专利名称：用于给马达通风的系统的制作方法
用于给马达通风的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2004年9月9日递交的美国待审临时专利申请 No.60/608,520 (代理律师档案号No.2004P15438US01 )的优先权， 该申请通过引用全部结合于本文中。
背景技术：
各种空气通风方法可以用于冷却电动马达。 一种通风方案,两端 到中心或"X"通风可以将从马达两端带来进气，并可以将空气排出 马达的中心部分。空气通常由马达的一端一个的两个风扇并且由芯 自身的径向通风口驱动。另一种通风方案，端到端或"Z"通风可以 经马达一端带入进气,并且可以将空气排出马达的相对端。空气通常 由马达空气出口侧的一个大型风扇并且由芯自身内的径向通风口驱 动。输出定子芯的空气可沿芯的背部采集,并且随后可以轴向朝空气 排气口行进。此外，美国市场上的WPII(天气防护型II)马达具有
符合特殊NEMA MG1要求的入口和排气口封装。
有些通风方案在特定马达速度下更有效。例如，X通风通常在 较高速度下提供比Z通风更好的冷却，而Z通风通常在较低速度下 能更好地进行冷却。
因为这两种通风类型之间的几何差异，通常选择一种方案用于 特定的马达生产线，并且制造且指定成用于所有速度，导致马达仅 在某些速度下具有最佳冷却。结果，不同马达生产线可能包括不同 的通风系统，这样成本高且效率低。
发明内容
某些示例性实施例包括通过可移动板的包含和/或移除可以轻易
和/或可选择地重新配置的马达，以便能够进行X、 z和/或其它预定
类型的通风，同时另外对马达采用相同和/或大致相同的机械部件。
在某些示例性实施例中，这种设计可以满足如NEMA MG1中限定的 WPII保护的要求，和/或对全封闭空气-空气冷却(TEAAC)或全 封闭水-空气冷却(TEWAC)的要求。
参照示例性附图，通过下面某些示例性实施例的详细描述可以 更轻易地理解多种潜在的实施例，其中
图1是系统1000的示例性实施例的剖视图； 图2是系统2000的示例性实施例的剖视图； 图3是经过系统3000的示例性内部空气流的示意图； 图4是经过系统4000的示例性内部空气流的示意图； 图5是经过系统5000的示例性内部空气流的端视图； 图6是经过系统5000的示例性内部空气流的侧视图； 图7是经过系统7000的示例性内部空气流的端视图； 图8是经过系统7000的示例性内部空气流的側碎见图； 图9是经过系统9000的示例性内部空气流的端^f见图； 图10是经过系统9000的示例性内部空气流的侧4见图； 图11是经过系统11000的示例性内部空气流的端^l图； 图12是经过系统11000的示例性内部空气流的侧一见图； 图13是经过系统13000的示例性内部空气流的端^L图； 图14是经过系统13000的示例性内部空气流的侧一见图； 图15是经过系统15000的示例性内部空气流的端一见图； 图16是经过系统15000的示例性内部空气流的側4见图； 图17是经过系统17000的示例性内部空气流的侧一见图； 图18是经过系统18000的示例性内部空气流的侧一见图19是经过系统19000的示例性内部空气流的侧视图; 图20是经过系统20000的示例性内部空气流的侧视图; 图21是方法21000的示例性实施例的流程图。
定义
在本申请实质上使用以下术语时，适用所附定义
一个—至少"个0
行动-动作、行为、步骤和/或过程或者其一部分。 适于-使得适合或适应特定使用或情况。 邻近-靠近、附近、挨着和/或邻接。 调节-进行改变以便配合、适应、适于、符合和/或处于更有效 的状态。
空气流-空气的流。
和/或-结合或者备选。
开孔-开口、洞、间隙和/或切口。
设备-用于特定目的的器具或装置。
自动-以基本上不依靠外部影响或控制的方式动作或操作，例 如，自动光开关可以在没有人手动操作该光开关的情况下在看到其 视野中的人后开启。
轴线-主体或几何物体绕着旋转或者可以假设旋转的直线，和/ 或部分结构或主体可以参照的中心线。
挡板-通常静止，但可以移动的调节流体流动的装置。 能-在至少某些实施例中，有能力的。
使循环-在回路内移动或流经回路，和/或绕着移动。 循环-运动和/或通过回路、路径和/或导管系统。 部件-组成元件和/或构件。 包括-包括但不局限。 构造-构件和/或元件的布置。
