CN103999336A

CN103999336A - 用于冷却电机的装置和方法

Info

Publication number: CN103999336A
Application number: CN201280042819.3A
Authority: CN
Inventors: 佩卡·肯尼宁
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-08-20
Also published as: BR112014004877A2; JP2014525731A; WO2013030444A2; FI123727B; KR20140056377A; US20140183990A1; FI20115858A0; WO2013030444A3; FI20115858A; EP2751911A2

Abstract

一种用于冷却电机的方法和装置，该装置包括电机（10）和连接至电机的轴（11）的至少一个风机（20），至少一个风机（20）用于将冷却剂吹送到电机中或者从电机抽吸冷却剂，其中，所述至少一个风机（20）是侧通道风机。

Description

用于冷却电机的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于冷却电机的装置和方法。

背景技术

电机——例如马达或者发电机——可以通过将冷却剂吹送到电机中或者从电机抽吸冷却剂的一个或多个风机进行冷却。这使得能够实现围绕电机和/或穿过电机的冷却剂循环。冷却剂例如可以是空气。

冷却风机可以实施为单独的风机，使得该风机包括其自身用于驱动风机的马达。通常，这种单独的风机是电驱动的并且由此还需要其本身的电源供应。使用单独的风机的问题在于，如果到单独风机的电源供应被中断，那么电机的冷却也被中断，即使电机本身未必停止也是如此。这会使电机变得过热。另外，单独的风机和与该风机相关联的可能的控制单元可能需要相对大的空间。

用于实施用于电机的冷却风机的另一替代方式是使用连接至电机的轴的冷却风机。在此情形中，当电机旋转时，电机同时也驱动连接至轴的冷却风机，这意味着每当电机进行旋转，冷却作用就在进行。通常，连接至电机的轴的冷却风机与单独的风机相比需要更少的空间。另外，连接至轴的冷却风机例如不一定需要单独的轴承。

与电机的轴相连接的通常使用的冷却风机的示例是轴流式风机，该轴流式风机具有螺旋桨式叶片并且使冷却剂在与风机叶片绕其旋转的轴平行的方向上运动。JP2007089255公开了连接至电机的轴的冷却风机的另一示例，在此情形中，冷却风机是离心式风机。离心式风机通过离心力使冷却剂相对于风机的叶轮的旋转轴径向运动。

连接至轴的上述冷却风机的问题在于，该风机未必能够实现冷却剂的足够的压力和/或流动、特别是在低的旋转速度下。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够解决或者至少缓解上述问题的装置。本发明的目的是通过独立权利要求1和10中公开的内容所描述的装置和方法来实现的。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

基于本发明的理念是，连接至电机的轴的冷却风机是侧通道风机。

根据本发明的解决方案的优势在于，该解决方案已经能够在相对低的旋转速度下实现良好的冷却剂的压力产生和/或流动。另外，侧通道风机在结构上制得紧凑。

附图说明

现在结合优选实施方式并参照附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出用于冷却电机的装置的示例；

