專利名稱：具有導流片的流通間隔塊和用于增加發電機端繞組冷卻的方法
背景技術：
本發明涉及一種用于增加熱傳遞速率，特別是增加端繞組空腔的中心和拐角處的熱傳遞速率，從而增加在發電機和轉子端繞組中的整體冷卻效果的結構和方法。
因為電導體絕緣的溫度限制，電機例如大的渦輪發電機的功率輸出額定值通常受到提供通過轉子磁場繞組的附加的電流的能力的限制。因此，轉子繞組的有效的冷卻直接貢獻于電機的輸出能力。轉子端部的區域尤其如此，在轉子端部區域，由于這些電機的典型的結構，直接的強制的冷卻是困難而昂貴的。流行的市場趨勢要求具有較低成本的高效率和高可靠性、高功率密度的發電機，轉子端部區域的冷卻成為一個限制因素。
渦輪發電機的轉子一般由安裝在轉子槽中的同心的矩形線圈構成。處于轉子主體的支撐之外的線圈的端部(通常稱為端繞組)一般由固定環支撐著以反抗旋轉力(見圖1)。在同心線圈端繞組之間間隔地設置有支撐塊，以便保持相對位置并增加對于軸向負荷例如熱負荷的機械穩定性(見圖2)。此外，銅線圈由其外徑上的固定環在徑向約束，所述固定環克服離心力。間隔塊和固定環的存在產生許多暴露于銅線圈的冷卻劑區域。主要的冷卻劑通道是軸向的，在心軸和端繞組底部之間。此外，由線圈和塊的邊界面以及固定環結構的內表面在線圈之間形成許多分離的空腔。端繞組暴露于冷卻劑，所述冷卻劑被旋轉力驅動從端繞組的徑向下方進入這些空腔(圖3)。該熱傳遞趨于較低。這是因為，按照由計算流體動力學分析計算的一個旋轉端繞組空腔內的流動路線，冷卻劑流進入空腔，橫向通過基本環流并離開空腔。一般地說，環流引起低的熱傳遞系數，尤其是在空腔的拐角附近。因而，雖然這是一種在端繞組中的散熱方法，但是效率相當低。
使用過許多試圖使額外的冷卻氣流通過轉子端部區域的方法。所有這些冷卻方法都或者依靠(1)通過在導體中加工一個槽，或者形成通道，然后把氣體泵入電機的其它區域，以在銅導體內直接產生冷卻通道，以及/或者(2)利用附加的導流片、流動通道和泵吸元件產生具有相對高和相對低壓力的區域，以便迫使冷卻氣體通過導體表面上方。
一些系統在受高應力的轉子固定環中鉆穿一些徑向孔，以使冷卻氣體能夠直接沿著轉子端繞組泵入，并排放到氣隙中，然而，考慮到固定環所受的高的機械應力和疲勞壽命，這種系統的使用受到限制。
如果使用常規的強迫的轉子端部冷卻方法，將對轉子結構增加很大的復雜性和很高的成本。例如，必須加工或制造直接冷卻的導體，以便形成冷卻通道。此外，必須提供排氣管，以便把氣體排放到轉子中所需的位置。強迫冷卻方案需要轉子端部區域被分成單獨的壓力區，需要增加許多導流板、流動通道和泵吸元件，這又增加了復雜性和成本。
如果不使用這些強迫或直接冷卻方法，則轉子端繞組被被動地冷卻。被動冷卻依靠轉子的離心力或旋轉力，使氣體在同心的轉子繞組之間形成的不通的、一端堵死的空腔內循環。轉子端繞組的被動冷卻有時也被稱為“自由對流”冷卻。
被動冷卻具有復雜性和成本最小的優點，雖然和直接與強迫冷卻的主動系統相比其散熱能力減小。進入同心的轉子繞組之間的空腔的任何冷卻氣體必須通過同一個開口排出，因為這些空腔是以不同的方式封閉的一般的空腔的4個“側壁”由同心導體和用于隔離導體的絕緣間隔塊構成，空腔的“底”(徑向向外)壁由用于支撐端繞組反抗轉子的旋轉力的固定環構成。冷卻氣體從導體和轉子心軸之間的環形空間進入。因而散熱受到氣體在空腔內的低的循環速度的限制，并且只有有限量的氣體可以進入和離開這些空間。
在通常的構型中，在端部區域中的冷卻氣體不會被完全加速到轉子的速度，即冷卻氣體以部分轉子速度旋轉。當流體借助于轉子和流體之間的相對速度的作用而被驅動到空腔內時，熱傳遞系數一般在間隔塊附近最高，這個位置是相對于流動方向的下游，在此處流體以高的動量進入，并且在此處流體冷卻劑是最冷的。在空腔的周邊附近一般也具有高的熱傳遞系數。空腔的中心受到最小的冷卻。
增加無源冷卻系統的散熱能力將增加轉子的載流容量，從而提高發電機的額定容量，同時維持成本低，結構簡單以及可靠性高等優點。
