CN117916989A - 轴向磁通机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轴向磁通机(1)，该轴向磁通机包括相对于定子(2)以可旋转的方式安装的转子(3)，该定子(2)具有至少一个第一盘形定子本体(21)，并且转子(3a、3b)以及第一定子本体(21)布置成使得在第一定子本体(21)与转子(3)之间轴向地形成有冷却流体(23)可以流动通过的第一磁性有效间隙(24a)，其中，轴向磁通机(1)具有至少一个第一冷却回路(4a)，在所述至少一个第一冷却回路中，冷却流体(23)在轴向磁通机(1)的操作期间于径向内周缘(25a)处进入第一间隙(24a)，沿径向方向向外流动通过第一间隙(24a)，并且在径向外周缘(26a)处离开第一间隙(24a)，其中，在第一间隙(24a)的外周缘(26a)处布置有可以被冷却流体(23)穿过的至少一个第一冷却通道(27a)，并且至少一个第一冷却通道将冷却流体(23)导引回至第一间隙(24a)的径向内周缘(25a)。
Description
技术领域
本发明涉及轴向磁通机，该轴向磁通机包括相对于定子以可旋转的方式安装的转子，其中，定子具有至少一个第一盘形定子本体，并且转子以及第一定子本体布置成使得在第一定子本体与转子之间轴向地形成有冷却流体可以流动通过的第一磁性有效间隙。
背景技术
电动马达越来越多地用于驱动机动车辆，以便产生需要化石燃料的内燃发动机的替代方案。已经做出巨大努力来改善电驱动器在日常使用方面的适用性，并且还能够为用户提供他们习惯的驾驶舒适性。
可以在由Erik Schneider、Frank Fickl、Bernd Cebulski和Jens Liebold在德国汽车杂志ATZ、2011年05月第113卷第360页至365页上发表的题目为：Hochintegrativ undFlexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge[用于电动车辆的高度集成且灵活的电驱动单元]的文章中找到对电驱动器的详细描述。该文章描述了一种用于车辆的车轴的驱动单元，该驱动单元包括布置成与锥齿轮式差速器同心且同轴的电动马达，其中，可切换的双速行星齿轮组布置在电动马达与锥齿轮式差速器之间的传动系中并且还定位成与电动马达或锥齿轮式差速器或直齿轮式差速器同轴。该驱动单元非常紧凑，并且由于可切换的双速行星齿轮组而允许在爬坡能力、加速与能量消耗之间的良好的折衷。这样的驱动单元也被称为电动车轴或可电动操作的传动系。
除了纯电动操作的传动系之外，混合动力传动系也是已知的。混合动力车辆的这样的传动系通常包括内燃发动机和电动马达的组合，并且例如在城市地区中能够实现具有足够里程和可用性两者的纯电动操作模式，特别是在越野行驶时亦是如此。另外，在某些操作情况下，可以同时驱动内燃发动机和电动马达。
轴向磁通机是电动发电机，其中，转子与定子之间的磁通平行于转子的旋转轴线。通常，定子和转子两者设计成主要为盘形。当在给定应用中轴向可用安装空间有限时，轴向磁通机是特别有利的。例如，用于在开始所描述的电动车辆或混合动力车辆的电驱动系统经常是这种情况。
除了缩短轴向安装长度外，轴向磁通机的另一优点是其相对较高的扭矩密度。其原因在于，与径向磁通机相比，对于给定的安装空间，可用的气隙区域更大。此外，与常规机器相比，需要较少的铁量，这对机器的效率具有积极影响。
通常，轴向磁通机包括至少一个定子，所述至少一个定子具有用于产生轴向对准的磁场的绕组。至少一个转子配备有例如永磁体，该永磁体的磁场与定子绕组的磁场相互作用，以便在气隙上产生驱动扭矩。
在开发意在用于电动车轴和混合动力模块的电机时，需要不断增加电机的功率密度，使得为此所需的轴向磁通机的冷却变得越来越重要。由于必要的冷却能力，液压流体比如冷却油已经在大多数构思中确立，以用于从电机的热负载区域消除热量。然而，这些冷却策略通常是不充分的并且/或者涉及高昂的技术实现成本。
