CN102007668B - 具有两个单独通风流的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电机，包括至少部分容纳定子(3)和转子的壳体(2)，该壳体包括空气入口和空气出口，转子驱动至少两个风扇(18)，风扇被以使得产生从空气入口到空气出口的空气循环的方式定位，风扇(18)被定位在转子的与定子互相作用的部分的每一侧上，空气出口被定位在空气入口(52、63)的每一侧上，第一空气流在电机的定子叠片和壳体之间流动，而第二空气流通过电机的空气隙流动，第一空气流和第二空气流分别从电机的不同的空气入口形成。

Description

具有两个单独通风流的电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，更特别地涉及旋转电机的冷却。

背景技术

公开文献JP 60257736公开了一种具有流过转子、空气隙和定子的空气的电机。空气流从至少一个通过该电机的壳体的共同入口形成。

申请DE 44 13 389描述了一种具有两个风扇的电机。空气从至少一个位于该电机的中间区域中的入口被吸入。

发明内容

本发明更特别地但非排他地涉及高功率电机领域，特别是功率大于或等于100千瓦(kW)的交流发电机。本发明还对于较小电功率的电机有利，因为由风扇引起的空气流损耗较小并因此安装对电机的效率影响较小的第二风扇。在本发明的一个方面中，本发明提供一种旋转电机，具有至少部分容纳定子和转子的壳体，该壳体具有空气入口和空气出口，转子驱动至少两个风扇，风扇被布置成使得产生从空气入口流向空气出口的空气流，风扇被布置在转子的与定子互相作用配合的那部分的相对两端处，空气出口被布置在空气入口的每一侧上。

在本发明的实施方式中，第一空气流在电机的定子叠片的堆叠和壳体之间流动，而第二空气流在电机的空气隙中流动，第一空气流和第二空气流分别从电机的不同的空气入口形成。

通过作用于这些空气入口的尺寸和形状(其中适当时例如通过安装能够使得空气入口打开或关闭的滑动阀部件来使得这两个特征可以在单个电机内可变)，可以控制电机的冷却根据其操作特征而变。可以以互不相关的方式控制通过定子的流量和通过转子的流量。此外，由于流动被转子旋转干扰，因此空气入口的分离用于避免空气在转子和定子回路之间再循环。这与申请JP 60 257 736相比促成了改进。

通过本发明的装置，由于冷却空气可以围绕定子绕组和转子绕组的中心部分流动，因此绕组的平均温度以及电机的摩擦发热点(通常是位于标准电机的中心的点)的平均温度降低。

本发明因此使得可以改善在开放式旋转电机内的对流热交换。

风扇可以是离心的、螺旋离心的或其他的。

本发明对于具有并入的励磁机的旋转电机特别有利。轴的端部处励磁机的存在可能需要在风扇中制造孔，以在旋转区域和励磁机的次级之间提供电连接。对于包含在主绕组中的励磁机，则不需要这种孔。本发明还为具有并入的励磁机的电机、特别是其转子提供更好地冷却。当转子具有隐极时，空气流通路可以较小，且压头损失可以很高。通过安装两个平行布置的风扇，实现流动通过转子并能够使转子很好地冷却。

空气入口可以位于空气出口之间的大致中间位置处。至少一些空气入口可以在壳体中机加工。

空气在至少一个通道中流动，所述通道形成在定子叠片的堆叠和壳体之间。该通道可以至少部分形成在例如叠片的堆叠的鳍之间。通道的径向尺寸可以例如在2毫米(mm)至100mm范围内。特别地，空气可以围绕转子的旋转轴在叠片的堆叠周围流动360°。

电机可以包括两个轴环，在这两个轴环之间设置有至少一个空气入口，该至少一个空气入口能够使得通过由风扇产生的吸力将外界空气吸入到电机的空气隙中。

这用于最小化空气在电极的出口和入口之间再循环的风险。

轴环可以固定到定子叠片的堆叠上。适当时，定子可以包括至少一个通过定子叠片的堆叠的通路，以允许空气到达电机的空气隙并在转子的极间通道中流动。轴环之间的间隔例如在2mm至150mm范围内。

