DD273923A1 - Fluessigkeitsgekuehltes gehaeuse fuer einen elektromotor - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gehaeuse eines Elektromotors so auszufuehren, dass unter Einbeziehung eines gleichmaessig verteilten Kuehlmittelstromes im Bereich einer hoeheren Waermeentwicklung eine erhoehte Waermeabfuhr gewaehrleistet ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die vom Kuehlmittel durchflossenen Labyrinthzonen A 1, A 2; B 1; B 2 an den Einflussoeffnungen 9; 10 der Lagerdeckel 7; 8 beginnen und an der Abflussoeffnung 15 enden. Im Bereich der Wickelkoepfe 2; 3 sind die Labyrinthzonen A 1 B 1 mit Turbolenznoppen 19 versehen und kleiner als die Labyrinthzonen A 2; B 2. Von den Lagerdeckeln 7; 8 erfolgt der Ueberlauf 11; 13/12; 14 der Kuehlfluessigkeit in die Labyrinthzonen des Kuehlmantels 4. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für einen flüssigkeitsgekühlten Elektromotor für den Einsatz in Baugruppen mit hoher Temperaturempfindlichkeit, niedrigem Geräuschpegel und hoher Schwinggüte.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Präzisions- und Werkzeugmaschinenbau erfüllen flüssigkeitsgekühlte Elektromotore in hohem Maße die Anforderungen nach einer hohen Schwinggüte, eines niedrigen Geräuschpegels und einer hohen Temperaturkonstanz zu den benachbarten Baugruppen.

Der flüssigkeitsgekühlte Elektromotor gestattet eine vielfältigere und engere Einbeziehung des Elektroantriebes in Gestellbaugruppen mit hohen mechanischen und thermischen Steifigkeits- und Genauigkeitsanforderungen, da Verformungen der Baugruppen durch Abwärme vermieden werden und die höhere Schwinggüte dieser Motoren den Laufgüteforderungen,

z. B. von Spindelantrieben, besser genügen.

Bekannte Ausführungen flüssigkeitsgekühlter Motore mit Kühlkanälen in der Statorbaugruppe besitzen den Nachteil, daß sich verhältnismäßig starke Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Zonen der Statorbaugruppe einstellen. Der äußere Statorbereich erfährt durch seine direkte Anlage mit dem Kühlmaterial eine stärkere Kühlung als die Wicklungsköpfe und die inneren Statorbereiche, die einer höheren Wärmebelastung unterliegen.

In der DE-OS 2256142 wird der aus diesem Nachteil resultierende Mangel durch einen inneren Luftkühlkreis um die Wicklungsköpfe erschlossen. Dazu besitzen die Lagerdeckel mit Löchern versehene ringförmige Ansätze, die mit dem Stator z. B.

durch Schweißen fest verbunden sind, so daß im Bereich der Wicklungsköpfe ein Hohlraum entsteht, in dem eine definierte Luftzirkulation mit Wärmeaustausch zum flüssigkeitsgekühlten Motorgehäuse staatfinden kann.

Der Nachteil der genannten Lösung besteht in dem Aufbau des Kühlmittelumlaufes. In dem den Stator umschließenden Kühlmantel fließt die Kühlflüssigkeit von einer zur anderen Lagerseite. Der eigene Kühlmittelumlauf der Lagerdeckel beginnt ebenfalls an der einen Lagerseite und führt über den Kühlmantel zum anderen Lagerdeckel, so daß die abtransportierte Wärmemenge des Bereiches um die Eintrittsöffnung und damit an dem einen Wicklungskopf höher ist als die des sich im Bereich der Austrittsöffnung befindlichen Wickelungskopfes. Dadurch entsteht ein Temperaturgefälle innerhalb des Motors von einer LagersBite zur anderen, was zu einer Einschränkung der Vorteile eines flüssigkeitsgekühlten Motors führt. Es ergibt sich daraus eine ungleichmäßige Restwärmeabstrahlung des Motors an die Umgebung, woraus eine unsymmetrische Verformung der angrenzenden Gestellbauteile resultiert.

