CN202872483U

CN202872483U - 用于电机的定子机构以及电机

Info

Publication number: CN202872483U
Application number: CN2012201942641U
Authority: CN
Inventors: J.勒贝纳雷
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: DE102012207096A1; EP2521246A1

Abstract

本实用新型涉及一种定子机构，具体是用于电机（1）的定子机构（2），其具有定子（3），该定子具有定子堆（4）以及呈至少一个冷却管（7）的形式的冷却装置，所述定子堆包括多个相邻布置的金属板（5），所述至少一个冷却管延伸通过所述定子堆（4）内的相应孔（8），其中所述孔（8）被定位在相对于所述定子（3）的中心轴线（13）具有一限定径向位置（R）的单一行内。

Description

用于电机的定子机构以及电机

技术领域

本实用新型涉及用于电机的定子机构，其具有定子，该定子具有定子堆以及呈至少一个冷却管的形式的冷却装置，所述定子堆包括多个相邻布置的金属板，所述至少一个冷却管延伸通过定子堆内的相应孔。

背景技术

具有相应定子机构的电机（例如发电机或类似物）的操作相应地伴随有热损失或铜损。为了避免可导致电机的效率低下或甚至导致电机损坏或寿命（特别是隔绝寿命）减少的过热，通常给定子机构提供冷却装置。

提供具有适当冷却的定子机构的公知方法是使用例如在相应冷却管内循环的液体冷却介质，例如水。因而，冷却管通常被置于定子堆内的相应孔内。相应冷却管在定子机构的正面被连接到冷却歧管或所谓的变向设备。此外，在定子堆的相应正面上提供相应冷却水入口和冷却水出口。被加热的液体冷却介质流到热交换器以便耗散掉过量的热。

实用新型内容

不过，相应的液冷定子机构的整个构造需要相当大量的空间，特别是在径向方向上需要相当大量的空间。

本实用新型的目标是在结构紧凑设计方面改进相应定子机构。

这创造性地通过如最初所述的定子机构来实现，该定子机构的特征在于孔被定位在相对于定子的中心轴线具有一限定径向位置的单一行内。具体而言，本实用新型提供一种用于电机的定子机构，其具有定子，该定子具有定子堆以及呈至少一个冷却管的形式的冷却装置，所述定子堆包括多个相邻布置的金属板，所述至少一个冷却管延伸通过所述定子堆内的相应孔，其特征在于：所述孔被定位在相对于所述定子的中心轴线具有一限定径向位置的单一行内。此外，本实用新型还提供一种电机，其包括所述的用于电机的定子机构。

本实用新型是基于如下构思，即通过提供仅具有单一行相应孔的定子堆，来允许相应定子机构具有更紧凑的结构设计，特别是允许定子堆具有更紧凑的结构设计。所有的相应孔均被定位成相对于定子的中心轴线处于限定的径向位置处，即相应孔在定子堆的正面处沿着具有限定直径的环的圆周被定位。以此方式，可以减小定子的径向尺寸。具体地，本实用新型的原理避免了相应孔的径向多层设置。

相应孔的数量和轴向相对距离主要取决于包括本实用新型定子机构的相应电机的所需冷却量并且因此可随定子机构的不同尺寸而变化。这同样应用于相应孔的直径，该直径也限定相应冷却管的直径。孔可以具有相同或不同的横截面尺寸和/或面积。

优选地，冷却管的入口和出口在至少一个冷却歧管内轴向突出于定子堆。冷却歧管用作相应冷却管的接头从而使得相应冷却管的入口和出口在一起。由于本实用新型的原理是仅在相对于定子的中心轴线具有限定径向位置的单一行内提供相应孔，所以冷却歧管还可以被构造成具有相对减小的径向尺寸。

相应冷却歧管被牢固附接到定子堆的至少一个正面/端面（face side），优选地两个正面。

冷却歧管可以具有环形形状且该环形形状具有内部细分的通道式结构（如果需要的话）。可替代地，冷却歧管可以具有环形分段式形状，即多个相应成形的冷却歧管围绕定子堆的相应正面的圆周被附接。

因此，可能的是冷却歧管至少部分地彼此叠覆。在本实用新型的背景中，叠覆意味着相应冷却歧管彼此径向接合。因此，所有冷却歧管共用同一轴向位置。因此，冷却歧管被设置在或基本结合在同一轴向平面内，从而有助于定子机构作为整体具有更紧凑的构造。

因为优选的是，冷却管是闭合冷却回路的一部分，所以冷却歧管以相应方式被设置成提供冷却介质通过沿着和/或通过定子堆的相应冷管的连续流动。

因此，相应冷却管可以具有迂回曲折式形状，即遵循迂回曲折的路线。以此方式，冷却管和定子堆之间的接触表面可以被增加从而导致相应地增强热交换和冷却特性。

为了进一步增强冷却管的冷却特性，有利的是冷却管由导热材料制成，具体地由铜制成。此外，铜呈现出相对延展性材料行为，这对于冷却管的上述迂回曲折式形状而言是可取的，因为甚至可以实现非常尖锐的弯曲半径。当然，相应冷却管也可以由其他导热材料构成，例如铝或者例如高度石墨填充的聚合物。

冷却管的外周可以至少部分地具有导热材料层。类似地，可以进一步增强冷却装置（即冷却管）的冷却特性，这是因为促进了冷却管的外周和相应孔的相应内周之间的接触区域的热交换。适当的导热材料可以是导热膏、胶、涂层或类似物。

