用于冷却旋转电机中的端部绕组的设备和方法与流程

用于冷却旋转电机中的端部绕组的设备和方法
1.本技术是2019年11月12日所提出的申请号为201911100461.5、发明名称为“用于冷却旋转电机中的端部绕组的设备和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开的领域大体上涉及改进旋转电机的性能的组件和方法。更具体地，本公开涉及例如电动机和发电机的旋转电机中的转子端部绕组冷却和热交换。


背景技术：

3.常规的旋转电机，例如与燃气和蒸汽涡轮驱动器一起使用的电动机和发电机，采用磁性材料的锻造转子，在该锻造转子中加工出槽，用于收容相互连接的场绕组的导电匝，以便产生期望的磁通量模式。为了降低成本和机器尺寸，机器制造商一直在寻找从给定量的机器中获得更多电力输出的方法。转子绕组热限制是实现该目标的主要障碍。由于施加在电导体绝缘上的温度限制，电动机或发电机的电力输出额定值和性能通常受到通过转子场绕组提供额外电流的能力的限制。因此，转子绕组的有效冷却直接有助于机器的输出能力。这对于转子端部绕组尤其如此，在转子端部绕组中，由于这些机器的典型结构，直接强制冷却非常困难且昂贵。由于当前的市场趋势要求在更低成本、更高电力密度的电动机和发电机中实现更高效率和更高可靠性，因此冷却转子端部绕组成为一个限制因素。
4.通常用于电动机和发电机中的转子具有转子本体，该转子本体通常由机加工的高强度实心铁锻件制成。轴向延伸的径向槽在特定周向位置处被机加工到转子本体的外周中，以容纳转子绕组。这些类型的机器中的转子绕组通常由许多导体条或完整线圈组成，每个导体条或完整线圈具有许多铜导体的场匝。导电条或线圈以例如在两极转子中具有两个这种同心模式的同心模式被安置在径向槽中。条或线圈通过金属楔形件抵抗离心力而被支撑在转子本体槽中，金属楔形件抵靠每个槽中的机加工燕尾表面。转子绕组的延伸超出主转子本体的端部(或极面)的区域被称为“端部绕组”，并且必要时通过高强度钢保持环抵抗离心力而被支撑。转子轴锻件的位于转子端部绕组下方的部分被称为主轴。
5.因而，转子绕组可以被分成两个主要区，即转子的径向槽内的转子本体区，和延伸超出极面的与转子主轴径向间隔开的转子端部绕组区。本公开内容主要涉及用于转子端部绕组区的冷却方案。
6.过去已经使用了几种转子端部绕组冷却方法。大多数这些方法都采用了纵向开槽的铜绕组，在该纵向开槽的铜绕组中，冷却气体经由匝侧处的入口端口从开口腔进入场匝，并且然后沿着凹槽纵向流向排放位置，排放位置典型地是转子本体中的通气道或者是端部绕组下方和周围的离散挡板式排放地带。这些挡板式地带中的气体典型地经由极面中的机器槽排放到气隙(即，转子和定子之间的间隙)，或者经由定心环中的开口排放到定心环外的区域。一些方案利用通过保持环中的径向孔的排放。
7.降低旋转电机的操作温度通过允许绕组承载更多电流来提供效率的增加，导致更大的电力输出。作为转子绕组，特别是转子端部绕组，热限制是实现该目标的主要障碍，期
望更有效的转子端部绕组冷却方案。


技术实现要素：

8.本公开的方面和优点将在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本公开来学习。本文提供了用于冷却旋转电机中的端部绕组的设备和方法的实施例。
9.在一个方面，提供一种旋转电机的转子端部绕组冷却组件。转子端部绕组冷却组件包括本体和通道，本体被构造成邻近转子端部绕组设置，并且联接到旋转电机的壳体和端罩，通道形成在本体中。本体限定腔体，腔体被构造成捕获从转子端部绕组排出的加热流体。通道流体联接到散热器。
10.在另一个方面，提供一种旋转电机。旋转电机包括围绕纵向旋转轴线形成的转子轴，围绕转子轴设置并与其联接的转子本体，围绕转子本体设置的定子本体，和邻近转子端部绕组设置的热交换器。转子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，用于收容一个或多个导体，一个或多个导体轴向延伸超出转子本体的端面，以形成一个或多个转子端部绕组。定子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，用于收容一个或多个导体，一个或多个导体轴向延伸超出定子本体的端面，以形成一个或多个定子端部绕组。热交换器包括被构造成邻近转子端部绕组设置的本体和形成在本体中的通道。本体限定腔体，腔体被构造成捕获从转子端部绕组排出的加热流体。通道流体联接到散热器。
11.在又一个方面，提供了一种用于冷却旋转电机中的端部绕组的方法。用于冷却旋转电机中的端部绕组的方法包括旋转转子本体以从转子端部绕组中排出加热流体，以及在热交换器中捕获从转子端部绕组中排出的加热流体，热交换器联接到旋转电机的壳体和端罩，并且邻近转子端部绕组设置。
