CN106545503A - 鼓风机、电机及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及鼓风机，包括叶轮壳体、可旋转地安装至壳体的叶轮以及电动马达。该电动马达具有带有中心部和从该中心部延伸的径向延伸部的马达壳体、邻近该马达壳体并且与该叶轮壳体相对的文丘里腔室、固定至马达壳体的中心部的定子、可旋转地安装至该壳体的该中心部的转子、以及固定至马达壳体的该径向延伸部的至少一个发热电气部件。叶轮壳体中具有第一空气压力并且马达壳体中具有不同于第一空气压力的第二空气压力。文丘里壳体和马达壳体在其之间限定了一通路，由此空气压力差在该马达壳体中产生空气流以冷却该至少一个发热电气部件。

Description

鼓风机、电机及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请是一个非临时申请，并要求其在2015年9月16日提交的美国临时专利申请62/219,250“鼓风机、电机及相关方法”的优先权，在此通过引用将其整体并入本文中.
技术领域
本文描述的实施例总体上涉及电机(electric machine)，更具体地说，涉及一种用于流体循环系统中的包括集成控制器的轴向通量电机.
背景技术
许多已知的商业供暖、通风和空调(HVAC)系统都需要空气推进单元。除了为HVAC系统提供空气的流动以外，空气推进单元还可与冷凝器单元结合使用以及用于补充其它传热操作.一些已知的空气推进单元包括电动马达驱动型风扇.这些风扇例如包括由径向通量电动马达驱动的离心式叶轮型风扇.然而，一些已知的径向通量电动马达及其安装部件延伸一定距离进入风扇腔内.这限制了通过风扇的空气流并导致空气动力损失，对风扇性能产生了不利影响.
将空气推进单元移到风扇腔外会导致组件的总厚度显著增加，并进一步要求采用各种联接至风扇的联接机构将风扇联接至电动马达轴.这些已知的联接机构进一步增加了风扇组件的厚度，并给风扇组件引入了重量和复杂性.此外，由于将风扇联接至电动马达轴所需的部件数量的增加，在这样的风扇组件中成本也增加了。
此外，许多已知的空气推进单元包括联接至单元端部的集成控制器，从而进一步增加了风扇组件的厚度.为了减少空气推进单元的厚度，许多已知的单元包括复杂的控制器板配置和布置，其增加了单元的成本和复杂性，并且引入了来自未充分散热的发热部件的局部发热.
此外，发热部件的局部发热对高效及有效地冷却这些发热部件并且同时最小化提供这样的冷却所需的功率/能量和气流损失提出了挑战.
发明内容
本文所描述的实施例总体涉及一种电机，更具体地涉及一种包括发热电气部件的电机.实施例包括各种用于冷却轴向通量电动马达的发热电气部件的冷却方法，其中轴向通量马达包括用于支承定子的中央壳体部和从中央壳体部延伸的径向延伸壳体部，径向延伸壳体部容纳该发热电气部件.
电机通常为发电机或电动马达的形式.电机通常具有位于中心的并且相对于电机转动的轴.施加至电动马达中线圈的电能启动该相对运动，其将该能量传送到轴，替代性地，来自发电机的相对运动的机械能在线圈中激励出电能.为了方便起见，在下文中将电机描述为电动马达.应当理解的是，电动马达可以作为发电机运转，或者反之.
电动马达通常具有方向为轴向方向或径向方向的磁通量.虽然大多数电动马达的磁通量方向为径向方向，但是一些电动马达也可具有方向为轴向方向的磁通量.对于电动马达、例如轴向通量电动马达、尤其是具有电子控制的电动马达来说，电气部件会产生热量.将该电气部件放置在与电动马达相分离的一部分壳体中可以改善部件的冷却.
附图说明
图1是根据本发明一实施例的鼓风机的透视图；
图2是用于图1鼓风机中的鼓风机电动马达的透视图，示出了风扇通风孔；
图3是用于图1鼓风机中的鼓风机电动马达的透视图，示出了吊舱(pods)中的出风孔；
图4是用于图1鼓风机中的鼓风机电动马达的透视图，表示空气流量调节器；
图5是图2的装置沿线5-5以箭头为方向的剖视图；
图6是图3的装置沿线6-6以箭头为方向的剖视图；和
图7是图4的装置沿线6-6以箭头为方向的剖视图；
图8是图1鼓风机的鼓风机马达壳体的分解透视图，示出了吊舱中的监察面板(comptroller boards)；
图9是图1鼓风机的鼓风机电动马达的分解透视图，为了清楚起见其移除了风扇；
图10是本发明鼓风机电动马达另一实施例的平面图，其部分为截面图，该鼓风机电动马达具有自身带有电动马达的单独的风扇，其示出了在第一方向上的空气流；
图11是部分为截面图的图10的平面图，其示出了与第一方向相对的第二方向上的空气流；
图12是本发明另一实施例的鼓风机电动马达的平面图，其部分为截面图，该鼓风机电动马达具有作为转子一部分的风扇，示出了在第一方向上的空气流；
图13是本发明鼓风机电动马达的另一实施例的透视图，其部分为截面图，该鼓风机电动马达具有一个气室以引导对流、辐射或来自鼓风机的强制通风空气经过电气部件；
图14是本发明鼓风机电动马达的另一实施例的透视图，该鼓风机电动马达具有在叶轮上的叶片和一护罩以冷却电气部件；
图15是图14的鼓风机电动马达的另一透视图；
图16是图14的鼓风机电动马达的另一透视图；
图17是图14的鼓风机电动马达的另一透视图；
图18是图16装置沿线18-18以箭头为方向的剖视图；
图19是本发明鼓风机电动马达的另一实施例的透视图，其部分为截面图，该鼓风机电动马达具有位于鼓风机电动马达和鼓风机之间的孔，以利用负压力梯度提供空气流来冷却电气部件；
图20是图19的鼓风机电动马达的透视图，其部分为截面图，利用正压力梯度提供空气流来冷却电气部件；以及
图21是本发明鼓风机电动马达的另一个实施例的透视图，其利用叶轮背板中的通风孔产生压力梯度而提供空气流以冷却电气部件；
图22是本发明鼓风机电动马达的另一个实施例的透视图，其利用定制轮(customer wheel)上的通风孔产生压力梯度而提供空气流以冷却电气部件；
图23是本发明鼓风机电动马达的另一个实施例的透视图，其利用吊舱上的文丘里喷嘴产生压力梯度而提供空气流以冷却电气部件；
图24是图23的鼓风机的另一透视图；
图25是部分为截面图的图23鼓风机的另一透视图；
图26是部分为截面图的图23鼓风机的另一透视图；
图27是本发明鼓风机的另一实施例的透视图，其利用安装臂来安装吊舱以将电气部件定位至可更容易冷却的位置；
图28是图27的鼓风机的另一透视图；
图29是本发明鼓风机的另一实施例的透视图，其利用安装臂作为冷却导流板以冷却电气部件；
图30是图29鼓风机的另一透视图；
图31是根据本发明的一示例性方法的流程图.