美國專利No.5644179披露了一種通過提高大的單流環流池(circulation cell)的流速來提高熱傳遞的方法，其中在沿與自然發生的流路池(flow cell)相同的方向向其直接引入附加的冷卻氣流。這在圖4和圖5中示出。雖然這種方法通過提高環流池的強度增加空腔內的熱傳遞，但是轉子空腔的中心區域仍然具有低的流速，因此，仍然具有低的熱傳遞。在拐角區域仍然具有同樣低的熱傳遞。
發明概述上述的需要可通過本發明滿足，利用本發明能夠增強發電機轉子的冷卻，其中利用流通間隔塊較好地促進在常規情況下缺乏冷卻的空腔中心和拐角處的流動環流，因而增加了熱傳遞速率。本發明還涉及使用冷卻劑流導流片增加進入冷卻空腔的氣流和從冷卻空腔排出的氣流。
因而，按照本發明的一個實施例，提供一種氣體冷卻的發電機，其包括轉子，所述轉子具有軸向延伸的線圈，端繞組和至少一個位于相鄰的端繞組之間的間隔塊，從而限定和相鄰的端繞組之間的間隔塊相鄰的第一和第二空腔。至少一個間隔塊具有至少一個在其中限定的通道，用于提供第一和第二空腔之間通過所述間隔塊的冷卻氣流交流。在每個間隔塊中的通道的數量可以根據間隔塊的周向位置被合理地確定。
通過在相鄰的空腔之間提供流動的冷卻氣體，所述流通通道改善由旋轉的端繞組產生的固有的氣流型式。這使得散熱能力增加，同時保持成本低、簡單和結構可靠等優點。此外，這種改進的被動冷卻系統將增加轉子的載流容量，從而提高發電機的輸出額定值。
按照本發明的另一個特征，在間隔塊的上游側或者下游側或者上下游兩側提供導流片，在上游導流片的情況下，用于引導冷卻劑流體徑向向外地流入各自的冷卻空腔，或者在下游導流片的情況下，有利于環形區域內的平滑且連續的回流。按照本發明的目前優選實施例，流通通道和導流片二者的組合將促進空腔內的高動量冷卻劑流，因而減少或消除特別是空腔的中心和拐角處的停滯或者低動量的冷卻劑流的區域。
通過仔細研究下面結合附圖對本發明的優選實施例所作的詳細說明，將會更加清楚地看出和充分地理解本發明的這些和其它的目的和優點，其中圖1是電機轉子的端匝區域的一部分的截面圖，其具有和其呈面對關系設置的定子；圖2是沿圖1的線2-2取的電機轉子的截面頂視圖；圖3是表示氣流進入并通過端繞組腔體的示意圖；圖4是按照在美國專利No.5644179中披露的發明的第一實施例的轉子端匝部分的局部剖開的透視圖；圖5是按照在美國專利No.5644179中披露的發明的第二實施例的轉子端匝部分的局部剖開的透視圖；圖6是轉子端繞組的局部截面圖，表示按照本發明的實施例的具有流通通道和導流片的間隔塊。
本發明的詳細說明參看附圖，其中在所有的附圖中相同的標號表示相同的元件，圖1和圖2表示氣冷電機的轉子10，所述電機還包括包圍著所述轉子的定子12。所述轉子包括基本上呈圓柱形的本體部分14，其被中心地設置在轉子軸16上，并具有軸向相對的端面，在圖1中示出了其中一個端面的一部分18。本體部分具有多個周向分開的軸向延伸的槽20，用于接收同心設置的線圈22，所述線圈構成轉子繞組。為清楚起見，只示出了5個線圈，雖然實際上通常使用的比圖示的多一些。
具體地說，在每個槽中疊置有構成轉子繞組一部分的若干個導體棒24。相鄰的導體棒由電絕緣層22分開。疊置的導體棒一般通過楔26(圖1)保持在槽中，并且由導電材料例如銅制成。導體棒24在本體部分的每個相對端利用端匝互連，所述端匝沿軸向延伸超過所述端面從而形成疊置的端繞組28。端匝也被電絕緣層隔開。
尤其由圖1可見，在本體部分的每端圍繞端匝27設置有固定環30，用于反抗離心力而將端繞組固定。固定環被固定在本體部分的一端，并在轉子軸16上方伸出。中心環32被固定到固定環30的末端。應當注意，固定環30和中心環32可以用現有技術中已知的其它方式安裝。中心環32的內徑和轉子軸16沿徑向分開，從而形成氣體入口通道34，并且端繞組28也和軸16分開，從而限定一個環形區域36。提供沿著槽20形成的若干個軸向冷卻通道38，這些通道通過環形區域36與氣體入口通道34呈流體連通，從而向線圈22提供冷卻氣體。