12.本发明的这些以及其他特征、方面和优点将通过参考以下描述和所附权利要求书变得更加容易理解。结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起，用于解释本发明的原理。
附图说明
13.当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：
14.图1是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的具有定子与其处于相对面对关系的电动式机器转子的一部分端匝区的横截面视图；
15.图2是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图；
16.图3是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图；
17.图4是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图；
18.图5是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图；
19.图6是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图；和
20.图7是根据本文示出或描述的一个或多个实施例的示例性转子端部绕组冷却组件的局部横截面视图。
21.除非另外指出，否则本文提供的附图旨在说明本公开的实施例的特征。相信这些特征可应用于包括本公开的一个或多个实施例的各种系统。这样，附图并不旨在包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文所公开的实施例所需的所有常规特征。
22.注意，本文所呈现的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘所公开的实施例的典型方面，因此不应视为限制本公开的范围。在附图中，相同的标号表示附图之间相似的元件。
具体实施方式
23.在以下说明书和权利要求中，将参考多个术语，这些术语应被限定为具有以下含义。
[0024]“组合”包括掺合物、混合物、合金、反应产物等。此外，术语“第一”，“第二”等在本文中不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于使一个要素与另一个要素区分开。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数形式，并且不旨在表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的物项。
[0025]“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情形可能会发生或可能不会发生，并且该描述包括事件发生的情况和事件未发生的情况。
[0026]
在整个说明书和权利要求书中，如本文所使用的，近似语言可以用于修饰任何能够允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语，例如“大约”、“近似”和“基本上”修饰的值不限于指定的精确值并且具有上下文所指示的含义(例如，包括与特定量的测量相关联的误差程度)。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以被组合和/或互换，除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围。
[0027]
在整个说明书中对“一个实施例”，“一些实施例”，“另一个实施例”，“实施例”等的引用意味着结合实施例所描述的特定要素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文所述的至少一个实施例中，并且可能存在于或可能不存在于其他实施例中。另外，应当理解的是，在各个实施例中，可以以任何合适的方式来组合所描述的要素。
[0028]
本文提供了转子端部绕组冷却组件的实施例。在至少一些实施例中，转子端部绕组冷却组件可以有利地允许邻近转子端部绕组的热提取，从而减少或消除了需要在整个发动机中输送加热油的传统热回路中通常观察到的部件意外加热的情形。另外，通过减少其他发动机部件的加热，减少了系统上的总的热传递负担，从而使整个系统更轻并且体积更小，因此，提供了发动机上的重量和阻力两者的降低。此外，在至少一些实施例中，与需要从机壳内经由远处热交换器中的冷却用管道收集从转子端部绕组排出或抛出的油的传统系统相比，本发明的热交换器提供了用于受控地收集从转子端部绕组排出或抛出的油的机构。
