專利名稱：電氣機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣機器(例如，電動機或者發(fā)電機)，并且特別地涉及ー種具有冷卻通道或者管道的電氣機器。
背景技術(shù)：
通過將環(huán)形的疊片壓在一起來生產(chǎn)用于電氣機器的疊片組件是已知的。疊片典型地由一般被提供有絕緣涂層的電エ級鋼(electrical grade steel)片組成。姆個環(huán)形的疊片可以由單ー構(gòu)件形成或者所述每個環(huán)形的疊片的本身可以具有分段的構(gòu)造，其中所述的該些分段例如在大體上徑向延伸的邊緣處彼此鄰接。在常規(guī)的結(jié)構(gòu)中，疊片以軸向段的方式被提供，在每個段中具有多個堆疊的疊片。在每個段之間，可以為冷卻流體(例如，空氣)提供通道或者管道，所述通道或者管道大體上徑向延伸。更特定地，在具有轉(zhuǎn)子和定子的電氣機器中，通道的徑向的內(nèi)部或者外部端將與在轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙連通。通過使用如梁或者柱形構(gòu)件(后一種類型通常被稱作銷)的間隔件來形成這些通道是已知的。這種間隔件以機械方式或者通過焊接(例如點焊)被附著到一個段的端疊片的表面。于是，間隔件鄰接相鄰段的鄰近的端疊片的表面，來限定在所述相鄰段的鄰近的端疊片的表面之間的通道。這種間隔件的生產(chǎn)和附接是ー個復(fù)雜和昂貴的任務(wù)，即便是使用如銷那樣的單個通常大量生產(chǎn)的部件的情況也是如此。由多個以預(yù)先確定的模式排列的銷限定的通道在冷卻效率方面提供某些優(yōu)點，但仍需要大的空氣流率來冷卻疊置的組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于電氣機器的組件，所述組件包括多個軸向鄰近的疊片堆疊，其中至少ー對鄰近的堆疊被間隔件裝置間隔開，間隔件裝置典型地被排列在鄰近堆疊的面對的疊片之間，從而用于冷卻流體的通道在至少ー對鄰近的堆疊之間被形成，間隔件裝置包括金屬纖維的多孔結(jié)構(gòu)墊。間隔件裝置優(yōu)選地與鄰近堆疊的面對的疊片鄰接。在特定的結(jié)構(gòu)中，間隔件裝置還可以包括至少ー個金屬面板，所述金屬面板被連接到纖維墊以形成片材。ー對金屬面板可以被連接到纖維墊的相反的表面，從而纖維墊被夾在所述對金屬面板之間以形成片材的芯。金屬面板可以由各種各樣的金屬(比如不銹鋼、鋼、鋁和鈦)來制成。金屬面板的厚度可以依據(jù)特定的要求來選擇。纖維墊由如在劍橋大學(xué)技術(shù)服務(wù)有限公司作為申請人的US 2003/0082335中大體上描述的纖維的多孔網(wǎng)狀組織構(gòu)成。纖維可以隨機地或者有規(guī)律地被排列。如果纖維有規(guī)律地(或者非隨機地)被定向，那么纖維墊的性能(例如，其熱導(dǎo)性或者導(dǎo)電性)可以被選擇為各向異性的。纖維墊的結(jié)構(gòu)完整性是由這樣的方式所致，即在所述方式中纖維被牢固地連接到相鄰的纖維，并且在片材的情況下所述纖維被牢固地連接到金屬面板。纖維可以通過任何適合的技術(shù)來連接，舉例而言，比如粘合(例如，通過粘合剤)、釬焊或者燒結(jié)。纖維墊可以被預(yù)先成型并且然后被連接到金屬面板以形成片材。纖維可以由不銹鋼或者其他金屬，比如鋼、招和鈦，來制成。用于纖維的特別適合的材料被認為是奧氏體不銹鋼級316L。纖維的平均長度和直徑可以依據(jù)特定的要求來選擇。纖維墊優(yōu)選地具有相對開放的結(jié)構(gòu)(open structure),從而冷卻流體可以通過在纖維之間的空間自由地流動。由纖維占據(jù)的體積百分比和纖維墊的厚度可以依據(jù)特定的要求來選擇。