转子冷却制造技术

公开了用于旋转电机的转子(10)。该转子包括多个凸极(12)以及缠绕在该凸极上的转子绕组(22、24)。贯穿转子绕组设置了冷却通风孔(26)，该冷却通风孔沿轴向和径向延伸贯穿转子绕组。冷却通风孔(26)沿轴向从转子极的一端向另一端延伸。冷却通风孔(26)可以由多个不连续的间隔件(28)形成，或者由绕转子极(12)连续延伸的间隔件(78)形成。提供沿轴向和径向延伸贯穿转子绕组的冷却通风孔可以以高效且有成本效益的方式来帮助改进电机的热性能。效益的方式来帮助改进电机的热性能。效益的方式来帮助改进电机的热性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转子冷却
[0001]本专利技术涉及具有凸极(salient pole)设计的旋转电机，并且特别地，涉及用于改进这种电机的冷却的技术。
[0002]旋转电机(诸如，电动机和发电机)通常包括转子和定子，转子和定子被布置成使得在这两者之间逐渐形成磁通量。在具有凸极设计的旋转电机中，转子具有径向向外延伸的多个磁极(pole)，在这些磁极上缠绕导体。在这些绕组中流动的电流使磁通量跨转子与定子之间的气隙流动。在发电机的情况下，当转子由原动机旋转时，旋转磁场使电流在定子绕组中流动，从而生成输出功率。在电动机的情况下，将电流供应给定子绕组，由此所生成的磁场使转子旋转。
[0003]在电机中，例如可能因绕组中的电阻和磁极主体中的损耗而发生损耗。这些损耗导致在电机内产生热。因此，许多电机包括用于迫使气流过电机的风扇。通过电机的气流通常是沿轴向的。气流的主要路径通过转子/定子气隙，以及通过定子芯与定子架之间的气隙。
[0004]电机额定值是由转子和定子的实际温升来确定的，因此结构的冷却效率可以有助于确定电机的额定值。在典型的电机中，冷却空气中的较大部分是绕定子而不是转子通过的。因此，希望增加通过转子的气流的占比，以便实现更平衡的冷却。然而，已经发现改进转子的冷却性能是有挑战性的。这部分是由于小转子/定子气隙对于良好的电磁性能是必要的。
[0005]GB 2425662 A(其主题通过引用并入本文)公开了一种旋转电机，其中，将径向冷却管道设置在转子的两个绕组层之间的由极靴重叠的区域中。这可以使径向空气能够流过绕组，其可以有助于冷却转子。然而，需要为径向通风孔提供进入和离开路径会增加电机的成本和复杂性，并且复杂的气流路径会降低冷却的效率。
[0006]WO 2010/079455(其主题通过引用并入本文)公开了一种旋转电机的转子，该转子包括用于支承转子绕组的多个支承元件。该支承元件包括被设置在两组电导体之间的间隔件元件，以便在这两组导体之间形成冷却通道。这可以使得冷却流体能够在绕组内纵向地流动。然而，所公开的布置是复杂的并且可能难以制造。而且，绕组可能经受离心力，如果不被支承，那么该离心力可能导致绕组滑移或变形。另外，支承元件可能经受很大的力，要求这些支承元件具有相对大的轴向轮廓，而这可能限制可以流过绕组的冷却流体的量。
[0007]因此，仍然需要一种改进使电机旋转的凸极的热性能的高效且有成本效益的方式。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种使电机旋转的转子，该转子包括：多个凸极、缠绕在凸极上的转子绕组、以及贯穿转子绕组的冷却通风孔，该冷却通风孔沿轴向和径向延伸贯穿转子绕组，其中，该冷却通风孔沿轴向从转子极的一端向另一端延伸。
[0009]本专利技术可以提供以下优点：通过设置沿轴向和径向延伸贯穿转子绕组的冷却通风孔，可以减少绕组随着转子旋转而在离心力下滑移或变形的趋势。这又可以允许间隔件是不连续的和/或对于通过冷却通风孔的气流呈现低轮廓。此外，可以将圆形导体用于绕组，而不是在一些先前的设计中使用的正方形导体。还发现，与一些先前的设计相比，该制造处
理可以不太复杂和/或不太昂贵。而且，增加的冷却可以允许使用更少匝的绕组，从而降低电机成本以及旋转质量。
[0010]就“轴向”而言，优选是指至少主要组件平行于旋转电机的轴线的方向，但是也可以存在其它组件(诸如径向和/或周向)。就“径向”而言，优选是指至少主要组件相对于旋转电机的轴线呈径向和/或平行于凸极的方向，但是也可以存在其它组件(诸如切向)。
[0011]优选地，将冷却通风孔的进入路径设置在转子的轴向上的一端处，并且将冷却通风孔的离开路径设置在转子的轴向上的另一端处。这可以允许冷却流体沿轴向穿过整个转子，该轴向可以是穿过该电机的气流的总体方向。优选地，设置轴向上贯穿从转子的一端到另一端的冷却通风孔的连续气流路径。优选地，沿贯穿从转子的一端到另一端的冷却通风孔的直线设置气流路径。
[0012]优选地，冷却通风孔径向上延伸贯穿整个绕组，诸如从绕组的径向内侧延伸到径向外侧。例如，冷却通风孔可以从绕组支承件延伸到极靴。另选地，冷却通风孔可以径向上延伸贯穿绕组的部分。例如，冷却通风孔可以径向上延伸贯穿绕组的至少50％、60％、70％、80％或90％、或某一其它值。
