CN102771035A - 电动机机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动机机组（5），该电动机机组包括电动机（1）、热交换器（2）和用于该电动机（1）的变流器（3）。为了能够提供一种紧凑的、成本低的电动机机组建议的是，热交换器（2）设计用于不仅对电动机（1）还对变流器（3）进行冷却。

Description

电动机机组
技术领域
本发明涉及一种电动机机组，该电动机机组包括电动机、热交换器和用于该电动机的变流器。
背景技术
目前，低压电动机主要设计为利用散热片冷却的机器。这种机器用在电网运行中或者用在变流器上。
其中，变流器大部分情况下是柜式机，它静态地或多或少地远离电动机，被定位在电动机前方。在许多情况下需要非常长的从变流器通往电动机的导线。由于电缆中会发生反射，所以这些情况要承受非常高的电压峰值。这种电压峰值例如可能导致绕组绝缘的问题和轴电流的问题。
此外，从高压电动机中公知的是，在电动机侧面安置了热交换器。由此能够更好地对电动机进行冷却。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑的、成本低的电动机机组。
根据本发明，该目的通过一种根据权利要求1所述的装置得以实现，也就是说通过一种电动机机组得以实现，其包括电动机、热交换器和用于该电动机的变流器，其中，热交换器设计用于不仅对电动机还对变流器进行冷却。
通过仅使用一个热交换器不仅为电动机进行冷却还对变流器进行冷却，省去了变流器的或者电动机的一个否则是必需的单独的冷却装置。特别是优选地包括控制单元和能源模块的变流器可以通过相应地布置或者集成到为电动机预设的热交换器中而对其一同进行冷却。
因此，电动机、热交换器和变流器构成一个紧凑的电动机机组，它们可以在生产制造时就已经完全接好线并且定好参数。其中得出的一个优点在于，在制造完成后就能够完整地测试电动机以及热交换器和变流器，而不像通常那样必须在客户那里才能接线和进行测试。对于最终客户来说，完全能够省去要由专业技术人员执行的对变流器和电动机进行的接线工作。另一个优点在于，能够为最终客户提供紧凑的、自校准的电动机机组，并且由此能够为最终客户确保电动机和变流器的最优化运行以及最优化冷却效果。
此外，通过将变流器集成到电动机上还能够使得在客户方面进行分散的转速调节。
通过这种电动机机组能够为客户提供最佳地自校准的电动机机组，并且为客户省去耗时耗力的为变流器和电动机进行的接线工作。此外，最终用户通过这种紧凑的电动机机组能够达到节约空间的目的，这是因为不必为变流器及其冷却装置设计单独的空间。通过由热交换器并行地对电动机以及变流器进行冷却，能够提供一种极其紧凑的电动机机组。
在本发明的一种有利的实施方式中，在电动机和变流器之间布置了热交换器，并且该热交换器与电动机和变流器相连接。
通过将热交换器布置在电动机和变流器之间能够确保最优化地对电动机以及变流器进行冷却。热交换器与电动机和变流器的耦合在此优选地直接地实现，从而使得能够在电动机和热交换器之间以及变流器和热交换器之间实现尽可能好的热传递。
在本发明的另一种有利的实施方式中，热交换器的壳体包围住变流器。
因此，热交换器的壳体与电动机的壳体直接相连接。通过将变流器集成到热交换器的壳体中特别是能够实现一种节约空间的构造方式。
在本发明的另一种有利的实施方式中，热交换器包括用于将冷却介质输入热交换器的内部的第一开口和用于将冷却介质从热交换器的内部输出的第二开口。
其中，冷却介质可以是气态的、液态的或者只要能够实现相变就可以是气态的/液态的。在液态的冷却介质、例如水冷却的情况下，由热交换器进行的冷却优选地是通过***的水位计（Wasserregister）实现的。同样可以考虑的是，通过由相应的冷却插件实现防护等级是IP23的强制通风来实现热交换器。
热交换器的冷却介质通过第一开口导入热交换器的内腔中，并且通过第二开口从热交换器中导出。于是，冷却介质引导穿过热交换器，使得能够在热交换器内实现冷却。其中，优选地对热交换器的整个内腔进行冷却。