纖維墊具有高的抗壓強度，所述高的抗壓強度是通過金屬面板的添加來增強的。由于纖維墊的大的表面積，纖維墊還可以具有非常高的傳熱能力，并且，由于當(dāng)冷卻流體通過纖維之間的空間流動時纖維的多孔網(wǎng)狀組織限制了熱邊界層的形成，所述纖維墊還可以具有聞的傳熱系數(shù)。提聞的熱性能允許減小冷卻流體通過組件的流率。提高的熱性能意味著，當(dāng)提供相當(dāng)?shù)睦鋮s水平時，本發(fā)明的間隔件裝置可以被制得薄于傳統(tǒng)的間隔件裝置(比如銷)。這意味著組件的物理尺寸可以被減小，導(dǎo)致在體積和成本兩者上都相應(yīng)地減小。由于便于制造(由于不需要將間隔件裝置點焊到端部疊片的表面，生產(chǎn)時間被顯著地縮短)，進ー步的成本節(jié)約是可能的。間隔件裝置可以由任何適合的方法形成，例如，激光切割或者諸如此類，或者所述間隔件裝置可以從預(yù)成型的纖維墊或者預(yù)成型的片材沖壓形成。一旦間隔件裝置被形成，然后它們被放置在組件之內(nèi)，典型地在每對軸向鄰近的疊片堆疊之間以為冷卻流體形成多個軸向間隔的通道。間隔件裝置通常在一壓カ載荷(compressive load)之下被保持在組件之內(nèi)，所述壓カ載荷將間_件裝置和疊片堆疊整合成一核心件。在一些結(jié)構(gòu)中，間隔件裝置可以包括纖維墊的軸向堆疊，所述纖維墊的軸向堆疊中的一些可以選擇性地被連接到至少ー個金屬面板，即，依據(jù)特定的要求，軸向堆疊可以包括纖維墊和片材層的組合。這允許在不必增加纖維墊或者片材厚度的情況下，在鄰近的堆疊之間提供更寬的通道。間隔件裝置可以被固定到鄰近堆疊的面對的疊片，或者簡單地由施加的壓カ載荷保持在組件之內(nèi)的位置。間隔件裝置可以被定形狀和尺寸來填充在至少ー對鄰近的堆疊之間的通道的全部或者僅填充所述在至少ー對鄰近的堆疊之間的通道的一部分。間隔件裝置將優(yōu)選地被基本上均勻分布在通道之內(nèi)并且必須能夠承受任何施加的壓カ載荷。如果通道包括間隙，在所述間隙沒有纖維墊或者片材，那么冷卻流體不但可以通過間隔件裝置流動而且可以通過這些間隙流動?？商娲?，任何在間隔件裝置之間的間隙可以被填充，從而冷卻流體僅被允許通過間隔件裝置流動。間隔件裝置和/或在間隔件裝置之間的間隙可以以預(yù)先確定的模式被排列在通道之內(nèi)，以實現(xiàn)預(yù)先確定的冷卻效果。適合的纖維墊和片材分別是從英國，NG166NT，諾丁漢郡，平克斯頓，布洛克希爾路的纖維技術(shù)有限公司(Fibre Technology Ltd),以商品名FIBRESHEET和FIBREC0RE在市場上可獲得的。雖然所述纖維墊和片材是已知的，但是它們的目的是被用于這樣的構(gòu)造(例如，飛機或者車輛零件的制造)中，其中特別強調(diào)它們的低體積以及高強度和剛度的機械性能。纖維墊的多孔開放結(jié)構(gòu)先前沒有被利用來用作冷卻流體的通道。組件例如可以是用于電氣機器的轉(zhuǎn)子或者定子。本發(fā)明還提供ー種冷卻用于電氣機器的組件的方法，所述組件包括多個軸向鄰近的疊片堆疊，其中至少ー對鄰近的堆疊被間隔件裝置間隔開，從而用于冷卻流體的通道在所述至少一對鄰近的堆疊之間被形成，所述間隔件裝置包括金屬纖維的多孔結(jié)構(gòu)墊，所述方法包括使冷卻流體穿過所述墊的所述金屬纖維之間的空間來冷卻所述鄰近的堆疊。


