一種材料利用率高的充水式潛水電的製造方法

2023-05-04 00:33:16

一種材料利用率高的充水式潛水電的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種材料利用率高的充水式潛水電機。包括定子、轉子、機殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心矽鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內的耐水繞組線，定子鐵心矽鋼片上近內圓輪廓處均布開設有線槽；所述線槽為等寬的腰形槽；線槽兩側的邊為長邊，與定子鐵心矽鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心矽鋼片的內圓輪廓相鄰一端為槽口。本實用新型的耐水繞組線在槽內規則排列，槽滿率提高到90%以上，提高了材料的利用率；使電機定轉子重量下降；降低了水力磨擦損耗及導體歐姆損耗而明顯提高；降低推力軸承的載荷及提高臨界轉速，提高整機可靠性。
【專利說明】一種材料利用率高的充水式潛水電機

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於潛水電機【技術領域】，具體涉及充水式潛水電機。

【背景技術】
[0002]電機是由定子、轉子及端蓋軸承等零部件組成，其中電磁設計猶為關鍵。電機的定子鐵心矽鋼片上槽的形狀與轉子鐵心矽鋼片上槽的形狀設計決定了電機的技術性能。傳統的充水式潛水電機在電磁設計中定子鐵心矽鋼片上槽的形狀均採用等齒寬的平行齒設計，定子槽形狀為上大下小的梯形，見圖4。這樣可以使定子鐵心矽鋼片在一個系列中，只用一副衝槽形的模具，適用於多個功率規格，使定子鐵心矽鋼片在生產中的通用性好。但由於充水式潛水電機的定子繞組線採用的是帶主絕緣的耐水繞組線穿入定子鐵心矽鋼片槽中的穿線方式，在定子鐵心矽鋼片槽內帶主絕緣的耐水繞組線排列不規則，見圖5，使繞組線截面積在槽內的佔空率必須控制在70%以下，否則穿線工藝上實施困難，且易損傷耐水繞組線的絕緣層9。特別對1kV高壓充水式潛水電機，由於耐水繞組線主絕緣厚度的增加，耐水繞組線中銅芯8在定子槽內的佔空率僅為8?30%，鐵心矽鋼片利用率極差，造成原材料資源的極大浪費。隨著市場對1kV高壓充水式潛水電機的需求量不斷增加，這種傳統設計的弊端凸顯。主要有以下幾點:1.因耐水線中銅導體在定子鐵心矽鋼片的槽內的佔空率低下，每千瓦功率電機製造成本高，用銅、鐵等原材料資源浪費；2.因電機的定轉子鐵心長度長，轉子轉動引起的水力磨擦損耗及定子繞組的導體歐姆損耗高，相應電機的效率明顯偏低；3.因電機的轉子部分的重量大，電機的轉動系載荷增大，降低了推力軸承運行可靠性，因此給電機的安全運行帶來隱患；4.因電機的轉動系載荷增大，轉軸的撓度加大，軸系的臨界轉速下降，使電機的工作轉速不能安全避開轉動系的臨界轉速，降低整機運行的可靠性。
[0003]以上四點不僅是充水式潛水電機電磁設計的弊端，同時制約了充水式潛水電機的設計，成為充水式潛水電機大型化設計的瓶頸。
實用新型內容
[0004]為了減小充水式潛水電機的體積，削減充水式潛水電機每千瓦材料消耗量，降低成本，提聞耐水繞組線在定子槽內的佔空率是提聞每千瓦材料利用率的最直接有效方法之一；故本實用新型提供一種材料利用率高的充水式潛水電機。
[0005]一種材料利用率高的充水式潛水電機包括定子、轉子、機殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心矽鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內的耐水繞組線，定子鐵心矽鋼片上近內圓輪廓處均布開設有線槽；所述線槽為等寬的腰形槽；線槽7兩側的邊為長邊，與定子鐵心矽鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心矽鋼片的內圓輪廓相鄰一端為槽口。
[0006]所述槽口和所述內圓輪廓之間的間距為1-1.5 mm。
[0007]所述線槽的寬度大於所述耐水繞組線直徑0.4-0.6 _。
[0008]所述槽口的兩側設有對稱的槽肩，所述槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3_5mm，角度α為30度。
[0009]本實用新型的有益技術效果體現在以下方面:
[0010]1.採用提高材料利用率的充水式潛水電機的定子、轉子因鐵心長度的減少，原材料(矽鋼片、轉子導條等)重量下降明顯，繞組線中有效材料銅在定子槽內的佔空率提高。鐵心長度的減少，降低了與鐵心長度成線性關係的水力磨擦損耗及定轉子銅導體歐姆損耗，電機最關鍵的性能指標一效率明顯提聞;
[0011]2.本實用新型只需改變定子鐵心矽鋼片上線槽的衝壓模具，不改變充水式潛水電機的原有結構，使定子鐵心娃鋼片的線槽內耐水繞組線排列整齊有序，提聞定子槽內耐水線的佔空率，槽滿率提聞到90%以上；提聞了電機每千瓦材料利用率，減小了充水式潛水電機的體積；
[0012]3.本實用新型降低了推力軸承的載荷，一方面提高了推力軸承運行可靠性，另一方面提高了轉動部件的臨界轉速，使潛水電機整機運行安全可靠性增加；
[0013]4.本實用新型的轉動系載荷明顯減小，轉軸的撓度減小，軸系的臨界轉速上升，增強整機運行的可靠性；
[0014]5.本實用新型電機定轉子鐵心長度減短，降低了電機轉動系的水力磨擦損耗及導體歐姆損耗，從而提高了充水式潛水電機的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0016]圖2為定子鐵心矽鋼片結構示意圖。
[0017]圖3為圖2的I放大圖。
[0018]圖4為傳統設計的定子鐵心矽鋼片結構示意圖。
[0019]圖5為圖4的I放大圖。
[0020]上圖中序號:定子1、轉子2、推力軸承3、定子鐵心矽鋼片4、定子鐵心5、耐水繞組線6、線槽7、銅芯8、絕緣層9、外圓輪廓41、內圓輪廓42、長邊43、槽底44、槽口 45。

