CN106663992A - 电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机包括带有轴向(X1‑X1)第一空气通道(10)的筒形转子(100)和带有轴向(X1‑X1)第二空气通道(21、22、23)的定子(200)。定子(200)的外表面设置有冷却片(240)。转子(100)的第一端(E1)处具有第一空气室(410)，转子(100)的第二端(E2)处具有第二空气室(420)和相邻的第三空气室(430)。第一风扇(310)将内部空气(F1)在电机内以闭合空气循环的方式从第一轴向空气通道(10)循环至第二空气通道(20)。第二风扇(320)将外部冷却空气(F2)从电机的外侧吹送通过第三空气室(430)并且沿着定子(200)的外表面从第三空气室(430)的出口(431)吹送出。定子(200)中的第二空气通道(21、22、23)的数目是三个。

Description

电机
技术领域
本发明涉及电机。
背景技术
电机具有旋转转子和围绕转子的固定定子。小型电机通常具有通过电机的敞开式空气循环。转子的轴上定位有风扇并且所述风扇将空气吹送通过电机。
中型电机通常在电机内设置有闭合的内部空气循环。空气在电机内以闭合环路的形式在转子与定子之间循环。转子和定子设置有轴向空气通道，闭合的空气循环设置成通过所述轴向空气通道。电机的两端处还具有提供转子和定子中的轴向通道之间的流体连接的空气室。还具有用于使内部空气循环的第一风扇。定子的外表面设置有冷却片以增加能够将热量从定子传递至周围空气的定子区域。电机还设置有定位在两个空气室中的一个空气室的轴向外侧的第三空气室。第三空气室具有沿着定子的外表面沿轴向方向定向的入口和出口。第二风扇通过第三空气室的入口吸入外部冷却空气，并且沿着定子的外表面从第三空气室的出口沿轴向吹送冷却空气。
现有技术的中型电机在定子中具有四个轴向第二空气通道的电机内于转子中的第一轴向空气通道与定子中的第二轴向空气通道之间设置有闭合的内部空气循环。定子中的两个下部第二空气通道形成为与电机的支承构件相连并且对称地定位在电机的截面的下拐角中。两个上部轴向第二空气通道对称地定位在电机的截面的上拐角中。定子外周中的四个轴向第二空气通道占据了定子相当多的外表面，从而减小了定子的外表面上的可以设置冷却片的空间。这将对电机的冷却造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于实现一种具有改进的冷却装置的电机。
根据本发明的电机的特征在于独立权利要求1中所述的内容。本发明的一些优选实施方式在从属权利要求中公开。
电机包括：
筒形转子，该筒形转子具有第一端、相反的第二端和轴向第一空气通道；
围绕转子的定子，该定子具有轴向第二空气通道和位于定子的外表面上的冷却片；
围绕定子的外壳，由此，定子与外壳之间形成外部空气通道；
位于转子的第一端处的第一空气室和位于转子的第二端处的第二空气室，由此，第一空气通道与第二空气通道之间通过第一空气室和第二空气室形成有流体路径；
第三空气室，该第三空气室位于转子的第二端处并且位于第二空气室的轴向外侧，所述第三空气室具有沿着定子的外表面的沿轴向定向的出口；
第一风扇，该第一风扇用于使内部空气从第一空气室通过第一空气通道至第二空气室并且进一步通过第二空气通道返回至第一空气室以闭合空气循环的方式循环；
第二风扇，该第二风扇用于将外部冷却空气从电机外侧吹送通过第三空气室并且沿着定子的外表面从第三空气室的出口吹出。
电机的特征在于：
定子中的第二空气通道的数目是三个。
与使用四个第二空气通道的现有技术方案相比，定子中使用三个第二空气通道使定子的自由外周增加至少10％。定子增加的自由外周可以设置有冷却片，从而增大了从定子到进入外部空气通道中的冷却空气的热传递的效率。
在有利的实施方式中，第二空气通道由两个下部第二空气通道和一个上部第二空气通道形成，由此，下部第二空气通道对称地定位在电机的截面的下拐角中，并且上部第二空气通道定位在竖向中轴线上并且位于电机的截面的最高点。
上部第二空气通道还能够用作用于将线缆从电机的接线盒传递到电机内部或外部的线缆线路。
