專利名稱：調速電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在電動機一側具有調速單元的調速電動機。
圖9是日本專利特開平6-62595號公報公開的已有的調速電動機立體圖。在圖中1是電動機主體，2是安裝于電動機外殼內的可變速控制單元。該可變速控制單元2由將電源頻率變換為與所需速度對應的頻率向電動機供電的電路的功率單元和控制該電路的控制單元構成，安裝于電動機外殼內。這樣構成的調速電動機，只要接通電源就能以任意速度運轉。
這樣構成的調速電動機，運轉時的主要發(fā)熱部分是電動機主體和變換頻率的逆變器的功率半導體元件部分，調速控制單元直接安裝于電動機端部，因此電動機主體的冷卻面減少，與恒速電動機相比其冷卻條件變壞，因而電動機尺寸變大，安裝于外殼內的速度控制單元，考慮到電動機本身發(fā)熱的影響，需要冷卻設計，這樣產生的問題是電動機主體及控制單元的尺寸都變大。
本發(fā)明是為消除上述存在問題而作出的，目的在于提供能夠分別進行電動機主體和控制單元的冷卻設計，從而能夠采用與恒速電動機相同的電動機主體的調速電動機。
本發(fā)明權利要求1所述的調速電動機，將進行電動機的可變速控制的控制單元裝于罩殼內，并安裝在電動機輸出軸的相反一側，確保安裝控制單元的罩殼與電動機之間有一層空氣層。
本發(fā)明權利要求2所述的調速電動機，其安裝控制單元的罩殼的與電動機相對的面使用熱傳導率低的材料構成。
本發(fā)明權利要求3所述的調速電動機，其安裝控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面的表面精加工成為熱反射率高的光澤面。
本發(fā)明權利要求4所述的調速電動機，在電動機輸出軸的相反一側和控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面之間隔著隔熱板。
本發(fā)明權利要求5所述的調速電動機，其控制單元的罩殼用熱傳導性能良好的材料制成，將控制單元的功率半導體元件安裝于其底面。
本發(fā)明權利要求6所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的底面的外表面和外側面設置散熱片。
本發(fā)明權利要求7所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的底面是這樣形成，即將功率單元的安裝面提高，將控制元件、電容器等發(fā)熱少的部分的安裝面降低。
本發(fā)明權利要求8所述的調速電動機，在控制單元的罩殼的內側面設置吸熱片。
本發(fā)明權利要求9所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的與電動機相對的面和電動機輸出軸的相反一側之間的空氣層的上下設置使空氣流通的開口。


圖1是表示本發(fā)明的調速電動機的實施形態(tài)1的結構的剖面圖。
圖2是實施形態(tài)1的控制單元的罩殼的安裝部分從電動機一側看的正面圖。
圖3是實施形態(tài)1的控制單元的罩殼的內表面的正面圖。
圖4是表示電動機可變速控制單元的控制電路的一個例子的電路圖。
圖5是在實施形態(tài)2的控制單元與電動機之間的空氣層部分配置隔熱板的結構6是表示實施形態(tài)3的控制單元的罩殼的結構的剖面圖。
圖7是在控制單元的罩殼內壁配置吸熱片的配置圖。
圖8是使控制單元的罩殼的空隙部分發(fā)生對流的開口的配置圖。
圖9是表示已有的調速電動機的結構的立體圖。