參見圖2，在轉子10的每一端的端繞組28沿周向和徑向由若干個隔件或間隔塊40分開。(為清楚起見，在圖1中未示出間隔塊)。所述間隔塊是絕緣材料制成的細長的塊體，位于相鄰的端繞組28之間的間隔內，并延伸超過端繞組的整個徑向深度而進入環形間隙36。因而，在端匝的同心疊置體(下文稱為端繞組)之間的空間被分成多個空腔。這些空腔在頂部以固定環30為邊界，而在4個側部以相鄰的端繞組28和相鄰的間隔塊40為邊界。由圖1可清楚地看出，這些空腔的每一個都通過環形區域36和氣體入口通道34呈流體連通。因而，通過氣體入口通道34進入端匝28和轉子軸16之間的環形區域36的冷卻氣體的一部分進入空腔42，在其中循環，然后返回端繞組和轉子軸之間的環形區域36。在圖1和圖3中由箭頭表示氣流。
固有的泵吸作用和作用在旋轉的發電機空腔內的旋轉力產生一個大的單流環流池，如圖3示意地所示。這個單流環流池在空腔的周邊邊沿具有最高的速度，空腔的中央區域的固有的低的速度而使得中央區域不能受到足夠的冷卻。由圖3可以看出，拐角區域的大的區域也沒有充分冷卻，這是因為流路池的循環運動不能使冷流進入這些拐角。
現在參看圖6，其中示出了轉子端繞組的局部截面圖，示出了端繞組空腔142、144、146、148，用箭頭X表示旋轉方向。在本發明的一個實施例中，每個間隔塊150、152、154、156、158具有至少一個流通通道160，162，164，166，168，170，172，174，176，178，180，182，184，186，用于在相鄰的冷卻空腔之間提供交換氣流，最好至少在冷卻空腔的中心和徑向的外側拐角區域，用于增強散熱。流通通道最好在相鄰的冷卻空腔的各個徑向中心部分之間延伸。另一個優選的冷卻劑流動的區域是間隔塊的徑向外端附近，用于在各個冷卻空腔的其它通常停滯的拐角區域之間交換氣流。
如同在下面要詳細說明的，所述通道從各個上游的相鄰空腔的下游側朝向各個下游的相鄰空腔的上游側延伸，因而提供用于使冷卻氣體可以在相鄰的空腔之間流動的通道。因而，每個流通通道基本上橫向于其間隔塊的長度方向，即基本上是相對于所述轉子的周向。
由所示的實施例可見，每個間隔塊中的流通通道的優選位置和數量取決于相對于端繞組的前端和后端的間隔塊的周向位置。由圖6還可以清楚地看出，流通通道的優選方位也取決于所述周向位置。因而，在示出的實施例中，端繞組裝置的周向最外的間隔塊150、158分別包括第一和第二流通通道，一組是162、186，用于引導冷卻劑流朝向/離開而冷卻空腔142、148內的大致徑向中心的部分，一組是160、184用于引導冷卻劑流朝向/離開相鄰的冷卻空腔142、148的徑向外側拐角區域。在圖6所示的實施例中，這些流通通道相對于各個間隔塊150、158的縱軸傾斜一個小于90度的角度，從而在前間隔塊150的情況下基本上沿圓周方向和徑向向外地引導氣流，在后間隔塊158的情況下基本上沿圓周方向和徑向向內地引導氣流。
再次參見圖6的實施例，前間隔塊150下游的間隔塊152具有在其中通過的3個通道164、166、168，一個通道164使冷卻劑朝向空腔144的徑向外側拐角區域流動，通道166、168被設置用于使冷卻劑離開/向著各個相鄰的空腔142、144的中心區域流動。在這個例子中，第二間隔塊152的流通通道的方位基本上是轉子軸線的圓周方向，相對于間隔塊152的縱軸大約呈90度。此外，在所示的實施例中，上游導流片188，如在下面詳細說明的，被設置在間隔塊152的上游表面194上，用于使氣流從環形區域36偏轉進入空腔142，從而增加其中的冷卻劑流。
下一個相鄰的、中部或中間的間隔塊154包括4個周向設置的流通通道170、172、174、176，其中的3個的位置基本上相應于第二間隔塊的流通通道的位置，第四個周向流通通道176的位置靠近端繞組28的徑向內部區域。在所述的實施例中，如在下面要詳細說明的，在中間間隔塊154的上游和下游表面196、198設置有上游和下游導流片188、190，并且徑向最內的通道176被設置在導流片結構188、190的徑向外部區域的徑向外側。
所述的實施例中的下一個相鄰的、即第4個間隔塊156包括3個流通通道178、180、182，它們被設置在基本上和第二間隔塊152的流通通道相應的徑向位置。在目前的優選實施例中，這些通道基本上沿圓周方向設置，相對于間隔塊156的縱軸大約呈90度的角度。如在下面要詳細說明的，下游導流片190被設置在第四個間隔塊的下游表面200上，用于導向和引導氣流從通道182到達環形區域36，從而在下游的相鄰間隔塊158的下方和周圍流動。
