专利名称：电机内加盖的平坦端部绕组的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及具有转子和励磁绕组的类型的电机，该励磁绕组包括围绕转子主体的端部绕组，并且尤其涉及横过极宽度的展平的端部绕组，连同提供端部绕组的冷却介质径向向外的流动通风的盖子。
背景技术：
在电机中，例如，发电机，配备具有励磁绕组的转子主体，励磁绕组一般在转子主体的相对端部形成弧形，且被称为端部绕组。端部绕组一般典型地从转子主体轴向延伸且邻近主体的相对端部在圆周方向穿过支座或心轴，以进入且沿着转子主体在轴向方向上返回。在典型的发电机结构中，绕组设置在转子主体的槽内，且楔子把绕组固定在槽内。端部绕组典型地被隔块相互隔开。更新的发电机包括具有带有极面和平行侧面的限定极区域的转子主体，连同沿着平行侧面延伸的预制绕组模块，使得预制端部绕组在转子主体端面之间延伸。在发电机结构的两种类型中，端部绕组都在转子主体的相对端部围绕支座或心轴弓形延伸。保持环或封闭环通常覆盖端部绕组，基本形成围绕端部绕组的圆柱环。
将认识到，励磁绕组，包括端部绕组，通过冷却介质穿过或沿着转子绕组流动来冷却。典型地，带槽的通路形成在铜励磁绕组内，并引导冷却介质，以使冷却介质能径向向外排入转子和定子之间的空隙，且轴向向内流入端部保持环或封闭环。因此，端部保持环或封闭环成为穿过转子端部绕组的冷却介质路径排出的阻碍。
发明内容
根据本发明优选的方面，为电机转子的励磁绕组提供端部绕组装置，其中，端部绕组通常横过极宽度展平。为促进端部绕组的冷却，盖子覆盖每一个端部绕组通常展平的表面上，且配备至少一个通路，以使冷却气体从间隔的端部绕组之间穿过盖子流至电机转子和定子之间的间隙。
更具体地，每个端部盖子配备至少一个，最好多个沿着弓形外表面轴向延伸的通道，其与一个或多个穿过盖子内部平坦的表面进入端部绕组线匝之间的间隙的开孔相通。轴向通道轴向远离端部封闭环开口，且冷却介质因此穿过开孔和轴向通路从端部绕组径向向外流出，以在转子主体和定子之间的间隙内离开。除去了为冷却的目的典型地使用在端部绕组的线圈内的内部冷却槽。并且，通过引入这些较短的通风通道获得了更均匀的端部绕组温度。转子端部绕组线圈较近的间距改进了对流传热并使具有较短底座的电机结构成为可能。并且，冷却介质从端部绕组传输而不穿透或形成穿过保持环或封闭环的孔。也将认识到展平的端部绕组线圈和端部盖子能使用在CFRE(碳纤维转子外壳)类型的发电机上，及具有设置在转子主体的槽内的绕组并带有把绕组保持在主体内的楔子的传统发电机上。
在根据本发明的优选实施例中，为电机内的转子的励磁绕组提供了端部绕组装置，其包括多个从转子极延伸且彼此隔开的端部绕组，端部绕组通常形成横过极宽度的展平的表面，盖子覆盖通常展平的表面且具有至少一个通路，以使冷却气体从间隔端部绕组之间穿过盖子流至电机转子和固定部分之间的间隙。
图1是电机内CFRE转子的透视图，其举例说明机器的组成要素；图2是用于转子的端部绕组的放大的部分截面图，包括根据本发明优选实施例的端部盖子；图3是端部盖子的透视图；图4A和4C是穿过主体的截面图，分别示出了转子主体内最大和最小的线圈；图4B和4D是穿过端部绕组的截面图，分别示出了端部绕组区域内的最大和最小线圈，连同本发明的端部盖子；图5A和5C是相似于图4A和4C的图，示出了转子主体内的传统的励磁绕组装置的最大和最小线圈；及图5B和5D示出了最大和最小端部绕组，连同本发明的端部盖子。
具体实施例方式
如绘制的图1所示，发电机30包括多极磁芯32(示出了两极磁芯)和多个绕组组件34，每个极一个，及相应的极表面36。已知磁芯32和绕组组件34的结构和材料。预制绕组组件34设置在形成转子主体的平行侧面锻件的上面，且弯曲成通常与转子主体同心的弧形。尽管没有示出，也将认识到，转子设置在定子内，没有显示，且在定子的内表面和转子的外表面之间存在空气间隙。示于图1的发电机转子具有端部绕组40，其在转子主体最终组件内，在转子的相对端部在心轴上弓形延伸。前面描述的转子主体是碳纤维转子外壳(CFRE)，其与现有传统的发电机相比具有多种优点，传统的发电机典型地具有设置在转子主体内的轴向延伸的槽内的励磁绕组，楔子设置在槽内，把励磁绕组保持在槽内。与CFRE转子主体相似，传统的励磁绕组包括端部绕组，其在转子主体的相对端部在心轴或轴上弓形延伸。
参考图2，示出了具有端部心轴46的转子主体44。在图中示出端部绕组48，其形成用于发电机的励磁绕组的一部分，转子主体形成发电机的一部分。代替如上面描述的现有技术中端部绕组48在心轴46上完全弓形延伸，端部绕组48沿着其外表面47展平(图2和4B)，并在通过转子主体和端部绕组部分之间的跨距的主要部分上线性延伸，端部绕组部分轴向延伸进入转子主体。图4B和4D分别示出了用于端部绕组49和51的最大和最小线圈的展平的端部绕组。将认识到，例如，图1所示的发电机类型的转子主体或具有由楔子39保持在转子主体槽37内的励磁绕组的更传统的发电机转子，如图5A-5D所示，其预制励磁绕组的端部绕组在47展平。在任一情况下，如图4B，4D，5B和5D所示，弓形端部绕组当其通过转子主体延伸时，在47部分展平。
根据本发明进一步的方面，端部盖子50覆盖端部绕组的展平部分47。如图3和4B所示，端部盖子50的内表面52是平坦的且平行于端部绕组的展平或线性的部分47。盖子50的外表面符合转子主体的圆柱形状。如图2所示，环形的保持环或封闭环54覆盖端部绕组且尤其覆盖端部盖子50。盖子50平坦的下表面形成平行于端部绕组展平外表面47的平面的平面。
