專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)組裝體及泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)組裝體及泵裝置，尤其涉及具有用于高效冷卻變頻器的冷卻構(gòu)造的電機(jī)組裝體。
背景技術(shù)：
作為對(duì)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源，廣泛采用電機(jī)。近來(lái)，在電機(jī)上安裝變頻器而成的變頻器一體型的泵電機(jī)逐漸成為主流。變頻器具有功率轉(zhuǎn)換元件(例如，Insulated GateBipolar Transistor (IGBT:絕緣柵雙極型晶體管)、功率 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金氧半場(chǎng)效晶體管)等)，通過(guò)該功率轉(zhuǎn)換元件來(lái)改變電機(jī)的輸入功率，從而能夠使電機(jī)進(jìn)行可變速運(yùn)轉(zhuǎn)。在對(duì)這樣的泵電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的期間，變頻器及電機(jī)會(huì)發(fā)熱。尤其是，盡管變頻器的功率轉(zhuǎn)換元件具有較小的表面積，但也會(huì)產(chǎn)生大量熱，由此會(huì)變得高溫。因此，一直以來(lái)提出有用于冷卻變頻器的各種方法。例如，如圖1A及圖1B所示，公知有一種通過(guò)冷卻電機(jī)的冷卻風(fēng)扇來(lái)冷卻變頻器的結(jié)構(gòu)。在圖1A及圖1B所示的例子中，在對(duì)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)101的旋轉(zhuǎn)軸103上安裝有冷卻風(fēng)扇108。以覆蓋冷卻風(fēng)扇108的方式在電機(jī)101上設(shè)置有圓形的引流罩110。在引流罩110與電機(jī)101之間形成有間隙，通過(guò)冷卻風(fēng)扇108的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流流過(guò)上述間隙并沿電機(jī)101的外周面流動(dòng)來(lái)冷卻電機(jī)101，并且氣流的一部分冷卻變頻器105。作為冷卻風(fēng)扇108，由于主要目的在于安裝的簡(jiǎn)單化及電機(jī)101的冷卻，所以使用軸流式風(fēng)扇或斜流式風(fēng)扇。但是，在圖1A及圖1B所示的現(xiàn)有的冷卻構(gòu)造中存在如下問(wèn)題點(diǎn)。變頻器105通過(guò)支承部件111而與電機(jī)101的側(cè)面連結(jié)。從連結(jié)的簡(jiǎn)便性出發(fā)，通常將該支承部件111設(shè)置在從上觀察時(shí)連結(jié)電 機(jī)101和變頻器105的中心線上。如圖1C所示，設(shè)置在這樣的位置的支承部件111會(huì)妨礙來(lái)自冷卻風(fēng)扇108的氣流，從而變頻器105的冷卻效果降低。尤其是，在使用較大的變頻器105的情況下，由于支承部件111也必然增大，所以冷卻變頻器105的氣流會(huì)被嚴(yán)重?cái)_亂。另外，在作為冷卻風(fēng)扇108而使用軸流式風(fēng)扇的情況下，由于氣體的流量較少，所以存在無(wú)法充分冷卻變頻器105的情況。尤其是，對(duì)軸動(dòng)力較大的泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)101所使用的變頻器105必然是大型的，而通過(guò)軸流風(fēng)扇無(wú)法形成足夠強(qiáng)力的氣流來(lái)用于冷卻這樣的大型變頻器105。而且，在軸流式風(fēng)扇以及斜流式風(fēng)扇中，氣流首先與電機(jī)101直接接觸，其二次氣流與變頻器105接觸，因此，具有對(duì)變頻器105的冷卻效果較低這一缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-278807號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2009-278809號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-278811號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的現(xiàn)有問(wèn)題點(diǎn)而研發(fā)的，目的在于提供一種電機(jī)組裝體，該電機(jī)組裝體具有能夠充分冷卻與電機(jī)相鄰的變頻器的冷卻機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式為一種電機(jī)組裝體，其特征在于，具有:與泵連結(jié)的電