具体实施方式
许多已知的商业供暖、通风和空调(HVAC)系统都需要空气推进单元.除了为HVAC系统提供空气的流动以外，空气推进单元还可与冷凝器单元结合使用并用于补充其它传热操作.一些已知的空气推进单元包括电动马达驱动型风扇.这些风扇例如包括由径向通量电动马达驱动的离心式叶轮型风扇.然而，一些已知的径向通量电动马达及其安装部件延伸一定距离进入风扇腔内.这限制了通过风扇的空气流并导致空气动力损失，对风扇性能产生了不利影响.
将空气推进单元移到风扇腔外会导致组件总厚度的显著增加，并进一步要求采用各种联接至风扇的联接机构将风扇联接至电动马达轴。这些已知的联接机构进一步增加了风扇组件的厚度，并给风扇组件引入了重量以及复杂性.此外，由于将风扇联接至电动马达轴所需的部件数量的增加，在这样的风扇组件中成本也增加了.
此外，许多已知的空气推进单元包括联接至单元端部的集成控制器，从而进一步增加了风扇组件的厚度.为了减少空气推进单元的厚度，许多已知的单元包括复杂的控制器板配置和布置，其增加了单元的成本和复杂性，并且引入了来自未充分散热的发热部件的局部发热。
此外，发热部件的局部发热对高效及有效地冷却这些发热部件并且同时最小化提供这样的冷却所需的功率/能量和气流损失提出了挑战.
参考图1-4，示出了以鼓风机10为形式的示例性流体循环组件的示意性透视图.在示例性实施例中，流体循环组件10在强制通风系统中产生空气流，强制通风系统例如为，但不限于，住宅或商业的供暖、通风和空调(HVAC)系统.可替代地，流体循环组件10在任何类型的流体循环系统中产生流体流，以使得流体循环组件10如本文所述的那样作用.在示例性实施例中，流体循环组件10包括联接到电机14的风扇叶轮12.在示例性实施例中，电机14是电动马达，更具体地来说，是轴向通量电动马达，虽然电机14可以工作为电动马达或发电机.此外，风扇叶轮12是离心式风扇叶轮，虽然叶轮12也可以是泵叶轮.
在示例性实施例中，风扇叶轮12包括多个叶轮叶片16(叶片).叶片16被连接在后板18和进口环20(或前板)之间.进口环20包括中央进气口22.在示例性实施例中，风机叶轮12是向后弯曲的即插式风扇。可替换地，风扇叶轮12可具有任何合适的叶片形状或配置，其能够使得流体循环组件10如本文所述的那样进行操作，其例如为但不限于向后弯曲的叶片、翼型叶片、向后倾斜的叶片、向前弯曲的叶片和径向叶片。
在示例性实施例中，后板18和进口环20是同轴或基本同轴的，并绕中心轴线24旋转.叶片16联接至后板18和/或进口环20，从而每个叶片16在后板18和进口环20之间延伸.在示例性实施例中，每个叶片16通过例如为焊接的机械粘合联接至后板18和进口环20.可替代地，每个叶片16经由机械紧固件，例如但不限于铆钉，联接至后板18和/或进口环20，或通过形成在后板18和/或进口环20的特征联接至后板18和/或进口环20，该特征诸如为开口，例如但不限于配置为限制叶片16在后板18和进口环20之间的移动量并且同时使得每个叶片16如本文中所述那样进行操作的沟槽或狭槽.
在示例性实施例中，在操作期间，空气基本上轴向沿着中心轴线24穿过中央进气口22进入流体循环组件10，并径向向外朝向叶片16偏转.叶片16被配置为从进气口22汲取空气进入风扇叶轮12的中心室26，即，叶片16沿着中心轴线24吸入空气并且将空气径向向外喷射穿过中心室26，其中每个出口通道28都位于相邻叶片16之间.空气在叶片16之间通过并且由于旋转叶片16产生的离心力被经由出口通道28向外推出.叶片16可适宜地采用任何数量的材料制成，包括片状金属、塑料、或柔性或柔顺材料.可替代地，叶片16由例如将柔性或柔顺材料附着到刚性材料上的材料的组合、或能够使得叶片16如本文所述那样进行操作的任何合适的材料或材料组合制成.
现在参考图5-7，更加详细地示出了电机14.图1的部分放大图示出了没有风扇叶轮12的电机14.在示例性实施例中，电机14是轴向通量电动马达，其被配置为绕中心轴线24旋转风扇叶轮12.电机14包括定子组件30、转子组件32和在其之间径向联接的一对轴承组件34a、34b。定子组件30、转子组件32和轴承组件34a、34b同心地定位，每个都包括围绕中心轴线24的中央开口35.
