专利名称：电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有冷却系统的电机，该电机具有改进的特征和效率。
背景技术：
如已知的，电机包括安装在旋转轴上的称为转子的部分和称为定子的固定部分。 电机的适当的第一室或马达室容置定子和转子，以便使定子和转子与外部环境隔开。另一方面，电机的与马达室联接的第二室或集电器室(collector compartment)容置用于起动马达的电连接件。旋转轴沿着电机纵向地延伸，从而穿过集电器室和马达室；旋转轴的与集电器室相反的端部从马达室出来以驱动与电动马达相联的负载，该负载可以例如是工业机械。通常，电机包括适于消散由马达室内部的定子和转子以及由集电器室内部的电连接件产生的热的冷却系统。这种冷却系统包括一个或多个形成为用于使冷却流体流动的路径。集电器室的冷却是特别关键的，因为其内部温度达到高于80-100°C，这会危及到用于与电源电连接的、起动马达所需的那些构件的适当操作。举例来说，集电器室中的过热会破坏电刷与安装在旋转轴上以在电刷上滑动的集电环之间的接触。电刷与集电环之间的非最佳接触会引起当电流在其中通过时发生可以损伤集电环或甚至降低集电环的寿命的现象，举例来说，比如出现火花。当前，电机包括冷却系统，该冷却系统尽管适当地完成其预期要实现的功能和应用，但仍然存在一些容许改进的方面，特别是有关所产生的总热的消散效率方面，并且最特别地是在集电器室中所产生的总热的消散效率方面。甚至组成冷却系统的构件的布置、构造和通用性均有改进空间。举例来说，已知类型的冷却系统包括第一管道换热器和第二管道换热器，其中，第一管道换热器与马达室联接并且沿着马达室纵向地延伸，而第二管道换热器与集电器室联接并且沿着集电器室纵向地延伸。可替代地，可以使用与马达室和集电器室两者联接并且沿着它们纵向地延伸的单个管道换热器。两个换热器的管道入口与电机外部的环境连通；特别地，第一换热器的至少一组管道的入口通过与第二换热器的管道联接而与环境连通。冷却系统包括适于在该冷却系统内部对由从外部环境收集的空气构成的冷却空气流进行推动的装置，其中冷却空气流从两个换热器的管道入口朝向第一换热器的管道出口流动。以这种方式，管道的表面为热交换表面，电机的室内部所产生的热经由该热交换表面被传递到沿着其路径逐渐变暖的冷却空气。在水平安装的电机(即，旋转轴与电机安装在其上的支撑表面平行)的情况下，冷却系统包括安装在旋转轴的沿与集电器室相反的方向从马达室出来的端部上的风扇；此风扇操作性地连接到第一换热器的管道出口，以便推动先前所描述的冷却空气流。风扇必须定位于离开口一定距离处，从而允许冷却空气流的正确通过，其中，经由该开口旋转轴从马达室出来以驱动负载。这种距离对电机的整体尺寸造成了约束。在竖直安装的电机(即，旋转轴横向于与电机安装在其上的支撑表面)的情况下， 出于稳定性的原因，风扇不可以像在水平安装中一样安装在旋转轴上；因此，冷却空气流经由一个或多个电机的辅助模块产生，所述辅助模块包括例如由外部电动马达驱动的风扇； 这种辅助设备的存在负面地影响了电机的成本、维护和安装的简单性。
发明内容
本发明的主要任务是实现一种具有能够克服上述缺点的冷却系统的电机，特别地，实现一种相对于已知解决方案可以更有效地消散集电器室内部产生的热的电机。此任务通过包括以下构件的电机来完成第一室，该第一室容置安装在旋转轴上的电动马达；第二室，该第二室容置适于将所述电动马达连接到电源的电路；冷却系统，该冷却系统适于消散由电机产生的热。特别地，这种电机的特征在于冷却系统包括至少一个翅片式换热器，该翅片式换热器适于消散由第二室内部的电路产生的热。
本发明的另外的特征和优势将从一些优选的但非排它的根据本发明的电机的实施例的描述中变得更明显，这些实施例在附图中仅以非限制性示例的方式示出，在所述附图中图1是根据本发明的电机内部的局部剖切侧视图；图2是用在图1中的电机的冷却系统中的翅片式换热器的侧视图；图3是用在图1中的电机的冷却系统中的翅片式换热器的模块的平面图；图4详细示出了图2中的翅片式换热器的模块与支撑杆之间的紧固；图5示出了与图2的翅片式换热器联接的盖子；图6示出了用在图1中的电机的冷却系统中的空气输送器的立体图；图7是示出图6中的空气输送器的内部的侧向剖面。
