Электрическая машина с улучшенным охлаждением лобовой части обмотки

Изобретение относится к электротехнике, а именно к охлаждению электрической машины, содержащей ориентированный вдоль роторной оси (1) ротор (2), расположенный концентрично роторной оси (1) статор (3) и по меньшей мере одну расположенную концентрично роторной оси (1) лобовую часть (4) обмотки, которая выступает в осевом направлении из статора (3), для охлаждения которой потоком (5) охлаждающего средства электрическая машина содержит радиальный кольцеобразный (12) и два аксиальных направляющих элемента (6, 10), между которыми расположена соответствующая лобовая часть обмотки, при этом по меньшей мере один аксиальный направляющий элемент (10) имеет выемки, обеспечивающие увеличение скорости потока (5) охлаждающего средства к соответствующей лобовой части (4) обмотки. Технический результат состоит в улучшении охлаждения лобовой части (4) обмотки. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к электрической машине, содержащей ориентированный вдоль роторной оси ротор, расположенный концентрично роторной оси статор, по меньшей мере одну расположенную концентрично роторной оси лобовую часть обмотки, которая выступает в осевом направлении из статора и предназначена для охлаждения с помощью потока охлаждающего средства, а также по меньшей мере один первый направляющий элемент, который расположен по потоку перед соответствующей лобовой частью обмотки, при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент выполнен так, что обеспечивается возможность увеличения скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки.

Лобовые части обмотки электрических машин выступают в осевом направлении из магнитно-активных частей и нуждаются в отдельном охлаждении, которое осуществляется в большинстве случаев с помощью обтекающих охлаждающих текучих сред. В частности, в машинах с большим диаметром или небольшой скоростью вращения, в которых лобовые части обмотки охлаждаются воздухом или другими газообразными средами, на основании небольшой скорости потока может быть реализован в большинстве случаев лишь небольшой коэффициент переноса тепла.

Обычно поток газообразных охлаждающих текучих сред проходит через лобовую часть обмотки преимущественно в радиальном и частично осевом направлении, при этом это осуществляется максимально равномерно при рассматривании по всему окружному направлению.

Из DE 102008033959 А1 известна электрическая машина, лобовые части обмотки которой охлаждаются с помощью проходящего радиально наружу потока охлаждающего воздуха, который затем с помощью соответствующего направляющего листа может отклоняться в окружном направлении. При этом направляющий лист расположен радиально дальше наружу, чем соответствующая лобовая часть обмотки, и перекрывает по меньшей мере три четверти окружности, так что охлаждающий воздух может выходить радиально наружу через остающееся отверстие, составляющее максимально одну четверть окружности.

Также из ЕР 2512009 А1, DE 19544699 А1, ЕР 2109207 А2, US 5652469 и US 2004/0084976 А1 известны концепции охлаждения электрических машин, в частности лобовых частей обмотки электрических машин.

В основу изобретения положена задача улучшения охлаждения лобовой части обмотки электрической машины. Эта задача решена в электрической машине указанного в начале вида с помощью по меньшей мере одного второго направляющего элемента, который расположен по потоку после соответствующей лобовой части обмотки, при этом по меньшей мере один второй направляющий элемент имеет вторые выемки, при этом соответствующая лобовая часть обмотки расположена в радиальном направлении между по меньшей мере одним первым направляющим элементом и по меньшей мере одним вторым направляющим элементом, при этом в осевом продолжении соответствующей лобовой части обмотки расположен по меньшей мере один кольцеобразный направляющий элемент, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере от по меньшей мере одного первого направляющего элемента к по меньшей мере одному второму направляющему элементу.

С помощью по меньшей мере одного первого направляющего элемента можно целенаправленно ускорять поток охлаждающего средства, который по потоку перед первым направляющим элементом, например, равномерно проходит в направлении соответствующей лобовой части обмотки. Это может достигаться за счет того, что по меньшей мере один первый направляющий элемент расположен по потоку перед соответствующей лобовой частью обмотки, и тем самым охлаждающее средство непосредственно попадает на первый направляющий элемент. Увеличение скорости потока охлаждающего средства получается в этом случае за счет того, что по меньшей мере один первый направляющий элемент вызывает сужение имеющегося в распоряжении для потока охлаждающего средства проходного поперечного сечения. За счет увеличенной скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки достигается улучшенное охлаждение соответствующей лобовой части обмотки.

