CN100588080C - 具有至少一个极线圈的凸极电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸极电机，其具有沿凸极电机轴向延伸的极线圈(18)，所述极线圈在极靴(14)下设置在转子体上。根据本发明，所述凸极电机的特征在于，所述极线圈(18)借助于至少一个设置在所述极线圈(18)与所述转子体(12)之间的弹簧(24)压靠到所述极靴(14)上，以及通过所述弹簧(24)在所述极线圈(18)与所述转子体(12)之间的形成的距离构成轴向冷却通道。所述弹簧(24)尤其设计为弯曲的板簧。

Description

具有至少一个极线圈的凸极电机
技术领域
本发明涉及一种凸极电机，其具有至少一个沿所述凸极电机的轴向延伸的极线圈，所述极线圈在极靴下设置于转子体上。
背景技术
在凸极电机(例如凸极发电机)中，所属的凸极转子的电磁铁绕组或励磁绕组的冷却通常会导致明显的技术困难。尽管已经对于在所述凸极转子的极间的冷空气导引给出了一系列技术无误且功能可行的建议，但是目前已知的用于极线圈冷却的措施，亦即为了限制所述凸极电机的极线圈的温度而进行散热，迄今为止并不令人满意。因此，例如由EP 0415057B1获知一种用于向所述转子体的磁极铁心与所述极线圈之间的间隙强制供给冷却介质的结构，其中，在磁极铁心和极线圈之间的间隙内设置有将所述间隙划分成两个腔的导流装置，它们基本上仅在所述间隙的极靴侧的端部开放地相连，而在其它位置则相继地被流过。可是，制造这种导流装置相当费事，并要求相应地匹配的特定安装。
由DE19810628A1获知一种用于大凸极电机的励磁线圈或极线圈的通风系统，其中，在所述极线圈的扁铜线的端部中构造有平行于所述极间内的流动路线的附加流动路线。以这种方式构成的平行流动路线经过所有的扁铜线和所属的绝缘层。然而，所述流动路线削弱了所述极线圈并在特定的情形下不能实现所预期的冷却功率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，对于本文开头所述类型的凸极电机作如下改进，即，以一种相对成本低廉的方式更好地冷却设置于转子体上的极线圈。
根据本发明，上述技术问题通过一种上述类型的凸极电机得以解决，其中，所述极线圈借助至少一个设置在所述极线圈与所述转子体之间的弹簧被推压到所述极靴上，并通过所述极线圈与所述转子体之间的弹簧所产生的距离而形成轴向冷却通道。另外，上述技术问题还通过一种凸极电机得以解决，其中，所述极线圈借助至少一个设置在所述极线圈与所述转子体之间的弹簧压靠到所述极靴上，所述弹簧设计为板簧。
根据本发明，通过一个或多个设置于极线圈下的弹簧对所述极线圈的支承，同时形成了轴向冷却通道，可以将冷却介质通过所述轴向冷却通道输送给所述极线圈。这种按照本发明的极线圈冷却方式不要求任何附加导流装置，并因而使生产和安装成本相对低廉。按照本发明通过一个或多个设置于极线圈下的板簧对所述极线圈的支承，可以形成具有相对较小流动阻力的横截面。因此，可以特别好地利用本发明中所形成的空腔来对所述极线圈下方的轴向冷却介质进行导引。
在按照本发明的凸极电机的一个优选的实施扩展设计中，设置在所述极线圈与所述转子体之间的弹簧构造有至少一个大致U形的部段，并且，所述极线圈通过该大致U形的部段的两个边腿中的一个压靠到所属的极靴上。这样，在所述大致U形的部段内的空腔就起到通道的作用，以构成按照本发明的轴向冷却通道。
此外，有利地设置具有两个大致U形的、彼此部分区域相覆盖的部段的弹簧，所述部段共同构成在一个位置处开口的大致O形形状。这样的一种“环状”弹簧可以在相应的结构中沿径向承受高的弹力，并仍然在其内部提供一个相对较大的通道孔用作冷却通道。
此外，两个极线圈可以通过这种O形弹簧压靠到各自所属的极靴上，使得在这种按照本发明的凸极电机中总体上仅使用相对较少的弹簧。其中，所使用的O形弹簧应当这样设置其开口，即，使得其开口朝向设置在所述两个极线圈之间的线圈支架方向。
此外，所述O形弹簧应当在所述O形的与所述O形的开口相对置的一侧通过至少一个紧固装置固定在所述转子体上。所述弹簧因而可靠地保持在所述转子体上，而它的两个大致呈半圆筒形的弹簧臂则分别将两个线圈中的一个压靠到所属的极靴。
根据本发明设置的弹簧的刚度优选地应界于约1至4N/mm之间，尤其约2至3N/mm之间。利用这种弹簧可以补偿所要求的例如±2mm的极线圈或绕组高度公差。为实现所要求的刚度，也可以彼此套装或并列地使用两个板簧。在所述弹簧与极线圈或者与设置在该处的绝缘件(例如一种GFK构件，亦即玻璃纤维增强塑料件)之间的单位面积荷重应当界于约20-30N/mm2的范围内。
