用于冷卻電機的裝置和方法
【專利摘要】一種用于冷卻電機的方法和裝置，該裝置包括電機（10）和連接至電機的軸（11）的至少一個風(fēng)機（20），至少一個風(fēng)機（20）用于將冷卻劑吹送到電機中或者從電機抽吸冷卻劑，其中，所述至少一個風(fēng)機（20）是側(cè)通道風(fēng)機。
【專利說明】用于冷卻電機的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于冷卻電機的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電機一例如馬達或者發(fā)電機一可以通過將冷卻劑吹送到電機中或者從電機抽吸冷卻劑的一個或多個風(fēng)機進行冷卻。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)圍繞電機和/或穿過電機的冷卻劑循環(huán)。冷卻劑例如可以是空氣。
[0003]冷卻風(fēng)機可以實施為單獨的風(fēng)機，使得該風(fēng)機包括其自身用于驅(qū)動風(fēng)機的馬達。通常，這種單獨的風(fēng)機是電驅(qū)動的并且由此還需要其本身的電源供應(yīng)。使用單獨的風(fēng)機的問題在于，如果到單獨風(fēng)機的電源供應(yīng)被中斷，那么電機的冷卻也被中斷，即使電機本身未必停止也是如此。這會使電機變得過熱。另外，單獨的風(fēng)機和與該風(fēng)機相關(guān)聯(lián)的可能的控制單元可能需要相對大的空間。
[0004]用于實施用于電機的冷卻風(fēng)機的另一替代方式是使用連接至電機的軸的冷卻風(fēng)機。在此情形中，當電機旋轉(zhuǎn)時，電機同時也驅(qū)動連接至軸的冷卻風(fēng)機，這意味著每當電機進行旋轉(zhuǎn)，冷卻作用就在進行。通常，連接至電機的軸的冷卻風(fēng)機與單獨的風(fēng)機相比需要更少的空間。另外，連接至軸的冷卻風(fēng)機例如不一定需要單獨的軸承。
[0005]與電機的軸相連接的通常使用的冷卻風(fēng)機的示例是軸流式風(fēng)機，該軸流式風(fēng)機具有螺旋槳式葉片并且使冷卻劑在與風(fēng)機葉片繞其旋轉(zhuǎn)的軸平行的方向上運動。JP2007089255公開了連接至電機的軸的冷卻風(fēng)機的另一示例，在此情形中，冷卻風(fēng)機是離心式風(fēng)機。離心式風(fēng)機通過離心力使冷卻劑相對于風(fēng)機的葉輪的旋轉(zhuǎn)軸徑向運動。
[0006]連接至軸的上述冷卻風(fēng)機的問題在于，該風(fēng)機未必能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻劑的足夠的壓力和/或流動、特別是在低的旋轉(zhuǎn)速度下。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決或者至少緩解上述問題的裝置。本發(fā)明的目的是通過獨立權(quán)利要求1和10中公開的內(nèi)容所描述的裝置和方法來實現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0008]基于本發(fā)明的理念是，連接至電機的軸的冷卻風(fēng)機是側(cè)通道風(fēng)機。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)勢在于，該解決方案已經(jīng)能夠在相對低的旋轉(zhuǎn)速度下實現(xiàn)良好的冷卻劑的壓力產(chǎn)生和/或流動。另外，側(cè)通道風(fēng)機在結(jié)構(gòu)上制得緊湊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]現(xiàn)在結(jié)合優(yōu)選實施方式并參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中:
[0011]圖1示出用于冷卻電機的裝置的示例；
[0012]圖2示出用于冷卻電機的裝置的示例；
[0013]圖3示出用于冷卻電機的裝置的示例；[0014]圖4示出側(cè)通道風(fēng)機的示例；
