风冷变频调速一体机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种风冷变频调速一体机。


背景技术：

2.当前，在石油钻井行业，作为钻井用的动力源，需求电驱设备（通常为变频调速一体机）越来越多。针对石油设备的多样化，转速范围的宽广化，对电驱设备提出更高需求。在空间上，石油钻井区域设备密集度高，空间有限，对空间利用率要求高，则需要变频调速一体机高度集成，且尽可能减小空间占用，尤其是对于需要两台甚至更多台变频调速一体机共同驱动的设备来说，对空间利用率要求更高。
3.石油钻井行业中经常用到的是油田固井设备，油田固井设备是根据不同油田的地理位置变化而需要经常移动的设备，通常固井设备会安装在固井车上，以便于经常随车移动。由于固井车具有有限的载重能力和容纳空间（车宽有限），因此固井设备及其电驱设备应当尽可能占用较小空间并且具有较轻的重量，避免增加无必要的设备。
4.现有技术中，变频调速一体机通常使用水冷的方式对电机部分进行冷却，水冷系统需要外接供水设备，所需零部件多，导致一体机重量偏重、占地面积较大以及结构紧凑程度不高，对固井车空间及载重要求高，设备通用性较差，需要备机数量多。
5.基于此，亟待对现有变频调速一体机进行改进，以尽可能减小空间占用，从而提高油田设备通用性，减少备机数量，使设备利用节能、高效。


技术实现要素：

6.鉴于此，本实用新型提供一种风冷变频调速一体机，解决现有变频调速一体机占用空间大的问题。
7.为达到解决上述技术问题的目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种风冷变频调速一体机，包括：
8.电机，其壳体上设有进风口和出风口；
9.变频器，其具有隔爆壳体，所述变频器设在所述电机的顶部上并与所述电机电连接；
10.进线箱，其设在所述变频器上并位于所述变频器的下方，所述进线箱与所述变频器电连接；
11.冷却风机，其设在所述电机的顶部上，所述冷却风机的壳体上设有进风口和出风口，所述冷却风机的进风口与所述电机的出风口连接；
12.所述变频器和所述冷却风机分别位于所述电机的转轴所在竖直平面的两侧。
13.所述进线箱与所述变频器位于所述电机的转轴所在竖直平面的同一侧。
14.所述电机的进风口位于所述电机的壳体底板上。
15.所述电机的转轴为两端贯穿的中空结构，所述转轴内穿设有联轴器，所述转轴的一端处设有扭力传动盖板，所述扭力传动盖板与所述转轴及所述联轴器固定连接，以将所
述电机的扭矩传递至所述联轴器。
16.所述转轴的另一端安装有电机端盖，所述电机端盖的正面上与其同轴地安装有环形的端盖散热片，所述端盖散热片包括基板和设在所述基板正背两面上的散热翅片。
17.所述电机端盖上形成有沿周向布设的多个镂空部，所述基板背面上的散热翅片与多个所述镂空部一一对应设置多处，所述基板背面上的散热翅片经所述镂空部伸至所述电机端盖的背面侧。
18.所述冷却风机的出风口设有防护装置。
19.所述冷却风机的壳体底板上设有临近其出风口的泄水孔。
20.所述变频器的隔爆壳体包括上下设置的至少两部分，相邻两部分之间可拆卸地连接为一体。
21.所述变频器上设有水冷板，所述水冷板内开设有冷却水道；
22.所述风冷变频调速一体机还包括变频器散热器，所述变频器散热器包括：
23.散热器外壳；
24.容置器，其置于所述散热器外壳内且容纳有冷却液；
25.管路，其用于循环冷却液，且分别与所述水冷板内的所述冷却水道连通；
26.循环泵，其设置在所述管路上，用于为所述冷却液的循环提供动力。
27.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和积极效果：
28.1、本实用新型风冷变频调速一体机，变频器设在电机的顶部上，接线箱设在变频器上，形成变频调速一体机，实现了电机部分与变频部分高度集成，尽可能减小空间占用，提高空间利用率；
29.2、本实用新型风冷变频调速一体机，采用冷却风机风冷的方式对电机进行冷却，相比现有水冷方式，可以避免使用过多的设备，因此具有重量轻、占地面积小，结构紧凑的优点，当其应用于油田固井设备时，可减小固井设备整体占地面积，满足固井车装载及载重要求，提高通用性，减少备机数量；
