CN101728898B - 用于电机冷却的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机冷却的装置。电机(G)包括转子(1)与定子(2)，同时在该转子(1)与定子(2)之间具有气隙(AG)。定子(2)包括多个堆叠的层压板(5)。该层压板(5)通过用于结构支撑的装置以及通过端板(13)相对于定子(2)的中心部件(IP)进行定位并固定，以便获得一定的气隙(AG)。通过端板(13)、定子(2)的中心部件(IP)、气隙(AG)、以及转子(1)的内表面(OP)形成联合空腔。电机(G)包括空气冷却装置(7)，该空气冷却装置(7)布置在该联合空腔内，用来在该联合空腔内循环气态介质以用于冷却目的。

Description

用于电机冷却的装置
技术领域
本发明涉及电机的冷却装置。
背景技术
电机需要冷却装置以便散热，该热量是在电机的运行期间由欧姆电阻、铁芯磁滞现象等生成的。
电机需要冷却以便散热，该热量是在电机的运行期间由欧姆电阻、铁芯磁滞现象等生成的。
通过从电机的内部到其表面的传热以对小型电机进行冷却是可能的。但这对于大型电机而言是不可能的，大型电机相对于单位额定功率和热量生成具有相对小的表面。
当电机安装在室内且处于干燥环境中时，可以无需壳体地运行该电机，因而通过经由该电机的环境空气的循环来实现冷却。
但是当电机被安装在恶劣条件下(如用在海上风力涡轮机中的发电机所处的情况那样)时，电机需要被完全封闭，因此不允许环境空气循环通过该电机。对于这种应用场合，需要专用的冷却系统。
一种非常普遍的冷却方法是在该电机内部循环空气或另外的气态介质，同时通过热交换器保持该冷却介质的冷却。这种冷却方法的不利之处在于需要大型的气体-空气热交换器或者气体-水热交换器。此外，在电机内部循环冷却介质需要相当大的额外功率。
另一种具有定子和转子的发电机的冷却方法是在位于该定子的第一侧上的冷却通道内循环液体。待冷却的该第一侧与气隙相对，该气隙位于定子和转子之间。定子示出承载有定子线圈的金属绕组的多个堆叠的层压板，所以通过传导热量从金属绕组通过层压板传送至冷却介质。
这种冷却方法不像空气冷却那样有效率，因为线圈的绕组头部与转子本身没有以相同的方式进行冷却。
这种冷却方法还示出另外的不利之处，该不利之处在于难以在定子的层压板与冷却通道之间确保良好的热接触。
定子的层压板与冷却通道在热膨胀上的差异会导致在该层压板与该冷却通道之间产生小的气隙，因此传热会受到空气的消极影响。
另外，由于通常所用的冷却剂通道、冷却剂液体以及空气冷却结构，所以重量上会增加。
发明内容
因此，本发明的目标就是，提供一种改善的用于冷却如发电机的电机的装置。
通过如权利要求1所述的特征，该目标得以解决。在随后的权利要求中描述了本发明的有益的实施例。
本发明用于电机冷却的装置包括转子和定子，同时在该定子与转子之间具有气隙。定子包括用来承载定子线圈的金属绕组的多个堆叠的层压板。
层压板通过用于结构支撑的装置固定并保持就位。该用于结构支撑的装置可以是多个T形条或型材，其在一个优选实施例中穿入层压板。在一个优选实施例中，这些用于结构支撑的装置通过焊接与这些层压板连接。
通过端板相对于定子的中心部件来定位堆叠的层压板。因此，借助于该端板获得一定的气隙。定子的中心部件沿着转子的旋转轴线延伸。
在一个优选实施例中，端板与结构支撑连接。
由端板、定子的中心部件以及转子的内表面形成联合空腔。
电机包括空气冷却装置，空气冷却装置布置在该联合空腔内，用来在该联合空腔内循环气态介质以用于冷却目的。
在一个优选实施例中，空气冷却装置包括风扇以便循环该气态介质或简单地循环空气，以用于冷却。
在一个优选实施例中，空气-液体热交换器位于联合空腔内，因此通过液体冷却装置热量被从该空腔去除。
风扇可以与空气-液体热交换器耦接或连接。
