CN103326503A - 具有冷却外壳的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有外壳冷却系统的电机，其包括具有前后端板(2，3)的外壳(1)、安装在端板(2，3)中的转子(5)、其中芯部(11)包括在转子轴向上相对于彼此对准的定子板的定子(4)以及包括围绕定子芯部(11)的管(12)的所述外壳冷却系统。为了在需要小的安装空间和具有轻的重量的同时实现有效的冷却和简单的组装过程：管(12)被外壳(1)完全围绕，外壳具有朝向管(12)敞开的至少一个冷却通道(13)；管(12)以强制锁定的方式围绕定子芯部(11)；在端部边缘(55)处管(12)被居中、定位并固定在端板(2，3)中以防止旋转。

Description

具有冷却外壳的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，其具有外壳冷却系统并包括外壳、转子、定子和外壳冷却系统，外壳具有前端板和后端板，前端板和后端板中的至少一个可从外壳移除，转子安装在端板中，定子芯部包括在转子轴向上相对于彼此对准的定子板，外壳冷却系统包括围绕定子板的管。
背景技术
具有高功率密度、例如用于机动车辆中的电机需要冷却系统，至少需要外壳冷却系统。对于冷却系统必要的是，重量上尽可能轻并需要少量的安装空间。另外，为了实现尽可能最高水平的效率，定子和转子之间的气隙有必要尽可能小，而这使定子相对于转子精确地居中并固定。为了节约重量，这种类型电机的外壳主要由轻金属制成，该轻金属具有的热膨胀系数不同于由铁实施的定子板的热膨胀系数。
从CH337267已知通用类型的电机。所述电机具有体现为焊接结构的双壁外壳。定子的叠片芯部抵靠在外壳的内壁上。结果，将定子定位并居中于外壳中是困难的。由于外壳的内壁是外壳的承重部分，所述壁需要充分地设计尺寸，而这削弱了热量的传递。总之，外壳需要大量的安装空间。
DE3736159A1公开了一种柱塞泵的电机，其具有竖直轴但不具有双壁外壳。单一外壳壁是收缩到定子叠片芯部中的管，并且在一个实施例中(图2、3)在两端处具有更厚的壁厚并在每种情况下连接到端板。所述单一外壳壁被泵出的水所围绕。由于管是外壳的承重部分，有必要相应地设计管壁厚度的尺寸。
发明内容
本发明的目的是以这样的方式实施一种通用类型的电机，即：在需要小的安装空间和具有轻的重量的同时，本发明将有效的冷却系统和简单的组装过程相结合。根据本发明，该目的用独立权利要求的表现特征来实现。
由于管不是承重部分并被外壳完全围绕-仅被冷却通道中断，所以所述管实施有薄壁。由于冷却通道朝向管敞开并且定子板保持固定(如果管收缩在其上，则自然产生强制锁定(positive-locking)连接)，所以当外部尺寸较小时热量借助薄壁管有效地排出。管为定子板提供了固定支持，使得围绕所述管的外壳还可由轻金属(具有不同的热膨胀系数)实施。由于管在其前缘处被居中、定位并固定在端板中以防止旋转，所以定子可被精确地定位而不管简单的组装过程。管与压入的定子板一起被简单地插入到外壳中，并且第二端板定位在适当的位置中并拧紧固定下来，其结果是转子也沿轴向被固定。
为了精确地定位管并使管居中，端板优选包括肩部，其向后设定并完全延伸在周围，用于沿轴向定位管。在本发明的另一改进中，位于管的前端上的齿与端板的这些肩部接合，所述齿分布在其整个圆周上并沿轴向延伸。齿是在管的前端上形成切削部的尖头，并因此易于制造。已证实特别有意义的是，将这些齿实施为稍微穿入到肩部中的微齿(micro-toothing)装置。结果，即使在端板上具有平面肩部的情况下，旋转运动被可靠地阻止，并且不必在端板中为管的齿提供凹处。
在实用实施例中，微齿装置的齿具有最大2mm、优选0.2到1mm的齿高，它们的齿面包括介于30和50度之间、优选45度的角度，并且齿之间的间距达到齿高的5倍到20倍。具有这些尺寸的齿被推入到外壳中，其中更大的齿高需要更大的电机和/或由轻金属实施的外壳。
齿之间的间距由分布在管的圆周上的齿的数量确定。该数量选择为使得一方面足够将转矩从管传递到外壳，而另一方面该数量要尽可能地小，从而使连接外壳部分的螺钉的力足以推动在齿中。
在优选的另一改进中，在各种情况下，密封环在冷却通道的两侧设置在管和外壳之间。结果，在冷却通道的区域中不必以防泄漏的方式将管连接到外壳。管可以以干涉配合制造，使得它可以容易地滑动到外壳中。这可以实现由具有不同热膨胀系数的材料实施的管和/或外壳的特别薄的壁的实施例。
附图说明
图1示出了穿过根据本发明的电机的纵向视图，
图2示出了图1中细节A的放大图，
图3示出了图2中改进B的截面图。
具体实施方式
在图1中，电机的大体柱形外壳由标记1表示。所述外壳在一侧(经由带螺纹的螺栓7)连接到前端板2，并在另一侧连接到后端板3，或者如图示示例性实施例中的情况与后端板3形成为一件。外壳1包括向外突出的冷却肋16，柱形安装表面14设置在所述外壳的内面上，并且所述安装表面被至少一个朝向内面敞开的冷却通道13中断。冷却通道13可以采用螺旋的形式，或者冷却介质流过多个平行的冷却通道13。用于供给和排出冷却介质的外部连接未示出。定子由标记4表示，转子由标记5表示，而其旋转轴线由标记6表示。
在图示的示例性实施例中，转子5包括转子轴19和转子芯部27，如若必要的话具有未示出的转子绕组。在这种情况下，转子轴19是包括前部20和后部21的中空轴，驱动轴26以可旋转-固定的方式与之连接。转子芯部27同样包括一堆转子板，其被张紧螺栓28保持在一起。换向器29被标识出。转子轴19通过滚子轴承22、23支撑在端板2、3中。
定子4包括定子绕组10和定子芯部11。定子芯部11是一堆定子板，其被由钢等实施的薄壁管12围绕。管12收缩到这堆定子板上。管12与定子芯部11一起插入到外壳1中。在这种情况下，由于管以下文将描述的方式相对于外壳1密封并以可旋转-固定的方式连接到外壳1，干涉配合足矣。
为了密封目的，O形环15、42在冷却通道13外沿轴向设置在外壳1和管12之间。管12的端部边缘抵靠在肩部17、18上，以便提供到外壳1和/或端板2、3的可旋转-固定连接并实现轴向上的定位。肩部17实施于外壳1中，但是，在可移除端板3的情况下，所述肩部还可实施于所述可移除端板中。肩部18实施于端板2中。为了确保可旋转-固定连接，管12的端部边缘设置有微齿装置54，这参考图2和3更精确地加以描述。
图2详细示出了外壳1、端板2和管12之间的连接。端板2具有在其上靠着外壳1的垂直于轴线的安装表面44以及形成两个柱形居中表面40、41的环形突起43；40用于外壳1，而41用于管12。微齿装置54稍微穿入到肩部18中，但这在图2中并不明显，原因是穿入的深度小。突起43抵靠在O形环42上。
图3描述了微齿装置54的改进。微齿56在轴向上从管12的端部边缘54突起了齿高59的程度。齿高59最大达到2mm，但是在各种情况下取决于电机的尺寸和外壳1的材料，齿高59还可以小的多。齿56具有齿面57，其在各种情况下包括相互间30-60度的角度60，并形成稍微穿入肩部18的切削部58。在周向上微齿56之间的间距61和因此得到的它们的数量取决于将传递的反作用转矩。在图示示例性实施例中，所述间距大约等于齿高59的10倍。管12的另一端部边缘设置有相同的微齿装置。
由此，在需要最小的安装空间以及提供有效的冷却系统的同时，也可以实现简单的组装过程：将管12收缩到形成定子芯部11的定子板上，然后将管12推进到设置有O形环15、42的外壳1中。最后，将端板2布置在合适的位置中，其中微齿穿入到其对应的肩部17、18中。
附图标记列表
1     外壳
2     前端板
3     与1成一件的后端板
4     定子
5     转子
6     旋转轴线
7     带螺纹的螺栓
8     -
9     -
10    定子绕组
11    定子芯部
12    管
13    冷却通道
14    1的承重部分
15    O形环
16    冷却肋
17    1中的后肩部
18    前肩部，更多细节比较图2
19    转子轴
20    转子轴前部
21    转子轴后部
22    2中的前轴承
23    3中的后轴承
24    密封环
25    密封环
26    驱动轴
27    转子芯部
28    张紧螺栓
29    可选的换向器
40    1和2之间的第一居中表面
41    2和12之间的第二居中表面
42    O形环
43    突起
44    端部边缘
45    -
46    -
54    微齿装置
55    12的端部边缘
56    微齿
57    齿面
58    切削部
59    齿高
60    齿面角度
61    齿间距

