CN101728904A - 用于冷却电机的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却电机的装置，其中，电机显示具有当电机工作时产生热量的元件(LP)。元件(LP)显示具有至少一个固定装置(FA)以支撑元件结构。固定装置(FA)是中空的，以便承载冷却流体(CF)，冷却流体(CF)允许从元件(LP)传递走热量。

Description

用于冷却电机的装置
技术领域
本发明涉及用于冷却电机的装置。
在优选实施方式中，本发明涉及完全被外壳或壳体包围的电机的冷却。
背景技术
电机需要冷却以散发在运行期间由欧姆电阻、铁磁滞等产生的热量。
小型电机可以″表面冷却″，但是大型电机由于相对于单位额定功率以及单位热量生成具有相对较小的表面，因此这种构造不适于大型电机。
当安装于室内条件下，处于正常的干燥环境时，电机可以不被壳体包围，因此，通过经过机器的环境空气的循环可以实现冷却。
然而，当安装于恶劣的条件下，例如在海上风力涡轮机中的发电机，电机需要完全被包围，并且不允许环境空气循环经过电机。
因此，需要专门的冷却系统。
一种非常常见的用于冷却的方法是在电机内循环空气或其他气体介质。该空气或其他气体介质例如通过使用热交换器保持冷却。
该冷却方法存在缺点：需要大型的气体-空气热交换器或者气体-水热交换器。此外需要相当大的功率来循环冷却介质。
另一种用于发电机的非常常见的冷却方法是液体冷却剂在发电机的定子的第一侧面上循环。该第一侧面不与气隙相对，气隙位于定子和转子之间。
定子显示具有层压板，该定子承载多个定子线圈，以产生磁场。线圈由金属绕组形成。因此在金属绕组处产生的热量通过传导从金属绕组穿过层压板传递给冷却介质。
该冷却方法存在缺点，即可能很难确保定子层压板和通道之间的良好热接触，这些通道用于冷却剂液体的流动。
特别地，由于定子层压层和冷却结构之间的热膨胀差，在一定的温度水平下，在定子层压层和冷却剂通道之间会产生小的气隙。
由于空气的良好绝热特性，该小的气隙对于冷却效率是有害的。
此外，除了用于支撑和保持定子层压层的形状和稳定性的正常结构之外，对于坚固的冷却结构的需求，例如金属通道，将通常导致采用液体冷却的电机的重量增加达到并超过采用空气冷却的电机的重量。
发明内容
本发明的目的是，提供改良的冷却装置以用于如上所述的电机。
该目的通过权利要求1的特征解决。
本发明的优选实施方式在后续权利要求中描述。
本发明用于冷却的装置包括电机，其中，电机显示具有元件(LP)，当电机工作时这些元件(LP)产生热量。这些元件(LP)显示具有至少一个固定装置(FA)以支撑元件结构。固定装置(FA)是中空的以便承载冷却流体(CF)，冷却流体(CF)允许从元件(LP)传递走热量。
依照本发明，是固定装置的组合使用，因此一方面它们支撑结构，另一方面它们用作冷却剂通道。
创造性的步骤在于冷却剂通道和支撑结构的组合，其同时保证了低重量和良好的热接触。
附图说明
借助于附图将更详细的描述本发明。
图1示出了本发明的用于发电机的冷却装置，例如，用于离岸的风力涡轮机中的发电机。
具体实施方式
该类型的发电机通常完全被外壳或者壳体包围，以避免恶劣的环境条件对发电机组件的影响。
在该示例中，发电机显示具有内部定子和外部转子，而它们之间具有气隙。
内部定子IS包括由金属制成的多个层压板LP，图中示出内部定子IS的部分。
层压板LP显示在第一侧面S1上具有多个槽SL，因此这些槽SL在第一侧面S1上形成多个通道。
在槽SL内具有金属绕组MW，金属绕组MW用于形成内部定子IS的电线圈。此处示出的是每个槽SL具有一个金属绕组的所谓″单层绕组″。
紧邻金属绕组MW具有气隙，而此处未示出的外部转子与内部定子IS的金属绕组MW相互作用。
在层压板LP的第二侧面S2上具有多个固定装置FA，其也用来支撑层压板LP的结构以及定子IS的结构。
固定装置FA被连接以允许冷却流体CF的循环，在固定装置FA内引入冷却流体CF。
在一个优选实施方式中，水被用作冷却流体CF，其中水可连同乙二醇一起使用。
借助于固定装置FA，所产生的热量从定子IS被传递走，因此连接的固定装置FA是冷却系统的一部分。
在一个优选实施方式中，热量通过冷却流体CF被传递给周围，在这里借助于液体-空气热交换器冷却冷却流体CF。
在一个优选实施方式中，固定装置FA由金属管道制成。这允许冷却系统以及支撑结构的长期稳定性。
层压板LP在两端被指式板FP压紧。这些指式板FP被固定到金属管道上，因此，它们共同形成支撑结构，该支撑结构与层压板LP集成。
金属管道的空腔形成冷却剂通道。在电机运行期间，冷却剂流体流经这些管道。
在一个优选实施方式中，固定装置FA通过胶粘或者通过焊接与层压板LP连接，以避免结构之间的微小气隙，该气隙可能影响从层压板LP到冷却系统的热量传递。
该发明装置具有以下优点：
由于冷却剂通道和定子层压板之间的直接热传递接触的持续维持，保证了有效冷却；
因为冷却剂通道还作为支撑结构，可以避免相对于空气冷却机器的重量增长；以及
冷却系统可制造得比其他已知的液体冷却系统更为简单，坚固和低成本。

Claims (10)

1.用于冷却电机的装置，其中：
-电机显示具有当电机工作时产生热量的元件(LP)，
-该元件(LP)显示具有至少一个固定装置(FA)以支撑元件结构，
其特征在于，
该固定装置(FA)是中空的以承载冷却流体(CF)，冷却流体(CF)允许从元件(LP)传递走热量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：冷却流体(CF)是水。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：电机被外壳或壳体完全包围以避免恶劣的环境条件对电机组件的影响。
4.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：多个固定装置(FA)连接以允许冷却流体(CF)在这些固定装置(FA)内的循环。
5.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：固定装置(FA)形成冷却系统的一部分。
6.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：固定装置(FA)是金属管，充满冷却流体(CF)。
7.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：固定装置(FA)通过胶粘或者通过焊接与元件(LP)连接。
8.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：电机是发电机。
9.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于：发电机位于风力涡轮机的外罩内。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于：
-发电机包括定子(IS)，其显示具有多个层压板(LP)，
-层压板(LP)在第一侧面(S1)上承载多个定子线圈，以与发电机的转子相互作用，
-层压板(LP)作为所述元件产生热量，
-固定装置(FA)位于第二侧面(S2)上，该第二侧面(S2)与装有定子线圈的第一侧面(S1)相反。
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