一种冷却器换热结构及电机的制作方法

1.本发明属于电机用冷却器技术领域，具体涉及一种冷却器换热结构及具有该冷却器换热结构的电机。


背景技术：

2.传统冷却器换热结构一般为空-空冷却器，冷却器与主电机安装一起，通过电机自带风扇将热量与冷却器交换，从而达到对电机冷却降温的目的。但随着国家节能减排和提高能效等级要求，变频调速高压电机使用的越来越多，但由于传统电机结构在低频运行状态下通风量有限，使得主电机和冷却器的热交换少，容易造成散热不好，使主电机定子温升高，无法运转。
3.为了满足冷却器与主电机的热交换，申请人在现有传统的冷却器上增加了强迫风机，用以满足主电机低频运行时与冷却器的热交换量。具体结构如图1所示，包括冷却器10’和强迫风机20’，其中冷却器10’包括壳体11’和内部的散热结构，壳体11’由顶板111’、底板和四周侧板112’围合成的内部中空的框体，底板和/或侧板112’镂空；散热结构包括若干水平层状分布的散热管12’，若干散热管12’通过两竖向且相对间隔设置的支撑板13’固定，两支撑板13’顶端设于水平的挡风板14’且挡风板14’上开设有送风口141’；强迫风机20’包括电机21’和风扇22’，电机21’通过连接法兰安装在冷却器的顶板111’上且电机21’底部设有风扇22’，风扇22’的外周开放且轴向两端分别设有进出风口，其中底部设有进风口221’，顶部设有出风口，该进风口221’与挡风板14’上的送风口141’正对。上述结构的冷却器换热结构，冷却器的顶板的厚度大约在3-5mm之间，厚度较薄，使得电机的安装刚度不够，导致在实验现场，测量振动时会出现较大波动，运行不稳定，而且由于强迫风机振动大，很容易造成机械故障。另一方面，强迫风机运行时，冷却器内部风路存在涡流问题，特别是风打在侧壁板上折回到强迫风机，使得风路不畅造成振动反复波动大。此外，还有一方面，散热管与强迫风机的进风口之间的空间存在有空气流通死角，特别是冷却器侧板与挡风板和支撑板之间形成的直角区域，造成冷却器内部热量无法最快通过风扇流通起来，形成循环，使得同时一个系列产品，相同结构冷却器，提高一个功率档使用时，散热效果不好，造成主电机定子温升高。综上，采用强迫风机的冷却器结构存在的缺点主要为以下几方面：1、冷却器上强迫风机振动大，项目无法通过验收；2、强迫风机容易出现机械故障，使用寿命短；3、冷却器热交换不好，换热效率低，造成主电机温升高。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术问题至少之一，本发明目的是提供一种冷却器换热结构及具有该冷却器换热结构的电机，目的在于降低冷却器上强迫风机的振动值，使主电机运行时满足验收标准；提高强迫风机运行的稳定性，延长使用寿命；提高冷却器的热交换效率，降低主电机运行的定子温升高问题。
5.本发明的技术方案是：
本发明的其中一个目的在于提供一种冷却器换热结构，包括冷却器和强迫风机，冷却器包括壳体及设于壳体内的若干散热管和两支撑板，两支撑板的顶部开有送风口，所述强迫风机包括电机和风扇，风扇底部开有与所述送风口相对的进风口，还包括：导风结构，其包括由所述进风口朝向所述壳体的顶板的方向上依次设置的第一导风结构和第二导风结构；其中，第一导风结构沿送风口至进风口的方向呈缩口状，用于隔离所述进风口和送风口与所述壳体的侧壁之间的空间，且所述第一导风结构的底部与两所述支撑板的顶端固定、顶部与所述进风口的外壁固定；第二导风结构设于风扇的外侧与壳体的侧壁之间且其上设于出风口，所述第二导风结构的底部与所述第一导风结构的顶部固定，第二导风结构的顶部与所述壳体的顶板固定。
6.优选的，所述第一导风结构为倒锥形导风筒，所述倒锥形导风筒的顶部设有水平向内延伸的第一连接部，所述第一导风结构通过所述第一连接部与所述进风口的外壁焊接固定。
7.优选的，两支撑板的顶端分别形成有朝向送风口的中心方向水平延伸的第二连接部，两支撑板上的第二连接部围合限定出所述送风口；所述第一导风结构的底部与所述第二连接部焊接固定。
8.优选的，所述第二导风结构朝向风扇一侧的壁面为弧形壁面。
9.优选的，所述第二导风结构由两个半圆形导风蜗壳构成，两个半圆形导风蜗壳之间形成有所述出风口。
10.优选的，所述电机与壳体的顶板之间的连接法兰的下方还设有支撑环，所述支撑环抵靠在所述壳体的顶板之上。
11.优选的，所述支撑环的外圈还设有若干支撑柱，任一支撑柱的顶端与所述壳体的顶板固定、底端与支撑板的顶端固定。
12.优选的，所述壳体的顶板的厚度为6-10mm。
13.优选的，所述壳体的顶板的厚度为8mm。
