CN107836072B - 具有增大负压的涡轮的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机包括转子和定子，并且该旋转电机通过由至少一个风扇产生的空气流冷却，风扇由电机的主轴驱动或由风扇本身的驱动系统驱动，所述风扇包括用于产生冷却空气流的主叶片(33)和处于所述主叶片的上游的翅片，所述翅片沿着轴向方向至少部分地覆盖定子的线圈头。

Description

具有增大负压的涡轮的旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

本发明更具体地、但非排他地涉及开放式旋转电机的冷却，无论这些开放式旋转电机是单相的还是多相的。

“开放式旋转电机”是由从电机的外部获得的空气流进行冷却的电机。

本发明更具体地涉及以下电机的冷却：该电机的转子包括具有线圈头和平行于电机的旋转轴线的绕组部分的绕组，绕组部分还被称为“平直部分”并由夹持楔保持。

背景技术

已经提出了用于提高这种电机的冷却效率的各种改进，具体如申请FR2940867中所描述的。

专利FR1319228公开了一种用于电机的风扇。空气通过布置在凸缘中的一个凸缘上的开口被吸入并被引导穿过电机。风扇包括加强肋，该加强肋布置在移动轮的外表面上，以促使空气流返回。

实用新型JPS58150373公开了一种机械，该机械包括两部件式转子和分别附接至这两个部件的两个风扇。下游风扇包括两组叶片。

申请JP2003219605公开了一种包括具有两对叶片的风扇的封闭式机械。

专利DE560135描述了一种在壳体的端部表面上具有开口的机械，其中，空气经由开口进入。该机械包括分别靠近这些开口定位的两个风扇，所述两个风扇将空气流朝向位于壳体的侧表面上的出口引导。风扇中的每个风扇包括主叶片和借助于支承件附接至主叶片的副叶片。

申请DE10256805公开了一种在空气流方向的上游的护罩上具有突出部的双护罩风扇。

发明内容

本发明的目的在于进一步改进旋转电机并且通过以下旋转电机实现该目的：该旋转电机包括转子和定子，并且该旋转电机通过由至少一个风扇产生的空气流冷却，所述至少一个风扇可以由电机的主轴驱动或由风扇本身的驱动系统驱动，该风扇包括用于产生冷却空气流的主叶片和处于这些主叶片的上游的翅片，所述翅片沿着轴向方向至少部分地覆盖定子的线圈头。

定子的“线圈头”被理解为是定子的绕组的从定子的磁路的槽延伸出的那些部分，特别是绕组的从一个槽延伸至另一个槽的那些部分。

本发明使得可以进一步提高电机的转子和定子的冷却效率。

本发明使得可以使用转子的旋转来冷却定子，冷却翅片产生沿着径向方向朝向定子的绕组定向的空气流。

翅片优选地与风扇的包括主叶片的主要部分的空气入口邻接，并且空气通过该空气入口被抽吸穿过电机。

优选地，翅片在电机的径向方向上布置在定子的线圈头的端部与转子的线圈头之间。

翅片可以在介于定子的线圈头的高度的0％到80％之间的距离上轴向地覆盖定子的线圈头。

优选地，翅片在5mm到500mm之间的距离上轴向地覆盖定子的线圈头，特别是在超过翅片的总高度的90％的距离上轴向地覆盖定子的线圈头。

翅片可以例如在介于转子的线圈头的高度的0％到80％之间的距离上轴向地覆盖转子的线圈头。转子的线圈头的这种覆盖可以进一步提高风扇的效率。

风扇可以是不同类型的，例如离心式的或螺旋离心式的。

风扇可以包括至少一个护罩。风扇例如具有两个护罩。在风扇具有两个护罩的情况下，空气入口可以包括位于上游护罩上的后部开口，空气在被主叶片径向向外排出之前经由该后部开口被抽吸。所述开口优选地是中央开口。