定子组件30包括定子铁芯36，其包括多个基本上平行于中心轴线24轴向延伸的并且周向间隔开的定子齿38.在示例性实施例中，定子铁芯36是层叠铁芯.如本文所定义，该层叠铁芯为径向层叠，例如，采用卷绕成铁芯的带状材料、或一个套叠在另一个中以产生例如软铁或硅钢材料的铁芯的一系列同心环来制造.可替代地，定子铁芯36可以是实心铁芯定子.实心铁芯可以是完整的单件式部件，或者可以包括联接在一起以形成一个完整的实心铁芯的多个非层叠区段.定子铁芯36由磁性材料制成，诸如软磁合金(SMA)或软磁性复合(SMC)材料。可替代地，定子铁芯36可由任何铁磁材料制成，诸如钢或钢合金，该铁磁材料使得电机14能如本文所述的那样作用.在实心铁芯中采用SMA或SMC材料能够构成3维通量路径，并且相比于层叠定子铁芯来说更有利于降低高频(例如，60赫兹以上频率处的)损耗.SMC或SMA材料的使用也有利于增加对空气间隙39的控制，这便于改善性能和使噪音最小化.
每对相邻定子齿38之间是狭槽40.每个定子齿38被配置成接纳多个绝缘线轴42中的一个，其包括围绕各相应线轴42的外表面卷绕的铜绕组44。可替代地，每个定子齿38包括不具有线轴42的铜绕组44.电机14可包括每一定子齿38上的一个铜绕组44、或定位在每隔一个定子齿38上的一个铜绕组44.铜绕组44电联接到控制器组件46以接收电流，由此在定子铁芯36的磁极周围感应电磁场.控制器组件46被配置为一次施加一个电压到一个或多个铜绕组44，用于以预先选定的顺序整流铜绕组44以围绕中心轴线24旋转转子组件32.在示例性实施例中，电流是三相交流电流(AC).可替换地，电流是任何类型的电流，其能够使得电机14如本文所述的那样作用.在示例性实施例中，控制器组件46作用成加速和减速转子组件32.
在示例性实施例中，转子组件32包括具有轴向内表面50和径向内壁52的转子盘式组件48，该径向内壁52至少部分地限定了开口35.转子组件32还包括多个联接到转子盘式组件48的内表面50的永磁体54。在一个合适的实施例中，磁体54采用粘合剂联接至转子盘式组件48.可替代地，磁体54通过磁体保持环或其它任何能够使得电机14如本文所述那样作用的保持方法联接至转子盘式组件48。在示例性实施例中，永磁体54是对称的，其通过实现用于以每个磁体54使用的单一磁体设计而便于制造.此外，每个磁体54具有基本上为扁平的轮廓，这便于在制造过程中减少浪费，并因此有利于降低制造成本.在示例性实施例中，永磁体54是钕磁体.可替代地，可以包括能使电机14如本文所述的那样作用的任何合适的永磁体材料，例如但不限于钐钴和铁素体.转子组件32可在电机14内旋转，更具体地来说，可围绕中心轴线24在轴承组件34a、34b内旋转.
在示例性实施例中，转子盘式组件48由实心金属材料制造，例如但不限于钢或铁.可替代地，转子盘式组件48采用烧结过程由例如SMA材料、SMC材料、或粉末状的铁素体材料制成.类似地，如上所述，定子铁芯36由能够在永磁体54和定子铁芯36之间产生磁吸引力的材料制成，以有利于在电机14内将转子盘式组件48和轴承组件34a、34b保持在恰当位置上，从而使得电机14不再需要轴.转子盘式组件48包括轴部49，其包括配置成便于将轴承组件34a保持在恰当位置上的台阶部51.轴部49包括配置成与轴承组件34a、34b的直径相对应的直径(未示出).此外，转子盘式组件48包括从转子盘式组件48朝向风扇叶轮12(在图4中未示出)向外延伸的环形轴向延伸凸缘53.
在示例性实施例中，电机14包括壳体56，其被配置成为电机14和控制器组件46提供保护性覆盖.在示例性实施例中，壳体56包括端盖58，该端盖58具有从端盖58的周边朝向风扇叶轮12的后板18(在图1和2示出)轴向延伸的集成的凸缘60.另外，壳体56包括盖板62，其被配置为联接至凸缘60，由此将电机14的部件封装在壳体56内.壳体56被配置成在风扇叶轮12和转子组件32旋转期间将定子组件30、轴承组件34a、34b以及控制器组件46保持在固定位置.
在示例性实施例中并参考图8，端盖58为苜蓿叶形状的(cloverleaf-shaped)，具有从环形中心部66向外径向延伸的四个延伸部或吊舱64.可替代地，端盖58具有少于四个或多于四个的延伸部64，并且可具有能够使得端盖58如本文所述那样作用的任何形状.每个延伸部64被配置成将控制器组件46的一部件保持在其中.
控制器组件46包括多于一个电路板.在示例性实施例中，控制器组件46包括三个电路板、用户接口板68、整流器板70和逆变器板72.可替代地，控制器组件46包括较少的或更多的电路板。例如但不限于，在图17所示的一个替代实施例中，控制器组件46包括四个电路板；每个位于一个延伸部64中，包括用户接口板68、整流器板70、逆变器板72和AC输入板74。在一个适当的实施例中，控制器组件46包括两个电路板，从而使得电力可被直接提供给逆变器板72，从而消除了对整流器板70和用户接口板68的需求.此外，在另一适当的实施例中，控制器组件46采用单个电路板，从而使得控制器组件46的所有功能都集成到该单个电路板中.
在示例性实施例中，用户接口板68、整流器板70和逆变器板72——即，控制器组件46——相对于定子组件30的背面基本沿平面取向。由此，控制器组件46相对于电机14的方向为非轴向的.可替代地，一个或多个板68、70和72可以被布置成垂直于定子组件30的轴向平面，从而能够构成可替代的封装布局.将控制器组件46分成模块化板部件的优点包括：将控制器组件46有利地围绕定子组件30的外径进行布置；使控制器组件46与定子组件30共享一个共同的吸热体，即，端盖58；布置控制器组件46的板以将发热装置分离地设置在分离的板上；以及将控制器组件46的主要功能进行分割以在分离的板上实现.
