用于电机的定子的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于电机(例如，马达或发电机)的定子(12)。定子包括由多个轴向相邻的大体环形层压件(1)组成的定子芯(20)。定子(12)具有轴向延伸定子齿，在所述定子齿的相邻对之间形成用于接收定子绕组的导体的轴向延伸定子槽。定子齿中的至少一个包括在使用中冷却流体流动通过的轴向延伸冷却通道(36)。电机可以包括用于通过(一个或多个)冷却通道(36)循环冷却流体以冷却堆叠的层压件(1)的装置以及用于围绕定子沿着空气冷却回路循环空气的装置，其中循环空气由定子层压件(1)冷却并且不需要独立的热交换器。
【专利说明】
用于电机的定子
技术领域
[0001]本发明涉及用于电机(例如，马达和发电机)的定子，并且特别地，涉及具有冷却通道或管道的定子。本发明可以特别地有用于高功率、低速电机。
【背景技术】
[0002]众所周知通过将环形层压件堆叠压制在一起产生电机的层压定子。层压件典型地由通常带有绝缘涂层的电气级钢的薄片形成。每个环形层压件可以由单个部件形成并且可以自身为具有例如在大体径向延伸边缘处彼此邻接的节段的分段结构。
[0003]层压件可以限定轴向延伸齿，所述轴向延伸齿在其间限定用于接收定子绕组的导体的轴向延伸槽。齿围绕定子表面圆周地间隔并且运载横越空气隙从定子链接到转子的磁通量。导体与齿电绝缘。
[0004]电机的设计者面对的困难之一是由于各种损耗(例如，定子绕组中的电阻损耗，层压件中的涡流损耗等)产生的热。当试图设计具有高功率密度的电机时热的问题会特别严重。对于指定量的导电材料(例如，用于定子绕组导体的铜和用于磁路的铁)，电机的最大功率输出由冷却的效率限制，原因是如果不有效地去除热，电机的温度将增加到可以导致机器的绝缘材料或某个其它部分失灵的程度。
[0005]低速电机的主要热源之一典型地是定子绕组导体中的电阻损耗的结果，所述定子绕组导体接收在槽中并且具有向外延伸超出定子的轴向端部的端部绕组。
[0006]可以以各种不同的方式冷却电机，例如，直接液体或空气冷却，通过传导到层压件冷却，所述层压件又由直接冷却或外部水套冷却。然而，所有的这些已知冷却方式在其可用功率密度、机械复杂性或噪声方面存在一些缺陷。
[0007]所以需要组合良好的冷却效率、机械简单性和低噪声的冷却电机的改进方式。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种用于电机的定子，所述定子包括多个轴向相邻的大体环形层压件(例如，限定定子芯)，所述定子具有轴向延伸定子齿，在所述定子齿的相邻对之间形成用于接收定子绕组的导体的轴向延伸定子槽，所述定子齿中的至少一个包括在使用中冷却流体流动通过其中的轴向延伸冷却通道(或管道)。优选地每个定子齿将包括至少一个轴向延伸冷却通道使得围绕定子的圆周提供冷却通道。
[0009]每个定子齿可以具有两个或更多个轴向延伸冷却通道(或管道)。两个或更多个冷却通道可以典型地优先于单个、更大的冷却通道被使用，只要这给予定子齿改善的机械性质，如强度和/或刚性。
[0010]每个层压件优选地在其中包括当层压件堆叠在一起时限定定子槽的槽，和限定定子齿的齿。每个层压件齿可以在其中具有当层压件堆叠在一起时限定轴向延伸空隙的至少一个开口。在一个布置中，每个空隙限定用于冷却流体的相应的冷却通道。在另一布置中，非导电材料的管可以定位在每个空隙内使得每个冷却通道由相应的管限定。每个层压件开口可以具有任何合适的形状或尺寸。每个管可以具有任何合适的横截面。每个层压件可以具有圆环的节段形式，或者可以自身由优选地沿着大体径向延伸边缘彼此邻接的多个分段部件形成。层压件节段边界优选地与定子槽对准，不与定子齿对准。
