ES2713047T3 - Estator de una máquina eléctrica - Google Patents
Estator de una máquina eléctrica Download PDFInfo
- Publication number
- ES2713047T3 ES2713047T3 ES11775812T ES11775812T ES2713047T3 ES 2713047 T3 ES2713047 T3 ES 2713047T3 ES 11775812 T ES11775812 T ES 11775812T ES 11775812 T ES11775812 T ES 11775812T ES 2713047 T3 ES2713047 T3 ES 2713047T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- stator
- coil
- coils
- teeth
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/18—Windings for salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/06—Embedding prefabricated windings in the machines
- H02K15/062—Windings in slots; Salient pole windings
- H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils or waves
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/22—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines
- H02K15/0414—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/06—Embedding prefabricated windings in the machines
- H02K15/062—Windings in slots; Salient pole windings
- H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils or waves
- H02K15/066—Windings consisting of complete sections, e.g. coils or waves inserted perpendicularly to the axis of the slots or inter-polar channels
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Un estator (100, 200, 300) para una máquina eléctrica, comprendiendo el estator: - un núcleo de estator (101, 201, 301) que comprende una pluralidad de dientes de estator (102, 202, 302) y ranuras de estator, y - un devanado de estator que comprende una pluralidad de bobinas de estator (103, 203, 303), en el que la anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator, y los dientes del estator están conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator sin cambiar la conformación de la bobina de estator, en el que cada bobina de estator comprende solamente un tubo de refrigeración (104, 204, 304, 604) para conducir líquido de refrigeración en las ranuras de estator en la dirección longitudinal de los conductores eléctricos (605) de las bobinas de estator, en el que los tubos de refrigeración están compuestos por un material diferente al de los conductores eléctricos de las bobinas de estator y se unen a los conductores eléctricos de las bobinas de estator, en el que cada bobina de estator comprende solamente un único conductor de dichos conductores eléctricos, cada conductor eléctrico individual comprende un haz (607) de hilos conectados en paralelo eléctricamente de material eléctricamente conductor, en el que las bobinas de estator comprenden material eléctricamente aislante entre los hilos del material eléctricamente conductor, caracterizado porque el haz se dispone para que rodee el tubo de refrigeración colocado en el interior del haz
Description
DESCRIPCION
Estator de una maquina electrica
Campo de la invencion
La invencion se refiere, en general, a maquinas electricas rotatorias. Mas particularmente, la invencion se refiere a un estator refrigerado con lfquido de una maquina electrica y a una maquina electrica rotatoria refrigerada con lfquido.
Antecedentes
Las centrales electricas que comprenden un generador de accionamiento directo tienen varias ventajas, tales como alta fiabilidad mecanica y bajas perdidas mecanicas, debido al hecho de que no existe ningun engranaje entre el generador y un motor primario, por ejemplo una turbina, de la central electrica. En muchas aplicaciones, un inconveniente de generadores de accionamiento directo es que el tamano mecanico del generador y de ese modo su peso, pueden ser bastante grandes debido a que el tamano mecanico esta determinado por el par de torsion maximo requerido y la refrigeracion del generador. En una maquina electrica de flujo radial, el par de torsion maximo es proporcional al producto del radio del entrehierro, el area de la superficie del entrehierro, la densidad de flujo magnetico (Tesla) en el entrehierro y, la densidad de corriente lineal (amperios/metro) en la superficie del entrehierro. Asf, sin aumentar el tamano mecanico de la maquina electrica, puede aumentarse el par de torsion maximo al aumentar la densidad de corriente lineal porque la densidad de flujo magnetico no puede aumentarse mas en la practica cuando esta por encima del punto de saturacion del hierro. Sin embargo, el aumento de la densidad de corriente lineal aumenta las perdidas resistivas en un devanado que produce la densidad de corriente lineal y, por tanto, ha de hacerse que la refrigeracion de dicho devanado sea mas eficaz.
El metodo mas eficaz para refrigerar el devanado de una maquina electrica es una refrigeracion con lfquido en la que el lfquido de refrigeracion esta en contacto o al menos en las proximidades de conductores electricos del devanado. La refrigeracion con lfquido del devanado se usa de manera tradicional junto con grandes turbogeneradores en los que los conductores electricos de las bobinas de estator pueden ser huecos para permitir que el lfquido de refrigeracion fluya por el interior de los conductores electricos. Por ejemplo, la publicacion UA73661 da a conocer un estator refrigerado con lfquido de una maquina electrica. El estator comprende un nucleo magnetico con refrigeracion con hidrogeno y un devanado trifasico que tiene barras huecas para el lfquido de refrigeracion. La presion de hidrogeno en el sistema de refrigeracion con hidrogeno del nucleo magnetico corresponde a la presion de ifquido en el sistema de refrigeracion con lfquido del devanado. Una inconveniencia general relacionada con devanados refrigerados con lfquido es que la fabricacion y el ensamblaje de un devanado refrigerado con lfquido son mas complejos y caros que la fabricacion y el ensamblaje de un devanado refrigerado con aire.