在示例性实施例中，板68、70和72中的每一个都基本为矩形形状，并且其大小适合端盖58的各延伸部64.这便于减少制造不同形状板的成本，例如在轴向堆叠电动马达中使用的圆形板.可替代地，板68、70和72可以制造成便于本文所述的流体循环组件10操作的任意数量的形状.在示例性实施例中，板68、70和72围绕定子组件30分布并且被分割成在相应的板68、70和72上实现的不同功能.使用具有不同功能的分离的板68、70和72使得能够在不影响整个控制器组件46的情况下对控制器组件46中各单独的板进行升级.这样的升级可由于终端用户、新部件、成本节约、或当前部件过时的原因而成为必要。另外，通过将控制器组件46分割成独立的电路板，该电路部分可以设置为不同的配置，以改变电机14和控制器组件46的最终形状.此外，将板68、70和72分割为单独的功能有助于将控制器组件46的发热部件分散开，从而促进控制器组件46的冷却。
再次参考图1-9并且根据本发明的一个方面，提供了一种鼓风机10.鼓风机10包括鼓风机壳体76、叶轮12、和电机或电动马达14.叶轮12可旋转地安装到壳体76.鼓风机壳体76可以包括例如后板18和进口环20.
虽然如图1所示的叶轮是具有向后弯曲的即插式风扇的离心式叶轮型风扇，但是应该理解的是，叶轮12可采用向后弯曲的叶片、翼型叶片、向后倾斜的叶片、向前弯曲的叶片或径向叶片.
该电动马达14具有马达壳体78，马达壳体78具有中心部或环形中心部66以及从中心部66延伸出的径向延伸部或吊舱64.电机14还具有固定到马达壳体78的中心部66的定子或定子组件30、可旋转地安装到壳体78的中心部66的转子或转子组件32、固定到马达壳体78的径向延伸部64的发热电气部件80、以及风扇82.风扇82连接到电动马达，并且适于冷却该至少一个发热电气部件.
如图1中所示的风扇82可为径向流风扇.可替换地，风扇82可以是向前弯曲的风扇、向后弯曲的风扇或轴流风扇的形式。
如图1-2所示，风扇82可包括形成在马达壳体78的中心部66中的风扇进口84.
如图3-7所示，风扇82被用来冷却电动马达14.虽然风扇82消除了在线圈44中产生的热，但是该风扇82还尤其适合用于消除控制器组件46中发热电气部件80产生的热.如图所示，控制器组件46可定位在马达壳体78的吊舱64中.例如，如图所示，逆变器板68及其发热电气部件80定位于吊舱64中，并且整流器板72及其发热电气部件80定位于另一个吊舱64中.包括吊舱64的马达壳体78被配置成允许来自风扇82的空气流通过发热电气部件80以冷却它们.
如图3-5中所示，空气进入风扇进口84，并例如在风扇逆变器吊舱出口86和在风扇整流器吊舱出口88离开马达壳体78.如图6中所示，空气可朝向风扇82径向向内导流，或者如图5中所示，空气可以径向向外引导以远离风扇82.
参考图4，电动马达14可进一步包括调节器90以调节来自风扇并朝向部件80的空气流.如图所示的调节器90可以是手动可调节的，或者可包括一装置以远程调节调节器.可替代地或额外地，电动马达可进一步包括护罩92，该护罩92定位在来自风扇并朝向部件的空气流中，以限制流至部件80的空气流。护罩92可以如图所示是实心的，或者可以适合于控制出口区域以匹配风扇进口区域，和将区域出口最优化至其应用可能会有助于冷却的位置中的至少一者.护罩92和调节器90可以定位在空气路径中任何位置，并且可以例如位于空气进口84或空气出口86或88中。护罩92和调节器90可适配成调节去往马达壳体78的径向延伸部或吊舱64中的冷却量。可提供一种电动马达14，其中护罩92或调节器90适合于控制出口区域以匹配风扇进口区域，和优化出口位置使得其应用可能会有助于冷却中的至少一者.
现在参考图7，风扇82被更详细地示出.尽管风扇82可以具有任何合适的配置，并且可由任何合适的材料制成，但是如图所示的风扇82也可包括连接到转子组件32并随其旋转的杆轴94.风扇主体96安装在杆轴94上.风扇叶片98被定位在风扇主体96上.
现在参照图8和图9，以分解视图更详细的示出了电动马达14.电动马达14的主要部件在图9中示出，而图8示出了包括位于吊舱64中的部件80的板68、70、72和74.除了风扇82，马达壳体78还可包括鳍状部99以用于为马达壳体78提供额外的冷却能力.
根据本发明的另一个方面，现在参考图10-11，包括电动马达114的鼓风机110具有由其自身的风扇电动马达183供电的单独的风扇182，用于产生空气流185并且用于在发热电气部件180上引导空气流185。应当理解的是，鼓风机110和电动马达114类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机110和电动马达114可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细描述的额外的细节和替代配置.
如图10-11所示，鼓风机110包括鼓风机或叶轮壳体176、可旋转地安装到壳体176的叶轮112、鼓风机电动马达114和风扇182.鼓风机电动马达114具有带有中心部166和从中心部166延伸的径向延伸部164的马达壳体178、固定到马达壳体178的中心部166的定子130、可旋转地安装到马达壳体178的中心部166的转子132、以及固定到马达壳体178的径向延伸部164的至少一个发热电气部件180.风扇182被联接到马达壳体178并且适于冷却该至少一个发热电气部件80.风扇182包括叶片198和风扇电动马达183.
风扇182可以是径向流风扇.可替代地，风扇182可以是向前弯曲的风扇、向后弯曲的风扇或轴流式风扇的形式.风扇182可包括在马达壳体178的中心部166中形成的风扇进口184.