图2示出用于冷却电机的装置的示例；

图3示出用于冷却电机的装置的示例；

图4示出侧通道风机的示例；

图5示出侧通道风机的示例；

图6示出侧通道风机的示例；

图7示出侧通道风机的转子的示例；

图8示出侧通道风机的转子的一部分的示例；以及

图9示出侧通道风机的示例。

具体实施方式

图1示出根据实施方式的装置的示例。图1为示出装置的垂直于轴11的一半的截面图。应当指出的是，附图仅示出与理解本发明有关的元件。图1的装置包括电机10，电机10可以例如是马达或者发电机。另外，电机10可以是同步电机或者异步电机。电机10包括轴11和紧固至轴11的转子12。优选地，轴11的端部设置有轴承15，轴承15使得轴11和转子12能够旋转。电马达10还包括定子13，定子13优选地紧固至定子框架14。图1的装置还包括侧通道风机20。侧通道风机20包括定子23和转子24，定子23优选地紧固至电机10的定子框架14，转子24连接至电机10的轴11并且由此与电机10的轴11一起旋转。侧通道风机20还包括至少一个冷却剂入口开口21和至少一个冷却剂出口开口22。侧通道风机20可以包括两个或更多个冷却剂入口开口21和两个或更多个冷却剂出口开口22。入口开口21和出口开口22的数量可以是例如2、3、4、5、6、7、8或9或者更多个。优选地，入口开口21和出口开口22两者的数量是相同的。通过增加侧通道风机20的入口开口21和出口开口22的数量，可以提高侧通道风机20的冷却剂的产生，但是，相应地降低冷却剂压力的产生。优选地，每次根据被冷却的电机10的性能和运行状态选择入口开口21和出口开口22的数量，从而能够使电机10的冷却最优化。类似地，入口开口21和出口开口22的尺寸和设计可以变化，而这不会对本发明的基本理念有任何影响。

图1的示例性装置的操作基于闭式冷却剂循环，由此，该装置包括用于将从电机10排出的冷却剂送回到电机的至少一个通道。在图1的示例中，这种通道形成在电机的外罩17内。当电机10在运转中、并且由此侧通道风机20在运转中时，侧通道风机20将冷却剂从电机10抽吸到一个或多个入口开口21中，并且进一步将冷却剂从一个或多个出口开口22吹送出。冷却剂循环由图中的箭头指示。在图1的示例中，该装置还包括至少一个热交换器18，该至少一个热交换器18用于当冷却剂循环通过热交换器18时使该冷却剂冷却。在图1的示例中，冷却剂例如穿过电机10的转子12与定子13之间的空气开口和/或穿过转子空气管道16。冷却剂可以例如是诸如空气之类的气态冷却剂、或者另一类型的冷却剂。然而，冷却剂的类型与本发明的基本理念不相关。

图2示出根据实施方式的装置的示例。图2的装置与图1中示出的示例除了图2的装置基于开式冷却剂循环以外大致相同。在图2的示例性装置中，循环通过电机10的冷却剂经由侧通道风机20的一个或多个出口开口22被吹送到电机10周围的空间中。类似地，冷却剂从周围空间被抽吸到电机10中。

应当指出的是，在图1和图2的示例性装置中，冷却剂循环的方向也可以是相反的，在此情形中，侧通道风机20将冷却剂吹送到电机10中而不是将冷却剂抽吸到电机10外面。另外，可以提供多于一个的侧通道风机20。

图3示出根据实施方式的装置的示例。除了图3中示出的示例性装置包括两个侧通道风机20并且所述侧通道风机20的入口开口21和出口开口22的设计与图1和图2的示例不同以外，图3的装置在其它方面对应于图2中示出的示例。此外，在图3的示例中，所述侧通道风机20从电机10的两端对称地以箭头示出的方式将冷却剂吹送到电机10中。应当指出的是，在图3的示例性装置中，冷却剂循环的方向也可以是相反的。另外，可以在电机10的一端或者另一端中仅设置有一个侧通道风机20。

图4和图5示出了如从不同方向观察的侧通道风机20的示例。图4和图5的示例的侧通道风机20的冷却剂入口开口21和冷却剂出口开口22的设计大致对应于图1和图2中示出的示例。在图4和图5的示例中，入口开口21和出口开口22的数量是4个，但是开口的数量也可以大于或者小于4个。图4中示出的侧通道风机20的转子24的中间部分紧固至待冷却的电机的轴11（图中未示出）。

图6为与图4和图5中示出的侧通道风机类似的侧通道风机20的部分截面图，其中，省略了定子23的四分之一从而示出转子24的结构。侧通道风机的定子23是大致中空的环状壳体，在大致中空的环状壳体内形成有侧通道风机所特有的环状侧通道，该环状侧通道沿着转子24的一侧延伸并且在转子24的方向上敞开。换言之，在侧通道风机20中，侧通道在大致紧邻转子24的侧方向上（在转子24的旋转轴线的方向上）延伸。侧通道风机20的每个冷却剂入口开口21和每个冷却剂出口开口22均敞开到该侧通道中。在图6的示例中，其中入口开口21和出口开口22的数量均为4个，侧通道被壁部25相应地分成四个部段——壁部25位于所述部段之间——使得每个侧通道部段设置有一个入口开口21和一个出口开口22。侧通道由此可以包括彼此分开的两个或者更多个部段，在此情形中，优选地，至少一个冷却剂入口开口和至少一个冷却剂出口开口敞开到每个侧通道部段中。侧通道还可以包括设置有一个入口开口21和一个出口开口22的仅一个部段。在此情形中，侧通道优选地行进从入口开口21到出口开口22的几乎360°的圆周，分开的壁部25设置在入口开口21与出口开口22之间从而将侧通道切开。

