[发明专利]用于冷却电机的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却电机的装置。

在优选实施方式中，本发明涉及用于冷却完全被外壳或壳体包围的电机的装置。

例如，该类电机可以是发电机，发电机置于风力涡轮机的外罩内。

背景技术

电机显示具有由金属制成的堆叠层压板的定子。层压板由铁片制成，例如由铁片冲压而成。

图3显示典型层压板LP的形状，其为发电机定子的一部分。

层压板LP的第一侧面S1对准气隙，该气隙位于发电机的定子和转子之间。在该第一侧面S1具有多个槽SL。例如，这些槽SL是从层压板LP上冲压出来的。

多个层压板LP可以堆叠，因此槽SL相应地将形成通道CH。通道CH用于承载定子的电线圈的金属绕组MW。

每个金属绕组MW都由导体CON形成，导体CON被导体绝缘介质CONI包围。每个槽SL都显示具有槽隔离内衬SIL以使该组金属绕组MW绝缘。

每个槽SL显示在其顶端具有凹陷处RC，凹陷处RC制成承载楔块WDG。当插入电线圈的金属绕组MW时，借助于楔块WDG将金属绕组MW保持就位。

当电机工作时，一定比例的输入功率作为热量损失了，因此电机需要冷却。

该热量的大部分产生在定子的金属绕组MW处。为了确保金属绕组的绝缘系统的足够寿命，绕组温度决定了定子冷却系统的规格。

已知利用各种不同的方法冷却大型电机。

一种很常见的冷却方法是在电机内循环如空气的气体介质。例如，该气体介质利用热交换器来保持冷却。

该冷却方法存在缺点，其需要大型的气体-空气热交换器或气体-水热交换器。此外，还需要相当大的功率来循环冷却介质。

另一种很常见的冷却方法是使液体冷却剂在定子的侧面循环，该侧面不面向气隙。因此热量通过穿过层压板的传导从一面的金属绕组传递到另一面的冷却介质。

该冷却方法导致这样的缺点，即由于层压铁的中等导热系数，在定子绕组和冷却介质之间会存在相当大的温度梯度。因此很难保持绕组温度低于所需要的最大值。

已知通过下面描述的液体或气体冷却来避免上述常见冷却系统的缺点。

采用的一种方法是在线圈绕组中安装空心铜棒作为导体，铜棒超出层压板的通道。这正好在热量产生的地方提供冷却。

缺陷在于该冷却布置在线圈中需要很多的接合点-用于电连接以及用于冷却介质入口和出口。因此，其通常仅仅只在非常大型的涡轮发电机中采用。

另一种方法是，在槽内安装冷却管，插入线圈绕组之下或插入绕组的部分之间。如果冷却管采用金属或其他导电材料制成，则由于冷却管与线圈绕组受到同样的电磁场的作用，也会在冷却管中感应出电压。因此，绝缘管被用于槽冷却，尤其由陶瓷制成的管。

这正好在接近热量产生的地方提供冷却，但是绝缘管或陶瓷管非常昂贵，并且它们不能弯曲，因此需要很多的接合点，导致高泄漏风险。

发明内容

本发明的目的是，为电机提供改良的冷却装置，该冷却装置便宜且可靠。

该目的由权利要求1的特征解决。

本发明的有益的实施方式是从属权利要求的主题。

依照本发明，具有一种用于冷却电机的装置。在一个优选实施方式中，该电机为风力涡轮机的发电机。

电机包括转子和定子，定子包括多个堆叠的层压板。

每个层压板显示在第一侧面上具有多个槽，因此，由于堆叠的层压板，这些槽形成通道，这些通道用于承载定子的电线圈的金属绕组。

用于冷却目的的金属管被插入到通道内，以将绕组的温度冷却下来。

在优选实施方式中，用于冷却的金属管以所谓″z字形″方式安装在由槽形成的通道内。在附图中更为详细地描述了这种″z字形″。

由于该冷却管的成形，一个槽或通道的冷却管中的感应电压被一个或多个相邻的其他槽或通道的冷却管中感应的电压中和。因此，冷却管中感应的总电压会降低或完全消除。

因为此，所形成的冷却系统便宜，可靠，对高温不敏感并且易于在槽内实现。

并且，由于金属管通常能弯曲，单条的管能弯曲通过大量槽或通道，因此，接合点的数量能保持最少。

另外，冷却金属管对长期材料-效应不敏感，因此冷却管长时间保持其材料变量、热量传导及稳定性不变。

附图说明

在下文中，借助于一些附图将更为详细地描述本发明，其中

图1以三维方式显示本发明的冷却装置，

图2以二维方式显示本发明的冷却装置连同层压板，以及

图3显示如上所述的典型层压板。

具体实施方式