[0015]圖5示出側(cè)通道風(fēng)機的示例；
[0016]圖6示出側(cè)通道風(fēng)機的示例；
[0017]圖7示出側(cè)通道風(fēng)機的轉(zhuǎn)子的示例；
[0018]圖8示出側(cè)通道風(fēng)機的轉(zhuǎn)子的一部分的示例；以及
[0019]圖9示出側(cè)通道風(fēng)機的示例。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出根據(jù)實施方式的裝置的示例。圖1為示出裝置的垂直于軸11的一半的截面圖。應(yīng)當指出的是，附圖僅示出與理解本發(fā)明有關(guān)的元件。圖1的裝置包括電機10，電機10可以例如是馬達或者發(fā)電機。另外，電機10可以是同步電機或者異步電機。電機10包括軸11和緊固至軸11的轉(zhuǎn)子12。優(yōu)選地，軸11的端部設(shè)置有軸承15，軸承15使得軸11和轉(zhuǎn)子12能夠旋轉(zhuǎn)。電馬達10還包括定子13，定子13優(yōu)選地緊固至定子框架14。圖1的裝置還包括側(cè)通道風(fēng)機20。側(cè)通道風(fēng)機20包括定子23和轉(zhuǎn)子24，定子23優(yōu)選地緊固至電機10的定子框架14，轉(zhuǎn)子24連接至電機10的軸11并且由此與電機10的軸11 一起旋轉(zhuǎn)。側(cè)通道風(fēng)機20還包括至少一個冷卻劑入口開口 21和至少一個冷卻劑出口開口 22。側(cè)通道風(fēng)機20可以包括兩個或更多個冷卻劑入口開口 21和兩個或更多個冷卻劑出口開口22。入口開口 21和出口開口 22的數(shù)量可以是例如2、3、4、5、6、7、8或9或者更多個。優(yōu)選地，入口開口 21和出口開口 22兩者的數(shù)量是相同的。通過增加側(cè)通道風(fēng)機20的入口開口21和出口開口 22的數(shù)量，可以提高側(cè)通道風(fēng)機20的冷卻劑的產(chǎn)生，但是，相應(yīng)地降低冷卻劑壓力的產(chǎn)生。優(yōu)選地，每次根據(jù)被冷卻的電機10的性能和運行狀態(tài)選擇入口開口 21和出口開口 22的數(shù)量，從而能夠使電機10的冷卻最優(yōu)化。類似地，入口開口 21和出口開口22的尺寸和設(shè)計可以變化，而這不會對本發(fā)明的基本理念有任何影響。
[0021]圖1的示例性裝置的操作基于閉式冷卻劑循環(huán)，由此，該裝置包括用于將從電機10排出的冷卻劑送回到電機的至少一個通道。在圖1的示例中，這種通道形成在電機的外罩17內(nèi)。當電機10在運轉(zhuǎn)中、并且由此側(cè)通道風(fēng)機20在運轉(zhuǎn)中時，側(cè)通道風(fēng)機20將冷卻劑從電機10抽吸到一個或多個入口開口 21中，并且進一步將冷卻劑從一個或多個出口開口 22吹送出。冷卻劑循環(huán)由圖中的箭頭指示。在圖1的示例中，該裝置還包括至少一個熱交換器18，該至少一個熱交換器18用于當冷卻劑循環(huán)通過熱交換器18時使該冷卻劑冷卻。在圖1的示例中，冷卻劑例如穿過電機10的轉(zhuǎn)子12與定子13之間的空氣開口和/或穿過轉(zhuǎn)子空氣管道16。冷卻劑可以例如是諸如空氣之類的氣態(tài)冷卻劑、或者另一類型的冷卻劑。然而，冷卻劑的類型與本發(fā)明的基本理念不相關(guān)。
[0022]圖2示出根據(jù)實施方式的裝置的示例。圖2的裝置與圖1中示出的示例除了圖2的裝置基于開式冷卻劑循環(huán)以外大致相同。在圖2的示例性裝置中，循環(huán)通過電機10的冷卻劑經(jīng)由側(cè)通道風(fēng)機20的一個或多個出口開口 22被吹送到電機10周圍的空間中。類似地，冷卻劑從周圍空間被抽吸到電機IO中。