實施形態(tài)1圖1是本發(fā)明的調速電動機實施形態(tài)1的剖面圖。在圖中，10是電動機主體，11是定子，12是轉子，13是電動機軸，14是定子框架，15是輸出軸相反側軸承架，16是嵌裝于輸出軸相反側軸承架15的中心的軸承，17是輸出軸一側的軸承架，該情況是具有使電動機旋轉減速輸出的齒輪箱的例子，軸承架17兼作齒輪箱的一個面。18是嵌裝于輸出側軸承架的軸承，19是使電動機主體10輸出減速的齒輪箱，由輸出軸19a輸出。20是對電動機進行調速控制的控制單元，21是罩殼，外圍設置散熱冷卻片21c。22是罩殼安裝部分，兼作罩殼21的端蓋，為了確保與電動機主體10的間隔，設置與電動機主體10的外徑一致的筒狀部分22a。23是功率單元，24是控制元件，25是電容器，30是電動機輸出軸相反一側軸承架15與控制單元之間的空氣層。
控制單元20的罩殼21，如圖2所示，在外圍側面設置冷卻用散熱片21c以提高冷卻效果。圖3是控制單元20的各構件的配置圖。將頻率加以變換向電動機主體提供電力的功率單元23發(fā)熱大，因此必須考慮散熱問題，要緊貼罩殼21的底面安裝，使其容易向外部傳遞熱量?？刂圃c罩殼保持間隔安裝。電容器安裝于罩殼上部的空間。
圖4表示電動機的可變速控制電路的一個例子。在圖中，23a是整流電路，23b是將直流電壓變換為任意頻率的三相電壓提供給電動機主體10的功率單元。24是控制電路，24a是設定運行條件的運行單元，24b是控制電路部分，24c是驅動電路部分。電源電壓由整流電路23a整流后，由電容器進行濾波，根據(jù)設定運行條件的運行單元的信號，控制電路24b輸出控制信號，根據(jù)該控制信號，驅動電路24c控制功率單元23b的開關時間和開關時刻，向電動機提供任意頻率的三相電壓，電動機主體10以頻率相應的轉速運行。在該控制單元，整流電路23a、功率單元23b的半導體元件的發(fā)熱量大。
這樣構成調速電動機，則可借助于電動機主體10和控制單元20之間的罩殼安裝部分22的筒狀部分22a保持的空氣層30進行散熱，使得電動機主體10的發(fā)熱對控制單元不大有影響，空氣層30構成熱阻，減輕電動機對控制單元的熱影響，電動機、控制單元都得到有效冷卻，電動機主體10和控制單元20都可以根據(jù)使用條件分別進行冷卻設計。
在圖1中，即使在電動機主體10和控制單元20的罩殼的罩殼安裝部分22之間設置空氣層30，也受到電動機主體10的輻射熱，因此，為了進一步減輕該熱影響，罩殼安裝部分22a的材料采用絕緣構件那樣的熱阻大的材料，就可以進一步減少對控制單元20內部的熱影響。
還有，在罩殼安裝部分22a的與電動機主體相對的表面用例如鋁、鋅等金屬精加工形成有光澤的表面，提高對輻射熱的反射率，可以進一步減輕電動機主體10的輻射熱對控制單元20的影響。
實施形態(tài)2實施形態(tài)1雖然在電動機主體10與控制單元20之間設置空隙30構成，但由于從電動機10的輸出軸相反一側表面出來的輻射熱直接輻射到控制單元20的罩殼安裝部分22的表面，這種結構不能避免熱影響。本實施形態(tài)2在電動機主體10與控制單元20之間的空隙30內配置隔熱板，使電動機主體10的輸出軸相反側的輻射熱不直接到達控制單元20。圖5表示該結構。在圖5中，36為隔熱板。圖5的其他結構與圖1的結構相同。
采取這樣的結構，則電動機主體10的輸出軸相反一側的輻射熱被隔熱板36所遮擋，不會直接到達控制單元20，熱輻射射在隔熱板上，使隔熱板36的溫度上升，控制單元20受到與隔熱板36的溫度對應的輻射熱，而幾乎不受電動機溫度的影響。運行中隔熱板36的溫度設想為電動機溫度與控制單元20的溫度的中間值，由于輻射熱的輻射與輻射源的絕對溫度的4次方成正比，因此控制單元所受的輻射熱極少，幾乎不受電動機溫度的影響。由于隔熱板36兩側存在著空氣層30a、30b，隔熱板36由于空氣層內部的對流而得到有效的冷卻，因此電動機主體10、控制單元20相互之間幾乎沒有熱影響，電動機可以與一般的恒速電動機通用。