壳体可以特别地包括至少一个开口，所述开口允许空气被吸入存在于定子叠片的堆叠和壳体之间的通道中。

特别地，壳体可以具有多个这种开口，所述开口可以例如有角度地均匀分布。

作为示例，开口可以通过机加工壳体形成，并且开口可以例如为一连串槽的形式，槽由上述轴环之一在一侧上封闭。

用于使在轴环之间到达电机的空气通过的截面积可以例如在由槽限定的开口的总截面积的20％至90％范围内，较佳地在总截面积的60％至80％范围内。

风扇可以被布置成使得在定子叠片的堆叠和壳体之间流动的空气在到达风扇的叶片之前与在空气隙中流动的空气汇合。

特别是在叶片倾斜时，两个风扇可以相同也可以不同。

每个风扇可以包括第一唇缘，第一唇缘形成位于风扇的上游腹板和壳体之间的空间，以形成避免冷却流体再循环的接合平面。

每个风扇还可以包括第二唇缘，第二唇缘朝向相对的风扇突出并至少部分覆盖定子的绕组端部。

第一唇缘和第二唇缘可以是环形的并有角度地连续，例如，每个唇缘具有位于垂直于转子的旋转轴的平面中的自由边缘。

转子可以为绕线转子。

在本发明的另一方面中，本发明还提供一种冷却旋转电机的方法，其中，冷却通过致使两个空气流在空气入口和空气出口之间流动发生，第一空气流在电机的定子叠片的堆叠和壳体之间流动，而第二空气流沿着在电机的定子叠片的堆叠和空气隙中的通路流动，这两个空气流在两个风扇的作用下从电机的中间区域向电机的端部流动。

在位于沿着壳体的总长度的中间位置的中间平面的任一侧上，上述中间区域可以例如位于沿着电机的壳体的总长度的1/2-1/3和1/2+1/3距离之间，优选在1/2-1/6和1/2+1/6距离之间。

第一空气流和第二空气流可以分别从电机的不同的空气入口形成。

可以使第一空气流在与第二空气流汇合之前围绕定子的绕组端部流动。可替选地，第二空气流可以保持独立于第一空气流。

附图说明

通过阅读以下关于本发明的非限制性实施方式的详细描述以及研究附图可以更好地理解本发明，附图中：

图1为根据本发明制造的电机的示意侧视图；

图2为图1所示的电机的纵向截面的不完整的示意图；

图3示出图1所示的电机的立体图；

图4示出实施方式的细节；

图5为图1所示的电机在其壳体被移除后的示意图；以及

图6为转子的示意立体图。

具体实施方式

图1至图3示出的电机1具有固定到定子3的壳体2，定子3包括磁性定子叠片的堆叠4和绕组5。

电机1还具有转子10，转子10在图6中单独示出。

转子10具有固定到转子叠片14的轴11、绕组13、以及两个布置在绕组13的相对两端的风扇18。

转子10可以包括极间通道110。

风扇18邻近电机的端板20旋转，端板20设置有用于允许空气漏出的开口24。这些端板20可以支承多组轴承，轴11穿过所述轴承(为了附图的清楚而未示出)。

在所述示例中，风扇被设计成从电机内侧吸入空气并经由出口24将空气排出，为此，风扇18包括附连到轮毂31的叶片30，轮毂31用于将叶片30紧固到轴11。

如图2所示，每个风扇18可以包括环形唇缘34，环形唇缘34封闭位于壳体2和定子3之间的空间40，由此迫使空气围绕定子的绕组端部46通过。

所述示例中的每个风扇18还可以包括环形腹板45，环形腹板45在轴向上较小程度地覆盖定子的绕组端部46。

至少一个通道50形成在定子叠片的堆叠4和壳体2之间，以允许冷却空气从通过壳体2(例如沿着电机的大致中间位置)形成的空气入口槽52流动，该流动在由风扇18所产生的吸力作用下发生。

槽52可以例如通过机加工壳体2来制成，并且槽52由突出超过壳体2的各轴环60限定在电机的横向中间平面的旁边。

作为示例，轴环60固定到定子叠片的堆叠4上，例如焊接到定子叠片的堆叠4上。

在一个变型例中，轴环60可以被制成覆盖在定子叠片的堆叠上的金属片的径向突出部。

轴环60可以彼此平行，垂直于旋转轴X延伸。

特别如图2所示，定子叠片的堆叠4包括通路68，通路68允许经由存在于轴环60之间的入口63进入的空气到达空气隙100和转子10。

在操作中，致使风扇18旋转，从而经由形成在轴环之间的入口63和槽52同时吸入空气。

通过槽52吸入的空气在定子叠片的堆叠4和壳体2之间流动到空间40，绕组端部46位于空间40中，所述空气通过腹板45转向而围绕绕组端部流动，然后所述空气通过位于腹板45和轮毂31之间的风扇的通道被吸入。