機(jī)；改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變頻器；與所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)、且配置在所述電機(jī)的與泵相反一側(cè)的端部的冷卻風(fēng)扇；將通過(guò)所述冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣體流動(dòng)引導(dǎo)至所述變頻器的引流罩；和使所述變頻器與所述電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的至少兩個(gè)支承部件，所述支承部件在從所述電機(jī)的軸向觀察時(shí)，配置在連結(jié)所述電機(jī)的中心軸和所述變頻器的中心而成的中心線的兩側(cè)，在所述支承部件之間形成有空間，該空間成為來(lái)自所述冷卻風(fēng)扇的氣流的通路。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述至少兩個(gè)支承部件中的一個(gè)支承部件具有供電線穿過(guò)的貫穿孔。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述變頻器具有功率轉(zhuǎn)換元件和收納該功率轉(zhuǎn)換元件的箱體，所述箱體內(nèi)的所述功率轉(zhuǎn)換元件與所述氣流的通路相鄰地配置。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述冷卻風(fēng)扇為離心式風(fēng)扇。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述變頻器的一部分位于所述冷卻風(fēng)扇的半徑方向外側(cè)。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，在所述引流罩的內(nèi)表面安裝有吸音材料或減振材料。本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述引流罩的頂部和所述變頻器的頂部處于同一平面內(nèi)。本發(fā)明的其他方式為一種泵裝置，其特征在于，具有:上述的電機(jī)組裝體；和通過(guò)所述電機(jī)組裝體而被驅(qū)動(dòng)的泵。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流不會(huì)被支承部件妨礙而沿變頻器的表面前進(jìn)。因此，能夠通過(guò)該氣流高效地冷卻變頻器。


圖1A是表示具有現(xiàn)有的變頻器冷卻機(jī)構(gòu)的電機(jī)組裝體的俯視圖。圖1B是圖1A所示的電機(jī)組裝體的示意圖。圖1C是圖1A所示的變頻器及支承部件的從箭頭A所示的方向觀察到的圖。圖2是表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式的電機(jī)組裝體的泵裝置的示意圖。圖3是圖2所示的電機(jī)組裝體的俯視圖。圖4是圖2所示的變頻器及支承部件的從箭頭B所示的方向觀察到的圖。圖5A是表示引流罩的側(cè)視圖。圖5B是圖5A所示的引流罩的從箭頭D所示的方向觀察到的圖。圖6是表示變頻器的上端比冷卻風(fēng)扇位于下方的電機(jī)組裝體的例子的圖。圖7A是表示通過(guò)四個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。
圖7B是表示通過(guò)四個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。圖7C是表示通過(guò)四個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。圖8A是表示通過(guò)六個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。圖SB是表示通過(guò)六個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。圖SC是表示通過(guò)六個(gè)支承部件來(lái)使變頻器與電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。圖9是表示在引流罩的內(nèi)表面安裝有吸音材料或減振材料的例子的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖2是表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式的電機(jī)組裝體的泵裝置的示意圖。該泵裝置具有:輸送液體的泵I ;和驅(qū)動(dòng)該泵I的本發(fā)明的實(shí)施方式的電機(jī)組裝體2。電機(jī)組裝體2具有:與泵I連結(jié)的電機(jī)5 ;改變電機(jī)5的轉(zhuǎn)速的變頻器6 ;和將電機(jī)5和變頻器6連結(jié)在一起的兩個(gè)支承部件11。