DE10045424A1 - Flüssigkeitsgekühlter Elektromotor - Google Patents
Flüssigkeitsgekühlter ElektromotorInfo
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Abstract
In Hydraulikantrieben werden kompakte, leistungsfähige Motor-Pumpen-Aggregate benötigt. Diese Forderungen werden dadurch erreicht, dass ein Elektromotor und eine oder mehrere Pumpen so weit wie möglich in einem Gerät integriert werden. Das weist allerdings den Nachteil auf, dass somit nur ein spezieller Typ einer Pumpe in den Motor integriert werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor können auf einfache Weise unterschiedlichste Typen von Pumpen an den Elektromotor angebunden werden, ohne die Vorteile herkömmlicher Aggregate, nämlich die inhärente Flüssigkeitskühlung und -schmierung des Elektromotors, zu verlieren, da bei dem vorliegenden Elektromotor der Mantel des Motorgehäuses zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und in den Lagerschildern zumindest jeweils ein Verbindungskanal für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit vom Mantelhohlraum zu den Lagern vorgesehen ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Elektromotor mit einer
Motorwelle, zwei an den Stirnseiten des Motorgehäuses angebrachten Lagerschildern, die
zu jeder Seite zumindest ein Lager tragen in denen die Motorwelle drehbar gelagert ist,
sowie mit zumindest einer rotierenden Hydraulikpumpe, beispielsweise einer Axialkolben-,
Flügel- oder Zahnradpumpe, deren Antriebswelle mittels einer Kupplung mit der Motorwelle
verbunden ist und die vom Elektromotor angetrieben wird, sowie ein entsprechendes
Verfahren.
In der US 5,181,837 und der US 5,320,501 sind Elektromotoren gemäß dem Oberbegriff der
vorliegenden Erfindung geoffenbart. In beiden Patentschriften wird ein Elektromotor gezeigt,
der an einer oder an beiden Seiten mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist und diese
antreibt. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei entweder über eine Einlassöffnung am Gehäuse
des Motors oder über ein Lagerschild zugeführt und durchströmt das gesamte Gehäuse,
umgibt somit auch den Stator und Rotor des Elektromotors, und schmiert die Lagerstellen
und die Verbindung zwischen Motorwelle und Pumpenwelle. Die Pumpen saugen bei diesen
Ausführungen die Hydraulikflüssigkeit direkt aus dem Motorraum an.
Das Motorgehäuse und die Lagerschilder sind für einen speziellen Typ von Pumpe
ausgelegt, kann also nur als eine fixe Kombination von Motor mit Pumpe verwendet werden.
Da die Hydraulikflüssigkeit direkt mit dem Elektromotor in Berührung kommt, muss dieser
spezielle konstruktive und elektrische Anforderungen erfüllen. Zum einen muss er natürlich
elektrisch isoliert ausgeführt sein und zum anderen muss er das ungehinderte Durchströmen
der Hydraulikflüssigkeit gewährleisten, was direkt einsichtlich den Aufwand und die Kosten
bei der Herstellung erhöht.
Außerdem erhöhen sich natürlich die Verluste des Elektromotors durch einen wesentlich
höheren Drehwiderstand, da dieser vollständig in der Hydraulikflüssigkeit laufen muss.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es einen Elektromotor anzugeben, der eine effiziente
Kühlung der Wicklungen des Motors besitzt und der gleichzeitig auch die Kühlung der Lager
sicherstellt.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Mantel des Motorgehäuses
zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und einen
Mantelhohlraum bildet und dass in den Lagerschildern zumindest jeweils ein
Verbindungskanal für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit vom Mantelhohlraum zu den Lagern
vorgesehen ist.