【具體實施方式】
[0021 ] 下面結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
[0022]實施例1
[0023]參見圖1，1200kW、10kV的充水式潛水電機包括定子1、轉子2、機殼和推力軸承3。定子I包括由定子鐵心矽鋼片4組成的定子鐵心5和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽7內的耐水繞組線6。參見圖2，定子鐵心矽鋼片4上近內圓輪廓42處均布開設有線槽7，線槽7為等寬的腰形槽；參見圖3，線槽7兩側的邊為長邊43，與定子鐵心矽鋼片4的外圓輪廓41相鄰一端為槽底44，與定子鐵心矽鋼片4的內圓輪廓42相鄰一端為槽口 45。線槽7的寬度大於耐水繞組線6直徑0.4 mm，槽口 45和內圓輪廓42之間的間距為1mm，槽口 45的兩側設有對稱的槽肩，槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3mm，角度α為30度。
[0024]定子鐵芯的長度和轉子鐵芯的長度為850mm。
[0025]本實用新型與傳統設計對比如表1:

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[0027]從表I可見，本實施例1的耐水繞組線6在線槽7內規則排列，槽滿率提高到90%以上，耐水線的穿線工藝有保證。耐水繞組線6在定子槽中的佔空率提高29%，鐵心長度減小430mm，因此定、轉子的矽鋼片用量下降565kg，整機銅材用量減少81kg。同時鐵心長度的減少，帶來的顯著效果是降低了水力磨擦損耗及導體歐姆損耗，因而效率明顯提高了 1.6個百分點。其它一些電機重要的性能指標均有所提升，功率因數提高了 0.06，起動轉矩倍數增加0.26，最大轉矩倍數提升0.45。電機轉動部分重量下降22.7%，降低推力軸承的載荷及提高臨界轉速，提高整機可靠性，這些在實踐中已得到良好驗證。
[0028]實施例2:
[0029]2000kW、1kV的充水式潛水電機結構同實施例1，只是具體結構數據有不同。
[0030]與傳統設計對比如表2:
[0031]




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[0032]從表2可見，本實施例2的耐水繞組線6在線槽7內規則排列，槽滿率提高到90%以上，耐水線的穿線工藝有保證。耐水繞組線6在定子槽中的佔空率提高21.7%，鐵心長度減小350mm，因此定、轉子的矽鋼片用量下降685kg，整機銅材用量減少54kg。同時鐵心長度的減少，帶來的顯著效果是降低了水力磨擦損耗及導體歐姆損耗，因而效率明顯提高了 1.5個百分點。其它一些電機重要的性能指標均有所提升，功率因數提高了 0.03，起動轉矩倍數增加0.07，最大轉矩倍數提升0.14。電機轉動部分重量下降21%，降低推力軸承的載荷及提高臨界轉速，提高整機可靠性，這些在實踐中已得到良好驗證。
【權利要求】
1.一種材料利用率高的充水式潛水電機，包括定子、轉子、機殼和推力軸承；其中定子包括由定子鐵心矽鋼片組成的定子鐵心和穿繞在定子鐵心上鏤空的線槽內的耐水繞組線，定子鐵心矽鋼片上近內圓輪廓處均布開設有線槽，其特徵在於:所述線槽為等寬的腰形槽；線槽兩側的邊為長邊，與定子鐵心矽鋼片的外圓輪廓相鄰一端為槽底，與定子鐵心矽鋼片的內圓輪廓相鄰一端為槽口。
2.根據權利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機，其特徵在於:所述槽口和所述內圓輪廓之間的間距為1-1.5 mm。
3.根據權利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機，其特徵在於:所述線槽的寬度大於所述耐水繞組線直徑0.4-0.6 mm。
4.根據權利要求1所述的一種材料利用率高的充水式潛水電機，其特徵在於:所述槽口的兩側設有對稱的槽肩，所述槽肩呈斜邊狀，槽肩的寬度b為3-5mm，角度α為30度。
【文檔編號】H02K1/16GK203933176SQ201420331810
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】金雷, 胡薇, 宋飛, 莢小健, 王誠成 申請人:合肥恆大江海泵業股份有限公司