在轴环60之间吸入的空气沿着空气隙100转子的极间通道110流动。

通过径向、倾斜地引导，空气离开电机的横向中间平面。

当然，本发明并不限于上述实施方式。

特别地，空气入口、空气出口、或风扇可以不同的方式制成。

定子叠片的堆叠可以包括可能以交错构造布置的鳍和/或通道，以提高对流热交换。

可以将端板设定成特殊的“涡形”形状，以改善空气流的总体性能。此外，为了避免冷却流体从出口流回入口，端板可以被布置成使得空气的流出流被从电机的中心部分朝向电机的端部引导。

轴环60可以被制成与所示的形状不同的形状，以最小化空气在出口和入口之间的任何再循环。

所示的风扇可以由双通道风扇代替，用于分离用于定子的冷却空气流和用于转子的冷却空气流。

除非有相反说明，用于“包括”应被理解为与“包括至少一个”同义。

Claims (13)

1.一种旋转电机，包括壳体（2），所述壳体容纳定子（3）和转子（10）的至少一部分，所述壳体包括空气入口和空气出口，所述转子驱动至少两个风扇（18），所述风扇被布置成使得产生从所述空气入口流向所述空气出口的空气流，所述风扇被布置在所述转子的与所述定子互相作用的部分的相对两端处，所述空气出口（24）被布置在所述空气入口（52、63）的两侧上，第一空气流在所述电机的定子叠片的堆叠和所述壳体之间流动，而第二空气流在所述电机的空气隙中流动，所述第一空气流和所述第二空气流分别从所述电机的不同的空气入口形成，所述定子包括至少一个穿过所述定子叠片的堆叠（4）的通路（68），所述通路（68）与所述空气入口（63）相通，以能够使得空气到达所述电机的空气隙（100），在所述空气隙（100）中流动的空气通过形成在两个轴环（60）之间的至少一个入口（63）被吸入，所述轴环被制成覆盖在所述定子叠片的堆叠上的金属片的径向突出部或者被固定到所述定子叠片的堆叠上。

2.如权利要求1所述的电机，其中，所述空气在至少一个通道（50）中流动，所述通道形成在所述定子叠片的堆叠（4）和所述壳体之间。

3.如权利要求1所述的电机，其中，所述转子具有极间通道（110），已到达所述空气隙的空气能够在所述极间通道之间流动。

4.如权利要求1所述的电机，其中，所述风扇被布置成致使在所述定子叠片的堆叠（4）和所述壳体（2）之间流动的空气在到达所述风扇（18）的叶片（30）之前与在所述空气隙（100）中流动的空气汇合。

5.如权利要求4所述的电机，其中，每个风扇包括第一唇缘（34），所述第一唇缘（34）封闭位于所述风扇和所述壳体之间的空间（40）。

6.如权利要求1所述的电机，其中，每个风扇包括唇缘（45），该唇缘（45）朝向相对的风扇突出并至少部分覆盖在所述定子的绕组端部（46）上。

7.如权利要求1所述的电机，其中，所述空气入口（52、63）定位在所述空气出口之间的中间位置。

8.如权利要求1所述的电机，其中，至少一些所述空气入口（52）在所述壳体（2）中机加工形成。

9.如权利要求1所述的电机，其中，所述转子为绕线转子。

10.一种冷却电机的方法，其中，冷却通过致使两个空气流在空气入口和空气出口之间流动而发生，第一空气流在所述电机的定子叠片的堆叠（4）和壳体（2）之间流动，而第二空气流沿着在所述电机的定子叠片的堆叠中和空气隙（100）中的至少一个通路（68）流动，所述两个空气流在两个风扇（18）的作用下从所述电机的中间区域向所述电机的端部流动，所述第一空气流和所述第二空气流分别从所述电机的不同的空气入口形成，在所述空气隙（100）中流动的空气通过形成在两个轴环（60）之间的至少一个入口（63）被吸入，所述轴环被制成覆盖在所述定子叠片的堆叠上的金属片的径向突出部或者被固定到所述定子叠片的堆叠上。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一空气流和所述第二空气流在从所述电机中排出之前彼此汇合。

12.如权利要求10所述的方法，其中，使所述第一空气流在与所述第二空气流汇合之前围绕定子的绕组端部流动。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第二空气流保持独立于所述第一空气流。

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