CN107750414B - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机(1)，具有壳体(2)并具有管道(3)，其中，管道(3)位于通道(5、25)中，其中，管道(3)可以由第一冷却介质(6)环流并且由第二冷却介质(7)穿流。在用于冷却一个这种电机的方法中，在电机(1)内部的冷却回路中引导第一冷却介质(6)，其中，第二冷却介质(2)穿引过电机，其中，第一冷却介质(6)穿引过电机(1)的管道(3)。因此使得对电机的冷却能够是紧凑且高效的。

Description

电机
技术领域
本发明涉及一种电机及其冷却。
背景技术
电机-尤其是机电机器，例如电动机或者发电机-为了提升效率而被冷却，以排放废热。
由US 2536815已知一种电机，其具有与定子叠片组隔开的框架，其中在所形成的空间中引入冷却管道。
由DE 2836903 A1已知一种具有管道冷却的封闭式电机，其定子与铁皮外壳隔开地被包围，铁皮外壳自身密封地与支撑在定子上的支撑环连接，支撑环用于保持在其上的轴承端盖，并且支撑环在开口处与围绕定子的相对于纵轴线对称布置的冷却管道密闭地固定连接。因此，形成了封闭的内腔，在内腔中内部冷却气体在其回路的一部分上越过定子在由外部空气穿流的冷却管道之间流动，其中支撑环仅仅由冷却管道支撑并且该冷却管道与定子保持紧密的热接触。
由GB 516161 A已知一种机电机器，其具有通风器，其中内部的热空气经由纵向侧的管道循环并且冷的周围空气扫过管道和定子。
由US 3 461 328 A已知一种旋转电机，其在其外侧具有棱镜状的支撑部。通过在支撑部中进行划分形成了用于冷却空气的通道。
发明内容
本发明的目的是改进对电机的冷却。
在具有壳体的电机中存在有管道。管道位于通道内，其中，管道可以由第一冷却介质环流并且可以由第二冷却介质穿流。管道因此可以与两个相互分离的冷却介质接触。在此，例如能够将冷却介质中的至少一个或者两个冷却介质分配给一个冷却回路或者多个不同的冷却回路。冷却介质例如也可以是周围空气，其被吸入并且被加热地运出。
电机的内部空气也可以被引导穿过空气通道，空气通道处于机器的表面冷却部的气流中。因此，冷却经由空气通道的壁来进行。对于这种冷却的决定性因素是参与热量传递的表面积和壁厚。
如果现在将管道集成在电机中，或者将多个管道集成在那里，那么就可以改进冷却介质之间的热能的交换。
通过将一个或者多个管道、尤其是薄壁的管道集成到电机的内部空气通道中，可以使这个管道或这些管道由第一冷却介质环流，并且由第二冷却介质穿流。
通过使管道相对于一个或多个内部空气通道的壁密封，可以维持电机的保护方式。用于为电机的内部空气进行冷却的热传递可以通过管道、附加地也可以通过其壁来进行。
在电机的一种构造方式中，管道的长度等于或者大于定子叠片组的长度或电机的定子叠片组的长度。管道越长，能够提供用于进行热传递的表面积就越大。
提供用于热传递的管道可以具有不同的横截面。其可以具有圆形的、椭圆形的和/或棱角形的横截面。
在电机的一种构造方式中，通道的长度等于或者大于定子叠片组的长度。通道的长度与管道的长度尤其是相互配合的。在一种变体方案中，管道比通道长。
在电机的一种设计方案中，通道在电机的第一端侧的区域内具有第一开口并且在电机的第二端侧的区域内具有第二开口。于是，冷却介质可以在电机的端侧区域内进入到通道中并且在相对的端侧上再次出去。
在电机的一种设计方案中，壳体在周向方向上具有冷却肋，其中，尤其是通道位于冷却肋之间。通过冷却肋可以额外地改进对电机的冷却。如果通道位于冷却肋之间，这能够有助于紧凑的构造方式。
在电机的一种设计方案中，设置有用于引导第一冷却介质的旁路。通过旁路可以使不同的通道在定子叠片组的端侧的区域内相互连接。
在电机的一种设计方案中，通道的通道壁是电机的外壁。由此例如可以提高冷却功率。但是也可行的是，因此实现了电机的紧凑结构。
在电机的一种设计方案中，该电机具有一个或者多个撑脚。在此，至少一个撑脚以如下方式构成，即，通道位于撑脚与定子叠片组之间。于是实现了，电机的结构是紧凑的并且在通道内保持不小的用于冷却介质的冷却回路。
在电机的一种设计方案中，通道具有用于承受定子的重力并且用于将重力引入到撑脚中的支撑结构。于是通道可以满足不同的功能，并且除了引导冷却介质、至少部分地容纳管道还有利于电机在结构上的稳定性。
在电机的一种设计方案中，通道在端侧上是封闭的，其中，通道在端侧被这个或者这些管道穿过。
电机可以具有一个或者多个带有管道的通道。如果通道处于电机的撑脚的区域内，那么通道尤其具有两个带有管道的通道。
在电机的一种设计方案中，通道在轴向上的长度不同，其中，尤其是轴向长度朝向定子逐渐增加。由此可以使通道朝向定子叠片组的端侧敞开。