具体实施例方式图1示出了电机1的内部，其中该电机1包括容置电动马达11的第一室2或马达室2，该电动马达11包括定子3和转子4 ’转子4安装在旋转轴5上。举例来说，所示的电动马达11为具有绕线转子的三相异步电动马达；然而，需要说明的是本发明的应用也可以扩展到具有适合于使用的其它已知类型的电动马达的电机。旋转轴5具有第一端部和第二端部，其中第一端部从马达室2的第一开口 7出来， 以驱动与电动马达11相联的负载，而第二端部从与第一开口 7相对的第二开口 8出来。电机1还包括操作性地与马达室2联接的第二室6或集电器室6，使得旋转轴5的第二端部穿入集电器室6中，并且跨越集电器室6的整个纵向延伸度而穿过该集电器室6， 直到从该集电器室6穿出。集电器室6容置电路，该电路在马达11的起动阶段期间连接电动马达11到电源。举例来说，在示出的实施例中，这种电路包括与转子4的相数相等的多个集电环10 在图1 中，可看到连接到转子4的三相的三个环10。环10安装在旋转轴5的穿过集电器室6的部分上，并且每个环10与转子4的相的端子电连接。在起动电动马达11时，这种集电环10 串联到电源。特别地，一组固定电刷12 (包括例如从二到二十的多个电刷)靠在每个环10上， 使得每个环10可以在旋转轴5旋转时在相应电刷12上滑动。电刷12进而串联到电源。举例来说，这种电源可以由定位于电机1的外部上的变阻器构成，在该变阻器两端，在起动马达时提供一定的电压。图1示出了集电器室6内部的用以将电刷12连接到变阻器的连接件13。在起动电动马达11时，变阻器的电阻值等于其峰值以适宜地增加马达11的转矩。在起动马达11期间，当电动马达11运行等于额定转数的转数时，变阻器的电阻被适宜地减小直到达到零值为止。当在电机1的管理操作(regime operating)状态下达到旋转轴5的期望旋转速度时，在相互短路转子4的相之后，电刷从变阻器断开。可替代地， 该变阻器可以保持插入在电路中以相对于其额定数减小电动马达11的转数。然而，可替代地，有可能使用任何适于允许起动电机1的电路，例如，包括逆变器的电路。有利地，根据本发明的电机1包括冷却系统，该冷却系统在引用的图中以附图标记100整体标示，该冷却系统具有图2中所示的至少一个翅片式换热器200，该翅片式换热器适于消散由集电器室6内部的电路产生的热。优选地，冷却系统100包括适于消散马达室2内部所产生的热的附加换热器101。 所示换热器101包括管道束(在图1中概略示出，并且以附图标记402标示)，并且换热器 101操作性地连接到马达室2的壁，使得管道402沿着旋转轴5的纵向延伸度延伸。可替代地，换热器101可以由冷却流体在其内部流动的液压回路构成，或由其它类型的已知换热器构成。冷却系统100还包括推动冷却空气流的至少一个风扇102 ；以及与风扇102以及翅片式换热器200操作性地相联的空气输送器300，以将冷却空气流从风扇102朝向翅片式换热器200以及朝向管道换热器101输送。有利地，风扇102安装在旋转轴5的与集电器室6相邻的位置，并且相对于马达室2在相反侧上。与已知解决方案相比，在电机1水平安装的情况下，维持风扇102与电机 1的其它部件之间的距离将不再是设计约束条件，因为以这种方式可以缩短旋转轴5的长度，从而减小电机1的整体体积。在电机1竖直安装的情况下，与已知解决方案相比，不再必需使用一个或多个辅助模块来推动冷却空气流。在所示实施例中，翅片式换热器200包括具有一个或多个相互联接的模块201的板。例如，图2示出了具有通过联接十个模块201而限定的板的翅片式换热器200。图3示出了模块201，该模块201包括具有第一面和第二面的基本上为平行六面体形状的中央体 202，其中，第一系列翅片203从第一面伸出，而第二面与第一面相反，第二系列翅片204从第二面伸出。如所示出的，第一系列203的每个翅片与第二系列204的相应翅片相对于中央体202对齐；可替代地，第一系列203和第二系列204的翅片可以通过沿着中央体202的纵向延伸度使它们交替而相互偏移。