圖1是通過旋轉(zhuǎn)電氣機器的定子芯(stator core)的橫截面，所述旋轉(zhuǎn)電氣機器具有限定來用于冷卻空氣的通道的根據(jù)本發(fā)明的間隔件裝置；圖2是具有第一種類型的間隔件裝置的圖1的定子芯的詳細視圖；以及圖3是具有第二種類型的間隔件裝置的圖1的定子芯的詳細視圖。旋轉(zhuǎn)電氣機器的定子芯I是由多個環(huán)形的疊片2建立的，所述多個環(huán)形的疊片2典型地由一般具有絕緣涂層的電エ級鋼片組成。疊片以軸向段4的方式被提供，在每個段中具有多個堆疊的疊片2。疊片段4通過間隔件裝置6是軸向間隔開的。在圖2中，間隔件裝置由單層FIBRESHEET材料構(gòu)成，所述單層FIBRESHEET材料呈具有不銹鋼纖維10的多孔網(wǎng)狀組織的纖維墊8的形式。在圖3中，間隔件裝置由單層FIBREC0RE材料構(gòu)成，所述FIBREC0RE材料呈具有不銹鋼纖維14的多孔網(wǎng)狀組織的纖維墊12的形式，所述纖維墊12被夾在ー對不銹鋼金屬面板16、18之間，并且被連接到所述對不銹鋼金屬面板16、18，所述對不銹鋼金屬面板16、18提供額外的強度和剛度。這些間隔件裝置6限定一系列用于冷卻空氣的軸向相間隔的冷卻通道或者管道。冷卻空氣通過在FIBRESHEET和FIBREC0RE材料的纖維10、14之間的空間或者空隙流動來冷卻鄰近的疊片堆疊4。在圖1中示出的定子芯I的情況下，通道終止于它們在空氣間隙20處的徑向內(nèi)部端，所述空氣間隙20在定子芯的內(nèi)部表面22和轉(zhuǎn)子(未示出)的外部表面之間。冷卻空氣從空氣間隙通過冷卻通道或者管道向定子芯I的外部表面24流動。相似的冷卻通道或者管道可以被形成在形成轉(zhuǎn)子芯的環(huán)形疊片的軸向段之間。
權(quán)利要求
1.一種用于電氣機器的組件(I)，所述組件(I)包括多個軸向鄰近的疊片堆疊(4)，其中至少ー對鄰近的堆疊被間隔件裝置(6)間隔開，從而用于冷卻流體的通道在所述至少一對鄰近的堆疊之間被形成，所述間隔件裝置(6)包括金屬纖維(10 ;14)的多孔結(jié)構(gòu)墊(8;12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組件(1)，其中所述墊(12)被連接到金屬面板(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的組件(1)，其中所述墊(12)被夾在ー對金屬面板(16、18)之間，并且被連接到所述對金屬面板(16、18)。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的組件，所述組件是用于電氣機器的轉(zhuǎn)子或者定子(I)。
5.—種電氣機器,所述電氣機器包括根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的組件(I )。
6.ー種冷卻用于電氣機器的組件(I)的方法，所述組件(I)包括多個軸向鄰近的疊片堆疊(4)，其中至少ー對鄰近的堆疊被間隔件裝置(6)間隔開，從而用于冷卻流體的通道在所述至少一對鄰近的堆疊之間被形成，所述間隔件裝置(6)包括金屬纖維(10 ；14)的多孔結(jié)構(gòu)墊(8 ;12)，所述方法包括使冷卻流體穿過所述纖維墊(8 ；12)的所述金屬纖維(10 ；14)之間的空間來冷卻所述鄰近的堆疊(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電氣機器的組件，比如轉(zhuǎn)子或者定子(1)。所述組件包括多個軸向鄰近的疊片堆疊(4)。至少一對鄰近的堆疊被間隔件裝置(6)在軸向間隔開，從而用于冷卻流體，例如空氣，的通道或者管道在所述至少一對鄰近的堆疊之間被形成。所述間隔件裝置(6)包括金屬纖維(10)的多孔結(jié)構(gòu)墊(8)。所述冷卻流體可以流動穿過在所述纖維(10)之間的空間或者空隙。
文檔編號H02K1/20GK103038980SQ201180027849
公開日2013年4月10日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者J·M·格里爾 申請人:Ge能源動力科孚德技術(shù)有限公司