在电机的一种设计方案中，在通道内有多个管道。由此可以保持大的用于通道内的在冷却介质之间的热传递的表面积。
在电机的一种设计方案中，电机在其固定区域内具有至少两个通道。因此不需要将电机的重心不适宜地转移。
在一种用于冷却电机的方法中，在电机内的冷却回路中引导第一冷却介质(例如像空气的气体、或者像水这样的液体)，其中，第二冷却介质(例如像空气这样的气体、或者像水这样的液体)被引导穿过电机，其中，第一种冷却介质尤其是被引导穿过电机的转子和/或定子。
对于该方法，可以使用在上述实施方式中的电机或者使用在下述实施方式中的电机。
通过电机的所述实施方式或通过所述方法，成功地实现了对电机的改进冷却。对于良好冷却的决定性因素尤其是参与到热传递的表面积和壁厚。于是，尤其是可以通过将一个或者多个薄壁的管道集成到例如电机的内部空气通道中来改进冷却效果。冷却介质穿流过管道。通过将管道相对于内部空气通道的壁密封，维持了机器的保护方式。于是，用于为内部空气进行冷却的热传递也额外地经由管道的壁发生。引导冷却介质穿过内部空气通道产生了通过将管道冷却与表面冷却组合的混合方案。表面冷却例如通过电机的壳体上的冷却肋实现。
利用这种冷却方案能够获得单个的或者组合上的不同优点。于是在没有额外的冷却总成或者冷却模块的情况下，可以实现热排放的显著提升。通过改变冷却通道或冷却管道的大小、形状和数量也可以得到许多的冷却优化可行性。
由此不仅能够实现成本优势(欧元/千瓦)，而且还更好地充分利用了材料(尤其是对于有源部件，即在异步电机中对于定子来说)。在不需要额外的空间需求的情况下。可以获得更多的冷却面积或者减少每单位冷却面积的材料使用。这可以引起电机的更高的功率产出。电机可以为了改进冷却效率而具有内通风器和/或外通风器。这个或者这些通风器是集成式通风器和/或分离式通风器。
在用于冷却电机的方法的一种设计方案中，管道的穿流方向与管道的环流方向是一样的。方向相反也是可行的。那么在方法的这种实施方式中，管道的穿流方向与管道的环流方向是相反的。
在用于冷却电机的方法的一种设计方案中，管道的穿流方向与管道的环流方向是相反的。
在用于冷却电机的方法的一种设计方案中，使用气态的冷却介质作为第一冷却介质，其中，使用气态的或者液态的冷却介质作为第二冷却介质，其中，尤其是定子主要通过冷却肋冷却。因此，转子的冷却就主要通过被穿流或环流的管道来实现。
附图说明
下面示例性地借助附图对本发明进行说明。在此示出：
图1用横截面图示出了电机的壳体；
图2用侧视图示出了电机的壳体；
图3用透视横截面图示出了电机的壳体；
图4用纵截面图示出了电机的壳体；以及
图5示出贯穿电机的一个部段的剖面。
具体实施方式
根据图1的示图用横截面图示出了电机的壳体2，其中，壳体2具有冷却肋4和撑脚16与18。撑脚16与18具有多个孔，用于冷却系统的管道可以通过这些孔被导入。例如在图2中示出的管道密封地终止于孔。撑脚除了其迄今为止的固定电机的功能以外现在还获得了另外的功能，即支撑用于冷却电机的管道(冷却管道)和/或闭合或界定通道(冷却通道)。
根据图2的示图用侧视图示出了电机1的壳体2。在电机1的撑脚16和17的区域内示出了从撑脚16和17中伸出的管道3。管道3设置使得，在电机内使管道由第一冷却介质环流并且从外面为管道供给第二冷却介质，从而使第二冷却介质穿流过管道。在电机1内设置有旁路14，借助该旁路可以在电机1的端侧之间交换第一冷却介质。
根据图3的示图用透视横截面图示出了电机1的壳体2。在此，管道3在通道5和25中被引导。通道5在撑脚16的区域内终止或开始。通道25在撑脚18的区域内终止或开始。在通道5、25中引导管道。在电机运行时，管道3在其长度上由第一冷却介质穿流。通过连接孔21和22可以连接接线盒。也可行的是，通过连接孔21和22设置电缆套管或进行布线。
根据图4的示图用纵截面图示出了电机1的壳体2。示出的是两个通道5和25，管道3伸入通道中。通道5和25在定子叠片组的端侧的区域内或在绕组头的区域内(二者都在图5中示出)是敞开的。经由旁路14也可以在电机的、与撑脚相对置的区域内在轴向方向上引导第一冷却介质。在定子叠片组的端侧的区域内可以经由旁路15将冷却介质从一个撑脚区域引导到在相同的端侧上的相对置的撑脚区域。通道5在撑脚16区域内具有第一开口12。开口12朝向电机的端侧。因此，通道5朝向例如具有电机的绕组头的区域敞开。通道5还在撑脚17的区域内具有第二开口13。开口13也朝向电机的端侧。因此，通道5也在这里朝向例如具有电机的绕组头的区域敞开。与在此未示出的通道25一样，通道5在电机的一个端侧区域内在撑脚16的区域中具有端塞19。管道3穿过通道5的端塞19。在撑脚17的区域内，通道5具有端侧的端塞20，管道3穿过该端塞。
