CN104969447B - 用于增加穿过感应电机的气流的设备、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
感应电机可具有转子芯组件，转子芯组件包括多个转子叠片，多个转子叠片其中具有通风孔布置。通风孔布置可提供穿过感应电机的增加的气流，而不会不利地影响电机的电磁属性。通风孔布置包括第一和第二圆形排通风孔，基促，第一排的每个通风孔可与第二排的相应通风孔径向对准，每对径向对准的第一和第二排通风孔可与转子叠片中的相应导体棒槽径向对准。转子棒槽的数量可等于第一排通风孔的数量和第二排通风孔的数量。还提供了促进感应电机中的通风的系统和方法作为其它方面。
Description
技术领域
本发明总体上涉及感应电机，更具体地，涉及感应电机的转子芯组件。
背景技术
感应电机是一种电机，其在操作期间可产生大量热量。过量的热量会损害内部部件，限制可由电机提供的功率量，和/或不利地影响电机的寿命。感应电机可具有风扇或径向孔，其可通过抽吸冷却空气穿过电机中的各种通道来从电机移除至少一些热量。这些通道包括形成在电机的转子芯组件中的轴向通风孔。轴向通风孔可以是电机中的更限制性的空气通道之一。尽管大的轴向通风孔可改进电机的冷却效率，因为它们可允许更多的空气流过，但是大的轴向通风孔还会通过妨碍和/或干扰穿过转子的磁场流而不利地影响电机的性能。因此，需要改进感应电机的冷却效率，而不会不利地影响电机的性能。
发明内容
根据第一方面，提供一种转子芯组件，其可具有改进的冷却效率。转子芯组件包括多个转子叠片(rotor lamination)，每个转子叠片具有布置在转子叠片的径向周界周围的多个槽。每个槽穿过转子叠片，并构造成接收转子导体棒。每个转子叠片还具有第一排孔和第二排孔，它们均轴向地穿过转子叠片。第一排的每个孔与第二排的相应孔径向对准，每对径向对准的第一和第二孔与相应槽径向对准。
根据另一方面，提供了一种促进感应电机中的通风的方法。该方法包括在硬件处理器处接收电机规格、响应于接收电机规格通过硬件处理器确定电机性能、基于至少孔布置信息通过硬件处理器分析气流以及基于至少孔布置信息通过硬件处理器分析电磁属性。
根据又一方面，提供了一种构造成促进感应电机中的通风的系统。该系统包括构造成存储数据和编程指令的一个或多个存储装置以及联接到一个或多个存储装置并操作成执行编程指令的一个或多个硬件处理器。执行编程指令的一个或多个硬件处理器操作成接收电机规格、响应于接收电机规格来确定电机性能、接收孔布置信息、基于孔布置信息分析气流以及基于孔布置信息和整体几何形状来分析电磁属性。
通过下面详细描述可更加明白本发明的其它方面、特征和优点，其中，下面详细描述中描述和显示了许多示例性实施例和实施方式，包括实施本发明想到的最佳方式。本发明还具有其它和不同实施例，其若干细节可以在各种方面进行修改，只要不脱离本发明的范围即可。相应地，附图和说明书应认为实质是说明性的，并不是限制性的。附图不必按比例绘制。本发明涵盖落入本发明范围内的所有变型例、等同物和替代例。
附图说明
图1和2分别示出根据本发明的转子芯组件的透视图和侧视图。
图3示出根据现有技术的转子叠片构造的平面图。
图4示出根据实施例的转子叠片构造的平面图。
图5示出沿图4的截线5-5截取的多个转子叠片的部分截面侧视图。
图6示出促进根据实施例的感应电机中的通风的方法的流程图。
图7A和7B分别示出实际转子叠片构造和根据实施例的模型转子叠片构造的平面图。
图8示出根据实施例的气流网络。
图9示出根据实施例的定子和转子叠片的平面图，示出穿过其中的磁场线。
图10示出构造成促进根据实施例的感应电机中的通风的系统。
具体实施方式
详细参考本公开的示例实施例，示例实施例在附图中示出。只要有可能，在附图中用相同的参考标号表示相同或类似的部件。
通过本发明的一个或多个实施例可克服有效冷却感应电机的前述问题，而不会不利地影响电机性能。在一个方面，提供了一种具有轴向通风孔布置的转子芯组件，轴向通风孔布置具有比较大的总横截面面积，可改进冷却效率，而不会不利地影响电机性能。在其它方面，提供了这样的系统和方法，其可允许转子芯组件中的轴向通风孔的尺寸增加，从而改进冷却效率，而不会不利地妨碍和/或干扰穿过转子芯组件的磁场流，如下面参考图1-10更详细地说明的。
