CN102769362A - 带内置冷却器的大功率三相异步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带内置冷却器的大功率三相异步电动机，包括壳体、定子、转子和转轴，所述内置冷却器包括位于壳体外，且与转轴端部固定连接的外风扇；位于壳体外，且罩设于外风扇外的集风器；若干穿设于壳体内的冷却管；该冷却管的一管口延伸至集风器内，另一管口延伸至远离外风扇所在端的壳体外。本发明中，外风扇将冷空气抽入集风器内，冷空气通过外风扇被推入冷却管内，当冷空气经过冷却管后，冷空气会吸收冷却管的温度并排出壳体，从而形成一个循环的空气冷却系统。本发明节省了扩大壳体所花费的材料损耗，且结构紧凑，冷却效果明显，有助于提高企业的整体效益。

Description

带内置冷却器的大功率三相异步电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机，尤其是一种带内置冷却器的大功率三相异步电动机。 

背景技术

电动机是一种将电能转换成机械能的设备，在能量转换过程中不可避免地会产生大量热量，尤其是大功率的电动机所产生的热量会更多，而这些热量如果不能及时排出，就会引起电动机内部温度升高，乃至影响电动机的工作效率。为此，目前普遍做法是通过在电动机上安装内外风扇，外壳上设置散热筋和通风槽等冷却装置，以此解决电动机温升高，及由此带来的效率低的问题。 

中国专利申请公布号CN201556993，申请公布日2010年8月18日，专利名称为“一种带风扇的电机”中公开了一种电机，具有壳体、定子、转子和风扇；所述转子包括转子组和轴，所述轴具有通过轴径台阶分开的、具有不同直径的分段；所述轴通过在壳体的法兰盖中的固定轴承和在壳体的轴承盖中的浮动轴承支承；所述定子固定在壳体的定子壳体内，所述风扇包括一风扇罩；所述风扇罩包括一具有连续弯曲的第一周面的风扇罩第一轴向段、和一带有第二周面的风扇罩第二轴向段，所述第二周面具有至少一个在周向方向上不弯曲的分段；所述风扇罩第一轴向段包围带驱动装置的风扇叶轮。风扇罩第二轴向段至少部分重叠地罩盖在电机壳体上。在风扇罩上固定有一风扇接线盒。一端面，用于风扇马达的接纳部和风扇接线盒座一体形成，并固定在风扇罩上。该专利中，电机装上该风扇后，不仅散热效果好，而且更加经济耐用。 

但是，由于电机壳体内的空间相对密闭，内部空气流通性不好，即使装有风扇，也不能保证电机内外的空气能进行很好的交替循环，这样将大大影响了电机的冷却效果。据统计，现有的电机温升主要是由铁芯的发 热产生的，而为了进一步降低电机内的温升，现有的另一方案是将电机外壳做的更大，以便提高电机的散热效果。但是，过大的外壳不仅浪费生产材料，而且使得制造成本提高高，导致企业利润大幅降低，不利于企业的竞争和发展。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种有效降低电动机温升，提高电动机工作效率的带内置冷却装置的大功率三相异步电动机。 

本发明技术方案是：一种带内置冷却器的大功率三相异步电动机，包括壳体、定子、转子和转轴，所述内置冷却器包括 

位于壳体外，且与转轴端部固定连接的外风扇； 

位于壳体外，且罩设于外风扇外的集风器； 

若干穿设于壳体内的冷却管， 

该冷却管的一管口延伸至集风器内，另一管口延伸至远离外风扇所在端的壳体外。

进一步设置为：所述冷却管沿转轴轴向设置。 

采用上述技术方案，冷却管穿过壳体时沿转轴轴向设置，直线布置的冷却管不仅使整体结构清晰简单，而且单根冷却管在壳体内所经长度最短，故在外风扇的作用下，冷却管内冷空气从一端到另一端的速度更快，也即提高了冷却管内冷空气的更换速度，进而提高冷却管在冷却过程中所发挥的作用。 

进一步设置为：各冷却管环绕转轴轴向布置于壳体内。 

采用上述技术方案，转子转动时，转子随转轴一起转动，而环绕转轴轴向布置的冷却管能在壳体内全方位地吸收转子所散发出来的热量，提高对对电动机的降温效果。 

进一步设置为：所述集风器为筒状，该集风器的筒口与壳体固定，集风器的筒底开设有位置与外风扇相对应的集风口，该集风口处还设有向集风口内延伸的喇叭环，该喇叭环的大口端与集风口密封连接。 