[0023]應(yīng)當指出的是，在圖1和圖2的示例性裝置中，冷卻劑循環(huán)的方向也可以是相反的，在此情形中，側(cè)通道風(fēng)機20將冷卻劑吹送到電機10中而不是將冷卻劑抽吸到電機10外面。另外，可以提供多于一個的側(cè)通道風(fēng)機20。[0024]圖3示出根據(jù)實施方式的裝置的示例。除了圖3中示出的示例性裝置包括兩個側(cè)通道風(fēng)機20并且所述側(cè)通道風(fēng)機20的入口開口 21和出口開口 22的設(shè)計與圖1和圖2的示例不同以外，圖3的裝置在其它方面對應(yīng)于圖2中示出的示例。此外，在圖3的示例中，所述側(cè)通道風(fēng)機20從電機10的兩端對稱地以箭頭示出的方式將冷卻劑吹送到電機10中。應(yīng)當指出的是，在圖3的示例性裝置中，冷卻劑循環(huán)的方向也可以是相反的。另外，可以在電機10的一端或者另一端中僅設(shè)置有一個側(cè)通道風(fēng)機20。
[0025]圖4和圖5示出了如從不同方向觀察的側(cè)通道風(fēng)機20的示例。圖4和圖5的示例的側(cè)通道風(fēng)機20的冷卻劑入口開口 21和冷卻劑出口開口 22的設(shè)計大致對應(yīng)于圖1和圖2中示出的示例。在圖4和圖5的示例中，入口開口 21和出口開口 22的數(shù)量是4個，但是開口的數(shù)量也可以大于或者小于4個。圖4中示出的側(cè)通道風(fēng)機20的轉(zhuǎn)子24的中間部分緊固至待冷卻的電機的軸11 (圖中未示出)。
[0026]圖6為與圖4和圖5中不出的側(cè)通道風(fēng)機類似的側(cè)通道風(fēng)機20的部分截面圖，其中，省略了定子23的四分之一從而示出轉(zhuǎn)子24的結(jié)構(gòu)。側(cè)通道風(fēng)機的定子23是大致中空的環(huán)狀殼體，在大致中空的環(huán)狀殼體內(nèi)形成有側(cè)通道風(fēng)機所特有的環(huán)狀側(cè)通道，該環(huán)狀側(cè)通道沿著轉(zhuǎn)子24的一側(cè)延伸并且在轉(zhuǎn)子24的方向上敞開。換言之，在側(cè)通道風(fēng)機20中，側(cè)通道在大致緊鄰轉(zhuǎn)子24的側(cè)方向上(在轉(zhuǎn)子24的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上)延伸。側(cè)通道風(fēng)機20的每個冷卻劑入口開口 21和每個冷卻劑出口開口 22均敞開到該側(cè)通道中。在圖6的示例中，其中入口開口 21和出口開口 22的數(shù)量均為4個，側(cè)通道被壁部25相應(yīng)地分成四個部段一壁部25位于所述部段之間一使得每個側(cè)通道部段設(shè)置有一個入口開口 21和一個出口開口 22。側(cè)通道由此可以包括彼此分開的兩個或者更多個部段，在此情形中，優(yōu)選地，至少一個冷卻劑入口開口和至少一個冷卻劑出口開口敞開到每個側(cè)通道部段中。側(cè)通道還可以包括設(shè)置有一個入口開口 21和一個出口開口 22的僅一個部段。在此情形中，側(cè)通道優(yōu)選地行進從入口開口 21到出口開口 22的幾乎360°的圓周，分開的壁部25設(shè)置在入口開口 21與出口開口 22之間從而將側(cè)通道切開。
[0027]圖7示出側(cè)通道風(fēng)機20的轉(zhuǎn)子24的示例。轉(zhuǎn)子24包括多個葉片，多個葉片隨著轉(zhuǎn)子24旋轉(zhuǎn)而使冷卻劑從入口開口 21流動到出口開口 22中。應(yīng)當指出的是，轉(zhuǎn)子24的葉片的數(shù)量和設(shè)計可以與圖7的示例不同，而這不會對本發(fā)明的基本理念有任何影響。
[0028]圖8示出側(cè)通道風(fēng)機20的定子23的一部分的示例。圖8的示例對應(yīng)于圖4至圖8中示出的側(cè)通道風(fēng)機20的定子23的四分之一，即，整個定子23是由圖8中示出的四個相互連接件形成。圖8示出定子23的中空結(jié)構(gòu)和形成在定子23中的側(cè)通道，冷卻劑入口開口 21和冷卻劑出口開口 22敞開到該側(cè)通道中。由此，在圖8中示出的定子23的該部分內(nèi)形成有與圖4至圖6中示出的側(cè)通道風(fēng)機類似的側(cè)通道風(fēng)機20的側(cè)通道的總長度的四分之一 O
[0029]圖9示出根據(jù)實施方式的側(cè)通道風(fēng)機20的示例。除了圖9中示出的示例包括5個入口開口 21和出口開口 22并且這些開口的設(shè)計與圖4至圖6的示例不同以外，圖9的側(cè)通道風(fēng)機20在其它方面對應(yīng)于圖4至圖6中示出的示例。圖9的示例由此大致對應(yīng)于包含在圖3的裝置內(nèi)的側(cè)通道風(fēng)機20。入口開口 21和出口開口 22的數(shù)量可以與圖中示出的數(shù)量不同。