在本实用新型的另一实施例中，冷却管被置于定子堆的背部铁芯（back core）内。因此，根据包括本实用新型的定子机构的相应电机的构造（即，如果相应电机具有外定子-内转子构造或外转子-内定子构造），冷却管与定子绕组相比具有径向内或外位置。

本实用新型还涉及电机，具体地是用于直接驱动风力涡轮机的发电机，其包括已经如上所述的定子机构。直接驱动风力涡轮机可以用于近海应用。

附图说明

在下文中，将参考附图具体解释本实用新型，附图中：

图1示出了电机的原理性剖视图，其包括根据本实用新型的示例性实施例的本实用新型定子机构；

图2示出了图1所示的电机的横截面剖视图；以及

图3示出了根据本实用新型的示例性实施例的定子机构的一部分的俯视图。

具体实施方式

图1示出电机1的原理性剖视图，其包括根据本实用新型的示例性实施例的本实用新型定子机构2。电机1是安装在可用于近海环境中的直接驱动风力涡轮机（未示出）中的发电机。

电机1包括定子机构2，定子机构2具有带定子堆4的定子3，该定子堆4包括多个相邻布置的金属板5。定子3由相对于定子3可旋转的转子6围绕，即电机1具有外转子6-内定子3的构造。不过，本实用新型的原理还适用于具有外定子3-内转子6的构造的相应电机1。

为了相应地解决定子机构2和电机1的不良加热，定子3包括冷却装置，该冷却装置是延伸通过定子堆4内的相应轴向孔8的相应冷却管7的形式。明显的是，孔8且因而冷却管7被布置在定子堆4的背部铁芯内。

冷却管7由例如铜的导热材料制成。其相应外周被涂覆有导热膏。冷却管7借助于压配合或类似方式被机械附接到相应孔8内。

冷却歧管9被牢固地附接（例如焊接）到位于定子堆4的正面处的相应端板10。冷却歧管9使得冷却管7从定子堆4轴向突出的相应入口11和出口12在一起，即结合冷却管7的相应入口11和出口12，以便构建定子堆4内的闭合冷却回路。当然，相应地提供相应入口11和出口12的防渗漏连接以及相应冷却歧管9的防渗漏连接。因此，提供相应密封装置，例如橡胶制成的O形环（未示出）。

从图2明显看出，孔8位于单一行内，该行相对于定子3的中心轴线13具有限定径向位置R。以此方式，定子机构2具有相当小的径向尺寸，从而支持定子机构2及整个电机1具有紧凑结构设计。因此，通过本实用新型原理克服了根据相应不同水平具有不同径向位置的相应孔8和冷却管7的多层设置。

从图2还明显看出，冷却歧管9各自包括相应环形段的形式，其中冷却歧管9沿周向方向彼此部分叠覆，其中相应冷却装置9共用同一轴向平面并且以交替方式沿径向方向彼此至少部分接合。明显的是，相应冷却歧管9的对应阶梯式结构沿径向方向彼此接合。

也就是说，相应冷却歧管9可以沿径向而不是轴向方向被部分地置于彼此顶部，从而导致定子机构2及作为整体的电机1具有更紧凑的结构设计。通过箭头14指出了在冷却管7内循环的液体冷却介质（例如水）的流动。

在本实用新型的其他实施例中，相应冷却歧管9可以包括环形形状，即单个冷却歧管9被附接到定子堆4的相应正面。

图2还示出了相应定子齿15，所述定子齿15构成用于容纳相应成组定子绕组16的槽，而图1仅示出了定子绕组16的相应端部或悬垂部分。

图3示出了根据本实用新型的示例性实施例的定子机构2的一部分的俯视图。明显的是，相应冷却管7构成在定子3内遵循迂回曲折式路线的闭合冷却回路。冷却管7的平行对齐部分之间的相应距离可以变化，并且主要通过相应所需冷却能力来确定。

冷却管7可以被一体构成或者通过具有机械牢固且防渗漏连接的相应独立的冷却管部分结合而成。

还明显的是，冷却管7连接到供应装置17，该供应装置17适于提供循环通过冷却管7的相应液体冷却介质供给。供应装置17可以包括热交换器（未示出）或是其一部分。

定子3可以被分段成相应定子段（未示出），这些定子段适于在被组装时构成定子2。

Claims

1.一种用于电机（1）的定子机构（2），其具有定子（3），该定子具有定子堆（4）以及呈至少一个冷却管（7）的形式的冷却装置，所述定子堆包括多个相邻布置的金属板（5），所述至少一个冷却管延伸通过所述定子堆（4）内的相应孔（8），其特征在于：所述孔（8）被定位在相对于所述定子（3）的中心轴线（13）具有一限定径向位置（R）的单一行内。

2.根据权利要求1所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）的入口（11）和出口（12）在至少一个冷却歧管（9）内从所述定子堆（4）轴向突出。

3.根据权利要求2所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却歧管（9）彼此至少部分叠覆。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）由导热材料制成。

5.根据权利要求4所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）由铜制成。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）的外周至少部分地设有导热材料层。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）是闭合冷却回路的一部分。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电机的定子机构，其特征在于：所述冷却管（7）具有迂回曲折式形状。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电机的定子机构，其特征在于所述冷却管（7）被置于所述定子堆（4）的背部铁芯内。

10.一种电机（1），包括根据前述权利要求中任一项所述的用于电机的定子机构（2）。

11.根据权利要求10所述的电机（1），其特征在于：所述电机是用于直接驱动风力涡轮机的发电机。