用于增加穿過感應(yīng)電機(jī)的氣流的設(shè)備、系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及感應(yīng)電機(jī)，更具體地，涉及感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子芯組件。
【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)電機(jī)是一種電機(jī)，其在操作期間可產(chǎn)生大量熱量。過量的熱量會損害內(nèi)部部件，限制可由電機(jī)提供的功率量，和/或不利地影響電機(jī)的壽命。感應(yīng)電機(jī)可具有風(fēng)扇或徑向孔，其可通過抽吸冷卻空氣穿過電機(jī)中的各種通道來從電機(jī)移除至少一些熱量。這些通道包括形成在電機(jī)的轉(zhuǎn)子芯組件中的軸向通風(fēng)孔。軸向通風(fēng)孔可以是電機(jī)中的更限制性的空氣通道之一。盡管大的軸向通風(fēng)孔可改進(jìn)電機(jī)的冷卻效率，因?yàn)樗鼈兛稍试S更多的空氣流過，但是大的軸向通風(fēng)孔還會通過妨礙和/或干擾穿過轉(zhuǎn)子的磁場流而不利地影響電機(jī)的性能。因此，需要改進(jìn)感應(yīng)電機(jī)的冷卻效率，而不會不利地影響電機(jī)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)第一方面，提供一種轉(zhuǎn)子芯組件，其可具有改進(jìn)的冷卻效率。轉(zhuǎn)子芯組件包括多個轉(zhuǎn)子疊片(rotor laminat1n)，每個轉(zhuǎn)子疊片具有布置在轉(zhuǎn)子疊片的徑向周界周圍的多個槽。每個槽穿過轉(zhuǎn)子疊片，并構(gòu)造成接收轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒。每個轉(zhuǎn)子疊片還具有第一排孔和第二排孔，它們均軸向地穿過轉(zhuǎn)子疊片。第一排的每個孔與第二排的相應(yīng)孔徑向?qū)?zhǔn)，每對徑向?qū)?zhǔn)的第一和第二孔與相應(yīng)槽徑向?qū)?zhǔn)。
[0004]根據(jù)另一方面，提供了一種促進(jìn)感應(yīng)電機(jī)中的通風(fēng)的方法。該方法包括在硬件處理器處接收電機(jī)規(guī)格、響應(yīng)于接收電機(jī)規(guī)格通過硬件處理器確定電機(jī)性能、基于至少孔布置信息通過硬件處理器分析氣流以及基于至少孔布置信息通過硬件處理器分析電磁屬性。
[0005]根據(jù)又一方面，提供了一種構(gòu)造成促進(jìn)感應(yīng)電機(jī)中的通風(fēng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括構(gòu)造成存儲數(shù)據(jù)和編程指令的一個或多個存儲裝置以及聯(lián)接到一個或多個存儲裝置并操作成執(zhí)行編程指令的一個或多個硬件處理器。執(zhí)行編程指令的一個或多個硬件處理器操作成接收電機(jī)規(guī)格、響應(yīng)于接收電機(jī)規(guī)格來確定電機(jī)性能、接收孔布置信息、基于孔布置信息分析氣流以及基于孔布置信息和整體幾何形狀來分析電磁屬性。
[0006]通過下面詳細(xì)描述可更加明白本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中，下面詳細(xì)描述中描述和顯示了許多示例性實(shí)施例和實(shí)施方式，包括實(shí)施本發(fā)明想到的最佳方式。本發(fā)明還具有其它和不同實(shí)施例，其若干細(xì)節(jié)可以在各種方面進(jìn)行修改，只要不脫離本發(fā)明的范圍即可。相應(yīng)地，附圖和說明書應(yīng)認(rèn)為實(shí)質(zhì)是說明性的，并不是限制性的。附圖不必按比例繪制。本發(fā)明涵蓋落入本發(fā)明范圍內(nèi)的所有變型例、等同物和替代例。
【附圖說明】
[0007]圖1和2分別示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子芯組件的透視圖和側(cè)視圖。
[0008]圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子疊片構(gòu)造的平面圖。
[0009]圖4示出根據(jù)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子疊片構(gòu)造的平面圖。
[0010]圖5示出沿圖4的截線5-5截取的多個轉(zhuǎn)子疊片的部分截面?zhèn)纫晥D。
