经对称化改进的封闭式风扇冷却电机的制作方法

经对称化改进的封闭式风扇冷却电机
【技术领域】
1.本发明涉及封闭式风扇冷却电机(moteur)，其类型为包括：轴，其限定电机的纵向轴线；与轴向壁一体的定子和与所述轴一体的转子，其在封闭容积内，所述封闭容积在轴向上由第一和第二横向隔板界定并且在径向上由构成所述电机的框架的所述轴向壁界定；以及在所述封闭容积外的通道网络和风扇，所述通道网络散布在所述轴向壁上或在所述轴向壁中，所述风扇设置在第一横向隔板的外侧、安装在所述轴上并使冷却空气在所述通道网络中流通以对所述定子进行冷却。


背景技术：

2.文献ep 2 600 504 a1公开了一种上述类型的封闭式风扇冷却电机。
3.然而，在包括风扇和通道网络的现有技术的这种电机的外部冷却装置导致存在强烈的轴向温度梯度贯穿(
à
travers)电机，特别是贯穿定子。实际上，由风扇吹入通道中的新鲜空气随着其移动贯穿所述通道同时从定子收集热量而逐渐变热。因此，随着空气的移动，空气失去了其冷却效果。因而，定子的靠近风扇的部分比定子的远离风扇的部分得到更好的冷却。因此建立了温度梯度，该温度梯度是贯穿定子建立的。这不适于电机的最佳运行。
4.本发明的目的是解决这个问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明的主题是上述类型的电机，所述风扇和所述通道网络是第一风扇和第一通道网络，所述电机还包括在所述封闭容积外的第二通道网络和第二风扇，第二通道网络散布在所述轴向壁上或在所述轴向壁中，第二风扇设置在第二横向隔板的外侧、安装在所述轴上并使冷却空气在第二通道网络中流通以对所述定子进行冷却。
6.根据特定实施例，所述电机包括单独考虑或根据技术上可能的任何组合而考虑的以下特征中的一个或多个：
[0007]-第一和第二横向隔板分别包括构成所述电机的框架的第一和第二侧板(flasque)，侧板与所述轴向壁一体并通过轴承联接到所述轴；
[0008]-第一和第二横向隔板分别包括第一和第二风扇；
[0009]-所述电机还包括第一和第二侧板，侧板与所述轴向壁一体并通过轴承联接到所述轴，侧板位于风扇相对于所述封闭容积的另一侧并且具有开口以使得所述风扇能够吸入空气；
[0010]-第一和第二风扇由铝制成；
[0011]-第一和第二通道网络的通道沿所述轴向壁轴向散布；
[0012]-第一通道网络的通道或者是第二通道网络的通道在所述轴向壁上以规则的方式环形间隔开，第一通道网络的每个通道插在第二通道网络的两个通道之间；
[0013]-通道网络在横切纵向轴线的平面中相对于彼此成角度地偏移等于π/n的角度，其中n是每个通道网络的通道数；
[0014]-第一和第二通道网络的通道散布贯穿所述定子；以及
[0015]-所述电机关于横切所述电机的纵向轴线的中间平面对称。
【附图说明】
[0016]
通过阅读以下对特定实施例的详细描述，将更好地理解本发明及其优点，该描述仅作为非限制性示例给出，该描述是参考附图进行的，其中：
[0017]-图1示出了根据本发明第一实施例的电机的两个轴向半截面；
[0018]-图2示出了根据本发明第二实施例的电机的两个轴向半截面；以及，
[0019]-图3是图1的电机和图2的电机的中间平面的横截面。
【具体实施方式】
[0020]
将参考图1来介绍根据本发明的封闭式风扇冷却电机的第一实施例。
[0021]
电机102是能够将电能转换成机械能的电动机。
[0022]
它包括沿纵向轴线a延伸的轴104。该轴是贯穿轴。作为变型，它可以是半轴。
[0023]
轴线a是电机102的旋转零件的旋转轴线。
[0024]
电机102包括固定的定子106和与轴104一体的转子108。
[0025]
电机102包括框架110。
[0026]
框架110由轴向壁、第一侧板114和第二侧板115组成。
[0027]
轴向壁呈围绕轴线a的大致圆柱形的形状。在图1的实施例中，轴向壁包括定子106，定子106安装在轴向壁的第一端部112和轴向壁的第二端部112'之间。
[0028]
作为变型，定子固定在轴向壁的中央部分的内表面上。
[0029]