如上所述，為了增加進入各個端繞組空腔的冷卻劑流，按照本發明的目前優選實施例的另一個特征，至少一個間隔塊具有位于其向前的表面或上游表面上的導流片188，其位于上游相鄰空腔的下游側上，與/或導流片190，其位于其向后的表面或下游表面上，其位于下游相鄰空腔的上游側上，所述的方向是相對于經過空腔底部的冷卻劑流的方向。所述導流片被提供在在各個間隔塊的徑向內端。設置向前的或者上游的導流片188用于增加強迫進入空腔的冷卻流體量，從而增加空腔內的冷卻劑流動，從而增加各個空腔的散熱。在所示的實施例中，上游導流片從間隔塊沿上游方向延伸一定距離，該距離至少是各個空腔徑向內端的周向尺寸的大約20％，最好是大約20-40％。此外，在所示的實施例中，導流片188向下延伸，即徑向向內延伸，以至于占據限定于間隔塊和心軸16之間的間隙37的徑向尺寸的大約一半。
更具體地說，每個上游導流片包括基本上連續的彎曲上表面202，其終止于間隙內邊緣204。如圖所示，導流片的徑向內邊緣，其沿著間隔塊的深度的至少一部分限定一個氣流截取線，在間隔塊的徑向內表面下方延伸，使得截取并重新引導否則就要流到間隔塊和心軸16之間的間隙37的氣流。徑向內邊緣204的導流片的下游表面206限定一個向各個間隔塊的徑向內表面基本上逐漸過渡的部分。
為了沿著各個間隔塊導向并引導氣流進入各個空腔，如冷卻劑流箭頭A所示，導流片188的彎曲的上表面202沿著各個間隔塊上游表面向上延伸一個大于導流片在間隔塊徑向內表面下方延伸的距離。
在所示的實施例中，和上游導流片一樣，每個下游導流片190從間隔塊的表面沿下游方向至少延伸各個空腔徑向內端的周向尺寸的大約20％，更好為大約20-40％。此外，在所示的實施例中，導流片190向下即徑向向內朝向下游邊緣208延伸間隙37的徑向尺寸的大約一半，間隙37限定于間隔塊和心軸之間，從而導向并引導冷卻劑流到下游相鄰間隔塊的徑向內端，并圍繞其和在其附近流動，如冷卻劑流箭頭B所示。
在目前的優選實施例中，每個導流片188、190設置為跨過空腔的深度或軸向尺寸的相當大部分，例如至少大約75％，最好是空腔深度的100％的數量級。不過，在另外的實施例中，每個導流片可以只延伸間隔塊的深度的一部分或者徑向的一部分，使得留下至少一個分流區域，用于使氣流流向下一個下游相鄰空腔。按照這另一種方案，部分深度導流片可被設置成從空腔的一個相鄰端繞組壁跨過空腔的部分深度，其和空腔的另一個端繞組壁相鄰，或者基本上在其相關的間隔塊的中心。在一個示范性實施例中，提供單個導流片188、190，其跨過相關間隔塊的深度的至少大約一半。按照再一個實施例，可以設置兩個或多個軸向排列的導流片，每個跨過空腔的周向尺寸或深度的一部分。用這種方式，提供至少一個分流區域，用于使氣流流向下一個下游相鄰空腔。
在工作時，轉子旋轉使得冷卻氣體通過氣體入口34被吸入端繞組28和轉子軸16之間的環形區域。此時將出現一個動壓頭，其驅動冷卻氣流朝向并沿著導流片188流動。因而，參見圖6，冷卻氣體沿著間隔塊150的導流片188并沿著間隔塊的上游表面192流動。至少一部分冷卻氣體流入限定在間隔塊150中的流通通道162、160。如上所述，在端繞組的間隔塊的這個最上游的流通通道被有利地設置為相對于間隔塊的縱軸成小于90度的角度，因此它們是傾斜的。這有利于氣流徑向向外流入下游相鄰空腔142。
除去通過間隔塊150內的通道160、162進入空腔142的冷卻劑流之外，冷卻劑流還從環形區域36被驅動進入和引入空腔142，如其中的箭頭A所示。因為導流片188截取否則可能繼續流入并經過間隔塊152和心軸16之間的間隙37的氣流，所有通過各個空腔152的冷卻劑流被增加，從而增加熱傳遞。在所示的實施例中，來自通道160，162的冷卻劑流基本上沿周向流向間隔塊152，在那里其流入并通過通道164，166，168。如上所述，在所述的實施例中，間隔塊152具有3個流通通道，其中的兩個164，166用于接收來自空腔的中心區域和徑向外部區域的氣流，一個流通通道168被設置成可以接收來自空腔中心區域和徑向內部區域的氣流。顯然，在示出的實施例中設置的基本上沿周向的氣流基本上消除了在常規的循環流中見到的缺乏冷卻劑氣體的空腔142的中心和拐角區域。
