專利名稱：用于電機(jī)冷卻的裝置的制作方法
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)需要冷卻裝置以便散熱，該熱量是在電機(jī)的運(yùn)行期間由歐姆電阻、鐵芯磁滯 現(xiàn)象等生成的。 電機(jī)需要冷卻以便散熱，該熱量是在電機(jī)的運(yùn)行期間由歐姆電阻、鐵芯磁滯現(xiàn)象 等生成的。 通過(guò)從電機(jī)的內(nèi)部到其表面的傳熱以對(duì)小型電機(jī)進(jìn)行冷卻是可能的。但這對(duì)于大 型電機(jī)而言是不可能的，大型電機(jī)相對(duì)于單位額定功率和熱量生成具有相對(duì)小的表面。
當(dāng)電機(jī)安裝在室內(nèi)且處于干燥環(huán)境中時(shí)，可以無(wú)需殼體地運(yùn)行該電機(jī)，因而通過(guò) 經(jīng)由該電機(jī)的環(huán)境空氣的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻。 但是當(dāng)電機(jī)被安裝在惡劣條件下(如用在海上風(fēng)力渦輪機(jī)中的發(fā)電機(jī)所處的情 況那樣)時(shí)，電機(jī)需要被完全封閉，因此不允許環(huán)境空氣循環(huán)通過(guò)該電機(jī)。對(duì)于這種應(yīng)用場(chǎng) 合，需要專用的冷卻系統(tǒng)。 —種非常普遍的冷卻方法是在該電機(jī)內(nèi)部循環(huán)空氣或另外的氣態(tài)介質(zhì)，同時(shí)通過(guò) 熱交換器保持該冷卻介質(zhì)的冷卻。這種冷卻方法的不利之處在于需要大型的氣體_空氣熱 交換器或者氣體-水熱交換器。此外，在電機(jī)內(nèi)部循環(huán)冷卻介質(zhì)需要相當(dāng)大的額外功率。
另一種具有定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)的冷卻方法是在位于該定子的第一側(cè)上的冷卻 通道內(nèi)循環(huán)液體。待冷卻的該第一側(cè)與氣隙相對(duì)，該氣隙位于定子和轉(zhuǎn)子之間。定子示出 承載有定子線圈的金屬繞組的多個(gè)堆疊的層壓板，所以通過(guò)傳導(dǎo)熱量從金屬繞組通過(guò)層壓 板傳送至冷卻介質(zhì)。 這種冷卻方法不像空氣冷卻那樣有效率，因?yàn)榫€圈的繞組頭部與轉(zhuǎn)子本身沒(méi)有以 相同的方式進(jìn)行冷卻。 這種冷卻方法還示出另外的不利之處，該不利之處在于難以在定子的層壓板與冷 卻通道之間確保良好的熱接觸。 定子的層壓板與冷卻通道在熱膨脹上的差異會(huì)導(dǎo)致在該層壓板與該冷卻通道之 間產(chǎn)生小的氣隙，因此傳熱會(huì)受到空氣的消極影響。 另外，由于通常所用的冷卻劑通道、冷卻劑液體以及空氣冷卻結(jié)構(gòu)，所以重量上會(huì) 增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)就是，提供一種改善的用于冷卻如發(fā)電機(jī)的電機(jī)的裝置。
通過(guò)如權(quán)利要求1所述的特征，該目標(biāo)得以解決。在隨后的權(quán)利要求中描述了本 發(fā)明的有益的實(shí)施例。 本發(fā)明用于電機(jī)冷卻的裝置包括轉(zhuǎn)子和定子，同時(shí)在該定子與轉(zhuǎn)子之間具有氣隙。定子包括用來(lái)承載定子線圈的金屬繞組的多個(gè)堆疊的層壓板。 層壓板通過(guò)用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置固定并保持就位。該用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置可以是 多個(gè)T形條或型材，其在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中穿入層壓板。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些用于結(jié) 構(gòu)支撐的裝置通過(guò)焊接與這些層壓板連接。 通過(guò)端板相對(duì)于定子的中心部件來(lái)定位堆疊的層壓板。因此，借助于該端板獲得
一定的氣隙。定子的中心部件沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，端板與結(jié)構(gòu)支撐連接。 由端板、定子的中心部件以及轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面形成聯(lián)合空腔。 電機(jī)包括空氣冷卻裝置，空氣冷卻裝置布置在該聯(lián)合空腔內(nèi)，用來(lái)在該聯(lián)合空腔 內(nèi)循環(huán)氣態(tài)介質(zhì)以用于冷卻目的。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，空氣冷卻裝置包括風(fēng)扇以便循環(huán)該氣態(tài)介質(zhì)或簡(jiǎn)單地循環(huán) 空氣，以用于冷卻。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，空氣_液體熱交換器位于聯(lián)合空腔內(nèi)，因此通過(guò)液體冷卻 裝置熱量被從該空腔去除。 風(fēng)扇可以與空氣-液體熱交換器耦接或連接。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電機(jī)包括外部轉(zhuǎn)子與內(nèi)部定子的布置。這樣，外部轉(zhuǎn)子在固 定的定子的外側(cè)上旋轉(zhuǎn)。 —個(gè)或多個(gè)像風(fēng)扇那樣的熱交換器被至少放置在端板中的一塊上。
在運(yùn)行中，用于冷卻目的的空氣循環(huán)通過(guò)空氣_液體熱交換器。