14.本发明的另一个目的在于提供一种电机，包括上述任一项的冷却器换热结构。
15.与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的冷却器换热结构，降低冷却器上强迫风机的振动值，使主电机运行时满足验收标准；提高强迫风机运行的稳定性，延长使用寿命；提高冷却器的热交换效率，降低主电机运行的定子温升高问题。电机运行时强迫风机的振动和主机运行的温升效果很好，试验一次性通过率明显提高，客户现场没有再投诉冷却器强迫风机故障问题。
附图说明
16.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为改进前的冷却器换热结构的主视纵剖结构示意图；图2为本发明实施例的冷却器换热结构的主视纵剖结构示意图；图3为本发明实施例的冷却器换热结构的侧视剖切结构示意图；图4为本发明实施例的冷却器换热结构的俯视横剖结构示意图。
17.其中：100、冷却器换热结构；10、冷却器；11、壳体；111、顶板；112、侧板；12、散热管；120、送风口；13、支撑板；14、第二连接部；20、强迫风机；21、电机；22、风扇；221、进风口；30、导风结构；31、第一导风结构；311、第一连接部；40、支撑柱；50、支撑环。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例
19.参见图2至图4，本发明实施例的一种冷却器换热结构，包括冷却器10、强迫风机20和导风结构30。其中冷却器10包括壳体11及设于壳体11内的若干散热管12和两支撑板13，两支撑板13的顶部开有送风口120，强迫风机20包括电机21和风扇22，风扇22底部开有与送风口120相对的进风口221。导风结构30包括第一导风结构31和第二导风结构32。第一导风结构31和第二导风结构32由送风口120至冷却器10壳体11的顶板111方向也即如图1所示的下至上依次设置。第一导风结构31沿送风口120至进风口221的方向呈缩口状，用于隔离进风口221和送风口120与壳体11的侧壁之间的空间，且第一导风结构31的底部与两支撑板13的顶端固定、顶部与进风口221的外壁固定。第二导风结构32设于风扇22的外侧与壳体11的侧壁之间且其上设有出风口，第二导风结构32的底部与第一导风结构31的顶部固定，第二导风结构32的顶部与壳体11的顶板111固定。本发明实施例的风路走向如图2所示的箭头走向。本发明的冷却器换热结构100，通过第一导风结构31的设置，解决了现有技术中也即如图1中所示的冷却器换热结构100中存在的冷却器10的侧壁和散热管12支撑板13之间形成的直角区域有空气流通死角的问题，减少了直角区域，同时将强迫风机20风扇22进风口221放入在第一导风结构31内，可以大大提高热交换效率。通过第二导风结构32的设置，解决了现有技术中冷却器10内部风打在侧壁上折回强迫风机20内，使得风路不畅通造成强迫风机20振动波动大的问题，风路更加流畅，具体风路如图1中循环的箭头线条所示。通过第二导风结构32的顶部与壳体11的顶板111之间固定，也能一定程度地提高冷却器10壳体11的顶板111的支撑强度，从而解决现有冷却器10壳体11厚度较薄导致安装刚度不够造成强迫风机20振动大的问题，减小风机的机械故障。
20.根据本发明的一些优选实施例，如图2所示，第一导风结构31为倒锥形导风筒，更有利于风地导向，提高换热效率，延长使用寿命。倒锥形导风筒的顶部设有水平向内延伸的第一连接部311，第一导风结构31通过第一连接部311与进风口221的外壁焊接固定。第一连接部311的设置不仅利于第一导风结构31的顶部与风扇22进风口221的外壁的固定，还可以降低导风过程中第一导风结构31产生的振动，进一步降低了强迫风机20的振动值，减小风机的机械故障。
21.根据本发明的一些优选实施例，如图2所示，两支撑板13的顶端分别形成有朝向送风口120的中心方向水平延伸的第二连接部14，两支撑板13上的第二连接部14围合限定出送风口120。第一导风结构31的底部与第二连接部14焊接固定。第二连接部14的设置，一方
面不仅利于第一导风结构31的底部与支撑板13的固定，还可以降低导风过程中第一导风结构31产生的振动，进一步降低了强迫风机20的振动值。另一方面还起到了类似现有技术也即图1中挡风板的作用。如图2所示，相比现有技术中，本发明实施例中的冷却器换热结构100的送风口120的口径相比进风口221的口径大多了（图1中，送风口120的口径稍大于进风口221的口径，大约送风口的口径为进风口的口径的1.2-1.5倍，而图2中送风口的口径为进风口的口径的2-4倍），同时两者之间的垂直距离也有所变化，图1中现有的送风口与进风口之间的间距很接近，而图2中改进后，两者之间的间距大大提高了，具体数值不做描述和限定，本领域技术人员可以根据实际需求进行设计，一定程度上也大大提高了换热效果。
