[发明专利]电机的定子和电机

说明书

一种电机的定子包括定子芯结构(101)和定子绕组，该定子绕组包括由定子芯结构机械地支撑的多个定子线圈(102a‑102f)。每个定子线圈包括电导体和用于在电导体的纵向方向上传导冷却流体的冷却管(103)。定子包括冷却元件(104a‑104c)，这些冷却元件(104a‑104c)具有与定子芯结构接触的导热机械触点。冷却元件包括用于传导冷却流体的通道，并且定子线圈的冷却管经由冷却元件彼此连接。冷却元件将由铁损引起的热量从定子芯结构传递到冷却流体。另外，冷却元件用作歧管，用于在定子线圈的冷却管之间传导冷却流体。

技术领域

本公开总体上涉及旋转电机的冷却。更特别地，本公开涉及电机的定子。另外，本公开涉及一种电机。

背景技术

在旋转电机(诸如电动机或发电机)中，在电机的转子和定子的电磁作用部分之间产生磁通量。在径向磁通式电机中，最大转矩与气隙半径、气隙表面的面积、气隙中的磁通密度以及定子的气隙表面中的线性电流密度的乘积成比例。因此，在不增加电机的机械尺寸的情况下，可以通过增加线性电流密度来增加最大转矩，因为当已经超过铁的饱和点时，磁通密度实际上不能再增加。然而，增加线性电流密度会增加电机绕组中的电阻损耗。另一方面，在保持扭矩不变的情况下，可以通过提高旋转速度来增加电机的机械功率。因此，具有高的功率-尺寸比的电机通常是高速电机。然而，增加旋转速度会增加定子芯结构中磁场的交变频率，并且由此铁损(即磁滞损耗，尤其是涡流损耗)在高速电机中可能是显著的。因此，冷却在旋转电机的操作中起着重要作用。

用于对电机的定子绕组进行冷却的有效方法是液体冷却，其中冷却液与绕组的电导体接触，或者至少紧邻绕组的电导体。通常，定子绕组的液体冷却与大型涡轮发电机结合使用，其中定子线圈的电导体可以是中空的，以允许冷却液在电导体内流动。例如，公开文献UA73661公开了一种液体冷却的电机定子。该定子包括具有氢冷却的磁芯结构和具有用于冷却液的空心条的三相绕组。对于大型涡轮发电机之外的电机，氢冷却通常是不适合的，或者至少是不成本高效的。因此，需要适合于为定子绕组以及为定子芯结构布置液体冷却的技术解决方案。

公开文献US3157806描述了一种具有定子和转子的同步式电机。该定子包括定子芯结构和定子绕组，该定子绕组包括由定子芯结构机械支撑的定子线圈。所述定子线圈中的每一个包括电导体和用于在电导体的纵向方向上传导冷却流体的冷却通道。定子还包括冷却元件，这些冷却元件具有与定子芯结构接触的导热机械触点并且包括用于传导冷却流体的通道。

公开文献US2013285487描述了具有集中绕组的电机定子。该绕组包括线圈，这些线圈包括用于在线圈的电导体的纵向方向上传导冷却流体的管状冷却通道。

公开文献US2006145548描述了一种定子线圈模块，该定子线圈模块包括使用绝缘模具模制的线圈和冷却管道。液体冷却分配单元在电机的轴向端处，并向定子线圈模块供应冷却液体。

公开文献US2009261668描述了一种定子的冷却元件，其用在在液冷式电机的外表面中。

公开文献GB851409描述了一种具有水冷定子叠片和绕组的电机，液体经由歧管馈送到所述水冷定子叠片和绕组。

公开文献GB893847描述了一种具有水冷定子绕组的电机，液体经由歧管在电机的轴向端处馈送到该水冷定子绕组。

发明内容

下面给出了简化概述，以便提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的广泛综述。它并不旨在确认本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。以下概述仅仅以简化形式呈现本发明的一些构思，以作为对本发明的示意性实施例的更详细描述的前序。

在本文献中，当用作前缀时，词语“几何”表示几何概念，其不必是任何物理对象的一部分。几何概念可以是例如几何点、直线或弯曲的几何线、几何平面、非平面几何表面、几何空间或零维、一维、二维或三维的任何其它几何实体。