CN115694072A - 电机的有源元件的冷却 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电机和用于冷却电机的有源元件的方法。更具体而言，本公开涉及发电机和用于冷却风力涡轮(例如，直接驱动风力涡轮)的发电机的相邻有源转子元件和/或相邻有源定子元件的方法。电机包括包含多个有源转子元件的转子、包含多个有源定子元件的定子，以及使有源转子元件和有源定子元件分离的气隙。电机还包括辐射吸收器，该辐射吸收器布置在第一和第二相邻有源转子元件之间或在第一和第二相邻有源定子元件之间。

Description

电机的有源元件的冷却
技术领域
本公开涉及电机和用于冷却电机的有源元件的方法。更具体而言，本公开涉及发电机和用于冷却风力涡轮(例如，直接驱动风力涡轮)的发电机的相邻有源转子元件和/或相邻有源定子元件的方法。
背景技术
电机(诸如马达和发电机)大体上包括转子结构和定子结构。大型电气发电机可为例如电励磁发电机或永磁励磁发电机(PMG)。电机的转子相对于定子旋转。转子可为内部结构，并且定子可为外部结构。在该情况下，定子因此包绕(例如，沿径向)转子。作为备选，构造可为相反的，即，转子包绕(例如，沿径向)定子。
此类发电机可例如在风力涡轮中使用。风力涡轮大体上包括具有转子毂和多个叶片的转子。转子设定成在风对叶片的影响下旋转。转子轴的旋转直接地(“直接地驱动”)或通过齿轮箱的使用驱动发电机转子。
直接驱动风力涡轮发电机可具有例如6-10米(236-328英寸)的直径、例如2-3米(79-118英寸)的长度，并且可以以低速(例如，在2到20rpm(每分钟转数)的范围内)旋转。作为备选，发电机还可联接于齿轮箱，该齿轮箱将发电机的旋转速度增加至例如50至500rpm之间或甚至更高。
在电机(诸如直接驱动风力涡轮的发电机)中，冷却大体上为重要的。具体而言，转子和定子的有源元件(例如，永磁体和线圈)可发热。有源转子和定子元件的温度的增加可导致有源元件的故障，并且可降低发电机的效率。为了降低转子和定子的有源元件的温度，冷却流体可运行穿过使有源元件分离的气隙。冷却流体接触有源元件并且带走来自它们的热。冷却系统可提供用于将冷却流体朝向和远离气隙引导，并且因此将热从转子和定子的有源元件移除。
主要在电磁光谱的红外区域中的、由有源元件发射的热辐射(即，热性质的电磁辐射)增加邻近的有源元件的温度。根据斯特藩-玻尔兹曼定律，从物体(本文中为有源元件)辐射的功率随着物体的温度的四次方而增加。因此，有源元件的温度的相对小的增加可引起有源元件辐射的功率的相关增加。
另外，有源元件的表面的发射率(发射率可限定为在与斯特藩-玻尔兹曼定律给出的相同温度下，来自表面的热辐射与来自理想吸收全部辐射能表面的辐射的比率)可接近1，即，它们可在作为热辐射来发射能量方面特别有效。例如，线圈的发射率可为大约0.9或高于0.9。因此，第一有源元件可通过辐射加热相邻的第二有源元件，因此进一步增加第二有源元件的温度，并且反之亦然。例如，两个相邻的有源定子元件或两个相邻的有源转子元件可通过热辐射相互加热。
因此，热辐射增加针对电机的有源元件的冷却要求。可需要更加强大的冷却系统来冷却有源元件。在有源元件的温度可不胜过温度阈值(在该温度阈值之上，元件的故障接着发生)时，热辐射还限制例如发电机可输出的功率。
发明内容
在本公开的方面中，提供一种电机。电机包括转子和定子。转子包括多个有源转子元件，并且定子包括多个有源定子元件。电机还包括气隙，该气隙使有源转子元件和有源定子元件分离。电机还包括辐射吸收器，该辐射吸收器布置在第一和第二相邻有源转子元件之间或在第一和第二相邻有源定子元件之间。
根据该方面，辐射吸收器设在转子的两个相邻元件或定子的两个相邻元件之间。当有源元件在使用时发热时，辐射吸收器可吸收由相邻有源元件发射的热辐射的至少一部分，由此避免由第一有源元件发射的热辐射的至少一部分到达第二有源元件，并且反之亦然。运行穿过相邻的有源元件且因此沿着辐射元件的冷却流体可例如由于对流而降低有源元件和辐射吸收器的温度。
因此，与其中不存在辐射吸收器的情况相比，可降低相邻有源元件的温度。在有源元件的温度降低时，有源元件的使用寿命可增加。此外，可减小流体地连接于有源元件的冷却系统的大小。另外，可增加电机的功率输出。在有源元件可不达到温度阈值(在该温度阈值之上，有源元件可失效)时，可增加电机的功率生产，因为有源元件可承受较高温度。取决于有源元件的功率生产和使用寿命的要求，使有源元件的使用寿命增加可与使电机的功率输出增加相平衡。
遍及本公开，辐射吸收器可理解为能够吸收入射热辐射的元件。辐射吸收器的吸收率越高，辐射吸收器的吸收能力就越好。遍及本公开，吸收率可理解为入射在表面上的电磁辐射(特别是热辐射)的比率，该电磁辐射(特别是热辐射)由表面吸收。吸收率还可被称为吸收比。遍及本公开，热辐射可特别地被认为是电磁辐射，其在从0.1μm到100μm的波长范围内处于非零温度。用语热辐射经常用于将该形式的电磁辐射与其它形式的电磁辐射(诸如无线电波、X射线或伽马射线)区分开。
