專利名稱：定子布置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電機(jī)的定子布置結(jié)構(gòu)，該電機(jī)具有由定子疊片組成的定子，定子疊片具有多個(gè)相鄰設(shè)置的金屬板，由此通過(guò)相應(yīng)的隔離物在各組金屬板之間提供多個(gè)徑向通道。
背景技術(shù)：
已知電機(jī)(例如發(fā)電機(jī)或具有各自定子布置結(jié)構(gòu)的類似裝置)的操作分別伴隨有熱損失或銅耗。為了避免過(guò)熱可能導(dǎo)致的低效率或者甚至損壞或降低壽命(特別是相應(yīng)電機(jī)的絕緣壽命)，通常給定子布置結(jié)構(gòu)提供冷卻裝置。
因此，眾所周知，通過(guò)風(fēng)扇沿定子疊片并通過(guò)定子疊片的各金屬板之間的各徑向通道吹入氣態(tài)冷卻介質(zhì)，諸如空氣。將定子疊片的各組金屬板隔開(kāi)的徑向通道通常是由隔離物提供的。隔離物可以是附連到定子疊片的各金屬板的附加金屬片的形狀，或者替代性地可以是設(shè)置于定子疊片的各金屬板之間所謂針點(diǎn)型隔離物的形狀，以便建立各徑向通道結(jié)構(gòu)或類徑向通道結(jié)構(gòu)。因此，在徑向通道中不可避免遇到氣態(tài)冷卻介質(zhì)的高壓力損失問(wèn)題。壓力損失主要由于氣態(tài)冷卻介質(zhì)的流動(dòng)分離造成，并可能大大降低冷卻性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種特別是在各徑向通道內(nèi)的壓力損失方面具有改進(jìn)冷卻特性的定子布置結(jié)構(gòu)。這是通過(guò)一開(kāi)始已經(jīng)描述的定子布置結(jié)構(gòu)來(lái)創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)的，其中至少一個(gè)相應(yīng)徑向通道中的定子疊片的至少一個(gè)過(guò)渡區(qū)被設(shè)置有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。本發(fā)明基于這樣的思想，即在至少一個(gè)相應(yīng)徑向通道中的定子疊片的至少一個(gè)過(guò)渡區(qū)設(shè)置空氣動(dòng)力學(xué)形狀，即相應(yīng)過(guò)渡區(qū)具有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。以此方式，對(duì)抗氣態(tài)冷卻介質(zhì)在用作空氣管道的各徑向通道中的壓力損失問(wèn)題。結(jié)果，由于氣態(tài)冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速度在各徑向通道之間的分布提高，即軸向和徑向方向上的流動(dòng)速度的各差大大減小，導(dǎo)致流動(dòng)速度在軸向和徑向方向上基本均勻分布，因此可提高冷卻能力，軸向方向是沿定子疊片的軸向，徑向是通過(guò)各徑向通道的徑向。第二，由于徑向通道內(nèi)壓力損失的降低還降低了用于操作各冷卻風(fēng)扇的功率，所述本發(fā)明的原理可改進(jìn)冷卻效率。第三，隨著冷卻效率的提高，如果需要，可以降低定子疊片中各徑向通道的總數(shù)。因此，還可以降低定子疊片的軸向尺寸，還帶來(lái)更緊湊的定子設(shè)計(jì)，同時(shí)具有至少相當(dāng)或改進(jìn)的冷卻能力。在定子布置結(jié)構(gòu)的截面圖中，每個(gè)徑向通道具有4個(gè)相應(yīng)的過(guò)渡區(qū)，即2個(gè)過(guò)渡區(qū)在徑向外側(cè)位置，限定相應(yīng)的徑向外側(cè)位置上的軸向方向的相應(yīng)徑向通道，2個(gè)過(guò)渡區(qū)在徑向內(nèi)側(cè)位置，限定相應(yīng)的徑向內(nèi)側(cè)位置上的相應(yīng)徑向通道。因此，可以應(yīng)用本發(fā)明的原理，即提供從相應(yīng)徑向通道中的定子疊片到左上和/或左下和/或右上和/或右下過(guò)渡區(qū)的平滑過(guò)渡。