Die Gestaltung.der Lagerstelle weist auf Grund ihrer in axialer Richtung weit auseinanderliegenden Abstützstellen im Lagerdeckel und am Stator eine geringere radiale Steife auf, was bei höheren äußeren dynamischen Belastungen des gesamten Motors, z. B. bei dessen Befestigung auf einem schnell bewegten Hubschlitten, zu Einschränkungen der Laufgüte führt. Des weiteren bedingt die Befestigung der Lagerstelle am Stator, z. B. durch Schweißen, einen höheren Fertigungs- und Montageaufwand.

Die Abdichtung der Kühlflüssigkeit im Lagerdeckel zum Inneren und zur äußeren Umgebung des Motors durch Ringe aus elastischem Material stellt ein Verschleißteil dar und kann zu Leck- und damit zu Sicherheitsverlusten führen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, einen flüssigkeitsgekühlten Motor in seinen technischen Eigenschaften zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gehäuse eines Motors der eingangs genannten Art so auszuführen, daß unter Einbeziehung eines gleichmäßig verteilten Kühlmittelstromes im Bereich einer höheren Wärmeentwicklung eine erhöhte Wärmeabfuhr gewährleistet ist und daß durch die Ausführung der Gehäusebaugruppe eine hohe mechanische und thermische Steife erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die vom Kühlmittel durchflossenen Labyrinthzonen der Lagerdeckel und des Kühlmantels jeweils an den Einflußöffnungen der Lagerdeckel beginnen und über die Überlauföffnungen der Lagerdeckel zu den jeweils am äußeren Anfang der Endseiten des Kühlmantels angeordneten Einflußöffnungen führen und in der in der Mitte des Kühlmantels angeordneten Abflußöffnung enden. Die Labyrinthzonen kleineren Durchschnittquerschnittes sind im Bereich der Winkelköpfe angeordnet. Im Bereich der kleineren Labyrinthzonen sind Turbolenznoppen angeordnet. Der Kühlmantel und die Lagerdeckel bilden in sich geschlossene flüssigkeitsdichte Durchflußsektionen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Hauptansicht des Motors in Schnittdarstellung Fig.2: Ansicht des Lagerdeckels (Schnitt A-A).

Der Stator 1 mit seinen Wicklungsköpfen 2 und 3 ist fest am Kühlmantel 4 angeordnet. Der Kühlmantel 4 besitzt zwei durch verbundene Ringnuten gebildete Labyrinthzonen A1-A2; B1-B2, die symmetrisch von den an den beiden Endseiten des Kühlmantels 4 angeordneten Einflußöffnungen 13 und 14zu der gemeinsamen Ausflußöffnung 15 führen.

An den beiden Endseiten des Kühlmantels 4 befinden sich die Lagerdeckel 7 und 8. In diesen sind Labyrinthzonen A1-A2 oder B1-B2 von den Einflußöffnungen 9 bzw. 10 als eine äußere und eine verbundene innere Ringnut ausgebildet. Die Einflußöffnungen 9 bzw. 10 sind der äußeren Ringnut A1 bzw. B1 zugeordnet. Die Überlauföffnungen 11 und 12 der Lagerdeckel 8 und 7 sind mit den Einflußöffnungen 13 bzw.14des Kühlmantels 4 verbunden, so daß der Kühlmittelumlauf von den beiden Lagerdeckeln 7 und 8 zur Mitte des Kühlmantels 4 führt.

Die so gebildeten Labyrinthzonen A1-A2 und B1-B 2 der gesamten Kühlummantelung weisen in den Bereichen der Wicklungsköpfe 2; 3, in den Labyrinthzonen A1 und B1 gegenüber den übrigen Labyrinthzonen A2 und B2 zusätzlich Turbolenznoppen 19 auf.

In den Lagerdeckeln 7 und 8 befinden sich die Wälzlager 17 bzw. 16, die die mit dem Rotor 5 verbundene Welle 6 aufnehmen. Der Rotor 5 besitzt eigene Lüfterflügel 18. Die Lagerdeckel 7 und 8 besitzen Zentrierungen, mit denen der Kühlmantel 4 und damit der Stator 1 lagebestimmt gegenüber dem Rotor 5 angeordnet wird. Der Kühlmantel 4 und die Lagerdeckel 7 und 8 bilden in sich geschlossene und flüssigkeitsdichte Durchflußsektionen.

