CN104718687A - 电机和用于冷却电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机(10)，其具有内部冷却循环中的内部通风器(12)、用于产生与内部冷却循环分开的外部冷却剂流的外部通风器(14)，其中内部通风器(12)和外部通风器(14)与电机(10)的总轴(16)连接，内部通风器(12)和外部通风器(14)具有沿着电机(10)的轴向方向(30)的相反的输送方向，外部通风器(14)布置在通风器壳体(22)中，该通风器壳体具有用于使外部冷却剂流的冷却剂流入的入口(24)，并且其中通风器壳体(22)包括空气导向装置(26)，该空气导向装置在导向部段中引导冷却剂，该导向部段在电机(10)的径向方向(28)上从入口(24)朝向外部通风器(14)延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机。此外，本发明涉及一种用于冷却电机的方法。
背景技术
为了能够在运行时有效地冷却电机，设有相应的冷却剂循环。例如根据冷却类型IC 611所构造的电机具有带有内部通风器的内部冷却循环和带有外部通风器的外部冷却剂流，这些能够经由换热器热耦合。在具有与电机的轴连接的两个通风器的电机中，这些通风器生成了作用到整个转子之上的轴向力。这种通过通风器在电机的轴向方向上生成的力尤其出现在电极快速转动时。当例如使用一个径向通风器和一个轴向通风器代替两个径向通风器时，额外地提高了轴向力。当由电机的定子和组合叠片产生的磁性回复力小于通过通风器产生的轴向力时，整个通风器轴向地从几何中心移开。在具有固定轴承的电机中，转子围绕固定轴承的间隙运动直至止挡并且之后固定轴承加载有附加的轴向力。所述问题也出现在例如具有浮动轴承的电机中。
为了消除上述问题，在这种电机的空转测试时应用转子保持设备，以便将转子保持在几何中央。另一可行性在于，在电机运行时使固定轴承加载高的轴向力。此外已知的是，在总轴上具有两个通风器的电机中将通风器构造成，使得其输送方向指向相反。因此，例如已知竖直的电机，其中与内部通风器相比，外部通风器转动地布置。因此，这种电机能够防雨或防潮，因为从下方抽吸了通风器壳体中的冷却剂。
此外，在这种电机中存在如下问题，即通过通风器产生高的噪声水平。此外存在如下风险，在有外部冷却剂流时，变热的废气再次经由外部通风器的通风器壳体的入口吸入。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种电机，其能够更高效地且更灵活地运行。
所述目的通过具有权利要求1的特征的电机和具有权利要求10的特征的方法来实现。本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的电机包括内部冷却循环中的内部通风器、用于产生与内部冷却循环分开的外部冷却剂流的外部通风器，其中内部通风器和外部通风器与电机的总轴连接，内部通风器和外部通风器具有沿着电机的轴向方向的相反的输送方向，外部通风器布置在通风器壳体中，该通风器壳体具有用于使外部冷却剂流的冷却剂流入的入口，并且其中通风器壳体包括空气导向装置，该空气导向装置在导向部段中引导冷却剂，该导向部段在电机的径向方向上从入口朝向外部通风器延伸。
特别地，电机构造成快速转动的电机。例如，电机能够构造成具有笼式转子的异步电机。电机能够按照冷却类型IC 611来构造，即电机能够具有两个彼此分开的冷却循环或者冷却剂流，其经由换热器热耦合。尤其能够使用空气作为冷却剂。替代地或附加地，电机能够具有水冷却。内部冷却循环中的冷却剂利用内部通风器来输送。外部冷却流中的冷却剂利用外部通风器来移动，外部通风器布置在单独的通风器壳体中。通风器壳体具有入口，冷却剂能够穿过该入口流入。冷却剂能够从通风器壳体被引导到电机的冷却器壳体中，在冷却器壳体中存在换热器。
在通风器壳体中设有空气导向装置，利用空气导向装置将冷却剂或空气在电机的径向方向上从入口出发引向外部通风器。通过外部通风器使冷却剂转向到轴向方向上。对此，入口能够布置在通风器壳体的外表面处。也能够在通风器壳体中设置多个、例如两个入口。在符合规定地安装电机时，入口能够位于通风器壳体的侧区域处或下侧处。外部通风器在轴向方向上布置成与通过空气导向装置形成的导向部段错开的。通过设计空气导向设备能够实现，由外部通风器产生的噪声更少地向外透出。
