CN103730986A - 用于借助多个冷却盘管为电机的组件散热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助第一冷却盘管（31）和至少一个另外的冷却盘管（32）为组件（1）、特别是为电动的机器的板叠散热的装置。在此，所述冷却盘管具有通过定距部段（7）相互连接的蜿蜒状部段（4）。这些蜿蜒状部段（4）用于为组件（1）的单个的不相邻的区域散热，其中，第一冷却盘管（31）的定距部段（7）设计用于跨接那些设计由另外的冷却盘管（32）的蜿蜒状部段（4）散热的区域。相反地，另外的冷却盘管（32）的定距部段（7）用于跨接那些设计由第一冷却盘管（31）的蜿蜒状部段（4）散热的区域。

Description

用于借助多个冷却盘管为电机的组件散热的装置

技术领域

本发明涉及一种用于借助多个冷却盘管为电机的组件散热的装置。此外，本发明还涉及一种电机的板叠、转子以及定子，和具有这种装置的转矩电机以及直线电机。

背景技术

在板叠中电流经过的绕组、正如例如其用在电动的机器中的那样，例如通过涡流经常让其所插入的板叠大幅度升温。因此，特别是在持久使用的情况下必须为电机充分散热，才能避免单个组件过热。一种特别有效的散热方式是引导像水或油这样的散热流体穿过与板叠热接触的管道。为了给电机散热，经常优先选择使用油而不是使用水作为冷却介质，因为油不导电并且通常具有高于水的沸点。然而要注意的是，硅软管不适合用于引导含油的冷却介质或一些其他的水状的溶液。

由DE10131119A1公知，通过被冷却介质穿流过的冷却盘管为特别是直线电机的电机部件散热。该冷却盘管蜿蜒地弯曲成为平面式的形体，并且固定在承载体的相应的表面上。在此优选对安接在电机部件上的冷却盘管进行浇铸。

额外地由DE19604643A1中公知，直线电机的部件配有多个冷却回路，这些冷却回路逐段蜿蜒地经过该机器部件。

发明内容

本发明的目的在于，实现尽可能均匀地为例如大面积的板叠的组件散热，并且同时使用油作为冷却介质。与此同时应该少量保持冷却盘管并且进而接口的必要数量。

该目的通过一种用于借助第一冷却盘管并且借助至少一个另外的冷却盘管为特别是电动的机器的板叠的组件散热的装置来实现，其中，第一冷却盘管和另外的冷却盘管具有通过定距部段相互连接的蜿蜒状部段，其用于为该组件的单个的非邻接区域散热，其中，第一冷却盘管的定距部段设计用于跨接那些设计由另外的冷却盘管的蜿蜒状部段散热的所述区域，并且其中，另外的冷却盘管的定距部段设计用于跨接那些设计由第一冷却盘管的蜿蜒状部段散热的所述区域。

将组件划分成由冷却盘管的不同部段散热的几个区域具有的优点是特别均匀地散热。如果仅一个冷却盘管为整个组件散热，那么由于冷却介质在穿过冷却盘管期间升温，就削弱了对那些具有冷却盘管的部段的区域的散热，在那些部段中冷却介质已经具有升高的温度。在使用并排定位的冷却盘管时，它们平行地馈送冷却介质并且仅分别为相邻的区域散热，尽管改进了散热的均匀度-但是接口的数量同时增加。此外，有可能必须在电机中设置连接软管，这就局限了冷却介质的选择。此外，散热回路中不密封的位置经常位于接口和软管接合器处。因此，特别是在电机壳体内的接口的数量应该尽可能少。此外，基于电机内部或外部有限的位置比例，只能实现有限数量的通往冷却盘管的输入和排出管。通过所述装置不仅改善了对组件的均匀散热，并且同样地也显著减少了接口的数量。此外还可以取消电机内的连接软管，并且因此该装置也特别适合使用油作为冷却介质。

该目的还通过一种用于借助这种装置为特别是电动的机器的板叠的组件散热的方法得以解决，其中，冷却管形状配合地嵌入预制的留空部中。用于为板叠散热的方法将为组件有效散热的优点与这种装置的廉价生产制造方法相结合。为冷却管设计的槽可以在冲压流程期间以简单的方式和方法连带地制造出来。在最简单的情况下，板叠和冷却管的形状配合的连接可以通过压制流程实现。在此，冷却管的形状与板叠中的留空部一致。在其他的组件（这种留空部在其中是不利的）的情况下，冷却盘管也可以在热桥的帮助下连接在表面上。

在一种有利的构造方式中，第一冷却盘管仅具有一个蜿蜒状部段，其设计用于为组件散热，其中，另外的冷却盘管具有至少两个蜿蜒部段，以便为在并不设计由第一冷却盘管散热的区域中的组件散热。这种构造方式特别是设计用在这样一种电机中，其中待散热的组件有利地能够划分成两个不需要连接在一起的区域，并且中间的区域通过散热盘管散热，并且其他区域通过另外的冷却盘管散热，该另外的冷却盘管通过定距部段跨接这一个冷却盘管的这个区域。如果例如只要特别地为某个特定的区域散热，或者只需要在较小的程度内使其他区域升温，也可以使用简化的装置。特别是在后一种情况下，这种构造方式确保组件的温度特别均匀。

在另一种有利的构造方式中，这些冷却盘管分别由一个管道件制成。用单个的管道制成冷却盘管有利于避免不密封的位置。额外地，相比具有多个组件的冷却盘管还减少了连接接合器的数量。

还可以进一步改善散热效果，这由此实现，即冷却介质穿过第一冷却盘管和另外的冷却盘管的穿流方向分别为不同的方向。冷却介质穿过各个冷却盘管的穿流方向的不同确保了给该组件的两侧-以及还有单个的区域-均匀地散热，因为冷却介质在其中已经具有较高温度的区域是由那些区域所包围，在此区域中，冷却介质在穿过冷却盘管的仅仅很短的路程之后的温度略高于在几乎完全穿流过冷却盘管之后的温度。

在该装置的另一种有利的构造方案中，组件的那些分别为之配备有冷却盘管的蜿蜒状区域的区域是重叠的。可以在一个或者在多个层面上有重叠的可能性。在第一种情况下，例如冷却盘管描述的是不太明显的之字图形（Zickzackmuster），其中，转弯部部分地重叠延伸。在第二种情况下，冷却盘管在两个优选为平行的层面上延伸，这些层面的投影则部分地重叠。如果组件和/或电机的构造允许，这特别对于具有发热剧烈的局部的组件有利。

另一种有利的构造方案是这样一种装置，其中，在冷却盘管的蜿蜒状部段中平行延伸的冷却管的间距以及直径是变化的。组件的一些区域经常比其他区域更加强烈地被产生的热量所影响。在更加剧烈地发热区域中，减少冷却盘管的、设计用于散热的管道导管之间的间距有助于局部改进地散热。此外，取决于构造，可以在一个组件中出现这种区域，在这种区域中-例如基于必要的稳定性-为例安装而应用具有较小直径的冷却盘管。通过更快的穿流速度则可补偿组件和冷却介质之间的热接触面。

本发明的一种特别有利的实施方式是这样一种装置，其中，冷却盘管的第一蜿蜒状部段具有六个转弯部，并且在各一个定距部段之后，至少一个紧跟着的蜿蜒状部段具有五个或者更少的转弯部。这种构造方案特别可以用在电旋转机器中，因为如果所使用的、具有五个转弯部的蜿蜒状部段的数量是奇数，那么冷却盘管的端部就可以位于组件的不同侧。所以，与冷却介质的输入和排出管的连接是成束的，并且能够有利地连接在散热系统上。减少转弯部数量额外考虑的是，随着穿流路程的增加，冷却介质的温度上升。

散热的效率由于冷却介质温度的上升而降低，因此要减小待散热的区域，以及可能利用另外的冷却盘管的蜿蜒状部段散热，其穿流的冷却介质具有仍然较低的温度。证明为特别有利的是分别由两个冷却盘管构成的组合，其一个具有六个转弯部并且一个具有五个转弯部。依据待散热的组件的大小可以使用一个或者多个这种组合，其中这些组合优选地能够平行地由冷却介质穿流过。在生产中产生以下优点，即，不同的组件尺寸，例如转矩电机的不同周长，可以装配一种类型的冷却盘管。

一种示例性的应用是电极的板叠，其设计带有根据前述权利要求中任一项所述的用于散热的装置。板叠作为绕组的载体例如在运行时不断地被出现的涡流加热。根据本发明的装置特别好地适合用于阻止过热，因为冷却盘管可以简单地压入先前通过冲压流程加工到金属板中的凹槽中，并且因此获得与组件良好的热接触。与此同时，通过将组件划分成单个散热的区域，以均匀的方式和方法达到散热效果。

该装置的另一个应用领域是电机的定子或转子，正如在前一段中描述的那样，它由于摩擦或电效应经常必须很大程度地散热，才能确保电机的均匀运行。

这种根据本发明的用于散热的装置特别适合用在电动的机器中，特别是转矩电机或直线电机，其具有转子和/或定子。电机或发动机（特别是以转矩电机的形式）的特征在于具有多个绕组的板叠。如果这些电机提供高性能，那么就要求在很高程度上为这些板叠散热，不仅在定子、还在转子中散热，以便消除电机的取决于热的功率损耗或故障的危险。在此特别注意的是均匀散热，因此，这种装置是特别合适的，正如已经描述的那样。

