具有流動(dòng)冷卻的電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有帶有定子表面的定子的電機(jī)，該定子具有組合疊片。此外，本發(fā)明包含一種用于冷卻電機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，電機(jī)通過(guò)軸向流過(guò)表面的空氣流來(lái)冷卻。為了使散熱能力最大化，使表面通過(guò)肋來(lái)擴(kuò)大。定子表面和空氣流之間的導(dǎo)熱系數(shù)與肋處的流動(dòng)速度有關(guān)并且不能夠任意增高，因?yàn)楦叩牧鲃?dòng)速度導(dǎo)致了具有高功率消耗的機(jī)器風(fēng)扇并且因此降低了機(jī)器的效率。噪聲散射同樣隨流動(dòng)速度而增大并且其不應(yīng)超過(guò)指定的值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，改善冷卻劑的流動(dòng)引導(dǎo)并且因此改善電機(jī)的冷卻。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案通過(guò)從屬權(quán)利要求的特征得出。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)一種電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其包括:
[0006]-具有定子表面的定子，該定子具有組合疊片；
[0007]-護(hù)罩，其包圍定子；
[0008]-具有冷卻劑入口的輸入通道，其中，輸入通道構(gòu)造在護(hù)罩和間壁之間，該間壁布置在護(hù)罩和定子表面之間，且該間壁軸向地從護(hù)罩的第一軸向邊緣延伸到第二軸向邊緣。換而言之，間壁沿著整個(gè)待冷卻的定子延伸；
[0009]-具有冷卻劑出口的冷卻通道，其中，冷卻通道構(gòu)造在間壁和定子表面之間。換句話說(shuō)，輸入通道包圍冷卻通道。
[0010]此外，間壁具有噴嘴區(qū)域、即一個(gè)或多個(gè)從輸入通道到冷卻通道中的通孔。
[0011]在電機(jī)運(yùn)行中，下面根據(jù)本發(fā)明提供的用于冷卻電機(jī)的方法轉(zhuǎn)換成:
[0012]-借助輸入通道軸向地輸送或引導(dǎo)冷卻劑流；
[0013]-通過(guò)噴嘴區(qū)域使冷卻劑流轉(zhuǎn)向到徑向方向上；其中
[0014]-基于通過(guò)噴嘴區(qū)域的轉(zhuǎn)向使冷卻劑流過(guò)渡成定子表面上的折流。
[0015]接著，變熱的冷卻劑流能夠通過(guò)冷卻劑通道從電機(jī)中導(dǎo)出。
[0016]折流的特征在于，流體、例如冷卻劑的流體首先直線地從開(kāi)口、例如噴嘴輸出，即徑向地流到表面上、例如流到定子表面上，接著撞擊到表面上并且此時(shí)軸向地和/或在周向上轉(zhuǎn)向到具有最小流動(dòng)阻力的方向上。通過(guò)折流獲得以下優(yōu)點(diǎn)，在定子表面處能夠達(dá)到比在傳統(tǒng)的縱向流動(dòng)時(shí)高直到四倍的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0017]輸入通道和冷卻通道在一個(gè)軸向邊緣處閉合，從而通過(guò)能夠由通風(fēng)元件產(chǎn)生的冷卻劑流能夠在輸入通道和冷卻通道中形成滯止壓力。在此，輸入通道能夠例如通過(guò)護(hù)罩的第二軸向邊緣來(lái)閉合，冷卻通道例如能夠在護(hù)罩的第一軸向邊緣處閉合。在輸入通道中，該壓力能夠?qū)е?，冷卻劑流能夠從輸入通道穿流過(guò)噴嘴區(qū)域。在冷卻通道中，滯止壓力用于將冷卻劑流輸送給冷卻劑出口。作為冷卻劑例如能夠使用空氣或其他冷卻流體、特別是氣體。
[0018]另一個(gè)實(shí)施方式提出，噴嘴區(qū)域具有至少一個(gè)圓形噴嘴和/或至少一個(gè)孔和/或至少一個(gè)縫隙式噴嘴和/或至少一個(gè)縫隙。因此，由圓形噴嘴和/或縫隙式噴嘴構(gòu)成的噴嘴區(qū)域能夠圍繞電機(jī)的定子，從而在定子表面上能夠形成定向折流形式的流動(dòng)狀態(tài)，從而確保良好的表面冷卻。在此，噴嘴區(qū)域也能夠通過(guò)間壁中的孔和/或縫隙來(lái)構(gòu)造。所謂的帶孔薄板和帶縫隙薄板能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻劑的足以進(jìn)行折流的流動(dòng)狀態(tài)。帶孔薄板和帶縫隙薄板具有的優(yōu)點(diǎn)是，其易于制造。
[0019]圓形噴嘴和/或縫隙式噴嘴優(yōu)選地從間壁起構(gòu)成了噴嘴頸。冷卻劑、特別是空氣能夠借助于通風(fēng)元件通過(guò)輸入通道軸向地從冷卻劑入口輸送給噴嘴區(qū)域。在穿流過(guò)圓形噴嘴和/或縫隙式噴嘴之后，冷卻劑流撞擊到定子表面上并且在此吸收了電機(jī)的損耗熱量。在各個(gè)噴嘴的流體在定子表面上相遇的位置處，冷卻劑流側(cè)向地沿著定子表面并且接著徑向地向外轉(zhuǎn)向，在那里流體在噴嘴頸的區(qū)域中沿著間壁、在定子表面的對(duì)面、軸向地流向冷卻劑出口。借助折流的這種冷卻設(shè)計(jì)方式具有以下優(yōu)點(diǎn)，增大了冷卻能力，因此，流體具有很小的壓力損失并且因此具有很小的摩擦損耗。很小的摩擦損耗導(dǎo)致了冷卻劑的更高的流動(dòng)速度并且因此改善了導(dǎo)熱。
[0020]噴嘴、即圓形噴嘴和/或孔和/或縫隙式噴嘴和/或縫隙的相對(duì)彼此的布置以及噴嘴之間相對(duì)彼此的間距以及噴嘴的直徑優(yōu)選地如下選擇，即借助輸入通道中的滯止壓力能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻劑穿過(guò)噴嘴區(qū)域的流動(dòng)，從而在定子表面上形成具有所期望的冷卻能力的折流。
[0021]有利地，至少一個(gè)縫隙式噴嘴和/或至少一個(gè)縫隙能夠分別軸向地延伸?？p隙式噴嘴和/或縫隙能夠在間壁的全長(zhǎng)上延伸、即軸向地從護(hù)罩的第一軸向邊緣延伸到第二軸向邊緣。縫隙式噴嘴和/或縫隙的這種軸向取向具有以下優(yōu)點(diǎn)，即需要例如與圓形噴嘴的數(shù)量相比的更少的噴嘴數(shù)量并且因此能夠節(jié)省材料和成本?？缀蛨A形噴嘴有利于更高的靜態(tài)穩(wěn)定性。
[0022]有利地，輸入通道能夠設(shè)計(jì)成從冷卻劑入口起沿著其軸向延伸在徑向方向上逐漸變細(xì)。換而言之，輸入通道的徑向橫截面能夠從冷卻劑入口和/或第一軸向邊緣起一直減小，直到輸入通道的橫截面在對(duì)置的端部處、即護(hù)罩的第二軸向邊緣處達(dá)到最小值。由此獲得以下優(yōu)點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了冷卻劑在輸入通道上的均勻分布，并且能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)每個(gè)噴嘴有相等的冷卻劑體積流，例如根據(jù)套筒原理(Pinolenprinzip)。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施方式中，電機(jī)能夠具有通風(fēng)元件、特別是風(fēng)扇，以用于主動(dòng)地產(chǎn)生冷卻劑流，其中，冷卻劑流對(duì)準(zhǔn)到冷卻劑入口上。通風(fēng)元件能夠是電機(jī)的自有風(fēng)扇，其在電機(jī)處布置在軸處、例如第一軸向邊緣處并且通過(guò)該軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。能夠使用獨(dú)立風(fēng)扇來(lái)代替使用自有風(fēng)扇，該獨(dú)立風(fēng)扇同樣能夠布置在軸的軸向邊緣處、優(yōu)選地在第一軸向邊緣處。以有利的方式，獨(dú)立風(fēng)扇也能夠布置在護(hù)罩處或者集成到護(hù)罩中。因此，冷卻劑入口例如直接位于間壁、即噴嘴區(qū)域的對(duì)面，也就是說(shuō)，開(kāi)口設(shè)置在護(hù)罩中的確定位置處，而風(fēng)扇定位到該位置中或者通過(guò)該位置能夠設(shè)置用于通風(fēng)元件的裝置，從而也能夠徑向地輸送冷卻劑流。