在一种实施方式中，空气导向装置通过通风器壳体的内壁和空气导向元件来形成。空气导向装置的一部分能够通过通风器壳体的壁来形成。该壁能够在电机的径向方向上延伸。此外，壁能够具有相应的留空部，轴穿引过该留空部。空气导向装置的第二部分能够通过空气导向片来形成。空气导向片能够具有第一区域，其从通风器壳体的入口起在径向方向上延伸。此外，空气导向片能够具有第二区域，其连接到外部通风器的外侧面处。第二区域能够基本上在电机的轴向方向上延伸。在第一和第二区域之间，空气导向片能够具有中间区域，其具有相应的曲率。通过空气导向片的造型能够有助于通风器壳体中的冷却剂流的转向。因此能够使由外部通风器产生的轴向力调整成，使得其抵抗了内部通风器的轴向力。因此，能够降低轴承的负荷。
在另一设计方案中，通风器壳体包括其他空气导向装置，其在通风器壳体的外表面处如下地布置，使得在通风器壳体的外表面和其他空气导向装置的内壁之间构造有在轴向方向上延伸的通道。在此，其他空气导向装置优选地能够如下地构造，使得冷却剂在轴向方向上与外部通风器的输送方向指向相反地穿流过通道。其他空气导向装置能够构造成附件，附件例如利用螺栓连接或焊接连接固定在通风器壳体的外表面处。其他空气导向设备具有入口，冷却剂或外部空气能够穿过该入口流入。在其他空气导向设备中，冷却剂从其他空气导向装置的入口出发流向通风器壳体的入口。如前述，冷却剂之后在径向方向上从通风器壳体的入口起流向外部通风器并且在该处转向到轴向方向上。通过其他空气导向装置的几何设计能够附加地防止由外部通风器产生的噪声向外透出。通过其他空气导向装置能够提供用于隔音的-尤其是在电机的轴向伸展方面-节约空间的设备。
在另一种实施方式中，其他空气导向装置和通风器壳体构造成一体的。因此，能够提供用于外部通风器的壳体装置，利用该壳体装置能够降低电机的噪声水平。此外，通过通风器壳体和其他空气导向装置的一体式设计能够降低装配耗费。
优选地，在其他空气导向装置的内壁处和/或在通风器壳体的内壁处设置有减噪元件。能够由塑料、石棉或类似物形成的相应的减噪元件能够简单地-例如通过粘结连接-安装在其他空气导向装置的和/或通风器壳体的内壁处。因此能够以简单的方式附加地降低电机的噪声水平。
在一个设计方案中，在通风器壳体的入口处和/或在其他空气导向装置的入口处布置有格栅元件。格栅元件能够通过金属格栅或网来形成。因此能够防止吸入能够导致外部通风器损坏的异物。
优选地，外部冷却剂流从外部通风器穿过电机的冷却器壳体，其中冷却器壳体的出口与空气导向装置的入口间隔地布置。空气导向装置的或其他空气导向装置的入口应当尽可能远离冷却器壳体的出口地布置。优选地，出口布置在电机的驱动装置侧的区域中，并且空气导向装置的或其他空气导向装置的入口布置在电机的非驱动装置侧处。因此能够防止从出口中排出的变热的空气再次吸入到相应的入口中。因此能够实现电机的高效冷却。
最后，根据本发明提供一种用于冷却电机的方法，其中电机具有内部通风器和外部通风器，内部通风器和外部通风器与电机的总轴连接，内部通风器和外部通风器具有沿着电机的轴向方向的相反的输送方向，并且外部通风器布置在通风器壳体中，该通风器壳体具有用于使外部冷却剂流的冷却剂流入的入口，该方法由此来实现，利用内部通风器产生内部冷却循环、利用外部通风器产生与内部冷却循环分开的外部冷却剂流，并且利用通风器壳体的空气导向装置在导向部段中引导冷却剂，该导向部段在电机的径向方向上从入口朝向外部通风器延伸。
上面结合根据本发明的电机描述的优点和改进方案能够以相同的方式转用于根据本发明的方法。
附图说明
现在根据附图详细阐述本发明。在此示出：
图1是电机的剖面示意图；
图2是电机的另一实施方式；
图3是用于电机的壳体装置；
图4是用于电机的壳体装置的另一实施方式；
图5是用于电机的壳体装置的另一实施方式；
图6是用于电机的壳体装置的另一实施方式；
图7是用于电机的壳体装置的另一实施方式；
图8是用于电机的壳体装置的另一实施方式；和
图9是用于电机的壳体装置的另一实施方式的透视图。
具体实施方式
下面详细描述的实施例为本发明的优选的实施方式。
图1以侧视剖面图示出了电机10的示意图。电机10能够构造成具有短路笼型绕组的异步电机。电机10具有内部通风器12和外部通风器14。内部通风器12和外部通风器14布置在总轴16上。此外，内部通风器12和外部通风器14具有相反的输送方向。内部通风器12和外部通风器14能够构造成径向或轴向通风器。内部通风器12用于冷却在此未示出的定子和转子，定子和转子为此目的而具有相应的冷却通道。通过内部通风器12形成的内部冷却循环的理论走向通过箭头18来表明。内部冷却循环经过在此未示出的换热器，该换热器布置在冷却器壳体20中。