Dadurch, dass die Kühlflüssigkeit vom Mantelhohlraum über die Verbindungskanäle zu den
Lagerstellen geführt wird, erhält man einen Kühlkreislauf, der den Elektromotor kühlt und
gleichzeitig auch die Lagerstellen kühlen kann. Dieser Kühlkreislauf kann vollkommen
abgekoppelt von Hydraulikkreisläufen der Hydraulikpumpen betrieben werden, wodurch eine
konstante Kühlung unabhängig von diesen anderen Hydraulikkreisläufen erreicht werden
kann. Insbesondere ist man dadurch unabhängig vom momentanen Fördervolumen der an
den Elektromotor angebundenen Hydraulikpumpen. Außerdem ist es denkbar, dass bei
dieser Ausführung der Kühlkreislauf auch bei einem stehenden Elektromotor aufrecht
erhalten wird.
Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn eine mit einem
Kühlmittelreservoir verbundene Einlassöffnung für Kühlflüssigkeit am zylindrischen Teil des
Motorgehäuses vorgesehen ist, die mit dem Mantelhohlraum verbunden ist und wenn eine
mit einem Kühlmittelreservoir verbundene Auslassöffnung für Kühlflüssigkeit am
zylindrischen Teil des Motorgehäuses angeordnet ist und mit dem Mantelhohlraum
verbunden ist. Die Kühlflüssigkeit kann so zentral zu- und abgeführt werden und es ergibt
sich eine leichte Zugänglichkeit zur Einlass- und Auslassöffnung.
Eine einfache Alternative dazu ist in zumindest einem Lagerschild zumindest eine mit dem
Verbindungskanal verbundene Ein- und/oder Auslassöffnung für Kühlflüssigkeit anzuordnen.
Dazu ist es vorteilhaft im Mantelhohlraum zumindest drei von der Kühlflüssigkeit
durchströmbare Kanäle vorzusehen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, die einzelnen Kanäle
im Mantelhohlraum nebeneinander anzuordnen und nur durch Trennwände voneinander zu
trennen, sodass im Wesentlichen der gesamte Mantelhohlraum von Kühlflüssigkeit
durchströmbar ist. Dadurch, dass der gesamte Mantelhohlraum von Kühlflüssigkeit
durchströmt wird, ergibt sich eine maximale Kühlleistung und der Elektromotor wird über den
ganzen Umfang gleichmäßig gekühlt.
Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform erhält man, wenn in serieller Weise zuerst ein
Lagerschild, dann ein Teil des Mantelhohlraumes, dann das zweite Lagerschild und im
Anschluss daran der Rest des Mantelhohlraumes von der Kühlflüssigkeit durchströmt wird,
da diese Ausführungsvariante konstruktiv sehr einfach umgesetzt werden kann.
Wenn der Innenraum des Motorgehäuses, in dem der Elektromotor angeordnet ist,
gegenüber der Kühlflüssigkeit mittels einer Dichtung, vorzugsweise einer berührungslosen
Dichtung, abgedichtet ist, stellt man sicher, dass der Motorraum nicht von der Kühlflüssigkeit
durchströmt wird, der Elektromotor folglich zur Gänze in Luft läuft. Dadurch ergibt sich
zwangsläufig ein höherer Wirkungsgrad gegenüber einem Elektromotor der beispielsweise in
der Kühlflüssigkeit laufen würde, da der Drehwiderstand wesentlich geringer ist. Außerdem
können handelsübliche Motorbauteile verwendet werden, da diese nicht speziell gegenüber
der Kühlflüssigkeit isoliert werden müssen, was die Kosten eines erfindungsgemäßen
Elektromotors natürlich wesentlich verringert.
Eine besonders kompakte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Motorwelle an zumindest
einem ihrer Enden einen Teil einer Kupplung aufweist, über den die Antriebswelle der
Hydraulikpumpe mit der Motorwelle verbindbar ist und das Lagerschild zumindest den auf
der Motorwelle befindlichen Teil der Kupplung umgibt und die dem Motorgehäuse
abgewandte Stirnseite des Lagerschildes einen Flansch aufweist. Damit schafft man die
Voraussetzung, um auf sehr einfache Weise z. B. eine Hydraulikpumpe mit dem Elektromotor
zu verbinden.
