CN104638841B - 旋转电机组装体 - Google Patents
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Abstract
本发明的旋转电机组装体的旋转电机具有壳体、定子、转子、轴承、安装轴承的端架、安装在负荷侧相反侧端架的端上的冷却风扇、以及将冷却风引导至壳体外周的冷却罩；壳体的外周部配置有：向电枢供给驱动电流的电力变换装置；平滑电容器；进行与外部的输入输出并借助于电力变换装置控制旋转电机的动作的控制电路板；以及内置噪声滤波器的端子箱，壳体安装在电枢的外周，在壳体的外周形成有多个冷却翅片，在形成于壳体的一部分的平面部，一体地安装有电力变换装置，而且在壳体的其他部分上安装有平滑电容器和控制电路板，以在壳体的旋转轴方向上使电力变换装置的中心位置偏离旋转电机的电枢的轴向长度的中心位置的方式将电力变换装置安装在平面部上。
Description
本申请是申请号为201210019724.1、申请日为2012年1月21日、发明名称为“旋转电机组装体”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于例如以室外设置泵的驱动为首的各种机器的驱动的旋转电机，尤其是涉及还包含逆变器(以下，也称为“电力变换装置”)及各种电路板、以及噪声滤波器和电容器的、一体构成的、还具有适于在室外单独设置的构造(耐环境构造)的旋转电机组装体。
背景技术
例如，就在室外单独设置的泵而言，用于对其进行驱动的旋转电机也是单独安装的。因此，该旋转电机一般做成所谓旋转电机组装体的结构，即，与该旋转电机主体一起，包含用于向该旋转电机供给驱动电流的逆变器、在内部搭载有微计算机并构成与内部/外部的有线/无线接口并且进行各种运转控制的控制电路板(以下，也称为“控制及I/F电路板”)、以及带耐浪涌电路的噪声滤波器及DC电抗器等而以成为一个整体的方式搭载。
例如，在专利文献1中已经公知有以一体方式构成旋转电机主体及各种控制装置的控制装置一体型电动机。
另外，根据以下的专利文献2，还已经公知有具有如下结构的旋转电机组装体及泵装置，其为了高效地冷却逆变器，将该逆变器固定在旋转电机主体的侧部，并且利用安装于该旋转电机的旋转轴的一端的冷却风扇将来自外部的空气引导到逆变器的冷却翅片。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平11－27903号公报
专利文献2：日本特开2009－278807号公报
然而，在成为上述现有技术的旋转电机组装体中，还存在以下问题。即，在与旋转电机主体一起搭载的各种部件中，尤其是在电力变换装置中，构成逆变器的功率开关元件(例如，IGBT等)，其发热量很大。因此，如上述专利文献1所公开的那样，在旋转电机的一个端部，在将逆变器搭载在层置于该旋转轴上配置的圆筒状的外壳内部的情况下，要将该逆变器(即，该功率开关元件)的发热可靠地散发到外部是困难的。另外，如上述专利文献2所公开的那样，即使在将利用旋转电机主体的冷却风扇形成的空气流的一部分引导到逆变器的冷却翅片的结构中，仍然难以将逆变器的发热可靠地散发到外部。
发明内容
即，本发明就是鉴于上述现有技术的问题而完成的，尤其是如以下详细说明的实施方式所表明的，其目的在于提供一种适于如下一体地构成的旋转电机组装体的结构，该结构将在外周形成有冷却用翅片的壳体直接作为逆变器等发热部件的冷却部来利用，并且还包括含有逆变器的电力变换装置、各种电路板以及噪声滤波器及电容器。