优选地，热交换器为了冷却介质直至第一开口和第二开口构成一个封闭的单元，使得冷却介质只能通过第一和第二开口进入电动机机组或从该电动机机组中排出。其中，开口例如可以由壳体的晶格结构构成。
通过热交换器能够确保电动机机组的最佳散热效果。优选地，变流器这样与热交换器相连接，使得在变流器方面，发热的组件能够尽可能直接地连接到热交换器上。同样地，热交换器与电动机的主要发热位置接触。
在本发明的另一种有利的实施方式中，冷却介质是气态的。
其中，热交换器优选地由空气冷却装置实现。优选地，该热交换器具有通风机，使得能够有针对性地通过热交换器的内部产生气流。通过该通风机此外还能够调节热交换器的冷却功率。于是能够在当前的电动机负荷方面有针对性地控制热交换器。同样地，能够有针对性地对需要进行冷却的变流器进行探讨。
在本发明的另一种有利的实施方式中，电动机和热交换器这样设计，即，部分的冷却介质不仅直接引导穿过热交换器的内腔，还通过热交换器部分地引导穿过电动机的内腔。
于是，一部分的冷却介质直接引导穿过热交换器的内腔通往第二开口，另一部分的冷却介质通过热交换器的内腔部分地导入电动机的壳体的内腔中。冷却介质在电动机的壳体的内腔中优选地有针对性地引导到发热的位置上，从而能够达到最佳的冷却效果。
通过将冷却介质部分地引导穿过电动机的内腔，使得能够通过电动机的轴流风机运送冷却介质。以这种方式自动地在热交换器之内形成气流，由此可以省去为热交换器布置一个单独的通风装置。因此到达电动机内部的冷却介质就能够确保电动机的最佳冷却效果。
在本发明的另一种有利的实施方式中，变流器这样设计并且相对于热交换器这样布置，即，一部分的冷却介质引导穿过变流器。
于是，变流器或者直接布置在热交换器中或者这样布置在热交换器上，即，一部分的冷却介质引导穿过变流器。其中，变流器优选地这样设计，即，一部分的冷却介质几乎完全穿流过变流器。为了让冷却介质能够穿流过变流器，该变流器为此具有相应的开口。
由此就能够实现极其紧凑的构造方式以及极其高效的冷却效果。
在本发明的另一种有利的实施方式中，热交换器包括空气-水热交换器。
由此能够极其高效地对电动机机组进行冷却，并且因此构造成极其紧凑的电动机机组。用于空气-水热交换器的冷却循环不仅能够在电动机机组内实现，还能够在电动机机组外实现。
通过借助空气-水热交换器对电动机机组进行冷却，还能够实现热交换器的封闭式壳体，并且因此提高电动机机组的安全性。但是还有可能的是，壳体、特别是热交换器的壳体，具有多个开口，使得能够借助于空气实现额外的冷却。
在此，电动机机组的电动机优选地是低压电动机。通过根据本发明的电动机机组，在车间里就已经可以完成电动机和变流器之间的接线，并且在车间内完整地启动该***。这就为客户省去了耗时耗力的自行启动工作，由此为客户赢得重要的时间优势和成本优势。
由于在车间内就已经能够测试该电动机机组，所以质量问题更少。此外，可以省去电动机的接线盒，这是因为在冷却装置中就已经能够实现变流器的接线。
附图说明
下面，借助图中所示的实施例更详尽地说明和阐述本发明和本发明的实施方式。图中示出：
图1示意性示出的电动机机组的第一种实施方式，
图2示意性示出的电动机机组的第二种实施方式，
图3电动机机组的第三种实施方式，其中，能看到冷却介质的运行过程，
图4电动机机组的第四种实施方式，其中，热交换器具有通风机，以及
图5电动机机组的第五种实施方式，其中，热交换器包括空气-水热交换器。
相同的组件利用相同的参考标号标注。
具体实施方式
图1示出示意性示出的电动机机组5的第一种实施方式。其中能够看到的是，热交换器2布置在变流器3和电动机1之间。电动机1在此具有电动机轴4。通过将热交换器2布置在变流器3和电动机1之间，能够在该热交换器2的帮助下不仅对变流器3还对电动机1进行冷却。由此能够让电动机机组5的构造方式极其紧凑。另一个优点在于，通过在车间制造电动机机组5就已经能够实现变流器3与电动机1的接线。此外，在车间就已经能够完全启动该电动机机组5。于是能够避免在客户方面出现质量问题。
