[发明专利]包括用于通过空气进行内部冷却的系统的封闭式旋转电机

说明书

本发明涉及一种包含有冷却系统的封闭式旋转电机，该冷却系统包括在转子(150)的两个端部处固定装在转子(150)的轴(160)上的两个内部风扇(181,182)，其分别面向包括翅片(113,123)的凸缘(110,120)的内表面(111,121)，翅片(113,123)可定向由内部风扇产生的空气流，并且可捕获热量。包含电机的转子和定子(190)的壳体通过两个凸缘以密封方式被封闭。冷却系统还包括用于外部冷却的装置，以便冷却壳体和凸缘，该装置可由空气(风扇(140))或液体组成。

技术领域

本发明涉及旋转电机的领域，并且特别是涉及旋转电机的冷却。

更具体地，本发明涉及同步磁阻旋转电机的冷却，特别是通过空气进行冷却。

背景技术

旋转电机通常包括固定部分，即定子，以及旋转可动的部分，即转子，它们彼此相继地同轴布置。转子通常容纳在定子内侧，其支撑产生磁场的电绕组，使得有可能使转子旋转。转子通常由一堆板形成的主体构成，并且被放置在旋转轴上。这些板包括用于在转子的周界上形成磁极的线圈或永磁体的接纳部。磁体可放置在转子的表面上，或者可完全集成在转子中。

由于电磁损耗(焦耳效应的损耗和铁损耗)以及机械损耗，电机变热。这种加热会降低其功能，并导致其性能的劣化。例如，如果磁体没有被冷却，则磁通量就不那么强烈，这就导致扭矩损失，从而导致电机的性能的劣化。可发生磁体的不可逆的退磁。绕组对温度增加也很敏感：绕组的温度越高，铜的电导率越高，并且降低绕组的使用寿命。当铜的电阻增加时，性能也会有损失。旋转电机的各种电磁部件以及在电机的部件中使用的某些绝缘材料因此对于在运行期间发生的加热是敏感的，并且它们的冷却是至关重要的，以散发所产生的热量，以便保持机器的良好性能，确保其性能的可重复性，延长其使用寿命，并且限制维护。

因此，高性能冷却的要求是旋转电机的制造商和集成商的主要关注点。

存在通常适用于机器的功率的不同类型的冷却，包括用于通过空气冷却的系统，其通常具有较低的效率并且对于马达的内部具有侵蚀性；用于通过液体冷却的系统，例如通过水，这种系统特别是在损耗大时，如在电力牵引马达的情况下，或通过油冷却。用于通过氦或液氮冷却的其他系统可用于发电厂的电机。

虽然通过空气冷却构成了经济上有利的解决方案，但与其他冷却系统相比，其通常具有较低的效率，并且因此通常局限于低功率电机的冷却。例如在牵引应用中就是这样，其中通过空气冷却通常用于具有低于20kW的功率的电动马达。高于该功率水平，通常实施用于通过液体冷却的系统。

另外，通过空气冷却通常需要在电机的外部和内部之间循环空气，这增加了其应用领域的限制，即留给“敞开式”电机，即不被密封的电机。

“封闭的”(密封的)电机的用于通过空气冷却的系统也是已知的，其限于借助与轴一体的风扇通过强制对流空气来冷却机器外壳的外部部分。在这些系统中，在转子处产生的热量被传递到空隙的空气和传递到定子，并且定子的热量通过外壳进行排放。然而，这种类型的系统不能令人满意地排放机器内产生的热量，特别是在转子处产生的热量，这使得它们难以使用，特别是用于非常快速旋转的电机的冷却。因此，这种用于通过空气冷却封闭的机器的系统的效率是有限的，并且在这种情况下，它们的使用留给低功率机器。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，并且提供用于封闭式旋转电机的高性能冷却系统，以保证电机所需的性能和输出。

具体地，本发明的目的是允许旋转电机的轴、转子和线圈头部，以及旋转电机的外壳的有效冷却，根据标准EN 60529，该外壳具有高保护指数“IP”、通常为IP67保护指数。

本发明的目的还在于提供一种冷却系统，其不消耗电能(无源系统)或少量电能以运行，并且限制了与系统运行相关联的机械损失。

因此，为了实现上述目的中的至少一个，本发明提出了一种封闭式旋转电机，其包括：