专利名称：定子布置结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电机的定子布置结构，该电机具有由定子叠片组成的定子，定子叠片具有多个相邻设置的金属板，由此通过相应的隔离物在各组金属板之间提供多个径向通道。
背景技术：
已知电机(例如发电机或具有各自定子布置结构的类似装置)的操作分别伴随有热损失或铜耗。为了避免过热可能导致的低效率或者甚至损坏或降低寿命(特别是相应电机的绝缘寿命)，通常给定子布置结构提供冷却装置。
因此，众所周知，通过风扇沿定子叠片并通过定子叠片的各金属板之间的各径向通道吹入气态冷却介质，诸如空气。将定子叠片的各组金属板隔开的径向通道通常是由隔离物提供的。隔离物可以是附连到定子叠片的各金属板的附加金属片的形状，或者替代性地可以是设置于定子叠片的各金属板之间所谓针点型隔离物的形状，以便建立各径向通道结构或类径向通道结构。因此，在径向通道中不可避免遇到气态冷却介质的高压力损失问题。压力损失主要由于气态冷却介质的流动分离造成，并可能大大降低冷却性能。
发明内容
因此，本发明的目的是要提供一种特别是在各径向通道内的压力损失方面具有改进冷却特性的定子布置结构。这是通过一开始已经描述的定子布置结构来创造性地实现的，其中至少一个相应径向通道中的定子叠片的至少一个过渡区被设置有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。本发明基于这样的思想，即在至少一个相应径向通道中的定子叠片的至少一个过渡区设置空气动力学形状，即相应过渡区具有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。以此方式，对抗气态冷却介质在用作空气管道的各径向通道中的压力损失问题。结果，由于气态冷却介质的流动速度在各径向通道之间的分布提高，即轴向和径向方向上的流动速度的各差大大减小，导致流动速度在轴向和径向方向上基本均匀分布，因此可提高冷却能力，轴向方向是沿定子叠片的轴向，径向是通过各径向通道的径向。第二，由于径向通道内压力损失的降低还降低了用于操作各冷却风扇的功率，所述本发明的原理可改进冷却效率。第三，随着冷却效率的提高，如果需要，可以降低定子叠片中各径向通道的总数。因此，还可以降低定子叠片的轴向尺寸，还带来更紧凑的定子设计，同时具有至少相当或改进的冷却能力。在定子布置结构的截面图中，每个径向通道具有4个相应的过渡区，即2个过渡区在径向外侧位置，限定相应的径向外侧位置上的轴向方向的相应径向通道，2个过渡区在径向内侧位置，限定相应的径向内侧位置上的相应径向通道。因此，可以应用本发明的原理，即提供从相应径向通道中的定子叠片到左上和/或左下和/或右上和/或右下过渡区的平滑过渡。相应地，空气动力学平滑过渡区的数目可取决于相应径向通道的相对轴向方位，因此，取决于各径向通道中的定子叠片的各过渡区关于定子的总轴长的相对轴向方位。相应过渡区的形状具体是凸面或凹面弯曲的和/或倾斜的和/或阶梯的。各过渡区的所有形状带来气态冷却介质通过径向通道并在其中流动的提高。各过渡区可以具有局部不同的形状，因此，考虑本发明的空气动力学优化及平滑过渡区的原理。根据本发明的一个实施例，紧邻各径向通道的各金属板中至少一个的至少一个自 由端被设置有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。因此，轴向限定各径向通道的各金属板中至少有一个具有至少一个相应形状的自由端。如上文已经提到的，例如象倾斜和阶梯的各混合形状是可行的。关于各过渡区的阶梯形状，优选的是，紧邻各径向通道的各金属板中至少一个的径向尺寸相应减小。因此，与构成定子叠片的金属板相比，由于只有紧邻径向通道即轴向限定各通道的各金属板必须被一致地缩短，产生各阶梯形状，因此获得一种实现空气动力学形状过渡区的简便方式。