[0011]定子还可以包括轴向延伸冷却翅片。每个层压件优选地具有限定冷却翅片的突起。也可以使用其它冷却翅片配置(例如，非轴向)。如果定子齿设在定子的径向内表面上则冷却翅片可以设在定子的径向外表面上，反之亦然。冷却翅片增加了与冷却空气接触的定子芯的面积，如下文所述，冷却空气形成空气冷却回路的一部分，并且因此改善冷却效率。冷却翅片可以具有用于最佳冷却的任何合适的形状。
[0012]每个冷却通道优选地沿着堆叠的层压件(或定子芯)的全长度延伸。但是在一些配置中，每个冷却通道可以仅仅沿着堆叠的层压件的一部分延伸。
[0013]当堆叠的层压件被压缩并且受到包括真空压力浸渍(VPI)和固化(curingprocess)的适当处理时，优选地使每个冷却通道不透流体。在一个布置中，每个冷却通道的表面由层压件开口限定使得冷却流体与堆叠的层压件直接接触。每个冷却通道由定位在每个空隙内的管限定的布置可能不具有堆叠的层压件和冷却流体之间的这样的有效热传递，但是它具有的潜在优点是它不依赖于轴向延伸空隙自身是不透流体的。使用任一布置，在冷却流体和定子绕组导体之间没有直接接触。歧管优选地设在堆叠的层压件的每个轴向端部处一见下文。歧管优选地也经受VPI和固化过程并且提供围绕每个冷却通道的端部的不透流体密封。
[0014]外部管路或其它管道可以随后连接到歧管连接点以允许冷却流体围绕至少一个闭环冷却回路循环。外部管路或其它管道可以是外部冷却组件的一部分。如果它提供附加的有用冷却，外部管路或其它管道可以邻近定子绕组的端部绕组中的至少一个布设。
[0015]定子还可以包括在定子的第一轴向端部处的第一歧管和在定子的第二轴向端部处的第二歧管。第一歧管可以具有与冷却流体源流体连通的至少一个入口和与冷却通道的第一轴向端部流体连通的出口。第二歧管可以具有与冷却通道的第二轴向端部流体连通的至少一个出口和入口。第一歧管将冷却流体从(一个或多个)入口分配到冷却通道并且第二歧管从冷却通道收集冷却流体并且将它供应到(一个或多个)出口。第一和第二歧管可以具有任何合适的构造，包括每个歧管由多个歧管段形成的分段构造。歧管段可以布置成限定大致环形歧管。在更大直径的定子中，歧管段的使用可以保证第一和第二歧管不与层压件节段边界交叉。也可以精确地确定每个歧管段流体动力学，这避免在使用适当数量的单独的歧管部段构造歧管时需要不同尺寸的定子的大量建模。
[0016]第一歧管的每个歧管段可以包括其自身的入口并且第二歧管每个歧管段可以包括其自身的出口。
[0017]每个歧管或歧管段将典型地包括内部室，所述内部室与入口或出口流体连通并且包括径向延伸部分，所述径向延伸部分与定子齿对准并且将冷却流体分配到冷却通道或从冷却通道收集冷却流体。在一个布置中，典型地对于具有非分段层压件的更小直径的定子，第一和第二歧管是非分段的并且内部室可以是大致环形的。第一歧管的入口和第二歧管的出口可以流体地连接到外部冷却组件，以与冷却通道限定闭环冷却回路。例如，外部冷却组件可选地包括并联地流体连接到入口和出口以提供冗余的两个或更多个外部冷却回路。
[0018]在第一和第二歧管分段的另一布置中，可在多种外部冷却回路中进行选择。例如，第一歧管的歧管段的入口可以串联或并联地流体连接到共同入口，并且第二歧管的歧管段的出口可以串联或并联地流体连接到共同出口。共同入口和共同出口然后可以流体地连接到外部冷却组件，以与内部冷却通道限定闭环冷却回路。例如，外部冷却组件可选地包括并联地流体连接到共同入口和共同出口以提供冗余的两个或更多个外部冷却回路。