Ein weiterer konstruktiver Vorteil ergibt sich, wenn das Lagerschild einer Seite des
Elektromotors, an der keine Hydraulikpumpe angeflanscht ist, mit einer Abschlussplatte
flüssigkeitsdicht verschlossen ist, da man dann auf beiden Seiten des Motors das selbe
Lagerschild verwenden kann, was zusätzlich noch die Herstellungskosten verringert.
Als ganz besonders günstig stellt es sich heraus, wenn die Kühlflüssigkeit eine schmierende
Wirkung aufweist, da sie dann direkt auch zur Schmierung hergenommen werden kann. Ein
konstruktiver Vorteil ergibt sich daraus, wenn die Kupplungsverbindungen zwischen
Elektromotorwelle und Antriebsweile der Hydraulikpumpen und die Lager der
Elektromotorwelle so angeordnet und ausgeführt sind, dass sie durch die durchfließende
Kühlflüssigkeit schmierbar sind. Es müssen also keine zusätzlichen konstruktiven
Vorkehrungen getroffen werden, um die Kupplungen und die Lager zu schmieren.
Insbesondere sind keine fettgeschmierten Lager erforderlich und es kann die Wartung,
hinsichtlich der Schmierung, der Lager und/oder der Kupplung entfallen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die Adapterringe und die
Kupplungen tauschbar sind und somit verschiedene Typen von Hydraulikpumpen anpassbar
sind. Damit ist es möglich ohne konstruktive Änderungen am Elektromotor vorzunehmen,
durch einfaches Austauschen zweier einfacher und billiger Bauteile, unterschiedliche Typen
von Hydraulikpumpen, auch von verschiedenen Herstellern, am selben Elektromotor zu
betreiben, wodurch man bei der Wahl der Hydraulikpumpe nicht mehr an einen bestimmten
Hersteller oder Typ gebunden ist, sondern flexibel nach Preis und Einsatzzweck wählen
kann. Eine besonders einfache Kupplung erhält man, wenn die Kupplung als
Verzahnungshülse ausgebildet sind. Diese sind standardisiert, besitzen eine geringe
Baugröße, sind einfach herstellbar, leicht tauschbar und im Vergleich zu anderen
Kupplungstypen, wie z. B. eine elastische Kupplung, sehr günstig.
Als vorteilhaft stellt es sich heraus, wenn vor dem Eintritt in den Mantelhohlraum des
Motorgehäuses eine Einrichtung zur Kühlung der Kühlflüssigkeit, beispielsweise ein Öl-
/Wasserwärmetauscher, und nach dem Austritt aus dem Mantelhohlraum eine Einrichtung
zur Filterung der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Durch die Filterung werden mögliche
Verunreinigungen aus der Kühlflüssigkeit entfernt, wodurch zum Beispiel eine Verblockung
der Verbindungskanäle im Elektromotor verhindert werden kann. Durch eine externe
Kühlung der Kühlflüssigkeit erhält man einen wesentlich effektiveren Kühlkreislauf und in
direkter Folge eine bessere Kühlung des Elektromotors.
Besonders günstig ist es, wenn die Hydraulikflüssigkeit gleichzeitig als Kühlflüssigkeit
verwendbar ist, wodurch sich die Kosten des Betriebes eines solchen Aggregates
vermindern. Dieser Effekt wird noch weiter unterstützt, wenn die Kühl- und die
Hydraulikflüssigkeit aus einem gemeinsamen Flüssigkeitsreservoir entnehmbar sind.
Wird eine Hydraulikpumpe zur Aufrechterhaltung des zur Kühlung und Schmierung des
Elektromotors notwendigen Hydraulikkreislaufes an einer Seite des Elektromotors
angeflanscht und von diesem angetrieben, ergibt sich eine sehr günstige Ausführungsform,
da kein eigener Elektromotor zum Antrieb der Hydraulikpumpe des Kühlkreislaufes benötigt
wird. Wird im Gegensatz dazu eine separate Hydraulikpumpe mit einem eigenen Antrieb zur
Aufrechterhaltung des zur Kühlung und Schmierung des Elektromotors notwendigen
Hydraulikkreislaufes vorgesehen, so kann der Kühlkreislauf unabhängig vom Elektromotor
aufrecht erhalten werden, man kann beispielsweise also auch bei ruhendem Elektromotor
kühlen, und man kann die gesamte Elektromotorleistung für die eigentlichen
Hydraulikkreisläufe verwenden.
