CN114962301B - 风机机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风机机组技术领域，具体涉及一种风机机组。风机机组包括：机壳，具有腔室及与腔室连通的进风口；电机，设置在腔室中；第一叶轮，设置在电机的第一端上，第一叶轮具有第一进气口和第一出气口；导流壳体，设置在电机的外部，导流壳体与电机之间围成散热流道，散热流道分别与进风口、第一进气口连通，以使从进风口流入的空气通过散热流道后流入第一进气口中。本发明通过导流壳体使得风机机组的进气经过导流壳体与电机之间围成的散热流道后再流入第一叶轮内，可以将电机的热量带走，实现给电机散热的目的，可以取消对电机进行散热的散热器件，能有效简化整机结构和降低成本。

Description

风机机组
技术领域
本发明涉及风机机组技术领域，具体涉及一种风机机组。
背景技术
目前，大功率高速直驱电机系统是集直驱、变频、高速永磁同步电机等技术于一身的高科技工业产品，具有效率高、体积小、噪音低、功率密度大的特点，相应热损耗也比较集中，高速直驱电机内部的温升较高。传统的高速直驱电机内部，一般采用风冷、水冷结合的方式对机组内部的驱动电机进行散热，对于驱动部分的变频器、电抗器等功率器件，由于发热量较大，往往还需要安装额外的散热器或散热风扇来辅助散热。
随着直驱技术的不断发展，高速直驱电机越来越多的被用于大型风机、空压机、鼓风机机组的驱动中，相应的，对于高速直驱电机的散热能力也有了更高的要求。
现有技术中，大型直驱式风机机组采用散热风机对电机进行散热，具体地，大型直驱式风机机组工作时，散热风机启动，由于散热风机需要将空气吹入电机内部，还需要过滤缓冲箱，来减少空气中夹杂的灰尘。采用独立的散热风机能够满足风机机组运行时的散热需求，但引入额外的散热风机不仅增加了整机成本，而且散热风机的固定、接线及控制都会增加生产及装配难度。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的采用散热风机等散热器件对电机进行散热导致成本高的缺陷，从而提供一种风机机组。
为了解决上述问题，本发明提供了一种风机机组，包括：机壳，具有腔室及与腔室连通的进风口；电机，设置在腔室中；第一叶轮，设置在电机的第一端上，第一叶轮具有第一进气口和第一出气口；导流壳体，设置在电机的外部，导流壳体与电机之间围成散热流道，散热流道分别与进风口、第一进气口连通，以使从进风口流入的空气通过散热流道后流入第一进气口中。
可选的，风机机组还包括若干功率器件和导流部，功率器件设置在腔室中，导流部与进风口、散热流道连通，以将从进风口流入的空气导向功率器件后流入散热流道中。
可选的，导流部包括导流管，导流管的一端与进风口连通且另一端朝向功率器件设置。
可选的，导流部还包括导流板，导流板设置在腔室中且与导流管的另一端连接，导流板设置在若干功率器件和电机之间。
可选的，风机机组还包括散热件，散热件设置在腔室中且将腔室分隔成第一腔室和第二腔室，电机设置在第一腔室中，若干功率器件设置在第二腔室中且固定在散热件上。
可选的，散热件包括散热板和若干散热翅片，散热翅片设置在散热板朝向电机的一侧上，若干功率器件设置在散热板远离电机的一侧上。
可选的，散热件竖直设置。
可选的，导流壳体的一端为开口端且另一端为封闭端，开口端朝向功率器件设置，第一叶轮位于导流壳体内且靠近封闭端设置。
可选的，电机的外壁上设有若干导热件。
可选的，导热件为导热翅片或导热管。
本发明具有以下优点：
1、外部空气从进风口进入机壳内，再流入散热流道中对电机进行散热，然后通过第一进气口流入第一叶轮内，然后从第一出气口流出。上述通过导流壳体使得风机机组的进气经过导流壳体与电机之间围成的散热流道后再流入第一叶轮内，可以将电机的热量带走，实现给电机散热的目的，可以取消对电机进行散热的散热器件，能有效简化整机结构和降低成本；散热流道内的空气流量正比于风机机组的进气量，可根据风机机组的功率自动调节，无需额外的调节器件；散热流道不经过电机内部，电机内部的洁净度得以保证。
2、风机机组还包括若干功率器件和导流部，功率器件设置在腔室中，导流部与进风口、散热流道连通，导流部可以将从进风口流入的空气导向功率器件后流入散热流道中，通过设置导流部和导流壳体使得风机机组的进气经过功率器件和电机，将功率器件上的热量和电机上的热量带走，这样利用风机机组的进气完成风机机组内部的功率器件和电机的散热，无需额外的对功率器件和电机进行散热的散热器件，降低了整机成本。