如遍及本公开使用的有源元件可被认为是磁性地和/或电气地有源的转子和/或定子的元件。有源定子元件可例如为一个或多个永磁体、一个或多个永磁体模块、一个或多个线圈，或者一个或多个线圈模块。有源转子元件同样可为一个或多个永磁体、一个或多个永磁体模块、一个或多个线圈，或者一个或多个线圈模块。例如，有源定子元件可为线圈，并且有源转子元件可为永磁体模块。在其它实例中，有源定子元件和有源转子元件两者可为线圈。
电机可为发电机，具体而言，为用于风力涡轮的发电机，并且更具体而言，为用于直接驱动风力涡轮的发电机。
在又一方面中，提供一种方法。方法包括使电机的转子旋转。方法还包括使冷却流体在相邻的有源转子元件之间以及在相邻的有源定子元件之间运行，使得冷却流体还围绕多个辐射吸收器流动，该多个辐射吸收器至少包括在相邻的有源转子元件中的一个与相邻的有源定子元件之间。
在再一方面中，提供一种用于风力涡轮的发电机。发电机包括包含多个有源转子元件的转子、包括多个有源定子元件的定子，以及使有源转子元件和有源定子元件分离的气隙。发电机还包括多个辐射吸收片材，该多个辐射吸收片材布置在相邻有源转子元件之间和/或在相邻有源定子元件之间。
技术方案1. 一种电机(100)，其包括：
包括多个有源转子元件(115)的转子(110)、包括多个有源定子元件(125)的定子(120)，以及使所述有源转子元件(115)和所述有源定子元件(125)分离的气隙(116)；以及
辐射吸收器(130)，其布置在第一和第二相邻有源转子元件(115)之间和/或在第一和第二相邻有源定子元件(125)之间。
技术方案2. 根据技术方案1所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)具有0.8或更大、具体地0.9或更大、以及更具体地0.95或更大的热辐射吸收率。
技术方案3. 根据技术方案1或技术方案2所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)布置成具有至所述第一和第二相邻有源元件的大致上相同的距离。
技术方案4. 根据技术方案1-3中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)具有厚度，所述厚度在所述第一和第二相邻有源元件之间的距离的1％和20％之间，更具体地1％和10％之间，以及更具体地2％和5％之间。
技术方案5. 根据技术方案1-4中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)大致上完全地沿着有源元件的高度延伸，高度大致上垂直于所述转子沿边或所述定子沿边的局部表面测量，所述第一和第二有源元件连接于所述局部表面。
技术方案6. 根据技术方案1-5中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器包括一种或多种金属合金。
技术方案7. 根据技术方案1-6中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器具有表面，所述表面处理用于具有增强的热辐射吸收能力。
技术方案8. 根据技术方案1-7中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器为片材，所述片材具有面向所述第一有源元件的第一面和面向所述第二有源元件的第二面。
技术方案9. 根据技术方案8所述的电机，其中，所述片材具有厚度，所述厚度在0.1和5毫米之间，更具体地在0.1和3毫米之间，并且更具体地在0.2和1毫米之间。
技术方案10. 根据技术方案1-9中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器具有沿着其高度变化的厚度，并且可选地，其中从所述辐射吸收器至邻近的有源元件的距离为大致上恒定的。
技术方案11. 根据技术方案1-10中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器构造成延伸超过一个或多个相邻的有源元件到所述气隙(116)中。
技术方案12. 根据技术方案1-11中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器适合于遵循所述相邻有源元件中的一个或多个的轮廓。
技术方案13. 根据技术方案1-12中的任一项所述的电机，其中，所述电机为发电机。
技术方案14. 一种根据技术方案15所述的发电机，其中，所述发电机为永磁发电机。
技术方案15. 一种风力涡轮，其包括根据技术方案13或技术方案14所述的发电机。