采用上述技术方案，集风器能提高外风扇将外部空气抽取进入冷却管内，当外风扇工作时，喇叭环能使喇叭环小口端的气压迅速降低，且降低 速度大于大口端快，从而使得小口端处形成相对大口端处的低压，由此能促进大口端处的空气向小口端处的流动，提高外风扇抽气时的气流量。其中，外风扇的扇叶转动起来后会形成一个圆环结构，而喇叭环的小口端则延伸至该圆环的内径处，也即喇叭环的小口端扣于该圆环的内径上，这样，当外风扇从外向内抽风时，进入集风器内的气流不会发生倒流的情况，由此提高集风器的抽气效果。 

进一步设置为：所述外风扇为离心式风扇。 

采用上述技术方案，离心式风扇是将流体沿风扇的轴向吸入，并利用离心力将流体从圆周方向甩出去，从而使得外部冷空气抽入集风罩后迅速扩散开来并吹入各个冷却管内，由此加快壳体内的冷却速度，提高冷却效果。 

进一步设置为：壳体内的转轴上固设有内风扇，该内风扇位于转子上沿转轴轴向的两端部。 

采用上述技术方案，内风扇随转轴的转动一起运动，而转动的内风扇将在壳体内产生流动的气流，而该气流将使冷却管周围的空气流动加快，那么经过冷却管的热空气能快速地和周围气流进行热交换，从而提高冷却管和壳体内热量交换的速度和效果。其中，该内风扇为离心式风扇。 

进一步设置为：所述定子上开设有沿转轴径向排布的若干通风孔。 

采用上述技术方案，在定子上开设沿转轴径向排布的通风孔，当有气流经过通风孔时，气流将把定子所产生的热量给带走，从而加快定子和周围空气的热量交替，进而促进壳体内气流和冷却管的热量交替，从而提高内置冷却器的冷却效果。 

进一步设置为：所述转子上开设有沿转轴径向排布的若干通风孔。 

采用上述技术方案，在转轴外壁上焊设有沿转轴轴向布置的幅板，该幅板至少有四条，且环绕转轴周壁设置，而转子则固定于幅板上，且两相邻幅板间间隔设置，因此，转轴和转子间具有一定供气流流通的间隙。当内风扇转动并产生壳体内的气流流动时，气流将从转轴和转子间的间隙进入转子上的通风孔内，经过热交换后，气流从转子上通风孔处流出并进入转子和定子间的间隙内，接着进入定子上的通风孔内，由此加快转子和壳体内气流的热交换，从而实现壳体内气流和冷却管的热量交换，进而提高 冷却器的冷却效果。 

优选设置为：所述定子上的通风孔和转子上的通风孔数量相同，且位置对应；定子和转子上位置对应的通风孔之间随转子的转动间歇性的形成径向通风道。 

采用上述技术方案，定子上通风孔和转子上通风孔位置对应，是指在转轴上划分出若干与转轴轴向垂直的开孔平面，各开孔平面间间隔一定距离且相互平行，则定子上一通风孔所在位置位于一开孔平面上，而转子上与定子上该通风孔所对应的通风孔位于同一开孔平面上。由于转子和定子上的通风孔均沿转轴径向设置，那么，转子上的通风孔随着转子的转动，终会与定子上通风孔形成同一直线，由此则构成转子上通风孔和定子上通风孔间的直线导通，从而有助于气流从转子上通风孔进入定子上通风孔内，然后在壳体内形成一个循环气流，实现壳体内冷热气流的交替。 

进一步设置为：定子上沿转轴轴向的两端部覆盖有挡风板。 

采用上述技术方案，位于定子两端部的挡风板能阻挡沿转轴轴向的气流进行流动，由此使得气流只沿转轴径向流动，气流经过定子和转子上的通风孔后，在壳体内形成一个环状的循环气流，进而促进壳体内冷热气流的交换。 

本发明的有益效果是：外风扇工作时，以外风扇对气流的作用力来划分看，外风扇扇面的两侧分别为抽气端和鼓气端。当外风扇开始工作时，外风扇将把集风器外的冷空气抽入集风器内，而冷却管在集风器内的管口位于外风扇鼓气端处，那么冷空气将通过外风扇被推入冷却管内，此时冷空气从冷却管一开口端处流入冷却管，并从另一开口端处流出并排出壳体外。其中，冷却管为金属材质，由于冷却管不仅和壳体内空气接触，而且还和壳体直接接触，经过热交换后，冷却管的温度和壳体内相一致，当冷空气经过冷却管后，冷空气会吸收冷却管的温度并由气流带出壳体，从而在壳体内形成一个循环的空气冷却系统。同时，辅助以内风扇的工作，内风扇鼓动的气流在壳体内形成气流内循环系统，该气流内循环系统将电机内部热量带至冷却管处，实现电动机整个冷却系统做到外抽内排的作用，进一步对电动机进行冷却。本发明节省了扩大壳体所花费的材料损耗，且结构紧凑，冷却效果明显，有助于提高企业的整体效益。 