图7示出侧通道风机20的转子24的示例。转子24包括多个叶片，多个叶片随着转子24旋转而使冷却剂从入口开口21流动到出口开口22中。应当指出的是，转子24的叶片的数量和设计可以与图7的示例不同，而这不会对本发明的基本理念有任何影响。

图8示出侧通道风机20的定子23的一部分的示例。图8的示例对应于图4至图8中示出的侧通道风机20的定子23的四分之一，即，整个定子23是由图8中示出的四个相互连接件形成。图8示出定子23的中空结构和形成在定子23中的侧通道，冷却剂入口开口21和冷却剂出口开口22敞开到该侧通道中。由此，在图8中示出的定子23的该部分内形成有与图4至图6中示出的侧通道风机类似的侧通道风机20的侧通道的总长度的四分之一。

图9示出根据实施方式的侧通道风机20的示例。除了图9中示出的示例包括5个入口开口21和出口开口22并且这些开口的设计与图4至图6的示例不同以外，图9的侧通道风机20在其它方面对应于图4至图6中示出的示例。图9的示例由此大致对应于包含在图3的装置内的侧通道风机20。入口开口21和出口开口22的数量可以与图中示出的数量不同。

对于本领域的普通技术人员而言明显的是，随着技术进步，本发明的基本理念可以以多种不同方式执行。因此，本发明及其实施方式不限于上文所描述的示例，而是可以在权利要求的范围内进行改变。

Claims

1.一种用于冷却电机的装置，所述装置包括：

电机（10）；以及

至少一个风机（20），所述至少一个风机（20）连接至所述电机的轴（11），用于将冷却剂吹送到所述电机中或者用于从所述电机抽吸冷却剂，其特征在于，所述至少一个风机（20）是侧通道风机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述侧通道风机（20）包括至少一个冷却剂入口开口（21）和至少一个冷却剂出口开口（22）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述侧通道风机（20）包括至少两个冷却剂入口开口（21）和至少两个冷却剂出口开口（22）。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述侧通道风机（20）包括转子（24）和环状壳体（23），所述环状壳体（23）形成沿着所述转子的一侧延伸的侧通道，由此，所述至少一个冷却剂入口开口（21）和所述至少一个冷却剂出口开口（22）敞开到所述侧通道中。

5.根据权利要求3和4所述的装置，其特征在于，所述侧通道包括彼此分开的至少两个部段，由此，至少一个冷却剂入口开口（21）和至少一个冷却剂出口开口（22）敞开到所述侧通道的每个部段中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却剂具有开式循环。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却剂具有闭式循环，由此，所述装置包括用于将从所述电机排出的冷却剂送回到所述电机（10）的至少一个通道。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述至少一个通道包括用于使所述冷却剂冷却的至少一个热交换器（18）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述电机（10）是马达或者发电机。

10.一种冷却电机的方法，包括如下步骤：

通过至少一个风机（20）将冷却剂吹送到所述电机（10）中或者从所述电机抽吸冷却剂，所述至少一个风机（20）连接至所述电机的轴（11），其特征在于，所述至少一个风机（20）是侧通道风机。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述冷却剂具有开式循环。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述冷却剂具有闭式循环，由此，所述方法包括将从所述电机（10）排出的冷却剂送回到所述电机。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在将所述冷却剂送回到所述电机之前，通过至少一个热交换器（18）冷却从所述电机（10）排出的所述冷却剂。