專利名稱：用于冷卻電機(jī)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
電機(jī)需要冷卻裝置來(lái)散熱，這熱量是在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間由歐姆電阻、鐵磁滯等產(chǎn)生 的。 當(dāng)電機(jī)安裝在干燥的室內(nèi)時(shí)，電機(jī)可以在沒有殼體的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此通過(guò)環(huán)境 空氣循環(huán)流過(guò)電機(jī)而實(shí)現(xiàn)冷卻。 但是，當(dāng)電機(jī)安裝在惡劣的環(huán)境中時(shí)，就如用在海上風(fēng)力渦輪機(jī)中的發(fā)電機(jī)，電機(jī) 需要完全封閉，這樣，就不允許環(huán)境空氣循環(huán)流過(guò)電機(jī)。對(duì)于這種應(yīng)用場(chǎng)合，需要專用冷卻 方法。 —種非常普通的冷卻方法是在電機(jī)內(nèi)部循環(huán)空氣或其它氣態(tài)介質(zhì)。由熱交換器保 持空氣或其它氣態(tài)介質(zhì)的冷卻。這種冷卻方法不利的是需要大型的氣體_空氣熱交換器或 氣體-水熱交換器。 例如，安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)外罩內(nèi)的發(fā)電機(jī)，需要龐大的空氣冷卻系統(tǒng)，從而從發(fā)電 機(jī)移走熱量。這種空氣冷卻系統(tǒng)帶有大量的通道，這些通道用于從發(fā)電機(jī)吸出熱空氣并且 將這些熱空氣傳給空氣冷卻器。 這些通道也導(dǎo)致大尺寸的外罩，該外罩承載著發(fā)電機(jī)以及空氣冷卻器。 由于外罩的大尺寸大重量，就引起了運(yùn)輸問題和在計(jì)劃位置附近安裝大型零件的問題。 圖4、圖5和圖6示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)位于風(fēng)力渦輪機(jī)外罩內(nèi)部。 典型的發(fā)電機(jī)G帶有所謂的外定子S和所謂的內(nèi)轉(zhuǎn)子R，在外定子S和內(nèi)轉(zhuǎn)子R之 間有氣隙AG。 轉(zhuǎn)子R和定子S經(jīng)由軸承B連接，軸承B允許轉(zhuǎn)子R圍繞定子S旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)子R承載許多永磁體M，而定子S帶有許多線圈繞組C，這些線圈繞組位于堆疊
的層壓板L的方形槽中。 這些層疊的層壓板L由兩個(gè)端板固定和穩(wěn)定，因?yàn)檫@些層壓板L由薄金屬板制成。
這些端板中的一個(gè)或兩個(gè)都帶有許多方形開口 O，這些開口用于冷卻目的，如下所 述。 用于冷卻的空氣被引導(dǎo)通過(guò)發(fā)電機(jī)G并且借助于熱交換器HX而冷卻下來(lái)。該熱 交換器位于發(fā)電機(jī)G的外部并且能夠形成為空氣_空氣熱交換器或空氣_液體熱交換器。
如果熱交換器HX是空氣-液體熱交換器，那么風(fēng)扇F用于克服下述冷卻回路中的 壓力損失。 因?yàn)榇蟛糠值臒崃渴窃诰€圈繞組C內(nèi)和定子S的繞組頭部WH處產(chǎn)生的，所以空氣 通過(guò)許多空氣縫隙AS流過(guò)發(fā)電機(jī)G的這一部分。
空氣循環(huán)通過(guò)端板的開口 I至氣隙AG，從兩側(cè)都有輸入流。冷卻空氣從氣隙AG流過(guò)層壓板中的空氣縫隙。然后，冷卻空氣從發(fā)電機(jī)G通過(guò)開口 O出去，而熱空氣由歧管MA收集，該歧管與外殼SH連接。外殼SH封裝著轉(zhuǎn)子R和定子S。 空氣從歧管MA引導(dǎo)到熱交換器HX并且經(jīng)由風(fēng)扇F和輸入開口 I引導(dǎo)回發(fā)電機(jī)G。
當(dāng)熱空氣通過(guò)許多開口 0離開定子S的端板時(shí)，歧管M需要在該熱空氣被傳送到熱交換器HX之前收集該熱空氣。歧管MA的形狀和過(guò)去的連接工藝很復(fù)雜，因此，就增大了發(fā)電機(jī)G以及歧管MA的總長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于電機(jī)的改進(jìn)了的具有減小尺寸的冷卻裝置。