第一系列翅片203和第二系列翅片204可以各自包括一个或多个相互等距的翅片组205，其沿着中央体202的纵向延伸度彼此相继地布置；属于不同组205的翅片之间的距离Dl可以是相同的或不同的。在所示的示例中，模块201的第一系列翅片203和第二系列翅片204各自包括两个具有五个翅片的组205，其中五个翅片相互隔开相同的距离D1 (在翅片的中心线之间测量)；进而，两个组205相互隔开比距离D1大的最小距离D2。显然，组的数量、组翅片的数量以及距离D1与D2之间的比可以与所示出的不同例如，第一系列和第二系列翅片可以由具有十个等距翅片的单个组构成。距离D3(在组205的翅片端部与中央体202的翅片从其伸出的面之间测量)与距离0工的比值在二到四之间。距离D1与D3之间的这种关系情况导致了在集电器室6的内部与冷却空气流之间的热交换的更大效率。优选地，距离D3与D1的比值等于三。模块201包括限定在中央体202的相反端部处的第一阳连接装置206和第二阴连接装置207。根据图3中所示出的优选实施例，第一阳连接装置206包括凸起206，该凸起 206从中央体202相对于第一系列翅片203和第二系列翅片204的延伸度横向地延伸，并且第二阴连接装置207包括相对于第一系列翅片203和第二系列翅片204的延伸度横向地限定在中央体202中的凹槽207。特别地，当翅片式换热器200的板包括两个或更多的模块 201时，模块201的凸起206插入在相邻模块201的相应凹槽207中。翅片式换热器200定位于第一壁上，并且面向集电器室6的内部，使得模块201的第一系列翅片203和第二系列翅片204分别朝向外部和朝向集电器室6的内部伸出。通过简单地从其去除或增加到其一个或多个模块201，翅片式换热器200的板适合于集电器室6 可能会具有的各种尺寸，因而翅片式换热器200是特别通用的。第二系列翅片204经由限定在集电器室6的第一壁中的开口而伸向集电器室6的内部。一个或多个相互平行的杆208穿过此开口以限定用于翅片式换热器200的支撑格栅。 模块201的中央体202的包括在两个翅片组205之间的部分实际上靠在相应的杆208的表面之上，并且可以例如经由螺钉连接装置209紧固到相应的杆208的表面，以便确保结构的更大稳定性。这种紧固类型在图4中详细示出。杆208可以直接连接限定集电器室6的第一壁的开口的两个相对边缘；可替代地， 由杆208构成的支撑格栅操作性地与盖子210(见图幻联接，盖子210接着进而定位于集电器室6的第一壁上，以便覆盖其开口。图6和7示出了空气输送器300的优选实施例，该空气输送器300包括第一部分 301和第二部分302。第一部分301的主要目的是容置风扇102。此第一部分301具有第一开口 303，并且与集电器室6的与马达室2相反的第二壁联接，使得从该集电器室6出来的旋转轴5穿过第一开口 303而进入第一部分301的内部。第二部分302横向地连接到第一部分301以便与集电器室6的翅片式换热器200 定位在其上的第一壁联接，并且该第二部分302包括适于至少朝向翅片式换热器200输送由风扇102推动的冷却空气流的通风道310。优选地，空气输送器300的第一部分301和第二部分302由单件制成，以实现制造成本的降低以及安装和维护的更大简单性。详细参照图7，通风道310具有与空气输送器300的第一部分301的内部环境连通的第一开口 311。
通风道310进一步具有面向翅片式换热器200的第二开口 312和相对于第一开口 312横向地限定的第三开口 313，该第三开口 313面向换热器101的管道402的入口。管道换热器101实际上连接到马达室2的壁，使得限定管道换热器101的管402的入口的区域相对于翅片式换热器200横向地延伸；此区域可以直接面向第三开口 313(如图1中可看到的)或经由置于空气输送器300与管道换热器101之间的管(在图中看不到)连接到第三开口 313。