22.根据本发明的一些优选实施例，第二导风结构32朝向风扇22一侧的壁面为弧形壁面。具体的，一种优选的实施例，如图4所示，第二导风结构32包括两个间隔设置的半圆形导风蜗壳，两个半圆形导风蜗壳之间形成出风口（未图示）。弧形壁面的设置更利于风的导向，在风扇22与侧板112的内侧壁之间设置弧形的导风面，风从第二导风结构32的出风口也即如图4所示的上下两个半圆型的导风蜗壳之间的左右区域的间隔流出，具体风路走向如图2所示的循环箭头线条走向，风路更加畅通，不会在侧壁的反射下折回到风扇内，从而进一步提高换热效果。作为可替换的实施例，第二导风结构32朝向风扇22一侧的壁面也即第二导风结构32的内壁面还可以为其他形状的壁面，比如平面。设计第二导风结构32的目的是为了调整风路流通方向，从而改变现有技术中风路存在涡流问题造成强迫风机20振动波动大。
23.根据本发明的一些优选实施例，电机21与壳体11的顶板111之间的连接法兰的下方还设有支撑环50，支撑环50抵靠在壳体11的顶板111之上。通过支撑环50的设置，相当于增加了强迫风机20的安装刚度，可以有效解决现有技术中也即如图1所示的冷却器换热结构100存在的安装刚度不够导致的强迫风机20振动波动大的问题，减小风机的机械故障。
24.根据本发明的一些优选实施例，如图4所示，支撑环50的外圈还设有若干支撑柱40，任一支撑柱40的顶端与壳体11的顶板111固定、底端与支撑板13的顶端固定，若干支撑柱40呈方形分布在支撑环50的外圈。可以进一步提高安装刚度，降低强迫风机20的振动波动值，减小风机的机械故障。如图3和图4所示，支撑柱40并不是设于支撑环50的外壁上的，而是固定在顶板111上的且与支撑环50的外壁之间具有一定的间距。需要说明的是，如图3所示，第二导风结构32的顶端内侧位于支撑环50的外圈位置，具体的，第二导风结构32的顶端内侧与支撑环50的外圈在顶板111所在的平面内有很小范围的重叠，而支撑柱40位于第二导风结构32的外侧。也就是说，通过上述设计，可以使得顶板111上支撑环50外圈位置与支撑柱40之间的区域也能部分通过第二导风结构32固定以进一步提高安装刚度。
25.根据本发明的一些优选实施例，壳体11的顶板111的厚度为6-10mm。考虑经济成本，壳体11的顶板111的厚度优选为8mm。相比现有技术也即如图1所示的冷却器换热结构100中壳体11的顶板111厚度3-5mm。本发明实施例的冷却器换热结构100的壳体11的顶板111厚度增加了一倍，提高了安装刚度，可以有效解决强迫风机20的振动值波动大的问题。
26.综上，本发明实施例的冷却器换热结构100，经检测，采用本发明的冷却器换热结构100，强迫风机20运行时，风机小电机测量振动值在3.8-4.5mm/s范围波动，最大振动值为4.5mm/s，现有技术也即如图1所示的冷却器换热结构100，振动值最大11.9mm/s，振动值在8.9-11.9mm/s范围波动。也就是说本发明实施例中，冷却器10上强迫风机20运行时，风机小
电机测量振动值低于标准《gb10068轴中心高56mm以上电机的机械振动振动的测量、评定及限制》的振动要求，振动值满足企业技术条件要求。同时，使用本发明实施例的冷却器换热结构100，使用1250kw电机时，定子温升为78.6k，小于标准值（不高于85k），现有技术也即如图1所示的冷却器换热结构100，使用1250kw电机时，定子温升为86k（高于标准值）。因此，采用本发明实施例的冷却器换热结构100，冷却器10的换热效率也得到有效的提高，为主电机产品安全运行提供很好的保障。
27.实践验证使用本发明实施例的冷却器换热结构100的电机，电机运行时强迫风机20的振动和主机运行的温升效果很好，试验一次性通过率明显提高，客户现场没有再投诉冷却器强迫风机故障问题。
28.本发明实施例还提供了一种电机，包括上述实施例冷却器换热结构100。由于采用了上述实施例的冷却器换热结构100，故而至少具有上述实施例的冷却器换热结构100的有益效果，在此不再赘述。需要说明的是，本发明实施例中的电机可以为普通变频调速高压电机、发电机等。
29.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。