[0013]优选地，转子绕组包括处于同一转子极上的第一组绕组和第二组绕组，并且冷却通风孔形成在这两组绕组之间。这可以提供形成冷却通风孔的便利方式，并且可以允许通风孔位于绕组中心或者朝着绕组中心定位。第一组绕组和第二组绕组可以是同一线圈的部分(即，使用同一导体缠绕)，或者它们可以包括例如串联或并联连接的两个(或更多个)线圈。导体例如可以是诸如铜线的导线。
[0014]绕组可以包括具有任何适当横截面的导体。例如，在一个实施方式中，绕组包括圆形导体，诸如具有圆形或椭圆形横截面的导体。在这种情况下，可以将绕组以正交环形绕组结构进行缠绕，但是可以代替地使用任何其它合适的绕组结构。在另一实施方式中，绕组包括具有多边形横截面的导体，诸如具有正方形、矩形或六边形横截面的导体。这可以允许实现更高的绕组填充因子。而且，使用具有多边形横截面的导体可以将平坦表面呈现给冷却通风孔，并且可以有助于提供与其它组件(诸如间隔件)的更稳定的机械界面接触。若希望的话，可以使用不同类型的导体的组合。
[0015]优选地，第一组绕组在远离磁极的方向(例如，缠绕后续绕组层的方向，该方向可以相对于电机的旋转轴线大致相切)上处于第二组绕组的下方。这可以使气隙在所述两组绕组之间沿大致径向和/或平行于转子极延伸。可以减小绕组随着转子旋转而在离心力下进入气隙的趋势。
[0016]该转子还可以包括处于所述两组绕组之间的间隔件。这可以有助于确保所述两组绕组在电机运行期间保持分开。该间隔件例如可以包括通过间隔元件保持分开以创建气道的两个平行壁。在这种情况下，各个壁皆可以与所述两组绕组中的一组绕组经界面接触。间隔元件例如可以是壁、立柱、支承梁、或者用于将两个平行壁保持分开的任何其它恰当的结构。
[0017]在一个实施方式中，该转子包括多个间隔件。可以将这些间隔件设置在沿轴向贯穿绕组的间隔位置处。这可以减小间隔件的重量以及所需材料的量。而且，设置不连续的间隔件可以使绕组能够暴露至处于间隔件之间的位置处的冷却通风孔。这可以增加绕组的被暴露于冷却流体的面积，从而增加冷却的效率。
[0018]优选地，各个间隔件皆被设置成使得当转子已经缠绕有第一组绕组(但未缠绕第二组绕组)时，可以利用过盈配合将间隔件保持在转子上。例如，可以将该间隔件设置成利用轻度过盈配合装配在绕组支承件与极靴之间。随着在转子上缠绕第二组绕组，这可以使间隔件能够保持在适当位置。另选地，可以使用一些其它的保持手段(诸如调整片和/或粘合剂)来保持这些间隔件。
[0019]在另一实施方式中，该连续间隔件绕转子极连续延伸。该连续间隔件可以在所述两组绕组的侧绕组与端绕组两者之间绕转子极循环。该实施方式可以有助于简化制造和/或有助于防止绕组滑移或者变形到冷却通风孔中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于旋转电机的转子，所述转子包括：多个凸极、缠绕在所述凸极上的转子绕组、以及贯穿所述转子绕组的冷却通风孔，所述冷却通风孔沿轴向和径向延伸贯穿所述转子绕组，其中，所述冷却通风孔沿轴向从所述转子极的一端向另一端延伸。2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述冷却通风孔的进入路径被设置在所述转子的在轴向上的一端处，并且所述冷却通风孔的离开路径被设置在所述转子的在轴向上的另一端处。3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述冷却通风孔在径向上延伸贯穿整个所述绕组。4.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其中，所述转子绕组包括处于同一转子极上的第一组绕组和第二组绕组，并且所述冷却通风孔被形成在所述两组绕组之间。5.根据权利要求4所述的转子，其中，所述第一组绕组沿远离所述凸极的方向处于所述第二组绕组下方。6.根据权利要求4或5所述的转子，所述转子还包括处于所述两组绕组之间的间隔件。7.根据权利要求6所述的转子，其中，所述间隔件包括通过间隔元件保持分开以创建气道的两个平行壁。8.根据权利要求6或7所述的转子，其中，所述转子包括多个间隔件，所述多个间隔件处于沿轴向贯穿所述绕组的间隔位置处。9.根据权利要求8所述的转子，其中，所述绕组在所述间隔件之间的位置处被暴露至所述冷却通风孔。10.根据权利要求8或9所述的转子，其中，各个间隔件皆被设置成使得当所述转子已经缠绕有所述第一组绕组时，所述间隔件能够利用过盈配合被保持在所述转子上。11.根据权利要求6或7所述的转子，其中，所述间隔件绕所述转子极连续延伸。12.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，所述转子还包括用于支承所述绕组的绕组支承件。13.根据权利要求12所述的转子，其中，所述绕组支承件沿轴向与间隔件并置。14.根据权利要求12或13所述的转子，其中，所述绕组支承件包括偏转器，所述偏转器用于使气流偏转到所述冷却通风孔中。15.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：康明斯发电机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：