本發(fā)明的裝置表現(xiàn)出多個(gè)優(yōu)點(diǎn) 由于流動(dòng)通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)熱部件的冷卻空氣的連續(xù)持續(xù)性，所以具有有效的冷卻；
在發(fā)電機(jī)內(nèi)部的冷卻裝置非常簡(jiǎn)單，因此除了所述結(jié)構(gòu)設(shè)置的通道之外，無(wú)需另 外的從周圍環(huán)境通到該發(fā)電機(jī)內(nèi)部的空氣或氣體流動(dòng)通道。只有液體通道應(yīng)當(dāng)從該發(fā)電機(jī) 外部通到其內(nèi)部，但是這些通道的幾何尺寸與空氣通道相比都很小。


本發(fā)明通過(guò)兩幅附圖的幫助將被更加詳細(xì)地描述。
圖1示出了作為電機(jī)的發(fā)電機(jī)，而該發(fā)電機(jī)根據(jù)本發(fā)明被冷卻。 圖2參照?qǐng)D1示出了發(fā)電機(jī)G的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
發(fā)電機(jī)G包括外部轉(zhuǎn)子1與內(nèi)部定子2。定子2經(jīng)由軸承3與轉(zhuǎn)子1連接。 轉(zhuǎn)子1帶有多個(gè)磁體4，因此磁體4朝向位于定子2與轉(zhuǎn)子1之間的氣隙AG。 定子2包括用以承載定子線圈的金屬繞組12的多個(gè)堆疊的層壓板5。 層壓板5通過(guò)用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置(未被詳細(xì)示出)固定并保持就位。在一個(gè)優(yōu)
選實(shí)施例中，該用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置可以是多個(gè)T形條或任何合適的型材，該裝置穿入層
壓板5。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置通過(guò)焊接與層壓板5連接。 通過(guò)端板13相對(duì)于定子2的中心部件IP來(lái)定位堆疊的層壓板5。定子2的中心部件IP沿著轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸線rota延伸。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，端板13與結(jié)構(gòu)支撐連接。 這樣，借助于端板13獲得一定的恒定氣隙。 層壓板5在第一側(cè)上具有多個(gè)槽以便承載定子線圈的金屬繞組12。第一側(cè)朝向氣 隙AG的方向。 層壓板5通常由薄鋼箔沖壓出來(lái)。通過(guò)如上所述的用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置來(lái)固定并 放置層壓板5。 通過(guò)焊接也可以將用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置與層壓板5的第二側(cè)連接，該第二側(cè)與第 一側(cè)是相對(duì)的。 端板13與定子2的中心部件IP連接。 定子線圈的一部分超出層壓板5的槽，形成了該定子線圈的繞組頭部6。 在發(fā)電機(jī)G內(nèi)部具有用于空氣冷卻目的的風(fēng)扇7。在該示例中，風(fēng)扇7通過(guò)附接件
與定子2連接，以循環(huán)空氣用于冷卻目的。 在專用的層壓板5之間具有縫隙11，以便允許空氣從中通過(guò)。在該圖中，縫隙11 位于第一組層壓板5a與相鄰的第二組層壓板5b之間。 縫隙11通過(guò)定距塊形成在層壓板5之間，在堆疊專用的層壓板5時(shí)將該定距塊插 入該層壓板5之間。 因此，允許從風(fēng)扇7通過(guò)層壓板5進(jìn)入到氣隙AG的空氣循環(huán)。 縫隙11被形成，并被用以控制和引導(dǎo)通過(guò)層壓板5的空氣循環(huán)。 兩塊端板13、定子2的中心部件IP、以及轉(zhuǎn)子1的內(nèi)表面OP共同地形成空腔。 在定子2的內(nèi)部部件IP與轉(zhuǎn)子1之間具有承載軸承3的固定物14。 風(fēng)扇7在發(fā)電機(jī)G內(nèi)部如借助于箭頭線所示出的那樣，沿著路徑W循環(huán)空氣。 空氣從風(fēng)扇7吹出，通過(guò)縫隙11進(jìn)入到氣隙AG，然后沿轉(zhuǎn)子1的內(nèi)表面0P經(jīng)過(guò)，
再通過(guò)端板13的開(kāi)口并且沿著定子2的中心部件IP流動(dòng)，最后回到風(fēng)扇7。 因?yàn)榭諝膺€經(jīng)過(guò)繞組頭部，從而實(shí)現(xiàn)了有效的冷卻。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，具有空氣_液體熱交換器8，該熱交換器8與風(fēng)扇7相互作 用，或者與風(fēng)扇7連接。 空氣-液體熱交換器8與冷卻液體入口 9和冷卻液體出口 10連接，該冷卻液體入 口 9和冷卻液體出口 IO用來(lái)通過(guò)像水或油等的液體冷卻介質(zhì)從而將熱量從聯(lián)合空腔內(nèi)去 除。 圖2參照?qǐng)D1示出了發(fā)電機(jī)G的細(xì)節(jié)。 外部轉(zhuǎn)子1承載有多個(gè)磁體4。定子2的層壓板5承載有多個(gè)繞組12，該繞組12 如上所述那樣位于定子2的槽中。 通過(guò)用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置將層壓板5固定并保持就位。該用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置可 以是多個(gè)T形條，該T形條部分穿入層壓板5。該多個(gè)T形條通過(guò)焊接與層壓板5連接。
權(quán)利要求