3、风机机组还包括散热件，散热件设置在腔室中且将腔室分隔成第一腔室和第二腔室，电机设置在第一腔室中，若干功率器件设置在第二腔室中且固定在散热件上。将电机和功率器件置于不同的腔室，彼此互相不接触，外部空气不经过第二腔室，功率器件的热量通过散热件传递，第二腔室和功率器件内部的洁净度得以保证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例的风机机组的内部结构示意图；
图2示出了图1的风机机组的部分示意图；
图3示出了图1的风机机组的功率器件和散热件的主视示意图；
图4示出了图3的散热件的立体示意图；
图5示出了图3的散热件的主视示意图；
图6示出了图3的散热件的俯视示意图；
图7示出了图3的散热件的后视示意图。
附图标记说明：
10、机壳；11、进风口；12、第一腔室；13、第二腔室；20、电机；30、第一叶轮；31、第一进气口；40、导流壳体；50、功率器件；51、第一断路器；52、电源；53、变频器；54、滤波器；55、电抗器；56、第二断路器；60、导流部；61、导流管；62、导流板；70、散热件；71、散热板；72、散热翅片；80、导热件；90、第二叶轮；100、中冷器；110、后冷器；1101、排气口；120、空气过滤器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1和图2所示，本实施例的风机机组包括：机壳10、电机20、第一叶轮30及导流壳体40。机壳10具有腔室及与腔室连通的进风口11；电机20设置在腔室中；第一叶轮30设置在电机20的第一端上，第一叶轮30具有第一进气口31和第一出气口；导流壳体40设置在电机20的外部，导流壳体40与电机20之间围成散热流道，散热流道分别与进风口11、第一进气口31连通，以将从进风口11流入的空气通过散热流道后流入第一进气口31中。
应用本实施例的风机机组，外部空气从进风口11进入机壳10内，再流入散热流道中对电机20进行散热，然后通过第一进气口31流入第一叶轮30内，然后从第一出气口流出。上述通过导流壳体40使得风机机组的进气经过导流壳体40与电机20之间围成的散热流道后再流入第一叶轮30内，可以将电机的热量带走，实现给电机散热的目的，可以取消对电机进行散热的散热器件，能有效简化整机结构和降低成本；散热流道内的空气流量正比于风机机组的进气量，可根据风机机组的功率自动调节，无需额外的调节器件；散热流道不经过电机内部，电机内部的洁净度得以保证。
在本实施例中，如图1所示，风机机组还包括若干功率器件50和导流部60，功率器件50设置在腔室中，导流部60与进风口11、散热流道连通，导流部60可以将从进风口11流入的空气导向功率器件50后流入散热流道中，通过设置导流部60和导流壳体40使得风机机组的进气经过功率器件和电机，将功率器件上的热量和电机上的热量带走，这样利用风机机组的进气完成风机机组内部的功率器件和电机的散热，无需额外的对功率器件和电机进行散热的散热器件，降低了整机成本。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以不设置导流部60，仅设置导流壳体40。
在本实施例中，导流部60包括导流管61，导流管61的一端与进风口11连通且另一端朝向功率器件50设置。外部空气从进风口11进入机壳10内，再流入导流管61中，从导流管61流出的空气可以带走功率器件上的热量，之后空气流入散热流道中可以将电机的热量带走，然后空气流入第一叶轮30内，导流管61的结构简单，成本低。可以理解，导流部60的具体结构形状也并不限于此，只要能够将空气导向功率器件50的结构均可。
在本实施例中，导流部60还包括导流板62，导流板62设置在腔室中且与导流管61的另一端连接，导流板62设置在若干功率器件50和电机20之间，导流板起到导流的作用，使得空气走功率器件50的热量后再流入散热流道中。具体地，导流板62的至少一侧边与机壳10的内壁具有间隙，方便空气流向散热流道中。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以不设置导流板62。
在本实施例中，风机机组还包括散热件70，散热件70设置在腔室中且将腔室分隔成第一腔室12和第二腔室13，电机20设置在第一腔室12中，若干功率器件50设置在第二腔室13中且固定在散热件70上。将电机20和功率器件50置于不同的腔室，彼此互相不接触，外部空气不经过第二腔室13，功率器件50的热量通过散热件70传递，第二腔室13和功率器件内部的洁净度得以保证。其中，第二腔室13也可以称为控制室。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以省略散热件70，功率器件50的散热效果会有所增强。
