旋转电机

摘要

本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机包括相对于定子旋转的转子(10)，所述转子转动位于所述定子的第一端的第一风扇(40)和位于所述定子的与第一端相对的第二端的第二风扇(50)，所述第一风扇和所述第二风扇被配置成产生气流，该气流穿过所述转子和所述定子从所述第一风扇流向所述第二风扇，所述第一风扇包括将叶片(43)的径向端连接在一起的外环(42)。

权利要求

1.一种旋转电机，包括相对于定子(4)旋转的转子(10)，所述转子转动位于所述定子的第一端的第一风扇(40)和位于所述定子的与所述第一端相对的第二端的第二风扇(50)，所述第一风扇和所述第二风扇被配置成产生气流，该气流穿过所述转子和所述定子从所述第一风扇流向所述第二风扇，所述第一风扇包括将叶片(43)的径向端连接在一起的外环(42)。

2.根据前述权利要求所述的旋转电机，其中所述第二风扇被配置成在所述电机中产生压降并产生外流气流。

3.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中所述第一风扇被配置成产生进入所述电机的进入气流。

4.根据任一前述权利要求所述的旋转电机，其中，所述第一风扇包括：内环(41)，该内环固定在所述电机的轴上；和所述叶片(43)，从所述内环延伸。

5.根据前一权利要求所述的旋转电机，其中所述叶片相对于所述电机的旋转轴线倾斜。

6.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中所述第一气流(F1)能在被设置在所述定子与所述电机的罩之间的至少一个通道中流动，尤其是在被设置在所述定子的金属片的组与所述电机的罩之间的至少一个通道中流动。

7.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中所述第二气流(F2)能够在间隙中流动。

8.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中所述风扇被配置成使得所述第一气流和所述第二气流的空气在到达所述第二风扇(50)之前会合在一起。

9.根据权利要求6和7中所述的旋转电机，其中所述第一气流和所述第二气流形成于一个或多个普通空气入口。

10.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中，所述旋转电机形成交流发电机。

11.根据前一权利要求所述的旋转电机，其中，空气通过位于所述旋转电机的激励器的周围的开口进入所述旋转电机。

12.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中，所述第一风扇是轴流式风扇或者螺旋-离心式风扇。

13.根据前述任一权利要求所述的旋转电机，其中，所述第二风扇是离心式风扇或者螺旋-离心式风扇。

14.一种用于冷却旋转电机的方法，其中，冷却是通过使两个气流在空气入口和空气出口之间流动来进行的，所述第一气流在定子和所述电机的罩之间流动，并且所述第二气流在间隙中流动，两个所述气流在两个风扇的作用下从所述旋转电机的一端流向另一端，所述第一气流和第二气流在到达第二风扇之前会合在一起。

说明书

旋转电机

技术领域

[0001] 本发明涉及旋转电机，更具体的说涉及所述电机的冷却。

背景技术

[0002] 已知采用转子驱动风扇，以保证例如空气的冷却流体，流动通过所述电机。

发明内容

[0003] 本发明的目的是进一步增强这些所谓的“开放”电机的冷却效果。

[0004] 根据本发明的一个方面，本发明的主题是一种旋转电机，包括相对于定子旋转的转子，例如绕组转子，所述转子转动位于所述定子的第一端的第一风扇和位于所述定子的与第一端相对的第二端的第二风扇，所述第一风扇和第二风扇被配置成产生气流，该气流穿过所述转子和所述定子从所述第一风扇流向所述第二风扇。

[0005] 本发明能够增加通过电机的总气流流速，并因此改善了所述转子或所述定子、或者甚至是所述转子和所述定子中的对流交换。

[0006] 本发明能够改善开放的旋转电机内的对流交换。

[0007] 本发明中的第一和第二风扇串联设置，也就是说通过它们的气流各自都被定向为相对于电机的旋转轴具有相同的流向。

[0008] 所述第一和/或第二风扇可以是离心式、螺旋-离心式或者另外的类型。两个风扇可以是相同类型的或者不同的类型。所述第一风扇尤其可以是轴流式或者螺旋-离心式，所述第二风扇是离心式或者螺旋-离心式。

[0009] 所述第一风扇还可以包括将叶片的径向端连接在一起的外环。叶片可以从内环向所述外环延伸，同时例如相对于电机的旋转轴线倾斜，以便建立风扇中的气流的行进方向。