30.3、本实用新型风冷变频调速一体机，变频器和冷却风机分别位于电机转轴所在竖直平面的两侧，则电机轴向方向上的尺寸可相应减小，利于实现电机扁平化设计，由于风冷变频调速一体机随固井设备装载于固井车上时，电机轴向平行于固井车的车宽方向，电机轴向方向尺寸减小，进一步提高在有限容纳空间（车宽有限）的固井车上的通用性，且尤其适用于需要多台一体机共同驱动的设备；
31.4、本实用新型风冷变频调速一体机，电机轴向方向上的尺寸可相应减小，使得风冷散热风道流程短，有利于电机散热。
附图说明
32.图1为本实用新型风冷变频调速一体机的立体图；
33.图2为图1的正视图；
34.图3为沿电机轴向并列设置两台本实用新型风冷变频调速一体机时的立体图；
35.图4为本实用新型风冷变频调速一体机的冷却风机一视角的立体图；
36.图5为本实用新型风冷变频调速一体机的冷却风机另一视角的立体图；
37.图6为本实用新型风冷变频调速一体机的剖视结构示意图；
38.图7为本实用新型风冷变频调速一体机的电机端盖正视图；
39.图8为图7的a-a剖视图；
40.图9为本实用新型风冷变频调速一体机的端盖散热片侧视图；
41.图10为图9的b向视图；
42.图11为图9的c向视图。
43.附图标记：10-电机；11-壳体；12-进风口；13-出风口；14-转轴；20-变频器；21-隔爆壳体；30-进线箱；40-冷却风机；41-壳体；42-进风口；43-出风口；44-防护板；45-泄水孔；50-联轴器；60-扭力传动盖板；70-电机端盖；71-镂空部；72-加强筋；80-端盖散热片；81-基板；82-基板正面散热翅片；83-基板背面散热翅片；90-变频器散热器。
具体实施方式
44.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
45.参考图1和图2，本实施例一种风冷变频调速一体机，包括电机10、变频器20、进线箱30和冷却风机40。其中，电机10的壳体11上设有进风口12和出风口13；变频器20具有隔爆壳体21，变频器20设在电机10的顶部上并与电机10电连接；进线箱30设在变频器20上并位于变频器20的下方，进线箱30与变频器20电连接；冷却风机40设在电机10的顶部上，冷却风机40的壳体41上设有进风口42和出风口43，冷却风机40的进风口42与电机10的出风口13连接；同时，变频器20和冷却风机40分别位于电机10的转轴14所在竖直平面（图2中虚线a表示转轴14所在竖直平面）的两侧。
46.具体而言，如图1和2所示，变频器20可以通过螺钉固定在电机10的顶部上，并且通过进线箱30将电机引线从电机10引入到变频器20中。进线箱30可以固定在变频器20的底板上，两者之间连接的部分可以由密封条实现密封。冷却风机40用于冷却电机10，冷却风机40的进风口42与电机10顶部预留的出风口13对接连通，冷却风机40在工作时抽吸空气，电机10外部的空气通过进风口12进入电机10，通过电机10内部的定子和转子部分，最后经由电机10的出风口13从冷却风机40的出风口43排出，实现冷却电机10的目的。如图1和图2所示视角为例，以转轴10轴向方向定位为前后方向，则变频器20和冷却风机40在电机10的顶部左右设置，而并不是沿平行于转轴10轴向前后设置。
47.本实施例风冷变频调速一体机，变频器设在电机的顶部上，实现了电机部分与变频部分高度集成，尽可能减小空间占用，提高空间利用率；采用冷却风机对电机进行风冷冷却，相比现有水冷方式，可以避免使用过多的设备，因此具有重量轻、占地面积小，结构紧凑，当其应用于油田固井设备时，可减小固井设备整体占地面积，满足固井车装载及载重要求，提高通用性，减少备机数量；变频器和冷却风机分别位于电机转轴所在竖直平面的两侧，则电机轴向方向（即图1、图2中所示前后方向）上的尺寸可相应减小，利于实现电机扁平化设计，由于风冷变频调速一体机随固井设备装载于固井车上时，电机轴向平行于固井车的车宽方向，电机轴向方向尺寸（厚度）减小，进一步提高在有限容纳空间（车宽有限）的固井车上的通用性，且尤其适用于需要多台一体机共同驱动的设备，如图3所示即为沿电机10的轴向并列设置两台本实施例所述的风冷变频调速一体机时的状态；同时，电机轴向方向上的尺寸相应减小，使得风冷散热风道流程短，有利于电机散热。