在本实施例中，如图1和图4至图7所示，散热件70包括散热板71和若干散热翅片72，散热翅片72设置在散热板71朝向电机20的一侧上，若干功率器件50设置在散热板71上。将若干功率器件50采用平铺式的排列方式安装在一整块散热板71上，散热件70用于功率器件的散热。若干功率器件50的热量通过散热板71和若干散热翅片72传递到第一腔室12的最左侧(如图1所示)，最终被导流管61吹出的冷风带走，以实现功率器件的散热。
具体地，如图3所示，若干功率器件50包括第一断路器51、电源52、变频器53、滤波器54、电抗器55、第二断路器56及绝缘栅双极型晶体管(英文缩写IGBT)等，在图3中，第二断路器56、滤波器54及电抗器55布置在散热板71的右侧部分上，变频器53布置在散热板71的中间部分上，第一断路器51和电源52置在散热板71的左侧部分上。可以理解，若干功率器件50的排布方式并不局限于此，可以根据具体需要进行调整位置。
优选地，如图1所示，导流板62设置在散热件70朝向电机20的一侧，导流板62与散热翅片72可以接触，也可以不接触。
在本实施例中，如图1所示，散热件70竖直设置，在图1中，第一腔室12在图1中的右侧，第二腔室13在图1的左侧。可以理解，第一腔室12和第二腔室13的位置也可以互换，第一腔室12在图1中的左侧，第二腔室13在图1的右侧。还可以理解，作为可替换的实施方式，散热件70也可以水平设置，此时散热件70可以将腔室分成上腔室和下腔室，电机设置在上腔室和下腔室中的一个中，功率器件设置在上腔室和下腔室中的另一个中。
在本实施例中，如图1所示，导流壳体40围绕电机20的一周设置，散热流道呈环状，使得更多的空气与电机的外壁接触，可以带走电机更多的热量，散热效果好。
在本实施例中，如图2所示，导流壳体40的一端为开口端且另一端为封闭端，开口端朝向功率器件50设置，第一叶轮30位于导流壳体40内且靠近封闭端设置，使得空气只能从开口端流入导流流道内，保证散热效果。可以理解，作为可替换的实施方式，第一叶轮30位于导流壳体40内，导流壳体40的两端均为开口端，一个开口端朝向功率器件50设置，另一个开口端靠近机壳10的内壁设置。
在本实施例中，如图2所示，电机20的外壁上设有若干导热件80。导热件80能够将电机内部的热量及时传导至电机外侧，电机20外侧的导流壳体40与电机20的筒体、筒体外壁上的导热件80之间围成散热流道，冷风从散热流道经过后进入第一叶轮30的第一进气口，实现电机散热的目的。优选地，导热件80为导热翅片，结构简单，成本低。
优选地，散热翅片72和导热翅片均为金属翅片等，导热效果好，功率器件及电机20的热量经过其对应的金属翅片传导后，再通过风冷的方式实现散热，散热冷风并不进入电机内部和功率器件的内部，电机内部和功率器件内部的洁净度得以保证。可以理解，作为可替换的实施方式，导热件80可以为导热管或其他导热器件，导热管为导热铜管等。
在本实施例中，如图1所示，风机机组还包括第二叶轮90和中冷器100，第二叶轮90设置在电机20的第二端上，第二叶轮90具有第二进气口和第二出气口，第二进风口通过中冷器100与第一出气口连通，中冷器100对空气进行冷却，第二叶轮90位于导流壳体40的外部，即导流壳体40的开口端不延伸至第二叶轮90处，便于安装其他部件。可以理解，也可以不设置第二叶轮90。
在本实施例中，风机机组还包括后冷器110，后冷器110具有第三进气口和排气口1101，第三进气口与第二出气口连通，后冷器110对空气进行冷却。
在本实施例中，风机机组还包括空气过滤器120，空气过滤器120的进口与进风口对应连通，空气过滤器120的出口与导流管61对应连通，空气过滤器120对空气中灰尘进行过滤，提高冷空气的纯度，减少灰尘在机壳内部的堆积，提高对机壳内部结构的保护，有效解决了现有技术中机壳内部容易积累灰尘的问题，进而有效减少灰尘进入机壳内部。
需要说明的是，风机机组可以为大型风机、空压机、鼓风机机组等，第一叶轮30可以称为一级叶轮，第一进气口可以称为一级进气口，第二叶轮90可以称为二级叶轮，第二进气口可以称为二级进气口。
下面对风机机组的自冷却过程进行说明：
外部空气从进风口11进入机壳10内，经空气过滤器120过滤后，从导流管61流向散热件70，实现给电抗器等功率器件散热的目的。经过导流板62的空气从导流板62的下端进入第一腔室12内，再从电机20与导流壳体40之间的散热流量流入一级进气口，实现给电机散热的目的；然后空气从第一出气口排出到中冷器100中，再从中冷器100进入二级进气口，再从二级叶轮排出到后冷器110中，最后通过排气口1101排出。
采用风机机组的进气对功率器件和电机进行散热，可以代替传统的散热风扇给功率器件和电机散热，无需额外的散热器和风扇，能够实现自冷却；由于风机机组的进风量远大于散热风扇的风量，可达到较好的散热效果。由于风机机组的进气量正比于风机机组的功率，冷却风量可直接由风机机组的实际运行功率调节，无需额外的调节器件。