在该布置中，由于电机的截面的两个侧表面是空闲的，因此，接线盒可以定位在上部第二空气通道的任一侧处。因此，电机能够被提供有自由选择接线盒要定位在上部第二空气通道的哪一侧上的安装部位的可能性。线缆在这两种选择方案中均可以穿入到上部第二空气通道中。
在上部第二空气通道两侧处定位在定子的外表面上且在电机的截面的上拐角中的冷却片的方向沿水平方向与径向方向之间或者竖向方向与径向方向之间的方向定向。在冷却片的方向与径向方向不一致的情况下更易于制造铸件。这些冷却方向也可以有助于略微增大冷却效率。
定子由铁通过铸造制成。与带有三个第二空气通道的定子相比，带有四个第二空气通道的定子更复杂。因此，制造用于包括三个第二空气通道的定子的铸件更容易，并且铸造带有三个第二空气通道的定子也更容易。
因此，定子中使用三个第二空气通道而非四个第二空气通道将实现更有效率的电机。电机更有效率的冷却意味着能够增大电机的功率。
根据本发明的中型电机的轴高度在355mm至560mm的范围内。
电机可以是电动机或发电机。
附图说明
下面将参照附图借助于优选实施方式对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1示出了电机的轴向截面；
图2示出了图1的电机的横向截面。
具体实施方式
图1示出了电机的轴向截面。电机包括筒形旋转转子100和围绕转子100的筒形固定定子200。定子200包括定子芯210、定子绕组220和定子框架230。转子100包括带有中间部111和两个相反端部112、113的轴110。转子100还包括围绕轴110的中间部111的转子芯120。转子芯120附接至轴的中间部111并且具有第一端E1和相反的第二端E2。转子芯120包括在转子芯120的第一端E1与第二端E2之间延伸的轴向X1-X1的第一空气通道10。转子芯120还包括转子绕组130。定子芯210的内周与转子芯120的外周之间具有气隙G。还具有形成到定子框架230中的轴向X1-X1的第二空气通道21、22、23。第二空气通道21、22、23在电机的端罩51、52之间延伸。图中示出了定子绕组的端部220。轴110在两个端部112、113处通过轴承41、42支承在电机的端罩51、52处。端罩51、52附接至定子框架230。
转子芯120的第一端E1处具有环形第一空气室410，并且转子芯120的第二端E2处具有环形第二空气室420。转子芯120中的第一轴向空气通道10中的每个第一轴向空气通道的第一端与第一空气室410流体连通。转子芯120中的第一轴向空气通道10中的每个第一轴向空气通道的第二端与第二空气室420流体连通。定子框架230中的第二轴向空气通道21、22、23中的每个第二轴向空气通道的第一端与第一空气室410流体连通。定子框架230中的第二轴向空气通道21、22、23中的每个第二轴向空气通道的相反的第二端与第二空气室420流体连通。因此，第一轴向空气通道10与第二轴向空气通道21、22、23之间在定子芯120的每个端E1、E2处具有流体路径。第二空气通道21、22、23沿轴向X1-X1方向延伸至第一空气室410和第二空气室420的轴向外侧壁。第一空气室410和第二空气室420的外周中具有三个开口，即，每个第二空气通道20处各一个开口。
转子芯120的第二端E2处的第二空气室420中定位有第一风扇310。第一风扇310与转子100一起旋转。第一风扇310将内部空气F1从第一空气室410沿着第一轴向空气通道10吸入到第二空气室420。第一风扇310将内部空气F1在第二空气室420中进一步径向向外吹送到定子芯210中的第二轴向空气通道21、22、23的第二端。内部空气F1从第二轴向空气通道21、22、23的第二端流动到第二轴向空气通道21、22、23的第一端并返回到转子芯120的第一端E1处的第一空气室410。电机的定子200与转子100之间的内部空气循环F1是闭合的空气循环。这意味着没有外部空气能够渗透到该内部空气循环F1中。
转子芯120的第二端E2处还具有环形的第三空气室430。第三空气室430定位成与第二空气室420相邻并且位于第二空气室420的轴向X1-X1外侧。第三空气室430具有沿着定子框架230的外表面沿轴向X1-X1方向定向的圆形出口431。第三空气室430在第三空气室430的外端壁的中间部中还具有轴向X1-X1的入口432。
