[发明专利]气冷式电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种气冷式电机，尤其是一种气冷式发电机。本发明还涉及一种用于冷却这种电机的方法。

背景技术

形成为发电机的电机通常包括转子、定子、以及包围该定子的机壳。定子绕组线棒由彼此绝缘的线构成，这些线在沟槽中彼此上下排列，在该情况下是排列在定子主体中，具体而言是在叠片定子芯中，并且在其端面上，它们投射到端绕组空间中。在那里，将它们在径向上和周向上弯曲，并将它们的端部电气地且机械地连接到绕组。端绕组空间在该情况下容纳了定子端绕组以及连接件和输出导体。在采用非直接冷却式定子绕组的电机的情况下，将气体冷却介质，例如常规冷却空气，输入到转子轮毂区域中的转子中。其借助于在转子磁轭中的沟槽，在气隙中流出，以便接触到定子的基本上在径向上延伸的通道，从而实现冷却定子绕组的目的。冷却气体流的一部分流量在端绕组空间的方向上轴向偏转，并且用于冷却位于该处的部件，特别是连接件和输出导体。可替换地，该部分流量还可以由在端面上的、安装的转子上的通风装置提供，特别是通过风扇或者通过设置在端绕组区域中的外部风扇提供。特别是在现代的高功率单元的情况下，对于连接件和输出导体的可靠冷却代表了在这种情况中的更大的挑战。采用集中方式对绕组的嵌入到绕组沟槽中的部分进行冷却，而对于在端绕组空间终端中的暴露的绕组部分，特别是连接件和输出导体而言，则存在过热的风险。由于连接件和输出导体的位置就像端绕组的避风处一样，因此对于连接件和输出导体的范围限定的冷却是难以简单实现的。此外，在该区域中的冷却气体流的流速较低，并且冷却气体流分布不均匀，从而使得流参数总的来说难以简单控制。

此外，在端绕组暴露于通流期间的压力损耗和流偏转形成了要被冷却的下游部件的不均匀接触以及相对较低的流速，所造成的无可避免的后果是对于这些组件的局部上较差的冷却的风险。在该区域中的冷却气体流的体积流量理论上的可能增加不会显著改善该问题。

然而，在具有直接冷却式定子绕组的电机的情况下，由于流经中空导体的冷却气体对导体杆进行了充分冷却，因此不会发生上述问题。然而，用于这种对导体杆进行直接冷却的措施涉及较大成本。

发明内容

现在开始描述本发明。按照权利要求中提供的特征，本发明要解决的问题是：提供用于气冷式电机特别是气冷式发电机的一种冷却气体引导概念，其确保了对端绕组空间中的部件特别是连接件和输出导体的可靠冷却，同时，其能够以较低成本来构建和更新。

根据本发明，提供一种气冷式电机来解决以上问题，所述气冷式电机至少包括：转子；定子，其具有包围该定子的定子外壳；以及端绕组空间，其中，在所述转子和所述定子中都提供了冷却气体的通路，其中，所述转子发出的或者由通风装置产生的冷却气体流的至少一部分接触所述端绕组空间，包括端绕组、布置于所述端绕组空间中的连接件和/或输出导体，并且其中，至少将所述连接件和所述输出导体布置在用于引导所述冷却气体流的至少一个引导元件的影响范围之内，其中，所述引导元件具有在径向上位于所述连接件和所述输出导体外侧的至少一个引导元件、以及在径向上位于所述连接件和所述输出导体内侧的至少一个引导元件，其中，所述引导元件被形成为彼此相隔一段距离的两个壁的形式，并且在周向方向上以环形形式延伸。

各个有利实施例则是从属权利要求的主题。

本发明基于以下整体概念：在气冷式电机中，在其端绕组区域中布置导流的引导装置，目的是建立范围限定的流动条件，以便能够以集中的方式将冷却气体馈送至具有过热风险的部件。作为其结果，现在以引导性及有目的的定向性的方式将先前不受控的冷却气体馈送至布置在端绕组空间中的部件，由此实现了对这些部件的可靠冷却，从而提高了这些部件的服务寿命。

有利的是，所述引导装置具有：在径向上位于所述连接件和所述输出导体外部的至少一个引导元件；以及在径向上位于所述连接件和所述输出导体内部的至少一个引导元件。这两个引导元件在形成冷却气体通路的情况下，彼此相隔一段距离布置，所述冷却气体通路使要被冷却的部件暴露于范围限定的流动条件，尤其是允许产生具有增大的速度的所述冷却气体流，作为其结果，能够确保对上述部件的可靠冷却。

在根据本发明的解决方案的一个有利延伸例中，所述引导元件在其背向定子外壳的端部，形成了用于冷却气体流的入口。在由这两个引导元件所形成的流动路径中建立清晰的流动条件，要求用于冷却气体的入口开口和出口开口的相应布置。由于由所述引导元件所形成的范围受限的入口，同时形成了范围受限的入口截面，并且由此实现了被精确产生的冷却气体流，或者对布置在端绕组空间中的部件的范围限定的且可靠的冷却。