横切轴线a布置的第一和第二侧壁114和115分别封闭轴向壁的第一端部112和轴向壁的第二端部112'的开放端。
[0030]
框架110是固定的。它通过轴承联接到轴104，分别是第一侧板114与轴104之间的第一轴承116和第二侧板115与轴104之间的第二轴承117。
[0031]
电机102是封闭式电机，即转子定子组件放置在封闭容积118内。
[0032]
在图1的实施例中，封闭容积118在径向上由轴向壁限定并且在纵向上由第一和第二侧板114和115限定。因此第一和第二侧板是封闭的。
[0033]
封闭在容积118中的空气或任何其他气态流体因被转子定子组件的磁损耗而变热。
[0034]
有利地，为了使得能够实现封闭容积118内的一定的空气流通，贯穿转子108设置通道109。以这种方式，空气可贯穿通道109和间隙107在定子106与转子108之间流通。这种流通由图1中的箭头f3表示。
[0035]
为了冷却定子106，电机102配备有在封闭容积118外部的冷却装置，包括电机的第一轴向侧的第一冷却装置和电机的第二轴向侧的第二冷却装置。
[0036]
第一冷却装置包括第一风扇122，其与轴104一体，并且在该第一实施例中放置在框架110外部。更具体地，第一风扇122位于第一侧板114的相对于封闭容积118的外侧。
[0037]
第一冷却装置包括与第一风扇122相关联的第一通道网络124，其设置在轴向壁的厚度中。
[0038]
第一通道网络124包括多个(n个)通道124-i(图3)，其中索引i是1和n之间的整数。例如n等于4。作为变型，可以实施不同数量的通道。
[0039]
通道依次包括入口部分126和主要部分128，入口部分126在轴向平面中弯曲，主要部分128基本上是直的并且平行于轴线a布置。入口部分126的开放的近端与第一风扇122流体连通。主要部分128的开放的远端有利地与形成勺状的装置流体连通，以便将热空气排出远离电机。
[0040]
第一冷却装置，其设置在图1中的电机102的左侧，使得空气能够沿箭头f1流通，箭头f1的方向是在图1中从左向右并且朝向图3的平面的前方。
[0041]
轴104带动第一风扇122旋转，使得能够从电机102外部吸入新鲜空气，并将这样吸入的空气吹入第一网络124的每个通道124-i的入口部分126中。进入的空气然后在第一网络124的每个通道124-i的主要部分128内流通以冷却定子106。空气的温度随着空气沿定子106轴向移动同时捕获定子106的热量而逐渐增加。最后，热空气排出到周围环境中，有利地排出远离电机102。
[0042]
关于电机102的中间平面m对称地，第二冷却装置包括第二风扇123，其与轴104一体，并且在该第一实施例中放置在框架110外部。更具体地，第二风扇123位于第二侧板115的相对于封闭容积118的外侧。
[0043]
第二冷却装置包括与第二风扇123相关联的第二通道网络125，其设置在轴向壁的厚度中。
[0044]
第二通道网络125包括多个(n个)通道125-i(图3)，其中索引i是1和n之间的整数。例如n等于4。优选地，第二网络125的通道数等于第一网络124的通道数，但是二者也可以不同。
[0045]
通道依次包括入口部分127和主要部分129，入口部分127在轴向平面中弯曲，主要部分129基本上是直的并且平行于轴线a布置。入口部分127的开放的近端与第二风扇123流体连通。主要部分129的开放的远端有利地与形成勺状的装置流体连通。
[0046]
第二冷却装置，其设置在图1中的电机102的右侧，使得空气能够沿箭头f2流通，箭头f2的方向是在图1中从右向左并且朝向图3的平面的后方。
[0047]
轴104带动第二风扇123旋转，使得能够从电机102外部吸入新鲜空气，并将这样吸入的空气吹入第二网络125的每个通道125-i的入口部分127中。进入的空气然后在第二网络125的每个通道125-i的主要部分129内流通以冷却定子106。空气的温度随着空气沿定子106轴向移动同时捕获定子106的热量而逐渐增加。最后，热空气排出到周围环境中，有利地排出远离电机102。
[0048]