持续地-在时间、顺序和/或范围上以不间断的方式。 冷却-使更不暖、移除热量和/或减少其分子和/或动能。 芯壳-环绕定子芯的结构。 耦接-接合、连结和/或连接。
覆盖-覆上，置于上面和/或上方，和/或沉入。
圆柱形-涉及和/或具有圓柱形状，特别是圓形柱面的形状。
限定-建立轮廓、形式和/或结构。
装置-机器、产品或者其集合。
方向-某物与它沿其指向或移动的路线之间的空间关系。 影响-开始存在、导致和/或作为结果产生。 电动马达_将电能转化成机械能以便旋转轴的装置。 端-具有长度的某物的末端。
风扇-用于通过一般是薄的、刚性叶片的旋转运动产生气流的装置。
框架-AC马达的定子部件的支撑结构。
热交换器-用于在没有使第 一 流体与笫二流体直接彼此接触的 情况下将热量从障碍物一侧的第一流体传递到另一侧的第二流体的 装置。
定位-放置在特定位置。
纵向-长度的和/或长度相关的；沿长度方向放置和/或运行。 可以-在至少某些实施例中，^皮允许和/或祐:许可。 方法-用于实现某事的过程、程序和/或相关行动的集合。 安装-耦接和/或连接。
美国电气制造商协会(NEMA, National Electrical Manufacturers Association)-由电动设备以及电源制造商组织并支持的公益性标准 -没定组织。
可非破坏性移除-在不毁坏和/或不使移除的物品和/或被移除的 物品的结构完整性降级的情况下能够移除。
开放式机器-具有通风开口的机器，该开口允许外部冷却在机 器的绕组上方和周围通过。
操作-执行某功能和/或工作。
操作性实施例-如所设计地操作或工作的实施方式。 相反-^t置为与其它某物相反。 面板-平坦的通常为矩形的件。
板-大致光滑、大致平坦、大致等厚、相对薄和/或大致刚性的 主体。
多个-复数和/或多于一个的状态。 部分-总体的一部分。 预定-预先形成。
提供-供应、供给和/或使可获得。
限制(qualify)-特征化和/或使符合条件。 正多边形-等边且等角的平面多边形。 重新定位-移动到新的位置或者在新的位置建立。 移除-从所占据的地点和/或位置移动。 重复地——次再一次；反复性地。
肋条-在某些实施例中，从结构表面突起的长、窄部件。 转子-马达的旋转件和/或电枢，其通常由堆叠的叠片组成。 组-相关多个。
轴-旋转并传输动力的长的、通常圆柱形杆。 定子-AC感应马达的不旋转的部分。
定子芯-由叠层的电工钢组成的定子的铁部分。定子芯和转子 同心并由空气间隙隔开，其中转子是二者中较小的 一 个并且位于定 子芯内部。
大致-到很大的范围或程度。
环绕-同时在所有側面上延伸，在所有侧面上包围、围绕、和/ 或限制。
系统-机构、装置、数据和/或指令的集合，该集合设计为执行 一个或多个特定功能。
经过-一侧进并且在相对的或另一侧出，越过、在…之中和/或 之间。
全封闭-特征在于防止封装的内部和外部之间的空气自由交换 但不是气密的马达封装。可以对这种封装使用不同冷却方法。
全封闭空气-空气冷却-通过使内部空气经过热交换器循环进 行冷却而热交换器转而由外界外部空气冷却的一种全封闭机器。设 有用于冷却通风空气的空气-空气热交换器以及与转子轴一体形成 或分开的用于循环外部空气的一个或多个风扇。
全封闭水-空气冷却-通过循环内部空气经过热交换器进行冷 却而热交换器转而由外部供水装置冷却的一种全封闭机器。设有用 于冷却通风空气的空气-水热交换器以及与转子轴一体形成的一个或 多个风扇。
经由-通过和/或利用。
天气防护型I-一种开放机器，其通风通道构建为减小雨、雪、 空气传播微粒进入到电动部件，并且具有构建为防止直接接近到活
动金属或者旋转部件的通风开口。该开口小到防止由NEMA MG1限 定的探针通过。
天气防护II型- 一种开放的天气防护机器，其在进口和出口具 有配置成使得由风暴、大风吹入的高速空气和空气传播微粒可以在 不进入直接引到机器自身的电动部件的内部通风通道的情况下排出 的通风通道。进入机器的电动部件的通风空气的正常路径通过挡板 进行配置并且经过独立外壳以便在方向上提供至少三个突变，三个 突变都不小于90度。此外，在进气路径内提供不超过每分钟600英 尺的低速区域，以便减小湿气或尘土带入机器的电动部件的可能。
具体实施例方式
某些示例性实施例包括一个系统，该系统包括马达定子，该 马达定子包括马达框架，该马达框架包括适于环绕定子芯的芯壳， 芯壳包括多个面板；位于所述面板的一个或多个内的多个开孔；以 及第一组(first plurality of)可非破坏性移除的板，其适于通过阻挡 所述多个(plurality)开孔的第一可选次组(sub-plurality)来影响定 子芯空气流的第一方向。
