到凝聚風(fēng)量，增大風(fēng)壓和風(fēng)速，以提升風(fēng)扇和冷卻器冷卻效果，增強(qiáng)繞組端部冷卻，繞組端部風(fēng)路填塞主要分三處填塞。

(1)線圈之間采用絕緣材料滌綸適形氈折疊卷包或用滌綸適形氈包裹環(huán)氧玻璃酚醛布板進(jìn)行填塞。通常線圈斜邊間隙(兩線圈之間間隙)較小時(shí)，直接用滌綸適形氈折疊填塞，滌綸適形氈的尺寸，通常寬度為38 ～40mm，高度根據(jù)實(shí)際電機(jī)線圈高度而定，高度不宜高出線圈，填塞時(shí)務(wù)必塞緊;當(dāng)線圈斜邊間隙較大時(shí)，用滌綸適形氈包裹環(huán)氧玻璃酚醛布板進(jìn)行填塞，高度根據(jù)實(shí)際電機(jī)線圈高度而定。

填塞軸向道數(shù)根據(jù)線圈端部長(zhǎng)度而定，原則為兩道之間間隔100mm，起始位置距鐵心片最外端100mm 起，最外端填塞時(shí)注意不要露出鼻端。填塞間隔距離不宜太寬，太寬形成的風(fēng)壓不夠，從而影響風(fēng)速，對(duì)繞組端部冷卻的效果不明顯。

填塞方法為在線圈端部上下層都填塞滌綸適形氈，上下搭接錯(cuò)開部分，靠鐵心端用滌綸適形氈展開填塞，填塞寬度與上下層填塞的滌綸適形氈疊縫構(gòu)成封閉一條線;用聚酯不織布折疊填塞在鼻端R 處，與端部上擋風(fēng)板及填塞的滌綸適形氈形成封閉，以阻止風(fēng)從鼻端吹走。繞組端部風(fēng)路填塞具體見圖1，詳細(xì)填塞放大圖見圖2。

圖1 IP44 及以上電機(jī)繞組端部風(fēng)路填塞

圖2 填塞放大圖

填塞的滌綸適形氈的作用:(a)起到漲緊線圈的作用，與過去線圈端部綁扎滌波繩性質(zhì)一樣;(b)構(gòu)成風(fēng)路導(dǎo)向，讓端部的風(fēng)量積聚，能更好地冷卻繞組端部。

(2)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇處，為保證風(fēng)有效的吹拂繞組端部，在線圈下層底邊增加一個(gè)導(dǎo)風(fēng)環(huán)。導(dǎo)風(fēng)環(huán)位置根據(jù)風(fēng)扇位置而定，設(shè)計(jì)原則為導(dǎo)風(fēng)環(huán)中心對(duì)準(zhǔn)外端風(fēng)扇板。導(dǎo)風(fēng)環(huán)采用耐高溫絕緣材料，導(dǎo)風(fēng)環(huán)裝配用中性的門窗硅酮密封膠涂抹固定。若制造時(shí)線圈偏差導(dǎo)致與導(dǎo)風(fēng)環(huán)有較大間隙，在線圈與導(dǎo)風(fēng)環(huán)之間墊上滌綸適形氈。若導(dǎo)風(fēng)環(huán)外圓大，無法按設(shè)計(jì)放入合適位置，但誤差不大的情況下，現(xiàn)場(chǎng)可將導(dǎo)風(fēng)環(huán)鋸開，根據(jù)線圈配鋸導(dǎo)風(fēng)環(huán)缺口，后用密封膠涂抹固定牢固。

(3)線圈端部冷卻，以往設(shè)計(jì)在機(jī)座設(shè)計(jì)擋風(fēng)筒，或擋風(fēng)筒套于繞組幅筋伸出部位上，再通過過度板和擋風(fēng)板(玻璃鋼)從而構(gòu)成繞組端部擋風(fēng)，詳見圖3。

圖3 擋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)電機(jī)機(jī)座

現(xiàn)將擋風(fēng)板裝于線圈上端，擋風(fēng)板內(nèi)圓與繞組端部接觸，采用滌綸適形氈填塞間隙，滌綸適形氈用中性門窗用硅酮密封膠涂抹，滌綸適形氈與擋風(fēng)板之間也用密封膠涂抹，保證冷卻器進(jìn)風(fēng)和旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)不流失。擋風(fēng)板設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必保證外圓能放入機(jī)座內(nèi)，若外圓大于機(jī)座端板內(nèi)徑，考慮分半設(shè)計(jì)，接縫口不宜過大，以免串風(fēng)。

此種設(shè)計(jì)大大的縮短了機(jī)座長(zhǎng)度，省去了擋風(fēng)筒和過度板，從材料成本和裝配工序上考慮，節(jié)約電機(jī)制造費(fèi)用和裝配時(shí)間。縮短機(jī)座的同時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度也相應(yīng)縮短，從而增加了軸的強(qiáng)度，讓電機(jī)的機(jī)械性能大大提高。為保證鐵心上下溫度均勻，在機(jī)座鐵心環(huán)下端增加兩個(gè)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔大小受機(jī)座大小限制，不能統(tǒng)一，具體根據(jù)實(shí)際情況而定。

在此擋風(fēng)板設(shè)計(jì)時(shí)還需注意一項(xiàng)，若定子接線盒出線孔位置在擋風(fēng)板內(nèi)側(cè)時(shí)，繞組穿線需經(jīng)過擋風(fēng)板接入接線盒內(nèi)，務(wù)必在擋風(fēng)板上考慮電纜線的出線孔，同時(shí)出線孔處的密封，以免走線時(shí)無孔。此繞組端部風(fēng)路填塞的使用，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮全局觀，倘若盲目引用，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)風(fēng)路混淆。假設(shè)使用在IP23 電機(jī)不帶冷箱的結(jié)構(gòu)，電機(jī)進(jìn)出風(fēng)從機(jī)座兩端側(cè)板上，通常徑向通風(fēng)設(shè)計(jì)，兩端進(jìn)風(fēng)，中間出風(fēng)，此繞組端部風(fēng)路填塞結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 IP23 電機(jī)繞組端部風(fēng)路填塞

端部填塞的作用和前面相同，但對(duì)于電機(jī)極數(shù)大(8p-12p)，由于定子沖片內(nèi)徑大，線圈端部短，此結(jié)構(gòu)起不到風(fēng)路導(dǎo)向作用。此時(shí)滌綸適形氈填塞僅能起到線圈端板漲緊作用，起不到縮短機(jī)座長(zhǎng)度效果，因受電機(jī)安裝尺寸限制、電機(jī)無法再無限制縮短。

2 結(jié)語(yǔ)

目前我公司主導(dǎo)的異步電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)定子繞組端部均采用這種結(jié)構(gòu)，電機(jī)試驗(yàn)下來溫升效果很好，安全性可靠，驗(yàn)證了此風(fēng)路填塞結(jié)構(gòu)應(yīng)用的合理性。繞組線圈之間填塞不僅可用于徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)，其他兩種通風(fēng)結(jié)構(gòu)均可使用，可將其替代滌波繩綁扎端部。也可將其設(shè)計(jì)作為風(fēng)路導(dǎo)向和積聚風(fēng)量。此結(jié)構(gòu)同時(shí)應(yīng)用在IP23 高壓高效電機(jī)上。