附图说明

图1为本发明实施例的局部剖视图。 

图2为本发明实施例的侧视图。 

图3为图1中气流循环的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述： 

如图1、2、3所示，本实施例包括壳体1、转轴2、与壳体1固定连接的定子3，及与转轴2固定连接的转子4，转子4随转轴2一起转动，在转子4和定子3间会留有一定的配合间隙，该配合间隙可供气流流通用。同时，当本发明通入电源后，转子4和定子3间的配合间隙处形成磁场，使得转子4与定子3间产生相对的磁场切割，从而实现电能和机械能间的转换。 

由于大功率三相异步电动机工作时会产生大量的热量，所以在壳体1内设有内风扇5，该内风扇5被固定安装于转轴2上，该内风扇5有两个，且两个内风扇5分别位于转子4上沿转轴2轴向设置的两端部处。内风扇5随转轴2一起转动，该内风扇5为离心式风扇，故内风扇5将会把气流向转子4方向鼓动，从而在壳体1内形成循环气流，实现对壳体1内的降温。 

为了提高内风扇5在壳体1内的冷却效果，那么在定子3以及转子4上均开设有沿转轴2径向排布的多条通风孔6，定子3上通风孔6a和转子4上通风孔6b数量相同且位置对应。其中，在转轴2上划分出十三个与转轴2轴向垂直的开孔平面，两相邻开孔平面间的间距一定，则定子3上一通风孔6a所在位置位于一开孔平面上，而转子4上与定子3上该通风孔6a所对应的通风孔6b位于同一开孔平面上。同理，定子3和转子4在同一开孔平面上所开设的其他通风孔6位置也均相互对应。本发明中，转子4上同一个开孔平面上开设有四个绕转轴2对称分布的通风孔6b，而定子3上在该开孔平面上同样开设有四个绕转轴2对称分布的通风孔6a。众所周知，定子和转子均是由多组形状、大小相同的线圈绕组而成，无论是定 子上，还是转自上，任意两相邻线圈间均带有隔开两相邻线圈的线圈槽，该线圈槽即为用于通风用的通风孔6，而通风孔6的个数由定、转子的槽数决定，虽然定子槽数与转子槽数可能不等的，但是，只要在线圈槽在同一平面上即可实现径向通风。由于转子4和定子3上的通风孔6均沿转轴2径向设置，由于转子4上通风孔6b随着转子4的转动，终会与定子3上通风孔6a形成同一直线上，由此则构成转子4上通风孔6b和定子3上通风孔6a间的直线导通，也即形成径向通风道，从而有助于从转子4上通风孔6b流出的气流进入定子3上通风孔6a内，使得转子4和定子3上的通风孔6形成气流通道，以便气流沿转轴2的径向流动。同时，在内风扇5的作用下，气流在壳体1内形成一个环形的循环气流，从而促进壳体1内冷热气流的交换。 

同时，在定子3上沿转轴2轴向的两端部覆盖有挡风板7，该挡风板7沿转轴2径向展开。位于定子3两端部的挡风板7能有效阻挡沿转轴2轴向的气流流动，同时引导气流向定子3的径向流出，从而能促进气流沿转轴径向流动，并经过定子3和转子4上的通风孔6，由此在壳体1内形成一个循环气流，进而促进壳体1内冷热气流的交换。 

为了方便转子4在转轴2上的安装，同时保证气流能顺利进入转子4上通风孔6b内，故在转轴2外壁上焊设有沿转轴2轴向布置的幅板，该幅板有四条，且环绕转轴2周壁设置，并且在两相邻幅板间会保留一定间隙，该间隙为一条沿转轴2轴向排布的深槽，深槽内可供气流流通用。在转轴2上总共有四条这样的深槽，这些深槽被用来供气流沿转轴2的轴向流通用，而转子4则固定于幅板上。当内风扇5转动时，会在壳体1内的气流产生流动，此时气流将从该深槽处进入转子上通风孔6b内，然后气流从转子4上通风孔6b处流出并进入定子3上通风孔6a内，由此使得转子4和定子3所产生的热量被气流迅速带走，进而加快壳体1和外部的热交换。 

为了进一步提高对电动机的冷却效果，在电动机内还设有内置冷却器8，该内置冷却器8包括十组穿设于壳体1内且沿转轴2轴向分布的冷却管81；位于壳体1外，且与转轴2端部固定联动的外风扇82；位于壳体1外，且罩设于外风扇82外的集风器83；该冷却管81的一管口延伸至集风 器83内，另一管口延伸至远离外风扇82所在端的壳体1外。外风扇82工作时，根据外风扇82对气流的作用力来划分，外风扇82扇面的两侧分别为抽气端和鼓气端。该处，外风扇82为离心式风扇。 