从以上的描述中，可以看出，本发明的上述的实施例实现了如下技术效果：
1、风机机组包括机壳10、电机20、第一叶轮30、导流壳体40、导流部60、散热件70等，导流壳体40和导流部60能够将风机机组的进气导向安装功率器件的散热件70和电机20，用于功率器件和电机的散热，导流部60用于将空气导向散热件，可以对控制室进行散热，导流壳体40与电机20之间形成的散热流道用于空气流通，对电机散热，取消了控制室的散热风扇、散热器和对电机进行散热的散热风扇，能有效简化整机结构和降低成本，整机进风由风机机组自身驱动，散热流道内的风量即为风机的进气量，根据风机机组的运行功率实时自动调节，无需额外的散热进气调节器件，利用风机自身强大的进气量，在满足驱动电机散热的同时，还能实现控制室全部功率器件的散热，降低整机成本的同时能够有效提高风机机组的散热效果；可以保障使用高速直驱电机驱动的风机机组安全稳定运行，降低机组运行维护成本，简化风机机组的制造流程，具备选型简单、装配方便、便于拆卸更换等特点，同时导流壳体40、导流部60的加工工艺和装配工艺比较简单，满足结构强度和安全性要求。
2、功率器件和电机分别位于不同的腔室，彼此互相不接触，功率器件的热量通过散热件70传递，电机20的热量通过其外壁上的导热件80传递，冷却风不经过电机和功率器件内部，以保证电机及功率器件的洁净度。
3、电机20的筒体的外侧沿其周向分布有若干金属翅片，金属翅片能够将电机内部的热量及时传导至电机外侧，电机外侧的导流壳体40与电机20的筒体、筒体外侧的金属翅片共同围成散热流道，冷风从散热流道经过后进入第一叶轮的第一进气口，最终实现电机散热的目的。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种风机机组，其特征在于，包括：
机壳(10)，具有腔室及与所述腔室连通的进风口(11)；
电机(20)，设置在所述腔室中；
第一叶轮(30)，设置在所述电机(20)的第一端上，所述第一叶轮(30)具有第一进气口(31)和第一出气口；
导流壳体(40)，设置在所述电机(20)的外部，所述导流壳体(40)与所述电机(20)之间围成散热流道，所述散热流道分别与所述进风口(11)、所述第一进气口(31)连通，以使从所述进风口(11)流入的空气通过所述散热流道后流入所述第一进气口(31)中；
所述风机机组还包括若干功率器件(50)、导流部(60)及散热件(70)，所述散热件(70)设置在所述腔室中且将所述腔室分隔成第一腔室(12)和第二腔室(13)，所述电机(20)和所述导流部(60)设置在所述第一腔室(12)中，若干所述功率器件(50)设置在所述第二腔室(13)中且固定在所述散热件(70)上，所述导流部(60)与所述进风口(11)、所述散热流道连通，以将从所述进风口(11)流入的空气导向所述散热件(70)后流入所述散热流道中；
所述导流部(60)包括导流管(61)，所述导流管(61)的一端与所述进风口(11)连通且另一端朝向所述功率器件(50)设置；
所述导流部(60)还包括导流板(62)，所述导流板(62)设置在所述腔室中且与所述导流管(61)的另一端连接，所述导流板(62)设置在若干所述功率器件(50)和所述电机(20)之间；
所述导流壳体(40)的一端为开口端且另一端为封闭端，所述开口端朝向所述功率器件(50)设置，所述第一叶轮(30)位于所述导流壳体(40)内且靠近所述封闭端设置；
所述风机机组还包括第二叶轮(90)和中冷器(100)，所述第二叶轮(90)设置在所述电机(20)的第二端上且所述导流壳体(40)的外部，所述第二叶轮(90)具有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口通过所述中冷器(100)与所述第一出气口连通。
2.根据权利要求1所述的风机机组，其特征在于，所述散热件(70)包括散热板(71)和若干散热翅片(72)，所述散热翅片(72)设置在所述散热板(71)朝向所述电机(20)的一侧上，若干所述功率器件(50)设置在所述散热板(71)远离所述电机(20)的一侧上。
3.根据权利要求2所述的风机机组，其特征在于，所述散热件(70)竖直设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风机机组，其特征在于，所述电机(20)的外壁上设有若干导热件(80)。
5.根据权利要求4所述的风机机组，其特征在于，所述导热件(80)为导热翅片或导热管。
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