优选地，该开口是风扇的唯一空气入口。

两个护罩可以借助于主叶片连接至彼此。主叶片可以定向成使得产生径向向外排出的空气流。

翅片可以位于护罩的上游，优选地靠近所述后部开口定位，例如翅片邻接开口的边缘。

翅片的数量优选地大于叶片的数量。翅片的数量还可以小于叶片的数量。

翅片可以垂直于风扇的护罩连接或垂直于风扇的护罩中的一个护罩连接。

翅片的径向尺寸优选地随着距风扇的其余部分的距离的增大而减小。

优选地，翅片在电机的轴向方向上是长形的。“长形”被理解为意味着翅片在电机的轴向方向上的尺寸大于翅片在径向方向上的最大尺寸。

翅片优选地与风扇的其余部分一起模制成单件。作为变型，支承翅片的环可以附接至风扇的其余部分。

根据本发明的电机优选地为开放式电机，例如交流发电机。

附图说明

通过阅读以下对本发明的非限制性示例性实施方式的详细描述并通过研究附图将能够更好地理解本发明，在附图中：

-图1示意性地并以立体的方式示出了根据本发明生产的风扇；

-图2示出了沿着旋转轴线观察的图1的风扇；

-图3示出了图2的区域III的细节；

-图4为从侧面观察的图1的风扇的局部视图；

-图5示出了图4的区域V的细节；

-图6示出了配备有图1的风扇的旋转电机的一部分；以及

-图7示出了翅片的布置位置。

具体实施方式

本发明应用于所有的旋转电机并且更具体地、但非排他地应用于交流发电机。

交流发电机通常包括主要部分和励磁机。因此，转子可以包括主电感器和励磁机电枢，而定子包括主电枢和励磁机电感器。

转子并且特别是主电感器可以包括限定磁极的一个或更多个叠片，线圈导体在所述叠片上。线圈导体可以包括平直部分，该平直部分沿着旋转轴线延伸并且由夹持螺钉和楔保持在一个或更多个叠片上。

在图6中仅示出了转子的一部分。该图示出了转子的磁极的叠片10和对应的线圈头11。

定子20还包括限定磁路的叠片，该磁路具有接纳绕组22的槽。定子可以具有缠绕在齿上的线圈或分布式线圈绕组。

本发明最特别地适用于具有分布式线圈绕组的定子，在该定子中，导体被零散地引入到槽中，这种类型的线圈绕组也被称为“无规则绕组”。本发明还涵盖在定子上具有被称为“成型绕组”的线圈绕组的电机。

转子的轴使风扇30旋转，该风扇30也被称为“涡轮”，其存在于主电感器的一个侧部上。

电机可以仅包括一个风扇30，或者作为变型，电机可以包括例如两个风扇，所述两个风扇在主电感器的每个端部处。

具体地，图1和图4示出了风扇30可以具有两个护罩，两个护罩31和32借助于主叶片33连接至彼此，主叶片33定向成使得产生沿着径向方向排出的空气流。

根据本发明，风扇30在护罩32的面向转子的主电感器的一侧上包括散热翅片40，散热翅片40例如与风扇的其余部分一起制成为单件，或者作为变型，散热翅片40与附接至风扇30的其余部分的支承部件一起制成为单件。例如，这些翅片40如在图3中具体示出的那样径向地定向。

图5示出了散热翅片40的径向尺寸L可以在散热翅片40的基部47与散热翅片40的端部43之间进行变化，散热翅片40借助于基部47附接至护罩32。例如，每个翅片40具有：径向尺寸L，该径向尺寸L沿着边缘43的方向减小；径向内边缘45，该径向内边缘45与旋转轴线X形成角度α；以及径向外边缘46，该径向外边缘46具有平行于旋转轴线的部分46a，并且径向外边缘46借助于凹形边缘46b附接在护罩32的侧部上。部分46a经由直边缘46c朝向边缘43延伸，该直边缘46c与旋转轴线形成角度β。例如，但非必须地，β>α。翅片40远离护罩32向后突出的总高度S例如在护罩32与定子20的叠片之间的距离的0％到80％之间，更优选地总高度S在护罩32与定子20的叠片之间的距离的0％到90％之间。

