CN107112857A - 扇冷式电机 - Google Patents

Abstract

一种电机，该电机包括转子和助力器(30)，其中，该转子由包括叶片(22)的单板(23)式基部风扇(20)冷却，叶片(22)优选地与板(23)成一体，助力器(30)附接至该单板式风扇，该助力器(30)优选地包括面向基部风扇(20)的板(23)定位的板(33)。

Description

扇冷式电机

技术领域

本发明涉及旋转电机的冷却，并且更具体地但非排他地涉及交流发电机的冷却。

背景技术

几乎所有的工业交流发电机都由通风机进行空气冷却，该通风机安装在电机的前部并且由旋转部件通过轴带动旋转。

空气在电机的后部处被吸入，并且穿过电机的活动部件的气流允许疏散热。

在工业交流发电机上基本上有两种类型的通风机：

a)单板式通风机，其特征在于无芯模制的相对简单的制造方法。然而，该类型的通风机的缺点在于不仅气流比双板通风机弱，而且还具有大的输入功率，这导致电机的生产率降低。事实上，通风机前板的缺失不仅破坏了气流而且还使得在电机的前部产生湍流区域，这降低了通风机的热效率；

b)双板式通风机，该双板式通风机由于叶片的ISO直径和ISO宽度而提供了较大的气流，并且还保证了与单板式通风机的输入功率相比的低得多的输入功率。然而，该类型的通风机的制造需要或多或少复杂的几何结构的模芯。

就具有相同类型的电磁金属制品的一系列交流发电机而言，铁的长度根据电机的功率而变化，以覆盖大范围的功率并根据相关联的发电机组来优化交流发电机。

然而，就给定系列的电机而言，冷却每个电机所需的气流会根据电特性和所需的功率而变化。

这意味着，对于相同系列的电机，需要若干类型和/或尺寸的通风机，以提供活动部件的最佳冷却并保证符合标准。

因而，通常有两种可能性，这两种可能性都不是最优的。

第一种可能性是针对每个系列标准化一个通风机。在这种情况下，通风机的尺寸设定为在发热方面满足最严格系列的电机的需要，而最严格系列的电机通常是最大功率的电机。然而，较低功率的电机于是具有尺寸过大的通风机，该尺寸过大的通风机产生与电机的功率相比的相对较大的输入功率，这降低了电机的生产率。

第二种可能性是针对相同系列的电机形成若干个通风机。在这种情况下，通风机根据电机的电功率很好地定尺寸，并且因而电机在气流、冷却和生产率方面都具有更好的性能。然而，这种选择使工业生产的设计和过程大大复杂化，如果选择模制成本高的双板式通风机，工业生产的设计和过程就更加复杂化。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点，这是通过下述电机实现的，该电机包括转子和助力器，其中，该转子由优选地包括叶片的单板式基部通风机冷却，叶片与板构成为单件，该助力器附接至单板式通风机，该助力器优选地包括与基部通风机的板相反地定位的板。

助力器构成下述附加件：该附加件可以固定在单板式基部通风机上以提高该单板式基部通风机的效率并且给该单板式基部通风机提供更好的性能。助力器可以在基部通风机的专用区域中居中，被锁定在叶片的后部处，并且固定在基部通风机的前部面上。

冷却风扇或风扇指的是由基部通风机和助力器形成的组件。

本发明的优点在于，基部通风机可以被精心设计和优化用于最小功率的电机。这允许在一系列电机内避免尺寸过大的通风机，并且因此本发明不仅提供了电机的性能的改善和电机的生产率的提高，而且还提供了在电机的尺寸和重量方面的节省。

实际上，正是助力器通过改变风扇叶片的空气动力学形状(直径、宽度、倾斜度等)来提高基部通风机的性能，以在提供双板式风扇的优点以及单板制造的简单性的同时满足最大功率的电机的需要。

更好的耗散功率促成电机的更好的生产率，并且更大的气流促成电机的更好的冷却。

最后，组装的速度促成制造过程的简化。

因而，所提出的解决方案使得可以在常规遇到的两种类型的设计之间获得混合解决方案，以便通过简单的机械结构并且最重要的是快速组装系统而获得最佳的通风性能和电气性能，由此提供了容易的工业生产。

