[發明專利]包含徑向偏移冷卻流的電機及冷卻方法

有效

• 申請號: 200980152270.1
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN102265484A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 貢特爾·埃倫德爾;奧利弗·梅明杰;諾貝特·舍恩鮑爾;卡爾·森寧格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K9/10;H02K9/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種包括一轉子的電機，所述轉子具有至少一個徑向冷卻槽和沿軸向分布的冷卻通道，所述冷卻通道與所述轉子的至少一個徑向冷卻槽連通。本發明此外還涉及一種對一包括轉子的電機進行冷卻的方法，其中，用一沿軸向進入所述轉子的冷卻流冷卻所述轉子。

背景技術

原則上需要用均勻的冷空氣(或冷卻劑)為電機轉子通風。同時還應確保磁體凹槽便于封裝，以便為磁體提供防腐保護以及防止磁體發生移動。

在傳統技術中，有一種永磁激勵同步電機只具有一個鐵芯元件。這種結構的缺點是無法為中部區域的定子提供足夠的冷卻空氣。而且單獨一個冷卻劑流也無法使轉子得到均勻冷卻。還有一種永磁激勵同步電機的磁體是固定(例如粘接)在多個單個的分疊片鐵芯上。這種結構雖能獲得更均勻的冷卻效果，但是要想通過封裝磁體來為磁體提供防腐保護以及防止磁體發生移動，實施起來非常麻煩。

發明內容

本發明的目的是在確保便于安裝的情況下使電機轉子得到更均勻的散熱。本發明的另一目的是提供一種相應適用于電機轉子的冷卻方法。

本發明用以達成上述目的的解決方案為一種包括一轉子的電機，所述轉子具有至少一個徑向冷卻槽，其中，所述轉子具有沿軸向分布的冷卻通道，所述冷卻通道與所述轉子的至少一個徑向冷卻槽連通，其中，以所述轉子的軸線為參照，所述沿軸向分布的冷卻通道中的第一冷卻通道的中心軸所處的徑向高度不同于所述沿軸向分布的冷卻通道中的第二冷卻通道，所述至少一個徑向冷卻槽上設有一間隔件，一第一冷卻流可在所述間隔件的導引下從其中一個所述第一冷卻通道進入其中一個所述第二冷卻通道。

本發明此外還提供一種對一包括一轉子的電機進行冷卻的方法，其中，用一第一冷卻流冷卻所述轉子，所述第一冷卻流沿軸向進入所述轉子，其中，所述第一冷卻流進入所述轉子時沿流動方向具有一中心線，所述中心線相對于所述轉子的軸線處于一第一徑向高度，所述第一冷卻流在所述轉子內部發生轉向，使其中心線到達一不同于所述第一徑向高度的第二徑向高度。

根據本發明，所述冷卻流在轉子內優選從一徑向高度到達另一徑向高度。從徑向剖面看，也可以認為是轉子內的冷卻劑平面發生了變化。當轉子在不同的徑向高度上有不同程度的發熱時，這一點特別有利。這樣就可以在轉子內部將吸熱不多的冷卻流選擇性地送到需要有效散熱的徑向位置上。

所述間隔件優選具有多個墊圈，每個所述墊圈都具有通孔，其中，所述墊圈上的通孔以能夠使所述第一冷卻流轉到徑向的方式進行布置。亦即，所述間隔件的墊圈除提供徑向冷卻槽這一功能外，還獲得了一項附加功能：使冷卻流轉到徑向。

根據一種特殊的實施方式，所述轉子內可以只設單獨一個徑向冷卻槽。其優點是，在兩個鐵芯元件的磁體凹槽內安裝磁體較為方便。此外，當鐵芯元件數量為兩個時，用絕緣灌封材料封裝磁體凹槽相對來說較為簡單。

根據另一實施方式，可將一第二冷卻流送入其中一個所述沿軸向分布的冷卻通道，并通過所述間隔件使其沿徑向向外轉向。第二冷卻流轉向外部后，已經到達第二冷卻流所在徑向位置的第一冷卻流就可承擔第二冷卻流在第二分疊片鐵芯(即所述轉子的另一軸向區域)內的冷卻任務。

所述第一冷卻通道在所述轉子內的徑向高度優選低于所述第二冷卻通道。在此情況下，所述第一冷卻流將先在機軸附近流動且只吸收很少熱量。經過一段軸向距離后，第一冷卻流轉向進入第二冷卻通道并以“新鮮”狀態提供高質量的冷卻效果。

所述轉子可由永磁體激勵。永磁體只會使轉子產生較少損耗，因此，將轉子分成兩個鐵芯元件并且在轉子中央只設置單獨一個冷卻空氣槽就夠了。借此可以簡化永磁激勵轉子的制造。如果轉子上裝有短路條，也可以設置兩個以上的鐵芯元件，此時，冷卻流在轉子中也可以分布在兩個以上的不同平面內。

進一步地，一(包含所述第一冷卻通道的)鐵芯元件和一包含所述第二冷卻通道的鐵芯元件可在圓周方向上相對偏移布置。這種方案有助于減小轉子的轉矩波動系數，通過為所述間隔件設置多個墊圈就可以直接實現，因為這種偏移一般情況下程度極小。因此，這種偏移布置同樣不會影響所述間隔件的徑向導引功能。

附圖說明

下文將借助附圖對本發明進行詳細說明，其中：

圖1為一氣冷式永磁體發電機的局部截面圖；

圖2為圖1的局部放大圖，以便更準確地示意冷卻流在轉子內的層次變化；

圖3為圖1所示轉子的透視圖；以及

圖4為圖3所示轉子的徑向冷卻槽的局部俯視圖。

具體實施方式