附图说明
图1示意性地示出风力涡轮的一个实例的透视图；
图2示出风力涡轮的毂和机舱的实例；
图3示意性地示出根据实例的电机的放大截面视图；
图4示意性地示出图3的电机的放大透视图，其中一些有源转子元件被移除；
图5示意性地示出图3和图4的电机的放大截面视图中的辐射吸收器的若干实例；以及
图6示意性地示出用于冷却有源转子元件和/或有源定子元件的方法的实例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本公开的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。每个实例经由阐释本公开提供，而不限制本公开。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本公开中作出各种改型和变型，而不脱离本公开的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本公开覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。
尽管本文中主要提及用于直接驱动风力涡轮的发电机，但是本文中公开的实例可大体上应用于电机。
图1为风力涡轮10的实例的透视图。在实例中，风力涡轮10为水平轴风力涡轮。作为备选，风力涡轮10可为竖直轴风力涡轮。在实例中，风力涡轮10包括从地面12上的支承系统14延伸的塔架15、安装在塔架15上的机舱16，以及联接于机舱16的转子18。转子18包括可旋转毂20和至少一个转子叶片22，至少一个转子叶片22联接于毂20并且从毂20向外延伸。在实例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选的实施例中，转子18包括多于或少于三个转子叶片22。塔架15可由管状钢制作，以在支承系统14与机舱16之间限定腔(图1中未示出)。在备选的实施例中，塔架15为具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。根据备选方案，塔架可为混合塔架，其包括由混凝土制成的部分和管状钢部分。此外，塔架可为部分或完整的格子塔架。风力涡轮10可放置在陆上和在海上两者。
转子叶片22绕着毂20间隔，以便于使转子18旋转，以使得动能能够从风转化成可用的机械能，并且随后，转化成电能。转子叶片22通过在多个负载传递区域26处将叶片根部部分24联接于毂20来与毂20配合。负载传递区域26可具有毂负载传递区域和叶片负载传递区域(两者未在图1中示出)。关于转子叶片22诱导的负载经由负载传递区域26传递至毂20。
在实例中，转子叶片22可具有范围从大约15米(m)到大约90m或更大的长度。转子叶片22可具有任何合适的长度，其使得风力涡轮10能够如本文中描述地起作用。例如，叶片长度的非限制性实例包括20m或更小、37m、48.7m、50.2m、52.2m，或大于91m的长度。在风从风向28撞击转子叶片22时，转子18绕着转子轴线30旋转。在转子叶片22旋转并经受离心力时，转子叶片22还经受各种力和力矩。就此而言，转子叶片22可从中性或非偏转的位置偏转和/或旋转至偏转的位置。
此外，转子叶片22的桨距角(即，确定转子叶片22相对于风向的方位的角度)可由桨距系统32改变，以通过调整至少一个转子叶片22相对于风矢量的角位置来控制由风力涡轮10生成的负载和功率。示出转子叶片22的桨距轴线34。在风力涡轮10的操作期间，桨距系统32可特别地改变转子叶片22的桨距角，使得转子叶片(的部分)的迎角减小，这促进降低旋转速度并且/或者促进转子18的失速。
在实例中，每个转子叶片22的叶片桨距由风力涡轮控制器36或由桨距控制系统80独立地控制。作为备选，用于所有转子叶片22的叶片桨距可由所述控制系统同时地控制。
此外，在实例中，在风向28改变时，机舱16的偏航方向可绕着偏航轴线38旋转，以使转子叶片22相对于风向28定位。
在实例中，风力涡轮控制器36示出为定心在机舱16内，然而，风力涡轮控制器36可为分布式系统，其遍及风力涡轮10，在支承系统14上，在风电场内和/或在远程控制中心处。风力涡轮控制器36包括处理器40，其构造成执行本文中描述的方法和/或步骤。此外，本文中描述的其它构件中的许多个包括处理器。
如本文中使用的，用语“处理器”不限于在本领域中被称为计算机的集成电路，而是广义地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路，以及其它可编程电路，并且这些用语在本文中可互换地使用。应当理解的是，处理器和/或控制系统还可包括存储器、输入通道和/或输出通道。
