CN101490931B - 用于电机的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目标是一种用于电机的冷却装置，其中在电机的至少一个端部中使用离心式鼓风机(38)来布置电机内的主要冷却空气循环(56)，从而使主要冷却空气循环至少流过电机中的空气空间(18)和定子的外表面。根据本发明，循环风扇(60)布置于离心式风扇(38)的临近区域中，以便生成至少在电机的线圈端部(28)的区域中循环空气的线圈端部循环(68)。

Description

用于电机的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种用于电机的冷却装置，其中至少在电机的端部之一中使用离心式风扇来布置电机内的主要冷却空气循环，电机具有从定子的磁心延伸出的线圈端部，主要冷却空气循环至少流过与线圈端部和定子的外表面关联的空气空间。
背景技术
对于电机的高效和安全操作而言电机的所有部件的温度在设计范围内是至关重要的。电机由于线圈导体、换向器或者其它电流供应设备的电阻、磁路中的损耗、涡电流和轴承磨擦而变热。对于冷却电机的需要根据其结构、操作方法和尺度设计而变化很大。空气冷却是常用的冷却方法，在该方法中使用风扇或者类似设备来经过电机或者沿着它的外表面传送冷却空气。从现有技术已知利用内部以及外部循环的空气冷却。根据需要通过热交换器来提高空气冷却效率。在变热程度最大而冷却空气的流动没有这样充足的位置，局部地提高发热。
需要冷却的电机的重要部分包括定子绕组和转子绕组的线圈端部。线圈导体携带电机的电枢电流或者励磁电流，而关联电阻的损失使绕组变热。在定子槽和转子槽，耗散的热量传导到磁路内的铁，但在线圈端部区域内，导体仅由传热能力有限的相对薄的绝缘体层覆盖。已经通过热交换器、液体冷却以及额外风扇和空气偏转器来改进线圈端部的冷却。这些方法就冷却而言是高效和有用的，但是常常导致复杂和昂贵的特殊布置。
发明内容
本发明的目的在于，创造一种实施起来既简单又经济并且保证了线圈端部处的充分冷却效果的用于电机的新颖和有利的冷却装置。为了实现这一点，本发明的特征在于，离心式风扇被装配到与所述线圈端部关联的所述空气空间中，并且循环风扇被布置于所述离心式风扇的临近区域中，以便生成至少在电机的线圈端部的区域中循环空气的线圈端部循环。本发明的其他某些优选实施方式的特征在于从属权利要求中列举的特征。
根据本发明的解决方案以有利方式提高了冷却线圈端部的效率。在具有内部空气循环的电机中，在具有较高冷却要求的电机端部处的线圈端部提供较大空气流，从而将线圈端部的线圈导体中生成的热耗散传递到冷却空气中。根据本发明，离心式风扇沿着转子中的冷却通道穿过转子抽取空气。循环风扇循环线圈端部周围的空气，这改善了线圈端部的冷却。
根据本发明的一个实施方式，将循环风扇集成到离心式风扇中。控制电机内冷却空气的循环并且将冷却引向必要位置，而在电机的纵向方向上风扇所需的空间几乎等于循环风扇所需的空间。当离心式风扇包括与轴垂直的外偏转器板和内偏转器板并且循环风扇附接到内偏转器板时，进一步强调这一特征。
根据本发明的另一特征，线圈端部循环的部分被布置为引导到主要循环，而主要循环的部分被布置为引导到线圈端部循环。这意味着在已经仅略微变热的电机气隙(air gap)中流动的空气将混合到线圈端部循环中，从而有助于冷却线圈端部，并且对应地，在线圈端部循环中已经变热的空气将与主要循环汇合，并且在流过散热片时冷却。
附图说明
将通过参照附图借助特定的实施方式在下文中描述本发明，在附图中：
-图1图示了根据本发明的电机的端部的局部横截面图，
-图2图示了根据本发明的风扇，以及
-图3图示了根据本发明的风扇结构的透视图略图。
具体实施方式
在图1中提供了本发明的实施方式的示意图，其中电机2的端部之一被图示为中心线以上部分的局部横截面图，而中心线以下的区域仅图示了风扇和具有线圈端部的转子。必须理解，仅图示了对于理解和实施本发明而言必需的电机2的部分。
电机的定子4附接到电机框架6，而将散热片8装配到外周边上。用于定子绕组14的槽12形成于定子的磁芯10中。在定子的端部，定子绕组的线圈端部16从磁芯延伸出并进入电机端部处的空气空间(air space)18中。取代散热片，定子的外边缘可以具有冷却空气流流经的空气通道。通道可以在定子的外表面上或者在定子内部，在通道位于定子内部的情况下，在定子中分开地制作孔，或者空气通道可以位于定子绕组槽的底部上。
将电机的转子20装配到电机的轴22上，该轴例如由位于电机的框架6上的、穿过电机的端部板23的轴承支撑。转子包括其中已经为转子绕组形成槽的转子磁芯24，而转子绕组的线圈端部28延伸到转子芯24外部的转子端部处的空气空间30。在转子芯中已经制作在电机轴的方向上延伸穿过转子芯24的冷却空气通道34。众所周知，在定子与转子之间具有电机的气隙36。
离心式风扇38在定子线圈端部和转子线圈端部的外部附加到电机的轴22上。离心式风扇安装于容纳线圈端部的相同空气空间中，并且它用来在电机内循环冷却空气。风扇借助轮毂部分40处的键槽接合附接到轴22上。如图3中更加详细所示，离心式风扇的叶片42附接到轮毂部分，并且径向延伸到风扇的外边缘。叶片42朝向转子的边缘与离心式风扇38的内边缘部分44装配在一起。在该内边缘部分内，朝向轴的部分46是圆锥形，而外部分48垂直于电机的轴。叶片42朝向电机端板的边缘与装配到风扇38的轮毂部分40上的离心式风扇的外边缘部分50装配在一起。外边缘部分50包括装配到轮毂部分40上的圆锥形内部分52和与电机的轴22垂直的外部部分54。
离心式风扇38如图1中的虚线56所示，在电机内循环主要冷却空气循环。在主要冷却空气循环中，空气沿着转子的冷却通道34经过离心式风扇38流到电机端部处的空气空间18，穿过定子线圈端部16到达电机的外周边上的散热片8。在图1中未图示的电机另一端，主要冷却空气循环穿过线圈端部流向转子冷却通道34。主要冷却空气循环的少部分在定子与转子之间的气隙36中流动，这通过流线58来图示。
循环风扇60形成于离心式风扇38朝向电机的边缘部分44中，而循环风扇的第一边缘部分62由离心式风扇内边缘部分的外部部分48的背面形成。循环风扇60的叶片64从第一边缘部分62朝着电机的线圈端部延伸，并且它们附接到循环风扇的第二边缘部分66。虚线68图示了由循环风扇生成的空气流，也就是线圈端部循环，该虚线68基本上从循环风扇60的外周边穿过线圈端部16和28回到循环风扇或者进口开口的内周边。空气流的一部分如虚线箭头70所示，经过线圈端部的基部以及经过任何其它间隙在线圈端部周围行进。循环风扇的空气循环也与经过气隙进来的主要循环的一部分合并，这通过流线58来图示。另一方面，线圈端部循环的一部分在空气空间18中与电机的主要循环56接合，这通过箭头72来图示。
在这里所示实施方式中，通过将风扇的部分焊接在一起来制造离心式风扇38和循环风扇60。两个风扇的叶片由一体件制造，因此两个风扇的叶片从离心式风扇的外边缘部分54延伸到循环风扇的第二边缘部分66。
图2图示了根据本发明的另一风扇解决方案。离心式风扇38’和循环风扇60’的边缘部分成形为曲线形式。朝向离心式风扇38’的轮毂部分的外壁52’是弯曲的，而在最外边缘54’上，外壁弯曲得基本上垂直于电机的轴。在风扇的外周边上，离心式风扇的内壁48’与外壁的最外部边缘54’类似地弯曲。对应地，循环风扇60’朝向电机的边缘部分66’成形为曲线形式。离心式风扇38’的叶片42和循环风扇60’的叶片64对应于结合图1所描述的叶片。
上文已经借助特定的实施方式描述了本发明。然而，不应将说明书理解为对专利保护范围的限制；本发明的实施方式可以在所附权利要求书的范围内变化。