El documento US 20060145548 A1 da a conocer un estator segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Sumario
Segun el primer aspecto de la invencion, se proporciona un nuevo estator para una maquina electrica segun la reivindicacion 1.
Como los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator, las bobinas de estator refrigeradas con lfquido pueden ensamblarse antes de instalarlas en el nucleo de estator. Asf, la presente invencion resuelve un problema tecnico que esta presente en las maquinas electricas de la tecnica anterior equipadas con un estator refrigerado con lfquido devanado, concretamente que es complicado equipar tal devanado de estator, lo que es tfpico para maquinas electricas de corriente alterna multifasica, con refrigeracion con lfquido. Junto con la presente invencion, se ha invertido el punto de vista de modo que se disena el devanado de estator teniendo en cuenta los aspectos relacionados con la refrigeracion con lfquido, y se ha percibido que la estructura de estator descrita anteriormente que es ventajosa para disponer la refrigeracion con lfquido tambien tiene propiedades electricas y magneticas satisfactorias cuando se usa, por ejemplo, en un aerogenerador de baja velocidad.
Segun la presente invencion, los canales de refrigeracion tubulares estan formados por tubos de refrigeracion compuestos por un material diferente al de los conductores electricos de las bobinas de estator y se unen a los conductores electricos de las bobinas de estator. En este caso, el material de los tubos de refrigeracion puede seleccionarse basandose en aspectos relacionados con la resistencia frente a los efectos corrosivos y erosivos del lfquido de refrigeracion y el material de los conductores electricos puede seleccionarse basandose en aspectos relacionados con las propiedades electricas. Asf, se reduce la necesidad de compromisos en los aspectos mencionados anteriormente. Los tubos de refrigeracion pueden estar compuestos, por ejemplo, por acero inoxidable y los conductores electricos pueden estar compuestos, por ejemplo, por cobre.
La maquina electrica puede ser, por ejemplo, un aerogenerador de accionamiento directo y su rotor puede comprender imanes permanentes para producir un flujo magnetico de excitacion.
La maquina electrica puede ser una maquina de flujo radial de rotor interior, una maquina de flujo radial de rotor exterior, o una maquina de flujo axial.
Se describen varias realizaciones a modo de ejemplo de la invencion en las reivindicaciones dependientes adjuntas. Diversas realizaciones a modo de ejemplo de la invencion tanto en cuanto a las construcciones como a los metodos de funcionamiento, junto con objetos y ventajas adicionales de las mismas, se entenderan de la mejor manera a partir de la siguiente descripcion de una realizacion a modo de ejemplo espedfica cuando se lea junto con los dibujos adjuntos.
Breve descripcion de la figuras
La realizacion a modo de ejemplo de la invencion y sus ventajas asf como ejemplos que no forman parte de la invencion se explican a continuacion en mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una ilustracion esquematica de un estator segun una realizacion de la invencion,
la figura 2 muestra una ilustracion esquematica de un estator segun una realizacion de la invencion,
la figura 3 muestra una ilustracion esquematica de un estator segun una realizacion de la invencion,
las figuras 4a y 4b ilustran una bobina de estator de un estator segun un ejemplo,
las figuras 5a y 5b ilustran una bobina de estator de un estator segun un ejemplo,
las figuras 6a y 6b ilustran una bobina de estator de un estator segun una realizacion de la invencion,
la figura 7 ilustra una bobina de estator de un estator segun un ejemplo,
la figura 8 muestra una parte de un estator segun una realizacion de la invencion, y
la figura 9 muestra una ilustracion esquematica de una maquina electrica segun una realizacion de la invencion. Descripcion de las realizaciones a modo de ejemplo
La figura 1 muestra una ilustracion esquematica de un estator 100 segun una realizacion de la invencion. El estator comprende un nucleo de estator 101 que tiene una pluralidad de dientes de estator 102 y ranuras de estator entre dientes de estator adyacentes. El nucleo de estator esta compuesto preferiblemente por chapas de acero que se afslan electricamente entre sf y se apilan en la direccion perpendicular al plano de la figura 1. El estator comprende un devanado de estator que tiene una pluralidad de bobinas de estator 103. La anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator, y los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator. Las espiras conectadas en serie electricamente de las bobinas de estator se afslan electricamente entre sf, y la intensidad requerida del aislamiento depende del nivel de tension que este usandose. Las bobinas de estator comprenden canales de refrigeracion tubulares para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos de las bobinas de estator. Como los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator y los devanados de extremo de las bobinas de estator no se entrecruzan unos con otros, las bobinas de estator refrigeradas con lfquido 103 pueden ensamblarse antes de instalarlas en el nucleo de estator 101.