仍参照图7，通风道310具有与第二开口 312相对的内壁，该内壁包括第一区域S1 和第二区域，其中，第一区域S1具有曲线路径，该曲线路径具有面向第二开口 312的凹度， 而第二区域具有第一曲线段S21和第二基本直线段S22，其中，第一曲线段S21与第一区域S1 接合，并且具有沿与第二开口 313相反的方向面向的凹度，而第二基本直线段S22以相对于第二开口 312渐扩的方式从第一曲线段S21朝向所述第三开口 313延伸。优选地，可以在管道换热器101与马达室2之间置入振动阻尼膜，以减轻由电动马达11产生的沿着电机1的结构传播的振动。操作性地，风扇102经由空气输送器300的第一部分301的与第一开口 303相对的第二开口 400将空气从外部环境收集到电机1，以形成在冷却系统100中使用的冷却空气流。通过风扇102，这种冷却空气流经过第一开口 311在通风道310中被推动，并且由于第一区域S1的形状和通风道310的第二区域的段S21的形状而有效地朝向翅片式换热器200 输送该冷却空气流。特别地，冷却空气流流动经过包括在模块201的第一系列翅片203之间的间隙，从而吸收由集电器室6中的电路传递到翅片式换热器200的热。实际上，当用于起动电动马达11的电路变暖时，其将热传递到集电器室6内部存在的空气，空气朝向翅片式换热器200流动并且流动经过包括在模块201的第二系列翅片 204之间的间隙。空气将热传递到翅片式换热器200，并且通过自身被冷却，空气朝向电路回流。在集电器室6内部，形成了从电路到翅片式换热器200并从翅片式换热器200回到电路的空气循环。已流动经过第一系列翅片203的冷却空气从通风道310的第二段S22朝向第三开口 313输送，进而朝向换热器101的管道402的入口输送。在马达室2内部产生的热通过由管道402构成的热交换表面而被传递到在管道402中循环的冷却空气流。因此，在马达室2内部形成了空气流，该空气流从马达11朝向管道402上升，冷却后再次朝向马达11下降。此流可以由辅助风扇500辅助，该辅助风扇500安装在旋转轴5 上、位于马达室2内部。通过提供与现有技术相比的一系列优势，在实际中已观察到根据本发明的电机1 如何完全地完成预定任务。实际上，构成用以确保电机1的适当操作的特别关键点的集电器室6内部的散热经由专门设计用于该目的翅片式换热器200和空气输送器300来进行。 特别地，翅片式换热器200和空气输送器300允许获得与通过使用管道换热器而获得的散热结果相同的散热结果，但是具有更小体积。以这种方式，电机1可以制造为具有更小的整体尺寸。此外，冷却系统100的构件类型(比如选择使用“模块”类型的翅片式换热器200) 以及其在冷却系统100内部的布置(比如将风扇安装在与集电器室6相邻并且与马达室2 相反的位置)使冷却系统100特别地通用、易于安装和维护并且具有成本效益。
如此构想的电机容许各种变化和变型，这些变化和变型均处在发明概念的范围中；此外，所有细节可以由其它等同技术元件来替代。在实际中，在上述的预见应用范围内的材料类型以及尺寸可以根据需求和技术状态而为任何特性。
权利要求
1.一种电机(1)，包括:-第一室O)，所述第一室( 容置安装在旋转轴( 上的电动马达(11)；-第二室(6)，所述第二室(6)容置适于将所述电动马达(11)连接到电源的电路(10、 12,13)；-冷却系统(100)，所述冷却系统(100)适于消散由所述电机(1)产生的热；其特征在于，所述冷却系统(100)包括至少一个适于消散由所述第二室(6)内部的所述电路(10、12、13)产生的热的翅片式换热器000)。
2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述冷却系统(100)包括风扇(102)， 所述风扇(10 安装在所述旋转轴( 上、与所述第二室(6)相邻并且相对于所述第一室 (2)位于相反侧的位置处。
3.根据权利要求2所述的电机(1)，其特征在于，所述冷却系统(100)包括另一换热器 (101)，所述另一换热器(101)包括连接到所述第一室( 的壁以便沿着所述旋转轴(5)的纵向延伸度延伸的管道束。