Claims (8)

1.一种用于电机的冷却装置，其中至少在所述电机的端部之一中使用离心式风扇(38)来布置所述电机内的主要冷却空气循环(56)，所述电机具有从定子的磁芯(10)延伸出的线圈端部(16)，所述主要冷却空气循环至少流过与所述线圈端部和所述定子的外表面关联的空气空间(18)，其特征在于，所述离心式风扇(38)被装配到与所述线圈端部关联的所述空气空间(18)中，并且循环风扇(60)被布置于所述离心式风扇(38)的临近区域中，以便生成至少在所述电机的线圈端部(16，28)的区域中循环空气的线圈端部循环(68)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将所述循环风扇(60)集成到所述离心式风扇(38)中。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述离心式风扇(38)包括与所述电机的轴垂直的外偏转器板(54)和内偏转器板(66)，并且所述循环风扇(60)附接到所述内偏转器板(66)。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述线圈端部循环使空气在所述定子线圈端部和转子线圈端部(16，28)周围循环。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述线圈端部循环(68)的部分在所述循环风扇(60)与所述线圈端部(16，28)面向离心风扇(38)的表面之间流动。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述线圈端部循环(70)的部分至少在所述定子线圈端部(16)周围流动。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述主要循环(56)沿着以下路线流动：所述电机的转子(24)、离心式风扇(38)、所述电机的第一端部中的空气空间(18)、框架上的散热片(8)、所述电机的第二端部中的空气空间、所述电机的转子(24)，并且所述线圈端部循环(68)沿着以下路线流动：循环风扇(60)、在所述定子线圈端部(16)与所述风扇(60)之间的空气空间、在所述转子线圈端部(28)与所述风扇(60)之间的空气空间、循环风扇(60)。
8.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，将所述线圈端部循环(72)的部分布置为被引导到所述主要循环(56)，而将所述主要循环的部分布置为被引导到所述线圈端部循环。
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