CN102969837B - 具有增强冷却的电动机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动旋转机器，这种机器包括：绕一个轴线旋转的一个转子轴(4)，以及由该转子轴(4)支承的一个风扇(15)，其特征在于，该机器包括用于驱动该风扇的一个电动机，从而使之有可能相对于该转子轴(4)来调整该风扇的相对旋转速度。

Description

具有增强冷却的电动机器

技术领域

本发明涉及电动旋转机器，并且更加具体地涉及通过一个结合到机器中的风扇来冷却的那些电动旋转机器。

背景技术

常规地，在某些电动旋转机器上，这些风扇被紧固到这种机器的旋转部分(称作转子)上，并且因此具有与轴的旋转速度相同的一种旋转速度。图1以纵向半截面示出了这种类型的机器。风扇3被直接附接到绕一条旋转轴线旋转的轴4上。

另一个较不普遍的解决方案在于将一种强制通风连接在该机器的冷却回路的上游或下游。

在风扇被紧固到转子上的常规情况下，如图1所展示的，当机器是一台其转子被以恒定的速度来驱动的交流发电机时，这个转子的速度是固定的并且对应了额定旋转速度。风扇的大小被确定为在最大负载的情况下带走这个机器的损耗。因此，风扇的流速和机械损耗是恒定的并且不依赖于机器的真实冷却要求。

在外部强制通风的情况下，通风的流动速度可以根据有待从机器中清除出的这些卡路里的真实要求来进行调整。另一方面，通风源在机器之外这一事实使之难以将空气流动定向并引导穿过这个机器。安装内部隔板以便将空气流动集中在这些热点上就事实上变得非常重要。这种解决方案导致外部空间要求以及机器成本的相当大增加。

发明内容

本机器的目的是而进一步值得注意地增强电动旋转机器以便更好地对其冷却。

因此本发明的主题是一种电动旋转机器，这种电动旋转机器包括：

一个转子轴，这个转子轴绕一个轴线旋转，以及

一个风扇，这个风扇由这个转子轴支承，

这个机器包括一个用于驱动风扇的电动机，从而使之有可能相对于这个轴来调节这个风扇的相对旋转速度，这个风扇优选通过借助这个电动机而获得的一种机动化的连接来被连接到这个转子轴上。

通过本发明，这个风扇是处于这个机器的要点地位以便提供最佳的冷却，但是其旋转速度不必等于这个轴的速度，而取决于其电动机旋转的方向和速度而能够是更快或更慢的。以此方式，就使得将风扇的流速调整到这个机器的真实冷却要求成为可能。

通过此系统，通过提高风扇的旋转速度，就使之有可能抽出更多的卡路里并且因此提高机器具体的功率。风扇的旋转速度可以受控于对这个机器所要求的功率。

风扇旋转的方向和速度可以受控于这个机器的输出功率以便优化这个设备的整体效率。优选的是在相同的方向上旋转。风扇的旋转速度可以是根据这个机器至少一个绕组的温度来控制的，以便在所选择的温升级别内确保最佳的冷却。

这种机动化的连接包括用于驱动风扇的这个电动机，而后者是能够由转子的一个绕组来供电。这个机器可以是一个交流发电机并且用于驱动风扇的这个电动机可以是由转子支承的一个励磁电枢来供电的。

这个转子可以包括一个电子电路来控制这个用于驱动风扇的电动机的速度。这个转子可以包括一个温度传感器，这个温度传感器用于感测转子的一个绕组的温度，并且这个电子电路可以从这个传感器接收一种信号，这个风扇的速度是随着这个感测的温度的变化来被调节的。

这个风扇可以包括被紧固到一个管状裙上的多个叶片，这个管状裙支承多个永磁体。

这个风扇可以被放置在机器的一个壳体之内，在这个转子的一个主要部分与这个风扇之间的轴向距离是小于这个风扇的轴向空间的要求。

这个机器可以包括一个安全机构，当满足一种预定条件时，值得注意地是这个风扇与这个转子轴之间的机动化的连接或者这些控制电子件失效时，这个安全机构致使这个风扇独立于这种机动化的连接而是随着这个转子轴来旋转的。

