CN1836359A - 带有转子冷却装置的电机和相应的冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是用简单的装置优化转子的冷却。为此在具有转子夹紧环(1)的转子中规定，两个转子夹紧环中至少一个设计为有针对性地将冷却剂通过转子内的轴向孔(3、3′)导引。按一种特殊的设计，转子夹紧环(1)可成形为，使它在转子叠片铁芯(8)中的一些孔(3′)内造成第一个方向的冷却剂流，而在另一些孔(3)内造成沿另一个方向的冷却剂流。因此，仅仅通过转子夹紧环(1)的轮廓形状便可达到一种均匀的对流冷却。

Description

带有转子冷却装置的电机和相应的冷却方法
本发明涉及一种转子装置，它包括一个有多个用于流过冷却剂的轴向孔的叠片铁芯装置和两个转子夹紧环，该叠片铁芯装置沿轴向固定在这两个转子夹紧环之间。此外，本发明涉及一种具有这种转子装置的电机以及一种冷却转子装置的相应方法。
大功率电机往往需要冷却转子。例如由文件US2610992已知一种相应的电机。在那里所介绍的定子和转子叠片铁芯有一些沿轴向延伸的空气冷却通道。
为了更均匀地实施沿轴向的通风，可以规定转子两侧通风。例如在德国公开文件DE4413389中介绍了这种电机。它有两个沿轴向彼此有间距地装在一公共轴上的转子叠片铁芯、两个彼此隔开一相应距离设置的定子叠片铁芯以及一个冷却装置，它包括空气输送装置和一些沿轴向延伸的冷却通道。由于叠片铁芯的轴向间距，冷却通道各分成两个区段和以这样的方式与空气输送装置连接，即，使每个冷却通道的两个区段被冷却空气沿相反方向流过。在叠片铁芯之间的环形腔内，冷却空气从轴向转向为沿径向或反之。在这里叠片铁芯的轴向距离应选择为，使在叠片铁芯之间的环形腔内供冷却空气用的流动截面，大体等于直接汇入此环形腔内的所有冷却通道流动截面之总和。然而这种对流冷却的方式非常复杂。
因此本发明的目的在于建议一种转子装置，它可以通过一种比较廉价的结构实现对流冷却。此外应提供一种相应的冷却方法。
此目的通过一种转子装置来实现，该转子装置包括一个带有多个用于流过冷却剂的轴向孔的叠片铁芯装置以及两个转子夹紧环，该叠片铁芯装置沿轴向固定在这两个转子夹紧环之间，其中，两个转子夹紧环中的至少一个设计为有针对性地导引冷却剂通过所述轴向孔。
此外，按本发明还提供一种通过导引冷却剂通过轴向孔来冷却一个转子装置的方法，此转子装置包括一个带有多个用于流过冷却剂的轴向孔的叠片铁芯装置和两个转子夹紧环，叠片铁芯装置沿轴向固定在这两个转子夹紧环之间，按此方法，所述冷却剂借助两个转子夹紧环中的至少一个有针对性地被导引通过轴向孔。
因此以有利的方式比较经济地达到在对流冷却时将转子冷却导引装置的空气进口与空气出口分隔开。这是因为，所述一个或两个转子夹紧环可以组合在所述空气导引装置内。
优选地，轴向孔通过两个转子夹紧环中至少一个合并成多个组，使通过每一组孔的冷却剂流基本相同。通过将一个个孔分成组改善了冷却剂流动。在每个组内例如可以分别合并两个、三个或四个孔，但也可以合并任意多个。
此外，有针对性地导引冷却剂可以设计为，使各孔或各孔组彼此对流冷却。这导致沿轴向均匀地冷却转子。
此外，在至少一个转子夹紧环的一些棱边上为改善冷却剂流动将其加工或铸成圆弧形。
按一种特别有利的实施形式，至少一个转子夹紧环可以设计为通风机。因此，此转子夹紧环有三重功能：压紧叠片铁芯、导引冷却剂流以及传输冷却剂流。在这里更有利的是将至少一个转子夹紧环设计为整体。因此不会由于零件众多、焊接或钎焊过程，导致转子夹紧环高的生产成本。此外，若至少一个转子夹紧环用球墨铸铁制成，则与传统的方案相比导致重量方面的优点。
