具有相分离器的电动式机器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种空气冷却的电动式机器(1)，尤其是用于低压＜1000V，具有定子(2)、具有轴向延伸指向定子孔(9)的槽(10)，槽内布置有多相绕组系统，该绕组系统在定子(2)的端面上分别形成绕组头(7)，其中在绕组头(7)中，在绕组系统的不同相之间上设置相分离器(8)，其中该相分离器(8)利用位于其间的间隔件(11)设计成双层的。
【专利说明】具有相分离器的电动式机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空气冷却的电动式机器，尤其是用于低压< 1000V，其具有定子、具有轴向延伸指向定子孔的槽，槽内布置有多相绕组系统，该绕组系统在定子的端面分别形成绕组头，其中在绕组头中，在绕组系统的的不同相之间设置有相分离器。
【背景技术】
[0002]为了维持电动式机器的绕组系统的绝缘性，此外还遵守轴承的最高润滑剂温度，需要对电动式机器进行冷却。通过冷却导出电机中产生的损耗热量。越高效地设计从电动式机器向外的排热，则在相同功率输出的情况下电机可以被构造得更小。
[0003]尤其是对于低电压电机来说，由于安装空间有限则优选地将其构造得尽可能紧凑。此外，低压电机的绕组头具有圆导线绕组，为了降低材料使用并使结构体积紧凑，要将圆导线绕组扎得很紧。当将槽内的绕组和绕组头浸溃后，绕组头构成了实心的树脂填充单元，不会有冷却空气通过该单元。
[0004]因此在这种绕组头中通常会有热源，这些热源会限制电动式机器的热效率。因为此外绕组头中的不同电相的导体直接相邻排布，并且无法实现对单个导线的绝缘以保证两个相之间的绝缘性，因此必须在不同的相的导体之间的边界处将附加的相分离器一并装在绕组中。
[0005]DE 195 44 699 Al阐述了一种具有间接冷却的定子绕组的电机，在该电机中通过绕组杆构成的绕组头设置有填充料，该填充料这样限制在周向上相邻的绕组杆之间的自由的通道面，即在绕组杆的宽侧面上有目的地引导冷却气体。
[0006]其缺点为，通过额外的填充料会限制通道面，并且通过绕组杆更可能会出现冷却通道。然而这对于浇铸的绕组头来说不再是该情况。
[0007]由DE 20 37 829已知了一种用于低压运行的电动式机器的冷却装置,其中冷却片作为各个绕组层之间的相分离模板插入绕组头中，其由具有良好的表面电绝缘性的良导热材料组成，其从绕组头突出并且这样被设计，即从绕组头伸出的模板部分被划分为多个段，它们在有利于冷却剂流动的方向上弯曲。
[0008]在此的缺点为，形成额外的热传递，因此热量必须首先经由分离模板传到冷却片上，并由此处继续导向突出的模板部分，以便然后才能被冷却剂流吸收。
[0009]由US 7 859 146 B2已知了一种电动式机器，在该电动式机器中，冷却通道在绕组头内延伸，而该冷却通道对相分离没有贡献。
【发明内容】
[0010]以上述为出发点，本发明的目的在于，实现一种空气冷却的电动式机器，其在结构紧凑和生产简易的情况下具有全部电动式机器的最佳的热效率。
[0011]所述目的的解决方案由此实现，即相分离器利用位于其间的间隔件设计为双层的。
[0012]由此现在，特别是在低压电机内，在绕组头中实现了用于冷却空气的通道面，它可以明显改善绕组头的热点处的散热。通常，电动式机器的热学限制是由绕组头预定的，但由此通常主动部件、即具有绕组系统的定子不能被充分利用。
[0013]根据本发明现在可以提高主动部件的利用率，因此在电动式机器结构体积相同时，可以得到相对提高的机器功率，而并不提升电动式机器的热等级。
[0014]所提高的功率对于被构造为电动机的电动式机器来说指的是驱动功率，而对于发电机来说指的是电输出功率。
[0015]在一个实施方式中优选地将位于相分离器的两个层之间的间隔件设计为波浪形的。在此特别有利的是，该波浪形这样取向，即冷却空气的流动方向垂直于波浪走向地延伸。由此冷却空气流抵抗相对较小的流动阻力，并且可以提高绕组头内每单位体积所穿过的冷却空气。这提高了绕组头内的冷却效率。
[0016]特别优选地，在低压机器< 1000V的情况下使用本发明，其中绕组系统由圆导线构成，并且接着将其利用树脂进行附加浸溃。由此在这种机器结构紧凑时，也提供了在绕组头区域中的充分冷却，并且进而实现全部主动部分的优化利用。
[0017]必须保证电动式机器的在绕组头区域中的相邻相之间绝缘的相分离器设计为单层、双层或多层的。在此，相分离器的绝缘厚度可能相应于圆导线的绝缘层、尤其是绝缘漆层做如下地调整，即在圆导线充分绝缘的情况下，相分离器的至少一个层可以设计具有减小的厚度。
[0018]由此可以以绝缘技术以及热技术对电动式机器的总绝缘系统进行优化。
[0019]在另一个实施方式中，波浪形的间隔件在其壁上具有附加的横向开口 14，以便实现流动通道内的额外的搅流，它可以进一步提高冷却功率。
[0020]以优选的方式，相分离其的两个层与位于其间的间隔件由一种材料一体制成。这减小了制造成本。
[0021]在一个对此替代的实施方式中，相分离器和位于其间的间隔件也由不同的材料构成。由此可以实现对这些层的绝缘技术要求、对所述间隔件的冷却技术要求，它们在此还以相当小的摩擦作用阻碍冷却空气流。