此外，各金属板的各自由端具有包括其本身的一个阶梯的阶梯形状也是可行的。另外，还可以是与紧邻径向通道的至少一个金属板相邻设置的至少一个另一金属板具有减小的径向尺寸，因此，至少一个另一金属板的各减小的径向尺寸介于定子叠片的径向尺寸和紧邻各径向通道的各金属板的径向尺寸之间。以此方式，过渡区可进一步被平滑，产生气态冷却介质的更佳的流动曲线。具有减小的径向尺寸的各金属板的具体数目是任意的，因此显然更大数目的各径向减小的金属板产生更加平滑的过渡区。出于相同原因，优选的是，相应的至少一个另一金属板和紧邻径向通道的金属板的径向尺寸是逐渐减小的。隔离物具有空气动力学形状是另一优点。以此方式，可获得气态冷却介质通过发电机定子流动的进一步改进。相应的空气动力学形状可以期望方式控制或引导气体流动，整体上对发电机的冷却能力的改进有贡献。由于隔离物还可以支撑气态冷却介质在发电机中，即尤其是定子的径向管道类的通道的适当传送，所以隔离物的特定表面结构也可以是有利的。隔离物的空气动力学形状可以由楔形或锥形形状来提供。这些形状明显适于控制或引导气体流动。不过，其它形状的隔离物也是适用的。在本发明的另一有利的实施例中，隔离物是由导热材料制成的。因此，隔离物可将热从定子绕组和定子叠片中引出，这另外会提高冷却性能。或者，另外，用于更好地传送热能，诸如传热膏或类似物的装置可能是有用的。因此，优选的是，导热材料是金属，具体是铜基金属。金属通常具有良的导热率，即具有相对高的导热系数，因此有助于隔离物的良的传热行为。因此，铜或铜的合金是有利的，原因是它们表现出突出的导热能力。应理解的是，具有良的导热行为的其它材料，诸如例如高石墨填充的聚合物也是适用的。本发明还涉及一种包括前面所描述的定子布置结构的电机。电机优选用作风力涡轮机的发电机，具体是直驱式风力涡轮机的发电机。风力涡轮机可适于海上应用。
在下文中，参照附图详细描述了本发明，附图中
图I示出了根据本发明示例性实施例的定子布置结构的切开视 图2示出了根据本发明示例性实施例的定子布置结构的切开视 图3示出了根据本发明示例性实施例的定子布置结构的切开视图；和 图4示出了根据本发明示例性实施例的定子布置结构的切开视图。
具体实施方式
图I示出了根据本发明示例性实施例的定子布置结构I的切开视图。定子布置结构I是电机(未示出)的一部分，该电机分别是外定子2-内转子(未示出)配置，或者是外转子-内定子2配置。电机优选是适于海上应用的直驱式风力涡轮机(未示出)的发电机。定子布置结构I包括具有定子叠片3的定子2，定子叠片3具有多个相邻设置的金属板4。在各组金属板之间通过沿定子2的轴向长度的给定位置的各隔离物6提供径向通道5。定子2由沿定子叠片3和通过各径向通道5 (参照箭头7)循环的空气冷却。为了提高空气的流动曲线，即特别是降低各径向通道5内的压力损失，在各径向通道5中在定子叠片3的过渡区8设置凸的弯曲形状。由于各压力损失显著降低，所以凸的弯曲形状在通过各径向通道5中可以有更多的空气动力学空气流动，使冷却能力和冷却效率提高。通常，过渡区8可由气流的方向从基本轴向(水平)变化为径向(竖直)方向进入到各径向通道5中的区域来限定。如图所示，各过渡区8的空气动力学形状由紧邻各径向通道5的各金属板4的各自由径向端的各凸面弯曲形状提供。另外可以看到，并非紧邻各径向通道5的所有金属板4具有相应的带凸面弯曲形状的径向自由端，即与从左侧限定左径向通道的金属板4相比，限定左径向通道5的右侧的金属板4具有通常形状的自由径向端。关于右径向通道5，两个相应的金属板5都具有相应凸面弯曲的自由径向端。紧邻各通道5的各金属板4，即轴向限定各径向通道5的各金属板4比构成定子叠片3的金属板4的其余部分稍厚。以此方式，便于通过焊接(参照焊接点9)附连到金属板3的其余部分。各隔离物6例如通过焊接牢固地附连到邻近各径向通道5的各金属板4。隔离物6优选由铜制成，还包括空气动力学形状，即锥形形状，这进一步提高了各气态冷却介质即空气的流动行为。