这样，以关于中间横切平面m对称的方式产生了两个冷却流体流f1和f2，它们在相反方向上纵向流通贯穿定子206。这使得能够减小定子106的纵向端部之间的温度梯度。由于定子的温度更加均匀，因此改进了定子106的冷却。
[0049]
图3是电机102的中间平面m中的截面图，其使得能够图示出通道的相对布置，所述通道即第一和第二通道网络124和125中的124-1、124-2、124-3、124-4和125-1、125-2、125-3、125-4。
[0050]
第一和第二通道网络124和125彼此独立。
[0051]
为了标准化电机102的组成零件并便于组装，第一网络124和第二网络125彼此相
同，但以围绕轴线a彼此成角度偏移的方式布置在框架110上。由于每个网络的通道数在此都是4个，因此第二网络125相对于第一网络124旋转值为45
°
的角度a。这就是为什么在图1中示出了沿轴向平面的在中间平面m两侧的两个半截面的原因：对应于电机左侧部分的半截面通过绕轴线a枢转45
°
在轴向平面中成为了对应于电机右侧部分的半截面。因此，“外部冷却装置是对称的”应理解为通过第一和第二外部冷却装置之间的这种偏移。
[0052]
例如，在该第一实施例中，定子106是叠层定子，其包括相同板材的堆叠。
[0053]
如图3所示，每个板材109内接在一个圆中。
[0054]
每个板材109在外侧具有缺口，使得当板材在轴向上一个接一个地堆叠时，所获得的堆叠具有用于容纳线圈的纵向槽口。
[0055]
每个板材109在其外周附近、优选地在两个连续的槽口之间设有多个通风孔。每个板材109包括以均匀的方式环形分布的2
×
n个通风孔。两个连续的孔于是偏移角度a。
[0056]
当板材一个接一个地轴向堆叠时，所获得的堆叠具有多个纵向通道。于是，板材的每个孔对应于通道网络的一个通道的横截面。偶数孔形成第二通道网络125的通道125-i，而奇数孔限定第一通道网络124的通道124-i。
[0057]
轴向壁的第一端部112或者是轴向壁的第二端部112'设置有n个孔，它们分别连接到该板材堆叠的两个通道中的一个通道。第一部分112的孔例如连接到奇数孔，而第二部分112'的孔连接到板材的偶数孔。
[0058]
轴向壁的第一和第二部分112和112'(优选地它们彼此相同)因此相对于彼此转动角度a，以将气流引导到所谓的奇数通道124或所谓的偶数通道125。
[0059]
在该实施例中，每个通道纵向延伸。作为变型，通道可以在电机框架中或在电机框架上以不同方式散布。例如，可以将每个通道形成为螺旋形状。
[0060]
本领域技术人员将知道如何适配板材的形状和它们的组装以构建具有不同数量的通道和/或不同形状的通道的通道网络。
[0061]
作为变型，在定子固定在轴向壁的中央部分的内表面上的情况下，对所述中央部分进行加工，以在其厚度上形成通道网络的通道。
[0062]
有利地，轴向壁通过组装两个半壳来制成，在组装后适当对其进行加工以形成通道。这两个半壳有利地是相同的。
[0063]
在又一变型中，通道网络附接到电机框架上。
[0064]
图2示出了根据本发明的电机的第二实施例。第二实施例的与第一实施例的对应元件相同或相似的元件将标有等于用于标记该对应元件的附图标记加100的附图标记。
[0065]
电机202包括可绕轴线a旋转安装的轴204。
[0066]
电机202包括固定的定子206和与轴204一体的转子208。
[0067]
电机202包括框架210，框架210包括轴向壁(由第一端部212、定子和第二端部212'组装而成)、第一侧板214和第二侧板215。
[0068]
框架210是固定的。它通过轴承联接到轴204，分别是第一侧板214与轴204之间的第一轴承216和第二侧板215与轴204之间的第二轴承217。
[0069]
电机202是封闭式电机，即转子定子组件放置在框架210内部的封闭容积218内。
[0070]
为了冷却定子206，电机202配备有在封闭容积218外部的冷却装置，包括电机的第一轴向侧的第一冷却装置和电机的第二轴向侧(与第一侧相对)的第二冷却装置。
[0071]
