电机制造技术

一种电机，包括：具有多个端绕组的定子、转子和输送冷却介质的冷却装置，其中所述冷却装置沿轴向突出到所述定子（2）外，而且至少所述端绕组（5）由导热材料包封。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，包括具有多个端绕组的定子，转子，和输送冷却介质的冷却装置。
技术介绍
电机和发电机通常由于竞争压力而变得愈加紧凑。这些电机越小，则其发热密度将越大。当今，随着电力装置的改进，电机利用可变速驱动器单元驱动，从而由于由反用换流器提供的和声学而存在另外的热源。当这样的机器以低速工作时，冷却性能进一步受到负面影响。所有这些因素导致机器中温度升高，这将显著影响其性能和期望寿命。特别地，在具有基于铜的冷却装置(例如导管，管道或类似物)的液体冷却电机中， 大多数热量耗散源于所称的铜耗散。由于铜具有高的轴向导热率，因而大多数热量常常传送到端绕组并在端绕组之处形成“热点”。由此，端绕组被具有不良导热性能的空气围绕，如已知的那样。因此，端绕组通过使用铜线通过空气冷却或直接水冷却，例如在Kilbourne，C. Ε.和Holley，C. H.的“涡轮发电机电枢绕组的液体冷却”中所述。不过，现有措施未提供令人满意的电机冷却性能，特别是对定子端绕组而言。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种电机，其具有改进的冷却能力，特别是对定子端绕组而言。上述目的通过上面提到的电机实现，其中，冷却装置沿轴向突出到所述定子外，至少所述端绕组由导热材料包封。根据本专利技术，在端绕组区域中产生热积累的“热点”的存在面临两种不同但相互作用的方式。一方面，给定冷却装置沿轴向伸长，即，其延伸到定子之外，特别是延伸到定子片之外。另一方面，导热材料用于包封定子端绕组以在端绕组与伸长的冷却装置之间形成热桥。在电机内、特别是关于定子的大的温度梯度被消除。应理解，其它或者甚至所有电机构件也可由导热材料包封。因此，标准的冷却装置也可用于提供适当的端绕组冷却，只要其沿轴向伸长即可，由此利用导热材料确保在热积累危险区域、特别是在端绕组处的传热。来自端绕组的热量被直接传导到冷却装置和定子堆。这样，本专利技术提供一种结构简单且经济有效的方式以获得改进的电机冷却性能。有利地，所述冷却装置是导管状管道。导管状管道是已知的，并广泛用作标准冷却装置。导管状管道通常由铜制成，并提供出色的热性能，特别是对传热而言(参见X01 400 W/mK)。进一步地，铜是易加工的具有可塑性和延展性的材料。当然，也可使用其它导热材料。导管状管道可具有蜿蜒状形状，并因而通过大表面分布，所述大表面使得在定子片的实现良好换热。冷却装置的特征在于，具有适合连接部分，例如入口和出口，用于与冷却液体相连，从而提供冷却系统。冷却液体可例如为去离子水。所述导热材料可直接附接到所述定子结构。以这种方式，由于在定子与导热材料之间提供紧密接触(即，导热材料紧密邻接定子)而确保适当换热。这样，防止形成将使热通量变差的空气孔、空气间隙和类似物。优选地，所述导热材料具有至少100 W/mK的导热率。以这种方式，确保导热材料显示出良好的传热表现，即，能够将适合热量从其产生之处传导或传送到冷却装置。通常， 希望导热材料具有大于100 W/mK的λ值，尽管如此，有可能存在例外，即，导热材料具有小于100 W/mK的λ值。优选地，所述导热材料是泡沫材料。因此，本专利技术有利地使用高导热性和低密度的材料包封端绕组，并且如果需要，也可包封其它电机部件。泡沫材料通常易于处理并可个性化地适配于宽范围的形状。进一步地，由于泡沫材料可例如通过切割而简单地被适配，因而易于执行重制、修整和类似处理。在示例中，泡沫材料可基于定子齿宽而成形或切割，以易于插入各端绕组之间。为了稳定附接，可使用胶或类似物，以将泡沫材料适合安装到定子。此外，多个成形的泡沫材料部件可胶粘在一起。泡沫材料可具有整体结构，由此提供良好的比机械性能。可替代地，导热材料可包括导热树脂类材料，并在需要时具有专用填料以在特定关注的传热过程中提供更好的热性能。有利地，所述泡沫材料所具有的密度在100 - 800 kg/m3的范围，特别是在300 — 500 kg/m3的范围。低密度有助于减重并因而支持轻质结构。