发明内容
因此，本发明的目的是消除或至少缓解现有技术中已知的问题，并提供一种具有有效且便宜的冷却系统的轴向磁通机。
该目的通过一种轴向磁通机来实现，该轴向磁通机包括相对于定子以可旋转的方式安装的转子，其中，该定子具有至少一个第一盘形定子本体，并且该转子以及第一定子本体布置成使得在第一定子本体与转子之间轴向地形成有冷却流体可以流动通过的第一磁性有效间隙，其中，该轴向磁通机具有至少一个第一冷却回路，在所述至少一个第一冷却回路中，冷却流体在轴向磁通机的操作期间于径向内周缘处进入第一间隙，沿径向方向向外流动通过第一间隙，并且在径向外周缘处离开第一间隙，其中，在第一间隙的外周缘处布置有冷却流体可以流动通过的至少一个第一冷却通道，并且至少一个第一冷却通道将冷却流体导引回至第一间隙的径向内周缘。
这提供了使转子的冷却改善的优点，特别地由于在高的操作速度下转子中的较高磁损耗。这又可以使高速度下的连续功率增加并且使较高功率范围中的可容许的负载时间延长。
由于转子与定子之间的差速度，例如空气与转子一起被携带并开始旋转。这在空气中产生离心作用，从而在转子的内部形成负压。在本发明中使用该作用以便例如利用空气来形成冷却回路。在这种情况下，轴向磁通机的作用类似于“气泵”，其使冷却流体通过间隙从径向内部输送至外部。如果冷却流体可以从该间隙逸出并借助于第一冷却通道——例如位于没有部件的速度差的平静区域中的定子和/或马达壳体上——返回至第一间隙的径向内周缘(转子内径)，则形成受控的冷却回路。例如，周围的壳体部分通常比转子冷。在这方面中，冷却流体流经例如较冷的壳体部分，并且可以将由转子引入的热量传递至壳体部分，这些壳体部分又可以将热量消散到环境中。
首先，本发明的要求保护的主题的各个元件将按照这些元件在权利要求中命名的顺序进行解释，并且然后将描述本发明的主题的特别优选的实施方式。
根据本发明的电动轴向磁通机(AFM)中的磁通在定子与转子之间的磁性有效间隙中轴向地指向轴向磁通机的转子的旋转方向。存在不同类型的轴向磁通机。一种已知的类型是所谓的I型布置，在该布置中，转子布置成轴向地邻近于定子或者位于两个定子之间。另一已知的类型是所谓的H型布置，在该布置中，两个转子布置在定子的相反的轴向侧。根据本发明的轴向磁通机可以设计为I型或H型构型。原则上，多个转子-定子构型也可以轴向相邻地布置为I型和/或H型。在这种情况中，还可以将一个或更多个I型转子-定子构型以及一个或更多个H型转子-定子构型两者布置成在轴向方向上彼此相邻。特别地，还优选的是，H型和/或I型的转子-定子构型各自设计得基本相同，使得它们可以以模块化的方式组装以形成总体构型。这样的转子-定子构型特别地可以布置成彼此同轴，并且可以连接至共同转子轴或多个转子轴。
根据本发明的另一优选的进一步发展方案，定子特别地还可以包括至少一个第二盘形定子本体，第二盘形定子本体在轴向插置转子本体中的一个转子本体的情况下以与第一定子本体和转子轴同轴布置的方式与第一定子本体间隔开，使得实现轴向磁通机的I型构型。
转子还可以具有转子轴。转子轴是电机的以可旋转的方式安装的轴，转子或转子本体以不可旋转的方式联接至该轴。
在这种情况中，特别优选的是，转子具有转子轴，该转子轴具有至少一个第一盘形转子本体，第一盘形转子本体以不可旋转的方式布置在转子轴上，这通过将转子划分为磁性有效部件(转子本体)和纯机械部件(转子轴)来实现有成本效益的生产。特别地，这还使得可以以特别灵活的方式设计各种前面提到的I型和/或H型构型。
电动轴向磁通机的转子优选地可以至少部分地设计为层叠式转子。层叠式转子设计成在轴向方向上分层。替代性地，轴向磁通机的转子还可以具有转子承载件或转子本体，该转子承载件或转子本体相应地配备有磁性片和/或SMC材料并且配备有设计为永磁体的磁性元件。