图1是系统1000的示例性实施例的剖4见图，其可以包括多个部 件。系统1000可以包括电动马达1100,该马达可以配置成限制为， 和/或可以包括一个或多个部件配置为将马达1100限制为，美国电气 制造商协会(NEMA)天气防护马达、天气防护型II马达、全封闭 空气-空气冷却(TEAAC)马达、和/或全封闭水-空气冷却(TEWAC) 马达等。
马达1100可以包括转子1200和定子1400。转子1200可以包括 马达轴1220、风扇1240、 1260、和/或转子芯1280。定子1400可以 包括马达框架1500，框架1500可以包括芯壳1600,芯壳1600可以 适于至少部分环绕定子芯1440。转子1200、定子1400、马达轴1220、 转子芯1280和/或定子芯1440可以限定马达1100的纵轴线A-A。
芯壳1600可包括多个轴向肋条1620和/或多个周向肋条1640， 其可以支撑和/或邻接多个纵向面板1650，并且/或者限定和/或邻接 多个开孔1660，开孔1660限定和/或位于面4反1650的一个或多个内。 芯壳1600可以由4、 5、 6、 7、 8、 9、 10或更多个纵向面板1650组 成，从马达1100的轴向端观察时，面板可以配置为形成正多边形， 并且/或者各面板均可具有大致相似的纵向尺寸。
可以耦接和/或安装到转子1200和/或马达轴1220上的风扇1240 和/或风扇1260适于持续作用和/或引导空气循环和/或流动，该循环 和/或流动经过定子芯1440、沿定子芯1440、 4矣近定子芯1440和/或 绕定子芯1440、在定子径向排气口 1460之间、在芯壳通道1680内、 和/或经过开孔1660。定子芯空气流可以由一个或多个空气挡板1700
偏转和/或影响，挡板可以耦接到芯壳1600。图1所示的构造可以认 为是马达的X通风方案。
图2是系统2000的示例性实施例的剖视图，其包括在某些方面 与图1的马达1100类似的马达2100。马达2100不同之处在于它可 以采用单风扇2200、定向稍有不同的空气挡板2300和/或一个或多 个可非破坏性移除板2400，该可非破坏性移除板2400可连接 (attachably)、可紧贴(snuggly)、可咬合(snapably)、和/或可 非破坏性移除地安装在芯壳2600的相应开孔2500内并且/或者可以 通过覆盖和/或打开开孔2500的选定组和/或子组来影响定子芯空气 流方向。因而，可以通过挡板2300和/或一个或多个板2400影响定 子芯空气流，以便改变定子空气流的整个和/或局部;f莫式、速度、流 速、方向等。例如，通过从其相应开孔2500移除某些预定板2400， 可以影响定子芯空气流流过热交换器(图17和图19所示)。图2 所示的构造可以认为是马达的Z通风方案。
图3是经系统3000的示例性内部空气流的示意图，其配置为X 通风方案，由此冷却和/或通风空气从其两个纵向端进入马达，沿且 经过转子和/或定子流动，并大致经马达芯壳内的 一个或多个开孔输 出。
图4是经系统4000的示例性内部空气流的示意图，其配置为Z 通风方案，由此冷却和/或通风空气从其一个纵向端进入马达，沿着 并经过转子和/或定子流动，并且大致经由相对纵向端输出。注意到 在Z通风方案中，马达芯壳的某些和/或所有开孔由可非石皮坏性移除 的板关闭。
图5是经系统5000的示例性内部空气流的端视图，而图6为侧 视图，系统5000可以包括配置成X通风方案(即，"两端到中心")
的天气防护n型(wpn)马达。图7是经系统7000的示例性内部空
气流的端视图，而图8是侧-f见图，其包括配置成Z通风方案(即， "端到端，，)的WPII型马达。注意到在Z通风方案中，可移动板7100
可以覆盖芯壳内的开孔，而在x通风方案中，这些板可以从开孔移 除。
图9是经系统9000的示例性内部空气流的端视图，而图10是 侧视图，其可以包括配置成X通风方案(即，"两端到中心，，)的 全封闭空气-空气冷却型(TEACC)马达。图11是经系统11000的 示例性内部空气流的端视图，而图12是侧视图，其包括配置成Z通 风方案(即，"端到端")的TEACC型马达。注意到通过采用可移 动板11100可以将相同TEAAC封装用于X和Z通风方案二者。还 注意到可以通过壳面板11200的定位影响TEACC壳内的空气流。