通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。從屬權(quán)利要求的主題是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 本發(fā)明用于冷卻電機(jī)的創(chuàng)造性的裝置包括轉(zhuǎn)子和定子，而氣隙在轉(zhuǎn)子與定子之間。轉(zhuǎn)子和定子帶有允許空氣循環(huán)用于轉(zhuǎn)子和定子的冷卻目的的裝置。 轉(zhuǎn)子和定子由外殼封裝。該外殼形成為允許熱空氣從轉(zhuǎn)子和定子流向熱交換器，并且，外殼形成為允許冷空氣從熱交換器流回轉(zhuǎn)子和定子以用于冷卻目的。該外殼帶有許多角落，而每個(gè)角落都用于在熱空氣被引導(dǎo)到熱交換器之前使其聚集。 在優(yōu)選實(shí)施例中，該外殼帶有方形橫斷面，因此引入四個(gè)角落，這些角落用于聚集空氣，如上所述。 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)電機(jī)的外部是方形，并且用作發(fā)電機(jī)的外殼。在優(yōu)選實(shí)施例中，該外殼形成為板。 因此在發(fā)電機(jī)的殼體/外殼的設(shè)計(jì)中引入許多角落。 方形外殼得到的效果是，離開發(fā)電機(jī)的熱空氣在引入角落內(nèi)集合。熱空氣直接從這些角落吸出，并且不需要大量通道(如上所述)就被直接引導(dǎo)到熱交換器。因此，上述空氣冷卻器的長(zhǎng)度會(huì)減小。 如果電機(jī)是發(fā)電機(jī)，其位于風(fēng)力渦輪機(jī)外罩內(nèi)部，也能減小外罩的長(zhǎng)度。 如果外罩長(zhǎng)度必須保持恒定，就還能在外罩內(nèi)部獲得用于風(fēng)力渦輪機(jī)的其它部件
的額外的工作空間。
借助一些附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的一部分，
圖2示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，
圖3示出本發(fā)明的三維圖，以及 圖4、圖5和6示出根據(jù)上述引入本發(fā)明的介紹部分的現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式圖1用原理圖示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的一部分。
如上所述，在圖4中發(fā)電機(jī)G帶有內(nèi)轉(zhuǎn)子R和外定子(圖1中未詳細(xì)示出)。 轉(zhuǎn)子R承載許多磁體M，而定子帶有線圈繞組C，這些線圈繞組由層壓板L承載。 發(fā)電機(jī)G的外部是方形的，這樣就形成了發(fā)電機(jī)G的方形外殼S。 因此，就在發(fā)電機(jī)G的外殼設(shè)計(jì)內(nèi)形成許多角落C。 如上所述，在圖4中，循環(huán)且離開發(fā)電機(jī)G的熱空氣在角落C內(nèi)部聚集且集合。 圖2a和2b示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 熱交換器HX位于角落C內(nèi)部，這樣，熱空氣在經(jīng)由開口 O離開外殼S之前會(huì)流經(jīng)熱交換器股。 由于熱交換器HX在角落C內(nèi)的重新放置，就節(jié)省了更多空間。 利用兩個(gè)導(dǎo)氣板AGP來(lái)將熱空氣引導(dǎo)到熱交換器HX。 如圖2b所示，熱交換器HX和導(dǎo)氣板AGP可以在定子的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。 圖3示出了本發(fā)明的三維圖。 參照?qǐng)D1和圖2，在外殼S的每個(gè)引入角落C中都有一個(gè)開口 0。 由于方形外殼S，熱空氣就可能直接從角落C(不需要上述大量通道)吸出以被直
接引導(dǎo)到外部熱交換器(此處未示出)。 外殼S帶有一個(gè)開口 I，該開口用于引回冷卻空氣。 這樣，就在長(zhǎng)度上減小了空氣冷卻系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的總長(zhǎng)。
權(quán)利要求
一種用于冷卻電機(jī)的裝置，其中-該電機(jī)(G)包括轉(zhuǎn)子(R)和定子(S)，而氣隙(AG)在該轉(zhuǎn)子(R)與該定子(S)之間，-該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)帶有允許空氣循環(huán)用于該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)的冷卻目的的裝置(I，O，AS)，-該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)由外殼(S)封裝，-該外殼(S)形成為允許熱空氣從該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)流向熱交換器(HX)，并且該外殼(S)形成為允許冷空氣從該熱交換器(HX)流回該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)以用于冷卻目的，其特征在于，-該外殼(S)帶有多個(gè)角落(C)，而每個(gè)角落都用于在熱空氣被引導(dǎo)到熱交換器(HX)之前使該熱空氣聚集。