转子可以包括转子本体。以优选的方式，该转子本体具有内部部分和外部部分，转子可以经由该内部部分以不可旋转的方式连接至轴，该外部部分在径向向外的方向上界定转子。转子本体可以在内部部分与外部部分之间形成有若干转子支柱，内部部分和外部部分经由这些转子支柱连接至彼此，并且这些转子支柱与内部部分的径向外表面和外部部分的径向内表面一起形成用于容纳转子的磁性元件和通量传导元件的接纳空间。作为接纳空间的替代方案，磁性元件可以布置或安置在转子承载件上。
磁性元件可以形成为呈条形磁体的形式的永磁体或呈较小的磁体块形式的永磁体。磁性元件通常布置在转子承载件中、转子承载件处或转子承载件上。轴向磁通机的转子的设计为永磁体的磁性元件与由定子绕组线圈产生的旋转磁场相互作用，定子绕组线圈通常供应有三相电流。
电动轴向磁通机的定子优选地具有定子本体，该定子本体具有在周向方向上布置的多个定子绕组。如沿周向方向所看到的，定子本体可以设计为一件式的或分段式的。定子本体可以由具有多个层叠电片的层叠定子芯形成。替代性地，定子本体还可以由压缩的软磁材料、比如所谓的SMC(软磁复合)材料形成。
轴向磁通机可以具有马达壳体。马达壳体至少部分地封围轴向磁通机，优选地完全封围轴向磁通机。马达壳体还可以容纳控制和电力电子器件。马达壳体还可以是用于电机的冷却系统的一部分，并且马达壳体可以设计成使得冷却流体可以经由该马达壳体供应至轴向磁通机并且/或者热量可以经由壳体表面消散至外部。
马达壳体可以特别地由金属材料形成。有利地，马达壳体可以由铸造金属材料、比如灰铸铁或铸钢形成。原则上，还可以设想完全地或部分地由塑料形成马达壳体。特别优选的是，马达壳体具有筒形环的基本形状。马达壳体可以设计为一件式的或多件式的。还可以有利的是，一个或更多个定子承载件至少部分地与马达壳体形成为一件式，这可以进一步提高轴向磁通机的组装的容易性。
根据本发明的有利实施方式，第一盘形定子本体和/或第二盘形定子本体可以设计为电路板，特别地设计为也被称为PCB的印刷电路板，由此定子本体可以以特别紧凑且成本有效的方式来制造。在这方面中，定子本体的绕组与电路板形成为一件式。电路板优选地是具有多个铜层的多层板，定子绕组在多层板上延伸。另一可能的实施方式是将定子本体设计为若干多层板的夹置件。电路板优选地由环氧树脂和玻璃纤维的复合材料制成。
轴向磁通机特别地意在用于在机动车辆的可电动操作的传动系内使用。特别地，轴向磁通机定尺寸成使得可以实现超过50km/h、优选地超过80km/h并且特别地超过100km/h的车辆速度。轴向磁通机特别优选地具有超过30kW、优选地超过50kW并且特别地超过70kW的输出。此外，优选的是，轴向磁通机提供大于5000rpm、特别优选地大于10000rpm、非常特别优选地大于12500rpm的速度。
此外，根据本发明的同样有利的实施方式，轴向磁通机可以具有至少一个第二冷却回路，在所述至少一个第二冷却回路中，冷却流体在轴向磁通机的操作期间于径向内周缘处进入定子本体与转子之间的第二间隙或马达壳体与转子之间的第二间隙，沿径向方向向外流动通过第二间隙，并在径向外周缘处离开第二间隙，其中，在第二间隙的外周缘处布置有第一冷却通道和/或冷却流体可以流动通过的至少一个第二冷却通道，并且第一冷却通道和/或所述至少一个第二冷却通道将冷却流体导引回至第二间隙的径向内周缘。
特别地，第二间隙也可以是由转子和与转子相邻的定子限定的磁性有效间隙。
根据本发明的另一特别优选的实施方式，第一定子本体和/或第二定子本体可以容纳在定子承载件中，这简化了定子承载件在轴向磁通机中的组装。
此外，本发明还可以进一步发展成使得定子由马达壳体至少部分地包围，其中，第一冷却通道和/或第二冷却通道至少部分地形成在马达壳体与定子之间，并且/或者其中，第一冷却通道和/或第二冷却通道至少部分地形成在马达壳体中，并且/或者第一冷却通道或第二冷却通道至少部分地形成在定子本体中的一个定子本体和/或定子承载件中的一个定子承载件中或者至少部分地形成在定子本体中的一个定子本体和/或定子承载件中的一个定子承载件上。