相應(yīng)地，空氣動(dòng)力學(xué)平滑過(guò)渡區(qū)的數(shù)目可取決于相應(yīng)徑向通道的相對(duì)軸向方位，因此，取決于各徑向通道中的定子疊片的各過(guò)渡區(qū)關(guān)于定子的總軸長(zhǎng)的相對(duì)軸向方位。相應(yīng)過(guò)渡區(qū)的形狀具體是凸面或凹面彎曲的和/或傾斜的和/或階梯的。各過(guò)渡區(qū)的所有形狀帶來(lái)氣態(tài)冷卻介質(zhì)通過(guò)徑向通道并在其中流動(dòng)的提高。各過(guò)渡區(qū)可以具有局部不同的形狀，因此，考慮本發(fā)明的空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化及平滑過(guò)渡區(qū)的原理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，緊鄰各徑向通道的各金屬板中至少一個(gè)的至少一個(gè)自 由端被設(shè)置有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。因此，軸向限定各徑向通道的各金屬板中至少有一個(gè)具有至少一個(gè)相應(yīng)形狀的自由端。如上文已經(jīng)提到的，例如象傾斜和階梯的各混合形狀是可行的。關(guān)于各過(guò)渡區(qū)的階梯形狀，優(yōu)選的是，緊鄰各徑向通道的各金屬板中至少一個(gè)的徑向尺寸相應(yīng)減小。因此，與構(gòu)成定子疊片的金屬板相比，由于只有緊鄰徑向通道即軸向限定各通道的各金屬板必須被一致地縮短，產(chǎn)生各階梯形狀，因此獲得一種實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力學(xué)形狀過(guò)渡區(qū)的簡(jiǎn)便方式。此外，各金屬板的各自由端具有包括其本身的一個(gè)階梯的階梯形狀也是可行的。另外，還可以是與緊鄰徑向通道的至少一個(gè)金屬板相鄰設(shè)置的至少一個(gè)另一金屬板具有減小的徑向尺寸，因此，至少一個(gè)另一金屬板的各減小的徑向尺寸介于定子疊片的徑向尺寸和緊鄰各徑向通道的各金屬板的徑向尺寸之間。以此方式，過(guò)渡區(qū)可進(jìn)一步被平滑，產(chǎn)生氣態(tài)冷卻介質(zhì)的更佳的流動(dòng)曲線。具有減小的徑向尺寸的各金屬板的具體數(shù)目是任意的，因此顯然更大數(shù)目的各徑向減小的金屬板產(chǎn)生更加平滑的過(guò)渡區(qū)。出于相同原因，優(yōu)選的是，相應(yīng)的至少一個(gè)另一金屬板和緊鄰徑向通道的金屬板的徑向尺寸是逐漸減小的。隔離物具有空氣動(dòng)力學(xué)形狀是另一優(yōu)點(diǎn)。以此方式，可獲得氣態(tài)冷卻介質(zhì)通過(guò)發(fā)電機(jī)定子流動(dòng)的進(jìn)一步改進(jìn)。相應(yīng)的空氣動(dòng)力學(xué)形狀可以期望方式控制或引導(dǎo)氣體流動(dòng)，整體上對(duì)發(fā)電機(jī)的冷卻能力的改進(jìn)有貢獻(xiàn)。由于隔離物還可以支撐氣態(tài)冷卻介質(zhì)在發(fā)電機(jī)中，即尤其是定子的徑向管道類的通道的適當(dāng)傳送，所以隔離物的特定表面結(jié)構(gòu)也可以是有利的。隔離物的空氣動(dòng)力學(xué)形狀可以由楔形或錐形形狀來(lái)提供。這些形狀明顯適于控制或引導(dǎo)氣體流動(dòng)。不過(guò)，其它形狀的隔離物也是適用的。在本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例中，隔離物是由導(dǎo)熱材料制成的。因此，隔離物可將熱從定子繞組和定子疊片中引出，這另外會(huì)提高冷卻性能。或者，另外，用于更好地傳送熱能，諸如傳熱膏或類似物的裝置可能是有用的。因此，優(yōu)選的是，導(dǎo)熱材料是金屬，具體是銅基金屬。金屬通常具有良的導(dǎo)熱率，即具有相對(duì)高的導(dǎo)熱系數(shù)，因此有助于隔離物的良的傳熱行為。因此，銅或銅的合金是有利的，原因是它們表現(xiàn)出突出的導(dǎo)熱能力。應(yīng)理解的是，具有良的導(dǎo)熱行為的其它材料，諸如例如高石墨填充的聚合物也是適用的。本發(fā)明還涉及一種包括前面所描述的定子布置結(jié)構(gòu)的電機(jī)。電機(jī)優(yōu)選用作風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)，具體是直驅(qū)式風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)可適于海上應(yīng)用。