图1和2示出可用在根据一个或多个实施例的感应电机中的转子芯组件100。转子芯组件100还可用在其它合适类型的电机或机器中。转子芯组件100可包括多个堆叠的转子叠片102，多个堆叠的转子叠片可以是多个层压钢板或片(将在下面参考图4和5更详细地描述)。转子叠片102具有中心孔，并构造成接收在轴104上。转子芯组件100还可包括多个转子导体棒106，多个转子导体棒径向分布在转子叠片102的周界周围，并接收穿过转子叠片102中的相应多个槽。转子导体棒106可限定出一对相对的棒端区域108。转子芯组件100还可包括位于相对轴向两端的固定环110和端帽112，如所示。转子导体棒106和/或端帽112可由例如铜制成。其它合适的导体材料可替代地用于转子导体棒106和/或端帽112。
图3示出可用在转子芯组件中的转子叠片的已知构造。转子叠片300具有外部径向周界301、多个槽303、多个轴向通风孔305和中心孔307。槽303布置在径向周界301周围，并均构造成接收穿过其中的转子导体棒，比如转子芯组件100的转子导体棒106。中心孔307构造成接收穿过其中的转子轴，比如转子芯组件100的轴104。轴向通风孔305可以环形布置在中心孔307周围，并可以是轴向穿过多个堆叠的转子叠片300的开口，以提供用于接收穿过转子芯组件的冷却空气的通道。然而，轴向通风孔305的有限数量和尺寸不足以提供足够的冷却空气来将一些感应电机保持在指定操作温度范围内，尤其是那些例如提供高输出功率和/或在高温环境中和/或以高速(通常以每分钟转数(RPM)来测量)操作的感应电机。
图4示出根据一个或多个实施例的具有孔的改进布置的转子叠片的构造。转子叠片400可具有外部径向周界401、多个槽403、多个轴向通风孔405、中心孔407和一个或多个可选的旋转对准构件409(可以是一个或多个键槽)。槽403可等距地布置在径向周界401的边缘周围，并且均可构造成接收穿过其中的转子导体棒，比如转子芯组件100的转子导体棒106。转子叠片400可替代地具有其它合适的槽403的数量、形状、间隔和/或布置。中心孔407构造成接收穿过其中的转子轴，比如转子芯组件100的轴104。中心孔407可具有符合待接收的转子轴尺寸的任何合适直径。旋转对准构件409可与位于接收穿过中心孔407的轴上的匹配的对准构件相互配合，匹配的对准构件可以是键。尽管示出三个旋转对准构件409，在一些实施例中可提供任何数量。其它类型的对准构件可替代地设置。
轴向通风孔405可以是轴向穿过转子叠片400的开口。轴向通风孔405可包括以第一圆形排(即环)布置的第一组轴向通风孔415(图4中描述中几个)和以第二圆形排(即环)布置的第二组轴向通风孔425(图4中描述中几个)。第二组轴向通风孔425可沿径向定位在第一组轴向通风孔415的外部。通风孔415和/或通风孔425可具有任何合适的形状(即，梯形、矩形、椭圆形等)。而且，第一组轴向通风孔415可具有彼此相同的形状和/或横截面面积。在一些实施例中，一个或多个轴向通风孔415可具有与另一轴向通风孔415不同的形状和/或横截面面积。类似地，第二组轴向通风孔425可具有彼此相同的形状和/或横截面面积。在一些实施例中，一个或多个轴向通风孔425可具有与另一轴向通风孔425不同的形状和/或横截面面积。此外，第一组轴向通风孔415可具有与第二组轴向通风孔的形状和/或横截面面积不同的形状和/或横截面面积。在一些实施例中，第一组轴向通风孔415可具有与第二组轴向通风孔425的形状和/或横截面面积相同的形状和/或横截面面积。