每组冷却管81为21根冷却管，21根冷却管81成分成三列并呈弧形结构分布，各组中弧形分布的冷却管81直径依次对应。各冷却管81环绕转轴2轴向布置于壳体1内，能在壳体1内全方位地对内部散发的热量由冷却管81内气流吸收后排出壳体1，能有效发挥降温作用，提高散热效率。其中，每组冷却管81的根数可根据电动机型号和电动机功率大小计算得出，从而灵活地规划和设置各冷却管81的数量。 

为了提高外风扇82的工作效率，所设置的集风器83发挥了很大的作用。集风器83为筒状，该集风器83的筒口与壳体1固定，集风器83的筒底开设有位置与外风扇82相对应的集风口831，该集风口831处还设有向集风器83内延伸的喇叭环832，该喇叭环832的大口端与集风口831密封连接。当外风扇82工作时，喇叭环832能使喇叭环832小口端的气压迅速降低，且降低速度大于大口端快，从而使得小口端处形成相对大口端处的低压，由此能促进大口端处的空气向小口端处的流动，提高外风扇82抽气时的气流量。其中，外风扇82的扇叶转动起来后会形成一个圆环，而喇叭环832的小口端则延伸至该圆环的内径处，也即喇叭环832的小口端扣于该圆环的内径上，这样，当外风扇82从外部向内抽风时，进入集风器83内的气流不会发生倒流的情况，从而提高了集风器83的抽气效果。 

如图3所示，壳体1内和壳体1外的气流分别在内风扇5和外风扇82作用下所形成的循环路径。由图可显而易见地知道，壳体1内的气流在内风扇5的作用下，依次由转子4上通风孔6b进入定子3上通风孔6a，从定子3上通风孔6a流出后经过冷却管81所在位置，然后气流循环流至转子4和转轴2的连接处，并在此处再次进入转子4上通风孔6b内。而壳体1外的气流经过外风扇82作用从集风器83的喇叭环832处被抽入，然后经过冷却管81从电动机的一端至另一端，并排出壳体1。整个气流循环过程能有效地将壳体1内的热量经过冷空气交换后排出壳体外，从而迅速有效地降低电动机的温度。 

本发明中，当外风扇82开始工作时，外风扇82将把集风器83外的 冷空气抽入集风器83内，而冷却管81在集风器83内的管口位于外风扇82鼓气端处，那么冷空气将通过外风扇82被推入冷却管81内，此时冷空气从冷却管81一开口端处流入冷却管81，并从另一开口端处流出并排出壳体1外。其中，冷却管81为金属材质，由于冷却管81不仅和壳体1内空气接触，而且还和壳体1直接接触，经过热传导后，冷却管81的温度和壳体1内相一致，当冷空气经过冷却管81后，冷空气会吸收冷却管81的温度并随气流排出壳体1，由于外风扇82始终保持工作状态，从而形成一个循环的空气冷却系统，同时辅助以内风扇5的工作，内风扇5鼓动的气流在壳体1内形成气流内循环系统，该气流内循环系统将电机内部热量带至冷却管81处，实现电动机整个冷却系统做到外抽内排的作用，进一步对电动机进行冷却。该是专利节省了扩大壳体所花费的材料损耗，且结构紧凑，冷却效果明显，有助于提高企业的整体效益。 

Claims (10)

1.一种带内置冷却器的大功率三相异步电动机，包括壳体、定子、转子和转轴，其特征是：所述内置冷却器包括

位于壳体外，且与转轴端部固定连接的外风扇；

位于壳体外，且罩设于外风扇外的集风器；

若干穿设于壳体内的冷却管，

该冷却管的一管口延伸至集风器内，另一管口延伸至远离外风扇所在端的壳体外。

2.根据权利要求1所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述冷却管沿转轴轴向设置。

3.根据权利要求2所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：各冷却管环绕转轴轴向布置于壳体内。

4.根据权利要求1所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述集风器为筒状，该集风器的筒口与壳体固定，集风器的筒底开设有位置与外风扇相对应的集风口，该集风口处还设有向集风口内延伸的喇叭环，该喇叭环的大口端与集风口密封连接。

5.根据权利要求1所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述外风扇为离心式风扇。

6.根据权利要求1所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述壳体内的转轴上固设有内风扇，该内风扇位于转子上沿转轴轴向的两端部。

7.根据权利要求6所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述定子上开设有沿转轴径向排布的若干通风孔。

8.根据权利要求7所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述转子上开设有沿转轴径向排布的若干通风孔。

9.根据权利要求8所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述定子上的通风孔和转子上的通风孔数量相同，且位置对应；定子和转子上位置对应的通风孔之间随转子的转动间歇性的形成径向通风道。

10.根据权利要求9所述的带内置冷却器的大功率三相异步电动机，其特征是：所述定子上沿转轴轴向的两端部覆盖有挡风板。

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