[0024]電機(jī)的定子能夠構(gòu)造為無(wú)殼體的或者有殼體的。在無(wú)殼體的定子實(shí)施方案中，組合疊片構(gòu)成了定子表面。在此，冷卻劑流直接撞擊到組合疊片上。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有在穿過(guò)殼體期間的熱阻。在此，定子疊片能夠通過(guò)至少一個(gè)夾持裝置來(lái)固定。
[0025]有利地，定子附加地能夠具有帶有殼體表面的殼體，殼體表面構(gòu)成了定子表面，其中，殼體包圍組合疊片。附加的定子殼體具有以下優(yōu)點(diǎn)，其固定了組合疊片并且不必如同對(duì)于組合疊片未由殼體包圍的情況那樣采取用于固定組合疊片的措施。
[0026]為了提高散熱能力，在定子表面上能夠設(shè)置冷卻肋。一種實(shí)施方式提出，定子在圓周處具有至少一個(gè)以縱向肋和/或針狀肋為形式的輪廓。在組合疊片構(gòu)成了定子表面的情況中，這具有以下優(yōu)點(diǎn)，肋能夠通過(guò)預(yù)制的和沖壓的薄片來(lái)制造并且因此能夠節(jié)省方法步驟和成本。
[0027]有利地，噴嘴區(qū)域能夠具有至少一個(gè)圓形噴嘴和/或至少一個(gè)孔，其中，針狀肋與至少一個(gè)圓形噴嘴或者與至少一個(gè)孔對(duì)中地布置。在具有縫隙式噴嘴和/或縫隙的實(shí)施方案中，縱向肋能夠與至少一個(gè)縫隙式噴嘴或者與至少一個(gè)縫隙對(duì)中地布置。在此，對(duì)中地是指，肋直接位于噴嘴的、即縫隙式噴嘴和/或縫隙和/或圓形噴嘴和/或孔的開(kāi)口的對(duì)面，并且來(lái)自噴嘴的、徑向地落到肋上的冷卻劑流能夠通過(guò)肋的形狀來(lái)軸向地轉(zhuǎn)向。冷卻肋具有以下優(yōu)點(diǎn)，其能夠增加定子表面并且因此附加地增大冷卻能力。改善的冷卻能力提高了電機(jī)的效率。
[0028]前面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)所描述的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)方案能夠轉(zhuǎn)用到根據(jù)本發(fā)明的方法上。
【附圖說(shuō)明】
[0029]下面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。其示出:
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的實(shí)施方式的橫截面的示意圖；
[0031]圖2是具有噴嘴區(qū)域的電機(jī)的示意圖；
[0032]圖3是定子表面上的圓形噴嘴和針狀肋的示意圖；
[0033]圖4是定子表面上的縫隙式噴嘴和縱向肋的示意圖；
[0034]圖5是具有噴嘴區(qū)域和冷卻肋的電機(jī)的示意剖面圖，和
[0035]圖6是具有輸入通道的一種實(shí)施方式的電機(jī)的示意剖面圖。
[0036]下述的實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。然而在實(shí)施例中，實(shí)施方式的所描述的組成部分分別是本發(fā)明的各個(gè)彼此不相關(guān)地研宄的特征，這些特征分別也彼此不相關(guān)地改進(jìn)本發(fā)明并且因此也單獨(dú)地或者以所示出的組合視作本發(fā)明的組成部分。此外，所述的實(shí)施方式也能夠通過(guò)本發(fā)明的其他已述的特征來(lái)補(bǔ)充。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1中示出電機(jī)的普遍構(gòu)造。示出了電機(jī)2，其能夠是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)。電機(jī)2能夠是異步電機(jī)或同步電機(jī)。圖1中示出了旋轉(zhuǎn)軸線A以及視圖的對(duì)稱軸線。電機(jī)2包括定子6，在該定子中布置有電線圈的繞組W，其中，圖1中僅示出了繞組中的一個(gè)。繞組W通過(guò)三相電源C交流地通電，因此，在定子6的內(nèi)部產(chǎn)生了在電機(jī)2的氣隙L中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相電源C例如能夠是受控的逆變器或頻率固定的公共電網(wǎng)或變頻器。在定子6的內(nèi)部有轉(zhuǎn)子R，其抗扭地與軸4連接。軸