CN103378690A - 具有风扇叶轮的电气机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有风扇叶轮的电气机械，该风扇叶轮不可相对旋转地安装在电气机械的转子轴上，其中在电气机械的转子中置入至少一个冷却通道，该冷却通道在面对风扇叶轮的一侧上与风扇叶轮中的第一流动路径相通。

Description

具有风扇叶轮的电气机械

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的具有风扇叶轮的电气机械。

背景技术

风扇叶轮在电气机械中用于冷却并且能够为了产生冷却空气流而随着电气机械的轴旋转。例如由DE 692 01 498 T2公开了一种用于汽车的发电气机械，在其转子轴上在励磁线圈的两侧分别布置用于产生所希望的冷却空气流的风扇叶轮。由US 5,977,668公开了一种在布置在转子轴上的励磁线圈的端侧上具有风扇叶轮的交流发电气机械。

必须如此设计或者说构造风扇叶轮的尺寸，从而确保电气机械的足够的冷却。

发明内容

本发明的任务是用简单的结构上的措施来确保电气机械的有效冷却。

该任务按本发明用权利要求1的特征得到解决。从属权利要求说明了有利的改进方案。

本发明涉及一种电气机械，尤其电动机，例如直流电动机，该直流电动机例如用在电动手持式工具中，例如电动螺丝刀或者电动钻头。电气机械以机械方式整流（碳刷马达）或者以电子方式整流，并且可以在转子轴上承载永磁体，该永磁体与在定子侧的相绕组中产生的交变场相互作用。

此外，电气机械为了进行冷却而设有风扇叶轮，该风扇叶轮安装在电气机械的转子轴上并且随之旋转。

在电气机械的转子中置入至少一个冷却通道，该冷却通道在面对风扇叶轮的一侧上与通过风扇叶轮的第一流动路径相通。由此，由风扇叶轮产生的空气流通过转子中的冷却通道进行引导，从而特别有效地冷却转子。因为风扇叶轮与转子共同旋转，所以通过转子的冷却通道为了产生连续的流动线可以根据风扇叶轮中的第一流动路径进行调整，例如通过以下方法进行调整，即转子中的冷却通道与风扇叶轮中的流动路径直接相互连接并且形成连续的流动路径。在此有利的是，所述冷却通道沿轴向通过转子延伸。多个冷却通道可以在圆周上分布地置入转子中。所述风扇叶轮优选位于冷却通道的流出侧并且产生通过转子的吸气流。

电气机械的转子除了转子轴之外还包括转子组，冷却通道延伸通过该转子组。该转子组是产生磁场的至少一个永磁体8的载体，其中在定子中布置可通电的线圈绕组，所述线圈绕组产生与永磁体的磁场相互作用的交变场。

所述风扇叶轮设有用于固定在驱动轴上的轮毂以及用于产生冷却空气流的风扇叶片。所述风扇叶轮具有围卡轮毂的套管，在该套管中形成第一流动路径，该第一流动路径关于风扇叶轮围绕着旋转的风扇叶轮轴线沿轴向定向。在此，第一流动路径中的空气流经由风扇叶轮的第一风扇叶片产生。此外，有利地沿径向在套管外部形成第二流动路径，其中第二流动路径中的空气流经由布置在套管外部的第二风扇叶片产生。

由此，所述风扇叶轮有针对性地具有相互单独构造的第一和第二风扇叶片。所述风扇叶片是风扇叶轮的固定组件并且在风扇叶轮旋转时分别产生空气流，所述空气流可以用于冷却尤其不仅转子的而且还有定子的电气机械。

此外有利的是，所述流动路径在沿径向不同的区域内延伸。在围卡轮毂的套管内部形成了放在径向内部并且沿轴向延伸的第一流动路径。相对于该第一流动路径沿径向向外错开地布置第二流动路径，其中第二流动路径在风扇叶轮中或者在风扇叶轮上有针对性地沿径向延伸，然而优选沿轴向碰到风扇叶轮上。由此可以产生两个至少在一定程度上相互独立的空气流，所述空气流分别至少在风扇叶轮的外部沿轴向延伸。

所述风扇叶轮通常位于电气机械的端侧并且产生吸气流，使得沿轴向以不同的径向距离延伸的空气流能够冷却电气机械的不同部件。例如沿径向在更里面延伸的沿轴向流动的空气流能够在构造成内转子的电动机中冷却转子，而沿径向在更外面的在风扇叶轮外部同样沿轴向流动的空气流冷却定子的内侧以及转子的表面。在内部的空气流可以通过冷却通道在转子的转子片中引导，而沿径向在更外面的空气流能够流过转子或者说电枢组与定子之间的气隙。

在风扇叶轮上，在面对电气机械的一侧上存在吸入口，空气流通过所述吸入口可以分别进入风扇叶轮中的第一或者说第二流动路径。在流出侧，用于单独的流动路径的第一和第二流出口置入风扇叶轮中，其中第一流出口有利地沿轴向对置于第一吸入口，从而在风扇叶轮中形成了沿轴向连续的第一流动路径。在第二流动路径中，吸入口同样位于风扇叶轮的沿轴向面对电气机械的端侧上，从而产生通过电气机械的轴向吸气流。而在风扇叶轮内部实现了径向的转向，第二流出口有利地位于风扇叶轮的位于外面的圆周侧上，使得第二空气流沿径向向外离开风扇叶轮。

位于径向内部的冷却空气流必要时也可以用于冷却连接到风扇叶轮上的传动装置，从而所述风扇叶轮位于电气机械和传动装置之间。径向内部的冷却空气流在这种情况下在吸入侧用于冷却转子并且在流出侧用于冷却传动装置。

可以有利的是，所述风扇叶轮设有两个相互平行布置的隔开的盖板，在所述盖板之间形成了沿径向延伸的第二流动路径。在面对电气机械的盖板中置入一个或多个吸入口，通过所述吸入口将吸入的空气导入风扇叶轮中的第二流动路径中。从轴向流入到径向流出的转向例如通过套管的外壁实现，该外壁在盖板的区域内构造成弯曲的并且以90°曲线从轴向段延伸到径向段，该径向段有利地与盖板之一相同。在盖板内部也存在配属于第二流动路径的风扇叶片，该风扇叶片沿径向布置在套管外部。配属于通过套管的第一流动路径的风扇叶片有利地伸入套管中并且还具有沿轴向支承在套管前面的区段，该区段位于风扇叶轮的背对电气机械的端侧上。风扇叶片的沿轴向支承在前面的区段以及风扇叶片的伸入套管中的区段有利地构造成一体的。该风扇叶轮的沿轴向支承在前面的区段可以沿径向至少几乎延伸到风扇叶轮的外圆周处。

附图说明

其它优点以及有针对性的实施方式从其它权利要求、附图描述以及附图中获得。附图示出：

图1是具有轴向支承在前面的风扇叶轮的电气机械的剖面，该风扇叶轮安装在电气机械的转子轴上并且随之旋转，

图2是包括转子轴风扇叶轮的转子组，

图3是风扇叶轮的透视图，

图4是风扇叶轮的另一透视图，

图5是具有安装在转子轴上的风扇叶轮的电气机械转子的透视图，其中在转子中置入轴向的冷却通道并且该转子是磁性环的载体，

图6是具有置入的冷却通道以及插入转子中的条形磁铁的其它转子的透视图。

在附图中，相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出了构造成直流马达的电气机械1。该电气机械构造成内转子马达并且包括位于外面的定子3以及在其中旋转的具有转子轴5和转子组6的转子4，该转子组包括大量相互叠放的转子片以及围卡的磁性环8，该磁性环构造成永磁体。在转子片6中置入沿轴向-平行于转子纵轴线9-延伸的连续的冷却通道7。所述定子3设有可通电的线圈绕组，其在通电时产生交变场，该交变场与磁性环8的磁场相互作用。在转子4的外侧和定子3的内侧之间存在环形的气隙。

如图1结合其它附图获知，所述风扇叶轮2沿轴向支承在电气机械1前面并且以位于内部的轮毂10不可相对旋转地安装在转子轴5上。在风扇叶轮2的背对电气机械的一侧上，必要时可以布置由转子轴5驱动的传动装置。该传动装置和电气机械1一样可以由风扇叶轮2产生的冷却空气流进行冷却。

所述风扇叶轮2的轮毂10由套管11围卡，在该套管中形成了用于第一冷却空气流的轴向延伸的第一流动路径12，其走向用箭头13示出。第一冷却空气流13在位于径向内部的区域内经过转子4中轴向的冷却通道7并且随后通过吸入口14（图3）进入构造成环形的第一流动路径12。该第一流动路径12具有像冷却通道7那样的径向延伸并且直接连接到冷却通道7上。以这种方式，根据箭头13给出了通过转子4以及风扇叶轮2的轴向连续的流动路径。

在流出侧，第一冷却空气流13通过端侧的流出口15离开风扇叶轮2。如图1中所示，可以沿轴向并且基于流出口15的郁金香形状向外敞开的横截面必要时也用径向指向外的组件来实现流出。

根据箭头13的第一冷却空气流经由第一风扇叶片16通过吸入产生（图3、4），所述风扇叶片分别具有延伸到套管11中的区段以及放在流出侧的具有径向延伸（图4）的端侧的区段。在风扇叶轮2旋转时，通过第一风扇叶片16吸入空气，该空气根据箭头13穿过转子4并且通过吸入口14导入套管11中。在流出侧，冷却空气可以通过流出口15离开风扇叶轮2。