一種用于電機(jī)冷卻的裝置，其中-電機(jī)(G)包括轉(zhuǎn)子(1)與定子(2)，而氣隙(AP)位于所述轉(zhuǎn)子(1)與所述定子(2)之間；-所述定子(2)包括多個(gè)堆疊的層壓板(5)；-所述層壓板(5)通過(guò)用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置以及通過(guò)端板(13)相對(duì)于所述定子(2)的中心部件(IP)進(jìn)行定位且固定以獲得一定的氣隙(AG)；-通過(guò)所述端板(13)、所述定子(2)的中心部件(IP)、所述氣隙(AG)、所述轉(zhuǎn)子(1)的內(nèi)表面形成聯(lián)合空腔；-所述電機(jī)(G)包括空氣冷卻裝置(7)，所述空氣冷卻裝置布置在所述聯(lián)合空腔內(nèi)，用來(lái)在所述聯(lián)合空腔內(nèi)循環(huán)氣態(tài)介質(zhì)，以用于冷卻目的。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，縫隙(11)位于專用的層壓板(5、5a、5b)之 間，以便允許所述氣態(tài)介質(zhì)通過(guò)所述層壓板(5)。
3. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述定子(2)的中心部件(IP)沿 著所述轉(zhuǎn)子(1)的旋轉(zhuǎn)軸線(rota)延伸。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述空氣冷卻裝置包括風(fēng)扇(7)，用于在所 述聯(lián)合空腔內(nèi)循環(huán)氣態(tài)介質(zhì)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述空氣冷卻裝置(7)通過(guò)附接件與所述定 子(2)連接，因此所述空氣冷卻裝置(7)位于所述聯(lián)合空腔內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于-所述堆疊的層壓板(5)具有多個(gè)槽以便承載定子線圈的金屬繞組； -所述堆疊的層壓板(5)的槽位于所述層壓板(5)的第一側(cè)上，所述第一側(cè)朝向所述氣 隙(AG)的方向。
7. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，-所述用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置包括多個(gè)條或型材，所述多個(gè)條或型材穿入所述層壓板 (5)并且通過(guò)焊接與所述層壓板(5)連接；或所述用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置位于所述層壓板(5)的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè) 是相對(duì)的。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述定子線圈超出所述層壓板(5)的槽，以 形成所述定子線圈的繞組頭部(6)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述空氣冷卻裝置(7)布置成使空氣循環(huán)通 過(guò)所述氣隙(AG)與所述繞組頭部(6)。
10. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述空氣冷卻裝置(7)與空氣-液體熱交 換器(8)連接，所述空氣-液體熱交換器(8)布置在所述空腔內(nèi)，用來(lái)通過(guò)冷卻液體從所述 空腔帶走熱量。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 _所述電機(jī)(G)是發(fā)電機(jī)；和/或 -所述電機(jī)(G)位于風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部；和/或 -所述電機(jī)(G)由外殼封閉。
12. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述定子(2)布置為內(nèi)部定子，而所述轉(zhuǎn)子(1)布置為外部轉(zhuǎn)子。
13.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述端板(13)與所述用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置 連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)冷卻的裝置。電機(jī)(G)包括轉(zhuǎn)子(1)與定子(2)，同時(shí)在該轉(zhuǎn)子(1)與定子(2)之間具有氣隙(AG)。定子(2)包括多個(gè)堆疊的層壓板(5)。該層壓板(5)通過(guò)用于結(jié)構(gòu)支撐的裝置以及通過(guò)端板(13)相對(duì)于定子(2)的中心部件(IP)進(jìn)行定位并固定，以便獲得一定的氣隙(AG)。通過(guò)端板(13)、定子(2)的中心部件(IP)、氣隙(AG)、以及轉(zhuǎn)子(1)的內(nèi)表面(OP)形成聯(lián)合空腔。電機(jī)(G)包括空氣冷卻裝置(7)，該空氣冷卻裝置(7)布置在該聯(lián)合空腔內(nèi)，用來(lái)在該聯(lián)合空腔內(nèi)循環(huán)氣態(tài)介質(zhì)以用于冷卻目的。
文檔編號(hào)H02K9/00GK101728898SQ20091020814
公開(kāi)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·B·尼爾森, J·K·布思, S·岡德托夫特, U·埃里克森 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司