[發明專利]用于冷卻電機或電機殼體的方法和系統

無效

• 申請號: 200580040038.0
• 申請日: 2005-09-26
• 公開（公告）號: CN101061624A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 凱撒·馬丁;埃內斯特·G·彭曾斯塔德勒;曼蘇爾·皮嘉爾萊;馬克·A·本松
• 申請（專利權）人: 波峰實驗室責任有限公司
• 主分類號: H02K11/04
• 分類號: H02K11/04;H02K9/14
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 李濤;鐘強

技術領域

在這里所述的本發明涉及用于冷卻電機或電機殼體的方法和系統。例如，該系統可以用于冷卻放置在完全封閉的殼體中的電機。本發明的方法允許電機殼體在不使用電風扇或類似裝置的情況下，將熱量耗散到外部空氣中。

背景技術

電機在運行期間會產生大量的熱。通常，可以通過有效地散除來自電機或電機殼體的熱量，來提高電機的輸出或耐用性。例如，當電流流經纏繞在電機定子上的導電繞組時，電機諸如無刷永磁電機運行。電流受阻于繞組，這導致熱量從繞組和定子電極釋放到殼體中。另外，由于各種電機部件和連接諸如軸承或輸出軸的摩擦會產生熱量。經常由于一個或多個電機部件達到太高的溫度而受損，使得電機故障。例如，電機通常的故障模式是當電機繞組太熱以及圍繞電機繞組的保護絕緣部分熔化的時候。如果繞組受損，那么電機將出現短路。這通常稱為電機“燒壞”或“燒毀”。當設計繞組使得其在正常電機運行期間產生容許的熱量時，這些繞組可由于流經繞組的電流過大(電機過載)或繞組周圍的空氣溫度太熱而變得太熱。第二種情況尤其是當電機位于電機殼體內部時出現的問題。但是，如果該電機的熱量可以比平常更有效的從電機的繞組區域去除，那么要是需要的話，電機可以以更高的速度或負載運行。

有效的從電機散熱是重大的技術難題，尤其是在電機(定子和轉子)位于電機殼體內的時候。由于對于散熱的關注，電機經常基于它們使用的散熱系統的類型來上市并銷售。電機和電機殼體主要有兩類：開放式和完全封閉式(TE)。每個殼體名字通常指出電機如何冷卻。開放式殼體通常允許空氣通過殼體的一個或多個開口與電機部件直接接觸。典型地，如果在外面使用電機，該電機必須防水。這類的電機通常稱為開放防滴式(ODP)電機。在開放防滴式電機中，電機殼體通常在殼體底部處具有一些通風開口。布置這些開口以至于非常有限的電機接觸到水，諸如僅僅是水滴。這些開放防滴式電機通過使來自殼體外部的較冷空氣連續流入和流出殼體來冷卻，從而散除殼體內部的熱量。這可以通過將一個或多個葉片附著到軸上來完成，以至于當電機轉動該軸時空氣會在殼體內循環或攪動。

完全封閉式(TE)電機殼體通常防止電機殼體的內部和外部之間的空氣自由交換。這些電機通常以比容納在開放式殼體中的電機高的多的溫度來運行。當然，即使殼體被稱為完全封閉式，它們也不是氣密性的。存在幾種完全封閉式的電機，每個都具有它們各自的電機冷卻方案。它們通常包括下述：完全封閉式風扇冷卻(TEFC)，完全封閉式上方空氣(TEAO)，完全封閉式空氣對空氣(TEAA)，完全封閉式管道通風(TEPV)，完全封閉式水空(TEWA)，以及完全封閉式非通風(TENV)。

TEFC電機通過通常安裝在電機殼體上的外部空氣風扇來冷卻。該風扇通常遠離位于電機的相對端處的輸出軸。該風扇將比電機殼體內部空氣冷的環境空氣吹過電機殼體的外表面，以將來自殼體內部的熱量傳遞給周圍空氣。TEAO電機位于空氣流諸如加熱、通風以及空氣調節(HVAC)系統中。該電機和殼體放置在由HVAC系統移動的空氣經過電機殼體并冷卻該殼體的位置。TEAA電機通過循環殼體內部的空氣通過熱交換器來冷卻。而該熱交換器通過循環外部空氣通過熱交換器來冷卻。由此，這些殼體被稱為空氣對空氣的殼體。它們典型的具有一個或多個風扇用于循環通風的空氣。TEPV電機典型地具有其上布置有開口的殼體，其中該開口用于入口管或出口管。該入口允許殼體外面的空氣進入殼體。出口允許來自殼體內部的熱空氣排出至周圍空氣。它們典型的具有一個或多個用于循環通風空氣的風扇。TEWA電機通過循環殼體內部的空氣來冷卻。該空氣首先通過水熱交換來冷卻。典型地，該水冷熱交換器冷卻通風空氣，并且一個或多個風扇循環殼體內部的通風空氣。