在下文中，參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明，附圖中
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)的切開(kāi)視 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)的切開(kāi)視 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)的切開(kāi)視圖；和 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)的切開(kāi)視圖。
具體實(shí)施方式

圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)I的切開(kāi)視圖。定子布置結(jié)構(gòu)I是電機(jī)(未示出)的一部分，該電機(jī)分別是外定子2-內(nèi)轉(zhuǎn)子(未示出)配置，或者是外轉(zhuǎn)子-內(nèi)定子2配置。電機(jī)優(yōu)選是適于海上應(yīng)用的直驅(qū)式風(fēng)力渦輪機(jī)(未示出)的發(fā)電機(jī)。定子布置結(jié)構(gòu)I包括具有定子疊片3的定子2，定子疊片3具有多個(gè)相鄰設(shè)置的金屬板4。在各組金屬板之間通過(guò)沿定子2的軸向長(zhǎng)度的給定位置的各隔離物6提供徑向通道5。定子2由沿定子疊片3和通過(guò)各徑向通道5 (參照箭頭7)循環(huán)的空氣冷卻。為了提高空氣的流動(dòng)曲線，即特別是降低各徑向通道5內(nèi)的壓力損失，在各徑向通道5中在定子疊片3的過(guò)渡區(qū)8設(shè)置凸的彎曲形狀。由于各壓力損失顯著降低，所以凸的彎曲形狀在通過(guò)各徑向通道5中可以有更多的空氣動(dòng)力學(xué)空氣流動(dòng)，使冷卻能力和冷卻效率提高。通常，過(guò)渡區(qū)8可由氣流的方向從基本軸向(水平)變化為徑向(豎直)方向進(jìn)入到各徑向通道5中的區(qū)域來(lái)限定。如圖所示，各過(guò)渡區(qū)8的空氣動(dòng)力學(xué)形狀由緊鄰各徑向通道5的各金屬板4的各自由徑向端的各凸面彎曲形狀提供。另外可以看到，并非緊鄰各徑向通道5的所有金屬板4具有相應(yīng)的帶凸面彎曲形狀的徑向自由端，即與從左側(cè)限定左徑向通道的金屬板4相比，限定左徑向通道5的右側(cè)的金屬板4具有通常形狀的自由徑向端。關(guān)于右徑向通道5，兩個(gè)相應(yīng)的金屬板5都具有相應(yīng)凸面彎曲的自由徑向端。緊鄰各通道5的各金屬板4，即軸向限定各徑向通道5的各金屬板4比構(gòu)成定子疊片3的金屬板4的其余部分稍厚。以此方式，便于通過(guò)焊接(參照焊接點(diǎn)9)附連到金屬板3的其余部分。各隔離物6例如通過(guò)焊接牢固地附連到鄰近各徑向通道5的各金屬板4。隔離物6優(yōu)選由銅制成，還包括空氣動(dòng)力學(xué)形狀，即錐形形狀，這進(jìn)一步提高了各氣態(tài)冷卻介質(zhì)即空氣的流動(dòng)行為。圖2、圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)I的切開(kāi)視圖。與圖I中所示的實(shí)施例的基本不同是緊鄰各徑向通道5的各金屬板4的各徑向自由端的形狀。因此，圖2示出了緊鄰各徑向通道5的各金屬板4的傾斜形狀的各徑向自由端，而圖3示出了緊鄰各徑向通道5的各金屬板4的階梯形狀的各徑向自由端。在任一情況下，給各徑向通道5中的定子疊片3的過(guò)渡區(qū)8設(shè)置空氣動(dòng)力學(xué)形狀。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的定子布置結(jié)構(gòu)的切開(kāi)視圖。