在本发明的同样优选的实施方式中，第一冷却通道和/或第二冷却通道可以在间隙中的一个间隙的外周缘的区域中具有沿径向方向朝向间隙敞开的第一冷却通道部段。
特别地，第一冷却通道部段可以沿径向方向延伸。特别优选地，第一冷却通道部段沿径向方向延伸通过定子承载件。然而，原则上还可以设想的是，第一冷却通道部段至少部分地轴向地导引通过定子承载件，并且特别优选地在轴向端面处离开定子承载件。为此目的，第一冷却通道部段例如可以具有L形的轴向截面轮廓。还可以有利的是将本发明进一步发展成使得第一冷却通道部段至少部分地具有与第一间隙相关联的通道部段以及与第二间隙相关联的通道部段，由此允许冷却流体通过第一冷却通道部段进行有目标的、特定于间隙的导引。
根据本发明的主题的另一优选实施方式，第一冷却通道和/或第二冷却通道可以各自具有沿轴向方向延伸的第二冷却通道部段，该第二冷却通道部段将第一冷却通道部段连接至沿径向方向延伸的第三冷却通道部段。在这种情况下，本发明还可以有利地设计成使得定子承载件和/或转子的转子轴具有沿轴向方向延伸的至少一个第四冷却通道部段，所述至少一个第四冷却通道部段将间隙中的一个间隙的径向内周缘连接至第三冷却通道部段。
为了确保在转子的内周缘处第一间隙与第二间隙之间的压力均衡，转子轴优选地可以具有沿轴向方向延伸通过转子轴的第五冷却通道部段，该第五冷却通道部段将间隙以连通的方式连接至彼此。
此外，特别优选的是，在第一冷却通道和/或第二冷却通道中布置有用于对冷却流体的流量进行控制的器件。对冷却流体的流量进行的控制最优选地可以以与速度相关和/或与压力相关和/或与离心力相关和/或与温度相关的方式来实现。
对冷却流体的流量进行的控制特别优选地设计成使得在轴向磁通机的磁场减弱区域中能够实现冷却流体通过冷却通道中的一个冷却通道的循环，而在轴向磁通机的磁场减弱区域的外侧至少减少并且优选地防止冷却流体通过冷却通道中的一个冷却通道的循环。在轴向磁通机于部分负载范围中的低速度下，以这种方式，磁性有效间隙中的摩擦损失出于效率原因而保持较低，并且通常防止冷却流体的循环。另一方面，在较高的速度下，磁性有效间隙中的间隙损失出于效率原因而仅起次要作用，因为散热效果和系统的稳健性在此更重要。
用于对冷却流体的流量进行控制的器件优选地可以选自与压力相关的开关元件的组，特别地选自阀、最优选是止回阀、基于离心力和/或与速度相关的开关元件、特别是板簧和/或基于温度的开关元件、特别是双金属元件的组。
已经证明特别有利的是，第一冷却通道部段具有用于对通过第一冷却通道部段的冷却流体的流量进行控制的器件。附加地或替代性地，还可以优选的是，用于对冷却流体的流量进行控制的器件布置在间隙中的一个间隙的径向内周缘与第三冷却通道部段之间的冷却流体路径中。
冷却流体有利地是气态的。特别地，冷却流体优选地选自包括下述各者的组：空气、氮气和含氮气体混合物、稀有气体和含稀有气体的气体混合物。
附图说明
下面在不限制本发明的总体构思的情况下参照附图更详细地解释本发明。
在附图中：
图1以第一轴向截面图示出了轴向磁通机的第一实施方式，
图2以第二轴向截面图示出了轴向磁通机的第一实施方式，
图3以轴向截面图示出了轴向磁通机的第二实施方式，
图4以轴向截面图示出了轴向磁通机的第三实施方式，
图5以轴向截面图示出了轴向磁通机的第四实施方式，
图6以轴向截面图示出了轴向磁通机的第五实施方式，
图7以轴向截面图示出了轴向磁通机的第六实施方式，
图8以轴向截面图示出了轴向磁通机的第七实施方式，
图9以轴向截面图示出了轴向磁通机的第八实施方式，
图10以轴向截面图示出了轴向磁通机的第九实施方式，
图11以轴向截面图示出了轴向磁通机的第十实施方式，