[0029]
参考附图，其中相同的参考数字遍及各个视图表示相同的元件。图1示出了例如电动机或发电机或任何其他旋转电装置的旋转电机10的一部分，旋转电机10绕纵向旋转轴线21形成并且具有对称平面23。机器10包括转子12和围绕并包围转子12设置的定子14。更具体地，定子14具有带孔15的环形结构，转子12被容纳在其中。转子12和定子14被描绘成被设置在壳体16内。转子12包括大体上圆柱形的转子本体部分18，转子本体部分18居中地设置在转子轴20上。转子本体部分18包括轴向相对的端面，图1中示出了其中一个端面的一部分22。转子14包括大体上圆柱形的定子本体部分24和定子端护罩26，定子本体部分24居中地围绕转子12设置，定子端罩26经由轴承28联接到转子轴20。
[0030]
转子本体部分18或转子芯设置有多个周向隔开的轴向延伸的槽30(平行于纵向旋转轴线21延伸)，用于收容同心布置的导体，并且更具体地，用于收容在其端部连接以限定转子绕组32的导体线圈或导体条。
[0031]
在实施例中，构成转子绕组32的一部分的多个导体条34在每一个槽30中一个在另一个之上地堆叠。尽管在实践中通常使用好几个转子条34，但是为了清楚起见，在图1中仅示出了一个转子条34。相邻的导体条34通过电绝缘层(未示出)被分开。堆叠的导体条34典型地通过楔形件36被维持在槽中，并且由诸如铜的导电材料制成。导体条34通过端匝在转子本体部分18的每个相对端处相互连接，导体条34轴向延伸超过端面22以形成转子端部绕组38。
[0032]
如先前所提到的，导体线圈可以被容纳在槽30中(通常用于较小的机器)。在下文中，具体参考导体条，但是应当理解的是，可以使用布置在槽30中并形成转子端部绕组38的导体线圈。线圈导体类型的实例包括散绕线(random wound wire)和绞合线(litz wire)。
[0033]
与转子12类似，定子本体部分24或定子芯设有(平行于纵向旋转轴线21延伸的)多个周向隔开的轴向延伸的槽40，用于收容同心布置的导体，特别是用于收容在其端部连接以限定定子绕组42的导体线圈或导体条。与转子绕组32类似，在实施例中，定子绕组42包括构成定子绕组42的一部分的若干导体条44，若干导体条44在每一个槽40中以相对于转子绕组32所描述的方式一个接在另一个之上地被堆叠。堆叠的导体条44典型地通过楔形件46维持在槽40中，并且由诸如铜的导电材料制成。导体条44在定子本体部分24的各个相对端处通过端匝相互连接，导体条44轴向延伸超出定子本体部分24的端面25，以形成定子端部绕组48。如先前关于转子绕组32提到的，线圈可以被容纳在槽40中(通常为较小的机器)，以形成定子端部绕组48。定子端罩26适合于被安装在定子14的端部上。端罩26具有内面49，内面49面对转子端部绕组38和定子端部绕组48。
[0034]
在例如机器10的旋转电机中，转子端部绕组和定子端部绕组产生大量热量，由此在机器上生成显著热负荷负担。常规使用的除热机构(例如，热回路)不足以有效地去除端部绕组产生的热量。例如，常规的热回路典型地依赖于周向油歧管，周向油歧管配备有周向设置的油喷射喷嘴，油喷射喷嘴对转子端部绕组和定子端部绕组进行喷射，用于在操作期间进行冷却。在操作期间，转子端部绕组径向向外排出或抛出油，用于在壳壁的内部上收集，同时定子端部绕组提供油，以在壳体周围重力滴落。在壳体中形成一个或多个收集口，用于将加热油从端部绕组经由多个管道输送到设置在旋转电机内的分开位置中的热交换器。但是，这种系统效率低下，并且可能在加热油四处移动时导致机器的其他部件的意外加热。另外，采用这种常规使用的系统来去除由端部绕组产生的热量，将需要显著增加机器的
重量，因此，增加机器(例如电动机、发电机)上的阻力。
[0035]
为了提高场端部绕组冷却效率，在本公开的实施例中，转子端部绕组冷却组件200，并且更特别地，热交换器50可以被布置成邻近转子端部绕组38。以这种方式定位热交换器50提供要从加热油52中提取的热量，加热油52在邻近热源(例如，转子端部绕组38)的位置处或在热源处从转子端部绕组38被抛出或排出，从而通过在加热油52和热交换器50之间生成最大可获得的温度差(δt)而使热交换器50的效率最大化。此外，邻近热源(例如，转子端部绕组38)提取热量减少或消除了在常规热回路中典型地观察到的机器部件的无意加热的情况，常规热回路需要在整个机器10中输送从转子端部绕组38流出的加热油。另外，通过减少其他机器部件的发热，减少了系统上的总的热传递负担，从而使整个系统更轻并且体积更小，因此，提供了机器10上的重量和阻力两者的减轻。