[0010] 所述第一风扇可以被配置来使叶片上的气流损失最小化。因此该第一风扇的安装对电机的效率的影响能够很小。

[0011] 外环能够优化所述第一风扇的性能，使得叶片的端部的压降最小化或者甚至去除了压降，并能够引导气流。

[0012] 所述第一风扇的存在使得能够在气流中产生轴向分量，该气流被吹向所述定子和/或所述转子的绕组的突出部的表面上。气流的轴向分量的速度因此更高。这能够允许出现对转子的绕组的喷射流撞击，从而引起对流交换系数的增加和转子的更好的冷却效果。

[0013] 在轴流式风扇中，该风扇的入口和出口的气流方向保持平行于电机的旋转轴线。

[0014] 在螺旋-离心式或者离心式风扇中，气流的方向在通过风扇的过程中改变。这一方向的改变对于离心风扇来说可以例如为大于75°，例如大约90°，对于螺旋-离心风扇来说在45°和75°之间，例如大约60°。

[0015] 而且，由于转子的旋转导致的进入空气的速度的增加和离心作用可以相结合以能够改善围绕着定子绕组的气流，尤其是增加其湍流，这能够引起定子上的对流交换的系数的增加，并因此改善定子的冷却效果。

[0016] 因此，根据本发明，气体朝着定子和转子的绕组导向，并能够改进定子和/或转子的冷却，以及改进通风性能。

[0017] 第二风扇，也被称为主扇，可以被配置成来形成电机中的压降，并形成外流气流。

[0018] 第一风扇位于定子的与第二风扇相对的一侧，并且第一风扇被配置成产生进入电机的进入气流。该第一风扇可以被配置来促进转子和/或定子的绕组突出部周围的热交换。这能够加快进入电机的空气的速度。

[0019] 该第一风扇可以包括一个作为叶毂并固定在电机的转轴上的内环和从该内环延伸的叶片。

[0020] 内环和外环的存在还使得第一风扇更易于安装在电机的轴上。内环使得能够旋转第一风扇，并允许轴向定位。其可以用销或者通过冷缩配合而固定到轴上。外环能够优化所述第一风扇的性能，能够使得叶片的端部的压降最小化或者甚至去除了压降，并能够引导气流。

[0021] 第一气流能流入设置在定子(尤其是定子的金属片的组)与电机的罩之间的至少一个通道，该通道可以例如至少部分成形于金属片的组的翅片之间。该通道的径向尺寸可以例如为在2至100mm之间。空气尤其能流过在电机的旋转轴线的360°范围的金属片的组的四周。

[0022] 转子与定子限定了间隙。第二气流能够流入该间隙中。

[0023] 所述两个气流均能够沿着相对于电机的旋转轴线的相同的方向流动。

[0024] 风扇能够被配置成使第一和第二气流的空气在到达第二风扇、更具体的说是在到达第二风扇的叶片之前会合在一起。

[0025] 第一和第二气流能够形成于电机的一个或多个普通空气入口。

[0026] 第一气流能够在与第二气流会合之前经过定子的绕组突出部的周围。第二气流也能保持独立于第一气流。

[0027] 第二风扇能够限定排气通道，该排气通道的方向相对于电机的旋转轴线倾斜。

[0028] 第一气流的流速可以例如为在20℃的工作温度下在0-20m3/s之间，第二气流的流3
速可以例如为在20℃的工作温度下在0-20m/s之间。

[0029] 在示例性的实施方式中，电机不具有只到电机的一半的空气入口或空气出口。

[0030] 电机可以形成交流发电机。在这种情况下，空气能够通过位于交流发电机的激励器周围的开口进入电机。交流发电机可以具有集成的激励器。电机也可以是一个发动机。

[0031] 电机的电功率例如为大于或等于1KVA。

[0032] 根据本发明的另一方面，本发明的另一个主题是冷却旋转电机的方法，其中冷却是通过使两个气流在空气入口和空气出口之间流动来进行的，所述第一气流在定子和所述电机的罩之间流动，并且所述第二气流在间隙中流动，两个所述气流在两个风扇、尤其是串联安装的两个风扇的作用下从所述旋转电机的一端流向另一端。

