[发明专利]具有闭合回路空气冷却的电机

说明书

本发明涉及并描述一种具有闭合回路空气冷却的电机，其仅使用无源元件来实现从电机的内部到周围散热部的高效且紧凑的热传递。

技术领域

本发明涉及电机，更特别地，涉及电机的闭合回路空气冷却系统。

背景技术

即使在最好的电机中，也会发生转换损耗，使得热必须从电机传递出，以避免过热和/或损伤。

用语“电机”包括所有类型的将电能转换成机械能的电动马达、用于产生电能的发电机和/或将具有某个电压和/或频率的电能(AC或DC)转换成具有其它电压和/或其它频率的其它形式的电能(AC或DC)的电转换器。

所有这些机器都共同具有以下情况：发生高电流，而且由于这些高电流和电机的有源构件的电阻，在有源构件内部产生热。这个热必须从电机中传递出，以避免机器过热。

通常借助于流过机器的冷却空气来冷却电机。这个冷却空气从有源构件(例如发电机或马达的转子和/或定子和电转换器的半导体)中吸收热，并且变热。

通常借助于闭合式冷却空气回路来迫使冷却空气通过电机。闭合回路的一个优点在于，冷却空气始终是干净的，而且没有水分或灰尘进入机器。为了将热从冷却空气传递到周围环境，将热交换器安装在电机内部，作为闭合式冷却空气回路的一部分。这使得冷却空气回路需要扩大的空间，并且因此导致电机的尺寸增大。另外，提供热交换器还需要额外的泵来循环冷却剂。这些额外的泵是易于失效的附加构件。换句话说，提供额外的泵可损害设备的可靠性。

从DE 10 2007 021 723 A1中了解到一种包括闭合式空气冷却回路的旋转电机。这个冷却空气回路包括在电机的壳体内部的热交换器，以使冷却空气冷却。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种具有闭合回路空气冷却、具有减小的尺寸与更低的生产和维护成本的电机。

此目标由这样的电机实现，该电机包括壳体和在壳体内的闭合式冷却回路，其特征在于，壳体的至少一部分设计成热交换器，该热交换器将热从冷却空气通过壳体传递到周围散热部中。在一个示例中，壳体的一部分设计成壳体的一个壁。壳体的另外的部分可用作热交换器。

通过使用壳体作为热交换器的一部分，不必再将单独的热交换器安装到壳体内部，以及迫使暖的冷却空气通过这个热交换器。这意味着冷却回路可设计成具有更少的空间要求，而且由于壳体具有相当大的表面，从壳体内部到周围散热部的高效热传递得以实现。

这个大的冷却表面的另一个优点在于，壳体内部的暖的冷却空气和壳体外部的周围散热部之间的温差可相当小。这减小了壳体内部的温度。

壳体作为电力有源构件的覆盖件和作为热交换器的主张的双重功能允许电机的更紧凑设计，从而减小空间要求和生产成本。

由于主张的壳体和结合的热交换器仅仅包括无源构件，所以可靠性非常高，而且除了清洁之外不需要维修或维护。

本发明的有利实施例的特征在于，冷却回路包括：从电机的有源构件中吸收热的至少一个区段；以及从冷却空气中消除热的至少另一个区段，并且该另一个区段由壳体限制。

这意味着，壳体的至少一部分用作热交换器，并且在其闭合回路中的冷却空气再次通过电机的有源构件排出之前，从冷却空气中消除热。

为了改进从冷却空气到周围散热部的热传递，优选的是：在冷却回路的另一个区段处，壳体至少部分地配备有一个或多个冷却翅片。这些冷却翅片可位于壳体内部，使得它们从冷却空气中吸收热，或者可备选地或另外位于壳体外部，以改进从壳体到周围环境的热传递。

在几种情况下，尤其是如果壳体相当大时，至少一个冷却翅片可具有三角形横截面。这个三角形横截面使壳体变硬，并且因此这些冷却翅片具有双重功能(热传递和支承壳体)。