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)計時對徑向通風(fēng)和混合通風(fēng)都進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前，國內(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)。

針對徑向通風(fēng)電機(jī)的特點:機(jī)座長度長，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，有利縮短電機(jī)機(jī)座長度，增加軸的強(qiáng)度，同時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)軸向的溫度也相對均勻。

1 繞組端部風(fēng)路填塞設(shè)計

以往電機(jī)設(shè)計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線圈固定為一整體，避免電機(jī)在運(yùn)行過程中振動引起線圈松動，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，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)實際電機(jī)線圈高度而定，高度不宜高出線圈，填塞時務(wù)必塞緊;當(dāng)線圈斜邊間隙較大時，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)計原則為導(dǎo)風(fēng)環(huán)中心對準(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)計放入合適位置，但誤差不大的情況下，現(xiàn)場可將導(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)計在機(jī)座設(shè)計擋風(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)計時務(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，接縫口不宜過大，以免串風(fēng)。

此種設(shè)計大大的縮短了機(jī)座長度，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)制造費用和裝配時間?？s短機(jī)座的同時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的長度也相應(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)實際情況而定。

在此擋風(fēng)板設(shè)計時還需注意一項，若定子接線盒出線孔位置在擋風(fēng)板內(nèi)側(cè)時，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，同時出線孔處的密封，以免走線時無孔。此繞組端部風(fēng)路填塞的使用，在設(shè)計時需考慮全局觀，倘若盲目引用，會導(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，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

目前我公司主導(dǎo)的異步電動機(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)試驗下來溫升效果很好，安全性可靠，驗證了此風(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)計作為風(fēng)路導(dǎo)向和積聚風(fēng)量。此結(jié)構(gòu)同時應(yīng)用在IP23 高壓高效電機(jī)上。