En el estator a modo de ejemplo ilustrado en la figura 1, los canales de refrigeracion tubulares estan formados por tubos de refrigeracion 104 que se unen a los conductores electricos de las bobinas de estator. La figura 1 muestra los terminales 106 de los conductores electricos de las bobinas de estator. La estructura en la que los canales de refrigeracion tubulares estan formados por tubos de refrigeracion 104 que se unen a los conductores electricos de las bobinas de estator tiene determinadas ventajas. En primer lugar, los tubos de refrigeracion 104 estan compuestos por un material diferente al de los conductores electricos de las bobinas de estator. Por tanto, el material de los tubos de refrigeracion 104 puede seleccionarse basandose en aspectos relacionados con la resistencia frente a los efectos corrosivos y erosivos del lfquido de refrigeracion y el material de los conductores electricos puede seleccionarse, a su vez, basandose en aspectos relacionados con las propiedades electricas. Asf, se reduce la necesidad de compromisos en los aspectos mencionados anteriormente. Los tubos de refrigeracion 104 pueden estar compuestos, por ejemplo, por acero inoxidable y los conductores electricos pueden estar compuestos, por ejemplo, por cobre. Ademas, puesto que las bobinas de estator comprenden conductores electricos y tubos de refrigeracion independientes, resulta mas sencillo conectar el devanado de estator a un sistema de circulacion de lfquido que en un caso en el que existen conductores electricos huecos que constituyen los canales tubulares para el lfquido de refrigeracion.
El estator ilustrado en la figura 1 tiene ocho dientes de estator y, de ese modo, ocho ranuras de estator. Tal como resulta evidente, este numero de dientes y ranuras de estator es solamente un ejemplo y los estatores segun
diversas realizaciones de la invencion pueden tener un numero diferente de dientes y ranuras de estator. Por ejemplo, si las bobinas de estator se conectar para constituir un sistema trifasico simetrico, el numero de dientes y ranuras de estator es ventajosamente de 3 x N, donde N es un numero entero. Las bobinas de estator 103 pueden conectarse a traves de sus terminales 105 de manera deseada en paralelo y/o en serie para lograr un nivel de tension deseado.
En un estator segun una realizacion de la invencion, el nucleo de estator 101 consiste en una pluralidad de segmentos de estator 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 y 128 que se unen entre sf en la direccion tangencial.
En un estator segun una realizacion de la invencion, el devanado de estator se recubre con una capa de resina para proteger el devanado de estator frente a esfuerzos externos. La resina puede ser, por ejemplo, resina epoxfdica. El estator ilustrado en la figura 1 es un estator para una maquina electrica de flujo radial de rotor interior. La figura 2 muestra una ilustracion esquematica de un estator 200 segun una realizacion de la invencion para una maquina electrica de flujo radial de rotor exterior. El estator 200 comprende:
- un nucleo de estator 201 que comprende una pluralidad de dientes de estator 202 y ranuras de estator, y - un devanado de estator que comprende una pluralidad de bobinas de estator 203, en el que:
- la anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator,
- los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator, y
- las bobinas de estator comprenden tubos de refrigeracion 204 para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos de las bobinas de estator. La figura 3 muestra una ilustracion esquematica de un estator 300 segun una realizacion de la invencion para una maquina electrica de flujo axial. El estator 300 comprende:
- un nucleo de estator 301 que comprende una pluralidad de dientes de estator 302 y ranuras de estator, y - un devanado de estator que comprende una pluralidad de bobinas de estator 303, en el que:
- la anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator,
- los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator, y
- las bobinas de estator comprenden tubos de refrigeracion 304 para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos de las bobinas de estator. En un estator segun un ejemplo que no forma parte de la invencion, el conductor electrico de cada bobina de estator comprende dos barras conectadas en paralelo electricamente de material electricamente conductor y el canal de refrigeracion tubular de cada bobina de estator esta formado por un tubo de refrigeracion colocado entre las barras. El material electricamente conductor puede ser, por ejemplo, cobre y el tubo de refrigeracion puede estar compuesto, por ejemplo, por acero inoxidable. Las figuras 4a y 4b ilustran una bobina de estator 403 de un estator segun el ejemplo descrito anteriormente. La figura 4b muestra una seccion tomada a lo largo de la lmea A-A de la figura 4a. La figura 4b contiene una ampliacion 411 del area 410. La bobina de estator 403 comprende un conductor electrico 405 que se compone de barras 407 y 408 de material electricamente conductor. Las barras 407 y 408 se conectan a terminales electricos 406 de la bobina de estator. La bobina de estator comprende un tubo de refrigeracion 404 colocado entre las barras 407 y 408. La bobina de estator 403 comprende ademas elementos de conexion electricamente aislantes 409 en los extremos del tubo de refrigeracion 404.
En un estator segun una realizacion de la invencion, el conductor electrico de cada bobina de estator comprende un manguito de material electricamente conductor y el canal de refrigeracion tubular de cada bobina de estator esta formado por un tubo de refrigeracion colocado en el interior del manguito del material electricamente conductor. El material electricamente conductor puede ser, por ejemplo, cobre y el tubo de refrigeracion puede estar compuesto, por ejemplo, por acero inoxidable. Las figuras 5a y 5b ilustran una bobina de estator 503 de un estator segun el ejemplo. La figura 5b muestra una seccion tomada a lo largo de la lmea A-A de la figura 5a. La figura 5b contiene una ampliacion 511 del area 510. La bobina de estator 503 comprende un conductor electrico 505 que es un manguito 507 de material electricamente conductor. El manguito del material electricamente conductor se conecta a terminales electricos 506 de la bobina de estator. La bobina de estator comprende un tubo de refrigeracion 508 rodeado por el manguito 507. La bobina de estator 503 comprende ademas elementos de conexion electricamente aislantes 509 en los extremos del tubo de refrigeracion 504.