热交换器2和变流器3的布局可以灵活设计，例如见图2。图2示出示意性示出的电动机机组5的第二种实施方式。在这个电动机机组5中，热交换器2以及变流器3布置在电动机1的侧面。通过用于冷却介质的通道11，同样能够为电动机1供应热交换器2的冷却介质。于是，热交换器2能够负责对变流器3以及电动机1进行冷却。通过将热交换器2和变流器3布置在侧面，特别是能够满足客户的特别要求，例如在空间比例关系受限的情况下。
图3示出电动机机组5的第三种实施方式，根据该附图能看出冷却介质12的运行过程。其中，该电动机机组5包括电动机1、热交换器2以及热交换器2的壳体13。热交换器2的壳体13还包围住变流器3。热交换器2的壳体13与电动机1直接相连接并且以热力技术相耦合。该电动机1具有电动机轴4以及转子14。热交换器2的壳体13包括第一开口7和第二开口8。冷却介质12（在本实施例中是空气）能够通过第一开口7进入热交换器2的内腔10。冷却介质12一方面穿过热交换器2的内腔10部分地流经变流器3的外侧，直到它在第二开口8处从热交换器2的壳体13中流出。此外，冷却介质12能够直接穿流过变流器3的内腔15。此外，冷却介质12能够通过热交换器2和电动机1的壳体之间的另一个开口进入电动机1的内腔9。冷却介质12穿流过转子14的区域，并且因此对转子14以及电动机1的其它组件进行冷却。升温的冷却介质12通过电动机1和热交换器2的壳体13之间的另一个开口从电动机的内腔9进入热交换器2的内腔10。受热的冷却介质12现在就能够通过第二开口8从热交换器2的内腔10中流出。
变流器3可以具有多个用于冷却介质12的输入端/输出端，使得能够通过冷却介质12在变流器3和热交换器2之间实现最佳的热交换。
在图3中，一部分的冷却介质12直接引导穿过热交换器2的内腔10，并且另一部分的冷却介质12引导穿过变流器3的内腔15通往第二开口8。具有类似晶格结构的第二开口8在此延伸至冷却介质12在变流器3的端面上的输出端。通过穿过变流器3和穿过热交换器2的冷却循环，特别是对变流器3和热交换器2自身进行冷却，以及通过热交换器2对变流器3和电动机1进行冷却。此外，一部分的冷却介质能够进入电动机1的内腔9，并且因此直接对电动机1的组件、例如定子或者转子14进行冷却。于是，通过这样设计电动机机组5能够通过热交换器2最佳地不仅对电动机1还对变流器3进行冷却。利用这样设计的电动机机组5能够为变流器3、热交换器2以及电动机1实现最佳的冷却。在这个过程中只需要注意的是，冷却介质12穿流过电动机机组5。例如能够通过通风机有针对性地控制冷却介质12的流动。
这样设计电动机机组5的优点在于，电动机1的轴流风机负责使得冷却介质12在电动机1内以及在热交换器2的第一开口7和第二开口8之间流动。于是，冷却介质12引导穿过热交换器2，使得能够对变流器3和电动机1进行冷却。该电动机机组5的另一个优点在于，将变流器3集成到热交换器2的壳体13中。通过将变流器3集成到壳体13中能够在车间中就已经实现在变流器3和电动机1之间的接线。能够实现让这两个组件相互最佳地校准，并且此外还能够在车间就已经测试好这些组件或者说该电动机机组5的符合规定的功能。
图4示出电动机机组5的第四种实施方式，其中，热交换器2具有通风机6。通过这个通风机6能够控制冷却介质12在热交换器2内的循环，并因此控制在热交换器2本身的内腔10中的循环、在变流器3的内腔15中的循环和在电动机1的内腔9中的循环。冷却介质12（在本实施例中是环境空气）通过通风机6被环境空气吸入到第一开口7中。于是，冷却介质12进入热交换器2的壳体13中。其中，一部分的冷却介质12一方面直接穿流过变流器3的内腔15通往第二开口8，这个开口是以符合变流器3的冷却介质输出端的方式布置的。此外，一部分的冷却介质12流入热交换器2的内腔10，并且在此部分地直接流往热交换器2的第二开口8，而且部分地通过两个位于热交换器2的壳体13和电动机1之间的开口流入电动机1的内腔9中。由此能够实现对转子14或转轴4还有电动机1的其它组件的冷却。
于是，在通风机6的帮助下能够依据电动机1或者变流器3的负荷率确保对电动机机组5的最佳冷却效果。如果电动机1的负荷率很高，并且因此电动机1内升温，那么能够通过调高通风机6为电动机1提高借助冷却介质12达到的冷却效果。