附图说明

[0033] 在阅读了下文对非限制性的示例实施方式的具体描述，并查阅了附图后，本发明将更易理解，附图中：

[0034] 图1表示根据本发明生产的电机的侧视图，

[0035] 图2是图1的电机在移除了罩和定子之后的分解图，

[0036] 图3表示图2的一个细节，

[0037] 图4为图1的电机的局部纵切面示意图，

[0038] 图5是一个不同的实施方式的在移除了罩和定子之后的分解透视图，以及[0039] 图6表示图5的一个细节。

具体实施方式

[0040] 在图1-4中所示的旋转电机1包括罩2，定子4被连接到罩2上，定子4包括磁性定子金属片的组和形成绕组突出部的绕组5。

[0041] 电机1还包括转子10，转子10包括轴12，轴12支撑转子的金属片13的包和形成绕组突出部的绕组14。

[0042] 在该示例中，电机1是大功率的交流发电机，并且转子，也被称为磁轮，包括固定绕组14的间隔器16，这在图2中可见。

[0043] 图2中明显的可见，极间通道17形成于转子的极之间。

[0044] 转子10可以支撑与激励定子20相互作用的激励器19，该激励器19置放在第一端板23中，在该示例中，该端板23被固定到罩2的轴端上，并支承滚动轴承38。

[0045] 端板23包括开口25，该开口25形成了用于冷却电机的空气入口。

[0046] 电机1还包括第二端板30，第二端板位于第一端板的相对端，该第二端板包括用于从电机中排出冷却空气的孔32。

[0047] 第二端板30支承一个滚动轴承装置36。

[0048] 转子10使第一风扇40和第二风扇50转动，该第一风扇40部分被置放在电机的罩中的第一端板23的内部，第二风扇50部分被置放在第二端板30的内部。

[0049] 第一风扇40包括与电机的轴相连的内环41和连接叶片43的外环42。

[0050] 第二风扇50包括通道52，该通道52内放置有叶片53。

[0051] 第一风扇40和第二风扇50相互作用以引起第一冷却气流F1从空气入口25流入至少一个通道60中，该至少一个通道60位于罩2和定子金属片的组之间，该相互作用还引起第二气流F2流入电机的间隙70中。

[0052] 第一风扇40使得冷却气流在进入间隙和通道60之前首先从空气入口25流向转子的绕组突出部，然后流向定子的绕组突出部，以便朝着第二风扇50的方向通过转子和定子。该空气也能在极间通道17中流动。

[0053] 两个气流F1和F2能够合并，该第一气流在被合并到第二气流并进入第二风扇50以离开电机之前在定子的绕组突出部周围流动。

[0054] 在运转中，风扇被电机的轴所旋转，空气通过第一风扇被抽入电机，并通过第二风扇被从电机中排出。

[0055] 当空气被导向为径向和倾斜地离开电机的横向中平面时，空气能够离开电机。

[0056] 定子金属片的组可以包括翅片和/或通道，这些翅片和/或通道可以设置成锯齿形或者可以不设置成锯齿形，以便增加对流交换。

[0057] 端板可具有螺旋形的特定形状，以便能够获得更好的通气性能。此外，为了防止在入口和出口之间的冷却流体的再循环，端板30可以被布置成使得流出的气流被导向为从电机的中心部位朝着电机的端部的方向离开。

[0058] 在图1-4中的阐述的示例性实施方式中，第一风扇的外环42的直径大体上对应于转子的直径，以便环42的自由边大体上与定子的内径表面在一条直线上。

[0059] 该环轴向上与定子的绕组突出部重叠距离l，如图4所示。

[0060] 在该示例中，外环42的周向是实心的，但是如果其是其它情况，例如如果该环42包括例如在环与绕组突出部重叠的部分上的开口，这不违背本发明的内容。这些开口可以例如为凹槽的形式，并能够降低压力损失。

[0061] 在图5和6中所示的不同的实施方式中，外环42可以比内环41更宽，包括与转子的绕组突出部重叠的材料壁44。材料壁44可以包含开口45，开口45能够限制压力损失。这些开口45可以尤其被设置在转子的两极，如图5所示。在开口45之间，材料壁44与在转子的两极之间的极间通道17重叠。

[0062] 自然地，本发明不被限制为所述的示例。

[0063] 电机可以被制成不同的形状，尤其是风扇的外形、转子或多个转子的外形、和/或定子或多个定子的外形。电机可以没有激励器。电机可以具有如上所述的内置的转子，或者具有一个外置的转子。电机可以不是交流发电机，而一个发动机。

[0064] 可以制造有至少一个风扇，并且通道和/或叶片以其它方式设置。

[0065] 本发明可以应用于通过流体冷却的所有开放电机。

[0066] 术语“包括”应当被理解为与“包括至少一个”同义，除非另有说明。