DE102013202033A1 - Electric machine i.e. generator, for wind power plant, has fan for supplying cooled air to junction box and component of machine, where part of air is sucked in by fan is conducted prior to cooling of component through connection box - Google Patents

Electric machine i.e. generator, for wind power plant, has fan for supplying cooled air to junction box and component of machine, where part of air is sucked in by fan is conducted prior to cooling of component through connection box Download PDF

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Abstract

The machine i.e. generator, has a stator (1) that is arranged in a stator housing (2). The stator is connected with a power supply system (4) via a set of connection terminals (7) that is arranged in a connection box (6). The connection box is arranged directly to the stator housing. A fan (12) is arranged for supplying cooled air to the junction box and a component (13) of the electric machine. A part of air (14a, 14b) is sucked in by the fan is conducted prior to cooling of the component through the connection box.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine,

  • – wobei die elektrische Maschine einen Stator aufweist,
  • – wobei der Stator in einem Statorgehäuse angeordnet ist,
  • – wobei der Stator über Anschlussklemmen mit einem Energieversorgungssystem verbunden ist,
  • – wobei die Anschlussklemmen in einem Anschlusskasten angeordnet sind,
  • – wobei der Anschlusskasten unmittelbar am Statorgehäuse angeordnet ist,
  • – wobei die elektrische Maschine einen Lüfter aufweist, mittels dessen eine vom Anschlusskasten verschiedene Komponente der elektrischen Maschine mit Luft gekühlt wird.
The present invention relates to an electrical machine,
  • Wherein the electric machine has a stator,
  • Wherein the stator is arranged in a stator housing,
  • - wherein the stator is connected via terminals with a power supply system,
  • - wherein the terminals are arranged in a terminal box,
  • - wherein the terminal box is arranged directly on the stator housing,
  • - Wherein the electric machine has a fan, by means of which a different from the terminal box component of the electric machine is cooled with air.

Eine derartige elektrische Maschine ist bekannt. Such an electric machine is known.

Aufgrund von Kosten- und Bauraumoptimierungen werden elektrische Maschinen – beispielsweise Generatoren – immer kompakter. Dies hat unter anderem zur Folge, dass der Anschlusskasten ohne Zwischenraum direkt an das Statorgehäuse montiert wird. Die direkte Anbindung hat einen stärkeren Durchgang von im Stator entstehender Wärme zum Anschlusskasten zur Folge. Weiterhin wird der Anschlusskasten in der Regel relativ kompakt gebaut und weist daher zum einen ein geringes inneres Luftvolumen und zum anderen eine relativ geringe Oberfläche auf. Dies führt im Ergebnis dazu, dass die Temperatur der im Anschlusskasten befindlichen Luft ansteigt. Due to cost and space optimization, electrical machines - such as generators - are becoming increasingly compact. This has, among other things, the consequence that the connection box is mounted directly on the stator housing without a gap. The direct connection results in a stronger passage of heat generated in the stator to the terminal box. Furthermore, the junction box is usually built relatively compact and therefore has on the one hand a low internal air volume and on the other hand, a relatively small surface area. As a result, the temperature of the air in the connection box increases.

Im Stand der Technik wird dem Temperaturanstieg üblicherweise dadurch Rechnung getragen, dass Kabel und Anschlusslitzen verwendet werden, welche die entsprechend höheren Temperaturen verkraften. Weiterhin werden Schrumpfschläuche als Kabelschutz eingesetzt. Die Verwendung derartiger Materialien hat jedoch erhöhte Kosten zur Folge. In the prior art, the increase in temperature is usually taken into account by using cables and connecting leads which cope with the correspondingly higher temperatures. Furthermore shrink sleeves are used as cable protection. However, the use of such materials results in increased costs.

Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, einen eigenen Lüfter zum Zwangsbelüften des Anschlusskastens einzusetzen. Auch dies führt zu erhöhten Materialkosten. Weiterhin wird für den Antrieb des eigenen Lüfters elektrische Energie benötigt, so dass der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine sinkt. In the prior art is also known to use a dedicated fan for forced ventilation of the junction box. This also leads to increased material costs. Furthermore, electrical energy is required for the drive of the own fan, so that the efficiency of the electric machine decreases.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf einfache, energieeffiziente und kostengünstige Weise eine zuverlässige Kühlung des Anschlusskastens gewährleistet ist. The object of the present invention is to develop an electric machine of the type mentioned in such a way that in a simple, energy-efficient and cost-effective manner reliable cooling of the junction box is ensured.

Die Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 und 3. Anspruch 4 nennt eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. The object is achieved by an electric machine with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the electric machine according to the invention are the subject of the dependent claims 2 and 3. Claim 4 mentions a preferred application of the electric machine according to the invention.

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil der vom Lüfter angesaugten Luft vor dem Kühlen der Komponente durch den Anschlusskasten geleitet wird. According to the invention, an electrical machine of the aforementioned type is designed such that at least part of the air sucked in by the fan is passed through the connection box before the component is cooled.

Beispielsweise ist es möglich, dass die elektrische Maschine einen Rotor aufweist, der über ein Schleifringsystem mit dem Energieversorgungssystem verbunden ist. In diesem Fall kann die Komponente der elektrischen Maschine das Schleifringsystem sein. Eine Verbindung des Rotors mit dem Energieversorgungssystem über ein Schleifringsystem ist beispielsweise sinnvoll, wenn die elektrische Maschine als doppelt gespeiste Asynchronmaschine oder als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgebildet ist. For example, it is possible that the electric machine has a rotor which is connected via a slip ring system to the power supply system. In this case, the component of the electric machine may be the slip ring system. A connection of the rotor to the power supply system via a slip ring system is useful, for example, if the electrical machine is designed as a double-fed asynchronous machine or as an electrically excited synchronous machine.

Vorzugsweise wird vom Lüfter zum Kühlen der Komponente zusätzlich zu der durch den Anschlusskasten geleiteten Luft weitere Luft aus der Umgebung der elektrischen Maschine angesaugt. Dadurch wird erreicht, dass sowohl für den Anschlusskasten als auch für die Komponente eine hinreichende Kühlleistung zur Verfügung stehen. Preferably, in addition to the air conducted through the connection box, further air from the surroundings of the electric machine is sucked in by the fan for cooling the component. This ensures that a sufficient cooling capacity is available both for the connection box and for the component.

Prinzipiell ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine universell einsetzbar. Vorzugsweise wird sie als Generator einer Windkraftanlage verwendet. In principle, the electric machine according to the invention is universally applicable. Preferably, it is used as a generator of a wind turbine.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung: The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:

1 eine Ansicht einer elektrischen Maschine im Schnitt von oben, 1 a view of an electric machine in section from above,

2 eine Seitenansicht einer elektrischen Maschine und 2 a side view of an electric machine and

3 eine Frontansicht der elektrischen Maschine von 2. 3 a front view of the electric machine of 2 ,

Die FIG werden nachstehend gemeinsam erläutert, wobei 1 eine mehr schematische Darstellung einer elektrischen Maschine zeigt, während 2 und 3 eine elektrische Maschine in tendenziell eher realer Darstellung zeigen. The FIGs are explained together below, wherein 1 shows a more schematic representation of an electric machine while 2 and 3 show an electric machine in tend to be more real representation.

Die elektrische Maschine weist einen Stator 1 auf. Der Stator 1 ist in einem Statorgehäuse 2 angeordnet. Im Stator 1 ist ein Wicklungssystem 3 angeordnet. Das Wicklungssystem 3 ist mit einem Energieversorgungssystem 4 verbunden. In der Regel ist das Wicklungssystem 3 dreiphasig ausgebildet. Dementsprechend ist das Wicklungssystem 3 mit dem Energieversorgungssystem 4 in der Regel über drei Verbindungsleitungen 5 verbunden. The electric machine has a stator 1 on. The stator 1 is in a stator housing 2 arranged. In the stator 1 is a winding system 3 arranged. The winding system 3 is with a power supply system 4 connected. In general, the winding system 3 three-phase design. Accordingly, the winding system 3 with the power supply system 4 usually over three connecting lines 5 connected.