對(duì)電機(jī)5使用同步電動(dòng)機(jī)，其中，在該同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中使用了永久磁鐵。該類(lèi)型的電機(jī)(Permanent Magnet motor:永磁電機(jī))比普通電機(jī)更高效，因此具有發(fā)熱低的特征。不過(guò)，也可以在本發(fā)明的電機(jī)組裝體中使用其他類(lèi)型的電機(jī)。泵I通過(guò)電機(jī)組裝體2而被驅(qū)動(dòng)，將液體從吸入口 Ia吸入、加壓、然后從噴出口 Ib噴出。作為泵I的例子能夠列舉離心泵，但也能夠使用其他型式的泵。圖3是圖2所示的電機(jī)組裝體的俯視圖，圖4是圖2所示的變頻器及支承部件的從箭頭B所示的方向觀察到的圖。在電機(jī)5的上部(與泵相反一側(cè)的端部)配置有冷卻風(fēng)扇8，該冷卻風(fēng)扇8與電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)軸10連結(jié)。因此，冷卻風(fēng)扇8與電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)軸10 —體地旋轉(zhuǎn)。變頻器6具有:功率轉(zhuǎn)換元件15 ;控制該功率轉(zhuǎn)換元件15的動(dòng)作的控制基板(未圖示)；和收納功率轉(zhuǎn)換元件15及控制基板的箱體17。功率轉(zhuǎn)換元件15以與箱體17的底部的內(nèi)表面接觸的狀態(tài)固定在箱體17上。變頻器6的底部與電機(jī)5相對(duì)，變頻器6與電機(jī)5相鄰地配置。冷卻風(fēng)扇8是離心式風(fēng)扇，將從其軸向吸入的氣體向半徑方向外側(cè)吹出。作為所使用的離心式風(fēng)扇的例子，能夠列舉徑流式風(fēng)扇(radial fan)、潤(rùn)輪風(fēng)扇(turbo fan)、以及西洛克風(fēng)扇(Sirocco fan)。通過(guò)對(duì)冷卻風(fēng)扇8采用這樣的離心式風(fēng)扇，能夠形成大流量的氣流。此外，在附圖所示的例子中，作為冷卻風(fēng)扇8采用了徑流式風(fēng)扇。如圖3所示，將覆蓋冷卻風(fēng)扇8的引流罩20設(shè)置在電機(jī)5之上。該引流罩20具有將通過(guò)冷卻風(fēng)扇8的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣體流動(dòng)引導(dǎo)至變頻器6的作用。圖5A是表示引流罩20的側(cè)視圖，圖5B是圖5A所示的引流罩的從箭頭D所示的方向觀察到的圖。引流罩20具有:具有氣體導(dǎo)入孔(空氣導(dǎo)入孔)20c的平面部20a ;和從下觀察時(shí)具有U字型的形狀的側(cè)部20b。隨著冷卻風(fēng)扇8的旋轉(zhuǎn)，周?chē)臍怏w(通常為空氣)從氣體導(dǎo)入孔20c流入到引流罩20內(nèi)，并沿引流罩20的側(cè)部20b被送至變頻器6。如圖3所示，在從電機(jī)5的軸向觀察時(shí)，在引流罩20與電機(jī)5之間形成有間隙。通過(guò)冷卻風(fēng)扇8的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流的一部分流過(guò)該間隙并在電機(jī)5的外周面上流動(dòng)來(lái)冷卻電機(jī)5。變頻器6通過(guò)兩個(gè)支承部件11而與電機(jī)5的側(cè)面連結(jié)。如圖3所示，這些支承部件11在從電機(jī)5的軸向觀察時(shí)，配置在連結(jié)電機(jī)5的中心軸和變頻器6的中心而成的中心線(用附圖標(biāo)記C表示)的兩側(cè)。即，這些支承部件11配置在與中心線C隔開(kāi)間隔的位置。如圖4所示，各支承部件11為板狀，以不會(huì)使氣流紊亂的方式沿電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)軸10(中心軸)延伸。在本實(shí)施方式中，兩個(gè)支承部件11隔著上述中心線C配置在對(duì)稱(chēng)位置上。變頻器6的功率轉(zhuǎn)換元件15位于中心線C上。兩個(gè)支承部件11彼此隔開(kāi)間隔，在這些支承部件11之間形成有空間，該空間成為從冷卻風(fēng)扇8吹送來(lái)的氣流的通路。在兩個(gè)支承部件11中的一個(gè)支承部件上形成有貫穿孔11a，該貫穿孔Ila供從變頻器6向電機(jī)5延伸的電線穿過(guò)。變頻器6的一部分(上部)位于冷卻風(fēng)扇8的半徑方向外側(cè)。因此，通過(guò)冷卻風(fēng)扇8的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流碰撞到變頻器6的上部而改變其前進(jìn)方向，并在變頻器6與電機(jī)5之間的空間向下方前進(jìn)。