4.根据权利要求3所述的电机(1)，其特征在于，所述冷却系统(100)包括操作性地与所述风扇(10 相联、与所述翅片式换热器(200)相联并且与所述管道换热器(101)相联的空气输送器(300)，从而将空气从所述风扇(10 朝向所述翅片式换热器(200)和所述管道换热器(101)输送。
5.根据前述权利要求中一或多项所述的电机(1)，其特征在于，所述翅片式换热器 (200)定位在所述第二室(6)的壁上并且面向所述第二室(6)的内部，所述翅片式换热器 (200)包括板，所述板具有一个或多个相互联接的模块001)。
6.根据权利要求5所述的电机(1)，其特征在于，所述一个或多个模块(201)包括中央体O02)，从所述中央体(202)在彼此相反侧上横向地伸出第一系列翅片(203)和第二系列翅片(204)。
7.根据权利要求6所述的电机(1)，其特征在于，所述第一系列翅片(203)和所述第二系列翅片(204)包括具有相互等距的翅片的一个或多个组005)，所述翅片沿着所述中央体Q02)的纵向延伸度彼此相继地布置。
8.根据权利要求7所述的电机(1)，其特征在于，从所述中央体(20 到所述翅片的端部的距离(D3)与所述一个或多个翅片组O05)的翅片之间的距离(D1)之间的比值在二到四之间。
9.根据权利要求6所述的电机(1)，其特征在于，所述一个或多个模块(201)包括限定在所述中央体O02)的相反端部处的第一阳连接装置(206)和第二阴连接装置007)。
10.根据权利要求9所述的电机(1)，其特征在于，所述第一阳连接装置(206)包括凸起006)，而所述第二阴连接装置(207)包括凹槽007)。
11.根据权利要求7所述的电机(1)，其特征在于，所述一个或多个翅片组(20 包括至少第一组和第二组，并且其中，一个或多个相互平行的杆O08)穿过开口，所述翅片式换热器(200)从所述开口面向所述第二室(6)的内部，每个杆(208)操作性地连接到所述中央体Q02)的位于所述第一组与所述第二组之间的部分。
12.根据权利要求5所述的电机(1)，其特征在于，所述空气输送器(300)包括-第一部分(301)，所述第一部分容置所述风扇(102)，所述第一部分(301)与所述第二室(6)的和所述第一室( 相反的壁联接；-第二部分(302)，所述第二部分(30 横向地连接到所述第一部分(301)以便与所述第二室(6)的壁联接，所述翅片式换热器(200)定位在所述第二室(6)的该壁上；所述第二部分(30 包括通风道(310)，所述通风道(310)具有适于允许冷却空气流进入到所述通风道(310)内的第一开口(311)、面向所述翅片式换热器O00)的第二开口 (312)、以及面向所述管道换热器(101)的管道的第三开口(313)。
13.根据权利要求12所述的电机(1)，其特征在于，所述通风道(310)包括与所述第二开口(31 相对的内壁，所述内壁具有第一区域(S1)和第二区域，所述第一区域(S1)具有曲线路径，所述曲线路径具有面向所述第二开口(312)的凹度，而所述第二区域具有第一曲线段(S21)和第二基本直线段(S22),所述第一曲线段(S21)与所述第一区域(S1)接合并且具有沿与所述第二开口(312)相反的方向面向的凹度，而所述第二基本直线段(S22)以相对于所述第二开口(312)渐扩的方式从所述第一曲线段(S21)朝向所述第三开口(313)延伸。
全文摘要
一种电机(1)，包括第一室(2)或马达室(2)，其容置安装在旋转轴(5)上的电动马达(11)；第二室(6)或集电器室(6)，其容置适于将所述电动马达(11)连接到电源的电路(10、12、13)；冷却系统(100)，其适于消散由所述电机(1)产生的热。所述冷却系统包括至少一个适于消散由所述第二室(6)内部的所述电路(10、12、13)产生的热的翅片式换热器(200)。
文档编号H02K9/18GK102195408SQ201110070238
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月18日
发明者伊万诺·罗韦利尼, 西尔维娅·伯诺, 詹路易吉·加利 申请人:Abb公司