为了实现上述目的，根据本发明，首先，提供一种旋转电机组装体，该旋转电机组装体的旋转电机具有壳体、安装在壳体上的定子、固定在旋转轴上的转子、支撑旋转轴的轴承、安装轴承的端架、安装在负荷侧相反一侧端架的端上的冷却风扇、以及将由冷却风扇产生的冷却风引导至壳体外周的冷却罩；在上述旋转电机中，在壳体的外周部配置有：向该旋转电机的电枢供给驱动电流的电力变换装置；平滑电容器；进行与外部的输入输出并且借助于该电力变换装置控制上述旋转电机的动作的控制电路板；以及内置有噪声滤波器的端子箱，上述壳体安装在上述旋转电机的电枢的外周，在上述壳体的外周形成有多个冷却翅片，在形成于上述壳体的一部分的平面部上，一体地安装有上述电力变换装置，而且，在上述壳体的其他部分上安装有上述平滑电容器和上述控制电路板，以在上述壳体的旋转轴方向上使上述电力变换装置的中心位置偏离上述旋转电机的电枢的轴向长度的中心位置的方式将上述电力变换装置安装在上述平面部上。
另外，在本发明中，在上述记载的旋转电机组装体中，优选上述冷却罩与上述旋转电机同样形成为外形大致圆筒状，而且，上述冷却翅片沿该圆筒的旋转轴延长而形成；或者，将内置有上述噪声滤波器的端子箱安装在上述冷却罩的一部分上。
本发明的效果是，根据上述的本发明，能够提供一种将在外周形成有冷却用翅片的壳体直接利用作为逆变器等发热部件的冷却部，并且还适于包括含有逆变器的电力变换装置、各种电路板以及噪声滤波器及电容器而一体地构成的、在实用方面也优良的旋转电机组装体。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的室外设置泵的驱动用的旋转电机组装体的整体结构的外观立体图。
图2是表示置于上述旋转电机组装体的罩内的旋转电机部分的整体结构的展开立体图。
图3是表示将上述图2所示的旋转电机收放在罩内时的各部分的展开立体图。
图4是在上述旋转电机组装体中，说明安装于壳体的电力变换装置与定子(电枢)的位置关系的其它例子的局部剖立体图。
图5是表示在上述旋转电机组装体中构成定子(电枢)的铁芯的其它例子的立体图。
图中：10—罩，20—冷却罩，21—离心风扇，30—电力变换装置用外壳，31—电力变换装置，40—噪声滤波器内置端子箱，50—旋转电机(部分)，51—壳体，52L、52S—冷却翅片，54—定子(电枢)，55—转子，56—旋转轴(轴)，60—控制及I/F电路板用外壳，70—平滑电容器用外壳，541—(铁芯的)切割部，H—发热部，B—电枢的中心部。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式的详细情况进行说明。
首先，在附图1中表示成为本发明的一个实施例的、例如室外设置泵的驱动用的旋转电机组装体的整体结构。即，在该图中，标号10表示覆盖旋转电机主体外周的罩，具有大致圆筒形状的外形。该罩10通过对板状的共振抑制材料进行例如挤压加工等而形成预定的形状。更具体地说，能够通过在罩的内侧安装吸音材料、隔音材料、减振材料、防振材料等来抑制噪音及振动。
在上述圆筒形罩10的轴向的一个端部(图的里侧)，安装有后文将说明的内置离心风扇21的冷却罩20。另外，在另一端部(图的面前侧)安装有下面说明的旋转电机的端架11。再有，在上述圆筒形罩10的外周面上，分别安装有收放了后文将说明的电力变换装置的外壳(电力变换装置用外壳)30，以及在其内部装有噪声滤波器的端子箱(噪声滤波器内置端子箱)40。
接着，在附图2中，以展开图表示置于上述罩10内的旋转电机部分50的整体结构。另外，在本例中，作为其一个例子，表示了永久磁铁式旋转电机。在该图中，标号51表示所谓大致圆筒状的壳体(或者，也称为“框架”)，该壳体51通过例如对传热性(导热性)优良的铝等材料进行挤压来形成。另外，该壳体51还如图所示，在其整个外周表面上形成有沿着圆筒形的旋转轴并列延伸的多个冷却翅片52L、52S。另外，在该壳体51的外周表面的一部分(在图中，为上部)上，形成有用于安装上述电力变换装置(即，电力变换装置用外壳)30的面积比较大的平面53，在其周围，在水平方向上形成有比较大的(向长度方向延伸的)冷却翅片52L。