[0019]替代地，第一歧管的第一组歧管段的入口可以串联或并联地流体连接到第一共同入口，第一歧管的第二组歧管段的入口可以串联或并联地流体连接到第二共同入口，等等。类似地，第二歧管的第一组歧管段的出口可以串联或并联地流体连接到第一共同出口，第二歧管的第二组歧管段的出口可以串联或并联地流体连接到第二共同出口，等等。第一共同入口和第一共同出口然后可以流体地连接到第一外部冷却回路，以和与第一组歧管段关联的冷却通道限定第一闭环冷却回路;第二共同入口和第二共同出口然后可以流体地连接到第二外部冷却回路，以和与第二组歧管段关联的冷却通道限定第二闭环冷却回路;等等。歧管段可以被分成任何合适数量的组并且外部冷却组件可以包括任何合适数量的外部冷却回路。例如，两个或更多个冷却回路可以可选地流体地连接到每个共同入口和共同出口以提供冗余。组成每个组的歧管段可以不必是物理相邻的，而是可以有利地围绕定子的圆周分布。例如，如果第一歧管包括十六个歧管段并且第二歧管包括十六个歧管段，这些可以在两个完全独立的闭环冷却回路中一起流体地连接，第一歧管的偶数歧管段的八个入口(即，连续地围绕定子的圆周编号)流体地连接到第一共同入口，第一歧管的奇数歧管段的八个入口流体地连接到第二共同入口，第二歧管的偶数歧管段的八个出口流体地连接到第一共同出口，并且第二歧管的奇数歧管段的八个出口流体地连接到第二共同出口。第一共同入口和第一共同出口可以流体地连接到第一外部冷却回路并且第二共同入口和第二共同出口可以流体地连接到第二外部冷却回路。第一外部冷却回路和与偶数歧管段关联的冷却通道限定第一闭环冷却回路并且第二外部冷却回路和与奇数歧管段关联的冷却通道限定第二闭环冷却回路。将容易地领会，在第一外部冷却回路出故障的情况下，冷却流体可以仍然通过与奇数歧管段关联的冷却通道循环使得冷却围绕定子的圆周分配。例如，十六个歧管段也可以视情况均匀地分成四组。这些组不需要具有相同数量的歧管段。因此，十六个歧管段也可以分成三组，例如，第一和第二组具有五个歧管段并且第三组具有六个歧管段。
[0020]替代地，第一歧管的第一歧管段的入口和第二歧管的第一歧管段的出口可以流体地连接到第一外部冷却回路，以和与第一歧管段关联的冷却通道限定第一闭环冷却回路；第一歧管的第二歧管段的入口和第二歧管的第二歧管段的出口可以流体地连接到第二外部冷却回路，以和与第二歧管段关联的冷却通道限定第二闭环冷却回路;第一歧管的第三歧管段的入口和第二歧管的第三歧管段的出口可以流体地连接到第三外部冷却回路，以和与第三歧管段关联的冷却通道限定第三闭环冷却回路;等等。换句话说，第一歧管的每个歧管段可以通过外部冷却组件的一个或多个外部冷却回路流体地连接到第二歧管的相应的歧管段。
[0021]每个外部冷却回路可以包括用于提供循环压力的至少一个栗和用于冷却冷却流体的至少一个热交换器或类似装置。每个栗可以属于任何合适的类型，并且可以取决于正在使用的冷却流体的类型。类似地，每个热交换器可以属于任何合适的类型。术语“热交换器”应当被理解为包括从流过外部冷却回路的冷却流体中抽取热的任何装置。每个外部冷却回路可以包括例如用于处理、净化或调节冷却流体的部件或者用于监测或控制等其它部件。
[0022]冷却流体可以以相同方向通过冷却通道循环。替代地，冷却流体可以通过一些冷却通道在一个方向上循环并且冷却流体可以通过其它冷却通道在相反方向上循环。
[0023]可以使用任何合适的冷却流体，包括空气或其它合适的气体，气体/液体混合物(例如，蒸汽)，或合适的液体，如水、纯净水、液体电介质或油。冷却流体的选择将典型地考虑诸如腐蚀、电损耗等的问题。必要时，外部冷却回路可以包括处理单元(例如，用于净化或处理冷却流体)或者合适的添加剂可以被加入冷却流体。
[0024]定子还可以包括第一和第二压缩板。
