CN1179026A

CN1179026A - 调速电动机

Info

Publication number: CN1179026A
Application number: CN 97120570
Authority: CN
Inventors: 高木俊介; 伊藤佳弘; 冈俊雄; 洲本澄雄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1998-04-15

Abstract

本发明涉及调速电动机,目的在于谋求在电动机主体上直接安装可变速控制电路、能够以任意转速运转的调速电动机,并且使电动机主体部分与可变速控制部分的发热不相互影响以实现小型化。其方法是在电动机主体与控制单元之间保持间隙,设置空气层以消除相互之间的热影响,采取将控制单元的与电动机相对的面做成对辐射热反射率高的面,在空气层配置隔热板,使空气层容易发生对流等结构。

Description

调速电动机

本发明涉及在电动机一侧具有调速单元的调速电动机。

图9是日本专利特开平6-62595号公报公开的已有的调速电动机立体图。在图中1是电动机主体，2是安装于电动机外壳内的可变速控制单元。该可变速控制单元2由将电源频率变换为与所需速度对应的频率向电动机供电的电路的功率单元和控制该电路的控制单元构成，安装于电动机外壳内。这样构成的调速电动机，只要接通电源就能以任意速度运转。

这样构成的调速电动机，运转时的主要发热部分是电动机主体和变换频率的逆变器的功率半导体元件部分，调速控制单元直接安装于电动机端部，因此电动机主体的冷却面减少，与恒速电动机相比其冷却条件变坏，因而电动机尺寸变大，安装于外壳内的速度控制单元，考虑到电动机本身发热的影响，需要冷却设计，这样产生的问题是电动机主体及控制单元的尺寸都变大。

本发明是为消除上述存在问题而作出的，目的在于提供能够分别进行电动机主体和控制单元的冷却设计，从而能够采用与恒速电动机相同的电动机主体的调速电动机。

本发明权利要求1所述的调速电动机，将进行电动机的可变速控制的控制单元装于罩壳内，并安装在电动机输出轴的相反一侧，确保安装控制单元的罩壳与电动机之间有一层空气层。

本发明权利要求2所述的调速电动机，其安装控制单元的罩壳的与电动机相对的面使用热传导率低的材料构成。

本发明权利要求3所述的调速电动机，其安装控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面的表面精加工成为热反射率高的光泽面。

本发明权利要求4所述的调速电动机，在电动机输出轴的相反一侧和控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面之间隔着隔热板。

本发明权利要求5所述的调速电动机，其控制单元的罩壳用热传导性能良好的材料制成，将控制单元的功率半导体元件安装于其底面。

本发明权利要求6所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的底面的外表面和外侧面设置散热片。

本发明权利要求7所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的底面是这样形成，即将功率单元的安装面提高，将控制元件、电容器等发热少的部分的安装面降低。

本发明权利要求8所述的调速电动机，在控制单元的罩壳的内侧面设置吸热片。

本发明权利要求9所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的与电动机相对的面和电动机输出轴的相反一侧之间的空气层的上下设置使空气流通的开口。

图1是表示本发明的调速电动机的实施形态1的结构的剖面图。

图2是实施形态1的控制单元的罩壳的安装部分从电动机一侧看的正面图。

图3是实施形态1的控制单元的罩壳的内表面的正面图。

图4是表示电动机可变速控制单元的控制电路的一个例子的电路图。

图5是在实施形态2的控制单元与电动机之间的空气层部分配置隔热板的结构图

图6是表示实施形态3的控制单元的罩壳的结构的剖面图。

图7是在控制单元的罩壳内壁配置吸热片的配置图。

图8是使控制单元的罩壳的空隙部分发生对流的开口的配置图。

图9是表示已有的调速电动机的结构的立体图。

实施形态1

图1是本发明的调速电动机实施形态1的剖面图。在图中，10是电动机主体，11是定子，12是转子，13是电动机轴，14是定子框架，15是输出轴相反侧轴承架，16是嵌装于输出轴相反侧轴承架15的中心的轴承，17是输出轴一侧的轴承架，该情况是具有使电动机旋转减速输出的齿轮箱的例子，轴承架17兼作齿轮箱的一个面。18是嵌装于输出侧轴承架的轴承，19是使电动机主体10输出减速的齿轮箱，由输出轴19a输出。20是对电动机进行调速控制的控制单元，21是罩壳，外围设置散热冷却片21c。22是罩壳安装部分，兼作罩壳21的端盖，为了确保与电动机主体10的间隔，设置与电动机主体10的外径一致的筒状部分22a。23是功率单元，24是控制元件，25是电容器，30是电动机输出轴相反一侧轴承架15与控制单元之间的空气层。