實施形態(tài)3實施形態(tài)3將控制單元的形狀加以改進，使控制單元得到有效冷卻。圖6表示其結構?？刂茊卧獌炔康陌l(fā)熱以構成的功率單元部分為最大，控制元件部分的溫度不大上升，因此對該功率單元部分有效地進行冷卻可以將控制單元的溫升抑制在較低的水平。在圖6中，31是控制單元的罩殼，其底面由高的部分31a和低的部分31b成階梯狀構成，其底面高的部分31a的外面設置長的散熱片31g，底面低的部分31b的外面設置短的散熱片31f。
將發(fā)熱量大的功率單元23緊貼高的底面安裝，低的底面上安裝控制單元。
采取這樣的結構，由于安裝著發(fā)熱量大的功率單元23b的罩殼31的背面設置著長的散熱片，功率單元得到有效的冷卻，不改變罩殼31的大小就能夠將控制單元的溫升抑制在較低的水平。
實施形態(tài)4實施形態(tài)4在控制單元罩殼的內表面設置吸熱片。其結構示于圖7。在圖7中，43為控制單元的罩殼，其內表面設置吸熱片43e、43f?？刂茊卧目刂圃⒐β蕟卧惭b于密封的罩殼內，因此，所發(fā)生的熱量傳遞到罩殼的壁上，再從外表面散發(fā)掉，罩殼的熱傳遞是表面積越大熱梯度越小，越能夠有效傳遞熱量。
采取這樣的結構，罩殼43內部發(fā)出的熱量，由于罩殼內部的表面積大，因此罩殼部分的溫度梯度小，能夠有效地散熱。
實施形態(tài)5實施形態(tài)5采取使電動機輸出軸相反一側與控制單元之間的間隙中產生對流的結構。圖8表示在電動機輸出軸相反一側與控制單元之間形成間隙的控制單元的罩殼安裝部分的形狀。在圖中，51是罩殼安裝部分，51A是罩殼安裝部分的下部開口，51B是罩殼安裝部分的上部開口。
采取這樣的結構，在圖1的電動機主體10和控制單元20的罩殼安裝部分22之間的間隙30的部分發(fā)生對流，間隙的兩側面得到有效冷卻，電動機主體的溫升對控制單元的影響，或相反的情況下控制單元對電動機的影響變得非常小，可以將調速電動機的冷卻設計分別進行，電動機可以與一般的恒速電動機通用，控制電路的冷卻條件也變得好了，因此調速電動機能夠得到小型化的效果。
本發(fā)明權利要求1所述的調速電動機，將進行電動機的調速控制的控制單元裝于罩殼內，并安裝在電動機輸出軸的相反一側，確保安裝控制單元的罩殼與電動機之間有一層空氣層，因此電動機的發(fā)熱得到散發(fā)而不大對控制單元構成影響，空氣層30的部分構成熱阻，減輕對控制單元的熱影響，電動機也得到良好的冷卻，可以根據(jù)使用條件對電動機、控制單元都分別進行冷卻設計。
本發(fā)明權利要求2所述的調速電動機，在電動機與控制單元之間設置空氣層，這樣構成的安裝控制單元的罩殼的與電動機相對的面使用熱傳導率低的材料構成，因此電動機散熱不會影響到控制單元內部，電動機與控制單元之間的空氣層也使電動機得到良好的冷卻，減輕電動機發(fā)熱對控制單元的影響。
本發(fā)明權利要求3所述的調速電動機，其安裝控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面的表面精加工成為熱反射率高的光澤面，因此電動機的輻射熱難于傳遞到控制單元，進一步減輕電動機發(fā)熱對控制單元的影響。
本發(fā)明權利要求4所述的調速電動機，在電動機輸出軸的相反一側和控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面之間隔著隔熱板，因此，電動機的輻射熱被隔熱板所遮擋，不能直接到達控制單元，而是射在隔熱板上使隔熱板溫度上升，由于周圍空氣層部分的對流冷卻，電動機和控制單元相互之間幾乎不發(fā)生熱影響，電動機可以與一般的恒速電動機通用，可以得到冷卻設計也能夠分別進行的調速電動機。
本發(fā)明權利要求5所述的調速電動機，其控制單元的罩殼用熱傳導性能良好的材料制成，將控制單元的功率半導體元件安裝于其底面，因此功率單元發(fā)生的熱量容易散發(fā)到罩殼外部，能夠有效地散熱。
本發(fā)明權利要求6所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的底面的外表面和外側面設置散熱片，因此能夠有效冷卻。