支承部件11以不會(huì)妨礙氣流前進(jìn)的方式配置在與中心線C隔開(kāi)間隔的位置，如圖4所示，在支承部件11之間形成有氣流的通路。變頻器6通過(guò)在其外表面上并沿電機(jī)5的中心軸流動(dòng)的氣流而被冷卻。如上所述，在本實(shí)施方式中，作為冷卻風(fēng)扇8采用了徑流式風(fēng)扇等離心式風(fēng)扇。因此，冷卻風(fēng)扇8能夠形成強(qiáng)力的氣流，從而能夠進(jìn)一步提高變頻器6的冷卻效果。另外，在電機(jī)5與變頻器6之間的空間流動(dòng)的氣流也能夠同時(shí)冷卻電機(jī)5。變頻器6的功率轉(zhuǎn)換元件15配置在與從冷卻風(fēng)扇8吹送來(lái)的氣體的流路相鄰的位置。因此，能夠通過(guò)從冷卻風(fēng)扇8吹送來(lái)的氣體來(lái)冷卻功率轉(zhuǎn)換元件15。尤其是，如圖2所示，功率轉(zhuǎn)換元件15優(yōu)選位于冷卻風(fēng)扇8的半徑方向外側(cè)。當(dāng)將功率轉(zhuǎn)換元件15配置在這樣的位置時(shí)，氣流碰撞到位于功率轉(zhuǎn)換元件15的背側(cè)的箱體17的壁面，因此，能夠提高功率轉(zhuǎn)換元件15的冷卻效果。在圖2所示的例子中，變頻器6和引流罩20配置在與電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)軸10垂直的同一平面(虛擬面)上。更具體而言，變頻器6的頂部(與泵相反一側(cè)的端部)和引流罩20的頂部(平面部20a)位于同一平面內(nèi)。通過(guò)這樣的配置，能夠得到?jīng)]有凹凸的電機(jī)組裝體2的端面。在圖2所示的例子中，變頻器6的一部分位于冷卻風(fēng)扇8的半徑方向外側(cè)，但如圖6所示，變頻器6也可以不位于冷卻風(fēng)扇8的半徑方向外側(cè)。該情況下，引流罩20優(yōu)選具有包圍冷卻風(fēng)扇8整體的側(cè)部20b。由冷卻風(fēng)扇8形成的氣流碰撞到引流罩20的側(cè)部20b，朝向變頻器6改變其前進(jìn)方向，氣體沿變頻器6的外表面流動(dòng)。該情況下，變頻器6的功率轉(zhuǎn)換元件15也與氣體的流路相鄰地配置。因此，功率轉(zhuǎn)換元件15經(jīng)由變頻器6的箱體17而被氣流冷卻。圖7A至圖7C是表示通過(guò)四個(gè)支承部件11來(lái)使變頻器6與電機(jī)5的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。如圖7A至圖7C所示，支承部件11的數(shù)量不限于兩個(gè)，也可以為三個(gè)以上。在圖7A至圖7C所示的例子中，設(shè)有四個(gè)支承部件11。更具體而言，兩對(duì)支承部件11沿電機(jī)5的中心軸排列。與圖4所示的例子同樣地，在各對(duì)支承部件11之間形成有從冷卻風(fēng)扇8吹送來(lái)的氣體的流路。在四個(gè)支承部件11中的一個(gè)支承部件上形成有供電線穿過(guò)的貫穿孔11a。支承部件11也可以不全部具有相同大小。例如，也可以使沒(méi)有形成貫穿孔Ila的支承部件11小于形成有貫穿孔Ila的支承部件11。圖8A至圖8C是表示通過(guò)六個(gè)支承部件11來(lái)使變頻器6與電機(jī)5的側(cè)面連結(jié)的例子的圖。在圖8所示的例子中，三對(duì)支承部件11沿電機(jī)5的中心軸排列。沒(méi)有貫穿孔Ila的支承部件11也可以如圖8所示那樣呈薄板形狀。在電機(jī)組裝體22的工作中，會(huì)從電機(jī)5以及冷卻風(fēng)扇8產(chǎn)生噪聲。因此，為了降低這樣的噪聲，優(yōu)選在引流罩20的內(nèi)表面安裝吸音材料或減振材料。圖9是表示在引流罩20的側(cè)部20b的內(nèi)表面安裝有吸音材料或減振材料的例子的圖。在圖9中，用附圖標(biāo)記21來(lái)表示吸音材料或減振材料。在采用這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，與不設(shè)置吸音材料或減振材料的情況相比，優(yōu)選使用尺寸稍大的引流罩20。在此，吸音材料是指通過(guò)將聲音導(dǎo)入到內(nèi)部并將聲能量轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)吸收聲音的部件。作為吸音材料的例子，能夠列舉海綿以及氨基甲酸乙酯泡沫等。另一方面，減振材料是指通過(guò)將固體的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)降低固體的振動(dòng)的部件。作為減振材料的例子，能夠列舉橡膠板以及塑料板等。上述實(shí)施方式的記載以具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)的人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明為目的。