图13是经系统13000的示例性内部空气流的端视图，而图14 是侧视图，系统13000可以包括配置成X通风方案(即，"两端到 中心")的全封闭水-空气冷却(TEWAC)型马达。图15是经系统 15000的示例性内部空气流的端视图，而图16是侧视图，系统15000 包括配置成Z通风方案(即，"端到端")的TEWAC型马达。注 意到通过采用可移动板15100可以将相同TEWAC封装用于X和Z 通风方案二者。还注意到可以通过壳面板15200的定位影响TEWAC 壳内的空气流。
图17是经配置成X通风的系统17000的示例性内部空气流的侧 视图，并且其可包括耦接到TEAAC型壳17200上的马达17100，该 马达17100环绕适于对供给的循环空气进行冷却的热交换器17300， 例如沿定子芯循环的空气。封装面板17400可如图所示连接，以防 止空气旁路热交换器17300。图18是经系统18000的示例性内部空 气流的侧视图，其大致类似于系统17000,除了系统18000配置成Z 通风，和/或可移除封装面板以允许空气流经热交换器。
图19是经配置成X通风的系统19000的示例性内部空气流的侧 视图，并且其包括TEWAC型封装，该TEWAC型封装环绕适于冷 却向其循环供给的空气的热交换器19300,例如沿定子芯循环的空 气。封装面板19100可以移除，以允许空气流经热交换器19300。封
装面板19200可以如图所示连接，以防止空气旁路热交换器19300。 图20是经系统20000的示例性内部空气流的侧视图，其大致类似于 系统19000,除了系统20000配置成Z通风，和/或可如图所示连^妄 封装面板20100以防止空气旁路热交换器，并且/或者移除封装面板 20200以允许空气流经热交换器。
图21是方法21000的示例性实施例的流程图。在行动21100， 可以覆盖芯壳的一个或多个开孔。在行动21200，可以对马达进行操 作。在行动21300，可以使空气循环，例如依靠马达操作和/或其风 扇的旋转。在行动21400,可以对循环的空气进行冷却，例如通过热 交换器。在行动21500，移除一个或多个盖。在行动21600，可以对 至少某些移除的盖进行重新定位以便覆盖不同的开孔。在行动 21700，可以对至少某些面板和/或挡板进4亍调整。在行动21800，可 以通过改变开孔、盖、面板和/或挡板影响空气流、马达的冷却和/或 马达的性能。因此，某些示例性马达可以在制造过程、交付之后、 安装后和/或投入操作以后，通过可移动板的包括和/或移除轻易和/或 可选择地进行重新配置，以便能够进行X、 Z和/或另一种预定类型 的通风，同时另外对马达采用相同和/或大致相同的机械部件。
通过阅读上文叙述的某些示例性实施例的详细描述和附图，其 它实施例将对本领域技术人员显而易见。应理解，许多变化、修改 以及附加实施例是可能的，因此所有这些变化、修改以及实施例认 为是在本申请的实质和范围内。例如，无论本申请任何部分的内容 (例如，标题、技术领域、背景技术、发明内容、摘要、附图等等)， 除非明确相反指定，例如通过明确定义，不需要在本申请的任何权 利要求(或者要求其优先权的任何申请的任何权利要求)内包括任 何特定描述或图示特征、功能、行动或元件，行动的任何特定顺序 或者元件的任何特定相互关系。此外，任何行动都可以重复，任何 行动可以由多个实体执行，并且/或者可以复制任何元件。进一步， 可以排除任何行动或元件，行动的顺序可以变化，并且/或者元件的
相互关系可以变化。因而，描述和附图要认为实质上是示意性的， 而不是限制性的。此外，当本申请描述任何数量或范围时，除非以 其它方式明确声明，该数量和范围是近似的。当本申请描述任何范 围时，除非以其它方式明确声明，该范围包括其内的所有值以及其 内的所有子范围。在本申请已经通过引用结合的任何材料的任何信 息(例如，美国专利、美国专利申请、书籍、论文等)经通过^叉通 过参照在这些信息以及本申请所阐述的其它声明以及附图之间不存 在沖突的范围进行引用。在有冲突的情况下，包括导致本申请或要 求其优先权的任何权利要求无效的冲突，则这些通过引用结合的材 料中的这些沖突信息并不通过引用结合在本申请中。
权利要求