Например, по меньшей мере один первый направляющий элемент может быть расположен в осевой зоне электрической машины, в которой находится также соответствующая лобовая часть обмотки, при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент расположен радиально дальше внутри, чем соответствующая лобовая часть обмотки. Соответственно, поток охлаждающего средства направлен радиально изнутри радиально наружу и создается, например, с помощью расположенного в той же осевой зоне вентилятора. В качестве альтернативного решения, поток охлаждающего средства может быть направлен радиально снаружи радиально внутрь, и по меньшей мере один первый направляющий элемент расположен, соответственно, радиально дальше наружу, чем соответствующая лобовая часть обмотки. Возможно также, что расположенный на соответствующей осевой торцевой стороне электрической машины вентилятор создает поток охлаждающего средства, так что поток охлаждающего средства сначала направлен к осевой середине и отклоняется в осевой зоне лобовой части обмотки, например, с помощью отклоняющего элемента в направленный радиально наружу поток охлаждающего средства. Таким образом, в обоих случаях равномерно проходящий радиально наружу поток охлаждающего средства попадает по меньшей мере на один первый направляющий элемент. При этом по меньшей мере один первый направляющий элемент может быть выполнен, например, по существу, в виде полого цилиндра. Кроме того, направление потока охлаждающего средства можно отклонять с помощью по меньшей мере одного первого направляющего элемента в окружном направлении. Для этого по меньшей мере один первый направляющий элемент может иметь, например, дополнительные отклоняющие элементы.

При этом отклонение потока охлаждающего средства в окружном направлении может приводить к дополнительному улучшению охлаждения соответствующей лобовой части обмотки, поскольку соответствующая лобовая часть обмотки лучше доступна для потока охлаждающего средства с составляющей потока в окружном направлении, и тем самым могут лучше охлаждаться иначе трудно доступные места соответствующей лобовой части обмотки.

При этом по меньшей мере один первый направляющий элемент может быть выполнен с полным или лишь частичным прохождением в окружном направлении, при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент может быть расположен, по существу, концентрично оси ротора.

Предпочтительное действие по меньшей мере одного первого направляющего элемента, который расположен по потоку перед соответствующей лобовой частью обмотки, может быть особенно эффективно поддержано с помощью по меньшей мере одного второго направляющего элемента, который расположен по потоку после соответствующей лобовой части обмотки. Это объясняется тем, что с помощью по меньшей мере одного второго направляющего элемента поток охлаждающего средства можно направлять через по меньшей мере один первый направляющий элемент и соответствующую лобовую часть обмотки так, что могут быть уменьшены в целом потери потока, и тем самым может быть улучшено охлаждающее действие потока охлаждающего средства в соответствующей лобовой части обмотки. Кроме того, по меньшей мере один второй направляющий элемент обеспечивает дополнительное увеличение скорости потока охлаждающего средства у соответствующей лобовой части обмотки, что также улучшает охлаждающее действие. При этом вторые выемки могут быть выполнены в направлении потока, например, в виде сопел или диффузоров.

При этом по меньшей мере один кольцеобразный направляющий элемент обеспечивает, что проходящий радиально наружу поток охлаждающего средства не может уходить в осевом направлении. Это особенно предпочтительно, когда по меньшей мере один первый направляющий элемент и/или по меньшей мере один второй направляющий элемент вызывают сужение поперечного сечения потока в радиальном направлении. В этом случае охлаждающее средство выходит радиально изнутри через по меньшей мере один первый направляющий элемент, проходит через соответствующую лобовую часть обмотки радиально наружу и при этом направляется в осевом направлении, с одной стороны, статором и, с другой стороны, с помощью по меньшей мере одного кольцеобразного направляющего элемента дальше радиально наружу. Наконец, поток охлаждающего средства проходит радиально наружу через по меньшей мере один второй направляющий элемент. В качестве альтернативного решения, поток охлаждающего средства может проходить также в обратном направлении, при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент расположен дальше радиально наружу, чем соответствующая лобовая часть обмотки, и по меньшей мере один второй направляющий элемент расположен, соответственно, дальше радиально внутри, чем соответствующая лобовая часть обмотки. Соответствующее радиальное направление потока охлаждающего средства обеспечивает особенно эффективное охлаждающее действие на соответствующей лобовой части обмотки.

Дополнительное улучшение охлаждения лобовой части обмотки может вызываться, например, с помощью дополнительных выемок по меньшей мере в одном кольцеобразном направляющем элементе, если через эти дополнительные выемки пропускается дополнительный поток охлаждающего средства в осевом направлении в зону лобовой части обмотки.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения по меньшей мере один первый направляющий элемент имеет первые выемки.

