CN1685588A - 带有一个具有被冷却的线圈条的定子的电机 - Google Patents

带有一个具有被冷却的线圈条的定子的电机 Download PDF

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Abstract

一种电机包括一个具有一个薄板体(11)的一个定子(10)，在该薄板体中设置了多个沿轴向延伸的槽(12)，在该槽中多个线圈条(13、14)分别沿径向叠放地布置并且通过位于其中间的间隔机构(19)相互分开，并且在该间隔机构中设置了平行于线圈条(13、14)延伸的通道(20)，一种用于冷却线圈条(13、14)的冷却介质通过该通道流动。在这样一种电机中如此以较少的费用实现对于线圈的明显改善的冷却：沿轴向延伸的管形间隔元件(19)用作为间隔机构，该间隔元件的内部空间分别形成了一个用于冷却介质的通道(20)。

Description

带有一个具有被冷却的线圈条的定子的电机
技术领域
本发明涉及电机冷却的领域。本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的电机。
这样一种电机例如从文献EP-B1-0 172 397中已知。
背景技术
大型的转动电机例如用于产生电能的发电机包括一个转子和一个定子，该定子同心地包围所述转子。定子通常是由单个的薄板构造的薄板体(Blechkoerper)。在大功率情况下，安装在定子中的定子绕组具有单个的线圈条(Wicklungsstab)，该线圈条设置在定子的薄板体的相应的槽中，并且在槽中通过槽闭合楔(Nuten-abschlusskeil)固定。
在图1中局部地示出穿过按照背景技术的一个定子的一个被线圈条填充的槽的一个横截面。图1中的定子10’的下部的横向延伸的界限同时相对于位于其下的、在图1中没有示出的转子限定了间隙，该定子在薄板体11中具有一个从间隙起沿轴向向外延伸的槽12，其中设置了在径向上下叠放的两个线圈条14和13。线圈条13、14本身具有一个在图1中画出的复杂的内部结构，这里对此结构没必要作进一步描述。
在所述两个线圈条13、14之间是一个槽中间层17，该中间层用于改善线圈的电的和机械的性能。线圈条13、14在槽12中以本身已知的方式通过一个楔15固定。在楔15和上面的线圈条14之间附加地大都设置了一个楔底板16。
在电机工作期间，在线圈中产生一个显著的电损失功率，该功率产生了热量并且必须从线圈中向外导出。为了进行冷却通常有一种冷却介质、主要是空气或者另外一种气体穿过在定子-薄板体中专用的径向冷却缝隙以及在径向还穿过间隙或者轴向通道流动，该通道在薄板体中的槽之间延伸。但是一直以来的问题是，在线圈条中产生的热量从线圈槽穿过薄板体输送到下一个冷却通道内。
改善线圈条冷却的另一种方案在于，线圈条是局部空心的并且因此本身形成冷却通道(例如参见DE-A1-196 21 058)。但是，由此减少了导体横截面。此外把空心的线圈条连入到一个相应的冷却循环机构中是费事的。
另外一种方案在于，在线圈槽上侧面设置通道形的凹槽，通过这些凹槽使冷却介质可以直接接触线圈条地侧面沿着该线圈条流动(为此参见EP-A1-0 684 682)。一种类似的方案在开头所述EP-B1-0172 397中进行说明，其中同样在槽中在线圈条的侧面上形成了冷却通道。
这些已知的方案的缺点是，专门设计的线圈槽以及附加的待构建的用于使冷却介质流动转向的机构用的相对高的费用，这极大地延长了装置的组装时间。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种具有一个被冷却的定子线圈的电机，该装置避免了已知电机的缺点，并且本身特别在减少安装费用和改善热机械性能的同时通过一种明显改善的对线圈条的冷却来表明其特征。
本任务通过权利要求1的特征的整体来解决。本发明的核心在于，线圈条之间的传统的、由实心材料制成的间隔机构通过在轴向延伸的管形的间隔元件所代替，该间隔元件的内部空间分别形成一条用于冷却介质的通道。由此在实际上不改动槽和没有附加位置需求的情况下可以以最简单的方式在线圈条之间直接构建一条非常有效的冷却通道，该通道可以把损失热量从线圈条中有效地导出。
另外一个优点在于，当管形的间隔元件沿轴向设计得具有弹性，那么在线圈条中的振动和膨胀可以被吸收。这特别通过使间隔元件具有一种透镜形的横截面而实现。
可特别简单地将冷却用的间隔元件集成在电机的冷却循环机构中，此时在定子的薄板体中横向于线圈条沿径向延伸地以均匀一致的间距布置流过冷却介质的冷却缝隙，并且间隔元件在冷却缝隙的部位上分别具有开口，通过该开口使冷却介质可以从间隔元件的内部空间流动到冷却缝隙中、或者从冷却缝隙流动到间隔元件的内部空间中。
特别有利的是，在冷却缝隙中具有使冷却介质的流动从冷却缝隙转向到间隔元件的开口中的机构。有利的是借助于设置在冷却缝隙中的间隔支架作为所述流动转向机构。
附图说明
接下来借助于实施例连同附图更详细地描述本发明。附图示出：
图1是按照背景技术的在一个定子-薄板体中被线圈条填满的槽的横截面图；
图2是本发明的一个优选的实施例与图1可作比较的视图；
图3是在按照本发明的间隔元件和定子的(已有的)径向冷却缝隙之间的一个优选形式的耦合机构的透视的局部剖面侧视图。
具体实施方式
图2中又示出按照本发明的一个优选实施例的可与图1相比较的视图。定子10在它的板垛(Blechpaket)里具有多个沿径向延伸的用于容纳(沿轴向延伸的)线圈条13、14的槽12。在槽12中上下堆叠地布置的线圈条13、14在槽12中通过一个(弹性的)楔(Keil)固定。在线圈条13、14之间取代了传统的由实心材料制成的槽中间层而设置了一个空心的具有透镜形横截面的间隔元件19。该间隔元件19的空心的内部空间形成了一个通道20，通过该通道在线圈条13、14之间流淌着冷却介质，并且热量可以以更高的效率从线圈条13、14吸取出。间隔元件19的透镜形的横截面具有两个优点：第一是在合适的材料时间隔元件19可以得到一种弹簧效应，该弹簧效应可以以一个预应力沿轴向施加到线圈条上。因此，在线圈条13、14中的振动或者热膨胀等可以被吸收或者不起作用，这明显地改善了工作可靠性。第二个优点是“透镜”的平的侧面以一个更大的面积贴靠在相邻的线圈条上，这明显地提高了在线圈条13、14和间隔元件之间的热传导。
间隔元件19的通道20按照图3以一种简单的方式有利地与定子10的已有冷却循环机构如此相连：使得在槽12与定子的薄板体11中已有的(径向)冷却缝隙21、22的相交叉的位置上在间隔元件19中设置了相应的开口25...28，通过这些开口使间隔元件19中的通道20与冷却缝隙21、22在所述一个或者另一方向上可以交换冷却介质。
在图3中借助于箭头表示了一种流动方向，其中冷却介质从冷却缝隙21、23中穿过开口25...28流入到通道20中，并且沿轴向方向从通道20中又流出。这种流动可以如此加强：设置在冷却缝隙21、22中的用于使冷却缝隙21、22机械稳定的间隔支架23、24以导流的方式向着开口25...28弯曲。同样设置相反的流动方向。哪个流动方向刚好占优势取决于电机或者定子的整个流动规划。
总的说来通过本发明可获得一种具有被冷却的定子线圈的电机，其具有以下优点：
·改善了线圈条的热传导系数。
·安装时间通过取消槽中间层而缩小了。
·减少了冲压材料的数量。
·通过一种弹簧效应可以吸收线圈条的振动和膨胀。
附图标记列表
10，10’           定子
11          薄板体
12          槽
13，14      线圈条
15          楔
16          楔底板
17          槽中间层
18          楔
19          间隔元件(管形)
20          通道
21，22      冷却缝隙
23，24      间隔支架
25...28     开口