图12以轴向截面图示出了轴向磁通机的第十一实施方式，
图13以轴向截面图示出了轴向磁通机的第十二实施方式。
具体实施方式
图1示出了轴向磁通机1的第一实施方式，该轴向磁通机包括相对于定子2以可旋转的方式安装的转子3，其中，定子2具有至少一个第一盘形定子本体21，并且转子3以及第一定子本体21布置成使得在第一定子本体21与转子3之间轴向地形成有冷却流体23可以流动通过的第一磁性有效间隙24a。绕旋转轴线35旋转的转子3具有转子轴30，该转子轴具有以不可旋转的方式布置在转子轴30上的第一盘形转子本体31，该第一盘形转子本体与第一定子本体21限定了磁性有效第一间隙24a。
轴向磁通机1具有第一冷却回路4a，在该第一冷却回路中，冷却流体23在轴向磁通机1的操作期间于径向内周缘25a处进入第一间隙24a，沿径向方向向外流动通过第一间隙24a，并且在径向外周缘26a处离开第一间隙24a。在这种情况下，被导引通过第一间隙24a的冷却流体23从间隙24a消散热量。在第一间隙24a的外周缘26a处布置有冷却流体23可以流动通过的第一冷却通道27a，并且该第一冷却通道将冷却流体23导引回至第一间隙24a的径向内周缘25a。此处，经加热的冷却流体23在其重新进入第一间隙24a之前在较冷的马达壳体5和定子承载件29的直立壁上冷却。
所示出的实施方式的定子2具有第二盘形定子本体22，该第二盘形定子本体在轴向插置转子本体31的情况下以与第一定子本体21和转子轴30同轴布置的方式与第一定子本体21间隔开。因此图1以I型构型示出了轴向磁通机1。如可以从图2中的轴向截面图中看出的，第一定子本体21和第二定子本体22各自容纳在定子承载件29a、29b中，定子承载件借助于螺钉34抵靠彼此固定并且经由螺钉33共同连接至马达壳体5b。定子承载件29a、29b经由滚动轴承32相对于旋转的转子轴30安装。
轴向磁通机1还具有第二冷却回路4b，在该第二冷却回路中，冷却流体23在轴向磁通机1的操作期间于径向内周缘25b处进入第二定子本体2与转子3之间的第二间隙24b，沿径向方向向外流动通过第二间隙24b并且在径向外周缘26b处离开第二间隙24b。在第二间隙24b的外周缘26b处布置有冷却流体23可以流动通过的第二冷却通道27b，并且该第二冷却通道将冷却流体23导引回至第二间隙24b的径向内周缘25b。
图1还示出的是，定子2被马达壳体5a、5b完全包围，其中，第一冷却通道27a和第二冷却通道27b各自形成在马达壳体5a、5b与定子2或定子承载件29a、29b之间。
第一冷却通道27a和第二冷却通道27b在间隙24a、24b中的一个间隙的外周缘26a、26b的区域中具有沿径向方向朝向间隙24a、24b敞开的共用的第一冷却通道部段10。
第一冷却通道27a和第二冷却通道27b各自具有沿轴向方向延伸的第二冷却通道部段11a、11b，第二冷却通道部段将第一冷却通道部段10连接至沿径向方向延伸的第三冷却通道部段12a、12b。定子承载件29a、29b各自具有沿轴向方向延伸的第四冷却通道部段13a、13b，第四冷却通道部段在各自情况下将间隙24a、24b的径向内周缘25连接至第三冷却通道部段12a、12b。
如图3的实施方式所示出的，第一冷却通道部段10可以至少部分地具有与第一间隙24a相关联的通道部段10a以及与第二间隙24b相关联的通道部段24b，由此可以实现冷却流体23从间隙24a、24b的改进的单独导引。
图6示出了轴向磁通机1的实施方式，在该轴向磁通机中，转子3的转子轴30具有沿轴向方向延伸的第四冷却通道部段13a，该第四冷却通道部段在径向延伸的第六冷却通道部段15插置的情况下将第一间隙24a的径向内周缘25连接至第三冷却通道部段12a。由于这一点，冷却流体23在径向延伸的第三冷却通道部段12a中的径向路径可以延长，这有助于相应地改善冷却。