При этом первые выемки могут быть выполнены также в виде первых отверстий, например в виде первых, проходящих через по меньшей мере один первый направляющий элемент отверстий. При этом первые выемки, соответственно, первые отверстия могут, например, расширяться или сужаться. Если дополнительно должно достигаться отклонение потока охлаждающего средства в окружном направлении, то первые выемки, соответственно, первые отверстия могут быть ориентированы не точно вдоль первоначального направления потока, а дополнительно иметь составляющую в окружном направлении.

При проходящем сначала в радиальном направлении потоке охлаждающего средства первые выемки могут быть выполнены, например, в виде выполненных в радиальном направлении по меньшей мере в одном первом направляющем элементе отверстий. Для достижения отклонения направления потока в окружном направлении соответствующие отверстия направлены не точно радиально наружу, а проходят каждый вдоль линии, которая имеет еще составляющую в окружном направлении.

При этом указанные первые выемки, соответственно первые отверстия, по меньшей мере одного первого направляющего элемента могут действовать относительно потока охлаждающего средства в качестве сопел, которые сужают проходное поперечное сечение для потока охлаждающего средства и тем самым вызывают увеличение скорости потока. Предпочтительно, сопла одновременно вызывают отклонение потока охлаждающего средства в окружном направлении, так что первые выемки, соответственно первые отверстия, могут быть выполнены в качестве отклоняющих сопел.

При этом в одном предпочтительно варианте выполнения изобретения по меньшей мере одна лобовая часть обмотки имеет электрические проводники, между которыми соответствующая лобовая часть обмотки имеет охлаждающие каналы, при этом обеспечивается возможность направления потока охлаждающего средства с помощью первых выемок по меньшей мере в одну часть охлаждающих каналов.

Охлаждающие каналы могут быть образованы, например, за счет того, что один электрический проводник расположен на определенном расстоянии до следующего соседнего электрического проводника. В частности, электрические проводники расположены в пазах в статоре электрической машины, при этом расстояние между двумя пазами примерно соответствует ширине такого охлаждающего канала. При этом первые выемки или по меньшей мере один первый направляющий элемент расположены так, что обеспечивается возможность подачи потока охлаждающего средства через первые выемки по меньшей мере в одну часть охлаждающих каналов, при этом предпочтительно обеспечивается возможность снабжения всех охлаждающих каналов потоком охлаждающего средства.

Охлаждающие каналы проходят, как правило, в радиальном направлении, т.е. в том же направлении, в котором выполнены пазы в статоре. Поскольку электрический проводник проходит из одного паза в другой паз, то охлаждающие каналы проходят не всегда точно в осевом направлении, а частично с поворотом в окружном направлении.

При первоначально радиальном направлении потока, по меньшей мере один первый направляющий элемент предпочтительно выполнен так, что поток охлаждающего средства направляется, в частности, вдоль всей осевой зоны соответствующей лобовой части обмотки в лежащие радиально внутри, соответственно, в лежащие радиально снаружи отверстия охлаждающих каналов, при этом положение соответствующих отверстий охлаждающих каналов вдоль осевого направления может изменяться в осевом направлении на некоторых участках аналогично винтовой форме.

Согласованный с соответствующим первоначальным направлением потока охлаждающего средства, по меньшей мере один первый направляющий элемент обеспечивает особенно хорошее снабжение охлаждающим средством соответствующей лобовой части обмотки, так что проводник лобовой части обмотки может надежно охлаждаться во всех местах.

При этом в другом предпочтительном варианте выполнения изобретения по меньшей мере один первый направляющий элемент между по меньшей мере одной парой первых выемок по меньшей мере на некоторых участках выполнен в форме пропеллерной лопасти.

За счет выполнения по меньшей мере на некоторых участках по меньшей мере одного первого направляющего элемента в форме лопасти пропеллера обеспечивается, с одной стороны, возможность увеличения скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки, и, с другой стороны, за счет этого может достигаться эффективным образом предпочтительное отклонение потока охлаждающего средства в окружном направлении. Дополнительно к этому, этот вариант выполнения по меньшей мере одного первого направляющего элемента позволяет уменьшать потери потока охлаждающего средства.

При сначала радиальном направлении потока пропеллерная лопасть, также как пропеллерная лопасть вентилятора, может создавать поток охлаждающего средства в радиальном направлении, соответственно, при первоначально осевом направлении потока, может создавать, аналогично пропеллерной лопасти вентилятора, поток охлаждающего средства в осевом направлении. Для радиального направления потока пропеллерная лопасть может быть выполнена как пропеллерная лопасть радиального вентилятора, а для осевого направления потока может быть выполнена, например, как пропеллерная лопасть осевого вентилятора. Возможно также выполнение пропеллерной лопасти как пропеллерной лопасти диагонального вентилятора или других вентиляторов, которые могут создавать желаемое направление потока охлаждающего средства. В целом, при этом соответствующая пропеллерная лопасть может быть выполнена плоской или аэродинамически эффективно изогнутой, с целью дополнительной минимизации потерь потока.