两个类似结构的转子夹紧环可以沿周向错开一个孔或一组孔地装在一根公共的轴上。由此可以用低的费用达到对流冷却。
优选地，电机和尤其电动机配备有所说明的按本发明的转子装置。
现在借助附图详细说明本发明。其中：
图1表示按本发明的转子夹紧环俯视图；
图2表示通过图1所示转子夹紧环的A-A剖面；
图3表示通过图2所示转子夹紧环的B-B截面；
图4表示通过一台具有按本发明的转子冷却装置的电机局部截面图；
图5表示转子夹紧环俯视图，它是按图1的夹紧环的相配件；
图6表示通过图5所示转子夹紧环的A-A剖面；以及
图7表示通过图6所示转子夹紧环的B-B截面。
下面详细说明的实施例代表本发明优选的实施形式。
按本发明转子夹紧环有一附加的功能，亦即导引冷却剂通过转子的轴向孔。在图1中用其俯视图表示一种相应设计的转子夹紧环1。在其圆周上设置五个三角形的冷却剂通道2。在这些冷却剂通道2内分别用点划线示意表示三个孔3，它们处于一个设在转子夹紧环1后面的没有表示的转子内。因此，通过三角形通道2分别将三个孔3合并成一个孔组。
图2在截面图内表示冷却剂通道2。由此图还可以看出，冷却剂通道2的轮廓形状沿径向倾斜地延伸。由于流动技术方面的原因采用沿径向倾斜地向外延伸的冷却剂流动通道，如结合图4详细说明的那样。
沿周向在两个冷却剂通道2之间在转子夹紧环1内分别有三个孔4。当冷却剂通道2的孔3用于将冷却剂从转子排出时，孔4用作冷却剂的进口。如图2所示，在孔的前面(涉及图1的观察方向)分别存在倾斜延伸的冷却剂导引壁5，它们遮挡着孔4。冷却剂导引壁5这种倾斜延伸的轮廓，使得在冷却剂进入时优化流动状况。
孔6处于转子夹紧环的中央，它用于安装电机的轴。
图3表示沿图2中B-B剖面的转子夹紧环1截面图。在此图中现在可以清楚看到冷却剂通道2的剖面。因为在此视图中可以直接看到孔4，所以它们用实线表示。在位于后方的转子内的孔仍用点划线暗示。
借助图4可以详细解释转子夹紧环1的工作方式。转子夹紧环1装在轴7上并夹紧一个转子叠片铁芯8。孔3处于转子叠片铁芯8内(图4下半部)，它们在图1中暗示并与冷却剂通道2连接。按所画的箭头，冷却剂从孔3通过冷却剂通道2输送到一静止的空气出口9内。截锥形导引件10使冷却剂流从冷却剂通道2导引到空气或冷却剂出口9内。
孔3′处于转子沿径向的对置侧(图4上半部)，它们与转子夹紧环1的孔4连接。通过一个相对于转子处于静止状态的冷却剂进口喷嘴11和转子夹紧环1的冷却剂导引壁5，冷却剂仍按箭头所示输送到转子的孔3′内。
在图4中没有表示的转子叠片铁芯8的另一端，同样存在一个与上面所述类似设计的转子夹紧环。
图5中与图1一样在俯视图中表示一个这种转子夹紧环。它沿周向的定位说明了它作为图1所示转子夹紧环的相配件是如何安装的。这意味着，转子夹紧环相配件101的孔104与在冷却剂通道2内转子的在图1中暗示的孔3连接。同样，在冷却剂通道102内借助点划线暗示的孔3′与在图1中被转子夹紧环1的冷却剂导引壁5遮挡的孔4连接。
图6表示通过转子夹紧环101的A-A剖面。但此剖面相对于图1所示剖面错开36°。此剖面图与图2的剖面图是一致的。
图7仍表示沿图6中的线B-B的剖面。在这里也可看到在圆周上三角形的冷却剂通道102。与图3的三角形不同，此三角形的顶端向内。因此这一设计几乎没有通风机的作用。在三角形的冷却剂通道102之间，仍分别设置三个孔104。
因为转子夹紧环101沿周向相对于转子夹紧环101错开一个孔组，亦即错开三个孔，所以孔3′在其一个端部按图4与冷却剂进口连接，以及在其另一端与冷却剂出口连接。这相应地适用于在图4的冷却剂出口处的孔3。以此方式可以不需要在结构方面有高的化费的情况下实现对流冷却。