外部通风器14布置在通风器壳体22中并且输送外部冷却剂流的冷却剂或空气，该外部冷却剂流与内部冷却循环分开。为此，通风器壳体22具有相应的入口24，空气从外部侧面地、垂直于图1的绘图平面穿过该入口流入到通风器壳体22的内部中。冷却剂从入口24流入到冷却器壳体20中并且流经过换热器。在冷却器壳体20中设有在此未示出的分隔壁，以便将内部冷却循环与外部冷却剂流分开。冷却剂在冷却器壳体20的出口50处排出。
在通风器壳体22中设有空气导向装置26，利用空气导向装置在导向部段中引导冷却剂，该导向部段在电机10的径向方向上、即在朝向轴16的方向上从入口24朝向外部通风器14延伸。空气导向装置26通过通风器壳体22的内壁32并且通过空气导向元件34来形成。内壁32在电机10的径向方向上延伸、即径向地朝向轴16延伸。空气导向元件34具有第一区域36，该第一区域从入口24出发在径向方向上朝向轴16延伸。此外，空气导向元件34具有第二区域38，该第二区域在轴向方向30上延伸至外部通风器14的外侧面。在第一区域36和第二区域38之间，空气导向元件34具有中间区域40，该中间区域具有相应的曲率。现在，入口24布置在通风器壳体22的侧向外壁处。附加于此或替代于此，在通风器壳体22的下侧处能够设置入口24a。在入口24处布置有格栅元件42，通过该格栅元件能够防止异物进入到外部冷却剂流中。
图1中示出的电机是一种实施变体，其中省弃了在通风器壳体的侧向外表面处的空气导向装置，并且其中减噪不是重要因素。
相反地，图2示出了电机的一种实施变体，其中将其他空气导向装置52形式的轴向抽吸装置集成到通风器壳体22中。由此获得了没有附加的侧方附件的改进的减噪。
图2以部分剖面侧视示意图示出了电机10的另一实施方式。在此也通过空气导向装置26将冷却剂在径向方向上朝向轴16引向外部通风器14。并且随后冷却剂由外部通风器14转向到轴向方向30上。通过空气导向元件34有助于冷却剂流的转向。在此，空气导向元件34将所抽吸的冷却剂与由外部通风器14转向的冷却剂分开。在此，用于冷却剂流的入口54不指向与轴16的旋转轴线横向远离的一侧(见图1)，而是沿着轴16的轴向方向向前指向非驱动装置侧的方向。入口54集成在通风器壳体22中。冷却剂被抽吸并且在轴向方向上通过集成到通风器壳体22中的其他空气导向装置52首先在轴向方向30上流向空气导向装置26。通过其他空气导向装置52的入口54相对于冷却器壳体20的出口50的所描述的布置能够有效地阻止，从出口50流出的变热的冷却剂再次通过入口54吸入。
根据图3至图9，下面描述一种电机，其中空气导向装置52作为在通风器壳体22的侧向外表面处的附件来提供。通过该附件得到对外部通风器的噪声的改进的衰减。
图3至8以相应的俯视图示出了用于电机10的壳体装置56的示意图。图9示出了电机10的部分剖面透视示意图，该电机具有通风器壳体22和固定在其上的作为空气导向装置52的侧向附件，附件和通风器壳体组成了壳体装置56。
图3至图8中，第一侧46和第二侧48构造成部分不同的。这不是强制地意味着，相应的壳体装置56的这两个侧面46和48应当构造成不同的。而是说，上述用于指出壳体装置56的不同的实施方式。
图3示出了壳体装置56的第一实施方式。图9以透视图示出了壳体装置56。在此，也例如在下面的实施例中，空气导向元件34与图1和2中示出的实施方式相比在第一区域36中具有斜度。在通风器壳体22处布置有其他空气导向装置52。其他空气导向装置52能够利用螺栓连接或焊接连接固定在通风器壳体22处。冷却剂或空气能够从外部穿过入口54流入到其他空气导向装置52中，该入口通过格栅元件44保护。空气在轴向方向30上流向通风器壳体22的入口24。从那里，通过空气导向装置26使空气在径向方向上引向外部通风器14。随后，冷却剂由外部通风器14偏转至轴向方向30上。通过空气导向装置26和其他空气导向装置52的设计能够防止噪声或声音从外部通风器14到达外部，因为声音在空气导向装置26和其他空气导向装置52的壁处反射。在本实施例中，其他空气导向装置52在壳体装置56的第二侧48处具有矩形的横截面。在壳体装置56的第一侧46处，其他空气导向装置52在与入口24相对置的区域60中构造成倾斜的。通过倾斜能够实现，使冷却剂流更好地由其他空气导向装置52引导到通风器壳体22的空气导向装置26中。
图4示出壳体装置56的另一实施方式。在此，如结合图3所述，其他空气导向装置52在第一侧46处和在第二侧48处在区域60中分别具有斜度。在图4中示出的实施例中，其他空气导向装置52的入口54倾斜地在径向方向28和轴向方向30之间延伸。由此能够改进冷却剂到其他空气导向装置52中的入流。
图5示出了壳体装置56的另一实施方式。在此，由此改进了根据图4的实施方式，即在通风器壳体22的和其他空气导向装置52的内壁处分别布置有减噪元件58。