[0030]對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言明顯的是，隨著技術(shù)進步，本發(fā)明的基本理念可以以多種不同方式執(zhí)行。因此，本發(fā)明及其實施方式不限于上文所描述的示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于冷卻電機的裝置，所述裝置包括: 電機(10);以及 至少一個風(fēng)機(20 )，所述至少一個風(fēng)機(20 )連接至所述電機的軸(11 )，用于將冷卻劑吹送到所述電機中或者用于從所述電機抽吸冷卻劑，其特征在于，所述至少一個風(fēng)機(20)是側(cè)通道風(fēng)機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)通道風(fēng)機(20)包括至少一個冷卻劑入口開口(21)和至少一個冷卻劑出口開口(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)通道風(fēng)機(20)包括至少兩個冷卻劑入口開口(21)和至少兩個冷卻劑出口開口(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)通道風(fēng)機(20)包括轉(zhuǎn)子(24)和環(huán)狀殼體(23)，所述環(huán)狀殼體(23)形成沿著所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)延伸的側(cè)通道，由此，所述至少一個冷卻劑入口開口(21)和所述至少一個冷卻劑出口開口(22)敞開到所述側(cè)通道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)通道包括彼此分開的至少兩個部段，由此，至少一個冷卻劑入口開口(21)和至少一個冷卻劑出口開口(22)敞開到所述側(cè)通道的每個部段中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述冷卻劑具有開式循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述冷卻劑具有閉式循環(huán)，由此，所述裝置包括用于將從所述電機排出的冷卻劑送回到所述電機(10)的至少一個通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述至少一個通道包括用于使所述冷卻劑冷卻的至少一個熱交換器(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置，其特征在于，所述電機(10)是馬達或者發(fā)電機。
10.一種冷卻電機的方法，包括如下步驟: 通過至少一個風(fēng)機(20)將冷卻劑吹送到所述電機(10)中或者從所述電機抽吸冷卻齊U，所述至少一個風(fēng)機(20)連接至所述電機的軸(11)，其特征在于，所述至少一個風(fēng)機(20)是側(cè)通道風(fēng)機。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述冷卻劑具有開式循環(huán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述冷卻劑具有閉式循環(huán)，由此，所述方法包括將從所述電機(10)排出的冷卻劑送回到所述電機。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在將所述冷卻劑送回到所述電機之前，通過至少一個熱交換器(18)冷卻從所述電機(10)排出的所述冷卻劑。
【文檔編號】H02K9/18GK103999336SQ201280042819
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】佩卡·肯尼寧 申請人:Abb技術(shù)有限公司