再次參看下一個下游相鄰空腔144，除去通過間隔塊152中的通道164，166，168進入空腔的冷卻劑流之外，冷卻劑流還從環形區域36被驅動和引入空腔144，如其中的箭頭A所示。因為導流片188截取否則將會繼續流入在間隔塊154和心軸16之間的間隙37的氣流，使得通過各自的空腔的冷卻劑流增加，從而提高熱傳遞。同時，來自通道164，166，168的冷卻劑流在所述的實施例中基本上沿周向向著間隔塊154流動，在那里其流入通道170，172，174，176。在這個實施例中，間隔塊154具有4個通道，一個通道170用于接收來自空腔的徑向外部區域的氣流，兩個通道172，174用于接收基本上來自空腔的中心區域的氣流，一個通道176被設置成用于接收來自空腔144的徑向內部區域的氣流。
參看下一個下游相鄰空腔146，在所述的實施例中，冷卻劑流基本上被限制為通過間隔塊154中的通道170，172，174，176流入空腔中的冷卻劑流。在這個實施例中，下游間隔塊156具有3個通道178，180，182，一個通道178用于接收來自空腔的徑向外側區域的氣流，兩個通道180，182用于接收基本來自空腔146的中心區域的氣流。同樣，來自通道170，172和174的冷卻劑流在所述的實施例中基本上沿周向流向間隔塊，在那里其流入通道178，180，182。不過，在所述的實施例中，至少一部分來自徑向最內側的通道176的冷卻劑流沿著下游導流片190流入環形區域，以便在間隔塊156的徑向內端下面、周圍和附近流動。
最后，參看下一個下游相鄰空腔148，在所述的實施例中，冷卻劑流基本上被限制于通過間隔塊156中的通道178，180，182流入空腔的冷卻劑流。在這個實施例中，如上所述，下游間隔塊158具有兩個斜的通道184，186，一個通道184用于接收來自空腔的徑向外部區域的氣流，一個通道186用于接收基本上來自空腔的中心區域的氣流。同樣，來自通道178，180的冷卻劑流在所述的實施例中基本上沿周向流向間隔塊158，在那里其流入并通過通道184，186。不過，在所述的實施例中，至少一部分來自通道182的冷卻劑流沿著下游導流片190流入環形區域36，以便在間隔塊158的徑向內端下面、周圍和附近流動。
如上所述，從通道184，186流出的氣流基本上沿著間隔塊158的下游表面210徑向向內流動，并沿著導流片190流入環形區域36中。
因而可以看出，利用流經間隔塊150，152，154，156，158和導流片188，190的氣流的組合促使氣流流入空腔142，144，146，148，因而提供了增加的冷卻劑流，特別是對于通常缺乏冷卻劑流空腔區域，其中包括空腔的中心區域和徑向向外的區域。
雖然本發明結合目前認為是優選的實施例進行了說明，應當理解，本發明不限于所披露的實施例，而是相反，本發明旨在覆蓋包括在所附權利要求書的范圍和構思中的各種改型和等效的結構。
權利要求
1.一種氣體冷卻的電機，包括具有本體部分14的轉子10，所述轉子具有軸向延伸的線圈22和沿軸向延伸超過所述本體部分14的至少一端18的端繞組28；被設置在相鄰的所述端繞組28之間的至少一個間隔塊150、152、154、156、158，從而限定和所述間隔塊相鄰的并處于彼此相鄰的端繞組之間的第一和第二空腔142、144、146、148；至少一個所述間隔塊具有限定于其中的通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184，186，所述通道在所述間隔塊的面向與之相鄰的所述第一空腔的第一表面192、194、196和所述間隔塊的面向與之相鄰的所述第二空腔的第二表面198、200、210之間延伸，從而提供在所述第一和第二空腔之間通過所述間隔塊的冷卻氣流交流。