En un estator segun una realizacion de la invencion, el conductor electrico de cada bobina de estator comprende un haz de hilos conectados en paralelo electricamente de material electricamente conductor, y el canal de refrigeracion
tubular de cada bobina de estator esta formado por un tubo de refrigeracion colocado en el interior del haz. El material electricamente conductor puede ser, por ejemplo, cobre y el tubo de refrigeracion puede estar compuesto, por ejemplo, por acero inoxidable. Cada una de las bobinas de estator comprende ademas material electricamente aislante entre hilos adyacentes del material electricamente conductor. Los hilos pueden ser, por ejemplo, hilos de Litz que consisten en muchos filamentos de hilo delgado que se afslan individualmente y se trenzan o se tejen entre sr El aislamiento puede realizarse usando, por ejemplo, el metodo de impregnacion a vado. Un estator segun esta realizacion de la invencion es mas adecuado para corrientes de alta frecuencia que un estator en el que los conductores electricos estan compuestos por material macizo. Las figuras 6a y 6b ilustran una bobina de estator 603 de un estator segun la realizacion de la invencion descrita anteriormente. La figura 6b muestra una seccion tomada a lo largo de la lmea A-A de la figura 6a. La figura 6b contiene una ampliacion 611 del area 610. La bobina de estator 603 comprende un conductor electrico 605 que es un haz 607 de hilos conectados en paralelo electricamente de material electricamente conductor. El haz 607 se conecta a terminales electricos 606 de la bobina de estator. La bobina de estator comprende un tubo de refrigeracion 608 rodeado por los hilos del haz 607. La bobina de estator 603 comprende ademas elementos de conexion electricamente aislantes 609 en los extremos del tubo de refrigeracion 604.
En un estator segun un ejemplo que no forma parte de la invencion, cada bobina de estator comprende dos tubos de refrigeracion que constituyen trayectorias paralelas para el lfquido de refrigeracion y los conductores electricos unidos a estos dos tubos de refrigeracion se conectan en serie electricamente. Asf, puede disponerse una refrigeracion eficaz en una situacion en la que hay varias espiras en serie en las bobinas de estator. La figura 7 ilustra una bobina de estator 703 de un estator segun el ejemplo descrito anteriormente. La bobina de estator 703 comprende dos tubos de refrigeracion 704 y 704' que constituyen trayectorias paralelas para el lfquido de refrigeracion y los conductores electricos unidos a estos dos tubos de refrigeracion se conectan en serie electricamente entre los terminales de extremo 706.
La figura 8 muestra una parte de un estator segun una realizacion de la invencion. El estator comprende un nucleo de estator 801 que tiene una pluralidad de dientes de estator y ranuras de estator, y un devanado de estator que tiene una pluralidad de bobinas de estator 803. La anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator, y los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator. Las bobinas de estator comprenden tubos de refrigeracion para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos de las bobinas de estator. En el caso mostrado en la figura 8, las bobinas de estator comprenden tubos de refrigeracion 804 que forman canales de refrigeracion tubulares. Los tubos de refrigeracion se conectan con elementos de conexion electricamente aislantes 809 a un colector 830 de un sistema de circulacion de lfquido de refrigeracion. Las bobinas de estator 803 pueden bloquearse en las ranuras de estator, por ejemplo, usando cunas de ranura que se montan en las aberturas de las ranuras de estator.
La figura 9 muestra una ilustracion esquematica de una maquina electrica segun una realizacion de la invencion. La maquina electrica comprende un rotor 960 y un estator 900. El estator comprende un nucleo de estator que tiene una pluralidad de dientes de estator y ranuras de estator, y un devanado de estator que tiene una pluralidad de bobinas de estator, en el que:
- la anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator,
- los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator, y
- las bobinas de estator comprenden tubos de refrigeracion para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos de las bobinas de estator. Las caractensticas tecnicas descritas anteriormente del estator 900 no se muestran en la figura 9 pero el estator puede ser, por ejemplo, segun lo que se presenta en la figura 8. El estator comprende ademas un terminal electrico trifasico 906 para su conexion a un sistema electrico externo y tubenas 904 para su conexion a un sistema de circulacion de lfquido de refrigeracion externo.
El rotor 960 comprende imanes permanentes 941, 942, 943, 944, 945, 946, 947, 948, 949 y 950 para producir un flujo magnetico de excitacion. Las flechas mostradas en los imanes permanentes 941-950 ilustran las direcciones de imantacion de los imanes permanentes. Tambien es posible que el rotor comprenda, en vez de o ademas de los imanes permanentes, devanados de excitacion para producir un flujo magnetico de excitacion.