[0011]圖6示出促進(jìn)根據(jù)實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)中的通風(fēng)的方法的流程圖。
[0012]圖7A和7B分別示出實(shí)際轉(zhuǎn)子疊片構(gòu)造和根據(jù)實(shí)施例的模型轉(zhuǎn)子疊片構(gòu)造的平面圖。
[0013]圖8示出根據(jù)實(shí)施例的氣流網(wǎng)絡(luò)。
[0014]圖9示出根據(jù)實(shí)施例的定子和轉(zhuǎn)子疊片的平面圖，示出穿過其中的磁場線。
[0015]圖10示出構(gòu)造成促進(jìn)根據(jù)實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)中的通風(fēng)的系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]詳細(xì)參考本公開的示例實(shí)施例，示例實(shí)施例在附圖中示出。只要有可能，在附圖中用相同的參考標(biāo)號表示相同或類似的部件。
[0017]通過本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例可克服有效冷卻感應(yīng)電機(jī)的前述問題，而不會不利地影響電機(jī)性能。在一個方面，提供了一種具有軸向通風(fēng)孔布置的轉(zhuǎn)子芯組件，軸向通風(fēng)孔布置具有比較大的總橫截面面積，可改進(jìn)冷卻效率，而不會不利地影響電機(jī)性能。在其它方面，提供了這樣的系統(tǒng)和方法，其可允許轉(zhuǎn)子芯組件中的軸向通風(fēng)孔的尺寸增加，從而改進(jìn)冷卻效率，而不會不利地妨礙和/或干擾穿過轉(zhuǎn)子芯組件的磁場流，如下面參考圖1-10更詳細(xì)地說明的。
[0018]圖1和2示出可用在根據(jù)一個或多個實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子芯組件100。轉(zhuǎn)子芯組件100還可用在其它合適類型的電機(jī)或機(jī)器中。轉(zhuǎn)子芯組件100可包括多個堆疊的轉(zhuǎn)子疊片102，多個堆疊的轉(zhuǎn)子疊片可以是多個層壓鋼板或片(將在下面參考圖4和5更詳細(xì)地描述)。轉(zhuǎn)子疊片102具有中心孔，并構(gòu)造成接收在軸104上。轉(zhuǎn)子芯組件100還可包括多個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106，多個轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒徑向分布在轉(zhuǎn)子疊片102的周界周圍，并接收穿過轉(zhuǎn)子疊片102中的相應(yīng)多個槽。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106可限定出一對相對的棒端區(qū)域108。轉(zhuǎn)子芯組件100還可包括位于相對軸向兩端的固定環(huán)110和端帽112，如所示。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106和/或端帽112可由例如銅制成。其它合適的導(dǎo)體材料可替代地用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106和/或端帽112。
[0019]圖3示出可用在轉(zhuǎn)子芯組件中的轉(zhuǎn)子疊片的已知構(gòu)造。轉(zhuǎn)子疊片300具有外部徑向周界301、多個槽303、多個軸向通風(fēng)孔305和中心孔307。槽303布置在徑向周界301周圍，并均構(gòu)造成接收穿過其中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒，比如轉(zhuǎn)子芯組件100的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106。中心孔307構(gòu)造成接收穿過其中的轉(zhuǎn)子軸，比如轉(zhuǎn)子芯組件100的軸104。軸向通風(fēng)孔305可以環(huán)形布置在中心孔307周圍，并可以是軸向穿過多個堆疊的轉(zhuǎn)子疊片300的開口，以提供用于接收穿過轉(zhuǎn)子芯組件的冷卻空氣的通道。然而，軸向通風(fēng)孔305的有限數(shù)量和尺寸不足以提供足夠的冷卻空氣來將一些感應(yīng)電機(jī)保持在指定操作溫度范圍內(nèi)，尤其是那些例如提供高輸出功率和/或在高溫環(huán)境中和/或以高速(通常以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)來測量)操作的感應(yīng)電機(jī)。
