[發明專利]定子設置

在審

• 申請號: 201210098925.5
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102738919A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: J.勒比納雷
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 崔幼平

技術領域

本發明涉及用于電機的定子設置，包括具有由多個軸向相鄰設置的金屬板構成的定子堆的定子以及呈至少一個熱管的形式的冷卻裝置，其中至少一個徑向通道在相應軸向相鄰設置的金屬板之間延伸。

背景技術

具有相應定子設置的電機（例如發電機或類似物）的運轉相應地伴隨有熱損失或銅損。為了避免將導致電機的效率低下或甚至導致電機損壞或壽命（特別是隔絕壽命）減少的過熱，通常為定子設置提供冷卻裝置。

最近，已經試圖使用熱管作為冷卻裝置，即基于蒸發冷卻原理來冷卻相應電機。

EP?1?852?956?A1涉及一種電機，其具有由線圈形成的電導體，其中以中空外形連續纏繞和形成所述線圈。在線圈中形成連續的冷卻通道和連續的電導體。向中空外形供應制冷劑。制冷劑在具有相應的低溫度和冷卻流速的情況下工作以使得當制冷劑部分地流動通過中空外形時制冷劑部分地蒸發。

因此，EP?1?852?056?A1提出了使用熱管形式的冷卻裝置以便向電機提供適當冷卻。

不過，使用熱管來提供對相應定子設置的冷卻的已知原理并不能令人滿意。

發明內容

因此，本發明的目標是提供具有改進的冷卻特性的相應定子設置。

這通過已經在最初描述過的定子設置創造性地實現，其中所述至少一個熱管被置于所述至少一個徑向通道內。

本發明提出將熱管直接置于定子堆內的相應徑向通道內且因而在定子堆的相應金屬板之間的給定軸向位置處。因此，本發明的原理允許相應熱管形式的冷卻裝置盡可能緊密接觸定子堆，即增大相應熱管和定子堆之間的接觸面積，從而相應地導致更好的冷卻能力和冷卻效率。不需要例如被動或液冷裝置的任意其他冷卻裝置。

使用熱管作為冷卻裝置，本發明的原理是基于蒸發冷卻的一般原理。

由于本發明將相應熱管設置成徑向延伸通過定子堆，因此，例如，定子堆，即定子堆的相應熱部分用作熱源，而定子堆的相應較冷部分可以用作熱沉。具體地，定子堆內的相應熱損失或銅損用作熱源，而圍繞定子堆的環境空氣或者沿定子堆循環的冷卻氣體用作熱沉。

大體而言，本發明的原理可以應用于外定子-內轉子構造的電機，即該構造中的定子設置與轉子相比位于徑向外部位置，并且還可以應用于外轉子-內定子構造，即該構造中的轉子與定子設置相比位于徑向外部位置。

被安裝的熱管的具體數量可以變化并且主要取決于各種因素，例如包括本發明定子設置的發電機的工況、定子設置的軸向尺寸、定子堆中的溫度分布和溫度梯度等等。

公知的是，熱管的功能性原理是基于諸如二氧化碳（CO₂）、乙醇（C₂H₅OH）等的工作流體占據熱管特定容積的含量。相應工作流體的液相與熱源接觸從而導致工作流體蒸發，即工作流體轉變到其氣相，從而從熱源吸熱。當接觸到熱沉時工作流體的氣相冷凝回液相，從而釋放工作流體的氣相的潛熱。冷卻循環繼續，其中液相通過例如毛細作用或重力作用而返回到熱界面。

相應熱管內的內部壓力通常相對較低，即應用真空壓力。為了有助于工作流體根據給定工況進行相變，可以適當地調節熱管的內部壓力。

主要通過在定子堆中的相應徑向通道的相應路線和/或取向來限定熱管的路線和/或取向。因而，術語徑向通道也指具有傾斜路線和/或取向的通道，即相應熱管也可以對齊于特定傾斜取向。

不過，優選的是所述至少一個熱管徑向延伸通過定子堆。因而，可取的是豎直地對齊相應熱管，其在冷卻效率方面是有利的，這是因為優化了工作流體的相應相的相應循環從而整體改進了熱管的冷卻特性。

所述至少一個熱管可以從定子堆外突。因此，熱管的相應徑向外部或內部部分自由地暴露于熱沉，即環境空氣、冷卻氣體等，從而進一步提高了相應熱管的效率，這主要是因為增加了熱源和熱沉之間的溫度梯度這一事實。

關于包括本發明定子設置的相應電機的相應的外定子-內轉子構造和外轉子-內定子構造，熱管沿向內或向外方向徑向突出。

在本發明的優選實施例中，所述至少一個熱管包括具有不同導熱特性的至少兩個部分。以此方式，由于熱管的相應部分的相應不同導熱行為，可以進一步增加熱管的冷卻效率。作為示例，不同導熱行為可以實現為，熱管的第一部分由銅構成，并且熱管的第二部分由鋁或鐵構成?？赡艿氖墙柚诟綦x層或類似物來劃分相應部分。

此外，還可以想到，將熱管劃分為具有不同導熱行為的多于兩個的部分。當然，相應部分被牢固且特別防滲漏地彼此連接。