[0022]相分离器由既满足两个相之间的电绝缘和导热能力要求的材料构成。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明及本发明的其他优选设计方案由下述原理性示意的附图得出；其中示出:
[0024]图1是电动式机器的原理性纵切图。
[0025]图2是定子的透视示意图。
[0026]图3是根据本发明的相分离器。
【具体实施方式】
[0027]图1示出电动式机器1，其具有定子2。定子2具有朝向定子孔9轴向延伸的槽10，其中槽10内设置有绕组系统、尤其是由圆导线构成的绕组系统，该绕组系统在定子2的端面上形成绕组头7。绕组头7限制了电动式机器I的利用率，这是因为在树脂浸溃的绕组系统中并且尤其是在绕组头7内，会出现温度过高的局部区域-所谓的热点_，其在电动式机器I工作时限制了电动式机器的热效率的上边界。
[0028]转子3位于定子孔9内部并通过气隙与定子2分隔开，该转子和定子2 —样是由钢板12构成。在特殊情况下，转子是具有短路笼的转子3，其中短路笼的短路环20仅原理性地被示出。
[0029]定子2位于壳体5内部，其中该壳体5通过轴承6支撑在轴4上，其中轴4与转子3抗扭地相连接。
[0030]在这种情况下涉及具有内冷却循环的电动式机器1，即，在壳体2内部流动的冷却空气流16通过风扇15或通过风扇叶片保持在短路环20处。壳体2内部的冷却空气流的再冷却通过壳体5内的散热肋或通过液体冷却装置实现，该液体冷却装置在壳体5中布置为未详细示出的冷却套。
[0031]为了特别是现在对绕组头7的热点进行冷却，冷却空气流主要导向通过绕组头7，这由此实现，即这样设计相分离器8，即间隔件11位于相分离器8的两个层之间，优选地该间隔件如此取向，即，冷却空气流16以简单的方式和方法穿过。
[0032]为了以流体技术迫使冷却空气流16穿过绕组头7，在另一个实施方式中，在可能构成流体技术上的旁路的、电机I的壳体5内部的某些区域内，配有导向装置17。由此冷却空气流16被迫通过绕组头7。
[0033]图2以透视图形式示出了定子2，其具有其指向定子孔9的槽10。在定子2的端面上形成有绕组头7，其中通过相分离器8将热力学的机器I的不同相彼此电分离，从而维持热力学的机器I所必需的绝缘稳定性。此外从定子2中推出冷却通道13，该冷却通道与转子3中未被示出的轴向延伸的冷却通道一起维持电机I内部的冷却循环16。
[0034]这种电机不一定必须是具有内冷却循环的电动式机器I。根据本发明的思想，相分离器8可以配有间隔件11，也可以应用在强制通风的电动式机器中。通过相应的导向装置仅需要保证，冷却空气流至少部分地穿过绕组头7。
[0035]在此有利的是间隔件11，其优选地这样设计为波浪形的，即波浪垂直于流动方向延展，因此使各个波浪对流动的阻碍很小，但同时起到了增大散热表面的作用。
[0036]在此在冷却空气流的方向上观察，设计为波浪形的间隔件11的波形，设计为正弦形的、矩形的或梯形的。
[0037]为了在绕组头7的内部形成冷却空气流的涡流，优选地在间隔件11的壁的内部设置横向开口 14。涡旋的空气-即涡流的空气流-可以从绕组头区域吸收更多热量。
[0038]优选地，分离器8 一体地由一种材料制成。也就是说各个层20，21以及在这种情况下设计为波浪形的间隔件11是由一种材料制成，并且因此作为一体的示出。
[0039]在另一个实施方式中，层20，21以间隔件可以由不同的材料构成。
[0040]在此优选地，相分离器8的各个层以及间隔件11具有良好的热导性，从而将热量从绕组头区域中导出，该绕组头由浸溃的圆导线构成。在此，层20，21通常起到对绕组头内的相进行绝缘作用。
【权利要求】
1.一种空气冷却的电动式机器(I)，尤其是用于低压< 1000V,所述电动式机器具有定子(2)、具有轴向延伸指向定子孔(9)的槽(10)，所述槽内布置有多相绕组系统，所述绕组系统在所述定子(2)的端面上分别形成绕组头(7)，其中在所述绕组头(7)中，在所述绕组系统的不同所述相之间设置有相分离器(8)，其特征在于，所述相分离器(8)利用位于其间的间隔件(11)设计成双层的。
2.根据权利要求1所述的空气冷却的电动式机器(I)，其特征在于，所述间隔件(11)设计为波浪形的。
3.根据权利要求1或2所述的空气冷却的电动式机器(1)，其特征在于，所述间隔件(11)如下地在所述相分离器(8)的层之间取向，使得在所述绕组头(7)内出现主要是径向的冷却空气流(16)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的空气冷却的电动式机器(I)，其特征在于，所述绕组系统由圆导线(8)构成。
5.根据权利要求4所述的空气冷却的电动式机器(I)，其特征在于，所述圆导线(18)带有至少一个绝缘漆层(19)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空气冷却的电动式机器(I)，其特征在于，波浪形的所述间隔件(11)在所述间隔件的壁上具有横向开口(14)。
7.根据前述权利要求中任一项所述空气冷却的电动式机器(I)，其特征在于，所述相分离器(8)和位于所述相分离器间的所述间隔件由绝缘的、一体构成的材料构成。
【文档编号】H02K3/24GK104170216SQ201380013520
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】维利·卢茨, 诺贝特·舍恩鲍尔 申请人:西门子公司