[发明专利]旋转电机以及冷却旋转电机的方法

说明书

本发明涉及一种用于旋转电机的气流挡板。用于在旋转电机中引导冷却空气的挡板(30)包括：第一表面(33)，所述第一表面布置成沿着定子铁心(16)的端面引导气流；第二表面(35)，所述第二表面布置成沿着端部绕组(18)的径向外表面引导气流。这能够有助于降低气流中的湍流，从而允许更有效的热量传递。此外，能够给予流经转子/定子气隙(14)的空气以较大优先权，因而增加流经旋转电机的中心的气流。

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机的气流挡板，尤其涉及一种辅助冷却该旋转电机的气流挡板。

背景技术

旋转电机，诸如电动机以及发电机，大致包括安装在轴上且布置成在定子内部旋转的转子。转子包括转子铁心，其保持转子绕组或者永磁体。转子绕组或者永磁体产生旋转磁场，旋转磁场穿过转子和定子之间的气隙。定子包括定子铁心，定子铁心保持结合于旋转磁场的定子绕组。定子本身能够保持在定子框架内。

当旋转电机处于操作中时，电流穿过定子和/或转子绕组，其他因素，诸如摩擦以及风阻损失会引起旋转电机升温。因此，许多旋转电机、尤其具有较大设计的这些旋转电机需要一些形式的冷却。这能够通过提供用于迫使气流穿过旋转电机的风扇而实现。风扇能够安装在转子轴上，或者能够提供独立驱动的远程风扇。风扇能够推动或者拉动空气穿过旋转电机。

穿过旋转电机的气流通常沿大致轴向方向。用于气流的主要路径穿过转子/定子气隙，以及穿过定子铁心和定子框架之间的气隙。这能够有助于确保定子铁心的两侧被冷却。

在典型旋转电机中，定子铁心和定子框架之间的气隙大于转子和定子之间的气隙。这能够导致较大比例的气流通过定子铁心的外侧周围而不是通过旋转电机的中心。但是，为了优化冷却，期望能够增加穿过转子/定子气隙的气流的比例。

在公知旋转电机中，当气流离开定子铁心和定子框架之间的气隙时，气流遇到空隙。该空隙是由端部绕组的存在引起的，端部绕组延伸出定子铁心，并且需要定子框架长于定子铁心。空隙的存在引起涡电流被引入气流。这导致压力损失，降低气流速率，并且导致降低传递至冷却空气的热量。此外，风扇本身能够将湍流引入气流，这还导致降低热量传递。

公知的是在旋转电机内提供一种气流挡板以有助于从定子朝向风扇引导气流。挡板为典型的盘状并且定位成在端部绕组的轴向外侧。挡板对端部绕组呈现扁平环形表面，这有助于在端部绕组的末端周围将气流从轴向方向转向至径向方向。但是，这种挡板能够仍然允许涡电流和/或湍流被引入气流中，并且不提供对端部绕组的优化冷却。此外，公知挡板未解决不充足的气流穿过转子/定子气隙的问题。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供了一种用于在包括定子铁心和端部绕组的旋转电机中引导冷却空气的挡板，所述挡板包括：

第一表面，其布置成沿着定子铁心的端面引导气流；以及

第二表面，其布置成沿着端部绕组的径向外表面引导气流。

本发明能够提供的优势为，通过提供具有布置成沿着定子铁心的端面引导气流的第一表面和布置成沿着端部绕组的径向外表面引导气流的第二表面的挡板，能够创建空气通道，在该空气通道中，气流将比其他情形下顺畅和/或具有更高速率。这能够有助于确保更有效地将热量传递至冷却空气，因而提供更有效的冷却。此外，挡板能够增加穿过定子/框架气隙的空气的空气阻力，从而给予转子/定子气隙以更大优先权，因而增加流经旋转电机的空气。这能够增加冷却的总体效力。

优选第一表面是大致扁平环形表面，第二表面是从第一表面的径向向内边缘延伸的大致筒形或者截头圆锥形表面。这能够有助于确保合适的气流路径围绕定子铁心和端部绕组。

虽然能够存在具有曲率的特定元件，但是“大致扁平”优选指的是表面主要沿一个方向延伸。类似地，虽然还能够存在具有曲率的特定元件，但是“大致筒形或者截头圆锥形”优选指的是表面具有的形状为大致筒形或者截头圆锥形。总之，将选择表面的准确形状以实现与此处描述的原理一致的合适的气流路径。