在此實(shí)施例中，同樣，各過(guò)渡區(qū)8的階梯形狀不僅由緊鄰各徑向通道5的相應(yīng)一個(gè)(或多個(gè))金屬板4的減小的徑向尺寸提供，還另外由與緊鄰徑向通道5的各金屬板(或多個(gè))4相鄰設(shè)置的另外3個(gè)金屬板4提供?？梢钥闯?，相應(yīng)的另外3個(gè)金屬板4相應(yīng)減小的徑向尺寸介于定子疊片3的徑向尺寸和緊鄰各徑向通道5的各金屬板4的徑向尺寸之間。相應(yīng)的另 外3個(gè)金屬板4的徑向尺寸從定子疊片3開(kāi)始朝緊鄰相應(yīng)的徑向通道5的金屬板4逐漸減小。同樣，獲得空氣流動(dòng)的顯著改進(jìn)。圖4中所示實(shí)施例可能要求另外的制造工作，但由于可以以電磁方式使用隔離物，也可提高電磁性能。
權(quán)利要求
1.用于電機(jī)的定子布置結(jié)構(gòu)(1)，具有由定子疊片(3)組成的定子(2)，定子疊片(3)具有多個(gè)相鄰設(shè)置的金屬板(4)，由此，通過(guò)各隔離物(6)在各組金屬板(4)之間提供多個(gè)徑向通道(5)，其中至少一個(gè)相應(yīng)徑向通道(5)中的定子疊片(3)的至少一個(gè)過(guò)渡區(qū)(8)被設(shè)置有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中緊鄰所述各徑向通道(5)的各金屬板(4)中至少一個(gè)的至少一個(gè)自由端被設(shè)置有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中所述相應(yīng)過(guò)渡區(qū)(8)的階梯形狀是通過(guò)緊鄰所述各徑向通道(5)的各金屬板(4)中至少一個(gè)的徑向尺寸的相應(yīng)減小提供的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中，另外與緊鄰所述徑向通道(5)的至少一個(gè)金屬板(4)相鄰設(shè)置的至少一個(gè)另一金屬板(4)具有減小的徑向尺寸，因此，所述至少 一個(gè)另一金屬板(4)的各減小的徑向尺寸介于所述定子疊片(3)的徑向尺寸和緊鄰所述各徑向通道(5)的各金屬板(4)的徑向尺寸之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中所述相應(yīng)至少一個(gè)另一金屬板(4)和緊鄰所述徑向通道(5)的金屬板(4)的徑向尺寸是逐漸減小的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中所述隔離物(6)具有空氣動(dòng)力學(xué)形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中所述空氣動(dòng)力學(xué)形狀是楔形或錐形形狀。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子布置結(jié)構(gòu)，其中所述隔離物(6)由導(dǎo)熱材料特別是銅基金屬制成。
9.電機(jī)，特別是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)，具體是用于直驅(qū)式風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)，包括前述權(quán)利要求之一所述的定子布置結(jié)構(gòu)(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及定子布置結(jié)構(gòu)。具體地，提供了一種用于電機(jī)的定子布置結(jié)構(gòu)(1)，其具有由定子疊片(3)組成的定子(2)，定子疊片(3)具有多個(gè)相鄰設(shè)置的金屬板(4)，由此通過(guò)各隔離物(6)在各組金屬板(4)之間提供多個(gè)徑向通道(5)，其中至少一個(gè)相應(yīng)徑向通道(5)中的定子疊片(3)的至少一個(gè)過(guò)渡區(qū)(8)設(shè)置有彎曲和/或傾斜和/或階梯形狀。
文檔編號(hào)H02K1/20GK102738920SQ20121010075
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者J.勒貝納雷 申請(qǐng)人:西門子公司