1.一种用于冷却电动马达的系统，所述系统包括多个部件，所述部件包括马达定子，其包括包括芯壳的马达框架，所述芯壳适于环绕限定所述电动马达纵轴线的大致圆柱形定子芯，所述芯壳包括至少四个纵向面板；位于所述至少四个纵向面板的一个或多个内的多个开孔；以及第一组可非破坏性移除的板，其适于通过覆盖所述多个开孔的第一可选次组来影响定子芯空气流的第一方向。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括第 二多个可非破坏性移除的板，其适于通过覆盖所述多个开孔的第二可选次组来影响定子芯空气流的第二方向。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于沿所述定子芯持续地使空气循环的风扇。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于沿所述定子芯持续地使空气循环的多个风扇。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于耦接到马达转子并沿所述定子芯持续地使空气循环的风扇。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于冷却沿所述定子芯循环的空气的热交换器。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于冷却沿所述定子芯循环的空气的空气-空气热交4灸器。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括适 于冷却沿所述定子芯循环的空气的水-空气热交换器。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括耦 接到所述芯壳上并适于影响定子芯空气流的挡板。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括 由所述马达包括并适于影响所述定子芯空气流的挡^1。
11. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述至少四个 纵向面板形成正多边形。
12. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述芯壳包括至少六个纵向面4反。
13. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述芯壳包括 至少八个纵向面板。
14. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述至少四个 纵向面板均具有纵向尺寸，所述至少四个纵向面板的多个纵向尺寸 大致相等。
15. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于各所述第一组 可非破坏性移除的板适于从所述笫一可选次组开孔的相应开孔移 除。
16. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述笫一组可 非破坏性移除的板中的至少一个适于使空气流经热交换器。
17. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述马达是美 国电气制造商协会的天气防护II型马达。
18. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述马达定子 的构造将所述马达限制为美国电气制造商协会天气防护型马达。
19. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述马达定子 的构造将所述马达限制为全封闭空气-空气冷却马达。
20. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述马达定子 的构造将所述马达限制为全封闭水-空气冷却马达。
全文摘要
本发明某些示例性实施例包括一种系统，该系统包括马达定子，该马达定子包括马达框架，其包括适于环绕定子芯的芯壳，该芯壳包括多个面板；位于一个或多个所述面板内的多个开孔；以及第一组可非破坏性移除的板，其适于通过阻挡经所述多个开孔中的第一可选次组的空气流来影响定子芯空气流的第一方向。
文档编号H02K9/04GK101103510SQ200580037942
公开日2008年1月9日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月9日
发明者S·克赖策尔 申请人:西门子能量及自动化公司