[發明專利]用于電機的冷卻元件

無效

• 申請號: 200910135118.4
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101562371A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: J·芒特勒
• 申請（專利權）人: ABB有限公司
• 主分類號: H02K9/00
• 分類號: H02K9/00;H02K9/197
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及用于電機的冷卻元件，以及利用所述冷卻元件來冷 卻的電機的定子。

背景技術

對電機進行冷卻以便去除電機內部生成的熱。熱大多是由于磁 損耗和電阻損耗而在電機的有源部分(定子和轉子)中生成。

當電流的一部分轉變為熱時，電機繞組的電阻導體中產生銅損。 可變磁通量導致電動機和發電機的鐵質部分的鐵損，包括渦流損耗 和磁滯損耗。

此外，在旋轉電機中例如軸承或者轉子表面上的紊流中會出現 機械損耗。

在產生的熱能與從電機引走的熱能達到平衡之前，必須將因此 在電機中產生的熱損耗引走，以防止電機變熱。

將電機設計為符合特定的絕緣等級。選擇繞組絕緣以允許在所 選絕緣等級中獲得合理壽命。如果由于過載或者冷卻系統惡化使得 電機在過熱條件下操作，則絕緣壽命將會迅速下降。

在低于1...2MW的小型電機中，空氣通常用作冷卻劑。在較大 型電機中，使用液體冷卻劑；最常用的液體冷卻劑是水。在許多裝 置中，實際的冷卻劑是使用水進行冷卻的空氣。

在液體冷卻型電機中，冷卻劑并不直接與被冷卻部件接觸。冷 卻劑在封閉管道或者通道中被引入電機中，并在升溫時從電機中移 出。冷卻回路要么是閉路的，在這種情況下，被加熱的冷卻劑將在 流回電機之前在熱交換器中被冷卻，要么是開路的，在這種情況下， 加熱的冷卻劑將被從系統中移除。

與在外表面上的空氣冷卻相比，液體冷卻的熱傳遞效率顯著更 好。然而，液體冷卻的缺點在于包括泄漏和腐蝕的風險以及復雜結 構，該復雜結構在制造技術方面而言是昂貴的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于電機的冷卻元件以及利用該冷 卻元件冷卻的電機定子。

在根據本發明的電機冷卻元件中，電機包括轉子和定子。在該 電機中，定子的外表面被劃分為等于定子長度的分區。冷卻元件至 少包括兩個模塊，每個模塊均包括與定子縱軸基本上平行的相鄰的 管道，這些管道的端部使用連接部件彼此連接。冷卻劑在相鄰管道 中以相反的方向流動，并且該模塊的寬度最多等于外表面分區的寬 度。

在根據本發明的該電機定子中，定子的外表面被劃分為與定子 長度相等的分區。該定子通過至少一個冷卻元件被冷卻。該冷卻元 件包括至少兩個模塊。模塊包括與定子的縱軸基本上平行的相鄰的 管道，這些管道的端部使用連接部件彼此連接。冷卻劑在相鄰管道 內以相反方向流動。該模塊的寬度最多等于外表面分區的寬度。該 模塊定位在定子的外表面上。

該冷卻元件可以在電機內部放置在定子的外表面上。該定子通 常包括薄鋼片，這些鋼片使用例如連接桿或者焊接彼此附接以形成 鋼片疊。與定子外表面熱傳導接觸地將冷卻元件模塊安裝在鋼片疊 的外表面上，該模塊的底表面面向定子。這提供了從主要熱源(定 子繞組)經過鋼片疊到冷卻元件的有效的熱傳遞。熱將從冷卻元件 (模塊的管道)傳遞到管道內部流動的冷卻劑。在冷卻元件中，冷 卻劑并不與被冷卻的部件直接接觸。

當冷卻元件與電機的生熱部件直接接觸時，可以比在外表面使 用空氣冷卻時取得更好的冷卻效率。

在本發明的優選實施方式中，模塊的底表面的形狀跟隨定子外 表面的形狀。定子通常是具有彎曲外表面的圓柱。通過彎曲冷卻元 件及其模塊或者對其施加壓力以使其跟隨定子外表面的曲線，可以 實現定子外表面到管道表面的最有效率的熱傳遞?？梢栽诶鋮s元件 的底表面和定子外表面之間涂敷導熱膏，以便使氣隙變窄從而增加 熱傳遞效率。

根據本發明的實施方式，該模塊可以具有偶數個管道。在這樣 的模塊中，所需的冷卻劑連接被定位在定子的同一端部，一個連接 用于使冷卻劑流入到模塊中，另一連接用于返回冷卻劑。

根據本發明的另一實施方式，冷卻元件模塊中的管道具有基本 上為四邊形的截面，管道截面的最長邊抵靠著模塊的底表面。這將 會增加模塊管道與定子外表面之間的接觸表面。例如通過將管道滾 平，致使管道截面的寬度大于其高度，可以實現四邊形形狀。

根據本發明一些其他實施方式，冷卻元件模塊內的管道基本上 為三角形或者半圓形的，三角形管道的最長邊和半圓形的直邊抵靠 著該模塊的底表面。