2.如權利要求1所述的電機，其特征在于，所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通過所述間隔塊150、152、154、156、158的徑向中間部分延伸，從而使冷卻氣體基本在所述第一和第二空腔的中央區域之間流動。
3.如權利要求1所述的電機，其特征在于，所述間隔塊的所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210是所述間隔塊150、152、154、156、158各自的周向定向的表面。
4.如權利要求1所述的電機，還包括導流片188、190，它們被設置為鄰近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210的至少一個的徑向內端，用于分別引導氣流流入或流出所述第一和第二空腔。
5.如權利要求4所述的電機，其特征在于，至少一個所述間隔塊154具有導流片188、190，它們被設置在間隔塊第一和第二表面196、198中各自一個上。
6.如權利要求1所述的電機，其特征在于，多個所述間隔塊150、152、154、156、158具有通過其中形成的所述通道。
7.如權利要求1所述的電機，其特征在于，具有通過所述間隔塊150、152、154、156、158限定的多個通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186，至少一個所述通道162、166、168、172、174、180、182、186使冷卻氣體基本在所述第一和第二空腔的中心區域之間流動。
8.如權利要求7所述的電機，其特征在于，至少一個所述多個通道160、162、184、186相對于所述間隔塊150、158的縱軸以小于90度的角度傾斜。
9.一種氣體冷卻的電機，包括具有心軸16和本體部分14的轉子10；轉子繞組，其包括被設置在所述本體部分14上并被隔開的軸向延伸的線圈22，沿軸向延伸超過所述本體部分14的至少一端18的同心的端繞組28，所述端繞組28和所述心軸16之間限定一個空間36；多個間隔塊150、152、154、156、158，它們被設置在所述端繞組28中相鄰的端繞組之間；限定在彼此相鄰的端繞組28和間隔塊150、152、154、156、158之間的多個空腔142、144、146、148；至少一個所述的間隔塊具有通過其中限定的通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186，所述通道在所述間隔塊的面向與之相鄰的所述第一空腔的第一表面192、194、196和所述間隔塊的面向與之相鄰的所述第二空腔的第二表面198、200、210之間延伸，從而提供在所述第一和第二空腔之間通過所述間隔塊的冷卻氣流交流。
10.如權利要求9所述的電機，其特征在于，所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通過所述間隔塊150、152、154、156、158的徑向中間部分延伸，從而使冷卻氣體基本在所述第一和第二空腔的中央區域之間流動。
11.如權利要求9所述的電機，還包括導流片188、190，它們被靠近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210中至少一個的徑向內端設置，用于分別引導氣流流入或流出所述第一和第二空腔。
12.如權利要求11所述的電機，其特征在于，至少一個所述間隔塊154具有導流片188、190，它們被設置在其第一和第二表面196，198中各自一個上。
13.如權利要求9所述的電機，其特征在于，多個所述間隔塊150、152、154、156、158具有通過其中形成的所述通道。
14.如權利要求9所述的電機，其特征在于，具有通過所述間隔塊150、152、154、156、158限定的多個通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186，至少一個所述通道162、166、168、172、174、180、182、186使冷卻氣體基本在所述第一和第二空腔的中央區域之間流動。