图2为风力涡轮10的部分的放大截面视图。在实例中，风力涡轮10包括机舱16和转子18，转子18可旋转地联接于机舱16。更具体而言，转子18的毂20通过主轴44、齿轮箱46、高速轴48以及联接器50可旋转地联接于定位在机舱16内的电力发电机42。在实例中，主轴44至少部分地设置成与机舱16的纵向轴线(未示出)同轴。主轴44的旋转驱动齿轮箱46，齿轮箱46随后通过将转子18和主轴44的相对缓慢的旋转移动转换成高速轴48的相对快速的旋转移动来驱动高速轴48。后者连接于发电机42，用于在联接器50的帮助下生成电能。此外，变压器90和/或合适的电子设备、开关，和/或逆变器可布置在机舱16中，以便将具有400V至1000V之间的电压的、由发电机42生成的电能转换成具有中压(10-35KV)的电能。所述电能经由功率线缆从机舱16传导到塔架15中。
齿轮箱46、发电机42以及变压器90可由机舱16的主支承结构框架(可选地实施为主框架52)支承。齿轮箱46可包括齿轮箱壳体，其由一个或多个扭矩臂103连接于主框架52。在实例中，机舱16还包括主前支承轴承60和主后支承轴承62。此外，发电机42可通过使支承器件54解除联接来安装至主框架52，具体而言，以便防止发电机42的振动引入到主框架52中并且由此引起噪声发射源。
可选地，主框架52构造成承载由转子18和机舱16的构件的重量以及由风和旋转负载引起的全部负载，并且此外，构造成将这些负载引入到风力涡轮10的塔架15中。转子轴44、发电机42、齿轮箱46、高速轴48、联接器50，以及任何相关的紧固、支承和/或装固装置(包括但不限于支承件52，以及前支承轴承60和后支承轴承62)有时被称为传动系64。
在一些实例中，风力涡轮可为没有齿轮箱46的直接驱动风力涡轮。发电机42以与直接驱动风力涡轮中的转子18相同的旋转速度操作。因此，它们大体上具有比在具有齿轮箱46的风力涡轮中使用的发电机大得多的直径，用于提供与具有齿轮箱的风力涡轮相似的功率量。
机舱16还可包括偏航驱动机构56，偏航驱动机构56可用于使机舱16旋转，并且由此还使转子18绕着偏航轴线38旋转，以控制转子叶片22相对于风向28的透视。
为了使机舱16相对于风向28适当地定位，机舱16还可包括至少一个气象测量系统，该至少一个气象测量系统可包括风向标和风速计。气象测量系统58可将信息提供至风力涡轮控制器36，该信息可包括风向28和/或风速。在实例中，桨距系统32至少部分地布置为毂20中的桨距组件66。桨距组件66包括一个或多个桨距驱动系统68和至少一个传感器70。每个桨距驱动系统68联接于相应的转子叶片22(在图1中示出)，用于调节转子叶片22沿着桨距轴线34的桨距角。三个桨距驱动系统68中的仅一个在图2中示出。
在实例中，桨距组件66包括至少一个桨距轴承72，至少一个桨距轴承72联接于毂20和相应的转子叶片22(在图1中示出)，用于使相应的转子叶片22绕着桨距轴线34旋转。桨距驱动系统68包括桨距驱动马达74、桨距驱动齿轮箱76，以及桨距驱动小齿轮78。桨距驱动马达74联接于桨距驱动齿轮箱76，使得桨距驱动马达74将机械力给予至桨距驱动齿轮箱76。桨距驱动齿轮箱76联接于桨距驱动小齿轮78，使得桨距驱动小齿轮78由桨距驱动齿轮箱76旋转。桨距轴承72联接于桨距驱动小齿轮78，使得桨距驱动小齿轮78的旋转引起桨距轴承72的旋转。
桨距驱动系统68联接于风力涡轮控制器36，用于在接收到来自风力涡轮控制器36的一个或多个信号时调整转子叶片22的桨距角。在实例中，桨距驱动马达74为任何合适的马达，该任何合适的马达由电功率和/或液压系统驱动，这使得桨距组件66能够如本文中描述地起作用。作为备选，桨距组件66可包括任何合适的结构、构造、布置和/或构件，诸如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。在某些实施例中，桨距驱动马达74由能量驱动，该能量从毂20的转动惯量和/或储存的能量源(未示出)抽取，该储存的能量源(未示出)将能量供应至风力涡轮10的构件。
桨距组件66还可包括一个或多个桨距控制系统80，用于在特定优先情形的情况下和/或在转子18超速期间，根据来自风力涡轮控制器36的控制信号控制桨距驱动系统68。在实例中，桨距组件66包括至少一个桨距控制系统80，至少一个桨距控制系统80通信地耦合于相应的桨距驱动系统68，用于独立于风力涡轮控制器36控制桨距驱动系统68。在实例中，桨距控制系统80耦合于桨距驱动系统68和传感器70。在风力涡轮10的正常操作期间，风力涡轮控制器36可控制桨距驱动系统68，以调整转子叶片22的桨距角。