本發(fā)明權利要求7所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的底面是這樣形成，即將功率單元的安裝面提高，將控制元件、電容器等發(fā)熱少的部分的安裝面降低，因此功率半導體的散熱良好，控制單元的溫升得到抑制。
本發(fā)明權利要求8所述的調速電動機，在控制單元的罩殼的內側面設置吸熱片，因此控制單元產生的熱量能夠高效地散發(fā)到外部。
本發(fā)明權利要求9所述的調速電動機，其控制單元的罩殼的與電動機相對的面和電動機輸出軸的相反一側之間的空氣層的上下設置使空氣流通的通氣孔，因此電動機輸出軸的相反一側和控制單元之間的間隙中空氣的對流活躍，產生冷卻作用，消除電動機與控制單元之間的互相影響，電動機和控制單元都可以分別進行冷卻設計。
權利要求
1.一種一側具有輸出軸的全封閉自冷式調速電動機，具有安裝于罩殼內的，進行電動機變速控制的控制單元，其特征在于，裝于罩殼內的控制單元安裝在所述電動機輸出軸的相反一側，確保安裝所述控制單元的罩殼與所述電動機之間有一層空氣層。
2.根據(jù)權利要求1所述的調速電動機，其特征在于，安裝控制單元的罩殼的與電動機相對的面使用熱傳導率低的材料構成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的調速電動機，其特征在于，控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面的表面精加工成為熱反射率高的面。
4.根據(jù)權利要求1～3中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，在電動機輸出軸的相反一側和控制單元的罩殼的與電動機輸出軸的相反一側相對的面之間配置著隔熱板。
5.根據(jù)權利要求1～4中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，控制單元的罩殼的底面用熱傳導性能良好的材料制成，將控制單元的功率半導體元件安裝于該底面。
6.根據(jù)權利要求1～5中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，控制單元的罩殼的底面的外表面和外側面設置散熱片。
7.根據(jù)權利要求1～6中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，控制單元的罩殼的底面是這樣形成，即將功率單元的安裝面提高，將控制元件、電容器等發(fā)熱少的部分的安裝面降低。
8.根據(jù)權利要求1～7中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，在控制單元的罩殼的內側面設置吸熱片。
9.根據(jù)權利要求1～8中的任一項所述的調速電動機，其特征在于，控制單元的罩殼的與電動機相對的面和電動機輸出軸的相反一側之間的空氣層的上下設置使空氣流通的通氣孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及調速電動機,目的在于謀求在電動機主體上直接安裝可變速控制電路、能夠以任意轉速運轉的調速電動機,并且使電動機主體部分與可變速控制部分的發(fā)熱不相互影響以實現(xiàn)小型化。其方法是在電動機主體與控制單元之間保持間隙,設置空氣層以消除相互之間的熱影響,采取將控制單元的與電動機相對的面做成對輻射熱反射率高的面,在空氣層配置隔熱板,使空氣層容易發(fā)生對流等結構。
文檔編號H02K17/30GK1179026SQ97120570
公開日1998年4月15日 申請日期1997年10月8日 優(yōu)先權日1997年10月8日
發(fā)明者高木俊介, 伊藤佳弘, 岡俊雄, 洲本澄雄 申請人:三菱電機株式會社