控制单元20的罩壳21，如图2所示，在外围侧面设置冷却用散热片21c以提高冷却效果。图3是控制单元20的各构件的配置图。将频率加以变换向电动机主体提供电力的功率单元23发热大，因此必须考虑散热问题，要紧贴罩壳21的底面安装，使其容易向外部传递热量。控制元件与罩壳保持间隔安装。电容器安装于罩壳上部的空间。

图4表示电动机的可变速控制电路的一个例子。在图中，23a是整流电路，23b是将直流电压变换为任意频率的三相电压提供给电动机主体10的功率单元。24是控制电路，24a是设定运行条件的运行单元，24b是控制电路部分，24c是驱动电路部分。电源电压由整流电路23a整流后，由电容器进行滤波，根据设定运行条件的运行单元的信号，控制电路24b输出控制信号，根据该控制信号，驱动电路24c控制功率单元23b的开关时间和开关时刻，向电动机提供任意频率的三相电压，电动机主体10以频率相应的转速运行。在该控制单元，整流电路23a、功率单元23b的半导体元件的发热量大。

这样构成调速电动机，则可借助于电动机主体10和控制单元20之间的罩壳安装部分22的筒状部分22a保持的空气层30进行散热，使得电动机主体10的发热对控制单元不大有影响，空气层30构成热阻，减轻电动机对控制单元的热影响，电动机、控制单元都得到有效冷却，电动机主体10和控制单元20都可以根据使用条件分别进行冷却设计。

在图1中，即使在电动机主体10和控制单元20的罩壳的罩壳安装部分22之间设置空气层30，也受到电动机主体10的辐射热，因此，为了进一步减轻该热影响，罩壳安装部分22a的材料采用绝缘构件那样的热阻大的材料，就可以进一步减少对控制单元20内部的热影响。

还有，在罩壳安装部分22a的与电动机主体相对的表面用例如铝、锌等金属精加工形成有光泽的表面，提高对辐射热的反射率，可以进一步减轻电动机主体10的辐射热对控制单元20的影响。

实施形态2

实施形态1虽然在电动机主体10与控制单元20之间设置空隙30构成，但由于从电动机10的输出轴相反一侧表面出来的辐射热直接辐射到控制单元20的罩壳安装部分22的表面，这种结构不能避免热影响。本实施形态2在电动机主体10与控制单元20之间的空隙30内配置隔热板，使电动机主体10的输出轴相反侧的辐射热不直接到达控制单元20。图5表示该结构。在图5中，36为隔热板。图5的其他结构与图1的结构相同。

采取这样的结构，则电动机主体10的输出轴相反一侧的辐射热被隔热板36所遮挡，不会直接到达控制单元20，热辐射射在隔热板上，使隔热板36的温度上升，控制单元20受到与隔热板36的温度对应的辐射热，而几乎不受电动机温度的影响。运行中隔热板36的温度设想为电动机温度与控制单元20的温度的中间值，由于辐射热的辐射与辐射源的绝对温度的4次方成正比，因此控制单元所受的辐射热极少，几乎不受电动机温度的影响。由于隔热板36两侧存在着空气层30a、30b，隔热板36由于空气层内部的对流而得到有效的冷却，因此电动机主体10、控制单元20相互之间几乎没有热影响，电动机可以与一般的恒速电动机通用。

实施形态3

实施形态3将控制单元的形状加以改进，使控制单元得到有效冷却。图6表示其结构。控制单元内部的发热以构成的功率单元部分为最大，控制元件部分的温度不大上升，因此对该功率单元部分有效地进行冷却可以将控制单元的温升抑制在较低的水平。在图6中，31是控制单元的罩壳，其底面由高的部分31a和低的部分31b成阶梯状构成，其底面高的部分31a的外面设置长的散热片31g，底面低的部分31b的外面设置短的散热片31f。

将发热量大的功率单元23紧贴高的底面安装，低的底面上安装控制单元。

采取这样的结构，由于安装着发热量大的功率单元23b的罩壳31的背面设置着长的散热片，功率单元得到有效的冷却，不改变罩壳31的大小就能够将控制单元的温升抑制在较低的水平。

实施形态4

实施形态4在控制单元罩壳的内表面设置吸热片。其结构示于图7。在图7中，43为控制单元的罩壳，其内表面设置吸热片43e、43f。控制单元的控制元件、功率单元安装于密封的罩壳内，因此，所发生的热量传递到罩壳的壁上，再从外表面散发掉，罩壳的热传递是表面积越大热梯度越小，越能够有效传递热量。