为给端部绕组通风，冷却介质通常向外流入转子主体和定子之间的空气间隙内，而不穿过转子主体回流，并且不把端部绕组本身作为冷却介质的管道。为实现这一点，每个端部盖子50包括多个开孔58(图3)，其在盖子平坦的下侧52和其在外壳54下面的弓形外侧56之间延伸。另外，多个通道60，例如，凹槽，沿着盖子50的外表面56形成，其通常平行于转子主体的旋心轴延伸。开孔58穿过盖子从下侧面52延伸并在沿着此处指定位置通向通道60。
如图2所示，一个或多个开孔58穿过盖子50依赖端部绕组之间的间隙的位置在轴向上定位。即，提供增强长度超过其它邻近线圈对的邻近线圈对之间的冷却空气的流动的工具。例如，如图2和3的比较所示，轴向最靠近转子主体的开孔58a在紧密邻近转子主体的极表面的第一对端部绕组的线圈之间保持相通。与转子主体的端部进一步轴向隔开的端部绕组线圈之间的间隙通过另外的开孔通风。因此，开口58b(图3)与凹槽60及与转子主体的端部进一步轴向隔开的线圈之间的间隙保持相通。开孔58c与端部绕组的最大线圈相通，以使这些线圈通风到一对凹槽60内。如图2所示，通道60在相对端部与转子和定子之间的空气间隙相通。并且如图4B和4D所示，端部绕组的线圈由于它的展平缩短了。因此将认识到，不需要穿透保持环54或在端部绕组本身的线圈内产生开口，端部盖子通风装置可传输冷却介质并增强冷却性能。
如图5A-5D所示，端部盖子50也适用于传统发电机的端部绕组。在这种发电机内，励磁线圈位于转子主体内的轴向槽37内并由楔子39保持在这些槽内。与以上所描述的相似，励磁绕组延伸以形成展平的端部绕组。端部盖子50覆盖端部绕组的展平部分并相似地为冷却介质提供通风通道。
尽管连同当前被认为最实用的和为优选实施例的实例一起描述了本发明，但是应理解本发明不限制于批露的实施例，相反地，本发明意在覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种更改和等价装置。
部件列表
权利要求
1.一种用于电机内转子(30)的励磁绕组的端部绕组装置，其包括多个端部绕组(40)，其从转子极延伸且彼此隔开，所述端部绕组形成横过极的宽度的通常展平的表面(47)；及盖子(50)覆盖通常展平的表面，且具有至少一个通路(58，60)，以使冷却气体从隔开的端部绕组之间的间隙穿过盖子流至电机转子和固定部分之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述的盖子具有至少一个沿着其外表面轴向延伸的通道(60)，其形成所述流动通路的部分。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述的流动通路包括穿过盖子的开孔(58)，其从盖子的径向内表面延伸至盖子的径向外表面。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述盖子包括至少一个沿着盖子外表面轴向延伸的通道(60)并与所述开孔相通。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述盖子包括多个周向间隔，轴向延伸的通道(60)及多个从所述盖子的径向内表面延伸且分别与端部绕组和所述通道之间的空间相通的开孔(58)，所述开孔和所述通道形成通路，以使冷却气体从隔开的端部绕组之间穿过盖子流至间隙。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述通道(60)包括沿着盖子外表面形成的凹槽。
7.根据权利要求6所述的装置，其中凹槽穿过盖子的相对端部开口。
8.根据权利要求6所述的装置，其包括围绕端部绕组和端部盖子的保持环(54)。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述端部绕组彼此轴向隔开，且包括不同长度的线圈(49，51)，及相对于在所述第二对线圈之间穿过盖子的冷却气体的流动，用于增强从具有超过第二对线圈(51)的长度的长度的第一对轴向邻近的线圈(49)之间穿过盖子的冷却气体的流动的工具(58a，58b，58c)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述盖子包括多个周向间隔，轴向延伸的通道(60)及多个从所述盖子的径向内表面延伸且分别与端部绕组和所述通道之间的空间相通的开孔(58)，所述开孔和所述通道形成通路，以使冷却气体从隔开的端部绕组之间穿过盖子流至间隙，所述端部绕组彼此轴向隔开，且包括不同长度的线圈(49，51)，及相对于在所述第二对线圈之间穿过盖子的冷却气体的流动，用于增强从具有超过第二对线圈(51)的长度的长度的第一对轴向邻近的线圈(49)之间穿过盖子的冷却气体的流动的工具(58a，58b，58c)。
全文摘要
发电机转子主体(47)的励磁绕组的端部绕组(40)是展平的。具有平坦下表面(52)的盖子(50)覆盖展平的端部绕组且封闭环(54)围绕端部绕组和盖子延伸。开孔(58)穿过盖子形成且与端部绕组的线圈之间的间隙相通，且通道(60)沿着盖子的外表面形成。通道和开孔形成通风路径，以使冷却介质穿过端部绕组向外流入转子主体和定子之间的空气间隙。
文档编号H02K3/50GK1694333SQ20051006779
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者C·A·卡明斯基, R·J·奈加德, S·W·李, Y·王, A·S·塔纳夫德 申请人:通用电气公司