第三空气室430中定位有第二风扇320。第二风扇320与电机的轴110一起旋转。第二风扇320从电机的外部通过入口432吸入冷却空气F2，并且将冷却空气F2沿着定子框架430的外表面沿轴向方向X1-X1通过出口431吹出。因此，该冷却空气F2并未循环。第二风扇320自然也可以由其自己的驱动马达驱动。
图2示出了图1的电机的横向截面。该截面示出了轴110的中间部111、围绕轴110的中间部111的转子芯120、转子芯120中的第一轴向空气通道10、转子100与定子200之间的气隙G、定子芯210、定子框架230和定子框架230中的第二空气通道21、22、23。该图示出了转子芯120中的仅四个第一轴向空气通道10，但是，转子芯120中可以具有任何数目的第一轴向空气通道10。定子框架230设置有从定子框架230的外表面向外延伸的冷却片240。电机的截面具有穿过电机的轴111的中心C的竖向中轴线Y-Y和也穿过电机的轴111的中心C的水平中轴线X2-X2。
该图还示出了电机的支承结构251、252，所述支承结构251、252为形成为定子框架230的一体部件的L形部件。支承结构251、252沿着电机的整个轴向X1-X1长度延伸。电机通过螺栓从支承结构251、252附接至电机操作地点上的地板FL。支承结构251、252相对于电机截面的竖向中心线Y-Y对称地定位在电机截面的下拐角中。支承结构251、252的截面不必是L形，而可以是任何适当的形状。支承结构251、252的截面也可以沿着支承结构251、252的轴向X1-X1长度变化。
该图还示出了形成到定子框架230中的第二轴向空气通道21、22、23。具有作为一体部件形成至定子框架230的三个第二轴向空气通道21、22、23。具有相对于电机截面的竖向中心线Y-Y对称地定位在电机截面的下拐角中的两个下部第二轴向空气通道21、22。下部第二轴向空气通道21、22中的每个第二轴向空气通道均形成为与电机的支承结构251、252相连。这两个下部第二轴向空气通道21、22的截面为三角形。具有定位在定子框架230的截面的顶部上的另一上部第二空气通道23。上部第二轴向空气通道23的竖向中心线与电机的竖向中心线Y-Y重合。上部第二周向空气通道23的截面为矩形。第二空气通道21、22、23的截面自然也可以是任何其它适当的形式。
电机截面的下部中的定位在支承结构251、252之间的冷却片240沿竖向方向定向。定位在电机截面侧部中的冷却片240沿水平方向定向。定位在电机截面的两个上拐角中的冷却片240沿方向S4定向，方向S4在水平方向S1与径向方向S3之间或者在竖向方向S2与径向方向S3之间。
电机在上部第二轴向空气通道23的右侧处还包括定位在定子框架230的外表面上的接线盒610。第一线缆架620从接线盒610沿着定子框架230的外表面延伸到沿轴向X1-X1定向的第二线缆架630。这些线缆架620、630可以用作去往及离开接线盒610的线缆线路。上部第二轴向空气通道23也可以用作从电机内部或外部到接线盒610的线缆线路。接线盒610和线缆架620、630代替如可以从图中观察到的定位在上部第二轴向空气通道23的右侧，也可以容易地定位在上部第二轴向空气通道23的左侧。上部第二轴向空气通道23在这两种情况下均可以用作线缆线路。
第一风扇310在图中所示的实施方式中位于第一空气室410中。第一风扇310自然也可以定位在第一空气室410与第二空气室420之间的循环空气L1流体路径中的任何位置处。第一风扇310还可以设置有其自己的驱动马达。
第二风扇320在图中所示的实施方式中位于第三空气室430中。第二风扇320自然也可以定位在冷却空气L2流体路径中的任何位置处。自然也可以具有将冷却空气F2引导到第三空气室430的入口432的单独的外部空气通道。
第一空气室410定位在转子100的第一端E1处以及第二空气室420和第三空气室430定位在转子100的相反的第二端E2处是有利的实施方式。轴110的第一端部112从电机、从电机的第一端突出。当电机是电动机时，由电动机驱动的工作机连接到轴110的第一端部112。当电机是发电机时，驱动发电机的驱动机连接至轴110的第一端部112。因此，转子100的第一端E1是驱动端，并且因此，转子100的第二端E2是电机的非驱动端。