对于根据本发明的弹簧的构造，如果将所述弹簧成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈或与设置于该处的绝缘元件的接触点或接触区略微离开所述极线圈的重心轴线，则最终是有利的。重心轴线和接触点之间的距离应尤其在2至5mm之间，最优选约为3.5mm。按照本发明的弹簧的接触点的这种微小偏移尤其有利地导致一个更大的弹簧变形量以及一个更平坦的弹力曲线。
为了进一步优化对根据本发明改进的凸极电机的极线圈的冷却，在所述至少一个极线圈中构造至少一条大致沿径向定向的冷却通道，借助于该冷却通道在所述轴向冷却通道与极靴的外侧之间形成一种导通流体的连接。
附图说明
下面将借助于所简略附图对按照本发明的凸极电机的实施方式予以详细阐述。附图中：
图1表示按照本发明的凸极电机的一种实施方式的凸极转子的部分横截面，以及
图2表示图1所示凸极转子的纵截面。
具体实施方式
在图1中示出了凸极发电机的大致呈圆柱形的凸极转子10，所述转子具有转子体12和设置在该转子体外侧的纵向极靴14。在每两个纵向极靴14之间构造有横截面大致呈三角形的空隙16，所述空隙同样以凹槽形状沿所述转子体12的整个长度延伸。
在各空隙16中分别设置两个沿所述凸极转子10的轴向延伸的极线圈18，它们分别嵌入在一个绝缘框20中。所述极线圈18分别在所述横截面呈三角形的空隙16的两边侧贴靠在转子体12上，并在它们的径向外侧端部区域被各自的极靴14环绕夹固。在所述两个极线圈18之间设置有同样截面大致呈三角形的线圈支架22，所述极线圈借助于该线圈支架保留在所述空隙16内。
在横截面大致呈三角形的空隙16的沿径向向内指向的端部区域内，装入超过所述凸极转子10的整个纵向延伸长度均匀分布地设置的板簧24。这些板簧由弯曲的弹簧钢制成，并具有图1中所示的大致呈O形的横截面形状。这种O形的形状是由两个大致呈半圆筒形的弹簧臂26和28构成的，在所述弹簧臂之间具有一个断开所述O形的开口30。在所述板簧24的O形的沿直径与所述开口30位置相对置的一侧利用螺栓形式的紧固装置32将所述弹簧紧固在所述转子体12上。
沿所述凸极转子10的长度一共均匀分布地设置有五个板簧24。借助于这些板簧24，所述极线圈18分别大致沿径向向外地压靠到所属的极靴14上，并通过同时在所述极线圈18与所述转子体12之间形成的距离来构成轴向冷却通道34。用于冷却所述凸极电机10的极线圈18的冷却介质(通常是空气)可以经由该冷却通道导入。对于形成这种冷却通道34，所述板簧24的O形是尤其有利的，因为这种O形具有相对的通孔，以及因此抵抗冷却介质的冷阻(Kühlwiderstand)也相对较小。
因此，如果多个径向冷却通道36分别贯穿所述极线圈18，其中所述冷却通道设计成沿轴向尤其在每两个板簧24之间处于所述极线圈18内，那么通过轴向冷却通道34输入的冷却介质就可以特别有效地吸收在极线圈18上产生的热能。所述径向冷却通道36从所述轴向冷却通道34出发延伸穿过所述绝缘框20和所属的极线圈18。它们通到所属的排气口38，所述排气口贯穿配设的极靴14并通到所述凸极转子10的外侧。通过所述径向冷却通道，可以以这种方式将通过所述轴向冷却通道34输入的冷却介质经过所述极线圈18排出。

Claims (21)

1.一种凸极电机，其具有至少一个沿所述凸极电机的轴向延伸的极线圈(18)，所述极线圈在极靴(14)下设置于转子体(12)上，其特征在于，所述极线圈(18)借助于至少一个设置在所述极线圈(18)与所述转子体(12)之间的弹簧(24)压靠到所述极靴(14)上，以及通过由所述弹簧(24)在所述极线圈(18)和所述转子体(12)之间形成的距离而构成轴向冷却通道(34)，两个极线圈(18)借助于O形的弹簧(24)分别压靠到所属的极靴(14)上，并且所述O形弹簧(24)的开口(30)设置为指向设置于所述两个极线圈(18)之间的线圈支架(22)。
2.根据权利要求1所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)是一种尤其弯曲的板簧。
3.根据权利要求2所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)至少具有一个大致U形的部段(26；28)，并且所述极线圈(18)以所述大致U形的部段(26；28)的两个边腿中的一个压靠到所属的极靴(14)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有两个大致U形的、彼此部分区域地相覆盖的部段(26；28)，它们共同构成一种具有开口(30)的大致O形。