如图4所示，每个通风孔415可沿从中心孔407延伸到外部周界401的径向向量(例如径向向量420)与相应通风孔425对准。在一些实施例中，仅一些通风孔415可与相应通风孔425径向对准。还如图4所示，每对径向对准的通风孔415、425可沿相同的径向向量比如径向向量420与相应槽403径向对准。在一个或多个实施例中，轴向通风孔415的数量和轴向通风孔425的数量等于槽403的数量。或者，在一些实施例中，一对或多对对准的通风孔415、425可不与相应槽403对准。在其它实施例中，仅一个或一些轴向通风孔425，或者仅一个或一些轴向通风孔415可与相应槽403径向对准。
应注意，可替代地提供轴向通风孔405的其它合适布置。例如，在一些实施例中，转子叠片可具有以第三环布置的第三组轴向通风孔。而且，第三组的每个轴向通风孔可沿径向向量比如径向向量420与第一通风孔415、第二通风孔425和/或槽403轴向对准。
转子叠片400可由层压盘状板制成，层压盘状板可以是黑色金属材料，比如钢(包括例如层压电工钢等)。可替代地使用其它合适的铁磁材料。单独的层压盘状板可以冲压、激光切割、水射流切割等。
如图5所示，根据一个或多个实施例，轴向通风孔405在转子叠片400中的布置可在感应电机或其它合适的电机或机器中提供改进的冷却。图5示出转子叠片组件500，其包括堆叠的多个转子叠片400。(为了避免使图5太过复杂，可选的旋转对准构件未示出)。通风孔405的轴向对准可提供穿过通风孔405的多个通道，以允许冷却气流510流过其中而冷却结合了转子叠片组件500的感应电机。在一些实施例中，气流510可被安装在转子芯组件上或附近的风扇驱动或抽吸通过通风孔405。在其它实施例中，与转子芯组件一体构成的径向通风孔可充当风扇，并由此产生气流510。(应注意，图5所示的气流510的方向是随意的，取决于例如一个或多个气流源比如风扇的源和位置)。一些实施例可具有各种结构，比如位于顶部转子叠片400上或附近和/或位于转子叠片400之间的通风孔间隔件和/或通风孔翅(未示出)，以提供一个或多个径向冷却沟道来引导气流510径向进出通风孔405。与图3的已知转子叠片构造中的通风孔305的数量和总横截面面积相比，通风孔405可比通风孔305允许明显更多的气流穿过转子芯组件。相应地，可提供改进的冷却。此外，如下面更详细所述，转子叠片400的通风孔布置不会显著不利地影响结合了转子叠片400的感应电机的性能。
图6示出一种促进感应电机中的通风的方法。根据一个或多个实施例，方法600可通过计算机或计算机系统的执行编程指令的一个或多个硬件处理器来实施。在框602，硬件处理器可接收电机规格。电机规格可包括例如下列中的一个或多个：用户定义需求，比如危险区划分和/或环境温度范围；初始负荷(例如扭矩和/或惯性)；起动转矩值、功率值；电压值；每分钟转数值；频率值；电机部件信息；和/或转子叠片通风孔信息。电机部件信息可包括来自标准电机零件数据库的特性，比如轴(例如硬性或柔性类型、轴直径等)；定子(例如尺寸、绕组信息等)；和/或转子(例如长度和直径尺寸等)。
转子叠片通风孔信息可包括例如具有考虑实际转子叠片(具有特定通风孔布置)的几何形状/尺寸的有效实体面积(effective solid area)的模型转子叠片等同物，如图7A和7B所示。图7A示出实际转子叠片700A，其可具有中心孔707a和以两个圆形排布置的多个通风孔705。图7B示出模型转子叠片等同物700B，其可具有中心孔707b以及在考虑通风孔705和中心孔707a的面积之后可表示转子叠片700A的总实体面积的有效实体面积706。模型转子叠片700B可以是在框602处由硬件处理器接收的电机规格的一部分，并且可以处于由任何合适CAD(计算机辅助设计)程序或工具创建的图表形式。或者，模型转子叠片700B可在框602处以任何其它合适的形式接收。其它合适的转子叠片通风孔信息可包含在电机规格中。
返回图6，在框604，硬件处理器可基于接收的电机规格来确定电机性能。电机性能可包括下列中的任何一个或多个：扭矩、电流、功率损失、功率因数、效率值、转矩值、等效电路、温度上升、解析和/或数值模似得到的磁噪声值和/或经验得到的总噪声值。硬件处理器可根据需要从一个或多个存储装置中获得各种标准化和/或已知数据和/或先前计算并存储的数据，以确定电机性能。硬件处理器可以是能够执行编程指令、从存储器获得数据并将数据存储至存储器以及执行各种算术和逻辑计算及功能的任何合适装置。硬件处理器可以是例如微处理器、数字信息处理器、控制器等。