根据图5的示图示出了电机1的另一个方面。根据图5示出了穿过电机的一个部段的剖面图，其中，除了具有轴线24的轴23以外还示意性地示出了转子叠片组10和定子叠片组8。在本实例中，电机1的转子在端侧具有通风器11。电机的定子在端侧具有绕组头9和26。在冷却回路6中引导第一冷却介质6经过这些绕组头9和26，第一冷却介质经由通道5从电机的一个端侧引导到相对置的端侧。管道3位于通道5中，管道由第一冷却介质6环流并且由第二冷却介质7穿流。第一冷却介质6经由管道3将热能输出到第二冷却介质7。第一冷却介质6例如是气态的，并且第二冷却介质7例如是液体。第一和第二冷却介质6、7是相互分开的并且不相互混合。

Claims (16)

1.一种电机(1)，具有壳体(2)和管道(3)，其中，所述管道(3)位于通道(5、25)中，其中，所述管道(3)能够由第一冷却介质(6)环流并且由第二冷却介质(7)穿流，其特征在于，设置有用于引导所述第一冷却介质(6)的旁路(14、15)，其中，所述通道(5、25)是用于承受定子的重力并且用于将所述重力引入到撑脚(16、17、18)中的支撑结构，其中，所述通道(5、25)至少部分地位于所述撑脚(16、17、18)与定子叠片组(8)之间，所述通道在所述电机(1)的或所述电机(1)的定子的第一端侧区域内具有第一开口(12)，并且所述通道在所述电机(1)的或所述电机(1)的定子的第二端侧区域内具有第二开口(13)，在所述通道中有多个管道(3)。
2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述管道(3)的长度等于或者大于定子叠片组(8)的长度。
3.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)的长度等于或者大于定子叠片组(8)的长度。
4.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述壳体(2)在周向方向上具有冷却肋(4)，其中，所述通道(5、25)位于所述冷却肋(4)之间。
5.根据权利要求3所述的电机(1)，其中，所述壳体(2)在周向方向上具有冷却肋(4)，其中，所述通道(5、25)位于所述冷却肋(4)之间。
6.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)的通道壁是所述电机(1)的外壁。
7.根据权利要求5所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)的通道壁是所述电机(1)的外壁。
8.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)在端侧(19、20)是封闭的，其中，所述通道(5、25)在端侧被所述管道(3)穿过。
9.根据权利要求7所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)在端侧(19、20)是封闭的，其中，所述通道(5、25)在端侧被所述管道(3)穿过。
10.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)在轴向上的长度不同，其中，轴向长度朝着定子的方向增加。
11.根据权利要求9所述的电机(1)，其中，所述通道(5、25)在轴向上的长度不同，其中，轴向长度朝着定子的方向增加。
12.根据权利要求1或2所述的电机(1)，所述电机在所述电机的固定区域(16、17、18)内具有至少两个通道(5、25)。
13.根据权利要求11所述的电机(1)，所述电机在所述电机的固定区域(16、17、18)内具有至少两个通道(5、25)。
14.一种用于冷却电机(1)的方法，其中，第一冷却介质(6)在所述电机(1)内部的冷却回路中被引导，其中，第二冷却介质(2)穿引过所述电机，其中，所述第一冷却介质(6)被引导穿过所述电机(1)的转子，其中，在所述电机(1)的内部设置有旁路(14、15)，借助所述旁路能够在所述电机(1)的端侧之间交换所述第一冷却介质，其中，作为所述电机(1)使用根据权利要求1至13中任一项所述的电机(1)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，管道(3)的穿流方向与管道(3)的环流方向是一样的，或者管道(3)的穿流方向与管道(3)的环流方向相反。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，使用气态的冷却介质作为所述第一冷却介质(6)，其中，使用气态的或者液态的冷却介质作为第二冷却介质，其中，定子(8)通过冷却肋(4)冷却。
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