翅片40的径向尺寸L例如在风扇入口直径的0％到50％之间。角度β例如在0°到180°之间，并且角度α在0°到180°之间。

风扇30例如由热塑性材料或金属制成，或者甚至通过将由热塑性材料制成的部分组装到金属部分上而制成。翅片40可以用由热塑性材料制成的部分制成。

如图1中具体示出的，翅片40靠近护罩32的后部开口50定位，其中，空气在被主叶片33径向向外排出之前被抽吸穿过该后部开口50。

具体地，翅片40如图2中具体示出的那样与开口50的边缘邻接，或者在未示出的变型中，翅片40在风扇的入口直径与风扇外径的90％之间的距离移位。

开口50优选地是圆形的。

翅片40相对于开口50的边缘51的切线的径向倾斜角θ可以变化，在图3中该径向倾斜角θ为90°。

翅片40的总数量例如在1到100之间。

优选地，翅片40的数量大于叶片33的数量。例如，如图2所示，翅片40的数量是叶片33的数量的两倍。

根据本发明，翅片40轴向地覆盖定子，并且更具体地，如图7所示，翅片40覆盖定子的线圈头24。轴向覆盖距离W例如在5mm到500mm之间，其中，该距离可以例如对应于超过翅片40的总高度S的90％。翅片在径向方向上布置在定子的线圈头的端部与转子的线圈头之间，如图7所示。

图6示出了翅片40接合在定子的线圈头24的径向内侧的空间中。

例如，在翅片40与转子的线圈头11之间存在距离m上的轴向覆盖，在所讨论的示例中，距离m小于距离W。例如，m在转子10的叠片与线圈头的端部之间的距离的0％到80％之间。如图5所示，翅片40的在从侧面观察时的渐缩形状使得翅片40可以接合在转子的线圈头与定子的线圈头之间，同时限制在转子旋转期间翅片40与转子的线圈头和定子的线圈头之间发生机械相互作用的风险。

两个相邻翅片40之间绕旋转轴线的间隔角度γ可以在0.1°到180°之间，如图3所示。

叶片的厚度e在例如0.1mm到100mm之间。

在电机的运行期间，翅片40有点像与由在护罩31与护罩32之间延伸的叶片33形成的风扇的主要部分关联布置的径向风扇。翅片40的存在使得可以增加总的空气流量。由翅片40排出的空气被引导到定子的线圈头24上，并且定子的线圈头用作使空气返回至转子的一种导流件。

由散热翅片40形成的径向风扇的入口处存在负压，由此，风扇30的主要部分可以以较小的损耗和提高的效率运行。

返回至转子的空气在转子的线圈头24的端部区域中具有较高的速度，这使得可以增大传热系数并获得更有效的冷却，同时降低转子线圈中的热点的风险。

本发明并不限于所描述的示例。

特别地，可以进一步改变风扇的形状和类型以及转子或定子或电机结构的形状和类型；本发明还适用于例如如专利EP 2274816中所描述的具有径向风扇和中央空气入口的双通风式机械。

Claims (9)

1.一种开放式旋转电机，所述电机包括转子和定子，并且所述电机通过由至少一个风扇产生的空气流冷却，所述风扇由所述电机的主轴驱动或由所述风扇本身的驱动系统驱动，所述风扇包括主要部分和翅片(40)，所述主要部分包括空气入口(50)和用于产生冷却空气流的主叶片(33)，所述翅片(40)处于这些主叶片的上游、在所述风扇的面向所述转子的一侧上，所述翅片(40)沿轴向方向至少部分地覆盖所述定子的线圈头(24)，所述翅片(40)与所述空气入口(50)邻接，所述翅片产生沿径向方向朝向所述定子的绕组定向的空气流，所述翅片的径向尺寸(L)随着距所述风扇的所述主要部分的距离的增大而减小，所述翅片(40)轴向地覆盖所述转子的线圈头(22)。

2.根据权利要求1所述的电机，所述翅片(40)在5mm到500mm之间的距离(W)上轴向地覆盖所述定子的所述线圈头。

3.根据权利要求2所述的电机，所述翅片(40)在超过翅片(40)的总高度(S)的90％的距离(W)上轴向地覆盖所述定子的所述线圈头。

4.根据权利要求1所述的电机，所述翅片(40)在介于所述转子的所述线圈头的高度的0％到80％之间的距离(m)上轴向地覆盖所述转子的所述线圈头(22)。

5.根据权利要求1所述的电机，所述风扇(30)包括至少一个护罩(31、32)。

6.根据权利要求1所述的电机，所述翅片(40)的数量大于所述主叶片(33)的数量。

7.根据权利要求5所述的电机，所述翅片(40)垂直于所述风扇的所述护罩连接或垂直于所述风扇的所述护罩中的一个护罩(32)连接。

8.根据权利要求1所述的电机，所述翅片(40)与所述风扇的所述主要部分一起模制成单件。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的电机，所述电机为交流发电机。

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