在确定框606，检查来自框604的结果。如果可接受，则方法600可终止于终端框608。可接受的结果可包括例如处于可接受或用户定义范围中的计算的功率输出、扭矩、电流、功率损失、功率因数、效率值、转矩值、温度和/或噪声值。如果结果不可接受，则方法600可行进至框610。在一些实施例中，第一通过框604的结果可自动地被认为是不可接受的，其中，方法600可自动地行进至框610。
在框610，硬件处理器可接收通风孔布置信息，通风孔布置信息包括与构造在转子叠片上的通风孔布置(比如转子叠片400的多个通风孔405)的物理几何形状和/或尺寸有关的信息。所述信息可以处于图形布局的形式，由任何合适的CAD程序或工具创建，或者处于合适的相关信息列表的形式。可以使用表示通风孔布置的任何其它合适的形式，其表明例如通风孔的横截面面积、转子叠片上的通风孔的定位、通风孔与位于感应电机的一个或多个其它部件中的其它空气通道的互连等。而且，还可以接收与通风孔布置的物理几何形状和/或尺寸相关的其它合适的信息，所述信息可以任何合适的形式接收。
在框612，硬件处理器可基于在框602接收的电机规格中的一个或多个、在框610接收的通风孔布置信息和/或任何其它合适信息来分析穿过感应电机(包括转子芯组件)的气流。由硬件处理器执行的气流分析可包括识别气流源和气流限制点，并计算位于或沿一个或多个气流通道和/或转子叠片通风孔处的各区域或位置处的流率和压力下降。在一些实施例中，硬件处理器可执行编程编码，编程编码模拟并分析作为一维气流网络(类似于电子网络)穿过感应电机的气流，如图8所示。例如，气流网络800表示使用电阻符号的气流限制，比如外壳限制811、端部绕组限制812和818以及芯阻813和817。这种软件可允许用参数表示整个电机的各种限制(孔口、通道等)和气流源(例如转子、风扇等)。这可允许计算穿过电机每个区域的流率所有限制处的压力下降。
返回图6，在框614，硬件处理器可基于在框602接收的电机规格的一个或多个、在框610接收的通风孔布置信息和/或任何其它合适信息分析感应电机的电磁属性。该分析可包括计算出磁通密度、铁损、饱和度和/或磁化流中的至少一个。硬件处理器可执行编程指令，编程指令表示交互式有限元电磁分析程序，其中，交互式有限元电磁分析程序计算二维静态或准静态电磁场及它们的参数(例如能量、感应、力、电感、损失等)。这种程序可与CAD系统交互，可以是例如Institute of Electrical Machines of the Swiss FederalInstitute of Technology,of Zürich,Switzerland的程序FEMAG。在一些实施例中，在框601处执行的电磁分析可包括显示穿过定子和转子叠片的绘制磁场线的图形输出。如图9所示，磁场线的图形表示可用于评估不同通风孔布置在转子叠片中的电磁效果。
图9示出根据一些实施例，表示具有穿过其中的磁场线950图案的定子930和转子芯组件940的图形图像的示例。转子芯组件940可以由例如堆叠的多个转子叠片400组装成。如所示，磁场线950沿径向穿过轴向通风孔915、轴向通风孔925和槽903周围的转子芯组件940，穿过绕组933周围的定子930。磁场线950可表示磁通量，磁通量可被认为是穿过表面的磁场分量。在一些实施例中，磁通量可以与显示穿过表面的场线的数量成比例。如图9所示，磁场线950(在该实施例中，可被认为期望的“蜿蜒”磁通路径)在定子930和转子芯组件940上相当均匀地间隔开。这可表明对于大部分，磁通密度在定子930和转子芯组件940上是期望地均匀的。磁通量密度可被认为是磁场在给定点的强度和方向的测量值。高磁通密度可非期望地导致更多磁化的电抗、磁化流、和/或更多磁化损耗。总体上，根据一个或多个实施例，单独场线之间更宽的间隔和/或没有明显偏转(比如在轴向通风孔周围)通常是期望的电磁结果。