通过将变流器3集成到热交换器2的壳体13中，并且将热交换器2的壳体13与电动机1的壳体直接连接，能够提供一种极其紧凑的电动机机组5。通过为最终客户这样预安装并且参数化电动机机组5能够避免在最终客户方面通常必须的安装耗费。这让最终客户轻松很多。
图5示出电动机机组5的第五种实施方式，其中，热交换器2包括空气-水热交换器16。空气-水热交换器16在此布置在电动机1和变流器3之间的热交换器2以内，使得它能够直接对其进行冷却。变流器3布置在热交换器2的壳体13内。空气-水热交换器16具有用于汇聚液态的冷却介质、例如水的第一开口17。此外，该空气-水热交换器16具有用于排出该液态的冷却介质的第二开口18。其中，空气-水热交换器16的液态的冷却介质的冷却效果不仅能够在电动机机组5以外，还能够在电动机机组5以内实现，特别是在热交换器2以内实现。
由空气-水热交换器16负责对热交换器2和特别是邻接的电动机1和变流器3实现极其高效的冷却，使得能够极其紧凑地构造出电动机机组5。在通过空气-水热交换器16对变流器3和电动机1进行冷却时，首先形成两个冷却循环，具体来说就是一个用于变流器3的内腔15的冷却循环，和一个用于电动机1的内腔9的冷却循环。通过冷却介质12的箭头表示出相应的冷却循环。其中，冷却介质12是空气。同样也可以考虑的是，通过水冷却装置实现电动机1和变流器3相应的冷却循环。该水冷却装置可以或者直接由现存的空气-水热交换器16构成或者与其耦合。
其中，热交换器2的壳体13可以设计为敞开的、也就是说能透气的，或者设计为封闭的、也就是说不能透气的。只要热交换器2的壳体13设计为敞开的，就能够借助空气达到额外的冷却效果，例如像在图3或4的实施方式中所示地。相对地，在封闭的壳体13中能够提高安全性。
应用这种空气-水热交换器16的主要优点在于，该热交换器和空气-空气热交换器相比能够在空间需求很小的情况下实现高的冷却功率。

Claims (9)

1.一种电动机机组（5），所述电动机机组包括电动机（1）、热交换器（2）和用于所述电动机（1）的变流器（3），其中，所述热交换器（2）设计用于不仅对所述电动机（1）还对所述变流器（3）进行冷却。
2.根据权利要求1所述的电动机机组（5），其中，在所述电动机（1）与所述变流器（3）之间布置所述热交换器（2），并且所述热交换器（2）与所述电动机（1）和所述变流器（3）相连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电动机机组（5），其中，所述热交换器（2）的壳体（13）包围住所述变流器（3）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电动机机组（5），其中，所述热交换器（2）包括用于将冷却介质（12）输入所述热交换器（2，10）的内部的第一开口（7）和用于将所述冷却介质（12）从所述热交换器（2，10）的内部输出的第二开口（8）。
5.根据权利要求4所述的电动机机组（5），其中，所述冷却介质（12）是气态的。
6.根据权利要求4至5中任一项所述的电动机机组（5），其中，所述电动机（1）和所述热交换器（2）这样设计，即，部分的所述冷却介质（12）不仅直接引导穿过所述热交换器（2）的内腔（10），还通过所述热交换器（2）部分地引导穿过所述电动机（1）的内腔（9）。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动机机组（5），其中，所述变流器（3）这样设计并且相对于所述热交换器（2）这样布置，即，一部分的所述冷却介质（12）引导穿过所述变流器（3）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电动机机组（5），其中，所述热交换器（2）包括空气-水热交换器（16）。
9.根据权利要求8所述的电动机机组（5），其中，所述热交换器（2）的所述壳体（13）是封闭的。
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