Besonders vorteilhaft ist es an den Lagerschildern Füße vorzusehen, die den Elektromotor
und die Hydraulikpumpen tragen und mit welchen der Elektromotor an einer Unterlage
befestigbar ist, da so das gesamte Aggregat, also Elektromotor und angeflanschte
Hydraulikpumpen, als Gesamteinheit steifer wird. Damit können eventuell auftretende
Schwingungen reduziert werden und gleichzeitig auch die Geräuschentwicklung verringert
werden.
Die Erfindung wird anhand der beispielhaften, schematischen und nicht einschränkenden
Darstellungen Fig. 1 bis Fig. 5 beschrieben. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Schnitt-Darstellung eines erfindungsgemäßen
Elektromotors.
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Lagerstelle eines erfindungsgemäßen
Elektromotors.
Fig. 3 und Fig. 4 jeweils eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufes.
Fig. 5 eine schematische Darstellung des aufgerollten Motormantels.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 beschrieben. Die vergrößerte Darstellung
in Fig. 2 dient zur besseren Anschaulichkeit.
Der Elektromotor 1 mit einem Stator 16, der an der Innenseite des Motorgehäuses 2
befestigt ist, und einem Rotor 17, der auf der Motorwelle 7 befestigt ist, befindet sich in
einem Motorgehäuse 2. An jeder Seite des Motorgehäuses 2 schließt stirnseitig ein
Lagerschild 3 an, in dem jeweils ein Lager 4 für die Motorwelle 7 gehalten wird. Die Lager 4
sind jeweils durch einen Lagerhalter 14 in den Lagerschildern 3 fixiert. Die Lagerschilder 3
schließen stirnseitig mit einem Flansch 18 ab. An diese Flansche 18 können mittels
unterschiedlicher Adapterringe 9 verschiedene Typen von Hydraulikpumpen 6 an den
Elektromotor 1 angeflanscht werden. Die zu beiden Seiten des Elektromotors 1
angeflanschten Hydraulikpumpen 6 sind jeweils über eine Kupplung 8 mit der Motorwelle 7
verbunden und werden daher direkt vom Elektromotor 1 angetrieben. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 8 als Verzahnungshülse ausgeführt.
Zur Kühlung des Elektromotors 1 ist der Mantel des Motorgehäuses 2 hohl ausgeführt und in
mehrere durchströmbare Kanäle unterteilt. Dieser Mantelhohlraum 5 dient zur Aufnahme der
Kühlflüssigkeit, die gleichzeitig auch als Schmiermittel für die Lager 4 und gegebenenfalls
auch für die Kupplungen 8 dient. Die Kühlflüssigkeit wird über eine Einlassöffnung 13 in den
Mantelhohlraum 5 zugeführt. Auf beiden Seiten des Elektromotors 1 befindet sich im
zugehörigen Lagerschild 3 ein Verbindungskanal 11 für Zufuhr von Kühlflüssigkeit in das
Lagerschild 3 und ein Verbindungskanal 12 für die Abfuhr von Kühlflüssigkeit vom
Lagerschild 3. Die Lagerschildinnenräume 19 werden dabei vollständig mit Kühlflüssigkeit
ausgefüllt, die Lager 4 und die Kupplungen 8 werden damit von Kühlflüssigkeit umgeben und
schmiert und kühlt diese gleichzeitig. Die Kühlflüssigkeit wird im Motorgehäuse 2 über ein in
Fig. 5 dargestelltes Kanalsystem geführt.