在图6中示出了壳体装置56的另一实施方式，其中第一侧46按照图4的实施方式来构造。在第二侧48处没有布置第二空气导向装置52。当不需要减噪时，例如能够省弃第二空气导向装置52。
图7示出壳体装置56，其在几何上如根据图3的壳体装置56来构造。在此，通风器壳体22和其他空气导向装置52构造成一体的。图8示出具有附加的减噪元件58的根据图7的壳体装置56。
Claims (10)
1.一种电机(10)，具有：
-内部冷却循环中的内部通风器(12)，
-用于产生与所述内部冷却循环分开的外部冷却剂流的外部通风器(14)，其中
-所述内部通风器(12)和所述外部通风器(14)与所述电机(10)的总轴(16)连接，
-所述内部通风器(12)和所述外部通风器(14)具有沿着所述电机(10)的轴向方向(30)的相反的输送方向，并且
-所述外部通风器(14)布置在通风器壳体(22)中，所述通风器壳体具有用于使所述外部冷却剂流的冷却剂流入的入口(24)，
其特征在于，
-所述通风器壳体(22)包括空气导向装置(26)，所述空气导向装置在导向部段中引导所述冷却剂，所述导向部段在所述电机(10)的径向方向(28)上从所述入口(24)朝向所述外部通风器(14)延伸。
2.根据权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述空气导向装置(26)通过所述通风器壳体(22)的内壁(32)和空气导向元件(34)来形成。
3.根据权利要求1或2所述的电机(10)，其特征在于，所述通风器壳体(22)包括其他空气导向装置(52)，所述其他空气导向装置在所述通风器壳体(22)的外表面处布置成，使得在所述通风器壳体(22)的所述外表面和所述其他空气导向装置(52)的内壁之间形成了在轴向方向(30)上延伸的通道。
4.根据权利要求2或3所述的电机(10)，其特征在于，所述其他空气导向装置(52)具有入口(54)，该入口构造成，使得所述冷却剂基本上沿着所述电机(10)的轴向方向(30)流入到所述通道中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电机(10)，其特征在于，所述其他空气导向装置(52)构造成，使得所述冷却剂在轴向方向(30)上与所述外部通风器(14)的所述输送方向相反地穿流过所述通道。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电机(10)，其特征在于，所述其他空气导向装置(52)和所述通风器壳体(22)构造成一体的。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电机(10)，其特征在于，在所述其他空气导向装置(52)的内壁处和/或在所述通风器壳体(22)的内壁处布置减噪元件(58)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的电机(10)，其特征在于，在所述通风器壳体(22)的所述入口(24)处和/或在所述其他空气导向装置(52)的所述入口(54)处布置有格栅元件(42，44)。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的电机(10)，其特征在于，引导所述外部冷却剂流从所述外部通风器(14)穿过所述电机(10)的冷却器壳体(20)，其中所述冷却器壳体(20)的出口(50)与所述空气导向装置(26)的所述入口(24)间隔地布置。
10.一种用于冷却电机(10)的方法，其中，所述电机(10)具有内部通风器(12)和外部通风器(14)，所述内部通风器和所述外部通风器与所述电机(10)的总轴(16)连接，所述内部通风器(12)和所述外部通风器(14)具有沿着所述电机(10)的轴向方向(30)的相反的输送方向，并且所述外部通风器(14)布置在通风器壳体(22)中，所述通风器壳体具有用于使外部冷却剂流的冷却剂流入的入口(24)，所述方法通过
-利用所述内部通风器(12)产生内部冷却循环，和
-利用所述外部通风器(14)产生与所述内部冷却循环分开的外部冷却剂流，
来进行，其特征在于，
-利用所述通风器壳体(22)的空气导向装置(26)在导向部段中引导所述冷却剂，所述导向部段在所述电机(10)的径向方向(28)上从所述入口(24)朝向所述外部通风器(14)延伸。
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