返回图6，在确定框616处检查气流分析和电磁分析的结果。如果气体分析和电磁分析的任一结果是不可接受的，则方法600可行进至框618。不可接受的气流结果可包括例如位于可接受最小值以下的气流速率、超过可接受限度的压力下降和/或空气可非期望地在电机内再循环的标志。应注意，其它非期望的气流结果可被认为是不可接受的。
不可接受的电磁结果可包括转子芯磁化饱和(可导致差的电机性能)的标志。不可接受的结果还可包括例如特定区域中的高磁通密度、高铁损和/或高磁化流。这种状况可指示在磁场线的图表中，其中，场线的紧密间隔或压缩可表明一个或多个问题，比如高磁通密度。场线的紧密间隔或压缩可由例如过大的轴向通风孔导致，其中，可移除转子叠片的过多活性材料以创建那些大通风孔。应注意，其它非期望的电磁结果可被认为是不可接受的。
在框618，可以修改通风孔布置的物理几何形状。这可涉及例如改变一个或多个通风孔的数量、形状、尺寸和/或位置和/或通风孔在转子叠片中的一个或多个排。在一些实施例中，可以进行对通风孔布置、转子叠片和/或感应电机中的任何其它部分的物理几何形状的其它合适修改。在一个或多个实施例中，可使用任何合适的图表或CAD程序来进行修改。额外地或替代地，可使用其它合适技术来进行修改。在完成修改时，方法600可返回框612，其中，硬件处理器基于修改来分析气流。然后，方法600可行进至框614，其中，硬件处理器基于修改来分析电磁属性。
如果气流分析和电磁分析的结果在确定框616处是可接受的，则方法600可返回框604，其中，硬件处理器可基于在框618处进行的和在框602处接收的最近修改确定电机性能。应注意，在于框602处接收之前，在框618处进行的修改可以模拟为具有考虑实际修改转子叠片的几何形状/尺寸的有效实体面积的转子叠片等同物，如上面结合框602和图7A、7B所述。
方法600可用于通过修改转子叠片上的通风孔布置然后分析这些修改对气流、电磁属性和电机性能的影响来重复地改进电机性能。在一些实施例中，方法600可用于优化穿过转子芯组件的气流和磁通量两者。例如，在一些实施例中，与已知的通风孔布置相比，比如转子叠片300中的通风孔布置或类似的通风孔布置，通风孔在转子叠片中的布置，比如转子叠片400中的通风孔405，可表示通风横截面面积增加了80％。这种通风横截面面积的增加可导致大致双倍的气流穿过转子芯组件，结果磁化流仅增加约10％。因此，如图9的磁场线950所示，通风横截面面积的增加(如由通风孔915和925表示)不会妨碍和/或另外明显不利地影响穿过定子930或转子芯组件940的磁场流。
应理解，可以不限于所示和所述顺序和序列的顺序和序列来执行或进行方法600的上述步骤。另外，如果合适的话或者必要时，上述步骤中的一些可基本上同时执行或进行或者并行执行或进行。例如，在一些实施例中，框612和614可以相反顺序执行或者基本上同时或并行执行。
图10示出可用于实施根据一些实施例的方法600的计算机系统1000。系统1000可包括一个或多个计算机1001，其可以是通用装置或专用装置，比如基于客户机/服务器环境中的服务器。例如，计算机1001可以是个人电脑、工作站或膝上型电脑和/或可以是独立装置或网络的一部分。计算机1001可包括任何合适的部分，比如下列中的一个或多个：用户界面1002、输入/输出装置1004、硬件处理器1006(可以是微处理器、数字信号处理器、控制器等)、存储装置1008(可以是RAM、ROM、硬盘、可移动磁盘等)和网络界面1010。用户界面1002可包括例如图表用户界面，输入/输出装置1004可包括例如图形显示单元，其中，计算机1001还可包括一个或多个显示控制器(未示出)。计算机1001可以例如适用于运行CAD程序。硬件处理器1006可执行存储在一个或多个存储装置1008中的编程指令，以执行例如方法600的一个或多个功能。存储装置1008可适用于存储数据和/或维持一个或多个数据库系统。网络界面1010可确立与因特网和/或任何其它合适通信网络的通信。计算机1001还可包括其它合适的通信界面，用于与其它装置、服务器/计算机和/或外围直接通信。
