CN103036338B - 包括带冷却通道的极间区域的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动旋转机器的、沿一条纵向轴线(X)延伸的转子(1)，该转子包括：一个组件，该组件具有形成了多个凸出磁极(3)的多个磁性片(2)，两个凸出磁极在它们之间限定了一个极间区域(E)；以及至少两个内部冷却通道(5)，这些内部冷却通道是在多个磁性片(2)的组件中在至少一个极间区域(E)中形成的。

Description

包括带冷却通道的极间区域的转子
技术领域
本发明的主题是一种用于电动旋转机器的转子、以及包括这种转子的机器。
本发明更具体地但并不唯一地适用于开放式、单相或多相式电动旋转机器的转子的冷却，这种电动旋转机器具有的转速是在例如0转/分钟与10000转/分钟之间，并且具有的功率是在例如0.1MW与25MW之间。
背景技术
“开放式电动旋转机器”的意思是一种通过从机器外部抽吸的空气流动进行冷却的机器。
为了对一个转子进行冷却，已知的做法是在转子中安排多个冷却通道。
值得注意地已知的做法是在极间空间(interpolar space)的底部附近制作一个通道。
文件GB 2425662披露了在极间空间底部的金属片中制作一个空腔。
此外，专利US 7598635披露了金属片的生产，在这些金属片中一个通道被安排在极间空间底部附近，这个通道允许一种用于冷却转子的冷却剂通过。
存在一种需要来进一步改进对电动旋转机器的转子的冷却。
发明内容
本发明的目的是响应这一需要，并且根据本发明多个方面之一，通过一种用于电动旋转机器的、沿一个纵向轴线延伸的转子来实现这一目的，这个转子包括：
多个磁性片一个组件，该组件形成多个凸出磁极，而两个凸出磁极在它们之间限定一个极间区域，以及
至少两个内部冷却通道，这些内部冷却通道是在该磁性片组件中在至少一个极间区域中、更佳的是在每个极间区域中形成的。
本发明使之有可能改进这种机器的热性能并且减少转子绕组对于给定的铜量的加热。
几个内部冷却通道的存在使之有可能增大热交换的表面积并显著提高热交换系数。
“内部通道”的意思是一种具有闭合轮廓的通道。
本发明还使之有可能通过减少在与已知的机器相比较完全相同的热状态下的活性物质的量，来降低对于给定的铜量而言导电体和绝缘体的最高温度，而这就提高了可靠性并降低了机器的总成本。
在本说明书的剩余部分中，冷却流体优选是空气，但本发明不限于以空气作为冷却流体。
这种转子允许冷却流体沿着这些通道流动。
取决于所希望的转子冷却，更多或更少的内部冷却通道(例如数量在3与15个之间的通道)延伸穿过每个极间区域。
这些不同的冷却通道可以被限定在安排于每个磁极间的磁极区域中的多个鳍片之间。
这些鳍片可以延伸过这个转子的全部或部分长度。具体而言，这些鳍片可以是中断的，并且这个极间区域于是就具有一种有齿的形状。由于热交换系数的提高而使对流交换得以增强。这种有齿的形状可以通过如下方式而巧妙地获得，即，将多个完全相同的金属片堆叠在多个组中，这些组通过交替这些组的正面和背面而以交错的方式来放置。
这些鳍片可以用多种不同的方式被放置在极间区域内。
这些冷却通道可以延伸穿过转子的整个长度。这些冷却通道可以沿着这个转子的纵向轴线而连续地或者不连续地延伸穿过后者。
当这些冷却通道是不连续的时，这些极间区域就具有限定了多个齿的一种有齿的形状。这些冷却通道于是就被安排在这些齿中。这种构形允许这种冷却流体经历在这些通道内部多个通路与轴向地延伸在这些通道之间的加宽区中的多个通路的一种交替。这就使之有可能产生有利于对流交换的某种湍流。此外，冷却流体可以在这些齿之间横向地流动。
每个极间区域可以具有一个切口的截面，由于这些冷却通道延伸穿其而过，这个切口的截面代表了其总截面的25％以上。
这些凸出磁极各自包括一个磁极本体以及两个极靴(也称作“极尖”)。
至少一个冷却通道可以被安排在这些凸出磁极的极靴中，以便进一步改进转子的冷却。以这种方式每个磁极都有可能获得冷却流体在这些极间区域内的流动、以及在这些极靴内的流动。
每个磁性片可以是单件式的。转子的所有这些片可以是完全相同的，每个片具有多个凸出磁极，这些凸出磁极只具有一个极靴，所有这些靴都被定向在相同的圆周方向上。在组装转子时，将这些片组装在多个组中。
这个转子可以包括多个拉杆，用于轴向压缩这个具有多个磁性片的组件。
这个转子可以在磁极本体的径向外末端处包括用于接收阻尼器的多个壳体。
这个转子可以包括多个端板，以便使得缠绕操作更加容易并且改进这个转子的总体机械强度。
根据本发明的另一个方面，本发明的另一个主题是包括一个如以上限定的转子的一种电动旋转机器。
这种电动旋转机器包括一个定子，转子在这个定子中旋转。
这个机器可以包括一个或多个风扇，这个风扇可以或可以不由这个转子来驱动，以便在多种不同的冷却通道中产生一种强制空气的流动。
附图说明
通过阅读后面的非限制性的多个示例性实施方案的以下说明并且通过查看附图将会更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的转子的一组磁性片的一个实例的示意性的以及部分性的透视图，
图2是沿着图1的II的正视图，
图3是根据本发明的转子的一组磁性片的另一个实例的类似于图1的视图，并且
图4分离地并且部分地表示了根据本发明的一个示例性实施方案的一个凸出磁极以及一个极间区域。
具体实施方式
图1示出了一个转子1的磁性体的一个第一实例，这个转子沿纵向轴线X延伸并且包括一个组件，这个组件具有多个磁性片2并形成了多个凸出磁极3，在所展示的实例中的数量为四个，然而本发明并不受限于一种特定的极性。
如在图1中可见，每个磁极3包括沿一个中心线Y延伸的一个磁极本体3b，以及伸出在圆周方向上的两个极靴3a。
两个相邻的磁极3在它们之间限定了一个极间区域E。
导电体被缠绕在每个磁极3周围并且限定了多个未示出的绕组。
每个金属片优选地是在从同一个磁性带上切出的一个件。
转子1可以包括多个拉杆(未示出)用于通过位于这些磁极3上的开口11而穿过转子体从而保持具有多个磁性片2的这种组件。
一个装配有防旋转装置9的中央壳体8被安排在这个组中以便接收一个轴(未示出)。
转子1的磁性体还可以包括(如所展示的)用于接收阻尼器(未示出)的多个壳体10。
根据本发明，至少两个内部冷却通道5轴向延伸穿过每个极间区域E，例如七个通道，如图1和图2所展示。
放置在这些极间区域E中的多个鳍片4将不同的冷却通道5分隔。
这些冷却通道5是例如在一个处于直角形式的延伸部18中制造的，这个延伸部的多个侧平行于这些与极靴3a相反的面19。
在图1和图2的实例中，这些冷却通道5连续而无中断地延伸穿过转子1的全长L。
这个磁性体可以由多个完全相同的磁性片堆叠而形成，一个另外的冷却通道7能够通过切出在这些极靴3a内的金属片而形成。几个另外的通道7可以被安排在这些极靴3a内。
在图3中展示的变体中，这些极间区域E各自具有限定多个齿6的一种有齿的形状，在所说明的实例中是每个极间区域E五个齿，然而本发明不限于特定数量的齿。
这些冷却通道5被安排在这些齿6中，并且在这些齿6之间的间隙20为这种冷却流体限定了具有加宽的截面的一种通路。
一个齿6沿轴线X的轴向尺寸La是例如等于两个齿6之间的间隙20的尺寸Le。
有利的是，这些极间区域E有利地在它们的轴向末端之一(例如末端15)处是没有齿的，如图3所示。
每个极间区域E具有一个总截面st(在图4中用阴影线示出)、以及一个切口的截面sa，这个切口的截面是由延伸穿过这个极间区域E的多个冷却通道5来限定的。切口的截面sa优选地代表了这个极间区域E的总截面st的25％以上。
这些通道5可以在同一个极间区域E内具有不同的多个截面。
为了获得图3中所展示的构形(其中那些磁极间的通道是不连续的)，有可能的是使用多个完全相同的磁性片，这些磁性片被组装在多个具有厚度La的组中并且通过翻转这些组而以交错的方式来放置(在所展示的四个磁极的实例中)，以便使带有通道的区域与不带有通道的区域相交替。
转子1例如被结合在一个电动旋转机器(未示出)之中，这个电动旋转机器包括一个离心式风扇。作为一个变体，这个风扇是一个多通道式风扇。在又另一个变体中，这种风扇是通过将一个离心式风扇和一个轴流式风扇布置在串联中来制造的。
由这个风扇吸入的空气穿过位于两个相邻的凸出磁极3之间的这些极间区域E中所存在的那些冷却通道5。此外，空气可以在空气间隙中流通并且穿过在这些凸出磁极3的极靴3a中安排的那些通道7。
本发明不限于仅仅已经说明的这些实例。
例如有可能的是，将参照不同实施方案进行说明的、在未展示的变体范围内的这些特征结合起来。
这些鳍片4可以具有任何形状。
本发明可以应用于具有配合的极靴的转子。本发明不限于特定的凸出磁极。
表述“包括一个”须理解为与“包括至少一个”同义，除非指明了相反的情况。