如在图10-11所示，风扇182被用来冷却电动马达114.虽然风扇182消除了在线圈144中产生的热，但是该风扇182还尤其适合于消除来自控制器组件146中发热电气部件180产生的热.如图所示，控制器组件146可定位在马达壳体178的吊舱164中.例如并且如图10-11所示的，逆变器板172及其发热电气部件180位于一个吊舱164中，并且整流器板170及其发热电气部件180位于另一个吊舱164中.包括吊舱164的马达壳体178被配置成允许来自风扇182的空气流通过发热电气部件180以对其进行冷却.
如图10-11中所示，空气进入风扇进口184，并例如在风扇逆变器吊舱出口186和在风扇整流器吊舱出口188处离开马达壳体178.空气可朝向风扇82被径向向内导流，或者空气可以被径向向外引导以远离风扇82.
现在参考图12，根据本发明的另一个方面，鼓风机210包括联接至转子232或作为转子232的一部分的的一体式风扇282，用于产生空气流285并且在发热电气部件280上引导该空气流.鼓风机由电动马达214驱动.
应当理解的是，鼓风机210和电动马达214类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达)。还应该理解的是，鼓风机210和电动马达214可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细描述的额外的细节和替代配置.
鼓风机210可包括叶轮或鼓风机壳体276、可旋转地安装到鼓风机壳体276的叶轮212、和电动马达214。电动马达214具有带有中心部266和从中心部266延伸的径向延伸部264的马达壳体278、固定到马达壳体278的中心部266的定子230、可旋转地安装到马达壳体278的中心部266的转子232、固定到马达壳体278的径向延伸部264的至少一个发热电气部件280、以及被联接到转子232并且适于冷却该至少一个发热电气部件280的风扇282.转子232可具有中心开口233，其适于提供通过该开口233的空气流以协助冷却部件280.
风扇282可以是径向流风扇.可替代地，风扇282可以是向前弯曲的风扇、向后弯曲的风扇或轴流式风扇的形式。风扇282可包括在马达壳体278的中心部266中形成的风扇进口284.
如在图12所示，风扇282被用来冷却电动马达214.虽然风扇282消除了在线圈244中产生的热，但该风扇282还尤其适合于消除来自控制器组件246中发热电气部件280产生的热。如图所示，控制器组件246可定位在马达壳体278的吊舱264中.例如并且如图12所示的，逆变器板272及其发热电气部件280位于一个吊舱264中，并且整流器板270及其发热电气部件280位于另一个吊舱264中.包括吊舱264的马达壳体278被配置成允许来自风扇282的空气流通过发热电气部件280以对之进行冷却.
如图12中所示，空气进入风扇进口284，并例如在风扇逆变器吊舱出口286和在风扇整流器吊舱出口288处离开马达壳体278.空气可朝向风扇282被径向向内导流，或者空气可以被径向向外引导以远离风扇282.
现在参考图13，根据本发明的另一个方面，鼓风机310包括电动马达314，电动马达314具有完全圆形的气室315，其可被用于产生空气流385并在发热电气部件380上引导该空气流385.
应当理解的是，鼓风机310和电动马达314类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达)。还应该理解的是，鼓风机310和电动马达314可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14被更详细描述的额外的细节和替代配置.
如图13所示，鼓风机310包括鼓风机壳体376、可旋转地安装到壳体376的叶轮312、电动马达314和气室315.
如图13所示的该气室315为圆形构件，其具有内凹部317以用于覆盖电动马达314的至少一部分.气室315与叶轮312一起提供电动马达驻留的空腔319.空腔319可以设置在相对于电动马达314外部环境压力的正压力或负压力下.除了可能的自然对流和辐射之外，以及进一步除了来自风扇的可选的力流之外，压力梯度也可导致空气在空腔319内流动并且从气室出口321流出.
如图13所示，该电动马达314可具有带有中心部366以及从中心部366延伸出的径向延伸部364的马达壳体378、固定到马达壳体378的中心部366的定子330、可旋转地安装到壳体378的中心部的转子332、以及固定到马达壳体378的径向延伸部364的至少一个发热电气部件80.气室315连接到电动马达314，并且适于冷却至少一个发热电气部件380.
鼓风机310可进一步包括用于调节来自气室315并朝向该部件380的空气流385的调节器(未示出).
鼓风机可进一步包括护罩(未示出)，其定位在来自气室315并朝向部件380的空气流385中.护罩可适用于控制出口区域以匹配风扇进口区域，以及将空气出口最优化至其应用可能有助于冷却的位置.
马达壳体378的中心部366可限定出通过其中的位于中心的开口333，开口333为气室315提供进口.
马达壳体378的径向延伸部364可限定其气室出口321.
现在参考图14-18，根据本发明的另一个方面，鼓风机410包括联接到叶轮412或成为叶轮412一部分的风扇482.风扇482连接到电动马达414以用于产生空气流485并在控制器组件446的发热电气部件480上引导该空气流485.
应当理解的是，鼓风机410和电动马达414类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机410和电动马达414可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14被更详细描述的额外的细节和替代配置.
如图14-18所示，鼓风机包括鼓风机壳体476、可旋转地安装到鼓风机壳体476的叶轮412、和电动马达414。电动马达414具有带有中心部466和从中心部466延伸的径向延伸部464的马达壳体478、固定到马达壳体478的中心部466的定子430、可旋转地安装到马达壳体478的中心部466的转子432、以及固定到马达壳体478的径向延伸部464的至少一个发热电气部件480.叶轮412包括适于冷却该至少一个发热电气部件480的风扇482.风扇482包括至少一个风扇叶片498.
风扇482可以是径向流风扇.可替代地，风扇482可以是向前弯曲的风扇、向后弯曲的风扇或轴流式风扇的形式.风扇482可包括在马达壳体478的中心部466中形成的风扇进口484.转子432可具有中心开口433，其适合于提供通过该开口433的空气流以协助冷却部件480.