Der Innenraum des Motorgehäuses 2 selbst wird dabei durch Dichtungen 10, die sich in den
Lagerhaltern 14 befinden, gegenüber der Kühlflüssigkeit abgedichtet und es wird
sichergestellt, dass keine Kühlflüssigkeit in das Motorgehäuse 2 eindringen kann. Die
angeflanschten Hydraulikpumpen 6 müssen ebenfalls flüssigkeitsdicht gegenüber den
Lageschildinnenräumen 19 abgedichtet sein. Weiters müssen die Verbindungen zwischen
den Flanschen 18 der Lagerschilder 3 und den Adapterringen 9, die Verbindungen zwischen
den Adapterringen 9 und den Hydraulikpumpen 6 sowie die Verbindungen zwischen
Lagerschildern 3 und Motorgehäuse 2 flüssigkeitsdicht abgedichtet sein.
Die Lagerschilder 3 sind in diesem Beispiel als Gussteile ausgeführt und bilden gleichzeitig
auch die Füße 24, die den Elektromotor 1 und die Hydraulikpumpen 6 tragen und mittels
derer das Motor-Pumpen-Aggregat an einer Unterlage befestigt wird.
Die obige Beschreibung eines erfindungsgemäßen Elektromotors ist in keiner Weise
einschränkend. Insbesondere ist es möglich die Form, Anzahl und Position der
Verbindungskanäle konstruktiv anders zu gestalten, oder einen anderen Kupplungstyp zu
verwenden, wie beispielsweise eine Passfederverbindung. Außerdem ist die maximale
Anzahl der an einer oder an beiden Seiten des Elektromotors anflanschbaren
Hydraulikpumpen nur von der Leistung des Elektromotors abhängig.
Der Kühlkreislauf des Elektromotors 1 wird, wie in Fig. 3 gezeigt, durch eine der
Hydraulikpumpen 6, die an den Elektromotor 1 angeflanscht ist und von diesem angetrieben
wird, aufrecht erhalten. Die Kühlflüssigkeit wird dabei von einem gemeinsamen
Flüssigkeitsreservoir 22 angesaugt und wird über einen Wärmetauscher 20, zur Kühlung der
Kühlflüssigkeit, in den Elektromotor 1 gefördert. Dort gelangt die Kühlflüssigkeit wie oben
beschrieben zur Schmierung und Kühlung an die Lagerstellen. Danach wird die
Kühlflüssigkeit über einen Filter 21 wieder zurück in das Flüssigkeitsreservoir 22 gefördert.
Dieser Kühlkreislauf ist konstruktiv und fördermengenmäßig so ausgeführt, dass der
Elektromotor 1 damit im Betrieb ohne zusätzliche Kühleinrichtungen gekühlt werden kann.
In Fig. 4 wird der Kühlkreislauf nicht durch eine der an den Elektromotor 1 angeflanschten
Hydraulikpumpen 6, sondern über ein separates Motor-Hydraulikpumpen-Aggregat 23
betrieben. Der Weg der Kühlflüssigkeit führt wiederum vom Flüssigkeitsreservoir 22 über
einen Wärmetauscher 20 in den Elektromotor 1 und über einen Filter 21 wieder zurück in das
Flüssigkeitsreservoir 22.
Der beschriebene Kühlkreislauf ist nicht einschränkend. Insbesondere können zusätzliche
oder andere Einrichtungen zum Kühlen oder Filtern der Kühlflüssigkeit vorgesehen werden,
oder es können für die Hydraulikkreisläufe und für den Kühlkreislauf unterschiedliche
Flüssigkeiten und damit zwangsweise auch unterschiedliche Flüssigkeitsreservoirs
verwendet werden.
In Fig. 5 wird anhand eines Beispieles die Führung der Hydraulikflüssigkeit im
Mantelhohlraum 5 gezeigt. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt dabei am Ende einer Seite des
Motorgehäuses 2 über eine Einlassöffnung 13 in einen ersten durch Trennwände 28
abgetrennten axialen Kanal 25, den sie über die gesamte axiale Länge des Motorgehäuses 2
durchströmt. An der gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 2 gelangt die
Hydraulikflüssigkeit über einen Verbindungskanal 11 in das auf dieser Seite angeflanschte
Lagerschild 3 und füllt den Lagerschildinnenraum vollständig aus. Die Hydraulikflüssigkeit
wird über einen zweiten Verbindungskanal 12 wieder vom Lagerschild 3 abgeführt,
durchströmt über die gesamte axiale Länge des Motorgehäuses 2 einen zweiten durch
Trennwände 28 abgetrennten axialen Kanal 26 und gelangt an der gegenüberliegenden
Seite des Motorgehäuses 2 über einen Verbindungskanal 11 in das auf dieser Seite
angeflanschte Lagerschild 3 und füllt wiederum den Lagerschildinnenraum vollständig aus.