В частности, по меньшей мере один первый направляющий элемент выполнен в целом в виде согласованного с соответствующим приходящим потоком охлаждающего средства пропеллера с несколькими пропеллерными лопастями.

При этом в другом предпочтительном варианте выполнения изобретения вторые выемки расположены со смещением относительно первых выемок. За счет смещенного расположения вторых выемок относительно соответствующего положения первых выемок может быть дополнительно увеличена скорость потока охлаждающего средства. В частности, за счет этого может обеспечиваться снабжение всей соответствующей лобовой части обмотки возможно лучше потоком охлаждающего средства. Таким образом, это обеспечивает возможность дополнительного улучшения охлаждающего действия соответствующей лобовой части обмотки. При этом смещение вторых выемок относительно первых выемок может осуществляться в осевом направлении или в окружном направлении, при этом за счет смещения в окружном направлении может достигаться дополнительное отклонение потока охлаждающего средства в окружном направлении.

При этом в другом предпочтительном варианте выполнения изобретения по меньшей мере один второй направляющий элемент может быть выполнен между по меньшей мере одной парой вторых выемок по меньшей мере на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти.

За счет того, что также по меньшей мере один второй направляющий элемент по меньшей мере на некоторых участках выполнен в форме пропеллерной лопасти, может снова достигаться увеличение скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки. Дополнительно к этому, этот вариант выполнения по меньшей мере одного второго направляющего элемента обеспечивает уменьшение потерь потока охлаждающего средства.

При этом соответствующая пропеллерная лопасть в зависимости от направления потока охлаждающего средства, который выходит из соответствующей лобовой части обмотки, может быть выполнена как пропеллерная лопасть вентилятора, и при этом может быть выполнена плоской или аэродинамически эффективно изогнутой, с целью дополнительной минимизации потерь потока.

В частности, по меньшей мере один второй направляющий элемент может быть выполнен в целом в виде согласованного с соответствующим приходящим потоком охлаждающего средства пропеллера с несколькими пропеллерными лопастями.

Предпочтительно, электрическая машина для создания потока охлаждающего средства имеет по меньшей мере один вентилятор.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения электрическая машина предназначена для работы с мощностью больше 1 МВт и/или со скоростью вращения меньше 750 оборотов в минуту, в частности меньше 200 оборотов в минуту.

В таких электрических машинах во время работы возникает на соответствующей лобовой части обмотки относительно большое количество отходящего тепла, которое должно быть эффективно и надежно отводиться. При этом в целом особенно проблематичными являются электрические машины, которые имеют сравнительно небольшие рабочие скорости вращения и могут охлаждаться с помощью соединенного с ротором электрической машины вентилятора, поскольку, соответственно, также вентилятор может работать лишь с небольшой скоростью вращения и поставлять сравнительно небольшое количество охлаждающего средства. Однако за счет указанных выше вариантов выполнения электрической машины, согласно изобретению, может обеспечиваться достаточное охлаждение соответствующей лобовой части обмотки также при небольших рабочих скоростях вращения.

Ниже приводится более подробное описание и пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - первый пример электрической машины с первоначально радиальным потоком охлаждающего средства;

фиг.2 - пример первого направляющего элемента для первого примера;

фиг.3 - второй пример электрической машины с первоначально осевым потоком охлаждающего средства;

фиг.4 - пример первого направляющего элемента для второго примера;

фиг.5 - первый пример выполнения электрической машины, согласно изобретению; и

фиг.6 - второй пример выполнения электрической машины, согласно изобретению.

На фиг.1 показан первый пример электрической машины с первоначально радиальным потоком 5 охлаждающего средства, при этом первый пример не содержит данного изобретения, и при этом показана часть продольного разреза электрической машины. Электрическая машина имеет статор 3 и ротор 2, которые оба ориентированы вдоль оси 1 ротора. Из статора 3 выступает на обоих осевых концах лобовая часть 4 обмотки, при этом для наглядности подробно показана лобовая часть 4 обмотки лишь одной торцевой стороны электрической машины.

Лобовая часть 4 обмотки может охлаждаться с помощью потока 5 охлаждающего средства, который в рамках этого примера проходит радиально изнутри радиально наружу. По потоку перед лобовой частью 4 обмотки, т.е. в осевой зоне лобовой части 4 обмотки и радиально дальше внутри, чем лобовая часть 4 обмотки, расположен первый направляющий элемент 6, который вызывает увеличение скорости потока 5 охлаждающего средства к лобовой части 4 обмотки. В рамках первого примера первый направляющий элемент 6 имеет для этого первые выемки 7, которые сужают проточное поперечное сечение для проходящего радиально наружу к лобовой части 4 обмотки потока 5 охлаждающего средства.

