CN102939700A - 具有空气-液体冷却装置的电动发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动发电机、特别是风力发电机，具有：设计为叠片组的定子（1），该定子具有在定子（1）的端面上形成绕组端部（16）的绕组系统；和设计为叠片组的转子（3），该转子与轴（7）抗扭地连接。其中，定子（1）和转子（3）布置在壳体中，其中，轴（7）通过布置在轴承端盖（8）中的轴承（9）来支承，其中，定子（1）和/或转子（3）的叠片组具有轴向延伸的冷却管（15），其中，轴承端盖（8）与壳体共同形成封闭的内室，该内室具有至少一个封闭的内部冷却循环回路，其中，壳体具有外罩（12）和与该外罩部分地间隔开的、指向定子（1）的内罩（19），其中，外罩（12）和内罩（19）组合在一起形成冷却罩（11）、特别是液体冷却罩，其轴向伸展至少与定子（1）的叠片组的轴向伸展相符。

Description

具有空气-液体冷却装置的电动发电机

技术领域

本发明涉及一种具有定子和转子的电动发电机，其具有封闭的冷却循环回路。

背景技术

为了使电动发电机冷却，将气体、特别是空气和液体作为冷却介质使用。为了达到有效的冷却，在电动发电机中也设计了这些冷却原理的组合。

从专利文献DE 299 13 314U1中公开了一种具有壳体的电机，其具有定子和转子以及水冷却装置，其中，定子的叠片组收缩装入壳体中并且在整个组长度上平放在壳体中。在内罩和外罩之间设有冷却螺旋件，其中，径向地设计在外部的空气引导外罩是一个封闭的系统。

其中的缺点在于，内部循环气流借助于内部通风机被引导至空气引导外罩上，该空气引导外罩引导内部气流流过冷却肋片。其中，该空气引导外罩变得与来自转子的空气一样热。这些热的区域特别地在狭窄的位置情况下，例如在风力发电机的舱室中，对于维护人员而言是很大的问题。

此外，电动发电机的周围环境通过排出的热量附加地升温。此类设计方案的冷却效果也是有限的，这是因为定子受到冷却水从四周冲刷的部分仅占壳体的总长的一小部分。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，提出一种电动发电机，该电动发电机特别是对于狭窄的位置情况而言一方面负责充分的冷却并且同时在像例如在风力舱室中那样在狭窄的空间情况下对于维护人员而言不存在危险。

所提出的目的通过一种电动发电机、特别是风力发电机实现，具有：设计为叠片组的定子，该定子具有在定子的端面上形成绕组端部的绕组系统；和设计为叠片组的转子，该转子与轴抗扭地连接，

其中，定子和转子布置在壳体中，

其中，轴通过布置在轴承端盖中的轴承来支承，

其中，定子和转子的叠片组具有轴向延伸的冷却管，

其中，轴承端盖与壳体共同形成封闭的内室，该内室具有至少一个封闭的内部冷却循环回路，

其中，壳体具有外罩和与该外罩部分地间隔开的、指向定子的内罩，

其中，外罩和内罩组合在一起形成冷却罩、特别是液体冷却罩，

其轴向伸展至少与定子的叠片组的轴向伸展相符。

通过根据本发明的装置，从此时起，壳体的温度对于维护人员而言不再是危险的，这是由于冷却罩由此仅具有最大允许的冷却温度。

为进一步提高冷却罩的冷却效果，内罩具有轴向地朝向定子的外周延伸的冷却肋片，该冷却肋片由此扩大了冷却罩的传热面。这些肋片并且由此是内罩仅在预设的支承点上支承在定子的外周上，但这些支承点并未降低冷却功率。这些冷却肋片焊接或者浇铸在内罩的内侧上。

为进一步提升冷却效果，定子的壳体的整个长度被用于对内部空气进行再冷却。此外，从此时起能够用冷却水从四周冲刷内罩的整个外表面，由此大大增强了冷却效果。在内罩的位于内罩和外罩之间的外表面上，液体在现在形成的冷却罩中循环。冷却罩的冷却管螺旋形地或者曲折形地围绕电动发电机的内室延伸。为了获得尽可能厚的冷却罩，外罩和内罩在热的或者液压的收缩过程中连接到一起。