[0036]
尽管以上将转子端部绕组38描述为热交换器50从中提取热量的热源，但是应当理解的是，热交换器50可用于去除来自机器内的任何热源的热量。热交换器50可以被设置在邻近热源的适合于从加热流体中去除期望热量的任何位置。
[0037]
如图1和图2所示，热交换器50大体上可以包括限定腔体56的本体54以及设置在本体54内的通道58。本体54可以邻近转子端部绕组38被静态设置，并且由发动机的一个或多个部件支撑。例如，在实施例中，如图1所示，热交换器50，更具体地，本体54由壳体16的一部分和定子端罩26支撑。本体54可以由适合于承受机器10内的操作条件并且在加热油52与冷却流体(目前描述的)之间提供期望的热传递的任何材料制成，例如钢，钛或钴基合金，加热油52从转子端部绕组38排出或流出。
[0038]
本体54可以具有适合于捕获和/或容纳由转子端部绕组38排出或流出的油的任何横截面形状，例如改进的油勺。例如，最佳如图2所示，在一些实施例中，本体54可以包括具有凹形形状的第一部分60，以及从第一部分60延伸的第二部分62，其中第二部分62形成流体联接到腔体56的入口64。另外，例如，如图2、图4和图5所示，本体54可以具有绕旋转轴线21(图1)形成的环形形状。本体54可以与转子端部绕组38、壳体16和定子端罩26的外周边缘相一致或同轮廓，以便邻近转子端部绕组38被支撑并设置。与允许加热油52围绕壳体16的各个表面不受限制地分布以输送到远程热交换器的常规系统相比，通过将转子端部绕组38的至少一部分与本体54包围或环绕，当加热油52从转子端部绕组38中排出或抛出时，允许加热油52的受控收集。
[0039]
更具体地参考图2，通道58提供管道，以促进冷却流体68在整个本体54中流动。通道58的形状、尺寸或构造可以是足以在整个本体54中提供期望的冷却流体68的流动的任何方式。冷却流体68可以是适合于促进从转子端部绕组38排出或抛出的加热油52中提取热量的任何流体，例如油、气溶胶(pao)、水、乙二醇、其组合等。
[0040]
在一些实施例中，可以在本体54的外表面57上设置隔热涂层66。隔热涂层66在存在时可以防止热量从周围环境温度和/或其他机器部件流向流动通过通道58的冷却流体68。
[0041]
响应于热交换器50相对于转子端部绕组38的定位，从转子端部绕组38在径向向外方向上流出的加热油52可以朝向热交换器50的本体54被引导。
[0042]
再次参考图1，在操作期间，周向油歧管(未示出)配备有多个周向设置的油喷射喷嘴70，油喷射喷嘴70用油51对转子端部绕组38和定子端部绕组48进行喷射用于冷却。定子
端部绕组48提供喷射到其上的用于冷却的油51，以作为加热油52在壳体16周围重力滴落。一个或多个收集口72形成在壳体16中，用于将加热油52从定子端部绕组48经由多个管道74输送到设置在旋转电机10内的分开位置中的热交换器(未示出)。
[0043]
在操作期间，喷射在转子端部绕组38上的油51通过转子端部绕组38被径向向外排出或抛出，用于收集在热交换器50的腔体56中。更具体地，加热油52进入本体54的腔体56并且与冷却表面(例如本体54的内表面55)接触。然后，经由流过本体54的通道58的冷却流体68从加热油52中提取热量。在一些实施例中，至少部分冷却的油然后可以朝向油盘(sump)、油歧管、附加热回路中的至少一个被引导，或被引导到当前描述的通道58中。下面参考图4和图5描述这种实施例。
[0044]
再次参考图2，尽管被示为连续或平坦表面，但是热交换本体54的内表面55可以包括一个或多个特征(例如，翅片、叶片、突起等)，例如图2中示出的多个特征80、82、84。特征80、82、84在存在时可以提供增加的表面面积，以促进热量从加热油52传递到设置在通道58中的冷却流体68。特征80、82、84的构造、尺寸或形状是适合于提供前述增加的表面面积的任何形式。在一些实施例中，特征的尺寸或形状可能受到表面面积与流过腔体56的油52和流过通道58的冷却流体68的压降之间的期望平衡的影响。
[0045]
参考图3，示出了通过图2的线3-3截取的局部横截面视图。如图所示，在一些实施例中，油盘88可以被设置成邻近热交换器50。油盘88在存在时起到收集在已经冷却之后离开腔体56的冷却油53的作用(如上所述)。然后可以将冷却油53引导至油歧管(未示出)和油喷射喷嘴70(图1)，来为转子端部绕组38和定子端部绕组48提供冷却。在一些实施例中，本体54可以包括流体联接到通道58的入口90和出口92。入口90和出口92在存在时允许冷却流体68进入和离开通道58。
