DE10142259B4

DE10142259B4 - Präzisionskühler für Elektromotoren

Info

Publication number: DE10142259B4
Application number: DE10142259A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hoppe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: DE10142259A1; US20040201291A1; WO2003021756A3; US6897582B2; WO2003021756A2; JP2005502298A

Abstract

Kühlvorrichtung für einen Elektromotor mit einem Träger (10), der auf einen Motorteil aufsetzbar ist, und mindestens einem Kühlelement (20), das am Träger (10) mit Befestigungsmitteln montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel als Distanzelemente (30) ausgebildet sind, die eine Anlagefläche (A) zur Anlage an den Motorteil aufweisen und normal zur Anlagefläche eine vorgegebene Höhe (H) aufweisen, wobei die Distanzelemente (30) den Träger (10) durchgreifen und die vorgegebene Höhe (H) die maximale zusätzliche Höhe des Motorteils mit montierter Kühlvorrichtung bzw. den maximalen zusätzlichen Durchmesser definiert.

Description

Beim Betrieb von Elektromotoren tritt insbesondere in deren Primärteilen Abwärme auf, die nach außen abgeführt werden muß. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Wärmeleitung über metallische Bauteile des Motors, insbesondere über den Wicklungskern, und anschließend durch Wärmestrahlung und Konvektion. Darüber hinaus ist es bekannt, Kühlelemente wie Kühlschlangen direkt in den Motorteil (Primärteil, Sekundärteil) zu integrieren, um die Abwärme direkt aus dem zu kühlenden Motorteil über ein Kühlmedium wie Wasser abzuführen.

Ein prinzipieller Aufbau eines Linearmotors ist beispielsweise aus dem Firmenprospekt „Drehstrom-Linearmotoren 1FN3"03/2000 der Siemens AG bekannt. Dieser Linearmotor weist einen Kühler auf. Eine Kühleinrichtung ist beispielsweise auch aus der DE 14 88 604 B bekannt, wobei diese Kühleinrichtung eine rotatorische elektrische Maschine betrifft.

Zur Unterstützung der integrierten Kühlung oder bei Motorteilen ohne integrierte Kühlung ist es bekannt, Zusatzkühlvorrichtungen einzusetzen. Eine derartige Kühlvorrichtung weist beispielsweise für Linearmotoren in der Regel einen Träger in Form einer Wanne oder Rinne ("Hut") auf, wobei die Innenabmessungen dieses Hutes an die Außenabmessungen des zu kühlenden Motorteils angepaßt sind. Im Inneren trägt der Hut eine Kühlschlange, die mit Federelementen zumindest an der oberen Innenfläche des Hutes befestigt ist; gegebenenfalls sind noch Isolationsmaterialien und Isolierstücke vorgesehen. Der so aufgebaute Hut wird auf den zu kühlenden Motorteil, meist Primärteil, aufgesetzt und mittels Schrauben befestigt.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau ergibt sich einerseits das Problem, daß die thermische Ankopplung der Kühlschlange an die zu kühlenden Bauteile häufig nur unzureichend ist. Des weiteren ist zu berücksichtigen, daß Motorteile, zum Beispiel Primärteile, mit einer sehr hohen Präzision hinsichtlich der Abmessungen hergestellt werden können, daß aber wegen der zusätzlichen unterschiedlichen Bauteile wie Befestigungsmittel, Federn, Isolierstücke etc. bei aufgesetzter Zusatzkühlvorrichtung diese hohe Genauigkeit der Außenabmessungen, insbesondere in Höhenrichtung bei Linearmotoren bzw. im Durchmes ser bei Rotationsmotoren, nicht mehr garantiert werden kann bzw. Genauigkeit einen erheblichen Fertigungsaufwand erfordert.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zusätzliche Kühlvorrichtung für einen Motorteil eines Elektromotors anzugeben, die effizient arbeitet und sich durch hohe Genauigkeit hinsichtlich der Dimensionen auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Befestigungsmittel für Kühlelemente als Distanzelemente auszubilden, die eine Anlagefläche zur Anlage an dem zu kühlenden Motorteil aufweisen und normal zur Anlagefläche eine vorgegebene Höhe aufweisen.

Über die Anlagefläche, die direkt an einer Fläche des zu kühlenden Motorteils anliegt, wird eine gute thermische Kopplung sichergestellt, und die Abwärme wird über das Kühlelement, das mit den Distanzelementen verbunden ist, direkt von den Distanzelementen abgeführt.

Da des weiteren die Distanzelemente eine definierte Höhe zumindest normal zur Anschlagsfläche aufweisen, ist zumindest in dieser Dimension die zusätzliche Abmessung des Motorteils mit aufgesetzter Kühlung durch die Höhe der Distanzelemente definiert, das heißt nur durch eine einzige Art von Bauteilen, deren Abmessungen kontrolliert werden können. Des weiteren sind die Distanzelemente direkt gekühlt und unterliegen somit kaum Längenschwankungen aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen.

Vorzugsweise durchgreifen die Distanzelemente den Träger, so daß die zusätzliche Höhe der Distanzelemente die zusätzliche Gesamthöhe bzw. den Gesamtdurchmesser des Motorteils mit aufgesetzter Kühlvorrichtung definiert.