原理性的结构现在示出，即液体冷却装置径向地位于外部，而用于对循环的内部空气进行再冷却的冷却肋片布置在定子的轭背面（Jochrücken）和液体冷却罩之间。

出于这一原因，从此时起电动发电机在运行时的表面温度绝不会高于电动发电机的最大允许的冷却水温。由此附加地防止了周围环境和其它设备、特别是在狭窄的风力舱室中的设备的升温。由此也同样避免了电动发电机上的热的表面，并且维护人员受到的危险降低。

有利的是，通过压指装置、即特殊的中间元件在定子和转子的部分叠片组之间形成径向的冷却管。理想的情况是，转子和定子的这些冷却管在径向的方向上对齐，由此，从转子的轴向延伸的冷却管中流出的气流在进入径向的冷却管之前经过电磁气隙进入定子的径向的冷却槽中，并且随后在定子的叠片组的外周上再次逸出，以及撞击到冷却罩上并且在那里进行再冷却。

理想的情况是，内部空气的这种循环通过自然对流实现，即不通过通风机实现，但是为了达到附加的空气循环，在轴上设有至少一个通风机。

有利的是，空气引导元件布置在内部冷却循环回路的内部，从而附加地实现绕组端部和轴承端盖的充分冷却。这样，不仅电动发电机的圆柱形的外表面对于维护人员而言没有危险，而且存在于电动发电机的端面上的轴承端盖由此也没有由热造成的危险。这导致轴承的同时的冷却，从而在那里降低了基于过高的温度的油脂分解的危险。

附图说明

通过原理性示出的实施例详细说明本发明以及本发明的其它有利的设计方案。图中示出：

图1示出电动发电机的局部纵剖面图，

图2示出电动发电机的局部横截面图。

具体实施方式

图1在局部纵剖面图中示出了特别是用于风力发电机的电动发电机。

其叠片组由部分叠片组2构成的定子1具有未详细示出的绕组系统，该绕组系统布置在凹槽中，从而在定子1的叠片组的端面上形成绕组端部16。通过未详细示出的气隙与定子1间隔开地在径向的方向上布置转子3，该转子抗扭地定位于轴7上，特别是热压配合地或者通过调整弹簧连接装置与该轴连接。

转子3在本示例性的情况中设计为短路式转子并且出于这一原因具有短路杆6，这些短路杆在转子3的端面上通过短路环5彼此导电地连接。

转子3同样具有叠片组，该叠片组又分为部分叠片组4。定子1的部分叠片组2和转子3的部分叠片组4通过中间元件17彼此轴向地间隔开，更确切地是这样彼此轴向地间隔开，即在部分叠片组2和4之间形成径向的冷却槽。

有利的是，将定子1和转子3的这些径向的冷却槽布置为如图1中示出地、径向地对齐。基于自然对流或者通过通风机14被轴向驱动的冷却气流13由此进入转子3和/或定子1的轴向延伸的冷却管15中。在每一个部分叠片组后使轴向进入的气流的一部分径向地偏转。在此转向的空气量通过合适地确定中间元件17的大小和轴向的冷却管15的直径大小这样来选择，即通过转子3和/或定子1的轴向长度在电动发电机的运行中形成均匀的温度分布。

从转子3中径向逸出的、已升温的空气量通过电动发电机的气隙进入定子1的、分别相对设置的径向的冷却槽中。在那里，空气被进一步加热并且径向地从定子1中逸出。如果定子1具有轴向延伸的冷却管，那么此外还有混合空气量进入定子1的径向的冷却槽中。

通过内罩19的冷却肋片10产生径向逸出的空气量的再冷却的现象。

内罩19轴向上的延伸越深入，并且由此与外罩12共同形成冷却罩11，那么内部气流的再冷却效果便越好。

冷却罩11的轴向伸展应至少与定子1的轴向伸展相符。冷却罩从一个绕组端部到另一个绕组端部或者甚至经过电动发电机的总的轴向的长度，即从一个轴承端盖12到另一个轴承端盖的伸展则明显改进地更合适。

这同时也降低了壳体烧毁的危险。

由于被再冷却的冷却空气伴随着进入转子3和/或定子1的叠片组中已重新吸收了热量并且由此降低了叠片组的中心的冷却效果，因此有利地缩短中间元件17到中心的距离。这提升了整个电动发电机的冷却效果。

有利的是，电动发电机设计为双流的，也就是说，不仅在左侧而且也在右侧实施气流的冷却，由此在定子1和转子3的轴向的中心的位置上设有用于分离气流的装置。这导致电动发电机的冷却效果的进一步提升，