Claims (9)

1.一种用于电动旋转机器的、沿着纵向轴线(X)延伸的转子(1)，包括：
多个相同的磁性片(2)的组件，所述组件形成多个凸出磁极(3)，两个所述凸出磁极在它们之间限定极间区域(E)，并且所述凸出磁极(3)包括一个磁极本体(3b)和两个极靴(3a)，以及
至少两个内部冷却通道(5)，所述至少两个内部冷却通道(5)形成在所述磁性片(2)的组件中在至少一个极间区域(E)中。
2.如权利要求1所述的转子，其中，所述磁性片(2)是单件式的。
3.如权利要求1或2所述的转子，其中在每个所述极间区域(E)中形成有3至15个内部冷却通道(5)。
4.如权利要求1或2所述的转子，其中所述冷却通道(5)在每个所述极间区域(E)内由鳍片(4)分隔开。
5.如权利要求1或2所述的转子，其中所述冷却通道(5)构成所述转子(1)的所述磁性片的组件的全长。
6.如权利要求1或2所述的转子，其中所述冷却通道(5)沿着所述转子(1)的纵向轴线(X)连续地放置。
7.如权利要求1或2所述的转子，其中所述极间区域(E)各自具有限定多个齿(6)的有齿的形状。
8.如权利要求1或2所述的转子，其中每个所述极间区域(E)具有切口截面(sa)，所述切口截面代表所述极间区域(E)的总截面(st)的25％以上。
9.一种电动旋转机器，包括如权利要求1或2所述的转子(1)。
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