应注意，本领域技术人员应明白，本文所述发明具有宽广效用和应用。在不脱离本发明的实质或范围的情况下，除了本文所描述的，本发明的许多实施例和改编以及许多变型例、修改例和等同物布置从本发明及其前述描述中是明显的，或者由本发明及其前述描述教导。例如，尽管参考感应电机进行描述，但是本发明可应用于其它合适类型的电机或机器。相应地，尽管在本文中关于特定实施例详细描述了本发明，但是应理解，本公开仅是说明性的，呈现本发明的示例，仅为了提供本发明的完全公开之目的。该公开不意在限制本发明为公开的特定装置、系统或方法，相反，本发明涵盖落入本发明范围内的所有修改例、等同物和替代物。
Claims (6)
1.一种感应电机的转子芯组件，包括：
多个转子叠片，每个转子叠片包括：
多个槽，布置在转子叠片的外部径向周界周围，并穿过所述转子叠片，每个槽构造成在其中接收转子导体棒；
第一排通风孔，沿轴向穿过所述转子叠片；以及
第二排通风孔，沿轴向穿过所述转子叠片，
其中，所述第一排通风孔的每个通风孔与第二排的相应通风孔径向对准，每对径向对准的第一和第二通风孔沿相同的径向向量与多个槽的相应槽径向对准，使得沿径向穿过第一排通风孔、第二排通风孔和多个槽周围的多个转子叠片的磁场线在转子芯组件上相当均匀地间隔开，并且磁通密度在转子芯组件上是基本均匀的。
2.如权利要求1所述的转子芯组件，其中，所述第一排通风孔以第一环布置，所述第二排通风孔以第二环布置。
3.如权利要求1所述的转子芯组件，其中，所述第二排通风孔沿径向定位在所述第一排通风孔外部。
4.如权利要求1所述的转子芯组件，其中，所述第一排通风孔的每个通风孔具有第一形状，所述第二排通风孔的每个通风孔具有不同于第一形状的第二形状。
5.如权利要求1所述的转子芯组件，其中，所述多个槽、所述第一排通风孔和所述第二排通风孔在数量上相等。
6.如权利要求1所述的转子芯组件，还包括：
多个转子导体棒，插入通过所述多个槽；
轴，所述多个转子叠片安装在所述轴上；以及
一对端帽，每个端帽安装到位于所述转子芯组件的轴端的相应固定环。
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| CN112564358B (zh) * | 2020-11-10 | 2022-06-28 | 湖南科技大学 | 交流牵引电机转子齿部轴向通风槽的设计方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2738455Y (zh) * | 2004-09-29 | 2005-11-02 | 中国北车集团永济电机厂 | 电机电枢冲片 |
| CN201274428Y (zh) * | 2008-08-29 | 2009-07-15 | 江苏航天动力机电有限公司 | 三相异步电动机的新型通风孔结构 |
| CN101517865A (zh) * | 2006-09-14 | 2009-08-26 | 西门子公司 | 具有内冷转子的电机 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US973565A (en) * | 1906-10-26 | 1910-10-25 | Gen Electric | Means for ventilating dynamo-electric machines. |
| DE1099064B (de) * | 1957-01-28 | 1961-02-09 | Vickers Electrical Co Ltd | Kuehlgasfuehrung in einem voellig gekapselten, explosionsgeschuetzten Elektromotor |
| US3684906A (en) * | 1971-03-26 | 1972-08-15 | Gen Electric | Castable rotor having radially venting laminations |