转子芯120具有由电工钢板制成的层叠式结构。转子芯120中的第一空气通道10因此可以通过冲压到钢板中来制造。定子芯230也具有由电工钢板制成的层叠式结构。
本发明不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内改变。

Claims (8)

1.一种电机，包括：
筒形的转子(100)，所述转子(100)具有第一端(E1)、相反的第二端(E2)和轴向(X1-X1)的第一空气通道(10)；
围绕所述转子(100)的定子(200)，所述定子(200)具有轴向(X1-X1)的第二空气通道(21、22、23)和位于所述定子(200)的外表面上的冷却片(240)；
位于所述转子(100)的所述第一端(E1)处的第一空气室(410)和位于所述转子(100)的所述第二端(E2)处的第二空气室(420)，由此，所述第一空气通道(10)与所述第二空气通道(20)之间通过所述第一空气室(410)和所述第二空气室(420)形成流体路径；
第三空气室(430)，所述第三空气室(430)位于所述转子(100)的所述第二端(E2)处并且位于所述第二空气室(420)的轴向(X1-X1)外侧，所述第三空气室(430)具有沿着所述定子(200)的外表面轴向(X1-X1)定向的出口(431)；
第一风扇(310)，所述第一风扇(310)用于使内部空气(F1)以闭合空气循环的方式从所述第一空气室(410)通过所述第一空气通道(10)到所述第二空气室(420)并且进一步通过所述第二空气通道(20)返回至所述第一空气室(410)循环；
第二风扇(320)，所述第二风扇(320)用于将外部冷却空气(F2)从所述电机的外侧吹送通过所述第三空气室(430)并沿着所述定子(200)的外表面从所述第三空气室(430)的所述出口(431)吹出，
其特征在于：
所述定子(200)中的所述第二空气通道(21、22、23)的数目是三个。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第二空气通道(21、22、23)由两个下部第二空气通道(21、22)和一个上部第二空气通道(23)形成，由此，所述下部第二空气通道(21、22)对称地定位在所述电机的截面的下拐角中，并且所述上部第二空气通道(23)定位在竖向中轴线(Y-Y)上并且位于所述电机的截面的最高点。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述两个下部空气通道(21、22)定位成与所述电机的支承结构(251、252)相连。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电机，其特征在于，定位在所述电机的截面的下部中并位于支承结构(251、252)之间的所述冷却片(240)沿竖向方向定向。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电机，其特征在于，定位在所述电机的截面的侧部中的所述冷却片(240)沿水平方向定向。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电机，其特征在于，定位在所述电机的截面的两个上拐角中的所述冷却片(240)沿位于水平方向(S1)与径向方向(S3)之间或者位于竖向方向(S2)与径向方向(S3)之间的方向(S4)定向。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电机，其特征在于，所述第一风扇(310)定位在所述第二空气室(420)内，并且所述第一风扇(310)由所述转子(100)驱动。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电机，其特征在于，所述第二风扇(320)定位在所述第三空气室(430)内，并且所述第二风扇(320)由所述转子(100)驱动。
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