此外，将构成上述永久磁铁式旋转电机的定子54的电枢插入并固定在该圆筒状的壳体51的内部，并且将多个永久磁铁配置成圆筒状而构成的转子55插入到该电枢54的圆筒状的内部空间内，通过预定的间隙而旋转自如地进行安装。另外，图中的标号56是与上述转子55形成为一体的旋转轴(轴)，借助于该轴将旋转电机的旋转驱动力传递给例如泵等被驱动机器。另外，图中的标号57是在与上述端架11相反一侧安装于壳体51端部的端架，再有，图中的标号58表示的是在该端架57的外侧安装于上述旋转轴(轴)56上的离心风扇。
再有，在附图3中，以展开图表示了将上述旋转电机50收放于上述图1所示的罩10的内部时的各部分。即，旋转电机50在其壳体51的外周表面的一部分，例如在图示的例子中，在下部周边形成有比较短的冷却翅片52S的部分上，安装(或固定)有其外形截面形成为大致圆弧状的控制及I/F电路板用外壳60和平滑电容器用外壳70，然后，再插入上述罩10的内部(参照图的箭头)。另外，在壳体51的平面53上，经由在罩10的一部分上设置的开口部511将电力变换装置31安装到形成于旋转电机50的壳体51的一部分的平面53上，在该电力变换装置31的一部分上设有作为构成逆变器的发热元件的功率开关元件(例如，IGBT等)，然后，从外侧安装用于保护其的外壳(电力变换装置用外壳)30(参照图的箭头)。再有，在壳体51的外周表面的一部分上安装上述的端子箱(噪声滤波器内置端子箱)40(参照图的箭头)。并且，在壳体51的另一端部(图的左端)安装上述的冷却罩20。另外，图中的标号21表示的是，在该冷却罩20的壁面的大致中央部分，以多个形成为网状的用于吸入外部空气的小孔。
即，根据上述的包含旋转电机主体及其周边装置的旋转电机组装体，通过随着旋转电机的运转而旋转的旋转轴(轴)56，安装于其前端的离心风扇58也旋转，将来自外部的空气导入罩10的内部，使空气流经形成于壳体51的外周表面的多个冷却翅片52之间以进行热交换(参照上述图2的空心箭头)，然后，通过与另一端的端架11之间的间隙而向外部流出。即，利用由离心风扇58的旋转所产生的空气流来冷却在其外周表面形成了多个冷却翅片52的壳体51。
此外，电力变换装置31如上所述，为了构成逆变器而在其内部具有作为发热元件的功率开关元件，因此其发热量很大。然而，根据本发明，如上所述，为了将旋转电机的发热排出到外部，将电力变换装置31直接安装在一体地设置在定子54的外周的壳体51的一部分上，即其安装用的平面53上。这样一来，电力变换装置31的发热与旋转电机的发热(尤其是其电枢的发热)一起都传递给该壳体51，通过在该壳体51的整个外周表面上利用传热性优良的材料以并列排列方式形成的多个冷却翅片52而将发热有效地传递到外部空气。
尤其是在上述的实施例中，因为在配置有电力变换装置31的圆筒状壳体51的上部所形成的安装用平面53的周边上，沿水平方向形成有比较大的(长度方向延伸的)冷却翅片52，因此旋转电机的发热及电力变换装置31的发热都能有效地进行冷却。
另外，如上所述，根据本发明，即使对于控制及I/F电路板用外壳60和平滑电容器用外壳70，由于将它们安装(固定)在壳体51的外周表面的一部分上，这些外壳内部的发热也能与上述同样，借助于在壳体51的外周形成的冷却翅片52而有效地向外部排出。
此外，该控制及I/F电路板用外壳60是指，在其内部装有控制用的控制器(例如，控制用微计算机)，以及通信用的I/F电路板，且在其内部注入了树脂材料等的部件，其耐环境性及耐冲击性都很优良。并且，若将该控制及I/F电路板用外壳60安装在旋转电机的一部分上，便能进行室外设置泵的驱动控制，并具有能与外部进行无线/有线的通信功能。另外，据此，若例如在控制及I/F电路板上搭载压力传感器、流量传感器等，则能将这些量作为反馈信号而进行自动控制，进而，通过将信号传递给伺服传感器(通信)，从而还能实现集中管理及综合节能监控系统等。即，由此，能够进行室外设置泵的运转管理及节能运转等，并且还能实现远程监视控制及集中管理，进而实现由多个泵构成的系统化。