根据实施例，功率发电机84(例如包括电池和电容器)布置在毂20处或在毂20内，并且联接于传感器70、桨距控制系统80和桨距驱动系统68，以将功率源提供至这些构件。在实例中，功率发电机84在风力涡轮10的操作期间将持续的功率源提供至桨距组件66。在备选的实施例中，功率发电机84仅在风力涡轮10的电功率损失事件期间将功率提供至桨距组件66。电功率损失事件可包括功率电网损失或下降、风力涡轮10的电气系统的失灵，和/或风力涡轮控制器36的故障。在电功率损失事件期间，功率发电机84操作成将电功率提供至桨距组件66，使得桨距组件66可在电功率损失事件期间操作。
在实例中，桨距驱动系统68、传感器70、桨距控制系统80、线缆，以及功率发电机84均定位在由毂20的内表面88限定的腔86中。在备选的实施例中，所述构件相对于毂20的外表面定位，并且可直接地或间接地联接于外表面。
在本公开的方面中，提供电机100。电机100包括转子110和定子120。转子120包括多个有源转子元件115，并且定子包括多个有源定子元件125。电机100还包括气隙116，气隙116使有源转子元件115和有源定子元件125分离。电机100还包括辐射吸收器130，辐射吸收器130布置在第一相邻有源转子元件111与第二相邻有源转子元件112之间，或者布置在第一相邻有源定子元件121与第二相邻有源定子元件122之间。
图3示意性地示出电机100的截面的放大视图。在实例中，电机100为径向机器(具体而言，发电机42)。发电机可为用于风力涡轮10的发电机，并且更具体而言，为用于直接驱动风力涡轮的发电机。有源转子元件115为永磁体模块，并且有源定子元件125为线圈，但是其它有源转子元件和定子元件为可能的。例如，有源转子元件和有源定子元件两者可为线圈。如图3中示出的，定子线圈125围绕定子齿状物119缠绕。
永磁体模块可限定为具有多个永磁体的单元，使得多个磁体可一起安装和拆卸。此类模块可具有模块基部，该模块基部具有适合于收纳或接收多个永磁体的形状。磁体可以以多种方式固定于基部。基部可构造成以如下方式固定于磁场沿边(例如，固定于转子沿边)，使得多个磁体通过模块基部一起固定于磁场沿边。永磁体模块的使用可促进发电机磁场的制造。
在图3中，转子110包绕定子120，但是在其它实例中，定子120可包绕转子110。类似地，可使用其它构造和其它类型的电机100。例如，电机100可为轴流式机器(例如，轴流式发电机)。在一些其它实例中，电机100可为马达。
电机100还包括辐射吸收器130，辐射吸收器130在两个相邻的有源元件之间，在该图中，在两个周向132相邻的有源定子元件125(诸如线圈)之间。电机100可包括定子120中的一个或多个辐射吸收器130，和/或转子110中的一个或多个辐射吸收器130。例如，电机100可包括在每对相邻的有源定子元件125之间的辐射吸收器130。备选地或附加地，电机100可包括在每对相邻的有源转子元件115之间的辐射吸收器130。
辐射吸收器130可具有高于0.8，更具体地高于0.9，以及更具体地高于0.95的吸收率。在一些实例中，辐射吸收器的吸收可为大约0.98。吸收率可指示辐射吸收器在吸收热辐射方面的效率如何。吸收率值越接近1，则吸收器越好。在一些实例中，辐射吸收器130可为吸收全部辐射能的。
在一些实例中，辐射吸收器130可具有处理的表面，用于具有合适的或增强的热吸收特性。辐射吸收器可例如具有热辐射吸收涂层。热辐射吸收涂料(例如，红外辐射吸收涂料)可用于对辐射吸收器130进行涂抹。一种或多种热辐射(例如，红外辐射)吸收器膜或箔可用于覆盖(部分地或全部地)辐射吸收器。辐射吸收器130可包括(多种)热辐射吸收器涂料和(多种)热辐射吸收器膜两者。
在一些实例中，辐射吸收器130可包括一种或多种金属合金。金属合金可适合于有效地吸收热辐射。金属合金可例如包括银合金、铜合金、铝合金，或黄铜合金。金属合金辐射吸收器130的表面可被处理，例如，其可涂抹有一种或多种热辐射吸收涂料并且/或者覆盖有一种或多种热辐射吸收器膜或箔。
辐射吸收器130可布置在两个相邻的有源定子元件121,122之间或两个相邻的有源转子元件111,112之间的中间区域中。即，辐射吸收器130可布置成使得辐射吸收器130和第一相邻有源元件111,121之间的距离135a与辐射吸收器130和第二相邻有源元件112,122之间的距离135b相似或大致上相同。辐射吸收器与有源元件之间的距离135a,135b可在给定的径向高度处沿周向方向132测量。
具有布置在转子的两个相邻有源元件111,112之间或在定子的两个相邻有源元件120,121之间的辐射吸收器130，特别是当从吸收器130至相邻元件的距离135a,135b为大致上相同的时，可改进冷却流体在相邻有源元件之间的使用。如果不存在辐射吸收器130，则靠近或接触有源元件的冷却流体的仅一部分被加热并且带走热，用于使有源元件的温度减小。但是当使用辐射吸收器130时，靠近或接触吸收器130的冷却流体的一部分被加热，并且也带走热。因此，冷却流体的更好使用可通过将辐射吸收器130布置在两个相邻的有源转子或定子元件之间来实现，并且特别是如果辐射吸收器130放置在距有源元件的大致相同的距离135a,135b处。可因此提高冷却效率。