Die Hydraulikflüssigkeit wird über einen zweiten Verbindungskanal 12 wieder vom
Lagerschild 3 abgeführt und gelangt in ein durchströmbares Kanalsystem 27 in dem die
Hydraulikflüssigkeit durch Umlenkwände 29 mehrfach in axialer Richtung umgelenkt wird
und so den gesamten restlichen Mantelhohlraum 5 durchströmt. Am Ende dieses
Kanalsystems 27 befindet sich eine Auslassöffnung 15 durch die die Hydraulikflüssigkeit
abgeführt und in weiterer Folge wie oben beschrieben zum Flüssigkeitsreservoir 22
zurückbefördert wird.
Bei diesem nicht einschränkenden Beispiel durchströmt die Hydraulikflüssigkeit also
hintereinander die Lagerschilder 3 und den gesamten Mantel des Motorgehäuses 2. Es wäre
allerdings auch denkbar die Hydraulikflüssigkeit gleichzeitig durch beide Lagerschilder 3 zu
führen, die Ein- 13 und Auslassöffnungen 15 anders anzuordnen, oder mehrere Ein- 13 und
Auslassöffnungen 15 vorzusehen. Weiters ist es denkbar die Hydraulikflüssigkeit im
Kanalsystem 27 anders zu führen, zum Beispiel in axialer und/oder radialer Richtung.
Weiters ist es natürlich im Bereich der Erfindung nur einen Teil des Mantels des
Motorgehäuses 2 hohl auszubilden wodurch natürlich auch nur ein Teil des Mantels des
Motorgehäuses 2 von Hydraulikflüssigkeit durchströmt werden würde. Die
Hydraulikflüssigkeit kann also beliebig durch den Mantel des Motorgehäuses 2 und den
Lagerschildern geführt werden, wobei jeweils die Ein- 13 und Auslassöffnungen 15, die Lage
der Verbindungskanäle 11, 12 in den Lagerschildern 3, sowie die Kanäle 25, 26 und 27 im
Mantelhohlraum 5 angepasst werden müssen.
Claims (30)
1. Ein flüssigkeitsgekühlter Elektromotor (1) mit einer Motorwelle (7), zwei an den
Stirnseiten des Motorgehäuses (2) angebrachten Lagerschildern (3), die zu jeder Seite
zumindest ein Lager (4) tragen in denen die Motorwelle (7) drehbar gelagert ist, sowie mit
zumindest einer rotierenden Hydraulikpumpe (6), beispielsweise einer Axialkolben-,
Radialkolben-, Flügel- oder Zahnradpumpe, deren Antriebswelle mittels einer Kupplung (8)
mit der Motorwelle (7) verbunden ist und die vom Elektromotor (1) angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Motorgehäuses (2) zur Aufnahme einer
Kühlflüssigkeit zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und einen Mantelhohlraum (5) bildet
und dass in den Lagerschildern (3) zumindest jeweils ein Verbindungskanal (11) für die
Zufuhr von Kühlflüssigkeit vom Mantelhohlraum (5) zu den Lagern (4) vorgesehen ist.