[0046]
在一些实施例中，例如，通道58和腔体56可以彼此隔离，如图3所示。在这种实施例中，冷却流体68流过分开的热回路94，并因此与油盘88和加热油52(图2)分开。例如，冷却流体68可以在入口90处被提供给通道58。然后，冷却流体68流过通道58并且在出口92处离开通道58。如上所述，经由流过本体54的通道58的冷却流体68，从流过腔体56并撞击在本体54的内表面55上的加热油52中提取热量。当冷却流体68从加热油52中提取热量时，冷却流体68被加热。在出口92处离开通道58时，加热的冷却流体68可以穿过热回路94的附加热交换器(散热器)96，在附加热交换器96处，加热的冷却流体68被冷却。然后，冷却的冷却流体68可以返回到通道58的入口90。
[0047]
替代地，在一些实施例中，加热油52可以用作冷却流体，并且在这种实施例中，例如，利用公共热回路98，如图4所示。在这种实施例中，从转子端部绕组38排出或抛出并且经由腔体56(例如，如上所述)的冷却机构冷却的加热油52离开腔体56，并且通过油盘88被收集作为冷却油53。然后，冷却油53可以被引导到油歧管(未示出)和油喷射喷嘴70(图1)，来为转子端部绕组38和定子端部绕组48提供冷却，或者被引导到通道58，以作为冷却流体68起作用。当被引导至通道58时，冷却油53经由入口90进入通道58并流过通道58，并且从流过腔体56的加热油52中提取热量，从而被加热。现在被加热的冷却油53然后经由出口92离开通道58，并且可以穿过附加热交换器(散热器)96，在附加热交换器96处，冷却油53被冷却并随后返回到油盘88。
[0048]
尽管通道58在图3和图4被示为具有单个流动路径，但是通道58可以以适合于提供
如本文所述的从加热油52中提取热量的任何方式构造。例如，参考图5，在一些实施例中，通道58可以包括多个流动路径(示出了两个流动路径100、102)。在这种实施例中，流动路径100、102可以被构造成使得相邻流动路径100、102中的冷却流体68在相反方向上流动(冷却流体68在分别由箭头104、106指示的每个流动路径100、102中的流动)。在一些实施例中，流动路径100、102可以彼此流体联接，并且在整个通道58中以交替或递归模式被布置。
[0049]
参考图6，在一些实施例中，通道58可包括第一组流动路径110、112和第二组流动路径114、116，其中每组流动路径经由多个管道118、120彼此联接。在这种实施例中，多个管道118、120的存在允许冷却油流53和/或冷却流体68流过加热油流52和/或冷却流体68，从而提供错流(cross-flow)热交换布置。例如，冷却的冷却流体68可以流过第一流动路径(流动路径110)，该第一流动路径与在第二流动路径(流动路径114)中流动的加热油52相邻。冷却的冷却流体68还可以从第一流动路径(流动路径110)穿过第二流动路径114流动(由箭头122指示)到第三流动路径(流动路径112)。冷却流体68穿过第二流动路径114的这种流动起到从在第二流动路径114中流动的加热油52中提取热量的作用。类似地，冷却油可以流过与第三流动路径112中的加热的冷却流体相邻的第四流动路径(流动路径116)。冷却油53还可以从第四流动路径116穿过第三流动路径112流动(由箭头124指示)到第二流动路径114。油穿过第三流动路径112的这种流动起到从在第三流动路径112中流动的加热的冷却流体中提取热量的作用。
[0050]
参考图7，在一些实施例中，一个或多个通道(例如，通道120)可以设置在两个以上的流动路径(例如，流动路径114、112)之间，其中通道120不具有设置在其中的冷却流体或油。尽管图5至图7中仅示出了有限数量的示出的流动路径和管道，但是可以存在任何数量的流动路径和管道，并且任何数量的流动路径和管道可以以适合于提供如本文所提供的热交换的任何方式来被布置。
[0051]
因此，本文已经提供了用于旋转电机的转子端部绕组的油收集和热交换的设备的实施例。
[0052]
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，其意图是本公开不限于作为预期用于实现本公开的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
[0053]
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
[0054]