В рамках первого примера первый направляющий элемент 6, при рассматривании в радиальном направлении сверху лобовой части 4 обмотки, перекрывает лобовую часть 4 обмотки отверстия радиально изнутри радиально наружу, поскольку осевая длина первого направляющего элемента 6 по меньшей мере равна осевой длине лобовой части 4 обмотки. Однако, в качестве альтернативного решения, может быть также предусмотрено, что осевая длина первого направляющего элемента 6 меньше осевой длины лобовой части 4 обмотки.

Проходящий радиально наружу поток 5 охлаждающего средства может создаваться, например, с помощью вентилятора, который расположен, например, в осевой зоне лобовой части 4 обмотки и радиально дальше внутрь, чем лобовая часть 4 обмотки. В качестве альтернативного решения, может применяться также вентилятор, который сначала создает поток 5 охлаждающего средства, который проходит в осевом направлении от осевой торцевой стороны электрической машины к осевой середине и в осевой зоне лобовой части 4 обмотки, в частности, с помощью отклоняющего элемента, отклоняется радиально наружу.

В качестве альтернативного решения, поток 5 охлаждающего средства может быть направлен радиально снаружи радиально внутрь, и первый направляющий элемент 6, соответственно, расположен дальше радиально наружу, чем лобовая часть 4 обмотки.

На фиг.2 показан пример первого направляющего элемента 6 для первого примера электрической машины, при этом он показан на виде в осевом направлении, исходя из одной из торцевых сторон электрической машины. При этом одинаковыми позициями, как на фиг.1, обозначены одинаковые элементы. Для наглядности показаны лишь ось 1 ротора, первый направляющий элемент 6, первые выемки 7 и лобовая часть 4 обмотки.

Первый направляющий элемент 6 выполнен так, что приходящий радиально изнутри поток 5 охлаждающего средства отклоняется с помощью первого направляющего элемента 6 в окружном направлении, и при этом увеличивается скорость потока 5 охлаждающего средства. Это достигается тем, что первый направляющий элемент 6 выполнен между парой выемок 7 на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти. Для этого первый направляющий элемент 6 имеет, в частности, имеющие форму лопастей элементы, которые выполнены аналогично пропеллерной лопасти, в частности, вентилятора, например радиального вентилятора. При этом соответствующая пропеллерная лопасть может быть выполнена плоской или аэродинамически эффективно изогнутой, с целью дополнительной минимизации потерь потока.

На фиг.3 показан второй пример электрической машины с первоначально осевым потоком 5 охлаждающего средства, при этом второй пример не содержит данного изобретения. В отличие от первого примера, поток 5 охлаждающего средства проходит во втором примере в осевом направлении от осевой торцевой стороны электрической машины к ее осевой середине. Первый направляющий элемент 6 снова расположен по потоку перед лобовой частью 4 обмотки за счет расположения первого направляющего элемента 6 у осевого конца лобовой части 4 обмотки. В рамках примера первый направляющий элемент 6 имеет для этого первые выемки 7, которые сужают проходное поперечное сечение для проходящего в осевом направлении к лобовой части 4 обмотки потока 5 охлаждающего средства.

При этом в рамках примера первый направляющий элемент 6, при рассматривании в осевом направлении лобовой части 4 обмотки, перекрывает лобовую часть 4 обмотки, поскольку радиальная длина первого направляющего элемента 6 по меньшей мере равна радиальной длине лобовой части 4 обмотки. Однако, в качестве альтернативного решения, может быть предусмотрено, что радиальная длина первого направляющего элемента 6 меньше радиальной длины лобовой части 4 обмотки.

Проходящий в осевом направлении поток 5 охлаждающего средства может создаваться, например, с помощью вентилятора, который расположен, например, на осевой торцевой стороне электрической машины. В качестве альтернативного решения, можно применять также вентилятор, который расположен, в частности, на осевой торцевой стороне электрической машины и сначала создает поток 5 охлаждающего средства, который проходит в радиальном направлении. Например, проходящий радиально наружу поток 5 охлаждающего средства может быть затем отклонен с помощью отклоняющего элемента в осевом направлении, для прохождения в конечном итоге в осевом направлении к лобовой части 4 обмотки.