图13示出了图9至图10中已知的轴向磁通机1的另一改型，其中，第一冷却通道27a还在定子本体21中部分地延伸。当然，如从图1至图8中已知的，还可以使第一冷却通道27a至少部分地穿过定子承载件29a、29b。
如图8的实施方式中所示出的，为了使转子3的两个轴向侧部之间的压力均衡，转子轴30可以具有沿轴向方向延伸通过转子轴30的第五冷却通道部段14，该第五冷却通道部段将间隙24a、24b以连通的方式连接至彼此。
在图4、图5和图7的实施方式中的每个实施方式中，示出了轴向磁通机1的实施方式，在该实施方式中，在第一冷却通道27a和/或第二冷却通道27b中布置有至少一个用于对冷却流体23的流量进行控制的器件40。对冷却流体23的流量进行的控制特别地可以以与速度相关和/或与压力相关和/或与离心力相关和/或与温度相关的方式来实现。对冷却流体23的流量进行的控制特别地可以设计为使得在轴向磁通机1的磁场减弱区域中能够实现冷却流体23通过冷却通道27a、27b中的一者的循环，同时在轴向磁通机1的磁场减弱区域的外侧至少减少并且优选地防止冷却流体23通过冷却通道27a、27b中的一者的循环。
在这种情况下，图5示出了可能的实施方式，在该实施方式中，用于对通过第一冷却通道部段10的冷却流体23的流量进行控制的器件40布置在第一冷却通道部段10中。该器件设计为逆着冷却流体23的流动方向被弹簧加载的球阀，该球阀在第一冷却通道部段10的入口侧上在预定压力下自动打开并释放第一冷却通道部段10的流动横截面。
作为图5中已知的球阀的替代方案，图4示出了用于对冷却流体23的流量进行控制的器件40，该器件设计为隔膜弹簧阀。该隔膜弹簧阀主要包括板簧，该板簧借助于螺钉附接至定子承载件29的径向外部护套，该板簧在弹簧预加载的作用下以抵接的方式密封第一冷却通道部段10。
图7示出了另一替代方案。此处，用于对冷却流体23的流量进行控制的器件40布置在第一间隙24a的径向内周缘25与第四冷却通道部段13a之间的冷却流体路径中，该器件设计为弹簧元件，该弹簧元件在一个侧部上以不可旋转的方式固定至转子轴30，该弹簧元件在低速度下覆盖第四冷却通道部段13a的流动横截面，并且在较高速度下由于作用在弹簧元件上的离心力而释放第四冷却通道部段13a的流动横截面。功能基本相同的弹簧元件也位于第二冷却通道27b的第四冷却通道部段13b处。
图9示出了仅由第一定子2和带有转子本体31的第一转子3组成的轴向磁通机1的设计。在这个方面中，第一冷却回路4a设计为使得第一冷却通道27a形成在马达壳体5中。此外，所示出的轴向磁通机1还在马达壳体与转子3之间具有第二间隙24b，其中，该第二间隙24b不是磁性有效的。然而，第一转子本体31可以通过冷却流体23在第二间隙24b中循环以有效的方式被冷却，这是由于从两侧进行冷却。为了使冷却回路4a在径向内周缘25a处闭合，转子本体31具有沿轴向方向延伸通过转子本体31的通道(未进一步说明)。
图10示出了轴向磁通机1，该轴向磁通机也仅由经由螺钉连接件以不可旋转的方式定位在壳体5中的转子3和定子2组成。然而，此处，冷却流体23经由定子2的后部返回至第一间隙24a的径向内周缘25a，使得此处不需要位于马达壳体5中的通道或孔。还在此处，如图9中已经示出的，冷却流体23在转子的两个侧部上轴向流动。
图11中描绘了H型构型的轴向磁通机1。此处，相对于壳体5以不可旋转的方式布置的带有定子本体21的定子2轴向地布置在每个转子本体31a、31b的两侧。轴向磁通机1具有第一冷却回路4a和第二冷却回路4b。第一冷却通道27a和第二冷却通道27b在马达壳体5a、5b中部分地延伸，并且冷却回路4a、4b由径向延伸通过转子轴30的孔口闭合。
图12示出了图11中已知的轴向磁通机1的修改形式，该修改形式仅具有一个冷却回路4a，然而，该冷却回路被导引通过第一间隙24a和第二间隙24b。