一个或更多个不同的助力器可以满足全系列的交流发电机的需求。

助力器可以包括叶片延伸部，所述叶片延伸部在径向上定位为基部通风机的叶片的延续部分。因而，可以增大叶片的长度并从空气动力学角度考虑给予这些叶片最适当的形状。

因而，叶片延伸部可以沿径向定位成超过基部通风机的板。

叶片延伸部优选地与助力器的板构成为单件。

基部通风机可以由金属或塑料——优选地金属、特别是铝——制成。

叶片延伸部可以设置成机械地钩接至叶片、特别地钩接在后边缘上。在用于实施本发明的示例中，叶片各自包括凹口，并且叶片延伸部各自包括对应的钩部。

叶片延伸部可以在叶片的高度的大部分上覆盖叶片的端部部分。

叶片延伸部可以具有凹陷部，并且叶片可以定位在这些凹陷部的厚度中。

叶片延伸部可以通过肋朝向中心延伸，肋的高度随着该肋靠近中心而减小。

本发明的另一目的是提供一种电机，该电机设置有根据本发明的基部通风机，该基部通风机上适于安装助力器。

因而，基部通风机可以包括用于在前部和/或后部处机械地钩接助力器的装置，该装置特别地为如以上所提到的位于叶片的后边缘上的凹口。

本发明的另一目的是一种助力器，该助力器意图用于固定在根据本发明的基部通风机上，该助力器包括特别地如以上所限定的叶片延伸部和/或前板。

该助力器可以包括用于在基部通风机的前部和/或后部处机械地钩接的装置，所述装置特别地为用于与基部通风机的凹口接合的钩部。

本发明的另一目的是一系列电机，包括：

-第一电机，该第一电机包括转子而不具有助力器，其中，该转子由优选地具有单个板并包括叶片的基部通风机冷却，所述叶片优选地与板构成为单件，

-第二电机，该第二电机的功率特别地比第一电机的功率大，该第二电机包括由与第一电机的基部通风机相同的基部通风机冷却的转子和附接至该通风机的助力器，该助力器优选地包括与基部通风机的板相反地定位的板。

该系列的电机可以包括第三电机，该第三电机包括由与第一电机和第二电机的基部通风机相同的基部通风机冷却的转子和附接至该通风机的助力器，该助力器优选地包括与基部通风机的板相反地定位的板，该助力器与第二电机的助力器不同。

本发明还涉及一种用于提高电机冷却用的优选地具有单个板的基部通风机的冷却功率的方法，该方法包括下述步骤：在通风机上固定优选地包括与基部通风机的板相反地定位的板的助力器。

当本发明所使用的电机是交流发电机时，该交流发电机通常由内燃发动机驱动，该内燃发动机通过转速和扭矩输送机械功率。对于标准使用，转速为1500rpm或1800rpm。通过组装基部通风机和助力器而形成的风扇受到与该风扇的惯量成比例并与转速的平方成比例的离心力，该离心力趋向于使助力器沿径向变形。另外，如果旋转方向被认为是基准，则由发动机输送的平均扭矩通常为正。然而，事实上，这些发动机由于其操作原理(每转n次爆炸)而在极短的时间段内输送不同强度的循环扭矩。这导致了一连串的非常短暂的加速及减速。此外，交流发电机的转子的旋转惯量相对较高，并且在发动机的停止阶段期间，转子的动能产生趋向于使助力器成角度地变形的扭矩。

在基部通风机的前部和后部处进行的机械组装以及叶片与叶片延伸部的部分重叠使得可以非常好地抵抗这些机械应力。

在后部处进行的组装优选地通过形状配合、特别地通过如以上所提到的凹口和钩部来提供。

在前部处进行的组装可以由螺钉来提供，所述螺钉穿过助力器、支承在该助力器的前部面上，并且接合在基部通风机中。

助力器优选地设置成在一个旋转方向、优选地顺时针方向上更有效，用于该类型用途的工业发动机通常都沿相同方向旋转。在基部通风机的后部处进行的组装可以通过助力器相对于基部通风机的逆时针旋转运动来实现。