另外，电容器用外壳70是指，在其内部容纳有构成上述电力变换装置31的逆变器电路的一部分(部件)的平滑电容器的部件，与上述同样，通过在其内部注入了树脂材料等而实现耐环境性及耐冲击性。另外，构成逆变器的一部分的DC电抗器虽然在本实施例中作为组装在上述电力变换装置31的一部分中的元件进行说明，但就该DC电抗器而言，也可以同样地置于专用的外壳内并安装在壳体51的外周表面的一部分上。
此外，在本发明中，除了上述实施例外，还可以如附图4所示，例如将电力变换装置31的发热部(图的网孔部)H配置成，使其在上述圆筒形状的壳体51的平面部53上，在其旋转中心轴上，从作为旋转电机侧的发热部的定子(电枢)54的中心部(图中以虚线B表示)的位置远离，例如位于靠近内置于上述冷却罩20中的离心风扇21侧的位置。这样一来，通过使发热部分散而不是集中，从而能有效地将其冷却。
再有，作为定子(电枢)54，也如附图5所示，还能够采用将其外周的一部分，尤其是接近安装上述电力变换装置31的壳体51的平面部的部分进行切割了(切割部541)的所谓切割铁芯。这样一来，通过以切割部分对作为发热部的电力变换装置31和定子(电枢)54进行热的分离，从而能够分别将由壳体51的进行的热的吸收分离开而有效地进行冷却。
即，根据本发明的旋转电机组装体，如从上述的说明所表明的，能够提供一种适于如下一体地构成的、在实用性方面也优良的旋转电机组装体，上述构成方式为，将在外周形成有冷却用翅片的壳体直接利用作为逆变器等发热部件的冷却部，并且还包括含有逆变器的电力变换装置、各种电路板以及噪声滤波器及电容器。
在上述的实施例中，虽然以由永久磁铁式旋转电机构成室外设置泵的驱动用的旋转电机组装体的例子进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以做成由其它形式的旋转电机构成的结构，由此也能得到同样的效果，对此，只要是本领域技术人员是不言自明的。再有，在上述的实施例中，虽然以基本覆盖整个旋转电机部分50的方式延长地形成罩10的例子进行了说明，但对此本发明也不限定于此，也可以例如将罩10做成旋转电机部分50为其长度方向的一半左右的结构，在这种情况下，仍然能够得到与上述同样的效果。
Claims (3)
1.一种旋转电机组装体，该旋转电机组装体的旋转电机具有壳体、安装在壳体上的定子、固定在旋转轴上的转子、支撑旋转轴的轴承、安装轴承的端架、安装在负荷侧相反一侧端架的端上的冷却风扇、以及将由冷却风扇产生的冷却风引导至壳体外周的冷却罩；在上述旋转电机中，在壳体的外周部配置有：向该旋转电机的电枢供给驱动电流的电力变换装置；平滑电容器；进行与外部的输入输出并且借助于该电力变换装置控制上述旋转电机的动作的控制电路板；以及内置有噪声滤波器的端子箱，其特征在于，
上述壳体安装在上述旋转电机的电枢的外周，在上述壳体的外周形成有多个冷却翅片，在形成于上述壳体的一部分的平面部上，一体地安装有上述电力变换装置，而且，在上述壳体的其他部分上安装有容纳于平滑电容器用外壳的上述平滑电容器和容纳于控制电路板用外壳的上述控制电路板，
以在上述壳体的旋转轴方向上使上述电力变换装置的中心位置偏离上述旋转电机的电枢的轴向长度的中心位置的方式将上述电力变换装置安装在上述平面部上。
2.按照权利要求1所述的旋转电机组装体，其特征在于，
上述冷却罩与上述旋转电机同样形成为外形大致圆筒状，而且，上述冷却翅片沿该圆筒的旋转轴延长而形成。
3.按照权利要求2所述的旋转电机组装体，其特征在于，
将内置有上述噪声滤波器的端子箱安装在上述冷却罩的一部分上。
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