Vorzugsweise ist das Kühlelement durch die Distanzelemente geführt, wobei die Distanzelemente am Trägermittel mit Muttern, Sprengringen, Splinten oder dergleichen befestigt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlelement eine Kühlschlange, die durch Schlitze der Distanzelemente geführt ist, wobei die Kühlschlange und die Schlitze in den Distanzelementen so ausgebildet sind, daß sie zumindest in dem der Anlagefläche zugewandten Bereich formschlüssig aneinanderliegen.

Vorzugsweise wird ein Primärteil eines Linearmotors mit Wicklungskern, Wicklungen etc. mit der erfindungsgemäß Kühlvorrichtung ausgerüstet.

Bei Rotationsmotoren ist die Kühlvorrichtung vorzugsweise in Form von gebogenen Segmenten ausgebildet, die entlang des Außenumfangs auf den Motor aufgesetzt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung;
1a ein Detail der 1, und
2 eine schematische Unteransicht der Kühlvorrichtung am Beispiel eines Linearmotors.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung umfaßt einen Träger 10 in Form einer nach unten offenen Rinne oder Wanne, an dessen Deckenfläche 15 über Distanzelemente 30 eine umlaufende Kühlschlange 20 (2) befestigt ist, wobei ferner Anschlüsse 60, 70 zum Anschluß der Kühlschlange an einen Zulauf bzw. einen Ablauf vorgesehen sind.
Der Träger 10 weist zur Befestigung an einem Primärteil (nicht dargestellt) Befestigungsbohrungen 50 bzw. 80 auf, Wie insbesondere aus der 1a ersichtlich ist, weisen die im wesentlichen zylinderartigen Distanzelemente 30 eine Anlagefläche A auf und haben eine definierte Höhe H. Die Kühlschlange 20 erstreckt sich durch Schlitze in den Distanzelementen 30, und die Schlitze in den Distanzelementen sind so ausgebildet, daß zumindest im Bereich der Anlagefläche A bzw. in dem der Anlagefläche A zugewandten Bereich die Kühlschlange 20 formschlüssig in den Schlitzen 30 aufgenommen ist.
Die der Anlagefläche A abgewandten Enden der Distanzelemente 30 durchgreifen die Deckenfläche 15 und sind an diesen Enden durch Befestigungsmittel wie Schrauben 40, Sprengringe, Splinte oder dergleichen gesichert. Dementsprechend können die durchgreifenden Enden der Distanzelemente Gewinde, Ringnuten, Bohrungen oder dergleichen aufweisen.
Um die Präzision der Außenabmessungen der Kühlvorrichtung sicherzustellen, sollten dabei die Befestigungselemente 40 so ausgebildet sein, daß sie eine geringere Dicke aufweisen als der Betrag, um den die Enden der Distanzelemente über die Deckenflächen 15 herausragen. In diesem Fall ist die zusätzliche Höhe des Primärteils mit aufgesetzter Kühlvorrichtung ausschließlich durch die Höhe H der Distanzelemente definiert, das heißt nur durch eine Art von Bauteilen, deren Toleranzen gut kontrolliert werden können.
Die dargestellte zusätzliche Kühlvorrichtung wird auf den Oberteil eines Primärteils aufgesetzt, so daß die Anlageflächen A direkt auf den oberen Flächen des Primärteils aufliegen. Anschließend werden über Befestigungslöcher 50 Schrauben oder dergleichen im Primärteil eingeschraubt, so daß die Kühlvorrichtung fixiert werden kann. Dabei sollten sich diese Befestigungselemente in der Höhe nicht über die Enden der Distanzelemente erstrecken, damit auch bei der befestigten Kühlvorrichtung die Maßhaltigkeit zumindest in der Richtung normal zur Anlagefläche gewährleistet ist.

Claims

Kühlvorrichtung für einen Elektromotor mit einem Träger (10), der auf einen Motorteil aufsetzbar ist, und mindestens einem Kühlelement (20), das am Träger (10) mit Befestigungsmitteln montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel als Distanzelemente (30) ausgebildet sind, die eine Anlagefläche (A) zur Anlage an den Motorteil aufweisen und normal zur Anlagefläche eine vorgegebene Höhe (H) aufweisen, wobei die Distanzelemente (30) den Träger (10) durchgreifen und die vorgegebene Höhe (H) die maximale zusätzliche Höhe des Motorteils mit montierter Kühlvorrichtung bzw. den maximalen zusätzlichen Durchmesser definiert.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (20) durch die Distanzelemente (30) geführt ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (30) an den der Anlagefläche (A) abgewandten Ende am Träger (10) mittels Muttern (40), Sprengringen, Splinten oder dergleichen befestigt sind.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement eine Kühlschlange (20) ist, die in Schlitze der Distanzelemente (30) eingeführt ist, wobei die Kühlschlange (20) zumindest in ihrem der Anlagefläche (A) zugewandten Bereich formschlüssig in den Längsschlitzen aufgenommen ist.
Primärteil eines elektrischen Rotations- oder Linearmotors mit einer Kühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Elektrischer Rotations- oder Linearmotor mit einem Primärteil nach Anspruch 5.