现在参考图19-20，根据本发明的另一个方面，鼓风机510可具有利用鼓风机510的叶轮腔室513和电动马达514的电动马达腔室579之间的空气压力差来产生空气流585并且在发热电气部件580上引导该空气流585的特征。
应当理解的是，可采用不同的特征来提供空气压力差，并且这样的不同特征包括图19-20的鼓风机510中、图21的鼓风机610中和图22-25的鼓风机710中所示的那些特征.
如在图19-20中所示，根据本发明的另一方面，鼓风机510包括：鼓风机壳体576；可旋转地安装到鼓风机壳体576的叶轮512；以及电动马达514.电动马达514具有带有中心部566和从中心部566延伸的径向延伸部564的马达壳体578、固定到马达壳体578的中心部566的定子530、可旋转地安装到壳体578的中心部566的转子532、以及固定到马达壳体578的径向延伸部564的至少一个发热电气部件580.
如图所示，叶轮壳体576中具有第一空气压力577，以及马达壳体578中具有不同于第一空气压力577的第二空气压力581.叶轮壳体576和马达壳体578限定了位于其间的通路583，由此该空气压力差在马达壳体578中产生空气流585从而冷却至少一个发热电气部件580.
应当理解的是，鼓风机510和电动马达514类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机510和电动马达514可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细地描述的额外的细节和替代配置.
如图所示，鼓风机510可具有用于调节从叶轮腔室576至部件580的空气流的调节器590.
如图所示，鼓风机510可具有利用鼓风机510的叶轮腔室513和电动马达514的电动马达腔室579之间的空气压力差来产生空气流585并且在发热电气部件580上引导该空气流585的特征521.
如图所示，叶轮壳体576和马达壳体578可彼此邻接.特征521可以是叶轮壳体576中的开口527和马达壳体578中的开口529的形式.叶轮壳体576的开口527和马达壳体578的开口529对准，从而允许空气流从叶轮壳体576流动到马达壳体578以冷却部件580.
现在参考图21，根据本发明的另一个方面，鼓风机610可具有利用鼓风机610的叶轮腔室613和电动马达614的电动马达腔室679之间的空气压力差来产生空气流685并且在控制器646的发热电气部件680上引导该空气流685的特征621.特征621不同于图19-20的鼓风机510的特征521.
如图21所示，鼓风机610包括：叶轮壳体676；可旋转地安装到叶轮壳体676的叶轮612；以及电动马达614.电动马达614具有带有中心部666和从中心部666延伸的径向延伸部664的马达壳体678、固定到马达壳体678的中心部666的定子630、可旋转地安装到壳体678的中心部666的转子632、以及固定到马达壳体678的径向延伸部664的至少一个发热电气部件680.
如图所示，叶轮壳体676中具有第一空气压力677，以及马达壳体678中具有不同于第一空气压力677的第二空气压力681.叶轮壳体676和马达壳体678在其之间限定了一通路683，由此该空气压力差在马达壳体678中产生空气流685从而冷却至少一个发热电气部件680.
应当理解的是，鼓风机610和电动马达614类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达)。还应该理解的是，鼓风机610和电动马达614可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细地描述的额外的细节和替代配置.
如图所示，鼓风机610可具有用于调节从叶轮腔室676至部件680的空气流的调节器690.
如图所示，鼓风机610可具有利用鼓风机610的叶轮腔室613和电动马达614的电动马达腔室679之间的空气压力差来产生空气流685并且在发热电气部件680上引导该空气流685的特征621.
如图所示，叶轮壳体676和马达壳体678可以彼此邻接.特征621可以是叶轮壳体676的后板或者背板518中的通风孔627的形式.叶轮壳体676的通风孔627和马达壳体678对准从而允许空气从叶轮壳体676流动到马达壳体678以冷却部件680.
现在参考图22，根据本发明的另一个方面，鼓风机710可具有利用叶轮712的叶轮腔室713和电动马达714的电动马达腔室779之间的空气压力差来产生空气流785并且在控制器组件746的发热电气部件780上引导该空气流785的特征721.特征721不同于图19-20的鼓风机510的特征521.
如图22所示，鼓风机710包括：叶轮壳体776；可旋转地安装到叶轮壳体776的叶轮712；以及电动马达714。电动马达714具有带有中心部766和从中心部766延伸的径向延伸部764的马达壳体778、固定到马达壳体778的中心部766的定子730、可旋转地安装到壳体778的中心部766的转子732、以及固定到马达壳体778的径向延伸部764的至少一个发热电气部件780.
如图所示，叶轮壳体776中具有第一空气压力777，以及马达壳体776中具有不同于第一空气压力777的第二空气压力781.叶轮壳体776和马达壳体778在其之间限定了一通路783，由此该空气压力差在马达壳体778中产生空气流785从而冷却至少一个发热电气部件780.
应当理解的是，鼓风机710和电动马达714类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机710和电动马达714可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细地描述的额外的细节和替代配置.
如图所示，鼓风机710可具有用于调节从叶轮腔室776流至部件780的空气流的调节器790.
如图所示，鼓风机710可具有利用鼓风机710的叶轮腔室713和电动马达714的电动马达腔室779之间的空气压力差来产生空气流785并且在发热电气部件780上引导该空气流785的特征721.
如图所示，叶轮壳体776和马达壳体778可以彼此邻接.特征721可以是叶轮壳体776中的护罩792中的开口或通风孔或孔727的形式.护罩792的开口727和马达壳体578对准从而允许空气从叶轮壳体776流动到马达壳体778以冷却部件780.
现在参考图23-26，根据本发明的另一个方面，提供了一种具有文丘里腔室809的鼓风机810.该腔室809定位成邻近马达壳体878并且与叶轮壳体876相对。鼓风机810的文丘里腔室809和电动马达814的电动马达腔室879之间的空气压力差被用来产生空气流815，并在发热电气部件880上引导该空气流815.