将理解的是，各种实施方式的特征也可以彼此自由组合。本发明不限于附图中所示出的实施方式。因此，以上描述不被视为是限制性的，而被视为是说明性的。所附权利要求将被理解为是指本发明的至少一个实施方式中存在所陈述的特征。这不排除其他特征的存在。在权利要求和以上描述限定“第一”特征和“第二”特征的情况下，这种命名用于在相同类型的两个特征之间进行区分，而不限定优先顺序。
附图标记列表
1 轴向磁通机
2 定子
3 转子
4 冷却回路
5 马达壳体
10 冷却通道部段
11 冷却通道部段
12 冷却通道部段
13 冷却通道部段
14 冷却通道部段
15 冷却通道部段
21 定子本体
22 定子本体
23 冷却流体
24 间隙
25 周缘
26 周缘
27 冷却通道
29 定子承载件
30 转子轴
31 转子本体
32 滚动轴承
33 螺钉
34 螺钉
35 旋转轴线
40用于对冷却流体的流量进行控制的器件。
Claims (14)
1.一种轴向磁通机(1)，所述轴向磁通机包括相对于定子(2)以可旋转的方式安装的转子(3)，其中，所述定子(2)具有至少一个第一盘形定子本体(21)，并且所述转子(3a、3b)以及所述第一定子本体(21)布置成使得在所述第一定子本体(21)与所述转子(3)之间轴向地形成有冷却流体(23)能够流动通过的第一磁性有效间隙(24a)，
其特征在于，
所述轴向磁通机(1)具有至少一个第一冷却回路(4a)，在所述至少一个第一冷却回路中，所述冷却流体(23)在所述轴向磁通机(1)的操作期间于径向内周缘(25a)处进入所述第一间隙(24a)，沿径向方向向外流动通过所述第一间隙(24a)，并且在径向外周缘(26a)处离开所述第一间隙(24a)，其中，在所述第一间隙(24a)的所述外周缘(26a)处布置有所述冷却流体(23)能够流动通过的至少一个第一冷却通道(27a)，并且所述至少一个第一冷却通道将所述冷却流体(23)导引回至所述第一间隙(24a)的所述径向内周缘(25a)。
2.根据权利要求1所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述转子(3)具有转子轴(30)，所述转子轴带有以不可旋转的方式布置在所述转子轴(30)上的至少一个第一盘形转子本体(31a、31b)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述定子(2)包括至少一个第二盘形定子本体(22)，所述至少一个第二盘形定子本体在轴向插置所述转子本体(31a、31b)中的一个转子本体的情况下以与所述第一定子本体(21)和所述转子轴(30)同轴布置的方式与所述第一定子本体(21)间隔开。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述轴向磁通机(1)具有至少一个第二冷却回路(4b)，在所述至少一个第二冷却回路中，所述冷却流体(23)在所述轴向磁通机(1)的操作期间于径向内周缘(25b)处进入定子本体(21、22)与所述转子(3、31a、31b)之间的第二间隙(24b)或马达壳体(5a、5b)与所述转子(3、31a、31b)之间的第二间隙(24b)，沿所述径向方向向外流动通过所述第二间隙(24b)，并且在径向外周缘(26b)处离开所述第二间隙(24b)，其中，在所述第二间隙(24b)的所述外周缘(26b)处布置有所述第一冷却通道(27a)和/或所述冷却流体(23)能够流动通过的至少一个第二冷却通道(27b)，并且所述第一冷却通道和/或所述至少一个第二冷却通道将所述冷却流体(23)导引回至所述第二间隙(24b)的所述径向内周缘(25b)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述第一定子本体(21)和/或所述第二定子本体(22)容纳在定子承载件(29a、29b)中。