绕组端部风路填塞结构设计

李婷婷，郑龙平

(1 江西东元电机有限公司，江西南昌330096;

2 上海电机系统节能工程技术研究工程中心有限公司，上海200063)

0 引言

电机一般有三种通风型式，即径向通风、轴向通风和混合通风结构。径向通风结构电机通风损耗较小，沿电机轴向的温度较均匀，但体积大，耗材多;轴向通风电机结构紧凑，用材省，制造较容易，但沿轴向的温度分布不太均匀;混合通风结构电机介于两者之间。

小机座的电机采用轴向通风结构较多，大机座电机采用径向通风结构较多。Y 系列中型高压电机联合设计时对径向通风和混合通风都进行了总体结构设计。目前，国内大部分生产厂家在Y 系列中型高压电机上采用径向通风和混合通风结构，国际上一些先进的电机制造厂如Siemens、VEM 等公司在中型高压电机上除了采用混合通风结构外，也部分使用了轴向通风结构。

针对径向通风电机的特点:机座长度长，耗材多。现介绍一种绕组端部风路填塞结构设计，有利缩短电机机座长度，增加轴的强度，同时有效地降低绕组端部温度，也保证了绕组两端的温度基本分布均匀，沿电机轴向的温度也相对均匀。

1 绕组端部风路填塞设计

以往电机设计中绕组端部都是采用φ12 或φ16 涤波绳进行绑扎，涤波绳绑扎根数、规格和位置根据电机极数与机座大小各有不同，各制造厂对应都有相应的规范。绑扎过程是将涤波绳穿过端部每只线圈之间的间隙将整台线圈固定为一整体，避免电机在运行过程中振动引起线圈松动，从而影响电机运行的可靠性。

绕组端部风路填塞结构继承了端部固定的作用，同时还起到凝聚风量，增大风压和风速，以提升风扇和冷却器冷却效果，增强绕组端部冷却，绕组端部风路填塞主要分三处填塞。

(1)线圈之间采用绝缘材料涤纶适形毡折叠卷包或用涤纶适形毡包裹环氧玻璃酚醛布板进行填塞。通常线圈斜边间隙(两线圈之间间隙)较小时，直接用涤纶适形毡折叠填塞，涤纶适形毡的尺寸，通常宽度为38 ～40mm，高度根据实际电机线圈高度而定，高度不宜高出线圈，填塞时务必塞紧;当线圈斜边间隙较大时，用涤纶适形毡包裹环氧玻璃酚醛布板进行填塞，高度根据实际电机线圈高度而定。

填塞轴向道数根据线圈端部长度而定，原则为两道之间间隔100mm，起始位置距铁心片最外端100mm 起，最外端填塞时注意不要露出鼻端。填塞间隔距离不宜太宽，太宽形成的风压不够，从而影响风速，对绕组端部冷却的效果不明显。

填塞方法为在线圈端部上下层都填塞涤纶适形毡，上下搭接错开部分，靠铁心端用涤纶适形毡展开填塞，填塞宽度与上下层填塞的涤纶适形毡叠缝构成封闭一条线;用聚酯不织布折叠填塞在鼻端R 处，与端部上挡风板及填塞的涤纶适形毡形成封闭，以阻止风从鼻端吹走。绕组端部风路填塞具体见图1，详细填塞放大图见图2。

图1 IP44 及以上电机绕组端部风路填塞

图2 填塞放大图

填塞的涤纶适形毡的作用:(a)起到涨紧线圈的作用，与过去线圈端部绑扎涤波绳性质一样;(b)构成风路导向，让端部的风量积聚，能更好地冷却绕组端部。

(2)转子风扇处，为保证风有效的吹拂绕组端部，在线圈下层底边增加一个导风环。导风环位置根据风扇位置而定，设计原则为导风环中心对准外端风扇板。导风环采用耐高温绝缘材料，导风环装配用中性的门窗硅酮密封胶涂抹固定。若制造时线圈偏差导致与导风环有较大间隙，在线圈与导风环之间垫上涤纶适形毡。若导风环外圆大，无法按设计放入合适位置，但误差不大的情况下，现场可将导风环锯开，根据线圈配锯导风环缺口，后用密封胶涂抹固定牢固。

(3)线圈端部冷却，以往设计在机座设计挡风筒，或挡风筒套于绕组幅筋伸出部位上，再通过过度板和挡风板(玻璃钢)从而构成绕组端部挡风，详见图3。

图3 挡风筒结构电机机座

现将挡风板装于线圈上端，挡风板内圆与绕组端部接触，采用涤纶适形毡填塞间隙，涤纶适形毡用中性门窗用硅酮密封胶涂抹，涤纶适形毡与挡风板之间也用密封胶涂抹，保证冷却器进风和旋转风扇产生的风不流失。挡风板设计时务必保证外圆能放入机座内，若外圆大于机座端板内径，考虑分半设计，接缝口不宜过大，以免串风。

此种设计大大的缩短了机座长度，省去了挡风筒和过度板，从材料成本和装配工序上考虑，节约电机制造费用和装配时间。缩短机座的同时，电机转轴的长度也相应缩短，从而增加了轴的强度，让电机的机械性能大大提高。为保证铁心上下温度均匀，在机座铁心环下端增加两个通风孔，通风孔大小受机座大小限制，不能统一，具体根据实际情况而定。

在此挡风板设计时还需注意一项，若定子接线盒出线孔位置在挡风板内侧时，绕组穿线需经过挡风板接入接线盒内，务必在挡风板上考虑电缆线的出线孔，同时出线孔处的密封，以免走线时无孔。此绕组端部风路填塞的使用，在设计时需考虑全局观，倘若盲目引用，会导致电机风路混淆。假设使用在IP23 电机不带冷箱的结构，电机进出风从机座两端侧板上，通常径向通风设计，两端进风，中间出风，此绕组端部风路填塞结构见图4。

图4 IP23 电机绕组端部风路填塞

端部填塞的作用和前面相同，但对于电机极数大(8p-12p)，由于定子冲片内径大，线圈端部短，此结构起不到风路导向作用。此时涤纶适形毡填塞仅能起到线圈端板涨紧作用，起不到缩短机座长度效果，因受电机安装尺寸限制、电机无法再无限制缩短。

2 结语

目前我公司主导的异步电动机及发电机定子绕组端部均采用这种结构，电机试验下来温升效果很好，安全性可靠，验证了此风路填塞结构应用的合理性。绕组线圈之间填塞不仅可用于径向通风结构，其他两种通风结构均可使用，可将其替代涤波绳绑扎端部。也可将其设计作为风路导向和积聚风量。此结构同时应用在IP23 高压高效电机上。