| US4301386A (en) * | 1977-08-12 | 1981-11-17 | General Electric Co. | Rotor laminae assembly for a cast rotor dynamoelectric machine |
| US4331895A (en) * | 1979-05-18 | 1982-05-25 | Reliance Electric Company | Ducted rotor and lamination with deep radial passageway |
| US4352034A (en) * | 1980-12-22 | 1982-09-28 | General Electric Company | Stator core with axial and radial cooling for dynamoelectric machines wth air-gap stator windings |
| SU1159113A1 (ru) | 1983-12-26 | 1985-05-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Взрывозащищенного И Рудничного Электрооборудования | Электрическа машина |
| US5925960A (en) * | 1997-07-02 | 1999-07-20 | Reliance Electric Industrial Company | Electric motor |
| SE521663C2 (sv) * | 1999-01-26 | 2003-11-25 | Abb Ab | Sätt att förbättra utnyttjningen av en roterande elektrisk likströmsmaskin i vilken kylfluid leds genom axiella kylkanaler i rotorn samt roterande elektrisk likströmsmaskin och rotor i en sådan maskin |
| US20020105238A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-08 | Radomile Michael Camillo | Method and kit for improved distribution of cooling air in an electric machine |
| DE10335038A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-03-10 | Siemens Ag | Elektrische Maschine mit Läuferkühlung und entsprechendes Kühlungsverfahren |
| BE1015766A3 (zh) * | 2003-11-05 | 2005-08-02 | Atlas Copco Airpower Nv | |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2738455Y (zh) * | 2004-09-29 | 2005-11-02 | 中国北车集团永济电机厂 | 电机电枢冲片 |
| CN101517865A (zh) * | 2006-09-14 | 2009-08-26 | 西门子公司 | 具有内冷转子的电机 |
| CN201274428Y (zh) * | 2008-08-29 | 2009-07-15 | 江苏航天动力机电有限公司 | 三相异步电动机的新型通风孔结构 |
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