[0025]第一歧管可以定位在第一压缩板和堆叠的层压件的第一轴向端部之间并且第二歧管可以定位在第二压缩板和堆叠的层压件的第二轴向端部之间。在另一布置中，歧管和压缩板可以成一体地形成或由完成两种技术功能的单个部件组合而成。
[0026]第一歧管可以包括用于在第一压缩板和堆叠的层压件的第一轴向端部之间传递压缩力的一个或多个支撑件。类似地，第二歧管可以包括用于在第二压缩板和堆叠的层压件的第二轴向端部之间传递压缩力的一个或多个支撑件。第一和第二歧管可以在定子齿和相邻的压缩板之间延伸。在该情况下，将容易地领会第一和第二歧管代替通常位于压缩板和堆叠的层压件的轴向端部之间的常规齿支撑件。支撑件可以位于每个歧管或歧管段的内部室中，并且可选地位于内部室的径向向内延伸部分中。
[0027]第一和第二歧管可以焊接或以另外方式固定到堆叠的层压件的轴向端部，例如相邻的端部层压件。附加地或替代地，密封装置可以设在第一和第二歧管和相邻的端部层压件之间以防止冷却流体的泄漏。例如，密封装置可以包括设在第一和第二歧管中的一个或两者以及端部层压件上的密封件、垫圈或密封特征。
[0028]第一和第二歧管可以以任何合适的方式形成，例如通过制造、通过铸造或通过将内部室机械加工到一块材料中。
[0029]本发明还可以提供一种电机，其包括如本文中所述的定子，以及用于通过(一个或多个)冷却通道循环冷却流体的装置(例如，外部冷却组件)。外部冷却组件限定冷却流体源。定子可以包括在定子的第一轴向端部处与冷却通道的第一轴向端部流体连通的第一歧管，以及在定子的第二轴向端部处与冷却通道的第二轴向端部流体连通的第二歧管。用于循环冷却流体的装置可以是具有流体地连接在第一和第二歧管之间的一个或多个外部冷却回路的外部冷却组件。外部冷却组件可以包括至少一个栗和至少一个热交换器。
[0030]定子还可以包括具有在定子的第一轴向端部处的多个第一端部绕组和在定子的第二轴向端部处的多个第二端部绕组的定子绕组，定子绕组的导体接收在定子槽中。
[0031]电机还可以包括用于循环围绕定子外部空气的装置。空气可以围绕空气冷却回路循环，所述空气冷却回路沿着定子的径向内或外表面中的一个(例如，经过定子齿)、第一端部绕组、定子的径向内和外表面中的另一个(例如，经过冷却翅片)和第二端部绕组延伸。
[0032]本发明还可以提供一种冷却电机的方法，所述电机包括具有多个轴向相邻的大体环形层压件的定子，所述定子具有轴向延伸定子齿，在所述定子齿的相邻对之间形成用于接收定子绕组的导体的轴向延伸定子槽，所述定子齿中的至少一个包括轴向延伸冷却通道；
[0033]其中，所述方法包括导致冷却流体流动通过所述冷却通道以冷却所述定子的步骤。
[0034]如果定子齿的每一个包括轴向延伸冷却通道，方法还可以包括导致冷却流体流动通过每个冷却通道以冷却定子的步骤。
[0035]方法还可以包括围绕定子的外部、优选地围绕空气冷却回路循环空气的步骤，所述空气冷却回路经过或沿着定子的径向内或外表面中的一个(例如，经过定子齿)、第一端部绕组、定子的径向内和外表面中的另一个和第二端部绕组延伸。围绕定子循环的空气优选地由堆叠的层压件冷却。这可以避免需要独立的热交换器来冷却冷却空气。在一个布置中，定子还可以包括在定子的径向内和外表面中的另一个处的冷却翅片，使得围绕空气冷却回路循环的空气由冷却翅片冷却。
[0036]流动通过冷却通道的冷却流体物理接近作为电机内的主要热源的定子绕组导体。所以本发明提供高效的冷却，同时避免与常规冷却方法关联的机械复杂性。也可以静静地进行冷却(S卩，具有低声波标记)，原因是冷却流体可以以较低的速度(例如，在冷却流体是水的情况下在约0.lm/s到约0.5m/s之间，但是将理解如果冷却流体是气体或气体/液体混合物则可能需要更高的速度)流动通过定子齿中的冷却通道。例如，这避免诸如在空气冷却电机中常见的紊流的问题。冷却流体保持定子绕组导体冷却并且从定子的轴向端部悬突的端部绕组中的大部分热可以通过传导回到定子槽中被去除。这又意味着空气冷却回路需要较低的空气流动(例如，约5m/s)以冷却端部绕组。在一个特定布置中，冷却空气可以在一组端部绕组之上流动以冷却它们，经过定子齿通过设在定子和转子之间的空气隙，由此冷却转子，并且在另一组端部绕组之上流动以冷却它们。空气然后可以返回以通过沿着定子的另一侧流动完成它们的冷却回路，在所述另一侧它可以由冷却翅片冷却。所以将容易地领会空气由堆叠的层压件冷却，所述堆叠的层压件又由流动通过定子齿中的冷却通道的冷却流体冷却。
[0037]例如，通过一个或多个叶轮(可选地安装在电机的转子轴上)或电动风扇可以使冷却空气围绕空气冷却回路循环。
[0038]空气冷却回路可以是闭环回路，S卩，其中空气围绕电机的外部壳体内的定子循环。挡板可以用于控制和引导空气围绕空气冷却回路的循环。
[0039]本发明特别地有利于必须具有高功率密度和/或低声波标记的电机，例如，用于海洋应用或者用于电机安装空间受限的情况下。提出的(一个或多个)冷却通道和闭环空气冷却回路的机械简单性在制造和维护成本方面提供优点。它也是本身稳健的设计，其能够耐受明显的外部振动和震动负荷。
【附图说明】
[0040]图1是根据本发明的定子的层压件节段；
[0041]图2是根据本发明的电机的轴向横截面图；
[0042]图3是图2所不的电机的部分径向横截面图；
[0043]图4是根据本发明的替代电机的轴向横截面图；
[0044]图5是图4所不电机的部分径向横截面图；
[0045]图6是图2所示电机的径向视图，显示第一歧管并且压缩板被省略；
[0046]图7是示意图，显示第一和第二歧管如何流体地连接到外部冷却回路；
[0047]图8是示意图，显示第一外部冷却回路，其中第一和第二歧管是非分段的；
[0048]图9是示意图，显示第二外部冷却回路，其中第一和第二歧管是分段的；
[0049]图10是示意图，显示第三外部冷却回路，其中第一和第二歧管是分段的；以及
[0050]图11是通过根据本发明的电机的轴向横截面，显示空气冷却回路。
【具体实施方式】
[0051]图1显示由具有绝缘涂层的电气级钢的薄片形成的层压件节段I。多个层压件节段I将沿着径向延伸边缘2A、2B彼此邻接以形成环形层压件，并且环形层压件堆叠后压制在一起以形成定子芯。层压件节段I交错以提供切向刚性。层压件节段包括在径向内边缘2C中的槽4和齿6和在径向外边缘2D中的突起8。开口 10形成于每个齿6中。对于更小直径的定子，非分段环形层压件(未显示)可以压制在一起以形成定子芯。每个环形层压件包括在径向内边缘中的相应的槽和齿和在径向外边缘中的相应的突起。
[0052]参考图2，电机包括由空气隙16分隔开的定子12和转子14。转子14安装在轴18上。
[0053]定子12包括定子芯20，第一歧管22A，第二歧管22B，第一压缩板24A和第二压缩板24B。
[0054]定子芯20由环形堆叠层压件I形成。参考图2和3，定子芯20的径向内表面包括由层压件的槽4限定的多个轴向延伸的定子槽26和层压件的齿6限定的多个轴向延伸的定子齿28。定子绕组的导体30接收在定子槽26中。(应当注意在图2和4中为了清楚起见已省略定子绕组的端部绕组)。定子芯20的径向外表面包括多个轴向延伸的冷却翅片32。
[0055]定子芯20包括由层压件的开口 10限定的多个轴向延伸空隙34。每个空隙34延伸通过定子齿28并且限定在电机的操作期间冷却液体(例如，水)流动通过的冷却通道36。所以流动通过冷却通道36的冷却液体与定子芯20的堆叠层压件I直接接触。当堆叠层压件I被压缩并且受到包括真空压力浸渍(VPI)和固化的适当处理时，优选地每个冷却通道36的表面被制成不透液体。