图2在局部横截面图中示出了电动发电机的结构，其中，转子3与其部分叠片组4定位于轴7上。每个部分叠片组具有冷却管15，这些冷却管有利地轴向地对齐。定子1的叠片组径向向外地连接在转子3上，该叠片组具有凹槽，绕组系统位于这些凹槽中。

内罩19的支承点18位于定子1的叠片组的外周上、即位于轭背面上，该内罩具有径向地指向内部的、基本上轴向延伸的冷却肋片10。例如以连接板的形式实现的支承点18分布在轭背面的圆周上，例如将三个支承点18布置为分别偏置120度。在定子1的轴向方向上设有相距预设的轴向距离的其它的支承点18。支承点18可替换地设计为轴向延伸的板条，这些板条有利地具有缺口。板条的这些缺口在径向的内侧上和/或径向的外侧上，从而产生梳齿状的结构或者在内-和外侧上的缺口的交替变化。

与几乎为点状的支承点18相同，缺口同样也保证了带有一种要素的空气在圆周方向上的流动。由此保证了电动发电机在轴向方向上和圆周方向上的均匀冷却。

其中，冷却肋片10分别不抵靠在轭背面上。

通过内罩19和外罩20形成的冷却罩11使从定子1的叠片组中逸出的空气冷却。基于内罩19的表面扩大的结构，冷却效果通过存在于内罩19上的冷却肋片10增强。

通过在轴承端盖的方向上沿内罩19的冷却肋片10掠过，从定子1中流出的空气通过冷却罩11冷却。这种被冷却的空气从绕组端部16和/或轴承端盖8的内侧的旁边流过或者从其中穿过，重新流入转子3和/或定子1的轴向的冷却管中。

Claims (9)

1.一种电动发电机、特别是风力发电机，具有：设计为叠片组的定子（1），所述定子具有在所述定子（1）的端面上形成绕组端部（16）的绕组系统；和设计为叠片组的转子（3），所述转子与轴（7）抗扭地连接，

其中，所述定子（1）和所述转子（3）布置在壳体中，

其中，所述轴（7）通过布置在轴承端盖（8）中的轴承（9）来支承，

其中，所述定子（1）和/或所述转子（3）的所述叠片组具有轴向延伸的冷却管（15），

其中，所述轴承端盖（8）与所述壳体共同形成封闭的内室，所述内室具有至少一个封闭的内部冷却循环回路，

其中，所述壳体具有外罩（12）和与所述外罩部分地间隔开的、指向所述定子（1）的内罩（19），

其中，所述外罩（12）和所述内罩（19）组合在一起形成冷却罩（11）、特别是液体冷却罩，所述冷却罩的轴向伸展至少与所述定子（1）的所述叠片组的轴向伸展相符。

2.根据权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述外罩（12）和/或所述内罩（19）这样设计，即通过所述外罩（12）和所述内罩（19）的轴向的组合产生所形成的所述冷却管在所述冷却罩（11）中的曲折形的或者螺旋形的走向线路。

3.根据权利要求1或2所述的电动发电机，其特征在于，所述内罩（19）特别地具有轴向延伸的冷却肋片（10），所述冷却肋片指向所述定子（1）的外周。

4.根据权利要求1，2或3所述的电动发电机，其特征在于，所述定子（1）的所述叠片组和/或所述转子（3）的所述叠片组分别具有分层的部分叠片组（2，4），所述部分叠片组通过合适的中间元件（17）轴向地彼此分离，并且所述定子（1）的所述叠片组和所述转子（3）的所述叠片组由此分别具有径向的冷却槽。

5.根据权利要求4所述的电动发电机，其特征在于，所述定子（1）和所述转子（3）的所述径向的冷却槽中的至少几个径向地对齐。

6.根据权利要求4或5所述的电动发电机，其特征在于，在轴向上相邻的所述部分叠片组（2，4）相对于所述叠片组的中心的轴向距离扩大，或者在轴向上顺次连续布置的所述中间元件（17）相对于所述叠片组的中心的距离缩小。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述内部冷却循环回路这样设计为双流的，即所述定子（1）的所述叠片组和所述转子（3）的所述叠片组具有用于分离的装置，从而由此实现双流设计。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述轴承端盖（8）具有表面扩大的结构。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电动发电机，其特征在于，通风机（14）和/或空气引导元件布置在所述电动发电机的所述内室中，从而由此在气流进入所述定子（1）和/或所述转子（3）的所述轴向的冷却管之前，引导所述气流经过所述绕组系统的所述绕组端部（16）和/或所述轴承端盖（8）。

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