En una maquina electrica segun una realizacion de la invencion, el numero de polos magneticos producidos con los imanes permanentes del rotor es mayor que el cociente entre el numero de los dientes del estator y el numero de fases del devanado de estator, es decir Q/m/p < 1, donde Q es el numero de los dientes del estator, m es el numero de las fases del devanado de estator, y p es el numero de los polos magneticos del rotor.
En la maquina electrica ilustrada en la figura 9, el numero de fases es m = 3 y el numero de polos magneticos producidos con los imanes permanentes 941-950 del rotor es p = 10. Si, por ejemplo, el numero de dientes de estator es Q = 12, entonces Q/m/p = 0,4, es decir la maquina electrica es una maquina con numero fraccionario de
ranuras.
La maquina electrica ilustrada en la figura 9 puede ser, por ejemplo, un aerogenerador de accionamiento directo. Como existe una refrigeracion eficaz en el devanado de estator, puede optimizarse la eficiencia maxima de la maquina electrica para que corresponda al punto de funcionamiento mas habitual en lugar de al punto de funcionamiento nominal que representa en aplicaciones de energfa eolica una mayor potencia que el punto de funcionamiento mas habitual. Gracias a la refrigeracion eficaz, pueden permitirse mayores perdidas en el punto nominal y, de ese modo, pueden ser menores el tamano y el peso de la maquina electrica. El lfquido de refrigeracion puede ser, por ejemplo, agua que esta desionizada o que tiene de otro modo una conductividad electrica suficientemente baja.
No deben interpretarse como limitativos los ejemplos espedficos proporcionados en la descripcion facilitada anteriormente. Por tanto, la invencion no se limita simplemente a las realizaciones descritas anteriormente, sino segun las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Un estator (100, 200, 300) para una maquina electrica, comprendiendo el estator:
- un nucleo de estator (101, 201, 301) que comprende una pluralidad de dientes de estator (102, 202, 302) y ranuras de estator, y
- un devanado de estator que comprende una pluralidad de bobinas de estator (103, 203, 303),
en el que la anchura de cada bobina de estator es un paso de ranura de estator, y los dientes del estator estan conformados para permitir que cada bobina de estator se instale empujando la bobina de estator para que rodee uno de los dientes del estator sin cambiar la conformacion de la bobina de estator, en el que cada bobina de estator comprende solamente un tubo de refrigeracion (104, 204, 304, 604) para conducir lfquido de refrigeracion en las ranuras de estator en la direccion longitudinal de los conductores electricos (605) de las bobinas de estator, en el que los tubos de refrigeracion estan compuestos por un material diferente al de los conductores electricos de las bobinas de estator y se unen a los conductores electricos de las bobinas de estator, en el que cada bobina de estator comprende solamente un unico conductor de dichos conductores electricos, cada conductor electrico individual comprende un haz (607) de hilos conectados en paralelo electricamente de material electricamente conductor, en el que las bobinas de estator comprenden material electricamente aislante entre los hilos del material electricamente conductor, caracterizado porque el haz se dispone para que rodee el tubo de refrigeracion colocado en el interior del haz.
2. Un estator segun la reivindicacion 1, en el que el haz (607) constituye un manguito dispuesto para rodear el tubo de refrigeracion (604).
3. Un estator segun la reivindicacion 1 o 2, en el que los tubos de refrigeracion estan compuestos por acero inoxidable.
4. Un estator segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que las bobinas de estator comprenden elementos de conexion electricamente aislantes (609, 809) en los extremos de los tubos de refrigeracion (604, 804).
5. Un estator segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los conductores electricos de las bobinas de estator estan compuestos por cobre.
6. Un estator segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el nucleo de estator consiste en una pluralidad de segmentos de estator (121-128).
7. Un estator segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el devanado de estator se recubre con una capa de resina para proteger el devanado de estator frente a esfuerzos externos.
8. Un estator segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el estator es uno de los siguientes:
un estator (100) de una maquina de flujo radial de rotor interior, un estator (200) de una maquina de flujo radial de rotor exterior, un estator (300) de una maquina de flujo axial.