На фиг.4 показан пример первого направляющего элемента 6 для второго примера электрической машины, при этом показан вид в осевом направлении, исходя из одной из торцевых сторон электрической машины. Для наглядности показаны лишь ось 1 ротора, первый направляющий элемент 6, первые выемки 7 и лобовая часть 4 обмотки, а также ротор 2 и статор 3, при этом ротор 2 и статор 3 в этой проекции частично закрыты первым направляющим элементом 6, соответственно лобовой частью 4 обмотки.

Первый направляющий элемент 6 выполнен так, что приходящий от осевой торцевой стороны электрической машины поток 5 охлаждающего средства отклоняется с помощью первого направляющего элемента 6 в окружном направлении, и при этом увеличивается скорость потока 5 охлаждающего средства. Это достигается тем, что первый направляющий элемент 6 выполнен между парой выемок 7 на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти. Для этого первый направляющий элемент 6 имеет, в частности, имеющие форму лопастей элементы, которые выполнены аналогично пропеллерной лопасти, в частности, вентилятора, например осевого вентилятора. При этом соответствующая пропеллерная лопасть может быть выполнена плоской или аэродинамически эффективно изогнутой, с целью минимизации потерь потока.

На фиг.5 показан пример выполнения электрической машины, согласно изобретению, при этом первый пример выполнения имеет сначала ту же конструкцию, что и первый пример.

Дополнительно предусмотрен второй направляющий элемент 10, который расположен по потоку после лобовой части обмотки, т.е. в осевой зоне лобовой части 4 обмотки и радиально дальше наружу, чем лобовая часть 4 обмотки. При этом второй направляющий элемент 10 имеет вторые выемки 11, которые вызывают дополнительное увеличение скорости потока 5 охлаждающего средства. Для этого вторые выемки 11 расположены со смещением относительно первых выемок 7, при этом смещение в рамках первого примера выполнения предусмотрено в осевом направлении. При этом второй направляющий элемент 10 может быть выполнен аналогично показанному на фиг.2 первому направляющему элементу.

По сравнению с первым примером, электрическая машина в первом примере выполнения имеет дополнительно кольцеобразный направляющий элемент 12, который расположен в осевом продолжении лобовой части 4 обмотки и обеспечивает, что поток 5 охлаждающего средства не выходит из зоны лобовой части 4 обмотки в осевом направлении. Для этого кольцеобразный направляющий элемент 12 расположен в осевом продолжении первого направляющего элемента 6 и второго направляющего элемента 10 и проходит в радиальном направлении по меньшей мере от первого направляющего элемента 6 до второго направляющего элемента 10.

При этом, в принципе, возможно, что кольцеобразный направляющий элемент 12 имеет другие выемки, с помощью которых в осевом направлении в зону лобовой части 4 обмотки подается дополнительный поток охлаждающего средства, с целью дополнительного улучшения охлаждения лобовой части 4 обмотки.

Кроме того, возможно выполнение электрической машины без кольцеобразного направляющего элемента 12.

В качестве альтернативного решения, поток 5 охлаждающего средства может быть направлен радиально снаружи радиально внутрь, и первый направляющий элемент 6 может быть расположен, соответственно, дальше радиально наружу, чем лобовая часть 4 обмотки, а второй направляющий элемент 10, соответственно, радиально дальше внутрь, чем лобовая часть 4 обмотки.

На фиг.6 показан второй пример выполнения электрической машины, согласно изобретению, при этом второй пример выполнения имеет сначала ту же конструкцию, что и первый пример выполнения, и при этом показана часть поперечного сечения электрической машины на осевой высоте лобовой части 4 обмотки. В отличие от первого примера выполнения, смещение между первым направляющим элементом 6 и вторым направляющим элементом 10 во втором примере выполнения предусмотрено в окружном направлении, за счет чего вызывается особенно предпочтительное отклонение потока 5 охлаждающего средства в окружном направлении, что приводит к улучшенному охлаждению лобовой части 4 обмотки.

При этом электрическая машина может быть выполнена также без кольцеобразного направляющего элемента 12. Кроме того, в качестве альтернативного решения, поток 5 охлаждающего средства может быть направлен радиально снаружи радиально внутрь, и первый направляющий элемент 6 может быть расположен, соответственно, радиально дальше наружу, чем лобовая часть 4 обмотки, а второй направляющий элемент 10 может быть расположен, соответственно, радиально дальше внутрь, чем лобовая часть 4 обмотки.