在一个优选实施例中，电机包括外部转子与内部定子的布置。这样，外部转子在固定的定子的外侧上旋转。
一个或多个像风扇那样的热交换器被至少放置在端板中的一块上。
在运行中，用于冷却目的的空气循环通过空气-液体热交换器。
本发明的装置表现出多个优点：
由于流动通过发电机发热部件的冷却空气的连续持续性，所以具有有效的冷却；
在发电机内部的冷却装置非常简单，因此除了所述结构设置的通道之外，无需另外的从周围环境通到该发电机内部的空气或气体流动通道。只有液体通道应当从该发电机外部通到其内部，但是这些通道的几何尺寸与空气通道相比都很小。
附图说明
本发明通过两幅附图的帮助将被更加详细地描述。
图1示出了作为电机的发电机，而该发电机根据本发明被冷却。
图2参照图1示出了发电机G的细节。
具体实施方式
发电机G包括外部转子1与内部定子2。定子2经由轴承3与转子1连接。
转子1带有多个磁体4，因此磁体4朝向位于定子2与转子1之间的气隙AG。
定子2包括用以承载定子线圈的金属绕组12的多个堆叠的层压板5。
层压板5通过用于结构支撑的装置(未被详细示出)固定并保持就位。在一个优选实施例中，该用于结构支撑的装置可以是多个T形条或任何合适的型材，该装置穿入层压板5。
在一个优选实施例中，该用于结构支撑的装置通过焊接与层压板5连接。
通过端板13相对于定子2的中心部件IP来定位堆叠的层压板5。定子2的中心部件IP沿着转子1的旋转轴线rota延伸。
在一个优选实施例中，端板13与结构支撑连接。
这样，借助于端板13获得一定的恒定气隙。
层压板5在第一侧上具有多个槽以便承载定子线圈的金属绕组12。第一侧朝向气隙AG的方向。
层压板5通常由薄钢箔冲压出来。通过如上所述的用于结构支撑的装置来固定并放置层压板5。
通过焊接也可以将用于结构支撑的装置与层压板5的第二侧连接，该第二侧与第一侧是相对的。
端板13与定子2的中心部件IP连接。
定子线圈的一部分超出层压板5的槽，形成了该定子线圈的绕组头部6。
在发电机G内部具有用于空气冷却目的的风扇7。在该示例中，风扇7通过附接件与定子2连接，以循环空气用于冷却目的。
在专用的层压板5之间具有缝隙11，以便允许空气从中通过。在该图中，缝隙11位于第一组层压板5a与相邻的第二组层压板5b之间。
缝隙11通过定距块形成在层压板5之间，在堆叠专用的层压板5时将该定距块插入该层压板5之间。
因此，允许从风扇7通过层压板5进入到气隙AG的空气循环。
缝隙11被形成，并被用以控制和引导通过层压板5的空气循环。
两块端板13、定子2的中心部件IP、以及转子1的内表面OP共同地形成空腔。
在定子2的内部部件IP与转子1之间具有承载轴承3的固定物14。
风扇7在发电机G内部如借助于箭头线所示出的那样，沿着路径W循环空气。
空气从风扇7吹出，通过缝隙11进入到气隙AG，然后沿转子1的内表面OP经过，再通过端板13的开口并且沿着定子2的中心部件IP流动，最后回到风扇7。
因为空气还经过绕组头部，从而实现了有效的冷却。
在一个优选实施例中，具有空气-液体热交换器8，该热交换器8与风扇7相互作用，或者与风扇7连接。
空气-液体热交换器8与冷却液体入口9和冷却液体出口10连接，该冷却液体入口9和冷却液体出口10用来通过像水或油等的液体冷却介质从而将热量从联合空腔内去除。
图2参照图1示出了发电机G的细节。
外部转子1承载有多个磁体4。定子2的层压板5承载有多个绕组12，该绕组12如上所述那样位于定子2的槽中。
通过用于结构支撑的装置将层压板5固定并保持就位。该用于结构支撑的装置可以是多个T形条，该T形条部分穿入层压板5。该多个T形条通过焊接与层压板5连接。

Claims (7)

1.一种用于电机冷却的装置，其中：
-电机(G)包括外部转子(1)与内部定子(2)，气隙(AG)形成于所述转子(1)与所述定子(2)之间；