Die Verbindungsleitungen 5 sind, ausgehend vom Energieversorgungssystem 4 zu einem Anschlusskasten 6 geführt. Der Anschlusskasten 6 ist unmittelbar am Statorgehäuse 2 angeordnet. Im Anschlusskasten 6 sind Anschlussklemmen 7 angeordnet, mit denen die Verbindungsleitungen 5 verbunden sind. Ausgehend von den Anschlussklemmen 7 führen Anschlussleitungen 8 zum Wicklungssystem 3. Im Ergebnis ist daher der Stator 1 (genauer: das Wicklungssystem 3 des Stators 1) über die Anschlussklemmen 7 mit dem Energieversorgungssystem 4 verbunden. The connection lines 5 are, starting from the energy supply system 4 to a junction box 6 guided. The connection box 6 is directly on the stator housing 2 arranged. In the connection box 6 are terminals 7 arranged, with which the connecting lines 5 are connected. Starting from the terminals 7 lead connecting cables 8th to the winding system 3 , The result is therefore the stator 1 (more precisely, the winding system 3 of the stator 1 ) via the terminals 7 with the power supply system 4 connected.

Die elektrische Maschine weist weiterhin einen Rotor 9 auf. Der Rotor 9 ist im Stator 1 oder im Statorgehäuse 2 in Lagern 10 gelagert, so dass er um eine Rotationsachse 11 rotieren kann. The electric machine also has a rotor 9 on. The rotor 9 is in the stator 1 or in the stator housing 2 in camps 10 stored so that it is around an axis of rotation 11 can rotate.

Die elektrische Maschine weist weiterhin einen Lüfter 12 auf. Mittels des Lüfters 12 wird eine Komponente 13 der elektrischen Maschine mit Luft 14a, 14b gekühlt. Prinzipiell kann mittels des Lüfters 12 eine beliebige Komponente 13 gekühlt werden. Es kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich darauf an, dass die Komponente 13 eine vom Anschlusskasten 6 verschiedene Komponente ist. The electric machine also has a fan 12 on. By means of the fan 12 becomes a component 13 the electric machine with air 14a . 14b cooled. In principle, by means of the fan 12 any component 13 be cooled. In the context of the present invention, it is only important that the component 13 one from the junction box 6 different component is.

Gemäß den 1 bis 3 kann die elektrische Maschine ein Schleifringsystem 15 aufweisen, über das der Rotor 9 (genauer: ein im Rotor 9 angeordnetes Rotorwicklungssystem) mit dem Energieversorgungssystem 4 verbunden ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine als doppelt gespeiste Asynchronmaschine oder als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgebildet sein. Im Falle des Vorhandenseins eines Schleifringsystems 15 kann es sich bei der Komponente 13 entsprechend der Darstellung von 1 beispielsweise um das Schleifringsystem 15 handeln. According to the 1 to 3 The electric machine can be a slip ring system 15 over which the rotor 9 (more precisely, one in the rotor 9 arranged rotor winding system) with the power supply system 4 connected is. For example, the electric machine can be designed as a double-fed asynchronous machine or as an electrically excited synchronous machine. In the case of the presence of a slip ring system 15 It may be the component 13 according to the representation of 1 for example, around the slip ring system 15 act.

Entsprechend der Darstellung in den 1 bis 3 wird zumindest ein Teil der vom Lüfter 12 angesaugten Luft 14a, 14b vor dem Kühlen der Komponente 13 – beispielsweise des Schleifringsystems 15 – durch den Anschlusskasten 6 geleitet. Es ist möglich, dass die gesamte vom Lüfter 12 angesaugten Luft 14a, 14b durch den Anschlusskasten 6 geleitet wird. Entsprechend der Darstellung in den 1 und 2 wird jedoch zusätzlich zu der durch den Anschlusskasten 6 geleiteten Luft 14a weitere Luft 14b aus der Umgebung der elektrischen Maschine angesaugt. Sowohl die Luft 14a als auch die Luft 14b wird zum Kühlen der Komponente 13 verwendet. As shown in the 1 to 3 will be at least part of the fan 12 sucked air 14a . 14b before cooling the component 13 - For example, the slip ring system 15 - through the connection box 6 directed. It is possible that the whole of the fan 12 sucked air 14a . 14b through the junction box 6 is directed. As shown in the 1 and 2 However, in addition to the through the junction box 6 directed air 14a more air 14b sucked from the environment of the electric machine. Both the air 14a as well as the air 14b is used to cool the component 13 used.

Die elektrische Maschine der 1 bis 3 ist prinzipiell universell einsetzbar. Vorzugsweise wird sie als Generator einer Windkraftanlage verwendet. Eine Rotorwelle 16, auf welcher der Rotor 9 drehfest angeordnet ist, ist daher vorzugsweise gemäß 1 mit einem Windrad 17 verbunden. The electric machine of 1 to 3 is in principle universally applicable. Preferably, it is used as a generator of a wind turbine. A rotor shaft 16 on which the rotor 9 is arranged rotatably, is therefore preferably according to 1 with a windmill 17 connected.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere können innerhalb des Anschlusskastens 6 Materialien verwendet werden, welche für niedrigere Temperaturbelastungen ausgelegt sind als im Stand der Technik. Auch andere Komponenten können für niedrigere Temperaturen ausgelegt werden. The present invention has many advantages. In particular, within the junction box 6 Materials are used, which are designed for lower temperature loads than in the prior art. Other components can be designed for lower temperatures.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (4)

Elektrische Maschine, – wobei die elektrische Maschine einen Stator (1) aufweist, – wobei der Stator (1) in einem Statorgehäuse (2) angeordnet ist, – wobei der Stator (1) über Anschlussklemmen (7) mit einem Energieversorgungssystem (4) verbunden ist, – wobei die Anschlussklemmen (7) in einem Anschlusskasten (6) angeordnet sind, – wobei der Anschlusskasten (6) unmittelbar am Statorgehäuse (2) angeordnet ist, – wobei die elektrische Maschine einen Lüfter (12) aufweist, mittels dessen eine vom Anschlusskasten (6) verschiedene Komponente (13) der elektrischen Maschine mit Luft (14a, 14b) gekühlt wird, – wobei zumindest ein Teil (14a) der vom Lüfter (12) angesaugten Luft (14a, 14b) vor dem Kühlen der Komponente (13) durch den Anschlusskasten (6) geleitet wird. Electric machine, - wherein the electric machine has a stator ( 1 ), wherein the stator ( 1 ) in a stator housing ( 2 ) is arranged, - wherein the stator ( 1 ) via terminals ( 7 ) with a power supply system ( 4 ), the terminals ( 7 ) in a connection box ( 6 ), the terminal box ( 6 ) directly on the stator housing ( 2 ), wherein the electric machine has a fan ( 12 ), by means of which one of the terminal box ( 6 ) different component ( 13 ) of the electrical machine with air ( 14a . 14b ) is cooled, - wherein at least a part ( 14a ) of the fan ( 12 ) sucked air ( 14a . 14b ) before cooling the component ( 13 ) through the connection box ( 6 ). Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine einen Rotor (9) aufweist, der über ein Schleifringsystem (15) mit dem Energieversorgungssystem (4) verbunden ist und dass die Komponente (13) der elektrischen Maschine das Schleifringsystem (15) ist. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the electric machine comprises a rotor ( 9 ), which via a slip ring system ( 15 ) with the energy supply system ( 4 ) and that the component ( 13 ) of the electric machine the slip ring system ( 15 ). Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Lüfter (12) zum Kühlen der Komponente (13) zusätzlich zu der durch den Anschlusskasten (6) geleiteten Luft (14a) weitere Luft (14b) aus der Umgebung der elektrischen Maschine angesaugt wird. Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the fan ( 12 ) for cooling the component ( 13 ) in addition to the through the junction box ( 6 ) guided air ( 14a ) additional air ( 14b ) is sucked in from the environment of the electric machine. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Generator einer Windkraftanlage verwendet wird. Electrical machine according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is used as a generator of a wind turbine.
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