Таким образом, изобретение относится к электрической машине, содержащей ориентированный вдоль роторной оси ротор, расположенный концентрично оси ротора статор, по меньшей мере одну расположенную концентрично оси ротора лобовую часть обмотки, которая в осевом направлении выступает из статора и предназначена для охлаждения с помощью потока охлаждающего средства, а также по меньшей мере один первый направляющий элемент, который расположен по потоку перед соответствующей лобовой частью обмотки, при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент выполнен так, что обеспечивается возможность увеличения скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки. Для улучшения охлаждения лобовой части обмотки предлагается, что электрическая машина указанного в начале вида имеет по меньшей мере один второй направляющий элемент, который расположен по потоку после соответствующей лобовой части обмотки, при этом по меньшей мере один второй направляющий элемент имеет вторые выемки, при этом соответствующая лобовая часть обмотки расположена в радиальном направлении между по меньшей мере одним первым направляющим элементом и по меньшей мере одним вторым направляющим элементом, при этом в осевом продолжении соответствующей лобовой части обмотки расположен по меньшей мере один кольцеобразный направляющий элемент, который в радиальном направлении проходит по меньшей мере от по меньшей мере одного первого направляющего элемента к по меньшей мере одному второму направляющему элементу.

1. Электрическая машина, содержащая

- ориентированный вдоль роторной оси (1) ротор (2),

- расположенный концентрично роторной оси (1) статор (3),

- по меньшей мере одну расположенную концентрично роторной оси (1) лобовую часть (4) обмотки, которая выступает в осевом направлении из статора (3) и предназначена для охлаждения с помощью потока (5) охлаждающего средства, а также

- по меньшей мере один первый направляющий элемент (6), который расположен по потоку перед соответствующей лобовой частью (4) обмотки,

при этом по меньшей мере один первый направляющий элемент (6) выполнен так, что обеспечивается возможность увеличения скорости потока (5) охлаждающего средства к соответствующей лобовой части (4) обмотки,

отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один второй направляющий элемент (10), который расположен по потоку после соответствующей лобовой части (4) обмотки,

при этом по меньшей мере один второй направляющий элемент (10) имеет вторые выемки (11),

при этом соответствующая лобовая часть (4) обмотки расположена в радиальном направлении между по меньшей мере одним первым направляющим элементом (6) и по меньшей мере одним вторым направляющим элементом (10),

при этом в осевом продолжении соответствующей лобовой части (4) обмотки расположен по меньшей мере один кольцеобразный направляющий элемент (12), который в радиальном направлении проходит по меньшей мере от по меньшей мере одного первого направляющего элемента (6) к по меньшей мере одному второму направляющему элементу (10).

2. Электрическая машина по п.1, в которой по меньшей мере один первый направляющий элемент (6) имеет первые выемки (7).

3. Электрическая машина по п.2, в которой по меньшей мере одна лобовая часть (4) обмотки имеет электрические проводники, между которыми соответствующая лобовая часть обмотки имеет охлаждающие каналы, при этом обеспечивается возможность направления потока охлаждающего средства с помощью первых выемок по меньшей мере в одну часть охлаждающих каналов.

4. Электрическая машина по п.2 или 3, в которой по меньшей мере один первый направляющий элемент (6) между по меньшей мере одной парой первых выемок (7) по меньшей мере на некоторых участках выполнен в форме пропеллерной лопасти.

5. Электрическая машина по п.2 или 3, в которой вторые выемки (11) расположены со смещением относительно первых выемок (7).

6. Электрическая машина по п.4, в которой вторые выемки (11) расположены со смещением относительно первых выемок (7).

7. Электрическая машина по любому из пп.1-3 или 6, в которой по меньшей мере один второй направляющий элемент (10) выполнен между по меньшей мере одной парой вторых выемок (11) по меньшей мере на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти.

8. Электрическая машина по п.4, в которой по меньшей мере один второй направляющий элемент (10) выполнен между по меньшей мере одной парой вторых выемок (11) по меньшей мере на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти.

9. Электрическая машина по п.5, в которой по меньшей мере один второй направляющий элемент (10) выполнен между по меньшей мере одной парой вторых выемок (11) по меньшей мере на некоторых участках в форме пропеллерной лопасти.

10. Электрическая машина по любому из пп.1-3, 6, 8 или 9, в которой электрическая машина имеет по меньшей мере один вентилятор для создания потока (5) охлаждающего средства.

11. Электрическая машина по п.4, в которой электрическая машина имеет по меньшей мере один вентилятор для создания потока (5) охлаждающего средства.

12. Электрическая машина по п.5, в которой электрическая машина имеет по меньшей мере один вентилятор для создания потока (5) охлаждающего средства.

13. Электрическая машина по п.7, в которой электрическая машина имеет по меньшей мере один вентилятор для создания потока (5) охлаждающего средства.