[0056]在图4和5中所示的替代电机中，非导电材料的管38位于每个空隙34中并且限定冷却通道40。替代电机大体上类似于图2和3中所示的电机并且相同部件被给予相同附图标记。在替代电机中，冷却液体不与定子芯20的堆叠层压件I直接接触。但是管38提供不透液体通道40。
[0057]参考图6，第一歧管22A由多个歧管段(manifold segments)40i_404形成。在该布置中，第一歧管22A由四个歧管段形成，但是仅仅显示三个段。每个歧管段40将冷却液体分配到两个圆周相邻的冷却通道36。但是将容易地领会其它构造是可能的。每个歧管段40包括与内部室44液体连通的入口 42ο内部室44包括与冷却通道36液体连通并且限定歧管段40的出口的径向向内延伸部分46 ο通过入口 42引入内部室44中的冷却液体通过径向延伸部分46分配到冷却通道36。环形密封件48围绕每个冷却通道36设在歧管段40和相邻的端部层压件(即，在定子芯20的轴向端部处的层压件)之间。第一歧管22A将来自第一压缩板24A的压力负荷传递到定子芯20。歧管段40具有与定子齿28对准的径向延伸部分50(例如，壳体部分，内部室的径向延伸部分46形成于其中)并且通常安装在压缩板和定子芯之间的常规齿支撑件被省略。支撑件52可以定位在内部室44内以将附加的强度和刚性提供给歧管部段40。
[0058]第二歧管22B以类似方式形成以收集来自冷却通道的冷却液体并且将收集的冷却液体供应到与内部室液体连通的出口。尽管未显示，但是第一和第二歧管也可以具有带有环形内部室的非分段构造。
[0059]电机包括用于通过冷却通道36循环冷却液体的外部冷却组件。
[0060]外部冷却组件54在图7中示意性地被显示并且包括流体地连接到第一和第二歧管22A、22B的外部冷却回路58。外部冷却组件54包括用于循环冷却液体的栗60和用于冷却冷却液体的热交换器62。外部冷却回路58和内部冷却通道36—起限定用于冷却液体的闭环冷却回路。外部冷却回路58可以为了冗余目的可选地包括第二栗60A和第二热交换器62A。第二外部冷却回路58A可以与外部冷却回路58并联地流体连接到第一和第二歧管22A、22B。
[0061]在图8至10中示意性地显示外部冷却组件的一些不同选择。外部冷却组件的外部管路或其它管道在图9和10中由粗线表示。
[0062I图8显示具有非分段(non-segmented)的第一和第二歧管的布置，其中每个歧管具有环形内部室64A、64B。第一歧管具有入口 66并且第二歧管具有出口 68。外部冷却组件包括流体地连接到入口和出口 66、68的第一外部冷却回路70。第一外部冷却回路70包括至少一个栗72和至少一个热交换器74。第二外部冷却回路70A可以为了冗余目的可选地与第一外部冷却回路70并联地流体连接到入口和出口 66、68。
[0063]图9显示具有分段的第一和第二歧管(例如，如前文所述的第一和第二歧管22A、22B)的布置，其中每个歧管段4(h-404具有内部室44。第一歧管的每个歧管段4(h-404包括入口 76!-764并且第二歧管的每个歧管段包括出口 78^784。入口 76!-764—起并联地流体连接到共同入口 80，并且出口 78!-784—起并联地流体连接到共同出口 82。外部冷却组件包括流体地连接到共同入口和出口 80、82的第一外部冷却回路84。第一外部冷却回路84包括至少一个栗86和至少一个热交换器88。第二外部冷却回路84A可以为了冗余目的可选地与第一外部冷却回路84并联地流体连接到共同入口和出口 80、82。