1.一种旋转电机的转子端部绕组冷却组件，转子端部绕组冷却组件包括：本体，本体被构造成邻近转子端部绕组设置，并且联接到旋转电机的壳体和端罩，其中本体限定腔体，腔体被构造成捕获从转子端部绕组排出的加热流体；和通道，通道形成在本体中，通道流体联接到散热器；其中本体围绕或环绕转子端部绕组的至少一部分。
[0055]
2.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，其中本体包括：第一部分，第一部分具有凹形形状；和第二部分，第二部分联接到第一部分，第二部分形成入口，其中入口流体联接到腔体；第一部分和第二部分限定本体中的通道，通道通过冷却表面与腔体分开，通道用于提供冷却流体管道，腔体用于收集加热流体，本体与转子端部绕组、壳体和端罩的外周边缘相一致或同轮廓。
[0056]
3.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，进一步包括油盘，油盘邻近本体设置。
[0057]
4.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，其中通道包括设置在其中的冷却流体。
[0058]
5.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，其中加热流体是油，并且冷却流体是油、气溶胶(pao)、水、乙二醇及其组合中的至少一个。
[0059]
6.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，其中通道限定多个分开的流动路径。
[0060]
7.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，其中多个分开的流动路径中的至少两个流动路径彼此流体联接，并且在整个通道中以交替或递归模式被布置。
[0061]
8.根据任何在前条项的转子端部绕组冷却组件，进一步包括多个管道，多个管道流体联接多个分开的流动路径中的至少两个流动路径，其中多个管道与多个分开的流动路径中的至少一个流动路径相交。
[0062]
9.一种旋转电机，包括：转子轴，转子轴围绕纵向旋转轴线形成；转子本体，转子本体围绕转子轴设置并与其联接，转子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，槽用于收容一个或多个导体，一个或多个导体轴向延伸超出转子本体的端面，以形成一个或多个转子端部绕组；定子本体，定子本体围绕转子本体设置，定子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，用于收容一个或多个导体，一个或多个导体轴向延伸超出定子本体的端面，以形成一个或多个定子端部绕组；和热交换器，热交换器邻近转子端部绕组设置，热交换器包括：本体，本体被构造成邻近转子端部绕组设置，其中本体限定腔体，腔体被构造成捕获从转子端部绕组排出的加热流体；和通道，通道形成在本体中，通道流体联接到散热器。
[0063]
10.根据任何在前条项的旋转电机，其中旋转电机是电动机或发电机中的一个。
[0064]
11.根据任何在前条项的旋转电机，其中轴向延伸超出转子本体的端面的一个或多个导体包括同心布置的线圈或导体条中的一个，线圈或导体条在其端部处连接以限定一个或多个转子绕组。
[0065]
12.根据任何在前条项的旋转电机，其中本体包括：第一部分，第一部分具有凹形形状；和第二部分，第二部分联接到第一部分，第二部分形成入口，其中入口流体联接到腔体；第一部分和第二部分限定本体中的通道，通道通过冷却表面与腔体分开，通道用于提供冷却流体管道，腔体用于收集加热流体，本体与转子端部绕组、壳体和端罩的外周边缘相一致或同轮廓。
[0066]
13.根据任何在前条项的旋转电机，进一步包括油盘，油盘邻近本体设置。
[0067]
14.根据任何在前条项的旋转电机，其中加热流体是油。
[0068]
15.根据任何在前条项的旋转电机，其中通道包括设置在其中的冷却流体。
[0069]
16.根据任何在前条项的旋转电机，其中通道限定多个分开的流动路径。
[0070]
17.根据任何在前条项的旋转电机，其中多个分开的流动路径中的至少两个流动路径彼此流体联接，并且在整个通道中以交替或递归模式被布置。
[0071]
18.根据任何在前条项的旋转电机，进一步包括多个管道，多个管道流体联接多个分开的流动路径中的至少两个流动路径，其中多个管道与多个分开的流动路径中的至少一个流动路径相交。
[0072]
19.一种用于冷却旋转电机中的端部绕组的方法，包括：旋转转子本体以从转子端部绕组中排出加热流体；在热交换器中捕获从转子端部绕组中排出的加热流体，热交换器联接到旋转电机的壳体和端罩，并且邻近转子端部绕组设置。