通过冷却剂通道2造成转子夹紧环1有一种星形的结构。由此获得一种通风机的效果，它将冷却剂沿任何旋转方向径向向外输送。
但借助冷却剂通道2或102也可以构成包括两个、四个或更多个孔的孔组。当所选择的孔的配置包括两个或四个孔的孔组时，冷却剂通道的壁同样可以设计为向外倾斜，从而至少沿一个旋转方向造成用于冷却剂输送的叶轮。
不过为了实现对流冷却并非一定要将孔合并成组。确切地说在一个冷却剂通道的后面也可以只在转子叠片铁芯8内设单个孔3。冷却剂流的分割在这种情况下仍然通过冷却剂通道2的壁和冷却剂导引壁5进行。
此外，本发明也可以在这些转子中使用，即它们的冷却孔排列成一个和三个或更多个沿径向重叠的孔排。

Claims (15)

1.一种转子装置，包括
-一个叠片铁芯装置(8)，它有多个用于流过冷却剂的轴向孔(3、3′)，以及
-两个转子夹紧环(1、101)，所述叠片铁芯装置(8)沿轴向固定在它们之间，
其特征为：
-所述两个转子夹紧环(1、101)中的至少一个设计为有针对性地导引冷却剂通过所述轴向孔(3、3′)。
2.按照权利要求1所述的转子装置，其中，所述多个轴向孔(3、3′)通过所述两个转子夹紧环(1、101)中的至少一个合并成多组，使得通过一组孔(3、3′)的冷却剂流基本相同。
3.按照权利要求2所述的转子装置，其中，在一个组内分别合并两个、三个或四个轴向孔(3、3′)。
4.按照上述任一项权利要求所述的转子装置，其中，所述孔(3、3′)或孔(3、3′)组可以互相对流冷却。
5.按照上述任一项权利要求所述的转子装置，其中，所述至少一个转子夹紧环(1、101)的一些预先规定的棱边为改善冷却剂流动被加工或铸成圆弧。
6.按照上述任一项权利要求所述的转子装置，其中，所述至少一个转子夹紧环(1)设计为通风机。
7.按照权利要求6所述的转子装置，其中，所述至少一个转子夹紧环(1、101)设计为整体。
8.按照上述任一项权利要求所述的转子装置，其中，所述至少一个转子夹紧环(1、101)由球墨铸铁制成。
9.按照上述任一项权利要求所述的转子装置，其中，所述两个转子夹紧环(1)有一类似的结构，以及沿周向错开一个孔或一组孔(3、3′)地装在一根公共的轴上。
10.一种冷却转子装置的方法，该转子装置包括一个有多个用于流过冷却剂的轴向孔(3、3′)的叠片铁芯装置(8)以及两个转子夹紧环(1、101)，该叠片铁芯装置(8)沿轴向固定在这两个转子夹紧环(1、101)之间，其中，
-导引冷却剂通过所述轴向孔(3、3′)，
其特征为：
-冷却剂借助所述两个转子夹紧环(1、101)中的至少一个有针对性地被导引通过所述轴向孔(3、3′)。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，所述轴向孔(3、3′)通过所述两个转子夹紧环(1、101)中的至少一个合并成多组，使得通过一组孔(3、3′)的冷却剂分别基本上相同地流动。
12.按照权利要求11所述的方法，其中，在每个组内分别合并两个、三个或四个轴向孔(3、3′)。
13.按照权利要求10至12之一所述的方法，其中，所述孔(3、3′)或孔(3、3′)组互相对流冷却。
14.按照权利要求10至13之一所述的方法，其中，所述冷却剂通过至少一个转子夹紧环(1)被主动输送。
15.一种具有按照权利要求1至9之一所述转子装置的电机。
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