在图3的实例中，可看到，在径向方向上，邻近的线圈之间的间隔略微地增加。在该特别的实例中，辐射吸收器片材130的厚度为恒定的。在其它实例中，辐射吸收器的厚度可在径向方向上变化。在一些实例中，辐射吸收器的厚度可变化，使得至邻近的线圈(或磁体)的距离在径向方向上(即，沿着辐射吸收器的高度)为大致上恒定的。
辐射吸收器130可具有例如在轴向方向131上的长度、例如在径向方向133的高度，以及例如在周向方向132上的宽度。辐射吸收器可具有厚度(即，宽度)，该厚度(即，宽度)在0.1和5毫米(mm)之间，更具体地在0.1和3mm之间，并且更具体地在0.2和1毫米之间(例如，大约0.5mm)。
将辐射吸收器130布置在转子110中的相邻有源元件115之间或在定子120中的相邻有源元件125之间可干扰相邻有源元件之间的冷却流体的流。在一些实例中，辐射吸收器130的厚度可例如在相邻有源元件121,122之间的距离135的1%和20%之间，更具体地1%和10%之间，以及更具体地2%和5%之间。可减少冷却流体的流，但是该减少可通过由辐射吸收器130提供的热吸收来补偿。
以上范围中的宽度可允许通过将辐射吸收器130布置在相邻的有源元件之间，通过经由辐射吸收器130的热移除的增加来补偿冷却的降低。在一些实例中，冷却流体的流可由于辐射吸收器130的布置而降低2%至4%之间，但是辐射吸收器130可使冷却增加大约10%。因此，改进热移除。
辐射吸收器130可部分地或全部地沿着有源元件115,125的尺寸延伸。与辐射吸收器130类似，有源元件115,125可具有例如在轴向方向131上的长度、例如在径向方向133上的高度，以及例如在周向方向132上的宽度。辐射吸收器130可部分地或全部地沿着有源元件115,125的尺寸中的任一个延伸。例如，在图3中，辐射吸收器130全部地沿着有源元件125的高度延伸。
有源元件115,125可连接(例如，附接)于转子沿边或定子沿边。有源元件115,125的高度可大体上、大致上垂直于转子沿边或定子沿边的局部表面测量，有源元件连接(例如，附接)于该局部表面。类似地，辐射吸收器130的高度可大致上垂直于转子沿边或定子沿边的局部表面测量，有源元件连接(例如，附接)于该局部表面。
辐射吸收器可以以多种方式安装在电机中。在实例(诸如图3的实例)中，辐射吸收器(片材或其它)可安装在定子或转子沿边处。即，辐射吸收器可安装在线圈的“脚部”或基部或者永磁体(模块)的基部处或附近。在其它实例中，辐射吸收器可在一个或多个点处附接于邻近的(多个)有源元件。例如，出于该目的，可使用粘合剂。这些安装方法的组合也为可能的。
图4示意性地示出图3的电机100的放大透视图，其中一些有源转子元件被移除。可看到围绕定子齿状物119缠绕的多个线圈125。如在图3中，有源转子元件115为永磁体模块。可在相邻的线圈之间看到两个辐射吸收器130。辐射吸收器130可部分地或全部地沿着有源元件115,125的长度延伸。在图4中，辐射吸收器130部分地沿着线圈125的长度(沿着轴向方向131测量)延伸。
有源元件115,125(例如，图4中的线圈)可具有中心部分128、第一纵向端部部分126，以及第二相对纵向端部部分127。在图4中，辐射吸收器130不在线圈125的相邻端部部分126,127之间延伸。在其它实例中，辐射吸收器130可在相邻有源元件的端部部分126,127之间(例如，仅在端部部分之间)延伸。辐射吸收器130可在有源元件的第一端部部分126之间和/或在有源元件的第二端部部分127之间延伸。
在一些实例中，如例如在图3和图4中，辐射吸收器130可为片材。片材可具有合适的形状，用于布置在相邻有源元件之间的相对小的间隙117中，且用于优化由有源元件发射的热辐射的吸收。片材可具有第一面和第二面。第一面可布置成面向第一有源元件121，并且第二面可布置成面向第二有源元件122。片材可具有厚度(即，宽度)，该厚度(即，宽度)在0.1和5毫米(mm)之间，并且更具体地在0.2和1毫米之间(例如，大约0.5mm)。
辐射吸收器130可延伸超过有源元件115,125。图5示出图3和图4的电机100的放大截面视图中的辐射吸收器的若干实例。在该实例中，转子辐射吸收器130'延伸超过相邻的有源转子元件111,112到气隙116中。定子辐射吸收器130也延伸超过相邻的有源定子元件121,122到气隙116中。转子辐射吸收器130'围绕第一有源元件111以及围绕第二有源元件112弯曲。转子辐射吸收器130'在该实例中具有大致T形的截面，但是转子辐射吸收器130'可在其它实例中具有其它形状。定子辐射吸收器130围绕第一有源定子元件121弯曲。定子辐射吸收器130在该实例中具有大致L形的截面，但是定子辐射吸收器130可在其它实例中具有其它形状。辐射吸收器130,130'可构造成延伸超过一个或多个相邻的有源元件115,125，并且适合于相邻的有源元件115,125中的一个或多个的轮廓。