[0020]圖4示出根據(jù)一個或多個實(shí)施例的具有孔的改進(jìn)布置的轉(zhuǎn)子疊片的構(gòu)造。轉(zhuǎn)子疊片400可具有外部徑向周界401、多個槽403、多個軸向通風(fēng)孔405、中心孔407和一個或多個可選的旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)構(gòu)件409 (可以是一個或多個鍵槽)。槽403可等距地布置在徑向周界401的邊緣周圍，并且均可構(gòu)造成接收穿過其中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒，比如轉(zhuǎn)子芯組件100的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體棒106。轉(zhuǎn)子疊片400可替代地具有其它合適的槽403的數(shù)量、形狀、間隔和/或布置。中心孔407構(gòu)造成接收穿過其中的轉(zhuǎn)子軸，比如轉(zhuǎn)子芯組件100的軸104。中心孔407可具有符合待接收的轉(zhuǎn)子軸尺寸的任何合適直徑。旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)構(gòu)件409可與位于接收穿過中心孔407的軸上的匹配的對準(zhǔn)構(gòu)件相互配合，匹配的對準(zhǔn)構(gòu)件可以是鍵。盡管示出三個旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)構(gòu)件409，在一些實(shí)施例中可提供任何數(shù)量。其它類型的對準(zhǔn)構(gòu)件可替代地設(shè)置。
[0021]軸向通風(fēng)孔405可以是軸向穿過轉(zhuǎn)子疊片400的開口。軸向通風(fēng)孔405可包括以第一圓形排(即環(huán))布置的第一組軸向通風(fēng)孔415(圖4中描述中幾個)和以第二圓形排(即環(huán))布置的第二組軸向通風(fēng)孔425 (圖4中描述中幾個)。第二組軸向通風(fēng)孔425可沿徑向定位在第一組軸向通風(fēng)孔415的外部。通風(fēng)孔415和/或通風(fēng)孔425可具有任何合適的形狀(即，梯形、矩形、橢圓形等)。而且，第一組軸向通風(fēng)孔415可具有彼此相同的形狀和/或橫截面面積。在一些實(shí)施例中，一個或多個軸向通風(fēng)孔415可具有與另一軸向通風(fēng)孔415不同的形狀和/或橫截面面積。類似地，第二組軸向通風(fēng)孔425可具有彼此相同的形狀和/或橫截面面積。在一些實(shí)施例中，一個或多個軸向通風(fēng)孔425可具有與另一軸向通風(fēng)孔425不同的形狀和/或橫截面面積。此外，第一組軸向通風(fēng)孔415可具有與第二組軸向通風(fēng)孔的形狀和/或橫截面面積不同的形狀和/或橫截面面積。在一些實(shí)施例中，第一組軸向通風(fēng)孔415可具有與第二組軸向通風(fēng)孔425的形狀和/或橫截面面積相同的形狀和/或橫截面面積。
[0022]如圖4所示，每個通風(fēng)孔415可沿從中心孔407延伸到外部周界401的徑向向量(例如徑向向量420)與相應(yīng)通風(fēng)孔425對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，僅一些通風(fēng)孔415可與相應(yīng)通風(fēng)孔425徑向?qū)?zhǔn)。還如圖4所示，每對徑向?qū)?zhǔn)的通風(fēng)孔415、425可沿相同的徑向向量比如徑向向量420與相應(yīng)槽403徑向?qū)?zhǔn)。在一個或多個實(shí)施例中，軸向通風(fēng)孔415的數(shù)量和軸向通風(fēng)孔425的數(shù)量等于槽403的數(shù)量?；蛘?，在一些實(shí)施例中，一對或多對對準(zhǔn)的通風(fēng)孔415、425可不與相應(yīng)槽403對準(zhǔn)。在其它實(shí)施例中，僅一個或一些軸向通風(fēng)孔425，或者僅一個或一些軸向通風(fēng)孔415可與相應(yīng)槽403徑向?qū)?zhǔn)。
[0023]應(yīng)注意，可替代地提供軸向通風(fēng)孔405的其它合適布置。例如，在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子疊片可具有以第三環(huán)布置的第三組軸向通風(fēng)孔。而且，第三組的每個軸向通風(fēng)孔可沿徑向向量比如徑向向量420與第一通風(fēng)孔415、第二通風(fēng)孔425和/或槽403軸向?qū)?zhǔn)。
[0024]轉(zhuǎn)子疊片400可由層壓盤狀板制成，層壓盤狀板可以是黑色金屬材料，比如鋼(包括例如層壓電工鋼等)?？商娲厥褂闷渌线m的鐵