[发明专利]定子设置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电机的定子设置，包括具有由多个轴向相邻设置的金属板构成的定子堆的定子以及呈至少一个热管的形式的冷却装置，其中至少一个径向通道在相应轴向相邻设置的金属板之间延伸。

背景技术

具有相应定子设置的电机（例如发电机或类似物）的运转相应地伴随有热损失或铜损。为了避免将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，通常为定子设置提供冷却装置。

最近，已经试图使用热管作为冷却装置，即基于蒸发冷却原理来冷却相应电机。

EP 1 852 956 A1涉及一种电机，其具有由线圈形成的电导体，其中以中空外形连续缠绕和形成所述线圈。在线圈中形成连续的冷却通道和连续的电导体。向中空外形供应制冷剂。制冷剂在具有相应的低温度和冷却流速的情况下工作以使得当制冷剂部分地流动通过中空外形时制冷剂部分地蒸发。

因此，EP 1 852 056 A1提出了使用热管形式的冷却装置以便向电机提供适当冷却。

不过，使用热管来提供对相应定子设置的冷却的已知原理并不能令人满意。

发明内容

因此，本发明的目标是提供具有改进的冷却特性的相应定子设置。

这通过已经在最初描述过的定子设置创造性地实现，其中所述至少一个热管被置于所述至少一个径向通道内。

本发明提出将热管直接置于定子堆内的相应径向通道内且因而在定子堆的相应金属板之间的给定轴向位置处。因此，本发明的原理允许相应热管形式的冷却装置尽可能紧密接触定子堆，即增大相应热管和定子堆之间的接触面积，从而相应地导致更好的冷却能力和冷却效率。不需要例如被动或液冷装置的任意其他冷却装置。

使用热管作为冷却装置，本发明的原理是基于蒸发冷却的一般原理。

由于本发明将相应热管设置成径向延伸通过定子堆，因此，例如，定子堆，即定子堆的相应热部分用作热源，而定子堆的相应较冷部分可以用作热沉。具体地，定子堆内的相应热损失或铜损用作热源，而围绕定子堆的环境空气或者沿定子堆循环的冷却气体用作热沉。

大体而言，本发明的原理可以应用于外定子-内转子构造的电机，即该构造中的定子设置与转子相比位于径向外部位置，并且还可以应用于外转子-内定子构造，即该构造中的转子与定子设置相比位于径向外部位置。

被安装的热管的具体数量可以变化并且主要取决于各种因素，例如包括本发明定子设置的发电机的工况、定子设置的轴向尺寸、定子堆中的温度分布和温度梯度等等。

公知的是，热管的功能性原理是基于诸如二氧化碳（CO₂）、乙醇（C₂H₅OH）等的工作流体占据热管特定容积的含量。相应工作流体的液相与热源接触从而导致工作流体蒸发，即工作流体转变到其气相，从而从热源吸热。当接触到热沉时工作流体的气相冷凝回液相，从而释放工作流体的气相的潜热。冷却循环继续，其中液相通过例如毛细作用或重力作用而返回到热界面。

相应热管内的内部压力通常相对较低，即应用真空压力。为了有助于工作流体根据给定工况进行相变，可以适当地调节热管的内部压力。

主要通过在定子堆中的相应径向通道的相应路线和/或取向来限定热管的路线和/或取向。因而，术语径向通道也指具有倾斜路线和/或取向的通道，即相应热管也可以对齐于特定倾斜取向。

不过，优选的是所述至少一个热管径向延伸通过定子堆。因而，可取的是竖直地对齐相应热管，其在冷却效率方面是有利的，这是因为优化了工作流体的相应相的相应循环从而整体改进了热管的冷却特性。

所述至少一个热管可以从定子堆外突。因此，热管的相应径向外部或内部部分自由地暴露于热沉，即环境空气、冷却气体等，从而进一步提高了相应热管的效率，这主要是因为增加了热源和热沉之间的温度梯度这一事实。

关于包括本发明定子设置的相应电机的相应的外定子-内转子构造和外转子-内定子构造，热管沿向内或向外方向径向突出。

在本发明的优选实施例中，所述至少一个热管包括具有不同导热特性的至少两个部分。以此方式，由于热管的相应部分的相应不同导热行为，可以进一步增加热管的冷却效率。作为示例，不同导热行为可以实现为，热管的第一部分由铜构成，并且热管的第二部分由铝或铁构成。可能的是借助于隔离层或类似物来划分相应部分。

此外，还可以想到，将热管划分为具有不同导热行为的多于两个的部分。当然，相应部分被牢固且特别防渗漏地彼此连接。