[0064]图10显示具有分段的第一和第二歧管(例如，如前文所述的第一和第二歧管22A、22B)的布置，其中每个歧管段4(h-404具有内部室44。图10的布置类似于图9的布置并且共同部件被给予相同附图标记。入口 76dP763并联地流体连接到第一共同入口 90并且入口 762和764流体地连接到第二共同入口 92。出口 78!和783并联地流体连接到第一共同出口 94并且出口 782和783流体地连接到第二共同出口 96。外部冷却组件包括流体地连接到第一共同入口和出口 90、94的第一外部冷却回路98。第一外部冷却回路98包括至少一个栗100和至少一个热交换器102。外部冷却组件也包括流体地连接到第二共同入口和出口 92、96的第二外部冷却回路104。第二外部冷却回路104包括至少一个栗106和至少一个热交换器108。第三外部冷却回路(未显示)可以为了冗余目的可选地与第一外部冷却回路98并联地流体连接到第一共同入口和出口 90、94。类似地，第四外部冷却回路(未显示)可以为了冗余目的可选地与第二外部冷却回路104并联地流体连接到第二共同入口和出口 92、96。将容易地领会冷却液体可以通过通道362和364循环，即使第一外部冷却回路98有故障。在另一布置(未显示)中，每个入口可以通过至少一个外部冷却回路流体地连接到相应的出口，S卩，使得外部冷却组件包括至少四个外部冷却回路。
[0065]电机也包括空气冷却回路。参考图11，冷却空气(由虚线箭头表示)可以围绕定子12的外部循环。冷却空气可以在第一端部绕组110之上流动，通过定子芯20和转子14之间的空气隙16，在第二端部绕组112之上流动，并且在定子芯的径向外表面之上流动，其中空气由冷却翅片32冷却。换句话说，冷却液体通过冷却通道36循环以冷却定子层压件I，所述定子层压件又可以冷却循环空气。冷却空气可以由安装到转子轴的叶轮叶片114循环并且由挡板(未显示)引导。
【主权项】
1.一种用于电机的定子(12)，所述定子(12)包括多个轴向相邻的大体环形层压件(I)，所述定子(12)具有轴向延伸的定子齿(28)，在所述定子齿的相邻对之间形成用于接收定子绕组导体(30)的轴向延伸的定子槽(26)，所述定子齿(28)中的至少一个包括在使用中冷却流体流动通过其中的轴向延伸的冷却通道(36)。2.根据权利要求1所述的定子(12)，其特征在于，每个定子齿(28)包括在使用中冷却流体流动通过其中的一个或多个轴向延伸冷却通道(36)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的定子(12)，其特征在于，其还包括冷却翅片(32)。4.根据前述权利要求中任一项所述的定子(12)，其特征在于，所述定子齿(28)中的至少一个包括限定所述冷却通道(36)的轴向延伸空隙(34)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的定子(12)，其特征在于，所述定子齿(28)中的至少一个包括非导电材料的管(40)定位在其中的轴向延伸空隙(34 )，并且其中所述管(40)限定所述冷却通道。6.根据前述权利要求中任一项所述的定子(12)，其特征在于，其还包括在所述定子的第一轴向端部处的第一歧管(22A)和在所述定子的第二轴向端部处的第二歧管(22B)，其中所述第一歧管(22A)具有与冷却流体源(54)流体连通的至少一个入口(42)和与所述冷却通道(36)的第一轴向端部流体连通的出口，并且所述第二歧管(22B)具有与所述冷却通道(36)的第二轴向端部流体连通的至少一个出口和入口。7.根据权利要求6所述的定子(12)，其特征在于，所述第一歧管(20A)包括多个歧管段(40ι-404)和/或所述第二歧管包括多个歧管段。