2. Ein flüssigkeitsgekühlter Elektromotor (1) mit einer Motorwelle (7), zwei an den
Stirnseiten des Motorgehäuses (2) angebrachten Lagerschildern (3), die zu jeder Seite
zumindest ein Lager (4) tragen in denen die Motorwelle (7) drehbar gelagert ist, sowie mit
auf jeder Seite zumindest einer rotierenden Hydraulikpumpe (6), beispielsweise einer
Axialkolben-, Radialkolben-, Flügel- oder Zahnradpumpe, deren Antriebswelle mittels einer
Kupplung (8) mit der Motorwelle (7) verbunden ist und die vom Elektromotor (1) angetrieben
wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Motorgehäuses (2) zur Aufnahme
einer Kühlflüssigkeit zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und einen Mantelhohlraum (5)
bildet und dass in den Lagerschildem (3) zumindest jeweils ein Verbindungskanal (11) für
die Zufuhr von Kühlflüssigkeit vom Mantelhohlraum (5) zu den Lagern (4) vorgesehen ist.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am
zylindrischen Teil des Motorgehäuses (2) zumindest eine mit einem Kühlmittelreservoir (22)
verbundene Ein- und/oder Auslassöffnung (13) für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, die mit
dem Mantelhohlraum (5) verbunden ist.
4. Elektromotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest
einem Lagerschild (3) zumindest eine Ein- und/oder Auslassöffnung (15) für Kühlflüssigkeit
vorgesehen ist.
5. Elektromotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im
Mantelhohlraum (5) zumindest drei von der Kühlflüssigkeit durchströmbare Kanäle (25, 26,
27) vorgesehen sind.
6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kanäle
(25, 26, 27) im Mantelhohlraum (5) nebeneinander angeordnet sind und nur durch
Trennwände (28) voneinander getrennt sind, sodass im Wesentlichen der gesamte
Mantelhohlraum (5) von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist.
7. Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden
Lagerschildern (3) zumindest ein Verbindungskanal (12) für die Abfuhr von Kühlflüssigkeit
von den Lagern (4) zum Mantelhohlraum (5) vorgesehen ist.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster durch
Trennwände (28) abgetrennter axial verlaufender Kanal (25) im Mantelhohlraum (5) mit der
Einlassöffnung (13) verbunden ist und dass dieser Kanal (25) auf einer Seite des
Elektromotors (1) fluchtend mit den Verbindungskanälen (11) zur Kühlmittelzufuhr zu dem
zugehörigen Lagerschild (3) angeordnet ist.
9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter durch
Trennwände (28) abgetrennter axial verlaufender Kanal (26) unmittelbar neben dem ersten
abgetrennten Kanal (25) angeordnet ist, dass dieser Kanal (26) auf der einen Seite des
Elektromotors (1), an der der erste Kanal (25) in das zugehörige Lagerschild (3) mündet,
fluchtend mit den Verbindungskanälen (12) zur Kühlmittelabfuhr von dem zugehörigen
Lagerschild (3) angeordnet und verbunden ist und dass dieser Kanal (26) auf der
gegenüberliegenden Seite des Elektromotors (1) fluchtend mit den Verbindungskanälen (11)
zur Kühlmittelzufuhr zu dem anderen zugehörigen Lagerschild (3) angeordnet und
verbunden ist.
10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere axial
verlaufende, nebeneinander angeordnete Kanäle (27) nacheinander miteinander in
Verbindung stehen, dass in zumindest einem dieser Kanäle (27) die Hydraulikflüssigkeit
durch Umlenkwände (29) umlenkbar ist, dass einer dieser Kanäle (27) unmittelbar neben
dem zweiten abgetrennten Kanal (26) angeordnet ist, dass dieser Kanal (27) auf der einen
Seite des Elektromotors (1), an der der zweite abgetrennte Kanal (26) in das zugehörige
Lagerschild (3) mündet, fluchtend mit den Verbindungskanälen (12) zur Kühlmittelabfuhr von
dem zugehörigen Lagerschild (3) angeordnet und verbunden ist, und dass der letzte dieser
Kanäle (27) unmittelbar neben dem ersten abgetrennten Kanal (25) angeordnet ist und mit
der Auslassöffnung (15) verbunden ist.
11. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kühlkanäle (25, 26, 27) so angeordnet und miteinander verbunden sind, dass sich entlang
des Mantels eine mäanderförmige Kühlflüssigkeitsströmung ergibt.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kühlkanäle (25, 26, 27) so angeordnet und miteinander verbunden sind, dass sich bis auf
eine Umlenkung eine im Wesentlichen axial verlaufende Kühlflüssigkeitsströmung ergibt.
13. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungskanäle (11, 12) an der dem Motorgehäuse (2) abgewandten Seite der Lager (4)
in den Lagerschildinnenraum (19) münden.
14. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum
des Motorgehäuses (2), in dem die Wicklungen des Elektromotors (1) angeordnet sind,
gegenüber der Kühlflüssigkeit mittels einer Dichtung (10), vorzugsweise einer
berührungslosen Dichtung, abgedichtet ist.
15. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
einstückige Lagerschild (3) zumindest den auf der Motorwelle (7) befindlichen Teil der
Kupplung (8) umgibt und die dem Motorgehäuse (2) abgewandte Stirnseite des
Lagerschildes (3) einen Flansch (18) aufweist.
16. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lagerschild (3) einer Seite des Elektromotors (1), an der keine Hydraulikpumpe (6)
angeflanscht ist, mit einer Abschlussplatte flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
17. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kühlflüssigkeit ein Mittel zur Verringerung des Reibungskoeffizienten aufweist.
18. Elektromotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kupplungsverbindungen (8) zwischen Elektromotorwelle (7) und Antriebswelle der
Hydraulikpumpen (6) und die Lager (4) der Elektromotorwelle (7) so angeordnet und
ausgeführt sind, dass sie durch die durchfließende Kühlflüssigkeit schmierbar sind.
19. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hydraulikpumpe (6) über einen Adapterring (9) mit dem Lagerschild (3) verbunden ist.
20. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Adapterringe (9) und die Kupplungen (8) tauschbar sind und an verschiedene Typen von
Hydraulikpumpen (6) anpassbar sind.
21. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kupplungen (8) als Verzahnungshülsen ausgebildet sind.
22. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass vor
dem Eintritt in den Mantelhohlraum (5) des Motorgehäuses (2) eine Einrichtung zur Kühlung
(20) der Kühlflüssigkeit, beispielsweise ein Öl-/Wasserwärmetauscher, und nach dem Austritt
aus dem Mantelhohlraum (5) eine Einrichtung zur Filterung (21) der Kühlflüssigkeit
vorgesehen ist.
23. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hydraulikflüssigkeit gleichzeitig als Kühlflüssigkeit verwendbar ist.
24. Elektromotor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- und die
Hydraulikflüssigkeit aus einem gemeinsamen Flüssigkeitsreservoir (22) entnehmbar sind.
25. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Hydraulikpumpe (6) zur Aufrechterhaltung des zur Kühlung und/oder Schmierung des
Elektromotors (1) notwendigen Hydraulikkreislaufes an einer Seite des Elektromotors (1)
angeflanscht ist und von diesem angetrieben wird.
26. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass
eine separate Hydraulikpumpe (23) mit einem eigenen Antrieb zur Aufrechterhaltung des zur
Kühlung und Schmierung des Elektromotors (1) notwendigen Hydraulikkreislaufes
vorgesehen ist.
27. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass an
den Lagerschildern (3) Füße (24) vorgesehen sind, die den Elektromotor (1) und die
Hydraulikpumpen (6) tragen und mit welchen der Elektromotor an einer Unterlage
befestigbar ist.
28. Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors (1) mittels Kühlflüssigkeit, wobei der
Elektromotor zumindest eine rotierende Hydraulikpumpe (6) antreibt, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit durch zumindest einen Hohlraum (5) des Mantels
des Motorgehäuses zu Lagern (4) des Elektromotors (1) geführt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass in serieller Weise zuerst
ein an einer Stirnseite des Motorgehäuses (2) angebrachter Lagerschild (3), anschließend
ein Teil (26) des Mantelhohlraumes (5), anschließend ein an der anderen Stirnseite des
Motorgehäuses (2) angebrachter Lagerschild (3) und im Anschluss daran der Rest (27) des
Mantelhohlraumes (5) von Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kühlflüssigkeit mäanderförmig durch den Mantelhohlraum (5) geführt wird.
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Effective date: 20110507 |