Die Wirkungsweise der Kühlung des Motors ist folgende:

Beim Drehen des Rotors 5 mit der Welle 6 erzeugen die Lüfterflügel 18 einen Luftstrom, der die Wärme der Wicklungsköpfe 2 und 3 an die Labyrinthzonen A1 und B1 führt.

Die Kühlflüssigkeit tritt gleichzeitig an den Einflußöffnungen 9 und 10 der Lagerdeckel 7 und 8 ein, fließt über die äußere Ringnut der Labyrinthzone A1 bzw. B1 in die innere Ringnut der Labyrinthzone A2 bzw. B 2. Durch die Gestaltung der Labyrinthzonen A1 bzw. B1, die durch die zusätzlichen Turbolenznoppen 19 gekennzeichnet sind, erfolgt in diesen Bereichen gegenüber den Labyrinthzonen A2 bzw. B2 eine erhöhte Wärmeübergabe an das Kühlmittel.

Durch die Überlauföffnungen 11 und 12 der Lagerdeckel 7 und 8 fließt das Kühlmittel über die Einflußöffnungen 13 und 14 in den Kühlmantel 4. Dabei führt die Flußrichtung des Kühlmittels jeweils von den Lagerseiten über ein Labyrinth zur Mitte des Kühlmantels 4, zur gemeinsamen Ausflußöffnung 15 und durchfließt so in den Bereichen der Wicklungsköpfe 2 und3 die Labyrinthzonen A1 bzw. B1 mit erhöhter Wärmeübergabe an das Kühlmittel und in den übrigen Bereichen die Labyrinthzonen A2 bzw. B2.

Durch die Zentrierung des Lagerdeckels an den inneren Durchmessern des Kühlmantels ergibt sich eine hohe mechanische Steife des Bauteiles und eine zusammenhängende Anordnung der Labyrinthzonen der Lagerdeckel mit dem Kühlmantel. Die Ausbildung der Labyrinthzonen hinsichtlich ihrer Größe und Anordnung zu den abzuführenden Wärmemengen sowie der Überlauf des Labyrinthes von den Lagerdeckeln zu dem Kühlmantel ist konstruktiv einfach zu lösen.

Durch den beidseitigen Einlaß des Kühlmittels an den Lagerdeckeln und den symmetrischen Durchfluß des Kühlmittels zum Auslaß sowie durch die angepaßte Gestaltung der Labyrinthzonen im Bereich der Wicklungsköpfe wird der unterschiedlichen Wärmeentwicklung in den Bereich des Elektromotors Rechnung getragen und damit eine hohe thermische Steife erziehlt.

Die hohe mechanische Steife des Bauteiles in Verbindung mit der geschlossenen flüssigkeitsdichten Gestaltung ergibt außerdem den Vorteil einer hohen Laufgüte und eines geringen Lärmpegels.

Claims (2)

1. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse für einen Elektromotor mit einer von einem Kühlmittel durchflossenen Kühlummantelung für einen darin aufzunehmenden Stator, einer Rotorwelle und zwei dazugehörigen flüssigkeitsgekühlten Lagerdeckeln, gekennzeichnet dadurch, daß die vom Kühlmittel durchflossenen Labyrinthzonen (A1-A2; B1-B2) der Lagerdeckel (7; 8) und des Kühlmantels (4) jeweils an den Einflußöffnungen (9; 10) der Lagerdeckel (7; 8) beginnen, über die Überlauföffnungen (11; 12) der Lagerdeckel (7; 8) zu den jeweils am äußeren Umfang an den Endseiten des Kühlmantels (4) angeordneten Einflußöffnungen (13; 14) führen und in der in der Mitte des Kühlmantels (4) angeordneten gemeinsamen Abflußöffnung (15) enden, wobei die Labyrinthzonen (A 1; B1) im Bereich der Wickelköpfe (2; 3) des Stators (1) angeordnet sind und zusätzlich Turbolenznoppen (19) aufweisen.

2. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß der Kühlmantel (4) und die Lagerdeckel (7; 8) in sich geschlossene, flüssigkeitsdichte Durchflußsektionen darstellen.