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述定子(2)由所述马达壳体(5a、5b)至少部分地包围，其中，所述第一冷却通道(27a)和/或所述第二冷却通道(27b)至少部分地形成在所述马达壳体(5a、5b)与所述定子(2)之间，并且/或者，其中，所述第一冷却通道(27a)和/或所述第二冷却通道(27b)至少部分地形成在所述马达壳体(5a、5b)中，并且/或者所述第一冷却通道(27a)或所述第二冷却通道(27b)至少部分地形成在所述定子本体(21、22)中的一个定子本体和/或所述定子承载件(29a、29b)中的一个定子承载件中或者至少部分地形成在所述定子本体中的一个定子本体和/或所述定子承载件中的一个定子承载件上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述第一冷却通道(27a)和/或所述第二冷却通道(27b)在所述间隙(24a、24b)中的一个间隙的所述外周缘(26a、26b)的区域中具有沿所述径向方向朝向所述间隙(24a、24b)敞开的第一冷却通道部段(10)。
8.根据权利要求7所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述第一冷却通道部段(10)至少部分地具有与所述第一间隙(24a)相关联的通道部段(10a)和与所述第二间隙(24b)相关联的通道部段(24b)。
9.根据前述权利要求7至8中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述第一冷却通道(27a)和/或所述第二冷却通道(27b)各自具有沿轴向方向延伸的第二冷却通道部段(11a、11b)，所述第二冷却通道部段将所述第一冷却通道部段(10)连接至沿所述径向方向延伸的第三冷却通道部段(12a、12b)。
10.根据权利要求9所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述定子承载件(29a、29b)和/或所述转子(3)的转子轴(30)具有沿所述轴向方向延伸的至少一个第四冷却通道部段(13a、13b)，所述至少一个第四冷却通道部段将所述间隙(24a、24b)中的一个间隙的所述径向内周缘(25)连接至所述第三冷却通道部段(12a、12b)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
所述转子轴(30)具有沿所述轴向方向延伸通过所述转子轴(30)的第五冷却通道部段(14)，所述第五冷却通道部段将所述间隙(24a、24b)以连通方式连接至彼此。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
在所述第一冷却通道(27a)和/或所述第二冷却通道(27b)中布置有至少一个用于对所述冷却流体(23)的流量进行控制的器件(40)。
13.根据权利要求12所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
对所述冷却流体(23)的流量进行的控制以与速度相关和/或与压力相关和/或与离心力相关和/或与温度相关的方式来实现。
14.根据权利要求12或13所述的轴向磁通机(1)，
其特征在于，
对所述冷却流体(23)的流量进行的控制被设计成使得在所述轴向磁通机(1)的磁场减弱区域中能够实现所述冷却流体(23)通过所述冷却通道(27a、27b)中的一个冷却通道的循环，而在所述轴向磁通机(1)的所述磁场减弱区域的外侧至少减少并且优选地防止所述冷却流体(23)通过所述冷却通道(27a、27b)中的一个冷却通道的循环。
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