Claims (8)

1.一种电机，其具有外壳冷却系统，并包括：外壳(1)，其具有前端板和后端板(2，3)，其中至少一个可从所述外壳(1)移除；安装在端板中的转子(5)；定子(4)，所述定子的芯部(11)包括在转子的轴向上相对于彼此对准的定子板；和所述外壳冷却系统，其包括围绕所述定子芯部(11)的管(12)，其特征在于：
a)所述管(12)被外壳(1)完全围绕，所述外壳(1)具有朝向所述管(12)敞开的至少一个冷却通道(13)，
b)所述管(12)固定地围绕所述定子芯部(11)，
c)在端部边缘(55)处，所述管(12)被居中、定位并固定于端板(2，3)中以防止旋转。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述端板(2，3)包括肩部(17，18)，所述肩部(17，18)全部延伸在周围，用于沿轴向定位所述管(12)。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述管(12)在其端部边缘(55)处包括齿(56)，所述齿(56)分布在所述管的圆周上并沿轴向延伸，所述齿接合在所述端板(2，3)中。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述齿(56)体现为微齿装置。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述微齿装置的齿(56)具有最大为2mm的齿高(59)，所述齿的齿面(57)包括介于30度和50度之间的齿面角度(60)，并且齿(56)之间的间距(61)达到齿高(59)的5倍到20倍。
6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述齿高(59)达到0.2到1mm，所述齿面角度(60)大约等于45度。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，在所述冷却通道(13)的两侧，密封环(15，42)设置于所述管(12)和所述外壳(1)之间。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述管(12)是薄壁的。
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