8.根据权利要求6或权利要求7所述的定子(12)，其特征在于，其还包括第一和第二压缩板(24々、248)。9.根据权利要求8所述的定子(12)，其特征在于，所述第一歧管(22Α)定位在所述第一压缩板(24Α)和所述堆叠的层压件(20)的第一轴向端部之间和/或所述第二歧管(22Β)定位在所述第二压缩板(24Β)和所述堆叠的层压件(20)的第二轴向端部之间。10.根据权利要求9所述的定子(12)，其特征在于，所述第一歧管(22Α)包括用于在所述第一压缩板(24Α)和所述堆叠的层压件(20)的第一轴向端部之间传递压缩力的一个或多个支撑件(52)和/或所述第二歧管包括用于在所述第二压缩板和所述堆叠的层压件的第二轴向端部之间传递压缩力的一个或多个支撑件。11.一种电机，其包括: 根据前述权利要求中任一项所述的定子(12)，以及 用于循环通过所述冷却通道的冷却流体的装置(54)。12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述定子(12)包括在所述定子的第一轴向端部处与所述冷却通道(36)的第一轴向端部流体连通的第一歧管(22Α)，以及在所述定子的第二轴向端部处与所述冷却通道(36)的第二轴向端部流体连通的第二歧管(22Β)，并且其中所述用于循环冷却流体的装置是具有流体地连接在所述第一和第二歧管(22Α、22Β)之间的一个或多个外部冷却回路(58、58Α)的外部冷却组件(54)，所述外部冷却组件(54)可选地包括至少一个栗(60、60Α)和至少一个热交换器(62、62Α)。13.根据权利要求11或权利要求12所述的电气机器，其特征在于，其还包括用于围绕所述定子(12)的外部、可选地围绕空气冷却回路循环空气的装置，其中循环空气由堆叠的层压件(20)冷却。14.一种冷却电机的方法，所述电机包括具有多个轴向相邻的大体环形层压件(I)的定子(12)，所述定子(12)具有轴向延伸的定子齿(28)，在所述定子齿的相邻对之间形成用于接收定子绕组的导体(30)的轴向延伸定子槽(26)，所述定子齿(28)中的至少一个包括轴向延伸冷却通道(36);其中，所述方法包括导致冷却流体流动通过所述冷却通道(36)以冷却所述定子(12)的步骤。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述定子还包括具有在所述定子(12)的第一轴向端部处的多个第一端部绕组(110)和在所述定子(12)的第二轴向端部处的多个第二端部绕组(112)的定子绕组，所述定子绕组的导体(30)接收在所述定子槽(26)中，并且其中所述方法还包括围绕所述定子(12)的外部、可选地围绕空气冷却回路循环空气的步骤，所述空气冷却回路延伸经过所述定子(12)的径向内或外表面中的一个、所述第一端部绕组(110)、所述定子(12)的径向内和外表面中的另一个和所述第二端部绕组(112)，并且其中循环空气由堆叠的层压件(20)冷却。
【文档编号】H02K1/14GK106059121SQ201610216946
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610216946.0, CN 106059121 A, CN 106059121A, CN 201610216946, CN-A-106059121, CN106059121 A, CN106059121A, CN201610216946, CN201610216946.0
【发明人】B.G.萨尔特, J.C.尤金, G.D.勒弗勒姆
【申请人】通用电气能源能量变换技术有限公司