5.根据权利要求4所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)在所述O形的与所述O形的开口(30)位置相对置的一侧通过至少一个紧固装置(32)固定在所述转子体(12)上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有在1至4N/mm之间的刚度。
7.根据权利要求6所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有在2至3N/mm之间的刚度。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点略微离开所述极线圈(18)的重心轴线。
9.根据权利要求8所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点离开所述极线圈(18)的重心轴线2至5mm的距离。
10.根据权利要求9所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点离开所述极线圈(18)的重心轴线约3.5mm的距离。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的凸极电机，其特征在于，在所述至少一个极线圈(18)中构造有大致沿径向定向的冷却通道(36)，借助于该冷却通道在所述轴向冷却通道(34)与所述极靴(14)的外侧之间形成一种导通流体的连接。
12.一种凸极电机，其具有至少一个沿所述凸极电机的轴向延伸的极线圈(18)，该极线圈在极靴(14)下设置于转子体(12)上，其特征在于，所述极线圈(18)借助于至少一个设置在所述极线圈(18)与所述转子体(12)之间的弹簧(24)压靠到所述极靴(14)上，所述弹簧(24)设计为板簧，两个极线圈(18)借助于O形的弹簧(24)分别压靠到所属的极靴(14)上，并且所述O形弹簧(24)的开口(30)设置为指向设置于所述两个极线圈(18)之间的线圈支架(22)，由所述极线圈(18)与所述转子体(12)之间形成的距离构成轴向冷却通道(34)。
13.根据权利要求12所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)至少具有一个大致U形的部段(26；28)，并且所述极线圈(18)以所述大致U形的部段(26；28)的两个边腿中的一个压靠到所属的极靴(14)上。
14.根据权利要求12或13所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有两个大致U形的、彼此部分区域地相覆盖的部段(26；28)，它们共同构成一种具有开口(30)的大致O形。
15.根据权利要求14所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)在所述O形的与所述O形的开口(30)位置相对置的一侧通过至少一个紧固装置(32)固定在所述转子体(12)上。
16.根据权利要求12或13所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有在1至4N/mm之间的刚度。
17.根据权利要求16所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)具有在2至3N/mm之间的刚度。
18.根据权利要求12或13所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点略微离开所述极线圈(18)的重心轴线。
19.根据权利要求18所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点离开所述极线圈(18)的重心轴线2至5mm的距离。
20.根据权利要求19所述的凸极电机，其特征在于，所述弹簧(24)成形为，使得在拉伸状态下其与所属的极线圈(18)或与设置在那里的绝缘件(20)的接触点离开所述极线圈(18)的重心轴线约3.5mm的距离。
21.根据权利要求12或13所述的凸极电机，其特征在于，在所述至少一个极线圈(18)中构造有大致沿径向定向的冷却通道(36)，借助于该冷却通道在所述轴向冷却通道(34)与所述极靴(14)的外侧之间形成一种导通流体的连接。
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