本发明的另一主题是一种用于对根据本发明的电动旋转机器进行冷却的方法，这个风扇是取决于机器的冷却要求是以相对于这个电动机的轴的一种可变的速度来旋转的。

附图说明

通过阅读后面的非限制性的多个示例性实施方案的以下详细说明并且通过查看附图将会更好地理解本发明，在附图中：

先前已说明的图1表示根据现有技术生产的电动旋转机器，

图2是根据本发明生产的机器的类似于图1的视图，

图3表示图2的细节，并且

图4是用于对驱动风扇的电动机进行控制的电子电路的一个实例的框图。

具体实施方式

在图2和图3中示出的电动旋转机器1是一个交流发电机，但是本发明不限于一种具体类型的机器并且适用于电动机。以下说明对于所有类型的机器均有效。

在图2的实例中，机器1的转子5包括一个主要部分7(包括磁体轮8)，并且还在这个主要部分7的一侧上包括一个励磁电枢9。

轴4由多个滚动轴承10支承，这些滚动轴承存在于例如机器1的末端处。这个机器包括一个壳体12，这个壳体容纳了定子13，这个定子可以是常规的。

为支承这个轴4并且将这个轴引导在绕其纵向轴线的旋转之中而提供的这些滚动轴承可以在这个壳体12之内或者之外。

在主要部分7处于同励磁电枢9的相反端的那一侧，由这个轴4支承一个风扇15。

风扇15是通过多个滚动轴承20组装到这个机器转子轴4上的。它是通过一个例如带有转笼26(带有多个永磁体)的电动机22(优选是DC无刷型的)来旋转的。

风扇15可以(例如通过模制)制作有与轴线X同轴的一个管状裙38，这些磁体26被附接在这个管状裙的径向内面上。

一个定子磁路23被紧固到轴4上并且其多个绕组由一个电子电路24来供电，电子电路的这些部件存在于例如一个印刷电路板上，而印刷电路板例如被多个螺钉39附接到这个轴4上，在径向上超出这些绕组23。

电动机22的电力供应有利地是取自这个交流发电机的励磁电枢9的输出处。具体地讲，出于承受瞬时过载能力的原因，为用DC电流给交流发电机的转子供电而设计的这个励磁电枢通常有能力输送一个比转子永久所需的更高的功率。

用于驱动风扇15的这个电动机22的运转可以是自主性的，也就是说这个风扇15在一个方向上并且以一个速度来旋转，这个方向和这个速度是取决于机器1内部的多个参数而并非源自机器外部的信号来由电子电路24确定的。

作为一种变体，这个转子接收例如来自一个电压调节器的控制信号，这些控制信号控制着电动机22的运转，这些信号例如是由转子与定子之间的一种无线连接来传送的。

值得注意地在自主性运转的情况下，这个电动机22可以受控于机器的例如由一种温度测量来确定的冷却要求。

在所展示的实例中，风扇15被定位于紧邻这个交流发电机的磁体轮8。因此使之易于将一个温度传感器30放置在磁体轮8的这些绕组上并且确保此信息被用于控制这个风扇的电子电路24记录以便优化风扇的旋转速度。

通过风扇15的旋转而产生的空气流动在空气间隙内流动。风扇15可以包括一个环形唇缘48，这个环形唇缘在离开这个壳体一段短的距离处旋转以便确保空气优选地流动通过叶片之间形成的通道。这些空气流动已经通过图2中的多个箭头指明。

风扇紧邻机器转子的主要部分7这一事实允许了在对风扇进行控制的电子电路失效的情况下用于保障通风的大量可能性。可以有利地提供一种简单的机电装置，例如一个功率失效装置，以便在这个风扇电动机22故障的情况下自动地将这个风扇与轴进行重新同步。

在这个风扇被一种DC无刷类型的电动机来机动化的情况下，可能的是将这个磁回路的尺寸确定为使得在这些磁体与定子之间的磁耦合足以在电力失效的情况下驱动这个风扇。

如果必要的话，提供两个此类风扇，一个在前部，另一个在后部，空气通过机器的中部进入并且这些风扇在这些末端将空气排出。用于驱动这个风扇的定子也可以是在这个机器的定子上。

本发明不限于仅仅已经说明的实例。

表述“包括一个”必须被理解为“包括至少一个”的含义。

Claims (7)

1.一种电动旋转机器，包括：

转子的轴(4)，所述转子的轴绕轴线(X)旋转，以及

风扇(15)，所述风扇由所述转子的轴(4)支承，

所述机器包括用于驱动所述风扇的电动机，从而能够调节所述风扇相对于所述转子的轴(4)的相对旋转速度，所述机器是交流发电机，并且用于驱动所述风扇(15)的电动机(22)由励磁电枢(9)供电，所述励磁电枢(9)由所述转子所支承并且设计成用DC电流给所述转子供电。

2.如权利要求1所述的机器，其中所述转子包括电子电路(24)来控制用于驱动所述风扇(15)的电动机(22)的速度。

3.如权利要求2所述的机器，其中所述转子包括温度传感器(30)，所述温度传感器(30)用于感测所述转子的绕组的温度，并且所述电子电路(24)从所述温度传感器(30)接收信号，所述风扇的速度作为所测量的温度的函数来进行调节。

4.如权利要求1所述的机器，其中所述风扇(15)包括被紧固到管状裙(38)上的叶片，所述管状裙(38)支承永磁体(26)。

5.如权利要求1所述的机器，其中所述风扇的旋转速度受控于所述机器所需求的功率。

6.如以上权利要求中任一项所述的机器，包括安全机构，当所述风扇与所述转子的轴之间的机动化的连接失效时，所述安全机构致使所述风扇独立于所述机动化的连接而与所述转子的轴一同旋转。

7.一种用于对如权利要求1至6中任一项所述的电动旋转机器进行冷却的方法，其中所述风扇取决于所述机器的冷却要求以相对于所述转子的轴的可变速度旋转。