CN201319547Y - 电机的表面冷却元件 - Google Patents

Abstract

电机的表面冷却元件，所述电机包括转子和定子(1)。该表面冷却元件(2)包括至少两个模块(3)。所述模块(3)的内表面(9)的形状与定子或电机框架的外表面的形状相符。突出件(7)形成于模块的外表面(10)，所述突出件(7)相互平行。突出件(7)基本平行于电机轴线。

Description

电机的表面冷却元件

技术领域

本实用新型涉及电机的表面冷却元件和利用该表面冷却元件冷却的电机定子。

背景技术

将电机冷却以消除其内部产生的热量。由于磁性和电阻损耗，热量主要是产生于电机的活性部分(active part)，即定子和转子。

当部分电流转化为热量时，铜损产生于电机绕组的电阻线中。可变磁能量在马达和发电机(generator)的铁部分产生铁损，包括涡流损失和滞后损失。

而且，机械损耗发生在旋转电机内，例如轴承内，或作为转子表面上的紊流(turbulence)。

因此必须传走电机中产生的热损耗，以防止机器变热，直到在产生的热能和从机器传走的热能之间达成平衡。

铸铁框架的电机的发展导致这种框架被大批量地制造，并导致该框架被用作各种数量电极以及各种转子和定子活性部分长度的电机。因此，电机的铸铁框架对于电机的制冷、重量及空间要求不总是优选的。

铸铁框架的电机通常通过将热量传到框架的外表面来冷却，再将热量从该处传到周围环境。为了更有效地冷却，一些电机配备有鼓风机，其在框架的散热片之间推动冷空气。公开文献US5877576提出了利用铸造的泡沫模的电机定子框架方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供电机的表面冷却元件和用该表面冷却元件冷却的电机定子。

在本实用新型的电机表面冷却元件中，所述电机包括转子和定子。该表面冷却元件包括至少两个模块。所述模块的内表面的形状与定子或电机框架的外表面的形状相符。突出件形成于所述模块的外表面，所述突出件相互平行。突出件基本平行于电机轴线。

本实用新型的电机定子由至少一个表面冷却元件冷却。表面冷却元件包括至少两个模块。所述模块的内表面的形状与定子或电机框架外表面形状相符。突出件形成于所述模块的外表面，所述突出件相互平行。突出件基本平行于电机轴线。模块定位于定子或电机框架的外表面上。

定子通常是具有弯曲外表面的圆柱形。当表面冷却元件弯成与定子或电机框架的外表面相同的弯曲程度时，可以实现从定子的外表朝向表面冷却元件最有效的热传递。

定子通常包括薄片，该薄片附接在一起以利用背梁(back beam)和焊接形成片组。表面冷却元件安装在片组的外表面上，与定子外表面热传导接触，模块的内表面朝向定子。这样，通过从主热源(定子绕组)经片组向冷却元件的传导，提供了有效的热传递。从冷却元件，即模块的外表面，热量传递到周围环境。

大型定子通过将定子片固定到完整的框架内形成。随后表面冷却元件模块安装成与定子框架的外表面热传导接触，模块的内表面朝向框架。

根据本实用新型优选的实施例，表面冷却元件由铝制成。由铝制成的表面冷却元件的优点是具有良好的热传导性。例如，铝的热传导率比铁的热传导率好三倍。

由铝制成的表面冷却元件具有优良的抗腐蚀性，因为铝能与空气形成坚硬的厚氧化层，从而防止进一步氧化。因此，铝结构具有较长使用寿命，并且仅需要很少的养护。

表面冷却元件的耐用性可通过将铝阳极化来提高。在阳极化过程中，在铝表面上电化学地形成氧化层。阳极化提高了铝本身抗腐蚀性及使用寿命。

由铝制成的表面冷却元件的重量很轻。铝的比重小于钢的比重的三分之一。钢杆的重量是具有相同的拉伸特性的铝杆的重量的大约二倍。

由于现代挤压技术和较便宜的工具成本，表面冷却元件的形状或轮廓可以定制以适合用途要求。例如，表面冷却元件的突出件可以是片底厚度等于片顶厚度的散热片。突出片的另一个优选形状可以是横截面为等边三角形。

根据本实用新型的优选实施例，从一个突出件到邻近的突出件的距离小于突出件的高度。

表面冷却元件的外表面的表面面积大于内表面的表面面积。根据本实用新型的优选实施例，表面冷却元件的外表面的表面面积是内表面的表面面积的至少两倍。

可以例如通过在表面冷却元件的内表面和电机框架或定子的外表面之间应用热传导胶将表面冷却元件固定在电机或定子的外表面上。由于是弹性的和抗热的并具有良好的热传导性，硅胶非常适合此目的。粘附通过例如螺钉接合等固定装置来稳固。

与以前的技术方案相比，通过本实用新型，可达到一些显著的益处及改善。表面冷却元件具有简单的结构及很轻的重量，并且其可以低成本制造。表面冷却元件可以被准确地制成适合所述定子或电机框架的外表面的尺寸。例如，与铸铁框架的电机相比，对于用于不同尺寸的定子和转子的相同框架，表面冷却元件的准确尺寸将在材料成本、电机的重量和空间要求方面形成节省。