15.如權利要求14所述的電機，其特征在于，至少一個所述多個通道160、162、184、186相對所述間隔塊150、158的縱軸以小于90度的角度傾斜。
16.一種用于冷卻電機中的端繞組的方法，所述發電機包括具有本體部分14的轉子10，軸向延伸的線圈22和沿軸向延伸超過所述本體部分14的至少一端18的端繞組28；多個間隔塊150、152、154、156、158，它們被設置在所述端繞組之間；以及多個空腔142、144、146、148，它們被限定在彼此相鄰的端繞組和間隔塊之間；所述方法包括通過至少一個所述間隔塊提供至少一個通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186，所述通道在所述間隔塊的面向與其相鄰的第一空腔的第一表面和所述間隔塊的面向與其相鄰的第二空腔的第二表面之間延伸；使所述轉子旋轉，使得壓力差驅動冷卻氣體進入所述第一空腔，進入所述通道，并進入所述第二空腔，從而通過所述間隔塊提供所述第一和第二空腔之間的冷卻氣流交流。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述通道162、166、168、172、174、180、182、186通過所述間隔塊150、152、154、156、158的徑向中間部分延伸，從而在所述第一和第二空腔的中央區域之間提供所述冷卻氣流交流。
18.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述轉子還包括導流片188、190，它們被鄰近所述第一和第二表面192、194、196、198、200、210中至少一個的徑向內端設置，并且使冷卻氣體沿著所述導流片分別流入或流出所述第一和第二空腔。
19.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述間隔塊154具有導流片188、190，它們被設置在其第一和第二表面196、198中各自一個上，并且還使冷卻氣流沿著所述第一表面上的導流片流入所述第一空腔，并且使冷卻氣體沿著所述第二表面上的所述導流片流出所述第二空腔。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于，具有多個通過所述間隔塊150、152、154、156、158限定的多個通道160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186，其中冷卻氣體被通過所述通道引導到所述第二空腔的至少徑向外側區域和中心區域。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述多個通道160、162、184、186中至少一個相對于所述間隔塊的縱軸以小于90度的角度傾斜，從而將冷卻氣流以一定角度引導到所述第二空腔內。
全文摘要
本發明提供一種氣體冷卻的電機，其包括具有本體部分(14)轉子(10)，軸向延伸的線圈(22)，端繞組(28)，以及被設置在端繞組之間的多個間隔塊(150、152、154、156、158)，從而在彼此相鄰的端繞組和間隔塊之間限定出第一和第二空腔(142、144、146、148)。為了增強端繞組的冷卻，所述間隔塊(150、152、154、156、158)中至少一個具有通道(160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186)，所述通道在第一和第二相鄰空腔之間延伸，從而提供在第一和第二空腔之間通過間隔塊的冷卻氣體交流。導流片(188、190)最好被靠近所述間隔塊的面向空腔的一個表面或另一個表面或者兩個表面的徑向內端設置，用于把氣流分別引入或引出第一和第二空腔。
文檔編號H02K3/34GK1448003SQ01805484
公開日2003年10月8日 申請日期2001年12月7日 優先權日2000年12月22日
發明者W·N·O·圖恩布爾, T·G·維策爾, C·L·范德沃特, S·A·薩拉馬, E·D·亞茨恩斯基 申請人:通用電氣公司