在一些实例中，辐射吸收器230,230'可构造成形成冷却通道231。可理解的是，当辐射吸收器构造为冷却通道231的部分时，辐射吸收器构造成形成冷却通道231，冷却流体可引导穿过冷却通道231。在该情况下，辐射吸收器230可在第一有源元件和第二有源元件之间以及在第二有源元件和第三有源元件之间的两个不同点处直接地安装至沿边(在该情况下，转子的沿边，但是应该清楚的是，对于定子而言，这也是可能的)。
冷却通道231在截面中具有闭合轮廓。冷却通道(和辐射吸收器)的截面可截取为大致上垂直于冷却流体在相邻有源元件之间喷射所沿的方向。例如，冷却流体可沿轴向131流动穿过冷却通道231，并且截面可沿径向133和周向132方向延伸。一旦附接于例如转子或定子，辐射吸收器230,230'可形成导管的部分。例如，辐射吸收器可形成导管的一个或多个壁。
如果冷却流体(例如，空气)引入在冷却通道231中，则可增强冷却流体与有源元件之间的接触。当与没有辐射吸收器形成冷却通道的冷却相比时，可因此提高冷却效率。注意到，使冷却流体与有源元件之间的接触增加还可通过不形成冷却通道231的辐射吸收器来实现。例如，在图5中，辐射吸收器130和130'还可增加冷却流体与相邻有源元件之间的接触，因为它们限制冷却流体在周向方向132上的移动。因此，相对于其中不存在辐射吸收器130,130'的情况，也可增强冷却。
在一些实例中，为了形成冷却通道231，辐射吸收器的端部部分232可附接于有源元件支承件119。例如，如果有源定子元件125为线圈，则辐射吸收器的端部部分232可附接于齿状物190，线圈围绕齿状物190缠绕。在图5中示意性地示出至齿状物119的附接的实例，其中L形辐射吸收器230的短壁附接于线圈122的齿状物119。在此类实例中，只要吸收器230连结于齿状物119(例如，沿着线圈122的整个长度(在轴向方向131上))，就可避免冷却流体朝向气隙116的流。
在一些实例中，为了形成冷却通道231，辐射吸收器的端部部分可附接于有源元件。例如，如果图5的辐射吸收器131'将形成冷却通道，则在周向方向132上延伸的端部部分可附接于有源转子元件111和112(例如在不进入气隙116的情况下)。
在一些实例中，辐射吸收器230'可具有C形或U形的截面。例如，可提供辐射吸收器，其构造成在截面中完全地包绕有源元件(例如，转子元件115)。在此类情况下，如图5中示意性地示出的，提供辐射吸收器230'，其连结于转子沿边并完全地包绕例如有源转子元件111。
构造成形成冷却通道的辐射吸收器130,130',230,230'可包括一个或多个壁。例如，如果辐射吸收器具有C形的截面，则可说的是，辐射吸收器具有一个壁。但是，如果例如辐射吸收器具有L形、T形或U形的截面，则该辐射吸收器可由两个或更多个壁形成。两个壁(例如，第一壁和第二壁)可在它们之间大致上垂直。
辐射吸收器130,130',230,230'可通过任何合适的紧固件或器件连结或连接于转子沿边或定子沿边。在一些实例中，T形块或楔形物可用作紧固件。辐射吸收器130可不必直接地附接于转子或定子沿边，但是辐射吸收器130可附接于一个或多个有源元件支承件119的基部。例如，辐射吸收器130可附接在两个齿状物119之间，两个齿状物119构造成支承线圈，如图3的实例中示出的。
在本公开的又一方面中，提供方法300。方法在图6中示意性地示出。
方法包括，在框310处，使电机100的转子110旋转。电机100可为如关于图3-5描述的电机100。即，电机包括转子110和定子120，转子120包括多个有源转子元件115，并且定子120包括多个有源定子元件125。电机还包括气隙116，气隙116使有源转子元件115和有源定子元件125分离。在一些实例中，电机100可为发电机42，具体而言，为用于风力涡轮的发电机，并且更具体而言，为用于直接驱动风力涡轮的发电机。
方法还包括，在框320处，使冷却流体在相邻的有源转子元件115之间以及在相邻的有源定子元件125之间运行，使得冷却流体还围绕多个辐射吸收器130流动，多个辐射吸收器130至少包括在相邻有源转子元件115中的一个与相邻有源定子元件125之间。
根据该方面，由相邻有源元件发射的热辐射可由辐射吸收器130吸收，辐射吸收器130布置在相邻的有源元件之间。由于冷却流体在围绕辐射吸收器130流动时接触辐射吸收器130，故冷却流体可通过对流从辐射吸收器130(和有源元件115,125)带走热。尽管辐射吸收器130可阻碍冷却流体在相邻有源元件之间的流，但是由它们130吸收的热辐射以及因此没有到达相邻有源元件的热可补偿由于以辐射吸收器130阻碍冷却流体的流而损失的冷却效果，辐射吸收器130布置在转子和/或定子120中。