14. Электрическая машина по п.1, в которой электрическая машина предназначена для работы с мощностью больше 1 МВт и/или со скоростью вращения меньше 750 об/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к газовому охлаждению электрических машин с самонапорным ротором. Технический результат - снижение механических потерь, обеспечение равномерного распределения охлаждающего газа по каналам ротора и эффективное охлаждение обмотки ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с явновыраженными полюсами, в том числе к генераторам и двигателям. Предлагаемая электрическая машина с явновыраженными полюсами содержит узел вращающегося поля, имеющий изогнутый внешний диаметр и включающий один и более полюса ротора, обмотки и стержни для поддержки катушки, а также участок обмоток, который выступает за полюсы ротора, и, по меньшей мере, один колпак торцового витка, соединенный с узлом вращающегося поля и охватывающий стержни для поддержки катушки и участок обмоток, который выступает за полюсы ротора, так, чтобы сократить вентиляционные потери.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно, к турбогенераторам с воздушным охлаждением. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в повышении эффективности работы узла вентилятора, снижении вентиляционных потерь, повышении КПД и сокращении аксиального габарита турбогенератора.

Вертикальный ветровой электрогенератор содержит опорную колонну (1), по крайней мере один генераторный блок (2), по крайней мере две лопасти (3), устройство контроля возбуждения, выпрямительное устройство, реверсивный частотный преобразователь, фланцы, опоры, систему охлаждения, подъемный механизм (80) и подъемную систему.

Изобретение относится к электрической машине с несколькими охлаждающими потоками и способу охлаждения. Монтаж электрической машины и, в частности, генератора на постоянных магнитах должен быть упрощен без потерь качества охлаждения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в ветроэнергетической установке. Технический результат изобретения заключается в получении более эффективного охлаждения кольцевого генератора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения их системы охлаждения. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении эффективности охлаждения электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники и транспорта и касается, в частности, комбинированных энергетических установок гибридных транспортных средств, оборудованных стартер-генераторами.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности - синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном электрооборудовании.

Изобретение относится к областям электротехники и электромашиностроения и касается системы охлаждения крупных электрических машин, преимущественно турбогенераторов с воздушным охлаждением.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Технический результат состоит в повышении надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышении кпд Диэлектрический остов статора выполнен в виде рубашки охлаждения с аксиальными трубками.

Изобретение относится к области электрических машин. Опорный кронштейн лобовых частей обмотки включает внутреннее кольцо (12) и наружное кольцо (10), между которыми в зоне лобовых частей обмотки (7) расположены стержни (5, 6) обмотки, наружное кольцо (10) подвержено термоусадке на внутреннем кольце (12), наружное кольцо (10) и внутреннее кольцо (12) расположены на расстоянии от пакета сердечника (3).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электрических машин с интенсивным охлаждением статора. Предлагаемое устройство содержит корпус (1), внутри которого сформирована герметизированная полость с циркулирующим внутри нее нагнетаемым через переходники хладагентом, в которой установлен магнитопровод (2) и обмотки (3).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в гибридных автомобилях и электромобилях, электромеханических, в том числе автоматических системах управления и т.д.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к особенностям конструктивного выполнения роторов электрических машин. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении в явнополюсных электрических машинах. .

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно к конструктивным элементам охлаждения обмотки ротора явнополюсной электрической машины.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности и эффективности охлаждения. Статор вращающейся электрической машины содержит сердечник, многослойную катушечную обмотку, первый и второй изолирующие полимерные слои. Многослойная катушечная обмотка выполнена с заранее заданным числом секций в радиальном направлении зуба. Каждая ее секция содержит один виток самого нижнего слоя обмотки и другой виток поверхностного слоя обмотки. Первый изолирующий полимерный слой размещен между зубом и обмоткой самого нижнего слоя, или между изолятором, который крепится к зубу, и обмоткой самого нижнего слоя. Второй изолирующий полимерный слой расположен локально на изогнутых участках обмотки, соответствующих угловым участкам четырех углов прямоугольного поперечного сечения зуба. Второй изолирующий полимерный слой выполнен пролегающим через несколько секций обмотки. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к охлаждению электрической машины, содержащей ориентированный вдоль роторной оси ротор, расположенный концентрично роторной оси статор и по меньшей мере одну расположенную концентрично роторной оси лобовую часть обмотки, которая выступает в осевом направлении из статора, для охлаждения которой потоком охлаждающего средства электрическая машина содержит радиальный кольцеобразный и два аксиальных направляющих элемента, между которыми расположена соответствующая лобовая часть обмотки, при этом по меньшей мере один аксиальный направляющий элемент имеет выемки, обеспечивающие увеличение скорости потока охлаждающего средства к соответствующей лобовой части обмотки. Технический результат состоит в улучшении охлаждения лобовой части обмотки. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх