CN105284032B - 电动机 - Google Patents

Abstract

一种具有定子、转子和用于该转子的冷却循环的电动机，包括基本上圆柱体周面形的外罩(2)，其应当能实现在技术上特别简单地集成用于转子的冷却循环。为此在外罩(2)中置入了相对于圆柱体在轴向方向上延伸的、朝外部定向的留空部(12)，并在壳体(1)的内部布置了空心圆柱体形的定子叠片组(10)，其具有布置在外侧面上的槽(18)，其中，在槽(18)中布置了冷却导管(22)，并且其中，定子叠片组(10)具有布置在外侧面上的、在轴向上延伸的凹进处(20)，该凹进处是用于转子的冷却循环的一部分。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种具有定子、转子和用于转子的冷却循环的电动机，其包括壳体，壳体具有基本上圆柱体周面形的外罩，其中，相对于圆柱体在轴向方向上延伸的、朝外部定向的留空部置入到外罩中。

背景技术

电动机起到由电产生机械能、通常为旋转动能的作用。在电动机中，由磁场施加到线圈的电流穿流的导体上的力转化成运动。电机为此包括静止的定子和在其中旋转的、支承在相应的轴承中的转子。在此，线圈绕组能够或者布置在转子上，或者-在具有内置的永磁体的电动机中-布置在定子上。

高度利用的电动机、特别是后一种结构型式的电动机如今设计成水冷却的，因为所产生的热量损失在保护方式IP55(防止有害的灰尘量、完全防止接触、防止任意角度的射流水)和更高级别的保护方式下仅能够通过强化的水冷却排出。损失不仅产生于定子中、而且也产生于转子中。

在没有附加的内部冷却循环的电动机方案中，此时最大允许的转子-或轴承温度通常限制了机器的最大利用程度。为了避免这种限制，在多种电动机方案中尝试通过简单的通风机叶片或者通过单独的内部通风机/轴通风机实现内部冷却循环。然而，这通常意味着巨大的构造上的投入并导致非常昂贵且复杂的定子壳体，因为根据冷却方案，用于转子空气的附加空气通道的集成是耗费大的。

广泛使用的是例如具有水套壳体的电动机，在这种电动机中，钢壳体由两个部件制成，其中，这两个部件相互焊接。钢壳体由内部圆柱体和外部圆柱体构成，在内部圆柱体上焊接或添加用于水引导的连接片。也就是说，水在内部和外部圆柱体之间流动。在这种壳体中可行的是，即在外部安装用于内部冷却循环的附加通道，然而这会导致在制造时明显增加投入。此外，双壁式方案还有其它缺点，例如因为铸造结构不是密封的而要求用钢制造；减小了有效容积和在接线盒的布置方面欠缺灵活性，因为为此需要单独的钢结构(电缆通道)。

其它的冷却方案使用套装冷却器，但电动机由此不能紧凑地设计，或者使用由不锈钢制成的冷却管，冷却管铺设在叠片组中。在此，具有冷却管的设计方案不仅能够应用于无壳体的电动机中、而且也能够应用于具有简单的壳体的电动机。但这种冷却方案仅以巨大的投入才能够实现内部冷却循环的集成。

从EP 0 072 999 A1和US 2012/062057 A1中已知，能够相对于圆柱体在轴向上延伸的、朝外部定向的留空部布置到外罩中。US 2012/062057 A1例如在图10中示出具有套装冷却器的冷却方案，利用套装冷却器冷却了用于转子的冷却循环的空气。具有不同的冷却方案的电动机例如从WO 2012/159661 A2中已知。

发明内容

本发明的目的现在在于，给出一种开头所述类型的电动机，其能够实现用于转子的内部冷却循环的在技术上特别简单的集成。

根据本发明，该目的通过这种方式实现，即在壳体的内部布置空心圆柱体形的定子叠片组，其具有布置在外侧面上的槽，其中，在槽中布置了冷却导管，并且其中，定子叠片组具有布置在外侧面上的、在轴向方向上延伸的凹进处，该凹进处是用于转子的冷却循环的一部分。在此，本发明从以下考虑出发，即通过将用于冷却空气的冷却路径集成到壳体中能够实现特别简单的内部冷却。为了特别简单地实现这一点，冷却路径作为外罩中的留空部实现，其朝外部定向并且沿轴向方向延伸。由于壳体围绕着定子且留空部直接与电动机的定子邻接，因此获得对用于冷却壳体内部的部件的冷却空气的有效平面。通过留空部的轴向延伸，从壳体的轴向端部出发能简单地触及该留空部，并且因此留空部能够集成在相应的冷却循环中。

在此，电动机还包括布置在壳体内部的、空心圆柱体形的定子叠片组，其具有布置在外面上的槽，其中，在槽中布置冷却导管。通过定子叠片组的这种方案一方面使定子叠片组高效地冷却，另一方面冷却导管直接与留空部邻接并且因此能够连同实现特别高效的热交换。

定子叠片组还包括布置在外侧面上的凹进处，该凹进处是用于转子的冷却循环的一部分。因此，一方面存在从壳体中的留空部至铺设在槽中的、蜿蜒地穿过定子叠片组以用于冷却定子的冷却导管的热传递，并且另一方面存在至用于冷却转子的凹进处的热传递。如果在盖板中的开口处输入或输出的冷却空气穿引过留空部，则不仅定子通过冷却导管、而且转子也通过凹进处利用连接在其上的内部冷却循环被高效地冷却。由此以特别简单的方式实现用于转子的内部冷却。

其中有利的是，多个相同种类的留空部在圆周方向上分散地布置。由此还增大用于热交换的平面并且由此改进冷却效果。此外，还实现了沿壳体的整个圆周的均匀的热传递。

在特别简单的设计方案中，以规律的间距布置了四个留空部。这四个留空部因此在径向-方位角的截面中形成正方形。

在附加的或可替换的、有利的设计方案中，壳体包括具有两个角部的轴向端部区域，角部通过在径向上布置在圆柱体的圆周的另一边的直边连接。换句话说：基本上圆柱形的壳体在其轴向端部区域中逐渐过渡为棱角形。由于边缘超出圆柱体的圆周在径向方向上延伸，因此其能够直接用作放置边或者用于固定壳体的立脚。壳体由此实现在使用场合处的特别简单的安装。

在特别简单有利的设计方案中，轴向端部区域在横截面中基本上是正方形的并且包围了圆柱体的圆周。在两个轴向端部处封闭了壳体圆柱体的这一部分的正方形形状是易于制造的，并且此外还提供用于安装辅助接线盒或监控设备的附加空间。

在有利的设计方案中，壳体通过浇铸制造。这实现了比由钢制成的结构明显成本更低廉的和更简单的制造。所描述的、没有用于外部冷却的双层壁式圆柱体周面的简单结构实现了简单的铸造结构。

在此，相应的槽有利地设计成夹槽，即槽的开口窄于它的内部空间，从而使冷却导管能够被压入并且随后形状配合地保持在槽中。这能够实现电动机的简单的安装。

在另一种有利的设计方案中，电动机包括套装冷却器。所说明的电动机方案以简单的方式实现了套装冷却器的使用，套装冷却器能够接通到盖板中的开口处并设计成空气/空气-或空气/水-热交换器。套装冷却器能够以简单的方式接通到布置在盖板中的开口处。

利用本发明实现的优点特别地在于，在使用冷却导管和特别是定子叠片组中的凹进处时，通过在电动机的单壁式外罩中置入轴向留空部而实现对于电动机的转子的内部冷却循环的特别简单的集成。该方案能够用于高压电动机和低压电动机、用于圆金属线-而且也能够用于扁平金属线绕组。冷却导管能够非常简单地卡入到定子叠片组中并且为了更佳的热传递而附加地压紧或浇铸。其能够基于简单的蜿蜒形的设计方案而预制，从而实现低成本的安装，并且不仅能够串联而且也能够并联。该电动机方案能够实现接线盒在两个轴向端部处的灵活布置，其中也为监控设备或辅助接线盒的布置余留了相对较多的空间。

附图说明

根据附图详细说明本发明的实施例。图中示出：

图1示出用于电动机的、具有布置在内部的定子叠片组的壳体，

图2示出没有定子叠片组和具有断口的轴承端盖的壳体，

图3示出具有定子叠片组和轴承端盖的壳体，定子叠片组具有置入的冷却导管，轴承端盖具有断口，

图4示出定子叠片组，

图5以径向-方位角截面示出具有定子叠片组的壳体，定子叠片组具有置入的冷却导管，

图6示出具有套装冷却器的壳体，和

图7示出被压入到槽中的冷却导管。

相同的部件在所有的附图中具有相同的参考标号。

具体实施方式

图1以俯视图示出用于电动机的壳体1。该壳体1作为铸造件制成，但也能够可替换地由钢制成。其包括单壁式外罩2，外罩基本上设计为圆柱体周面形的。在圆柱体的轴向端部处布置轴承端盖4，该轴承端盖形成圆柱体的顶面和底面。在轴向的边缘区域中，外罩2过渡到正方形中，以便实现轴承端盖4的固定。在此，在横截面中成正方形的轴向端部区域的边长超过外罩的圆柱体的周长。

在此，轴向端部区域的侧表面形成放置边，壳体竖立在该放置边上。为此附加地在底面上在两侧的边缘的区域中设有四个立脚5。轴承端盖4包括中央的、圆形的开口6，以用于支承电动机的未示出的转子。在轴承端盖4的角部的区域中分别布置固定开口8，利用其固定轴承端盖4。通过中央开口6应看见定子叠片组10，这在后面还将详细说明。

壳体1在圆柱形的部分中包括四个在径向方向上向外隆起的留空部12，该留空部在轴向方向上直线地延伸。留空部12设计成相同的并且分别在轴承端盖4的角部区域中以及壳体1的轴向端部区域中终止。