附图说明

通过阅读实施本发明的非限制性示例的以下详细描述以及通过研究附图可以更好地理解本发明，在附图中：

-图1以立体图单独示出了根据本发明的由基部通风机和助力器构成的冷却风扇的示例，

-图2单独示出了图1的风扇的助力器，

-图3和图4是图1的风扇的两个轴向截面图，以及

-图5示出了助力器在基部通风机上的组装。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于冷却电机的风扇10。

风扇10包括基部通风机20，基部通风机20上固定有在图2中单独示出的助力器30。

该风扇10由电机的转子带动而绕轴线X旋转，为使图清楚起见，电机的转子未示出。

电机例如是马达或交流发电机。

转子可以是任何类型的，可选地是具有永磁体的类型。

在交流发电机的情况下，转子可以包括主电机电感器和励磁器电枢。

转子可以使如图1中图示的单个冷却风扇或者在转子的端部处各布置一个的若干个风扇旋转。

如特别地在图3至图5中可以看到的，基部通风机20包括毂部21和多个叶片22，毂部21允许基部通风机20固定在转子轴上，所述多个叶片22从毂部21朝向基部通风机的外周延伸。叶片22通过呈大致环形形状的后板23彼此连接。

毂部21在毂部21的与后板23相反的前端部处延伸出前盘25，前盘25在叶片22的与毂部21相邻的区域中连接叶片22。

更特别地在图4中看到的，叶片22可以具有在其连接至前盘25的区域上增大的高度。叶片22大致在板23的环形肋26处达到最大高度，环形肋26朝向通风机20的后部、即与前盘25相反的一侧突出。叶片22的高度随后略微减小直到板23的第二环形肋27，第二环形肋27与第一环形肋同心且第二环形肋27在径向上更靠外。

助力器30包括叶片延伸部31，叶片延伸部31以下述方式布置在助力器30上：叶片延伸部31各自在径向上布置在通风机20的对应叶片22的延续部分中。

延伸部31连接至前板33，前板33在其与延伸部31相反的面上包括各自沿径向延伸的两个系列的加强肋34和35。肋34通过第一环形肋36相互连接，肋35通过与第一环形肋36同心的第二环形肋37相互连接。肋34和肋35的高度随着肋34和肋35靠近中心以及靠近肋34和肋35所连接至的环形肋而增大。

前板33还包括开口38，开口38允许通过模制热塑性材料、特别是聚酰胺由单件制造助力器30所需的模具元件的通过。

前板33还支承螺柱39，螺柱39由用于将助力器30固定在基部通风机20上的螺钉通孔50穿透。这些螺钉50固定在盘25的设置在螺柱59上的对应内螺纹51中。

在图示的示例中，基部通风机20通过模制和/或机械加工而由金属、特别是铝或铝合金整体制成。

优选地，如图示的，叶片22和延伸部31被制成使得两者机械地配合并增强基部通风机20与助力器30之间的机械钩接。更具体地，叶片22可以被制成在沿径向延伸超过板23的端部部分28上具有凹口29，该凹口29在与前盘25相反的后边缘上敞开。

延伸部31各自被制成具有凹部55，凹部55呈与设置有凹口29的端部部分28大致互补的形状，以实现期望的机械钩接。例如，如图示的，延伸部31各自被制成具有钩部56，该钩部56在助力器30组装在基部通风机20上时接合凹口29，如图1中图示的那样。凹部55限定凹陷部69，叶片22的端部边缘70定位成与凹陷部69相对。

环形肋37的直径略小于前盘25的直径，并且前盘25可以被制成在外周处具有环形肋58，环形肋58与用于接纳螺钉50的螺柱59相邻。

延伸部31通过径向肋75朝向助力器的中心延伸，径向肋75的高度朝向中心减小。

这些肋75各自叠盖对应叶片22，如特别地在图4中可以看到的。

为了将助力器30组装在基部通风机20上，如图5中图示的那样，操作者可以起初使助力器30轴向地靠近基部通风机20，使基部通风机的其前盘25指向助力器30，以及使助力器30的延伸部31指向基部通风机20。