9. Una maquina electrica que comprende un rotor (960) y un estator (900), en el que el estator es segun cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20106075A FI124814B (fi) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | Sähkökoneen staattori ja sähkökone |
| PCT/FI2011/050904 WO2012052618A2 (en) | 2010-10-18 | 2011-10-17 | A stator of an electrical machine and an electrical machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2713047T3 true ES2713047T3 (es) | 2019-05-17 |
Family
ID=43064233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES11775812T Active ES2713047T3 (es) | 2010-10-18 | 2011-10-17 | Estator de una máquina eléctrica |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9712011B2 (es) |
| EP (1) | EP2630719B1 (es) |
| KR (1) | KR101530140B1 (es) |
| CN (1) | CN103444055B (es) |
| CA (1) | CA2849231C (es) |
| ES (1) | ES2713047T3 (es) |
| FI (1) | FI124814B (es) |
| PL (1) | PL2630719T3 (es) |
| WO (1) | WO2012052618A2 (es) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100348696C (zh) * | 2003-12-17 | 2007-11-14 | 中国石油化工股份有限公司武汉分公司 | 焦化蜡油加工方法 |
| CN109149799A (zh) * | 2012-08-31 | 2019-01-04 | 拉彭兰塔理工大学 | 电机 |
| TWI488409B (zh) * | 2012-11-21 | 2015-06-11 | Ind Tech Res Inst | 定子模組及其磁力產生構件 |
| DK2958217T3 (en) * | 2014-06-18 | 2018-03-12 | Siemens Ag | Generator Cooling Device |
| FR3024300B1 (fr) * | 2014-07-28 | 2016-08-05 | Lohr Electromecanique | Stator ameliore et machine electrique comportant un tel stator |
| DE102014114451A1 (de) * | 2014-10-06 | 2016-04-07 | Oswald Elektromotoren Gmbh | Elektrische Maschine |
| WO2016189192A1 (en) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | A winding of an electric machine |
| EP3142225A1 (de) | 2015-09-08 | 2017-03-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische maschine mit kopplungen im kühlsystem |
| KR102016040B1 (ko) * | 2015-10-02 | 2019-08-29 | 다이나믹 이 플로우 게엠베하 | 전기 기계 부품 및 최소한 하나의 권선을 갖는 전기 기계 |
| US11728698B2 (en) * | 2017-07-31 | 2023-08-15 | William R. Benner, Jr. | Variable torque low inertia brushless motor |
| FI128225B (en) * | 2018-03-20 | 2020-01-15 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | Stator for electric machine and electric machine |
| DE102018209157A1 (de) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Litzenleiter, Spuleneinrichtung und Herstellungsverfahren |
| DE102018218668A1 (de) * | 2018-10-31 | 2020-04-30 | Supart GmbH | Elektromotor |
| FI20186094A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-18 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | Tangle for a winding in an electric machine |
| EP3935716A4 (en) * | 2019-03-08 | 2022-04-27 | FluxSystems Pty Ltd | METHOD AND DEVICE FOR ENGINE COOLING |
| WO2020184811A1 (ko) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | 주식회사 이플로우 | 축방향 권선형 모터 |
| CN111106682B (zh) * | 2019-12-17 | 2025-09-30 | 西安交通大学 | 一种一体化的电机冷却结构及电机 |
| JP7430067B2 (ja) * | 2020-01-30 | 2024-02-09 | 武延 本郷 | コイルの製造方法 |
| US11804746B2 (en) * | 2020-08-31 | 2023-10-31 | General Electric Company | Stator cooling channels with internal features |
| WO2022173421A1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | Raytheon Technologies Corporation | Cooling channels in a high-density motor |
| US11811268B2 (en) * | 2021-04-06 | 2023-11-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft electric motor |
| US11851196B2 (en) | 2021-04-06 | 2023-12-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft electric motor |
| DE102021109663A1 (de) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Stator |
| CN113890238A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-04 | 南京泉峰汽车精密技术股份有限公司 | 一种易于散热的轮毂电机绕组 |
| CN116667573A (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于几何优化和直接冷却的具有可变截面的定子绕组 |
| DE102022104375B4 (de) | 2022-02-24 | 2023-11-30 | Audi Aktiengesellschaft | Stator, elektrische Axialflussmaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Statorwicklung für einen Stator |
| DE102022208707A1 (de) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Hyperdrives Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Sammlerelements |
| US11637463B1 (en) | 2022-10-16 | 2023-04-25 | RH Motor Industry, LLC | Double rotor brushless direct-current motor with fluid cooling |
| WO2024099591A1 (en) * | 2022-11-08 | 2024-05-16 | Eaton Intelligent Power Limited | Internally cooled coils and housing for an electric machine |
| US11632022B1 (en) | 2022-11-30 | 2023-04-18 | RH Motor Industry, LLC | Brushed direct-current slip ring motor |
| DE102023106337B4 (de) * | 2023-03-14 | 2025-10-02 | Audi Aktiengesellschaft | Elektrische Maschine, Komponente für eine elektrische Maschine und Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine |
| US20240401693A1 (en) * | 2023-05-31 | 2024-12-05 | Fca Us Llc | Lubrication cooling system for an electric drive module and efficient thermal management |
| FR3151444A1 (fr) | 2023-07-18 | 2025-01-24 | IFP Energies Nouvelles | Machine électrique à flux axial avec guide thermique entre les bobines du stator |
| FR3151445A1 (fr) | 2023-07-18 | 2025-01-24 | IFP Energies Nouvelles | Machine électrique à flux axial avec guide thermique entre chaque bobine et chaque dent associée |
| CN117639313B (zh) * | 2023-11-24 | 2025-10-17 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) | 一种集中分数槽槽口水冷定子 |
Family Cites Families (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE337561C (de) * | 1917-12-29 | 1921-09-28 | Michael Seidner Dr Ing | Anordnung zur Kuehlung von elektrischen Maschinen |
| US2390130A (en) * | 1943-06-04 | 1945-12-04 | Sigmund Corp | Cooling means for dynamoelectric machines |
| US2920218A (en) * | 1951-08-23 | 1960-01-05 | Allis Chalmers Mfg Co | Supercharged dynamoelectric machine with cooling gas in contact with conductors |
| US2898484A (en) * | 1952-01-19 | 1959-08-04 | Krastchew Christoslaw | Refrigeration cooling of electrical machines |
| GB769762A (en) | 1955-05-18 | 1957-03-13 | Asea Ab | Means for cooling electrical windings |
| GB847073A (en) * | 1956-06-15 | 1960-09-07 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements relating to dynamo electric machines |
| US2965775A (en) * | 1958-08-15 | 1960-12-20 | Gen Electric Co Ltd | Dynamo electric machines |
| US3014139A (en) * | 1959-10-27 | 1961-12-19 | Gen Electric | Direct-cooled cable winding for electro magnetic device |
| FR1314535A (fr) * | 1961-11-30 | 1963-01-11 | Marcel Baylac | Dispositif de refroidissement par circulation de liquide des rotors de turbo-alternateurs |
| FR1325684A (fr) * | 1962-03-07 | 1963-05-03 | Forges Ateliers Const Electr | Perfectionnements aux dispositifs de refroidissement de machines électriques |
| US3287580A (en) * | 1962-11-29 | 1966-11-22 | Alsthom Cgee | Electrical machines |
| SE363939B (es) | 1966-10-04 | 1974-02-04 | Asea Ab | |
| GB1316256A (en) * | 1969-06-02 | 1973-05-09 | Parsons Co Ltd C A | Conductors for dynamo-electric machine windings |
| US3634705A (en) * | 1970-04-23 | 1972-01-11 | Westinghouse Electric Corp | Cooling system for dynamoelectric machines |
| US4152610A (en) * | 1973-08-22 | 1979-05-01 | Patentbureau Danubia | Turbogenerator having dual cooling |
| HU169419B (es) * | 1973-08-22 | 1976-11-28 | ||
| NZ178543A (en) | 1974-09-23 | 1978-04-03 | Mobil Oil Corp | Conversion catalyst, crystalline alumin osilicate zeolite containing phosphorus |
| DE2717058C2 (de) * | 1977-04-18 | 1982-08-26 | Il'ja Zelikovič Leningrad Boguslavskij | Spule für Pole einer elektrischen Maschine |
| US4229671A (en) | 1977-04-22 | 1980-10-21 | Lesokhin Albert Z | Multiturn coil for field poles of dynamoelectric machine |
| CA1147006A (en) | 1980-02-28 | 1983-05-24 | Georgy K. Sapunov | Directly cooled field coil |
| JPS5815443A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-28 | Toshiba Corp | 液冷界磁巻線 |
| US4427907A (en) | 1981-11-23 | 1984-01-24 | Electric Power Research Institute, Inc. | Spiral pancake armature winding module for a dynamoelectric machine |
| JPS59117433A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Hitachi Ltd | 直接冷却回転電機の固定子巻線装置 |
| JPS60190134A (ja) | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 液体冷却固定子巻線 |
| JPS61149942A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | Canon Inc | フイルム投影装置 |
| DE3674084D1 (de) * | 1985-06-27 | 1990-10-18 | Bbc Brown Boveri & Cie | Rotor einer elektrischen maschine. |
| US5140204A (en) * | 1991-07-05 | 1992-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Heat pipes for cooling pole windings of salient pole machines |
| JPH0549198A (ja) | 1991-08-07 | 1993-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機の回転子 |
| DE19621058A1 (de) | 1996-05-24 | 1997-11-27 | Siemens Ag | Wicklung mit direkter Kühlung |
| US5986377A (en) * | 1997-04-11 | 1999-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Stator for dynamoelectric machine |
| JPH11215748A (ja) * | 1998-01-23 | 1999-08-06 | Toshiba Corp | 永久磁石形回転電機 |
| US6113024A (en) * | 1999-04-30 | 2000-09-05 | Alliedsignal Inc. | Winding wedge retention to maintain coil form |
| JP4188597B2 (ja) | 1999-08-16 | 2008-11-26 | アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション | 電気モータの水冷ステータ巻線 |
| US6313556B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-11-06 | Reliance Electric Technologies, Llc | Superconducting electromechanical rotating device having a liquid-cooled, potted, one layer stator winding |
| JP3907912B2 (ja) * | 2000-03-30 | 2007-04-18 | 株式会社ソディック | リニア直流モータ用1次側部材およびリニア直流モータ |
| JP3901104B2 (ja) * | 2003-02-14 | 2007-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | ステータコイルモジュールおよびその製造方法ならびに回転電機、回転電機の製造方法 |
| FR2857794B1 (fr) * | 2003-07-17 | 2006-12-08 | Jeumont Sa | Dispositif de refroidissement d'une machine electrique, en particulier d'une machine electrique synchrone a aimants permanents |
| UA73661C2 (en) | 2003-11-27 | 2005-08-15 | State Entpr Plant Elektrovazhm | Stator of an electrical machine with direct cooling of the machine three-phase winding with star connection |
| US7573168B2 (en) * | 2005-10-24 | 2009-08-11 | General Electric Company | Method and apparatus for assembling a permanent magnet pole assembly |
| NO324241B1 (no) | 2006-02-28 | 2007-09-17 | Smartmotor As | Anordning ved elektrisk maskin |
| JP4735529B2 (ja) | 2006-12-21 | 2011-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | モータの固定子 |
| JP2008178199A (ja) | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Toyota Motor Corp | コイル製造方法、モータのコイル、及びモータの固定子 |
| GB0702997D0 (en) * | 2007-02-16 | 2007-03-28 | Rolls Royce Plc | A cooling arrangement of an electrical machine |
| JP4888558B2 (ja) * | 2007-06-13 | 2012-02-29 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機の冷却構造 |
| JP2009033898A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の冷却構造 |
| JP5049198B2 (ja) | 2008-05-14 | 2012-10-17 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送システム |
| KR101042013B1 (ko) | 2009-03-09 | 2011-06-16 | 한국전기연구원 | 초전도 회전기의 고정자 냉각 구조 |
| JP5162654B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | 超電導モータ |
| JP5373759B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2013-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | 超電導モータ |
-
2010
- 2010-10-18 FI FI20106075A patent/FI124814B/fi active IP Right Grant
-
2011
- 2011-10-17 ES ES11775812T patent/ES2713047T3/es active Active
- 2011-10-17 WO PCT/FI2011/050904 patent/WO2012052618A2/en not_active Ceased
- 2011-10-17 US US13/880,185 patent/US9712011B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-10-17 KR KR1020137012746A patent/KR101530140B1/ko active Active
- 2011-10-17 EP EP11775812.8A patent/EP2630719B1/en active Active
- 2011-10-17 CA CA2849231A patent/CA2849231C/en active Active
- 2011-10-17 PL PL11775812T patent/PL2630719T3/pl unknown
- 2011-10-17 CN CN201180050343.3A patent/CN103444055B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20106075A7 (fi) | 2012-04-19 |
| WO2012052618A2 (en) | 2012-04-26 |
| KR101530140B1 (ko) | 2015-06-18 |
| EP2630719B1 (en) | 2018-11-28 |
| FI124814B (fi) | 2015-01-30 |
| CN103444055A (zh) | 2013-12-11 |
| FI20106075L (fi) | 2012-04-19 |
| CN103444055B (zh) | 2018-02-13 |
| EP2630719A2 (en) | 2013-08-28 |
| CA2849231A1 (en) | 2012-04-26 |
| KR20140005159A (ko) | 2014-01-14 |
| US9712011B2 (en) | 2017-07-18 |
| US20130285487A1 (en) | 2013-10-31 |
| PL2630719T3 (pl) | 2019-06-28 |
| CA2849231C (en) | 2018-06-05 |
| FI20106075A0 (fi) | 2010-10-18 |
| WO2012052618A3 (en) | 2013-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2713047T3 (es) | Estator de una máquina eléctrica | |
| US8643240B2 (en) | Superconducting rotating electrical machine and stator for use with superconducting rotating electrical machine | |
| US8299676B2 (en) | Axial gap type coreless rotating machine | |
| KR101042013B1 (ko) | 초전도 회전기의 고정자 냉각 구조 | |
| CN105308832B (zh) | 用于高效率机械的液体冷却的定子 | |
| US9973065B2 (en) | Method for manufacturing a coil module for a stator for a tubular linear motor | |
| US8736127B2 (en) | Dynamoelectric device and method of forming the same | |
| CN111917203B (zh) | 电机 | |
| ES2819190T3 (es) | Máquina eléctrica, en particular un generador eléctrico | |
| US12170470B2 (en) | Stator of an electric machine and an electric machine | |
| BR112021014769A2 (pt) | Máquina elétrica de fluxo axial | |
| CN107017709A (zh) | 电机定子、永磁电机以及压缩机 | |
| JP2007515914A (ja) | 永久磁石発電機 | |
| CN108288885B (zh) | 用于电机的电压平衡绕组模式及组装这种绕组的方法 | |
| BR112021014759A2 (pt) | Máquina elétrica de fluxo axial | |
| KR20140140056A (ko) | 전기 모터 | |
| US9941759B2 (en) | Stator winding arrangement of superconducting rotating machine | |
| US7687960B2 (en) | Pigtailed stator windings for electrical generator | |
| JP2012205334A (ja) | 回転電機 | |
| ES2348598T3 (es) | Máquina de flujo transversal con estátor hecho de láminas con forma de e. | |
| PL218474B1 (pl) | Przewód uzwojenia wzbudzenia generatora | |
| KR20090053265A (ko) | 리액턴스 감소 및 자속 증가를 위한 초전도 전동기 |