Claims (6)

1.包括一个具有一个薄板体(11)的一个定子(10)的电机，在该薄板体中设置了多个沿轴向延伸的槽(12)，在该槽中多个线圈条(13、14)分别沿径向叠放地布置并且通过位于其中间的间隔机构(19)相互分开，并且在该间隔机构中设置了平行于线圈条(13、14)延伸的通道(20)，一种用于冷却线圈条(13、14)的冷却介质通过该通道流动，其特征在于，沿轴向延伸的管形间隔元件(19)用作为间隔机构，该间隔元件的内部空间分别形成了一个用于冷却介质的通道(20)。
2.按照权利要求1的电机，其特征在于，所述间隔元件(19)沿径向是弹性的。
3.按照权利要求1或2中任意一项的电机，其特征在于，所述间隔元件(19)具有一个透镜形的横截面。
4.按照权利要求1至3中任意一项的电机，其特征在于，在定子(10)的薄板体(11)中横向于线圈条(13、14)沿径向延伸地以均匀一致的间距设置流过冷却介质的冷却缝隙(21、22)，并且间隔元件(19)在冷却缝隙(21、22)的部位上分别具有开口(25...28)，通过所述开口使冷却介质可以从间隔元件(19)的内部空间流动到冷却缝隙(21、22)中、或者从冷却缝隙(21、22)流动到间隔元件的内部空间中。
5.按照权利要求4的电机，其特征在于，在冷却缝隙(21、22)中具有使冷却介质的流动从冷却缝隙(21、22)转向到间隔元件(19)的开口(25...28)中的机构(23、24)。
6.按照权利要求5电机，其特征在于，将设置在冷却缝隙(21、22)中的间隔支架(25...28)作为流动转向机构。
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Granted publication date: 20070606

Termination date: 20130811