本实用新型的定子例如对于安装在恶劣天气条件的恶劣地理位置的大直径的风力发电站永磁发电机而言，是节约成本的选择。由于模块结构，表面冷却元件易于维修或更换。覆盖于定子的外周的模块的表面冷却元件一次可以安装或更换一个模块。

由于表面冷却元件不是围绕定子整个外周的一个实件，因此，其易于处理。模块的数量越多，单个模块的外形尺寸会越小。例如，40个模块可以安装在定子外表面的圆周上。小模块更易运输和处理。

优选的是，对于定子冷却，定子的整个外表面面积的冷却是均匀的。为此目的，定子的外表面应该由冷却模块均匀地覆盖。对于制造技术，所有模块基本相似是有利的。

还是根据本实用新型的另一个实施例，定子用至少两个冷却元件冷却。冷却元件可以沿电机轴线方向设置成排。

附图说明

下面，本实用新型将通过参见附图、借助特定实施例进行详细描述，其中：

图1A和图1B示出了表面冷却元件和用表面冷却元件冷却的定子。

部件列表：1定子，2表面冷却元件，3表面冷却元件模块，4螺栓，5紧固件，6框架，7散热片，8喷嘴，9内表面，10，外表面，h高度，s距离。

具体实施方式

图1A描述了由表面冷却元件2冷却的电机定子1。图中的冷却元件2包括几个模块(module)3。定子的外表面由冷却定子的模块3均匀地覆盖，这样有利于定子1的冷却。因此，冷却元件2围绕定子的外周表面。在图1A中，模块在外周上相互邻接设置，以覆盖定子1的自由圆柱状外表面。模块3的长度等于定子的纵向长度，这有利于更快速安装。模块3已在喷嘴8处被切短，从而模块由沿电机轴线方向的多件组成。模块3的内表面9的形状与定子框架的外表面的形状相符合。模块3已经安装在定子框架6的外表面上，并且已用胶固定于框架。模块3还用紧固件5固定，通常用螺栓4将模块固定于框架6。

突出件7形成在模块3的外表面10上。冷却元件的突出件7为图1B的等边三角形的形状。散热片7相互平行。一个突出件与邻近的突出件之间的距离s小于突出件的高度h。图1A和1B中所示的模块的散热片之间的距离s是不变的。但是在同一模块内散热片之间的距离可以是变化的。突出件，即散热片的形状也可以变化。

模块3安装在定子的外表面上，以使形成在模块3的外表面10上的突出件7基本定向于定子的纵向轴，即电机的轴线。

当表面冷却元件2，即其模块3，被弯成或压成定子外表面的形状时，能实现从定子的外表朝向冷却元件的内表面9最有效的热传递。对于模块3的制造和安装，模块沿纵向安装在定子上是有利的，因为弯曲组块的需要会因此小于沿圆周方向安装模块时的需要。如果定子的直径例如为4米，一个模块沿圆周方向的宽度为0.3米，那么当沿纵向安装模块时，弯曲模块的需要非常小。

本实用新型借助于特定实施例已进行了上面的描述。但是，该描述不应认定为限定专利保护范围；本实用新型的实施例在要求保护的范围内可以变化。

Claims (8)

1、一种电机的表面冷却元件，所述电机包括转子和定子(1)，其特征在于，该表面冷却元件(2)包括至少两个模块(3)，所述模块(3)的内表面(9)的形状与电机框架的外表面的形状相符，突出件(7)形成于所述模块的外表面(10)，所述突出件(7)相互平行，并且基本平行于电机轴线。

2、根据权利要求1的表面冷却元件，其特征在于，模块(3)由铝制成。

3、根据权利要求1的表面冷却元件，其特征在于，从一个突出件到邻近的突出件的距离(s)小于突出件的高度(h)。

4、根据权利要求1的表面冷却元件，其特征在于，表面冷却元件(2)安装成与定子或电机框架(6)的外表面热传导接触。

5、一种电机定子，所述定子(1)利用至少一个表面冷却元件(2)冷却，其特征在于，表面冷却元件(2)包括至少两个模块(3)，所述模块(3)的内表面(9)的形状与定子(1)或电机框架(6)的外表面的形状相符，突出件(7)形成于所述模块的外表面(10)，所述突出件(7)相互平行，并且所述突出件(7)基本平行于电机轴线；模块(3)定位于定子(1)或电机框架(6)的外表面上。

6、根据权利要求5的电机定子，其特征在于，表面冷却元件(2)利用固定装置(4，5)附接于定子(1)或电机框架(6)。

7、根据权利要求5的电机定子，其特征在于，定子(1)利用至少两个表面冷却元件(2)冷却，所述表面冷却元件(2)沿电机轴向设置成排。

8、根据权利要求5的电机定子，其特征在于，电机为发电机，所述发电机由永磁铁励磁。

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