当然其它密度也是可行的。 优选地，导热性为100 W/mK且密度在400 kg/m3范围内的碳纤维泡沫材料用作导热泡沫材料，这是因为，其显示出良好的热性能和低重量。可替代地，所述导热材料可以是金属。金属通常具有相对较高的导热率，因而其能够提供适合的传热并由此消除电机内、特别是定子内的大温度梯度。金属可采用特定形状的构件或板的形式，其形状与端绕组和/或延伸于定子以构建热桥的冷却装置部分一致。 另外地或可替代地，所述金属可与所述端绕组混杂在一起，由此确保适当的附接和良好的传热。金属可例如为铜或铝。在本专利技术的进一步的实施例中，所述端绕组在不同角度位置分裂。在三个端绕组 (即，三相)的示例性情况下，端绕组可在0°、45°和90°相继分裂，以增大用于冷却装置的空间，从而在总体上产生改进的冷却效率。其它角度也是可用的，其中应紧记为冷却装置提供最大空间的前提。附图说明在下文中，参照附图详细描述本专利技术，其中图1示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图； 图2示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图； 图3示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图； 图4示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图； 图5示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图；和图6示出了根据本专利技术示例性实施的电机的原理性详细视图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术示例性实施的电机1的原理性详细视图，其中基本上仅可见与本专利技术相关的部件，即定子2，其包括定子片3或堆；和冷却装置，其采用铜制的标准导管状管道4。未示出的冷却液体(例如去离子水或类似物)流动通过导管状管道4，其中， 冷却液体由未示出的冷却液体提供系统供应。定子2包括三个定子绕组，其中仅示出了端绕组5，而其余定子绕组被定子片3包围。导管状管道4沿轴向纵向伸长而使其突出到定子2之外。导管状管道4进一步与分布腔6连通。除此以外，导管状管道4在定子2中以蜿蜒状形状分布，其中弯曲部优选地位于定子2的端部处，S卩，在端绕组5的区域中。进一步地，以泡沫材料7形式的导热材料包封定子2的端绕组5，由此根据热桥提供从端绕组5 至导管状管道4的热量流动，从而避免在端绕组5的区域中出现热积累问题。这样，从端绕组5的散热直接传导到定子片3和延伸的导管状管道4。泡沫材料7是碳纤维泡沫材料，其具有约100 W/mK的导热率和约400 kg/m3的密度。不必进行使用分立铜线的空气冷却和/ 或液体冷却。端绕组5以0°、45°和90°分裂，以构建用于泡沫材料7和导管状管道4的最大空间，其中泡沫材料7基于定子齿宽而切制以易于插入端绕组5与导管状管道4之间的间隙中。泡沫材料7被胶粘到定子2，即，定子片3，使得不会出现以空气填充的空隙。进一步地，泡沫材料7可分为通过粘接剂或胶相互结合的各独立成形的泡沫部件。可替代地或另外地，可以采用诸如螺钉、螺栓、夹、保持器或类似物的机械紧固装置将泡沫部件相互附接和/或附接到定子2。图2 — 4示出了根据本专利技术示例性实施的电机1的原理性详细视图，其中图示出用于三个不同相的端绕组5、5’、5”、导管状管道4和泡沫材料7的不同布置。泡沫材料7 在端绕组5、5’、5”与导管状管道4之间提供热桥，从而将多余的热量从端绕组5、5’本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电机，包括：具有多个端绕组的定子；转子；和输送液体冷却介质的冷却装置，其中，所述冷却装置沿轴向突出到所述定子（２）外，而且至少所述端绕组（５）由导热材料包封。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J勒贝纳雷，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE