FI120782B - Jäähdytyselementti sähkökoneeseen - Google Patents

Description

JÄÄHDYTYSELEMENTTI SÄHKÖKONEESEEN Keksinnön käyttöala

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen jäähdytyselement-5 tiin sähkökoneeseen ja patenttivaatimuksen 12 johdanto-osan mukaiseen sähkökoneen staattoriin, jota jäähdytetään jäähdytyselementillä.

Tekniikan taso Sähkökoneita jäähdytetään niissä muodostuvan lämmön poistamiseksi. Lämpöä syntyy lähinnä sähkökoneen aktiiviosassa, staattorissa ja roottorissa johtuen magneettisista ja 10 vastushäviöistä.

Kuparihäviöt syntyvät sähkökoneiden käämitysten resistiivisissä johtimissa, kun osa sähkövirrasta muuttuu lämmöksi. Muuttuva magneettivuo synnyttää moottorin ja generaattorin rautaosissa rautahäviöitä, joita ovat pyörrevirtahäviöt sekä hystereesihäviöt.

Lisäksi pyörivissä sähkökoneissa tapahtuu mekaanisia häviöitä, esimerkiksi laakereissa 15 ja hankaushäviöitä mm. turbulenssina roottorin pinnalla.

• · * · · • · * 'li,' Koneissa näin syntyvät lämpöhäviöt on johdettava pois, tai koneet jatkavat lämpenemis- • * · • · · * . tä niin kauan kunnes tasapaino muodostuvan ja poiskuljetetun lämpöenergian välillä • *♦ I.,* saavutetaan.

• · • · • · · • * • · · *.*·* Sähkökoneet mitoitetaan johonkin eristysluokkaan, ja käämityksen eristeet valitaan si- • · · * · **··* 20 ten, että niillä saavutetaan valitussa eristysluokassa kohtuullinen elinikä. Mikäli sähkö kone joutuu toimimaan liian kuumana esimerkiksi ylikuormituksen tai jäähdytyksen * * ♦ *; 11 * heikkenemisen johdosta, lyhenee sen eristyksen elinikä jyrkästi.

• · • · : Pienehköissä, teholtaan alle 1...2 MW sähkökoneissa jäähdytysaineena on useimmiten • » ·...: ilma. Suuremmissa sähkökoneissa käytetään nestejäädytystä, ja tavallisin jäähdytysnes- 25 te on vesi. Usein jäqestely on niin, että varsinaisena jäähdytysaineena toimii ilma, joka • · .,.. j j äähdytetään vedellä.

* * 2

Nestejäähdytteisissä sähkökoneissa jäähdytysneste ei ole suorassa kosketuksessa jäähdytettävien osien kanssa. Jäähdytysneste tuodaan putkistoa pitkin sähkökoneen sisään, jossa se virtaa suljetuissa putkissa tai kanavissa ja se poistetaan lämmenneenä sähkökoneesta ulos. Jäähdytysainekierto on joko suljettu, jolloin lämmennyt jäähdytysaine 5 jäähdytetään lämmönsiirtimessä ennen sen palauttamista sähkökoneeseen, tai avoin, jolloin lämmennyt jäähdytysaine poistetaan järjestelmästä.

Nestejäähdytyksen lämmönsiirtotehokkuus on ulkopinnalta tapahtuvaan ilmajäähdytyk-seen verrattuna huomattavasti parempi. Nestejäähdytyksen haittapuolia ovat kuitenkin vuotovesivaara, korroosioriski sekä monimutkainen ja valmistusteknisesti kallis raken-10 ne.

Keksinnön kuvaus

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada jäähdytyselementti sähkökoneeseen ja sähkökoneen staattori, jota jäähdytetään jäähdytyselementillä. Tämän aikaansaamiseksi keksintö tunnetaan patenttivaatimuksien 1 ja 12 tunnusmerkkiosan ominais-15 piirteistä. Keksinnön eräillä muilla edullisilla suoritusmuodoilla on epäitsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkit.

Keksinnön mukaisessa jäähdytyselementissä sähkökoneeseen sähkökone käsittää root- • · : torin ja staattorin. Sähkökoneessa staattorin ulkopinta on jaettu staattorin pituisiin osiin.

• · · : Jäähdytyselementti muodostuu ainakin kahdesta modulista, joka moduli muodostuu vie- a · t « « *· " 20 rekkäisistä olennaisesti staattorin pituussuuntaisista putkista, joiden putkien päät on lii- • **« '···* tetty toisiinsa liitososilla. Jäähdytysaine virtaa vastakkaisiin suuntiin vierekkäisissä • » · *·*·* putkissa, ja moduli on enintään ulkopinnanosan leveyden levyinen.

• a· ... Keksinnön mukaisessa sähkökoneen staattorissa staattorin ulkopinta on jaettu staattorin • · · • * * !„ 25 pituisiin osiin. Staattoria jäähdytetään ainakin yhdellä jäähdytyselementillä. Jäähdy- • · • ♦ *!* tyselementti muodostuu ainakin kahdesta modulista. Moduli muodostuu vierekkäisistä • · • · · ’· * J olennaisesti staattorin pituussuuntaisista putkista, joiden putkien päät on liitetty toisiinsa liitososilla. Jäähdytysaine virtaa vastakkaisiin suuntiin vierekkäisissä putkissa. Moduli ··· on enintään ulkopinnanosan leveyden levyinen. Moduli on staattorin ulkopinnalla.

• · 30 3 Jäähdytyselementti voidaan sijoittaa sähkökoneen sisätilaan staattorin ulkopinnalle. Staattori muodostuu yleensä ohuista levyistä, jotka liitetään yhteen levypaketeiksi esimerkiksi käyttämällä sidepalkkeja ja hitsausta. Jäähdytyselementin moduli asennetaan lämpöä johtavaan kosketukseen staattorin ulkopinnalle, levypaketin ulkopinnalle, mo-5 dulin alapinta staattoriin päin. Tällöin saavutetaan tehokas johtumalla tapahtuva lämmönsiirto pääasiallisesta lämmönlähteestä staattorin käämityksestä levypaketin kautta jäähdytyselementtiin. Jäähdytyselementistä, modulin putkista, lämpö siirtyy niiden sisällä virtaavaan jäähdytysaineeseen. Jäähdytyselementissä jäähdytysaine ei ole suorassa kosketuksessa jäähdytettävien osien kanssa.

10 Sijoittamalla jäähdytyselementti suoraan kosketukseen sähkökoneen lämpöä tuottavien osien kanssa, saavutetaan parempi jäähdytystulos kuin ulkopinnalta tapahtuvassa ilma-jäähdytyksessä.

Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa modulin alapinnan muoto vastaa staattorin ulkopinnan muotoa. Staattori on yleensä sylinterimäinen, jolloin sen ulkopinta on kaare-15 va. Kun jäähdytyselementti, sen modulit, taivutetaan tai puristetaan samaan kaarevuuteen staattorin ulkopinnan kanssa saavutetaan tehokkain lämmönsiirto staattorin ulkopinnasta putkien pintoihin. Jäähdytyselementin alapinnan ja staattorin ulkopinnan väliin voidaan laittaa lämpöä hyvin johtavaa tahnamaista ainetta ilmarakojen pienentämi- * · ·,· j seksi, mikä tehostaa lämmönsiirtoa.

• · · • # · ,·, · 20 Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan modulissa on parillinen määrä putkia. Täi- * «· • · . * · ·. lö in modulille tarvittavat j äähdytysaineliitokset, yksi menevälle ja yksi palaavalle jäädy- . *. ·, tysaineelle, tulevat samaan päähän staattoria.

• ·# · * • · “** Keksinnön erään toisen sovellusmuodon mukaan jäähdytyselementin modulin putki on ... poikkileikkaukseltaan olennaisesti nelikulmainen siten, että putken poikkileikkauksen • f i • » 25 pisin sivu on modulin alapinnassa. Näin kosketuspintaa modulin putken ja staattorin • · • · ulkopinnan välillä saadaan lisättyä. Nelikulmaisuus voidaan toteuttaa esimerkiksi vals- • · • · · *· " saamalla putket litteäksi, jolloin putken poikkileikkauksen leveys on suurempi kuin sen * korkeus.

• ·· « · • · ««·

Keksinnön eräiden muiden sovellusmuotojen mukaan jäähdytyselementin modulin putki 30 on olennaisesti kolmiomainen tai puoliympyrä, jolloin kolmiomaisen putken poikkileik- 4 kauksen pisin sivu on modulin alapinnassa tai puoliympyrämäisen putken poikkileikkauksen suora sivu on modulin alapinnassa.

Keksinnön muun sovellusmuodon mukaan jäähdytyselementin modulin liitososat on taivutettu radiaalisuuntaan, ja kaksi vierekkäistä liitososaa on staattorin radiaalisuunnas-5 sa osittain päällekkäin. Tällöin liitososat on taivutettu vuoroin ylöspäin ja alaspäin ja ne asettuvat lomittain. Tämä mahdollistaa putkien sijoittamisen lähemmäksi toisiaan, koska kaksi putkea yhdistävän liitososan leveys ei aseta putkien välistä minimietäisyyttä. Jos modulin liitososa on esimerkiksi kaareva putki, sen minimi taivutussäde ei enää määritä kuinka tiheäksi putkijako voidaan rakentaa. Tiheämmällä putkijaolla tehoste-10 taan jäähdytystä, yhden harvan putkikierroksen sijaan on mahdollista sijoittaa esimerkiksi kaksi tiheämpää putkikierrosta.

Vuotovesisuojaukseksi voidaan modulin ympärille asentaa vuotoveden keräyskotelo putkien matkalta. Keräyskotelo on olennaisesti kosketuksissa modulin putkien ylä- ja alapinnan kanssa sen vaatiman tilavuuden minimoimiseksi sekä lämmönsiirron paran-15 tamiseksi. Keräyskotelo kerää mahdolliset vuotovedet putkien suorien osien matkalta.

Jäähdytyselementin modulin liitososien ja staattorin kääminpäiden väliin on asennettavissa vuotoveden keräyskaukalo. Vuotoveden keräyskaukalo asennetaan modulin lii- . tososien ja kääminpäiden väliin sille matkalle, jolla moduli on kääminpäiden yläpuolella * · « vertikaalisuunnassa. Kun moduli on kääminpäiden alapuolella vertikaalisuunnassa tar- • · · ,·, ; 20 vitaan keräyskaukaloa vain veden johtamiseksi yhteen paikkaan. Nämä keräyskaukalot • ·· * · .·*·. voidaan kytkeä esimerkiksi hälytysjärjestelmään, jolloin vedenpinnan nousu hälytysra- ♦ •t* . V. j alle aiheuttaa hälytyksen.

# ·* ··· • · *·*" Jäähdytyselementti kiinnitetään esimerkiksi staattorin ulkopintaan. Jäähdytyselementti ... voidaan kiinnittää myös muilla tavoin kuten hyödyntämällä runkolevyä tai runkopalkke- • * *·* * 25 ja, joilla staattori on tuettu. Esimerkiksi runkolevyn ja jäähdytyselementin väliin voi- • · **' daan asentaa yksi tai useampia kiristyselementtejä.

• * * \ *: *:**: Jäähdytyselementin modulin liitososat jätetään edullisesti avoimeksi ilmankierron suh- ,*··. teen. Tällöin jäähdytyselementissä kiertävä jäähdytysaine jäähdyttää myös sähkökö- 4#t* neen sisäilmaa. Nestejäähdytteinen jäähdytyselementti voi näin toimia myös sähkökö- 5 neen ilmajäähdytyksen lisäjäähdytyksenä, mikäli myös ilmajäähdytystä tarvitaan esimerkiksi staattorikäämityksen vyyhdenpäiden tai roottorin jäähdytykseen.

Esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan useita merkittäviä etuja ja parannuksia aiemmin tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna. Jäähdytyselementissä on vuotovesisuojaus, yksin-5 kertainen rakenne ja se on valmistusteknisesti kustannustehokas.

Jäähdytyselementissä käytettävä jäähdytysaine on esimerkiksi vesi tai öljy.

Keksinnön mukainen staattori on edullinen esimerkiksi isohalkaisijaisessa tuuli-generaattorissa, joka sijoitetaan maantieteellisesti ja sääolosuhteiltaan hankalaan paikkaan. Modulaarisen rakenteensa ansiosta jäähdytyselementti on helposti huollettavissa 10 tai vaihdettavissa. Moduleista muodostuva staattorin ulkokehän ympäröivä jäähdytyselementti voidaan asentaa tai vaihtaa uuteen yksi moduli kerrallaan. Jäähdytysele-mentin vikaantuessa koko jäähdytyselementtiä ei tarvitse irrottaa staattorin ulkopinnasta vaan ainoastaan korjausta tarvitseva moduli vaihdetaan uuteen.

Koska jäähdytyselementti ei ole yhtenäinen koko staattorin ulkokehän ympäri, sen kä-15 sitteleminen on helpompaa. Mitä suurempi on modulien lukumäärä sitä pienemmäksi modulin ulkomitat muodostuvat. Yhdellä staattorin ulkopinnan osalla voi olla yksi tai useampia moduleita kehänsuunnassa rinnakkain. Kooltaan pienet modulit ovat yksin- • ; kertaisempia kuljettaa ja käsitellä.

• H

• * · • * · **·,· Osissa asennettavan jäähdytyselementin modulit kytketään lopuksi joko Saijaan tai rin- • · :***· 20 nan tai sekä Saijaan että rinnan. Staattorin jäähdytyksen kannalta on edullista, että jääh-

• M

: V: dytys on tasainen koko staattorin ulkopinnalla. Tällöin moduliin tulevan jäähdytysai- :***: neen lämpötila ja virtausmäärä ei eroa olennaisesti eri moduleissa. Myöskin staattorin ulkopinta tulisi olla tasaisesti katettu moduleilla, jolloin jokaisessa ulkopinnanosassa on • · V ' ainakin yksi moduli. Valmistusteknisesti on edullista, jos kaikki modulit ovat olennai- ··· 25 sesti samanlaisia.

* • · • · « * «f * * Keksinnönmukainen staattori on rakenteeltaan yksinkertainen staattorilevypaketti, jonka * · . runko on suhteellisen tukeva. Suoraan staattorin pinnalle asennetulla jäähdytyselemen- M· • · ’···* tiliä saavutetaan tehokas jäähdytys. Staattorin rakenne on yksinkertainen verrattuna il- • « 6 majäähdytteiseen staattoriin, jossa staattoripakettiin rakennetaan radiaalisolia jäähdy-tysilman virtauskanaviksi.

Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan staattorin ulkopinta on jaettu staattorin pituisiin osiin sidepalkeilla, Tällöin staattori on tehty ohuista levyistä. Staattorilevyt pide-5 tään yhdessä levypakettina käyttämällä levypaketin pituisia sidepalkkeja, jotka sijoitetaan levypaketin ulkopinnalle levypaketin pituussuuntaan ja kiinnitetään esimerkiksi hitsaamalla staattorilevyihin ja/tai staattorin päätyjen puristuslevyihin. Sidepalkit ylläpitävät puristuksen staattoripaketissa. Pienessä staattorissa sidepalkkeja on esimerkiksi kuusi kappaletta sijoitettuna tasaisien välimatkojen päähän toisistaan staattorin ulkopin-10 nalle, jolloin staattorin ulkopinta on jaettu kuuteen osaan. Isossa staattorissa sidepalkkeja voi olla esimerkiksi 24 kappaletta, jolloin ulkopintaan muodostuu 24 pinnanosaa.

Keksinnön erään toisen sovellusmuodon mukaan staattorin ulkopinta on jaettu staattorin pituisiin osiin muodostamalla staattori lohkoista, jolloin staattorin ulkopinnanosan leveys on staattorin lohkon leveys.

15 Staattori muodostetaan erillisistä lohkoista kun sen halkaisija tulee niin suureksi, että yhdestä kappaleesta tekeminen ei ole enää mahdollista tai edullista, mihin syynä voi olla esimerkiksi kuljetukseen tai asennukseen tai valmistukseen liittyvät rajoitukset. Lohkot . , kiinnitetään toisiinsa kiinnityselimillä kuten pulteilla ja muttereilla. Useammasta loh- • · · kosta koottavan staattorin lohkojen lukumäärä voi olla esimerkiksi 12 kpl ja lohkon le- • · ' *·. . 20 veysl,3m.

• ·· • · • · * · ·. * Keksinnön vielä erään sovellusmuodon mukaan staattoria j äähdytetään kahdella jäähdy-• · * · # ***** tyselementillä. Jäähdytyselementit ovat staattorin pituussuunnassa peräkkäin. Tällöin • « ***** yhdellä staattorin pituisella ulkopinnan osalla on ainakin kaksi modulia, jotka ovat pe räkkäin.

»·· • I · • · · 25 Piirustusten kuviot • · t · i * *| Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin sen eräiden suoritusmuotojen . * avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa ··· • · < « ··* »»··; - kuvio l.a)-c) esittääjäähdytyselementinmodulia; 7 - Kuvio 2.a)-c) esittää jäähdytyselementin modulia, jossa putkien määrää on lisätty; - kuvio 3. esittää osakuvaa jäähdytyselementistä; - kuvio 4. esittää osakuvaa jäähdytyselementistä; 5 - kuvio 5. esittää jäähdytyselementtiä sijoitettuna sähkökoneeseen; - kuvio 6. esittää jäähdytyselementtiä sijoitettuna sähkökoneeseen sähkökoneen sivulta katsottuna; - kuvio 7. esittää jäähdytyselementin modulia sijoitettuna sähkökoneeseen. Yksityiskohtainen kuvaus 10

Kuvio 1 .a) esittää jäähdytyselementin modulia päältä katsottuna, b) edestä katsottuna, ja c) sivulta katsottuna. Kuvion jäähdytyselementti 1 muodostuu yhdestä modulista 2. Moduli koostuu vierekkäisistä samansuuntaisista suorista putkista 3a, joiden putkien päät on liitetty toisiinsa liitososilla 4a. Jäähdytysaineen, kuten esimerkiksi veden, vir-15 taussuunta muuttuu liitososassa 4a, ja jäähdytysaine virtaa vastakkaisiin suuntiin vie- . , rekkäisissä putkissa.

• · · • M f M· » » » « · « ,·, · Modulissa 2 on parillinen määrä putkia 3a. Kun moduli asennetaan staattorin ulkopin- * · · • * φ /·*, nalle siten, että suorat putket 3a asettuvat olennaisesti staattorin pituusakselin suuntai- • ♦ ·*♦ .V. 20 sesti, asettuvat jäähdytysaineille tarvittavat liitokset 5a, 5b samaan päähän staattoria.

.*··. Jäähdytysaineita varten modulissa on kaksi jäähdytysaineliitosta, yksi liitos menevälle ·♦·* 5a ja yksi liitos palaavalle 5b jäädytysaineelle.

··» « · * • · ·

Vuotovesisuojaukseksi voidaan modulin 2 ympärille asentaa vuotoveden keräyskotelo 6 • · • · “I* putkien 3a matkalta. Keräyskotelo on kiinni modulin putkien yläpinnassa 7 ja alapin- • · • · · *· " 25 nassa 8 sen vaatiman tilavuuden minimoimiseksi sekä lämmönsiirron parantamiseksi.

♦ * · ,···, Kuvio 2. esittää jäähdytyselementin modulia, jossa putkien määrää on lisätty, a) päältä • t ··» katsottuna, b) edestä katsottuna, ja c) sivulta katsottuna. Jäähdytyselementin 1 modulin • · liitososat 4b on taivutettu suorien putkien tasoon nähden vuoroin ylöspäin ja alaspäin ja 8 ne asettuvat lomittain. Tällöin kaksi vierekkäistä liitososaa voi olla staattorin radiaali-suunnassa osittain päällekkäin. Liitososien 4b taivuttaminen mahdollistaa putkien 3b sijoittamisen lähemmäksi toisiaan, koska kahdelle liitososan leveydelle w on asetettavissa enemmän kuin neljä rinnakkaista putkea riippuen liitososien päällekkäisyyden 5 määrästä.

Liitososien 4b taivuttaminen on edullista etenkin jos liitososa on kaareva putki, koska putken minimi taivutussäde ei rajoita putkijaon tiheyttä.

Kuvio 3. esittää osakuvaa yksimodulisesta jäähdytyselementistä edestä katsottuna. Kuviossa modulin alapinnan 8 muoto vastaa sylinterimäisen staattorin ulkopinnan muotoa. 10 Kun jäähdytyselementti, sen modulit, taivutetaan tai puristetaan samaan muotoon staattorin ulkopinnan kanssa saavutetaan tehokkain lämmönsiirto staattorin ulkopinnasta putkien pintoihin.

Kuviossa 3 on katkoviivalla esitetty vuotoveden keräyskotelo 6. Mikäli keräyskotelo 6 asennetaan modulin ympärille, vastaa sen alapinnan 9 muoto sylinterimäisen staattorin 15 ulkopinnan muotoa. Tällöin modulin putket ovat ylä- ja alapinnoistaan kiinni keräysko-telon sisäpinnassa ja keräyskotelon alapinnan ulkopinta on kiinni staattorin ulkopinnassa. Vuovesikotelolla varustettu moduli on edullista valmistaa siten, että putket ja niiden . , ulkopinnalle asennettu kotelo muotoillaan yhdessä vastaamaan staattorin pinnan muo- * · i ... toa.

i i « • » · 9 ^9 9 *. *: 20 Kuvio 4. esittää osakuvaa yksimodulisesta jäähdytyselementistä, jossa putkien poikki- «·· * · '··.* leikkaus ei ole ympyrämäinen. Jäähdytyselementin modulin putki 3c on poikkileikka- • ·*· *»*.* ukseltaan olennaisesti nelikulmainen siten, että siinä on neljä sivua lOa-d. Putken poik- • · *·*·* kileikkauksen pisin sivu 10c on modulin alapinnassa. Näin kosketuspintaa modulin put- (ii ken ja staattorin ulkopinnan välillä saadaan lisättyä. Nelikulmaisuus voidaan toteuttaa t · 25 esimerkiksi valssaamalla putket litteäksi, jolloin putken poikkileikkauksen leveys 1 on • * 7 suurempi kuin sen korkeus h.

• · • · · *. *! ····· Kuvio 5. esittää jäähdytyselementtiä sijoitettuna sähkökoneeseen. Jäähdytyselementti on sijoitettu sähkökoneen sisätilaan lieriömäisen staattorin ulkopinnalle. Kuviossa 5 staat- • * *·· tori on muodostettu erillisistä toisiinsa kiinnitetyistä lohkoista 13 ja kuviossa näkyy vain 30 yksi koko staattorin pituinen lohko 13. Kun staattori kootaan lohkoista sijoitetaan jo- 9 kaiselle lohkolle ainakin yksi jäähdytyselementin moduli 2. Staattorin lohko 13 on valmistettu uritetuista staattorilevyn segmenteistä 21, joita on asetettu päällekkäin ja jotka on kiinnitetty toisiinsa sidepalkeilla ja runkorakenteella. Lohko voidaan valmistaa myös useamman staattorilevyn segmentin levyiseksi esimerkiksi siten, että ensimmäi-5 nen levykerros on kolme segmenttiä rinnan ja toinen kerros on puoli segmenttiä, kaksi segmenttiä ja puolisegmenttiä rinnan, jolloin kahden segmentin väli osuu joka kerroksessa eri kohtaan kuin edellisessä kerroksessa.

Staattorin ulommainen osa muodostaa staattorin selän 11 ja staattorin sisäosassa ovat urat 12, joihin on sijoitettu käämit. Staattorin lohkoa 13 jäähdytetään yhdellä jäähdy-10 tyselementin modulilla 2. Moduli 2 on asennettu staattorin ulkopinnalle kiinni ulkopin taan 14 runkopalkkien 15 väliin. Staattorin lohko 13 on tuettu runkopalkkien 15 avulla runkolevvyn 16. Lohkot 13 jakavat staattorin ulkopinnan 14 staattorin pituisiin osiin 22a. Ulkopinnan osan leveys Wu on sama kuin staattorin lohkon leveys Ws. Modulin 2 leveys Wm on kapeampi kuin staattorin lohkon leveys Ws.

15 Jos modulia 2 ympäröi keräyskotelo 6 (piirretty katkoviivalla), ovat modulin 2 putket ylä- ja alapinnoistaan kiinni keräyskotelossa 6, joka keräyskotelo puolestaan on kiinni staattorin ulkopinnassa 14. Tällöin saavutetaan metalli-metalli-kontakti lämmönsiirrossa.

« · • · t · •J.| Yhdellä staattorin lohkolla voi olla yksi tai useampia jäähdytyselementin moduleita jo- *·* * > 20 ko kehän suunnassa rinnan tai staattorin pituussuunnassa peräkkäin. Yhden modulin *· 11 ,···, leveys on enintään staattorin lohkon leveys.

• S «·· • · • · · *·*·’ Jäähdytyselementti kiinnitetään esimerkiksi staattorin ulkopintaan 14. Jäähdytysele- • *· *···* mentti voidaan kiinnittää myös muilla tavoin kuten hyödyntämällä runkolevyä 16 tai runkopalkkeja 15. Esimerkiksi runkolevyn ja jäähdytyselementin väliin voidaan asentaa • * · *l!.' 25 yksi tai useampia kiristyselementtejä 17.

• · « · ··· ! Kuvio 6. esittää jäähdytyselementtiä sijoitettuna sähkökoneeseen sähkökoneen sivulta # ** katsottuna. Staattori on koottu ohuista levyistä koko pituudeltaan L . Jäähdytyselementti .1. 1 on asennettu staattorin levypaketin 18 ulkopinnalle. Jäähdytyselementin 1 modulin • · liitososien 4 ja staattorin kääminpäiden 19 väliin on asennettu vuotoveden keräyskauka-30 lo 20.

10 Jäähdytyselementin modulin liitososat 4a ovat avoimia sähkökoneen sisäisen ilmankierron suhteen, jolloin ilma on suorassa kosketuksessa liitososien kanssa. Tällöin jäähdy-tyselementissä kiertävä jäahdytysaine jäähdyttää myös sähkökoneen sisäilmaa. Jos sähkökone on myös ilmajäähdytetty, toimii jäähdytyselementti silloin myös ilmajäähdytyk-5 sen lisäjäähdytyksenä. Sähkökoneen ilmajäähdytystä käytetään roottorin häviöiden ja staattorin vyyhdenpäiden jäähdyttämiseen sekä ei-kestomagnetoidussa sähkökoneessa myös roottorin vyyhdenpäiden jäähdyttämiseen. Ilmajäähdytys on toteutettu tavallisesti sähkökoneen akselille sijoitetulla tai erillisellä puhaltimella.

Kuvio 7. esittää yhtä jäähdytyselementin modulia sijoitettuna sähkökoneeseen. Staatto-10 rin ulkopinta 14 on jaettu staattorin pituisiin osiin 22b sidepalkeilla 23. Levyistä muodostettu staattori pysyy koossa levypakettina 18 sidepalkkien 23 avulla. Sidepalkit 23 ovat levypaketin pituisia, ja ne sijoitetaan levypaketin ulkopinnalle 14 levypaketin pituussuuntaan ja kiinnitetään staattorilevyihin ja/tai staattorin päätyjen puristuslevyihin 24. Sidepalkit 23 ylläpitävät puristuksen staattorin levypaketissa 18. Jäähdytyselementin 15 moduli 2 on sijoitettu kahden kehänsuunnassa vierekkäisen sidepalkin 23 väliin.

Kuviossa 7. on esitetty vain yksi jäähdytyselementin moduli sijoitettuna sähkökoneeseen yksinkertaisuuden vuoksi. Staattorin jäähdytyksen kannalta on edullista, että staat-torin ulkopinta on tasaisesti katettu staattorin jäähdyttävillä moduleilla, jolloin jokaises-: sa staattorin ulkopinnanosassa 22b on ainakin yksi moduli. Tällöin jäähdytyselementti :T: 20 ympäröi staattorin kehäpintaa. Staattorin tasaisen jäähdytyksen kannalta kaikkia jääh- • · ί,*·ί dytyselementin moduleita ei ole edullista kytkeä sarjaan. Esimerkiksi kaksimodulinen ·♦· ϊ..,· jäähdytyselementti on edullista kytkeä rinnan, jolloin enimmäiseen ja toiseen moduliin * * V,· menee olennaisesti samanlämpöinen jäahdytysaine. Jos moduleita on lukuisia, voidaan ··· esimerkiksi kaksi vierekkäistä modulia kytkeä sarjaan ja seuraavat kaksi modulia kes-25 kenään sarjaan, ja näin muodostuvat moduliparit kytketään rinnan.

·»· • · · • · ·

Keksintö on edellä kuvattu sen eräiden suoritusmuotojen avulla. Esitystä ei kuitenkaan ··· · ole katsottava patentin suojapiiriä rajoittavaksi, vaan keksinnön toteutusmuodot voivat • M t | vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

··· ϊ.#%ϊ Osaluettelo: 1 jäähdytyselementti; 2 moduli; 3a-c putki; 4a-b liitososa; 5 a, b liitos; 6 « 30 keräyskotelo; 7 yläpinta; 8, 9 alapinta; lOa-d sivu; 11 staattorin selkä; 12 staattorin ura; 11 13 staattorin lohko; 14 staattorin ulkopinta; 15 runkopalkki; 16 runko levy; 17 kiris-tyselementti; 18 staattorin levypaketti; 19 kääminpäät; 20 keräyskaukalo, 21 staattorile-vyn segmentti, 22a, b ulkopinnanosa, 23 sidepalkki; 24 puristuslevy. h putken korkeus; 1 putken leveys; L staattorin pituus; w leveys; Wm modulin leveys; Ws staattorin lohkon 5 leveys, Wu ulkopinnanosan leveys.

« · I · · • · · ··· · ··» « i I • · · ' · • I • · « • «·

• I

*«» « 1 • ·

«M

• ·

• · I

• · ♦ • « ··· • · • · ···

• M

• 1 · ft · · • • M e · • · «•ft * • · « · · • Il • · • · ft • f· • · • ♦ • I» ·

Claims (17)

5

1. Jäähdytyselementti sähkökoneeseen, joka sähkökone käsittää roottorin ja staatto-rin, jossa sähkökoneessa staattorin ulkopinta (14) on jaettu staattorin pituisiin (L) osiin (22a-b), tunnettu siitä, että jäähdytyselementti (1) muodostuu ainakin kahdesta modulista (2), joka moduli (2) muodostuu vierekkäisistä olennaisesti staatto- 10 rin pituussuuntaisista putkista (3a-c), joiden putkien päät on liitetty toisiinsa lii tososilla (4a-b), ja jäähdytysaine virtaa vastakkaisiin suuntiin vierekkäisissä putkissa, ja moduli (2) on enintään ulkopinnanosan (22a-b) leveyden levyinen (Wu).

2. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att modulen har en överyta (7) och en underyta (8), och formen hos modulens underyta (8) korresponderar mot statorns ytteryta (14).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulilla 15 on yläpinta (7) ja alapinta (8), ja modulin alapinnan (8) muoto vastaa staattorin ulkopinnan (14) muotoa.

3. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att modulen (2) kan monteras i värmeledande kontakt med statoms ytteryta (14).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että moduli (2) on asennettavissa staattorin ulkopinnalle (14) lämpöä johtavaan kosketukseen. « · _ . ϊ : : 20 ··· * ·«· ί 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulis- • « !,*·· sa (2) on parillinen määrä putkia (3a-c). ··· • * * · ·»· • · ·.*.· 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin 25 putki (3c) on poikkileikkaukseltaan olennaisesti nelikulmainen, ja putken poikki leikkauksen pisin sivu (lOa-d) on modulin alapinnassa (8). «·* • · · « i t ·»· • ·

4. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att modulen (2) har ett jämnt 20 antal rör (3a-c). • a • a · • · * • M

· ·** *.* * 5.Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att tvärsnittet hos modulens rör • a (3c) är väsentligen fyrkantigt, och den längsta sidan (lOa-d) hos rörets tvärsnitt finns aa# *... * vid modulens underyta (8). a a a a a *.·.· 25 aaa • a *·..* 6. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att tvärsnittet hos modulens rör (3a-c) är väsentligen trekantigt, och den längsta sidan hos rörets tvärsnitt finns vid aaa *·* * modulens underyta. aaa a a a a aaa a a a V·· 30 7.Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att tvärsnittet hos modulens rör a (3a-c) är väsentligen en halvcirkel, och den raka sidan hos rörets tvärsnitt finns vid a modulens underyta. a a a a

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin • · *,*·· putki (3a-c) on poikkileikkaukseltaan olennaisesti kolmiomainen, ja putken poik- ***** 30 kileikkauksen pisin sivu on modulin alapinnassa. ··· : : ··· 1 • ♦

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin putki (3a-c) on poikkileikkaukseltaan olennaisesti puoliympyrä, ja putken poikkileikkauksen suora sivu on modulin alapinnassa.

8. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att modulens kopplingsdelar (4a-b) är böjda i radialriktningen, och att tvä intill varandra liggande kopplingsdelar (4a-b) delvis överlappar varandra i statorns radialriktning. 5

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin liitososat (4a-b) on taivutettu radiaalisuuntaan, ja että kaksi vierekkäistä liitososaa (4a-b) on staattorin radiaalisuunnassa osittain päällekkäin.

9. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att modulens kopplingsdel (4a- b) är ett krökt rör (4a-b).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin 10 liitososa (4a-b) on kaareva putki (4a-b).

10. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att omkring modulen (2) finns 10 en uppsamlingsficka (6) för läckvatten längs rörens utbredning, och varje uppsamlingsficka (6) är väsentligen i kontakt med modulens överyta (7) och underyta (8).

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin (2) ympärillä on vuotoveden keräyskotelo (6) putkien matkalta, ja joka keräys-kotelo (6) on olennaisesti kosketuksissa modulin yläpinnan (7) ja alapinnan (8) 15 kanssa.

11. Ett kylelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att mellan modulens 15 kopplingsdelar (4a-b) och statorns härvändar (19) finns ett uppsamlingsträg (20) för läckvatten.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, tunnettu siitä, että modulin liitososien (4a-b) ja staattorin kääminpäiden (19) välissä on vuotoveden kerä-yskaukalo (20). ί .\ 20 • · · ;1·1· 12. Sähkökoneen staattori, jonka staattorin ulkopinta (14) on jaettu staattorin pitui- :1·.· siin (L) osiin (22a-b), ja jota staattoria jäähdytetään ainakin yhdellä jäähdytysele- • · mentillä (1), tunnettu siitä, että jäähdytyselementti (1) muodostuu ainakin kah-desta modulista (2), joka moduli (2) muodostuu vierekkäisistä olennaisesti staatto-!ii(! 25 rin pituussuuntaisista (L) putkista (3a-c), joiden putkien päät on liitetty toisiinsa liitososilla (4a-b), ja jäähdytysaine virtaa vastakkaisiin suuntiin vierekkäisissä put- ··· V : kissa, ja moduli (2) on enintään ulkopinnanosan (22a-b) leveyden levyinen (Wu), ·** * ja että moduli on staattorin ulkopinnalla (14). : • ·· ♦ t *:**: 30 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen staattori, tunnettu siitä, että jokaisella staatto- .···, rin uikopinnanosalla (22a-b) on ainakin yksi moduli (2). ··1 ·

12. En stator till en elmaskin, vilken elmaskins ytteryta (14) är uppdelad i delar (22a—b) med samma längd (L) som statorn, och vilken stator kyls med minst ett kylelement • 1 :.· : 20 (1), kännetecknad av, att kylelementet (1) bildas av ätminstone tvä moduler (2), ·♦· V 1 varje modul (2) bildas av tvä intill varandra, väsentligen i statorns längdriktning (L) ·.**! liggande rör (3a-c), vilka rörs ändar är förenade med varandra med kopplingsdelar ··· *...1 (4a-b), och kylmedlet strömmar i motsatta riktningar i intilliggande rör, och modulen ^ 1 1 *.1·' (2) är maximalt lika bred (Wu) som ytterytans (22a-b) bredd, och att modulen är *·· ·...· 25 placerad vid statorns ytteryta (14). *·· • · 1 "·1 1

13. En stator enligt patentkrav 12, kännetecknad av, att pä varje del (22a-b) av • · · • 9 *···1 statorns ytteryta finns ätminstone en modul (2). • · • · · • ·· • · • _ *ί**ί 30 14. En stator enligt patentkrav 12, kännetecknad av, att statorns ytteryta (14) är med * förbindelsebalkar (23) uppdelad i delar (22a-b) med samma längd (L) som statorn, ·

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen staattori, tunnettu siitä, että staattorin ulkopinta (14) on jaettu staattorin pituisiin (L) osiin (22a-b) sidepalkeilla (23).

15. En stator enligt patentkrav 12, kännetecknad av, att statorns ytteryta (14) är uppdelad i delar (22a-b) med samma längd (L) som statorn genom att statorn bildas av blocken (13). 5

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen staattori, tunnettu siitä, että staattorin ulko- 5 pinta (14) on jaettu staattorin pituisiin (L) osiin (22a-b) muodostamalla staattori lohkoista (13).

16. En stator enligt patentkrav 12, kännetecknad av, att statorn är stagad mot stompläten (16), och att mellan stompläten (16) och kylelementet (1) finns minst ett ätdragningselement (17).

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen staattori, tunnettu siitä, että staattori on tuettu runko levyyn (16), ja että runkolevyn (16) ja jäähdytyselementin (1) välissä on ai- 10 nakin yksi kiristyselementti (17).

17. Patenttivaatimuksen 12 mukainen staattori, tunnettu siitä, että staattoria jäähdytetään kahdella jäähdytyselementillä (1), jotka jäähdytyselementit (1) ovat staattorin pituussuunnassa peräkkäin. 15 • · • · · • 9 9 ••9 9 999 • · 9 • · 9 *. *: ·»· • 9 • · •*9 • · * · · • · · • 9 • •9 : : 99# 999 9 9 9 • 9 9 9 999 9 9 9 9 99« 9 9 • · 9 9 9« 9 9 9 9 9 999 9 9 • 9 999 9 99999 \ 1 .Ett kylelement till en elmaskin, vilken elmaskin innefattar en rotor och en stator, i 5 vilken elmaskin statoms ytteryta (14) är uppdelad i delar (22a-b) med samma längd (L) som statom, kännetecknat av, att kylelementet (1) bildas av ätminstone tvä moduler (2), varje modul (2) bildas av tvä intill varandra, väsentligen i statorns längdriktning liggande rör (3a-c), vilka rörs ändar är förenade med varandra med kopplingsdelar (4a-b), och kylmedlet strömmar i motsatta riktningar i intilliggande 10 rör, och modulen (2) är maximalt lika bred (Wu) som ytterytans (22a-b) bredd.

17. En stator enligt skyddskrav 12, kännetecknad av, att statorn kyls med tvä kylelement (1), vilka kylelement (1) är placerade efter varandra i statorns längdriktning. 15 • · • · · « * t **· 9 • if 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 999 9 9 9 9 • 99 9 9 9 9 9 • 99 9 9 999 9 9 9 9 999 999 9 9 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 999 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 • • · * ·· • · • ·· 9 9 9