采取这样的结构，罩壳43内部发出的热量，由于罩壳内部的表面积大，因此罩壳部分的温度梯度小，能够有效地散热。

实施形态5

实施形态5采取使电动机输出轴相反一侧与控制单元之间的间隙中产生对流的结构。图8表示在电动机输出轴相反一侧与控制单元之间形成间隙的控制单元的罩壳安装部分的形状。在图中，51是罩壳安装部分，51A是罩壳安装部分的下部开口，51B是罩壳安装部分的上部开口。

采取这样的结构，在图1的电动机主体10和控制单元20的罩壳安装部分22之间的间隙30的部分发生对流，间隙的两侧面得到有效冷却，电动机主体的温升对控制单元的影响，或相反的情况下控制单元对电动机的影响变得非常小，可以将调速电动机的冷却设计分别进行，电动机可以与一般的恒速电动机通用，控制电路的冷却条件也变得好了，因此调速电动机能够得到小型化的效果。

本发明权利要求1所述的调速电动机，将进行电动机的调速控制的控制单元装于罩壳内，并安装在电动机输出轴的相反一侧，确保安装控制单元的罩壳与电动机之间有一层空气层，因此电动机的发热得到散发而不大对控制单元构成影响，空气层30的部分构成热阻，减轻对控制单元的热影响，电动机也得到良好的冷却，可以根据使用条件对电动机、控制单元都分别进行冷却设计。

本发明权利要求2所述的调速电动机，在电动机与控制单元之间设置空气层，这样构成的安装控制单元的罩壳的与电动机相对的面使用热传导率低的材料构成，因此电动机散热不会影响到控制单元内部，电动机与控制单元之间的空气层也使电动机得到良好的冷却，减轻电动机发热对控制单元的影响。

本发明权利要求3所述的调速电动机，其安装控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面的表面精加工成为热反射率高的光泽面，因此电动机的辐射热难于传递到控制单元，进一步减轻电动机发热对控制单元的影响。

本发明权利要求4所述的调速电动机，在电动机输出轴的相反一侧和控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面之间隔着隔热板，因此，电动机的辐射热被隔热板所遮挡，不能直接到达控制单元，而是射在隔热板上使隔热板温度上升，由于周围空气层部分的对流冷却，电动机和控制单元相互之间几乎不发生热影响，电动机可以与一般的恒速电动机通用，可以得到冷却设计也能够分别进行的调速电动机。

本发明权利要求5所述的调速电动机，其控制单元的罩壳用热传导性能良好的材料制成，将控制单元的功率半导体元件安装于其底面，因此功率单元发生的热量容易散发到罩壳外部，能够有效地散热。

本发明权利要求6所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的底面的外表面和外侧面设置散热片，因此能够有效冷却。

本发明权利要求7所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的底面是这样形成，即将功率单元的安装面提高，将控制元件、电容器等发热少的部分的安装面降低，因此功率半导体的散热良好，控制单元的温升得到抑制。

本发明权利要求8所述的调速电动机，在控制单元的罩壳的内侧面设置吸热片，因此控制单元产生的热量能够高效地散发到外部。

本发明权利要求9所述的调速电动机，其控制单元的罩壳的与电动机相对的面和电动机输出轴的相反一侧之间的空气层的上下设置使空气流通的通气孔，因此电动机输出轴的相反一侧和控制单元之间的间隙中空气的对流活跃，产生冷却作用，消除电动机与控制单元之间的互相影响，电动机和控制单元都可以分别进行冷却设计。

Claims

1.一种一侧具有输出轴的全封闭自冷式调速电动机，具有安装于罩壳内的，进行电动机变速控制的控制单元，其特征在于，装于罩壳内的控制单元安装在所述电动机输出轴的相反一侧，确保安装所述控制单元的罩壳与所述电动机之间有一层空气层。

2.根据权利要求1所述的调速电动机，其特征在于，安装控制单元的罩壳的与电动机相对的面使用热传导率低的材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的调速电动机，其特征在于，控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面的表面精加工成为热反射率高的面。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，在电动机输出轴的相反一侧和控制单元的罩壳的与电动机输出轴的相反一侧相对的面之间配置着隔热板。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，控制单元的罩壳的底面用热传导性能良好的材料制成，将控制单元的功率半导体元件安装于该底面。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，控制单元的罩壳的底面的外表面和外侧面设置散热片。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，控制单元的罩壳的底面是这样形成，即将功率单元的安装面提高，将控制元件、电容器等发热少的部分的安装面降低。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，在控制单元的罩壳的内侧面设置吸热片。

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的调速电动机，其特征在于，控制单元的罩壳的与电动机相对的面和电动机输出轴的相反一侧之间的空气层的上下设置使空气流通的通气孔。