[0073]
20.根据前述的方法，其中捕获加热流体的步骤包括在热交换器的本体中捕获加热流体，其中，本体限定具有凹形形状的第一部分和联接到第一部分的第二部分，第一部分具有形成在其中并且流体联接到散热器的冷却流体通道，第二部分形成用于加热流体的入口，其中入口流体联接到腔体。

技术特征：
1.一种旋转电机的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，所述转子端部绕组冷却组件包括：本体，所述本体被构造成邻近所述转子端部绕组设置，并且联接到所述旋转电机的壳体和端罩，其中所述本体限定腔体，所述腔体被构造成捕获从所述转子端部绕组排出的加热流体；和通道，所述通道形成在所述本体中，所述通道流体联接到散热器；其中所述本体围绕或环绕所述转子端部绕组的至少一部分。2.根据权利要求1所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，其中所述本体包括：第一部分，所述第一部分具有凹形形状；和第二部分，所述第二部分联接到所述第一部分，所述第二部分形成入口，其中所述入口流体联接到所述腔体；所述第一部分和所述第二部分限定所述本体中的通道，所述通道通过冷却表面与所述腔体分开，所述通道用于提供冷却流体管道，所述腔体用于收集所述加热流体，所述本体与所述转子端部绕组、所述壳体和所述端罩的外周边缘相一致或同轮廓。3.根据权利要求1所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，进一步包括油盘，所述油盘邻近所述本体设置。4.根据权利要求1所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，其中所述通道包括设置在其中的冷却流体。5.根据权利要求1所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，其中所述加热流体是油，并且所述冷却流体是油、气溶胶(pao)、水、乙二醇及其组合中的至少一个。6.根据权利要求1所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，其中所述通道限定多个分开的流动路径。7.根据权利要求6所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，其中所述多个分开的流动路径中的至少两个流动路径彼此流体联接，并且在整个所述通道中以交替或递归模式被布置。8.根据权利要求6所述的转子端部绕组冷却组件，其特征在于，进一步包括多个管道，所述多个管道流体联接所述多个分开的流动路径中的至少两个流动路径，其中所述多个管道与所述多个分开的流动路径中的至少一个流动路径相交。9.一种旋转电机，其特征在于，包括：转子轴，所述转子轴围绕纵向旋转轴线形成；转子本体，所述转子本体围绕所述转子轴设置并与其联接，所述转子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，所述槽用于收容一个或多个导体，所述一个或多个导体轴向延伸超出所述转子本体的端面，以形成一个或多个转子端部绕组；定子本体，所述定子本体围绕所述转子本体设置，所述定子本体包括多个周向间隔开的轴向延伸的槽，用于收容一个或多个导体，所述一个或多个导体轴向延伸超出所述定子本体的端面，以形成一个或多个定子端部绕组；和热交换器，所述热交换器邻近所述转子端部绕组设置，所述热交换器包括：
本体，所述本体被构造成邻近所述转子端部绕组设置，其中所述本体限定腔体，所述腔体被构造成捕获从所述转子端部绕组排出的加热流体；和通道，所述通道形成在所述本体中，所述通道流体联接到散热器。10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，其中所述旋转电机是电动机或发电机中的一个。

技术总结
本文提供了用于冷却旋转电机中的端部绕组的热交换器的实施例。在一些实施例中，热交换器可以包括本体，本体被构造成邻近转子端部绕组设置，并且联接到旋转电机的壳体和端罩。本体限定腔体，腔体被构造成捕获从转子端部绕组排出的加热流体。其中具有冷却流体的通道形成在本体中并且流体联接到散热器，公开了旋转电机以及用于冷却旋转电机中的端部绕组的方法。法。法。


技术研发人员：威廉
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2019.11.12
技术公布日：2023/8/13