图2从与图1相同的视向示出没有定子叠片组10和轴承端盖4的壳体1，其中，壳体1的一部分在图2的右侧中断。图2示出壳体1朝向轴向端部地从圆柱形到正方形的横截面形状的过渡。在轴向端部处的角部中置入开口14。

图3示出具有定子叠片组10和轴承端盖4的壳体1，其中，壳体1的一部分同样地在图3的右侧中断并且开放朝向定子叠片组10的视线。定子叠片组10基本上构造成空心圆柱体形并在内侧面上具有用于定子的金属线绕组的槽16。电动机因此设计用于内置的永磁体或异步转子。

定子叠片组10还在外侧面上具有在轴向上延伸的槽18和凹进处20。槽18设计为夹槽，将冷却导管22引入到其中，在冷却导管中引导冷却水。冷却导管22由不锈钢、铜或铝制成。冷却导管22沿槽18延伸，直至从定子叠片组10中轴向地出来以后半圆形的部段连通，而该半圆形的部段又汇入另一槽18中。冷却导管22由此蜿蜒地缠绕定子叠片组10。凹进处20是用于转子的、未详细示出的冷却循环的一部分。

冷却的工作原理在下文中说明：冷却空气被导入到留空部12中。留空部12直接与定子叠片组10邻接并且也部分地与冷却导管22和凹进处20处于直接接触中。由此冷却了用于冷却定子的冷却导管22中的冷却水。凹进处20部分地与留空部12处于直接接触中，热交换部分地通过定子叠片组10进行。由于凹进处20是用于转子的冷却循环的一部分，因此也实现了转子的高效的冷却。

图4以俯视图示出定子叠片组10，其具有在内面侧上的、用于金属线绕组的槽16，在外侧面上的、用于冷却导管22的槽18和在外侧面上的、用于转子的内部冷却循环的凹进处20。

图5以轴向的、正方形的端部区域中的径向-方位角截面中示出具有置入的冷却导管22的定子叠片组10的壳体1。在此，在右侧又中断了壳体1的一部分。图5再一次示出了定子叠片组10在外罩2的圆柱体形部分中的齐平位置，以及外罩2中的留空部12与叠片组中的冷却导管22和凹进处20的接触。

图6示出具有布置其上的套装冷却器24的壳体1的俯视图。套装冷却器24具有与壳体1大致相同的尺寸规格并且放置到壳体上。套装冷却器24设计为空气/空气-或空气/水-热交换器。

图7示例性示出冷却导管22在槽18中的固定。槽18设计成夹槽并且由此朝出口部逐渐变细。槽18由此具有开口，该开口通过槽18的窄部形成。在圆周方向上具有比开口的宽度大的直径的冷却导管22穿过窄部压入到槽18中。为了在定子叠片组10和冷却导管22之间实现更优的热传递，在压入冷却导管22时，很大的力作用到冷却导管22上。在此，冷却导管22在朝向槽18的出口部的一侧上变形，从而使沿着冷却导管22的主延伸方向延伸的槽26被压紧。

Claims (11)

1.一种具有定子、转子和用于所述转子的内部冷却循环的电动机，所述电动机包括壳体(1)，所述壳体具有基本上圆柱体周面形的外罩(2)，其中，相对于圆柱体在轴向方向上延伸的、朝外部定向的留空部(12)置入到所述外罩(2)中，其中，在所述壳体(1)的内部布置空心圆柱形的定子叠片组(10)，所述定子叠片组具有布置在外侧面上的槽(18)，其中，在所述槽(18)中布置了冷却导管(22)，并且其中，所述定子叠片组(10)具有布置在所述外侧面上的、在轴向方向上延伸的凹进处(20)，所述凹进处是用于转子的内部冷却循环的一部分，其中，存在从所述壳体中的所述留空部至布置在所述槽中的所述冷却导管的热传递以冷却所述定子，并且存在从所述壳体中的所述留空部至所述凹进处的热传递以冷却所述转子。

2.根据权利要求1所述的电动机，在所述电动机的所述壳体(1)中，在圆周方向上分散地置入多个相同种类的所述留空部(12)。

3.根据权利要求2所述的电动机，在所述电动机的所述壳体(1)中，以规律的间距置入四个所述留空部(12)。

4.根据权利要求2或3所述的电动机，所述电动机的所述壳体(1)包括具有两个角部的轴向端部区域，所述角部通过在径向方向上布置在圆柱体的圆周的另一边的直边连接。

5.根据权利要求4所述的电动机，在所述电动机中，所述轴向端部区域在横截面中基本上是正方形的并且包围了所述圆柱体的圆周。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电动机，所述电动机的所述壳体(1)通过浇铸制成。

7.根据权利要求5所述的电动机，所述电动机的所述壳体(1)通过浇铸制成。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的电动机，在所述电动机中，相应的所述槽(18)设计成夹槽。

9.根据权利要求7所述的电动机，在所述电动机中，相应的所述槽(18)设计成夹槽。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的电动机，所述电动机包括套装冷却器(24)。

11.根据权利要求9所述的电动机，所述电动机包括套装冷却器(24)。