[發明專利]定子包括冷卻導管的發電機及冷卻發電機疊層定子的方法

有效

• 申請號: 200910134329.6
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101557131A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: H·斯蒂斯達爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K15/02;F03D9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;梁 冰

技術領域

本發明涉及一種發電機，該發電機的定子由疊層板制成并包括冷 卻導管。本發明還涉及一種用于冷卻發電機的疊層定子的方法。

背景技術

高功率發電機(特別是現代化的風力渦輪機)產生大量的熱能， 這些熱能必須被驅散以便避免損壞例如發電機的電絕緣件。風力渦輪 機發電機的冷卻系統通常基于空氣冷卻或閉路循環水冷卻。

在US2007/0024132A1中介紹了一種風力渦輪機發電機，該風力渦 輪機發電機包括定子，所述定子具有集成在定子磁軛中的熱管。熱管 沿軸向方向延伸。熱量從所述部件吸收或傳遞至熱管的蒸發器部分中， 特別是熱管內的可汽化液體中。熱管相對于定子芯布置成這樣，使得 蒸發器部分伸入或容納在一內孔中，該內孔構造成接納相應熱管。

在EP1586769A2中提出了一種在風力渦輪機的定子中用于空氣冷 卻的軸向定向冷卻狹槽的系統。

在EP0627804A2中公開了一種發電機，該發電機包括多個堆垛疊片 而沒有端板，以形成具有空氣導管的定子芯，該空氣導管穿過定子的 整個長度。所述堆垛疊片具有：中心內孔，用于使轉子經過；以及多 個繞組狹槽，這些繞組狹槽從內孔沿徑向向外延伸。多個冷卻空氣通 道大致與中心內孔平行地沿軸向延伸穿過該堆垛疊片。各空氣通道定 位在相應一個繞組狹槽的末端附近。

在US4691131中介紹了一種AC馬達的定子，該定子具有用于冷卻液 體的軸向定向通道。疊層芯由樹脂浸漬，以便填充在相鄰疊層板之間 的間隙，并覆蓋冷卻液體通道的內表面，這樣，冷卻液體將流過冷卻 液體通道，而不會從該冷卻液體通道泄漏。

發明內容

本發明的目的是提供一種有益的發電機，所述發電機包括多個定 子疊層板。本發明的第二目的是提供一種有益的風力渦輪機。本發明 的另一目的是提供一種用于冷卻發電機的疊層定子的有益方法。

第一目的通過如權利要求1中所述的發電機來解決。第二目的通過 如權利要求13中所述的風力渦輪機來解決。最后目的通過如權利要求 14中所述的用于冷卻發電機的疊層定子的方法來解決。從屬權利要求 進一步限定了本發明的發展形式。這些特征可有利地分開使用和相互 組合。

本發明的發電機包括兩個端板和布置在兩個端板之間的多個定子 疊層板。各疊層板和各端板包括多個冷卻孔，這些冷卻孔定位成使得 疊層板的冷卻孔和端板的冷卻孔相互對齊，以便由定子材料自身形成 多個冷卻導管。優選是，端板可以用于壓縮定子疊層板，以便形成疊 層定子芯，且同時提供對定子線圈的端匝(end?loop)的支承。這些 孔可以在定子疊層板中沖孔形成。

由定子自身形成冷卻導管將不需要浸漬或不需要附加導管。使用 的冷卻流體(例如液體)直接與定子材料接觸，因此有效冷卻了定子 材料。

本發明的發電機包括旋轉軸線，冷卻導管可以平行于該旋轉軸線 延伸。而且，冷卻導管可以在定子的整個長度上延伸。

其中一個端板中的冷卻孔可以裝配有管接頭，管路(例如橡膠或 塑料管路)可以安裝至該管接頭。而且，其中一個端板中的冷卻孔可 以裝配有節流孔。例如，其中一個端板中的孔可以裝備有管接頭，橡 膠或塑料管路可以安裝至該管接頭，而另一相對端板中的孔可以裝備 有節流孔，該節流孔作為用于流體流的簡單節流裝置。在第一定子端 板處的管接頭有利于布置管路。在定子的另一端處的節流孔通過保證 壓力損失大致集中在冷卻導管的端部從而保證均勻流過全部冷卻導 管。

優選是，本發明的發電機包括用于冷卻流體例如冷卻液體的儲存 器，該儲存器與冷卻導管成流體連接。而且，發電機可以包括具有底 部的殼體，且用于冷卻流體(例如冷卻液體)的儲存器可以位于殼體 的底部處，并經由該管路與冷卻導管連接。當冷卻流體在第二端板處 從導管中出來時，它可以穿過管路返回至泵，或者可以簡單地被允許 落入在發電機殼體底部的儲存器中。

本發明的發電機可以包括在高溫下穩定且具有電絕緣特性的冷卻 液體。該冷卻液體例如可以為變壓器油。

本發明的發電機還可以包括泵，該泵用于泵送冷卻流體通過包括 冷卻導管在內的回路。通常，發電機可以包括開路式冷卻流體回路。 例如，當冷卻流體在第二端板處從導管出來時，它可以簡單地被允許 落入在發電機殼體底部的儲存器中。而且，該回路尤其是可以包括換 熱器。