上述實(shí)施方式的各種變形例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是當(dāng)然能夠想到的，本發(fā)明的技術(shù)思想也能夠適用于其他實(shí)施方式。因此，本發(fā)明并不限定于所記載的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)為在依照權(quán)利要求書(shū)所定義的技術(shù)思想的最大范圍。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠利用于具有用于高效冷卻變頻器的冷卻構(gòu)造的電機(jī)組裝體。附圖標(biāo)記說(shuō)明I 泵2電機(jī)組裝體5 電機(jī)6變頻器8冷卻風(fēng)扇10旋轉(zhuǎn)軸11支承部件15功率轉(zhuǎn)換元件17 箱體20引流罩21吸音材料或減振材料
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)組裝體，其特征在于，具有: 與泵連結(jié)的電機(jī)； 改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變頻器； 與所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)、且配置在所述電機(jī)的與泵相反一側(cè)的端部的冷卻風(fēng)扇； 將通過(guò)所述冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣體流動(dòng)引導(dǎo)至所述變頻器的引流罩；和 使所述變頻器與所述電機(jī)的側(cè)面連結(jié)的至少兩個(gè)支承部件， 所述支承部件在從所述電機(jī)的軸向觀察時(shí)，配置在連結(jié)所述電機(jī)的中心軸和所述變頻器的中心而成的中心線的兩側(cè)， 在所述支承部件之間形成有空間，該空間成為來(lái)自所述冷卻風(fēng)扇的氣流的通路。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，所述至少兩個(gè)支承部件中的一個(gè)支承部件具有供電線穿過(guò)的貫穿孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，所述變頻器具有功率轉(zhuǎn)換元件和收納該功率轉(zhuǎn)換元件的箱體， 所述箱體內(nèi)的所述功率轉(zhuǎn)換元件與所述氣流的通路相鄰地配置。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，所述冷卻風(fēng)扇為離心式風(fēng)扇。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，所述變頻器的一部分位于所述冷卻風(fēng)扇的半徑方向外側(cè)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，在所述引流罩的內(nèi)表面安裝有吸音材料或減振材料。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電機(jī)組裝體，其特征在于，所述引流罩的頂部和所述變頻器的頂部處于同一平面內(nèi)。
8.一種泵裝置，其特征在于，具有: 權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)組裝體；和 通過(guò)所述電機(jī)組裝體而被驅(qū)動(dòng)的泵。
全文摘要
電機(jī)組裝體(2)具有電機(jī)(5)；改變電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)速的變頻器(6)；與電機(jī)(5)的旋轉(zhuǎn)軸(10)連結(jié)的冷卻風(fēng)扇(8)；將通過(guò)冷卻風(fēng)扇(8)的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣體流動(dòng)引導(dǎo)至變頻器(6)的引流罩(20)；和使變頻器(6)與電機(jī)(5)的側(cè)面連結(jié)的至少兩個(gè)支承部件(11)。支承部件(11)在從電機(jī)(5)的軸向觀察時(shí)，配置在連結(jié)電機(jī)(5)的中心軸和變頻器的中心而成的中心線(C)的兩側(cè)，在支承部件(11)之間形成有空間，該空間成為來(lái)自冷卻風(fēng)扇(8)的氣流的通路。
文檔編號(hào)H02K9/06GK103155379SQ20118004839
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者伊藤昭二, 黑巖聰, 駒井正和, 渡邊雅樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所