应当理解的是，鼓风机810和电动马达814类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机810和电动马达814可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细描述的额外的细节和替代配置。
如图23-26所示，鼓风机810包括：叶轮壳体876；可旋转地安装到叶轮壳体876的叶轮812；以及电动马达814.电动马达814具有带有中心部866和从中心部866延伸的径向延伸部864的马达壳体878、邻近马达壳体878并且与叶轮壳体876相对的文丘里腔室809、固定到马达壳体878的中心部866的定子830、可旋转地安装到马达壳体878的中心部866的转子832、以及固定到马达壳体878的径向延伸部864的至少一个发热电气部件880.叶轮壳体876中具有第一空气压力877，以及马达壳体876中具有不同于第一空气压力877的第二空气压力881.文丘里腔室809和马达壳体878在其之间限定了一通路883，由此该空气压力差在马达壳体878中产生空气流885从而冷却至少一个发热电气部件880.
如图所示，鼓风机810还可具有用于调节从叶轮腔室876流至部件880的空气流的调节器890.
如图所示，可提供一种鼓风机810，其中文丘里腔室809和马达壳体878彼此邻接，并且其中文丘里腔室809限定了穿过其中的开口807，以及其中马达壳体878限定了穿过其中的开口879，由此文丘里腔室809的开口807和马达壳体878的开口879对准以允许空气从文丘里腔室809流动至马达壳体878.
现在参考图27-28，根据本发明的另一个方面，鼓风机910可具有冷却装置933，其可被置于鼓风机910的安装臂937上，并且可用于通过臂937将装置935的冷却效果传递至电气部件980。
应当理解的是，不同的冷却装置可用于提供冷却效果，并通过臂937将装置933的冷却效果传递至电气部件980，这样的不同的冷却装置包括图27-28的鼓风机910中以及图29-30的鼓风机1010中所示的.
如图27-28所示，鼓风机910包括鼓风机壳体976.电动马达914的马达壳体978具有马达壳体中心部966和从中心部966延伸的径向延伸电动马达部964.鼓风机910还可包括可旋转地安装至鼓风机壳体976的叶轮912以及电动马达914。电动马达914具有固定到中心部966的定子930、可旋转地安装到中心部966的转子932、固定到径向延伸电动马达部966的至少一个发热电气部件980、连接到壳体976的多个安装臂937、以及连接到至少一个臂937的冷却装置933.冷却装置933和壳体976适用于冷却该至少一个发热电气部件980.
应当理解的是，鼓风机910和电动马达914类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机910和电动马达914可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细地描述的额外的细节和替代配置.
如图所示，鼓风机910可进一步包括定位在一个臂937上的电接线盒939.
如图所示，可提供一种鼓风机910，其中冷却装置933包括逆变器吊舱.该逆变器吊舱被定位在一个臂937上.
如图所示，可提供一种鼓风机910，其中冷却装置933包括热管。热管可被定位在一个臂937上.
如图所示，可提供一种鼓风机910，其中冷却装置933包括冷却导流器.冷却导流器可被定位在一个臂937上.
现在参考图29-30，根据本发明的另一个方面，鼓风机1010可具有冷却导流器形式的冷却装置1033，该冷却导流器可布置于鼓风机1010的安装臂1037上并且可用于通过臂1037将装置1033的冷却效果传递至电气部件1080.
如图29-30所示，鼓风机1010可包括鼓风机壳体1076.电动马达1014的马达壳体1078具有马达壳体中心部1066和从中心部1066延伸的径向延伸电动马达部1064.鼓风机1010还可包括可旋转地安装至鼓风机壳体1076的叶轮1012以及电动马达1014.电动马达1014包括固定到中心部1066的定子1030、可旋转地安装到中心部1066的转子1032、固定到径向延伸电动马达部1066的至少一个发热电气部件1080、连接到壳体1076的多个安装臂1037、以及连接到至少一个臂1037的冷却装置1033.冷却装置1033和壳体1076适用于冷却该至少一个发热电气部件1080.
应当理解的是，鼓风机1010和电动马达1014类似于图1-9的鼓风机10(具有以向后弯曲即插式风扇为形式的风扇叶轮)和图1-9的电动马达14(具有电子控制器的轴向通量电动马达).还应该理解的是，鼓风机1010和电动马达1014可具有参考图1-9的鼓风机10和电动马达14更详细描述的额外的细节和替代配置.
如图所示，鼓风机1010可进一步包括定位在一个臂1037上的电接线盒1039.
如图所示，可提供一种鼓风机1010，其中冷却装置1033包括逆变器吊舱。该逆变器吊舱被定位在一个臂1037上。
如图所示，可提供一种鼓风机1010，其中冷却装置1033包括热管.热管可被定位在一个臂1037上.
如图所示，可提供一种鼓风机1010，其中冷却装置1033包括冷却导流器.冷却导流器可被定位在一个臂1037上.
根据本发明的另一个方面，现在参考图31，示出了一种用于冷却电动马达的电气部件的方法1110.该方法1110包括：提供具有中心部和从中心部延伸的径向延伸部的壳体的步骤1112，将至少一个发热电气部件固定至壳体的径向延伸部的步骤1114，联接风扇叶片至电动马达的步骤1116，以及用风扇叶片将空气吹送过该至少一个发热电气部件的步骤1118.
本文所描述的方法、系统和装置有利于电动马达的高效和经济地组装.本文详细描述和/或示意了方法、系统和装置的示例性实施例.但是方法、系统和装置不限于本文描述的具体实施例，而是，每个装置和系统的部件以及每个方法的步骤可单独且独立于本文所描述的其它部件和步骤使用.每个部件以及每个方法步骤也可以与其它部件和/或方法步骤结合使用。
当介绍本文描述和/或示意的方法和设备的元件/部件/等时，冠词“一”、“一个”以及“该”意图表示存在一个或多个元件/部件/等.术语“包括”、“包含”和“具有”意图为开放性的，并且表示除了所列出的元件/部件/等，这里还可能存在额外的元件/部件/等.
这里的书面描述采用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使得本领域的任意技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法.本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员所能想到的其它示例.这些其它示例，如果其不具有与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果其包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同结构元件，就旨在包含于权利要求的范围内.