第一冷却装置包括第一风扇222，其与轴204一体，并且在该第二实施例中放置在框架210内部。更具体地，第一风扇222位于第一侧板214的相对于封闭容积218的内侧。
[0072]
第一冷却装置包括与第一风扇222相关联的第一通道网络224，其设置在轴向壁的厚度中。
[0073]
第一通道网络224包括多个(n个)通道224-i(图3)。
[0074]
通道依次包括入口部分226(优选地是弯曲的)和主要部分228，主要部分228优选地基本上是直的并且平行于轴线a布置。入口部分226的开放的近端流体连通到第一风扇222。主要部分228的开放的远端有利地与形成勺状的装置流体连通。
[0075]
第一冷却装置，其设置在图2中的电机202的左侧，使得空气能够沿箭头f1流通，箭头f1的方向是在该图中从左向右。
[0076]
使第一风扇222旋转使得能够从电机202外部吸入新鲜空气，并将这样吸入的空气吹入第一网络224的每个通道的入口部分226中。进入的空气然后在第一网络224的每个通道的主要部分228内流通以冷却定子206。空气的温度随着空气沿定子206移动同时捕获定子206的热量而逐渐增加。最后，热空气排出到周围环境中，有利地通过形成勺状的装置排出远离电机202。
[0077]
关于电机202的中间平面m对称地，第二冷却装置包括第二风扇223，其与轴204一体，并且在该第二实施例中放置在框架210内部。更具体地，第二风扇223位于第二侧板215的相对于封闭容积218的内侧。
[0078]
第二冷却装置包括与第二风扇223相关联的第二通道网络225，其设置在轴向壁的厚度中。
[0079]
第二通道网络225包括多个(n个)通道225-i(图3)。
[0080]
通道依次包括弯曲的入口部分227和主要部分229，主要部分229基本上是直的并且平行于轴线a布置。入口部分227的开放的近端与第二风扇223流体连通。主要部分229的开放的远端有利地与形成勺状的装置流体连通。
[0081]
第二冷却装置，其设置在图2中的电机202的右侧，使得空气能够沿箭头f2流通，箭头f2的方向是在该图中从右向左。
[0082]
使第二风扇223旋转使得能够从电机202外部吸入新鲜空气，并将这样吸入的空气吹入第二网络225的每个通道的入口部分227中。进入的空气然后在第二网络225的每个通道的主要部分229内流通以冷却定子206。空气的温度随着空气沿定子206移动同时捕获定子206的热量而逐渐增加。最后，热空气排出到周围环境中，有利地通过形成勺状的装置排出远离电机202。
[0083]
这样，沿相反方向贯穿定子206建立空气流f1和f2，从而降低贯穿定子206并因此贯穿电机的轴向温度梯度。
[0084]
在图2的实施例中，封闭容积218因此在径向上由轴向壁界定并且在纵向上由第一和第二风扇222和223界定。
[0085]
第一和第二侧板214和215分别设置在第一和第二风扇222和223相对于中间平面m的更远处，因此设有开口，以使得电机202外部的空气能够通向第一和第二风扇222和223。
[0086]
为了安装轴204和框架210，轴向壁因此轴向延伸超过第一风扇222和第二风扇223，以接收第一和第二侧板214和215。
[0087]
有利地，第一和第二风扇222和223由导热良好的材料制成。它们例如由铝制成。
[0088]
第一和第二风扇222和223构成所谓的冷壁，它们通过传导促进封闭容积218的外部和封闭容积218的内部之间的热量交换，即封闭在容积218内部的热空气与风扇吸入的电机外部的新鲜空气之间的热量交换。
[0089]
在该第二实施例中，固定的框架210与可旋转移动的第一风扇222或者是第二风扇223之间的交界处(interface)230或者是231被适配成确保封闭容积218的密封性。术语“密封性”在此要理解为使得能够避免灰尘和污垢引入封闭容积218内的交界处的宽泛含义。
[0090]
如第一实施例那样，第一和第二网络224和225彼此相同，但以在横切轴线a的平面中相对于彼此成角度偏移的方式安装在电机202的框架210上。
[0091]
对于第二实施例的情况，可以相同地重复图3中关于第一实施例进行的描述。