-所述定子(2)包括中心部件(IP)，其沿着所述转子(1)的旋转轴线(rota)延伸；
-所述定子(2)包括多个堆叠的层压板(5)；-所述层压板(5)被定位成与所述转子的磁体(4)相对；
-所述气隙(AG)形成在所述层压板(5)与转子磁体(4)之间；
-所述层压板(5)通过用于结构支撑的装置以及通过端板(13)相对于所述定子(2)的中心部件(IP)进行定位且固定以获得一定的气隙(AG)，而所述端板(13)与所述用于结构支撑的装置相连；
-所述端板(13)与所述定子(2)的中心部件(IP)相连；
-转子外壳(1)的第一轴向端经由第一轴承(3)安装在固定装置(14)上，其与所述定子(2)的中心部件(IP)相连，并且从所述中心部件径向延伸；
-所述转子外壳(1)的第二轴向端经由第二轴承(3)直接地安装在所述定子(2)的中心部件(IP)上；
-所述固定装置(14)的朝向所述端板(13)的表面和所述转子(1)的朝向所述端板(13)的表面限定了所述转子(1)的内表面(OP)；
-缝隙(11)位于专用的层压板(5、5a、5b)之间，以允许空气通过所述层压板(5)；
-通过所述端板(13)、所述定子(2)的中心部件(IP)、所述气隙(AG)、所述转子(1)的内表面形成联合空腔；
-所述电机(G)包括空气冷却装置(7)，从而在所述联合空腔内循环空气，以用于冷却目的；
-所述空气冷却装置包括风扇(7)，用于在所述联合空腔内循环空气；
-所述空气冷却装置(7)通过附接件与所述定子(2)连接，因此所述空气冷却装置(7)位于所述联合空腔内所述端板(13)之间；
-所述空气冷却装置(7)被布置成使得空气被从所述空气冷却装置经过所述缝隙(11)进入所述气隙(AG)，然后在所述转子(1)的内表面(OP)与所述端板(13)之间的空间中沿所述转子(1)的内表面(OP)流过，然后沿着所述定子(2)的中心部件流过所述端板(13)的开口，返回到所述空气冷却装置(7)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
-所述堆叠的层压板(5)具有多个槽以便承载定子线圈的金属绕组；
-所述堆叠的层压板(5)的槽位于所述层压板(5)的第一侧上，所述第一侧朝向所述气隙(AG)的方向。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，
-所述用于结构支撑的装置包括多个条或型材，所述多个条或型材穿入所述层压板(5)并且通过焊接与所述层压板(5)连接；或
所述用于结构支撑的装置位于所述层压板(5)的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧是相对的。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述定子线圈超出所述层压板(5)的槽，以形成所述定子线圈的绕组头部(6)。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述空气冷却装置(7)布置成使空气循环通过所述气隙(AG)与所述绕组头部(6)。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气冷却装置(7)与空气-液体热交换器(8)连接，所述空气-液体热交换器(8)布置在所述空腔内，用来通过冷却液体从所述空腔带走热量。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
-所述电机(G)是发电机；和/或
-所述电机(G)位于风力涡轮机内部；和/或
-所述电机(G)由外壳封闭。
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