本文描述的是在永磁电机中采用低成本材料的示例性方法、系统和装置，其降低或消除了由低成本材料所带来的效率损失.此外，该示例性方法、系统和装置在降低或消除电机长度增加的同时实现了更高的效率.本文描述的方法、系统和装置可以用在任何合适的应用中.然而，他们尤其适用于HVAC和泵应用.
流体流动装置和系统的示例性实施例在上文中被详细描述.电动马达及其组件不限于本文描述的具体实施例，而是，系统的部件可单独地且独立于本文所述的其它部件使用.例如，该部件也可以与其它电动马达系统、方法和装置结合使用，并且不限于仅与本文所描述的系统和装置进行实践.相反，示例性实施例可与许多其它应用一起实施和使用.
尽管本公开的各种实施例的具体特征可能在一些附图中示出而没有在其它附图中示出，但这仅是出于方便的原因.按照本公开的原理，一附图的任何特征可与任何其它附图中的任何特征结合来参考和/或要求保护.这里的书面描述采用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使得本领域的任意技术人员能够实践本发明，其包括制造和使用任何装置或系统以及执行所结合方法.本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员所能想到的其它示例.这些其它示例，如果其不具有与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果其包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同结构元件，就旨在包含于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种鼓风机，包括：
叶轮壳体；
可旋转地安装至所述壳体的叶轮；以及
电动马达，具有：带有中心部和从该中心部延伸出的第一径向延伸部的马达壳体，邻近该马达壳体并且与该叶轮壳体相对的文丘里腔室，固定至马达壳体的中心部的定子，可旋转地安装至该马达壳体的该中心部的转子，以及固定至马达壳体的该第一径向延伸部的至少一个发热电气部件；所述叶轮壳体中具有第一空气压力并且所述马达壳体中具有不同于该第一空气压力的第二空气压力，所述文丘里壳体和所述马达壳体在它们之间限定出一通路，由此空气压力差在该马达壳体中产生空气流以冷却所述至少一个发热电气部件。
2.根据权利要求1所述的鼓风机，还包括用于调节从叶轮壳体至该部件的空气流的调节器。
3.根据权利要求1所述的鼓风机，还包括从该中心部延伸的并且与所述第一径向延伸部相间隔开的第二径向延伸部。
4.根据权利要求1所述的鼓风机，还包括位于从文丘里壳体至该部件的空气流中的护罩。
5.根据权利要求4所述的鼓风机，其中该护罩适合于控制出口区域以匹配空气进口区域和将区域出口最优化至其应用可能会有助于冷却的位置中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的鼓风机，其中该文丘里壳体和该马达壳体彼此邻接，并且其中该叶轮壳体限定了穿过其中的一开口以及其中该马达壳体限定了穿过其中的一开口，由此该文丘里壳体的该开口与该马达壳体的该开口对准以允许空气流从该叶轮壳体吹送至该马达壳体。
7.根据权利要求1所述的鼓风机，其中该马达壳体的该第一径向延伸部限定了其一空气出口。
8.根据权利要求1所述的鼓风机，其中该马达壳体包括用于改变通过该马达壳体的空气流的调节器。
9.根据权利要求1所述的鼓风机，其中该马达壳体适用于调节去往该马达壳体的该径向延伸部的冷却量。
10.根据权利要求1所述的鼓风机，其中该马达壳体和该文丘里壳体适用于提供径向引导的空气流。
11.一种用于转动鼓风机叶轮壳体中的叶轮的电动马达，包括：
马达壳体，该马达壳体具有中心部和从该中心部延伸的第一径向延伸部；
固定至该马达壳体的该中心部的定子；
可旋转地安装至该马达壳体的该中心部的转子；
邻近该马达壳体并且与该叶轮壳体相对的文丘里腔室；
固定至该马达壳体的该径向延伸部的至少一个发热电气部件，所述文丘里壳体中具有第一空气压力并且所述马达壳体中具有不同于该第一空气压力的第二空气压力，所述文丘里壳体和所述马达壳体在它们之间限定出一通路，由此空气压力差在该马达壳体中产生空气流以冷却该至少一个发热电气部件。
12.根据权利要求11所述的电动马达，还包括用于调节从所述文丘里壳体至该部件的空气流的调节器。
13.根据权利要求11所述的电动马达，还包括从该中心部延伸的并且与该第一径向延伸部相间隔开的第二径向延伸部。
14.根据权利要求11所述的电动马达，还包括位于从所述文丘里壳体至该部件的空气流中的护罩。
15.根据权利要求14所述的电动马达，其中该护罩适合于控制出口区域以匹配空气进口区域和将区域出口最优化至其应用可能会有助于冷却的位置中的至少一者。
16.根据权利要求11所述的电动马达，其中所述文丘里壳体和该马达壳体彼此邻接，并且其中所述文丘里壳体限定了穿过其中的一开口以及其中该马达壳体限定了穿过其中的一开口，由此所述文丘里壳体的该开口与该马达壳体的该开口对准以允许空气流从该叶轮壳体流动至该马达壳体。
17.根据权利要求11所述的电动马达，其中该马达壳体的该径向延伸部限定了其一空气出口。
18.根据权利要求12所述的电动马达，其中该马达壳体包括用于改变通过该马达壳体的空气流的调节器。
19.根据权利要求12所述的电动马达，其中该马达壳体适用于调节去往该马达壳体的该径向延伸部的冷却量。
20.一种用于冷却电动马达的电气部件的方法，该电动马达用于转动鼓风机中的叶轮，该方法包括：
提供具有中心部和从该中心部延伸的径向延伸部的马达壳体；
将至少一个发热电气部件固定至该壳体的该径向延伸部；
使得该马达壳体承受第一压力；
提供一文丘里壳体，将该文丘里壳体邻近该马达壳体定位；
使得该文丘里壳体承受不同于该第一压力的第二压力；以及
利用压力差来获得从该叶轮壳体和该马达壳体中的一者至该叶轮壳体和该马达壳体中的另一者的空气流，从而冷却所述至少一个发热电气部件。
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