图2、图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的定子布置结构I的切开视图。与图I中所示的实施例的基本不同是紧邻各径向通道5的各金属板4的各径向自由端的形状。因此，图2示出了紧邻各径向通道5的各金属板4的倾斜形状的各径向自由端，而图3示出了紧邻各径向通道5的各金属板4的阶梯形状的各径向自由端。在任一情况下，给各径向通道5中的定子叠片3的过渡区8设置空气动力学形状。图4示出了根据本发明的示例性实施例的定子布置结构的切开视图。在此实施例中，同样，各过渡区8的阶梯形状不仅由紧邻各径向通道5的相应一个(或多个)金属板4的减小的径向尺寸提供，还另外由与紧邻径向通道5的各金属板(或多个)4相邻设置的另外3个金属板4提供。可以看出，相应的另外3个金属板4相应减小的径向尺寸介于定子叠片3的径向尺寸和紧邻各径向通道5的各金属板4的径向尺寸之间。相应的另 外3个金属板4的径向尺寸从定子叠片3开始朝紧邻相应的径向通道5的金属板4逐渐减小。同样，获得空气流动的显著改进。图4中所示实施例可能要求另外的制造工作，但由于可以以电磁方式使用隔离物，也可提高电磁性能。
权利要求
1.用于电机的定子布置结构(1)，具有由定子叠片(3)组成的定子(2)，定子叠片(3)具有多个相邻设置的金属板(4)，由此，通过各隔离物(6)在各组金属板(4)之间提供多个径向通道(5)，其中至少一个相应径向通道(5)中的定子叠片(3)的至少一个过渡区(8)被设置有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。
2.根据权利要求I所述的定子布置结构，其中紧邻所述各径向通道(5)的各金属板(4)中至少一个的至少一个自由端被设置有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。
3.根据权利要求I或2所述的定子布置结构，其中所述相应过渡区(8)的阶梯形状是通过紧邻所述各径向通道(5)的各金属板(4)中至少一个的径向尺寸的相应减小提供的。
4.根据权利要求3所述的定子布置结构，其中，另外与紧邻所述径向通道(5)的至少一个金属板(4)相邻设置的至少一个另一金属板(4)具有减小的径向尺寸，因此，所述至少 一个另一金属板(4)的各减小的径向尺寸介于所述定子叠片(3)的径向尺寸和紧邻所述各径向通道(5)的各金属板(4)的径向尺寸之间。
5.根据权利要求4所述的定子布置结构，其中所述相应至少一个另一金属板(4)和紧邻所述径向通道(5)的金属板(4)的径向尺寸是逐渐减小的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定子布置结构，其中所述隔离物(6)具有空气动力学形状。
7.根据权利要求6所述的定子布置结构，其中所述空气动力学形状是楔形或锥形形状。
8.根据前述权利要求中任一项所述的定子布置结构，其中所述隔离物(6)由导热材料特别是铜基金属制成。
9.电机，特别是用于风力涡轮机的发电机，具体是用于直驱式风力涡轮机的发电机，包括前述权利要求之一所述的定子布置结构(I)。
全文摘要
本发明涉及定子布置结构。具体地，提供了一种用于电机的定子布置结构(1)，其具有由定子叠片(3)组成的定子(2)，定子叠片(3)具有多个相邻设置的金属板(4)，由此通过各隔离物(6)在各组金属板(4)之间提供多个径向通道(5)，其中至少一个相应径向通道(5)中的定子叠片(3)的至少一个过渡区(8)设置有弯曲和/或倾斜和/或阶梯形状。
文档编号H02K1/20GK102738920SQ20121010075
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月9日 优先权日2011年4月7日
发明者J.勒贝纳雷 申请人:西门子公司