此外，在风扇叶轮2中形成了第二流动路径17，该流动路径独立于第一流动路径12构成。如用箭头表示的那样，第二冷却空气流18流过电气机械1以及风扇叶轮2。第二冷却空气流18相对于第一冷却空气流13位于径向更外面，并且不仅冷却定子3而且也冷却转子4的外侧。

在风扇叶轮2内部，在风扇叶轮中沿径向延伸的第二流动路径17由风扇叶轮的两个平行的盖板19和20形成。第二冷却空气流18通过吸入口21进入面对电气机械1的盖板20，进入两个盖板19和20之间的间隔并且在那里由轴向气流转向成径向指向外的气流。通过位于圆周侧的流出口22，第二冷却空气流18沿径向向外离开风扇叶轮2。

形成风扇叶轮2的背对电气机械1的端侧的盖板19与套管11的壁一体地构成，如从图1和2的剖视图中获知。该壁11在背对电气机械1的一侧上具有90°弯拱并且过渡到径向盖板19中。

第二冷却空气流18通过第二风扇叶片23产生，所述第二风扇叶片在套管11的径向外面布置在盖板19和20之间。

图5示出了电气机械转子4连同位于转子轴5上的转子组6，其中在转子组6中置入沿轴向延伸的连续的冷却通道7。多个冷却通道7以规则的间距分布在圆周上。转子组6承载着构造成永磁体的磁性环8。在冷却通道7的流出侧上，所述风扇叶轮2不可相对旋转地与转子轴5连接。如在第一实施例中，径向错开延伸的第一和第二流动路径通过冷却通道7或者说径向更外面地靠在转子4的外侧上由风扇叶轮2产生。

在轴向对置于风扇叶轮2的一侧上，所述转子轴5可旋转地容纳在轴承部件24中。

图6示出了转子4的另一替代方案，其中置入转子组6的永磁体8构造成沿轴向延伸的条形磁铁。此外，在圆周上分布的多个轴向延伸的冷却通道7置入所述转子组8中。永磁体8在转子组6中比冷却通道7位于径向更外面的地方。

Claims (12)

1.具有风扇叶轮（2）的电气机械，该风扇叶轮不可相对旋转地安装在电气机械的转子轴（4）上，其特征在于，在电气机械（1）的转子（4）中置入至少一个冷却通道（7），该冷却通道在面对风扇叶轮（2）的一侧上与风扇叶轮（2）中的第一流动路径（12）相通。

2.按权利要求1所述的电气机械，其特征在于，所述冷却通道（7）沿轴向延伸通过转子（4）。

3.按权利要求2所述的电气机械，其特征在于，多个冷却通道（7）分布在圆周上地置入转子（4）中。

4.按权利要求1到3中任一项所述的电气机械，其特征在于，转子中的冷却通道（7）与风扇叶轮（2）中的第一流动路径（12）连接。

5.按权利要求1到4中任一项所述的电气机械，其特征在于，所述转子（4）具有至少一个永磁体（8），该永磁体由转子组（6）承载，在该转子组中置入冷却通道（7）。

6.按权利要求1到5中任一项所述的电气机械，其特征在于，所述风扇叶轮（2）具有围卡用于固定在轴（5）上的轮毂（10）的套管（11），在该套管中形成了轴向指向的第一流动路径（12）。

7.按权利要求6所述的电气机械，其特征在于，在套管（11）的径向外面形成了风扇叶轮（2）中的第二流动路径（17），为该第二流动路径分配了沿着转子外侧或者说通过定子（3）的轴向冷却空气流。

8.按权利要求1到7中任一项所述的电气机械，其特征在于，风扇叶轮（2）中第一流动路径（12）中的空气流（13）能够通过第一风扇叶片（16）产生，并且在套管（11）的径向外部形成第二流动路径（17），其中第二流动路径（17）中的空气流（18）能够通过布置在套管（11）外部的第二风扇叶片（23）产生。

9.按权利要求8所述的电气机械，其特征在于，风扇叶轮（2）中的第二流动路径（12）沿径向延伸。

10.按权利要求8或9所述的电气机械，其特征在于，第一风扇叶片（16）布置在套管（11）中。

11.按权利要求8到10中任一项所述的电气机械，其特征在于，设置了两个平行的盖板（19、20），在这两个盖板之间形成径向指向的第二流动路径（17）。

12.按权利要求11所述的电气机械，其特征在于，在所述盖板（19、20）之间布置了位于套管（11）外面的第二风扇叶片（23）。

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