使延伸部31与叶片22的端部部分28齐平，随后如所讨论的示例中的那样使助力器30相对于基部通风机20绕轴线X沿逆时针方向旋转，以将钩部56接合在凹口29中并获得图1中图示的组件。

随后可以将螺钉50插入穿过螺柱39并旋拧到内螺纹51中，以将助力器30永久地固定在基部通风机20上。

本发明使得可以根据冷却需要为已经配备好的电机可选地提供基部通风机20。

因而，根据所有设置有相同的基部通风机20的一系列电机的冷却需要，可以在这些电机的基部通风机20中的仅一些基部通风机上组装助力器30，以提供额外的冷却功率。

当然，本发明不限于刚刚所描述的示例。

例如，可以改变基部通风机20的形状，特别是改变叶片22的形状和取向以及后板23的形状或前盘25的形状。

类似地，可以特别地根据期望的气流来改变叶片延伸部31的形状以及叶片延伸部31所连接至的前板33的形状。

延伸部31在叶片22上的机械钩接可能会以除比如图示的、例如通过卡扣紧固或夹紧组件的钩部与凹口类型的配合之外的其他类型的配合而发生。

因而，可能会存在大量的叶片形状，特别地直的、倾斜的或弯曲的，以及可能会存在位于基部通风机的叶片的后部处以及在前部面上的固定水平面处的大量的锁定或卡扣紧固系统。

除非另有说明，否则表述“包括一个”应当理解为与“包括至少一个”同义。

Claims (12)

1.一种电机，所述电机包括转子和助力器(30)，所述转子由包括叶片(22)的单板(23)式基部通风机(20)冷却，所述叶片(22)优选地与所述板(23)构成为单件，所述助力器(30)附接至所述单板式通风机，所述助力器(30)优选地包括与所述基部通风机(20)的所述板(23)相反地定位的板(33)，其中，所述助力器(30)包括叶片延伸部(31)，所述叶片延伸部(31)在径向上定位为所述基部通风机(20)的所述叶片(22)的延续部分。

2.根据权利要求1所述的电机，所述叶片延伸部(31)与所述助力器(30)的所述板(33)构成为单件。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，所述基部通风机(20)由金属制成。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，所述助力器(30)由塑料制成。

5.根据权利要求1或2所述的电机，所述叶片延伸部(31)设置成机械地钩接至所述叶片(22)。

6.根据权利要求1、2和5中的任一项所述的电机，所述叶片(22)各自包括凹口(29)，并且所述叶片延伸部(31)各自包括对应的钩部(56)。

7.根据权利要求1、2、5和6中的任一项所述的电机，所述叶片延伸部(31)在所述叶片(22)的高度的大部分上覆盖所述叶片的端部部分(28)。

8.根据权利要求1、2、5至7中的任一项所述的电机，所述叶片延伸部(31)具有凹陷部(69)，并且所述叶片(22)定位在所述凹陷部(69)的厚度中。

9.根据权利要求1、2、5至8中的任一项所述的电机，所述叶片延伸部(31)各自通过肋(75)朝向中心延伸，所述肋(75)的高度随着所述肋(75)靠近中心而减小。

10.一种用于提高电机的优选地具有单个板的基部通风机(20)的冷却功率的方法，所述方法包括下述步骤：在所述通风机(20)上固定优选地包括与所述基部通风机(20)的板相反地定位的板(33)的助力器(30)，以形成根据权利要求1至9中的任一项所述的电机。

11.一种电机，所述电机设置有基部通风机(20)，所述基部通风机(20)上适于安装助力器(30)以形成根据权利要求1所述的电机，所述基部通风机(20)包括用于在前部和/或后部处机械地钩接所述助力器的装置，所述装置呈位于所述叶片(22)的后边缘上的凹口(29)的形式。

12.一种助力器(30)，所述助力器(30)意图用于安装在电机的基部通风机(20)上以形成根据权利要求1所述的电机，所述助力器(30)包括叶片延伸部(31)和前板(33)。