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該外殼(S)是方形的。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該熱交換器(HX)位于該外殼(S)的外部。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該熱交換器(HX)位于該角落(C)內(nèi)部。
5. 如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，該外殼(S)的專用角落(C)直接連接 該熱交換器(HX)，由此熱空氣從該角落(C)被吸出并且不用通道而直接被引導(dǎo)到該熱交換 器(HX)。
6. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)氣板(AGP)位于該角落(C)內(nèi)部以將熱空 氣引導(dǎo)到該熱交換器(HX)。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該導(dǎo)氣板(AGP)在該定子(S)的整個(gè)長(zhǎng)度上 延伸。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于， -該定子(S)包括許多層壓板(L)，和-這些層壓板(L)包括多個(gè)槽，這些槽用于承載該定子(S)的金屬線圈繞組(C)。
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該定子(S)布置成電機(jī)(G)的外定子，而該 轉(zhuǎn)子(R)布置成電機(jī)(G)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(R)。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，該定子線圈超出這些層壓板(L)的槽， 用于形成該定子線圈的繞組頭部(WH)。
11. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該熱交換器(HX)是空氣-空氣熱交換器或 者是空氣-液體熱交換器。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，風(fēng)扇(F)連接該空氣-液體熱交換器來(lái)克 服空氣冷卻回路中的壓力損失。
13. 如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，用于允許空氣循環(huán)的該轉(zhuǎn)子(R)和 該定子(S)的這些裝置(I，O，AS)形成為使空氣循環(huán)通過(guò)氣隙(AG)并且通過(guò)該定子線圈的 繞組頭部(WH)。
14. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該電機(jī)是發(fā)電機(jī)(G)，其位于風(fēng)力渦輪機(jī)外 罩的內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻電機(jī)的裝置。本發(fā)明的用于冷卻電機(jī)的裝置包括轉(zhuǎn)子(R)和定子(S)，而氣隙(AG)在該轉(zhuǎn)子(R)與該定子(S)之間。該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)帶有允許空氣循環(huán)用于該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)的冷卻目的的裝置(I，O，AS)。該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)由外殼(S)封裝。該外殼(S)形成為允許熱空氣從該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)流向熱交換器(HX)，并且該外殼(S)形成為允許冷空氣從該熱交換器(HX)流回該轉(zhuǎn)子(R)和該定子(S)以用于冷卻目的。該外殼(S)帶有許多角落(C)，而每個(gè)角落都用于在熱空氣被引導(dǎo)到熱交換器(HX)之前使該熱空氣聚集。
文檔編號(hào)H02K9/02GK101728900SQ20091020813
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者J·K·布思, U·埃里克森 申請(qǐng)人:西門子公司