辐射吸收器130可布置在转子110和/或定子120中。辐射吸收器130可具有已经关于图3-5解释的一个或多个特征。例如，辐射吸收器130可为合金金属片材。
在一些实例中，冷却流体可为空气。在一些实例中，冷却流体可在有源转子元件之间以及在有源定子元件之间沿轴向方向131运行。
转子的旋转可在使冷却流体运行之前、在使冷却流体运行之后，或在与使冷却流体运行大致相同的时间处开始。
在一些实例中，使转子旋转包括通过风的作用来使多个风力涡轮叶片22旋转。在这些实例中，电机100为发电机42。发电机42可直接地驱动或者通过齿轮箱驱动。
在本公开的又一方面中，提供用于风力涡轮10的发电机42。发电机42包括转子110和定子120。转子包括多个有源转子元件115。定子包括多个有源定子元件125。发电机还包括气隙116，气隙116使有源转子元件115和有源定子元件125分离。发电机42还包括多个辐射吸收器130，多个辐射吸收器130布置在相邻的有源转子元件111,112之间和/或在相邻的有源定子元件121,122之间。
在一些实例中，气隙116可为径向133气隙。
在一些实例中，多个辐射吸收器130可为多个片材。在一些实例中，多个片材中的一个或多个片材(例如，所有片材)可具有厚度，该厚度在0.1和5毫米之间，更具体地在0.1和3毫米之间，并且更具体地在0.2和1毫米之间。
在一些实例中，多个片材的吸收率(即，多个片材中的每个片材的吸收率)可为0.95或更大。
关于图3-5的描述适用于该方面。
该书面的描述使用实例以公开教导(包括优选实施例)，并且还使本领域技术人员能够实践本文中公开的教导(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。可授予专利权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。来自描述的各种实施例的方面，以及针对每个此类方面的其它已知等同物可由本领域技术人员混合和匹配，以构建根据本申请的原理的附加实施例和技术。如果与附图有关的附图标记在权利要求中放置在括号中，则它们仅用于试图增加权利要求的可理解性，并且将不被解释为限制权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种电机(100)，其包括：
包括多个有源转子元件(115)的转子(110)、包括多个有源定子元件(125)的定子(120)，以及使所述有源转子元件(115)和所述有源定子元件(125)分离的气隙(116)；以及
辐射吸收器(130)，其布置在第一和第二相邻有源转子元件(115)之间和/或在第一和第二相邻有源定子元件(125)之间。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)具有0.8或更大、具体地0.9或更大、以及更具体地0.95或更大的热辐射吸收率。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)布置成具有至所述第一和第二相邻有源元件的大致上相同的距离。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)具有厚度，所述厚度在所述第一和第二相邻有源元件之间的距离的1％和20％之间，更具体地1％和10％之间，以及更具体地2％和5％之间。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器(130)大致上完全地沿着有源元件的高度延伸，高度大致上垂直于所述转子沿边或所述定子沿边的局部表面测量，所述第一和第二有源元件连接于所述局部表面。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器包括一种或多种金属合金。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器具有表面，所述表面处理用于具有增强的热辐射吸收能力。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器为片材，所述片材具有面向所述第一有源元件的第一面和面向所述第二有源元件的第二面。
9.根据权利要求8所述的电机，其中，所述片材具有厚度，所述厚度在0.1和5毫米之间，更具体地在0.1和3毫米之间，并且更具体地在0.2和1毫米之间。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的电机，其中，所述辐射吸收器具有沿着其高度变化的厚度，并且可选地，其中从所述辐射吸收器至邻近的有源元件的距离为大致上恒定的。
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