附图说明

下面借助图中所示的实施例更详尽地描述并阐述本发明。

其示出：

图1是冷却回路在组件中一种可能的延伸，

图2是只有两个冷却盘管的特殊情况，以及

图3是有两个冷却盘管的特殊情况，用于在转矩电机中的一种优选的应用。

具体实施方式

图1示出冷却回路在组件中的一种可能的延伸方式。其中，1表示其中包围着冷却盘管31，32的组件。冷却盘管31，32在部分地蜿蜒状穿过组件1。冷却盘管由蜿蜒状部段4以及定距部段7构成。作为定距部段7在这里描述的是那些非蜿蜒状的部段。冷却盘管的蜿蜒状部段由冷却管5和转弯部6构成。冷却管优选地与组件1直接接触。转弯部6通过转向件连接这些冷却管。转向件可以半圆形、椭圆形或棱角地设计。该附图仅示出组件表面上的冷却盘管。但是已知其他的可能性，以在组件和冷却盘管之间建立良好的热接触，正如图2也示出的那样。靠近冷却盘管端部的双箭头表示冷却介质的那些可能的穿流方向。

图2示出该装置的特殊情况，即，只有两个冷却盘管31，32参与组件的散热工作。其中，其中一个冷却盘管只具有一个蜿蜒状部段4，它位于组件1的中间区域。另一个冷却盘管具有两个蜿蜒状部段4，它们设计用于给组件1的两个外部区域散热。在该附图中，冷却盘管插入凹槽之中，从而在冷却盘管31，32和组件1之间的形状配合的连接确保有效的散热。在电机有待散热的板叠的情况下，选择冷却管5的方向与金属板正交，正如通过组件1的剖面线（Schraffierung）表示的那样，因为例如在通过冲压流程生产金属板时能够考虑到这些凹槽，而在生产过程中没有显著的额外耗费。

图3描绘了两个冷却盘管的协作，正如特别是可以用在转矩电机或直线电机中的那样。该简图根据权利要求7，其中，两个冷却盘管具有一个有六个转弯部6的和一个有五个转弯部6的蜿蜒状部段4。根据待散热的组件1的周长以及产生的热量可以为该组件1的散热使用一个或者多个这些组合。平面的箭头要表明的是，冷却盘管32的蜿蜒状部段4设计用于由于定距部段7而无法被冷却盘管31直接散热的区域。相反地，冷却盘管31的具有五个转弯部6的蜿蜒状部段4用在组件1的被冷却盘管32的定距部段7绕开的区域中，用于散热。

总而言之，本发明涉及一种用于借助第一冷却盘管31并且借助另外的冷却盘管32为组件1、特别是为电动的机器的板叠散热的装置。在此，冷却盘管具有通过定距部段7相互连接的蜿蜒状部段4。这些蜿蜒状部段4用于为组件1的单个的不相邻的区域散热，其中，第一冷却盘管31的定距部段7设计用于跨接那些设计由另外的冷却盘管32的蜿蜒状部段4散热的区域。相反地，另外的冷却盘管32的定距部段7用于跨接那些设计由第一冷却盘管31的蜿蜒状部段4散热的区域。

Claims (12)

1.一种用于借助第一冷却盘管（31）和至少一个另外的冷却盘管（32）为组件（1）、特别是为电动的机器的板叠散热的装置，其中，所述第一冷却盘管和所述另外的冷却盘管具有通过定距部段（7）相互连接的蜿蜒状部段（4），用于为所述组件（1）的单个的不相邻的区域散热，其中，所述第一冷却盘管（31）的所述定距部段（7）设计用于跨接设计由所述另外的冷却盘管（32）的所述蜿蜒状部段（4）散热的区域，并且其中，所述另外的冷却盘管的所述定距部段（7）设计用于跨接设计由所述第一冷却盘管（31）的所述蜿蜒状部段（4）散热的区域。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一冷却盘管（31）只具有一个蜿蜒状部段（4），所述蜿蜒状部段设计用于为所述组件（1）散热，并且其中所述另外的冷却盘管（32）具有至少两个蜿蜒状部段（4），以便为在并不设计由所述第一冷却盘管（32）散热的区域中的所述组件（1）散热。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述冷却盘管（31，32）分别由一个管道件构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，冷却介质穿过所述第一冷却盘管和所述另外的冷却盘管（31，32）的穿流方向分别为不同的方向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述组件（1）的、分别配备有所述冷却盘管（31，32）的蜿蜒状区域的区域是重叠的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在所述冷却盘管（31，32）的所述蜿蜒状部段（4）内平行延伸的所述冷却管（5）之间的间距以及直径是变化的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一蜿蜒状部段（4）具有六个转弯部（6）-并且在各一个定距部段（7）之后，至少一个紧跟着的蜿蜒状部段（4）具有五个或更少的转弯部（6）。

8.一种电机的板叠，所述板叠设计带有根据前述权利要求中任一项所述的用于散热的装置。

9.一种电机的定子，所述定子设计带有根据权利要求1至7中任一项所述的装置。

10.一种电机的转子，所述转子设计带有根据权利要求1至7中任一项所述的装置。

11.一种电动的机器，特别是转矩电机或直线电机，具有根据权利要求10所述的转子和/或根据权利要求9所述的定子。

12.一种用于借助根据权利要求1至7中任一项所述的装置为组件（1）、特别是电动的机器的板叠散热的方法，其中，所述冷却管（5）形状配合地嵌入到预制的留空部中。

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