48.进一步地，进线箱30与变频器20位于电机10的转轴14所在竖直平面的同一侧，以
便于将电机10与变频器20电连接。具体地，本实施例中接线箱30固定在变频器20的底板上，利用变频器20下方闲置空间，进一步提高空间利用率。
49.如图1和图2所示，电机10的进风口12位于电机10的壳体11底板上，而其出风口13位于壳体11的顶板上以与冷却风机40的进风口42对接连通，则符合热气上升原理，有利于提高电机10的散热效果。
50.冷却风机40优选选用防爆风机，以提高一体机的防爆要求，出风口43的朝向配置为使其水平出风，以提高气流流动顺畅性，此时为提高对冷却风机40的防护作用，尽可能地防止雨水、灰尘等由出风口43进入冷却风机40内，参照图4和图5，本实施例中冷却风机40的出风口43设有防护装置。具体地，防护装置主要包括防护板44，防护板44的顶端铰接于出风口43处的壳体41部分上，非工作状态下，防护板44自然下垂遮挡出风口43，以起到防雨防尘作用；冷却风机40工作时，防护板44在出风口43的出风气流作用下打开，如图4和图5所示，使出风气流正常流出。
51.当然，防护装置还可以是设在出风口43上的防护百叶或防护网，本实施例对此不做具体限制。
52.进一步地，冷却风机40的壳体41底板上设有临近其出风口43的泄水孔45，则在有雨水或其他杂物由出风口43进入壳体41内时，可由泄水孔45排出，进一步提高了对冷却风机40的防护作用。
53.为进一步减小整机重量，参照图6，本实施例中电机10的转轴14为两端贯穿的中空结构，转轴14内穿设有联轴器50，转轴14的一端处设有扭力传动盖板60，扭力传动盖板60与转轴14通过螺钉固定连接，同时扭力传动盖板60还与联轴器50通过螺钉固定连接，以将电机10的扭矩传递至联轴器50。中空的转轴14有利于减小整机重量，且电机10工作时，转轴14转动带动扭力传动盖板60转动，进而通过扭力传动盖板60带动联轴器50转动，进一步通过减速机驱动设备比如油田固井设备工作。通过扭力传动盖板60将扭矩传递到联轴器50上，联轴器50与转轴14之间通过扭力传动盖板60进行传动连接，通过改变联轴器50的出轴方向即可改变变频一体机的扭矩输出方向，多个变频一体机并排设置使，使联轴器50的出轴方向一致即可实现变频一体机的等同设计，只需改变最终安装方式就能保证使用需求，提高了设备的通用性，减少备机数量。
54.参照图2、图7至图11，转轴14的另一端安装有电机端盖70，电机端盖70的正面上与其同轴地安装有环形的端盖散热片80，端盖散热片80包括基板81和设在基板81正面上的基板正面散热翅片82以及背面上的基板背面散热翅片83。通过在电机端盖70上安装端盖散热片80，可进一步对电机10进行散热冷却。
55.进一步地，电机端盖70上形成有沿周向布设的多个镂空部71，基板背面散热翅片83与多个镂空部71一一对应设置多处，且基板81背面上的散热翅片83经镂空部71伸至电机端盖70的背面侧。镂空部71起到减重及辅助散热的作用，基板背面散热翅片83经镂空部71伸至电机端盖70的背面侧，也即伸入电机内部，以进一步提高对电机10的散热效果。同时，电机端盖70上还成型有多个加强筋72，以增大其结构强度。
56.本实施例中，如图1至图3所示，变频器20的隔板壳体21包括上下设置的至少两部分，具体以两部分为例，即壳体上部分21a和壳体下部分21b，相邻两部分之间通过螺钉或其他方式可拆卸地连接为一体。则实现了变频器20的多块划分，后期维护时只需对需维护部
分进行操作，方便安装及后续维护。
57.为对变频器20进行冷却，本实施例中风冷变频调速一体机还包括变频器散热器90，变频器散热器90采用现有技术水冷散热器，其包括散热器外壳、容置器、管路和循环泵，容置器置于散热器外壳内且容纳有冷却液，管路用于循环冷却液，循环泵设在管路上，为冷却液的循环提供动力，对此不做赘述。在变频器20上设有水冷板，水冷板内开设有冷却水道，变频器散热器90的管路与水冷板内的冷却水道连通，以向水冷板内通入冷却液，在循环泵的作用下对变频器20进行循环冷却。
58.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。