DE102009029716A1 - Electric motor for driving hydraulic pump i.e. vane pump, has rotor arranged outside hollow shaft, and groove provided in shaft and/or in rotor for realizing cooling circuit, where groove extends in direction of axis of rotation of shaft - Google Patents
Electric motor for driving hydraulic pump i.e. vane pump, has rotor arranged outside hollow shaft, and groove provided in shaft and/or in rotor for realizing cooling circuit, where groove extends in direction of axis of rotation of shaft Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an electric motor, in particular for driving a hydraulic pump, according to the preamble of claim 1.
Elektromotoren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen einen Stator und einen Rotor auf, der radial außerhalb einer Weile angeordnet ist. Die Welle des Elektromotors wirkt beispielsweise mit einer Hydraulikpumpe, insbesondere mit einer Flügelzellenpumpe, einer Zahnradpumpe oder dergleichen zusammen. Beim Betrieb derartiger Elektromotoren entsteht Verlustwärme, die aufgrund der hohen Temperaturen zur Zerstörung von Motorkomponenten führen kann, wenn diese nicht in ausreichendem Maße abgeführt wird. Die hohe Verlustwärme kann beispielsweise zur Zerstörung der Lackisolierung der Wicklungsdrähte führen, was einen Kurzschluss zur Folge haben kann. Auch kann es zu einer Endmagnetisierung der Magnete kommen. Bei Einsatz des Elektromotors wird für viele Anwendungen ausreichend Wärme ohne zusätzlichen Kühlaufwand abgeführt, beispielsweise durch freie Konvektion oder durch eine in Folge von Einbau- oder Betriebsbedingungen gegebene Medienanströmung. Wird der Elektromotor jedoch für Anwendungen eingesetzt, bei denen mehr Verlustwärme entsteht als abgeführt wird, müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um die Wärme abzuführen. Dies gilt besonders für den Einsatz eines Elektromotors zum Betrieb einer Hydraulikpumpe, bei dem besonders viel Verlustwärme erzeugt wird.electric motors the type mentioned here are known. They have a stator and a rotor disposed radially outward for a while. The shaft of the electric motor acts, for example, with a hydraulic pump, in particular with a vane pump, a gear pump or the like together. In the operation of such Electric motors creates lost heat, which can lead to the destruction of engine components due to the high temperatures, if this is not sufficiently dissipated. The high heat loss can for example, for destruction the paint insulation of the winding wires lead, causing a short circuit can result. It can also lead to a final magnetization of Magnets come. When using the electric motor is for many Applications sufficient heat without additional Cooling dissipated, for example by free convection or by a subsequent installation or Operating conditions given media inflow. Will the electric motor however for Applications where more heat is lost than being dissipated, have to additional Arrangements are made to dissipate the heat. This is especially true for use an electric motor for operating a hydraulic pump in which a lot heat loss is produced.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektromotor zu schaffen, bei dem Verlustwärme effektiv abgeführt wird und der zudem besonders kostengünstig herstellbar ist. Besonders der Stator, der mit seinen Wicklungen die Quelle der Verlustwärme darstellt, soll durch den Kühlkreislauf besonders effektiv gekühlt werden.task the present invention is to provide an electric motor, at the heat loss effectively dissipated is and is also particularly inexpensive to produce. Especially the stator, which is the source of heat loss with its windings, should through the cooling circuit cooled particularly effectively become.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Der Elektromotor dient insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe und weist einen Stator sowie einen radial außerhalb einer Welle angeordneten Rotor auf, außerdem einen Kühlkreislauf, der mit Hydrauliköl einer Hydraulikpumpe gespeist wird. Der Elektromotor zeichnet sich dadurch aus, dass zur Realisierung des Kühlkreislaufs mindestens eine sich in Richtung der Drehachse der Welle zumindest bereichsweise erstreckende Nut in der Welle und/oder in dem Rotor vorgesehen ist. Durch diese Ausführung eines Kühlkreislaufs wird in vorteilhafter Weise das Hydrauliköl einer von dem Elektromotor angetriebenen Hydraulikpumpe in den Kühlkreislauf des Elektromotors eingespeist, um insbesondere den Verlustwärme erzeugenden Stator zu kühlen.to solution This object is achieved by an electric motor having the features of the claim 1 proposed. The electric motor is used in particular for driving a hydraulic pump and has a stator and a radially outside a shaft arranged rotor, also a cooling circuit, the with hydraulic oil a hydraulic pump is powered. The electric motor stands out characterized in that for the realization of the cooling circuit at least one at least partially in the direction of the axis of rotation of the shaft extending groove is provided in the shaft and / or in the rotor. Through this design a cooling circuit is advantageously the hydraulic oil of a driven by the electric motor Hydraulic pump in the cooling circuit of the Electric motor fed, in particular the loss heat generating To cool the stator.
Besonders bevorzugt wird ein Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass die mindestens eine Nut schnecken-/schraubenförmig in der Mantelfläche der Welle und/oder in dem Rotor verläuft. Dadurch wird quasi eine Transportschnecke realisiert, welche das Hydrauliköl entlang der Welle durch den Elektromotor fördert. Es kann auch vorgesehen sein, dass mindestens eine axial verlaufende Nut in der Welle und/oder in dem Rotor vorgesehen ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass mindestens jeweils eine Nut in der Welle und in dem Rotor vorgesehen ist, die zusammen einen Kanal entlang der Drehachse der Welle ausbilden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet und mit mindestens einer radial verlaufenden Querbohrung versehen ist. Die Hohlwelle kann entweder durchgehend hohl ausgebildet sein oder mit mindestens einer Längsbohrung und mit mindestens einer Querbohrung oder aber auch mit mindestens einem Sackloch und mit mindestens einer Querbohrung versehen sein. Entscheidend ist, dass das Kühlmittel an einer Stirnseite des Elektromotors in die mindestens eine Nut oder dergleichen eingespeist wird und auf der gegenüberliegenden Stirnseite aus der Welle, beziehungsweise aus dem Rotor, austreten kann. Besonders vorteilhaft ist die hydrodynamisch unterstützend wirkende schneckenförmige Nut, durch die auf das Kühlmittel in einem Endbereich der Welle Fliehkräfte wirken, die eine Beschleunigung des Kühlmittels in Richtung des Stators bewirken. Jedoch ist es nicht zwingend notwendig, dass sich die Nut über die gesamte Länge der Welle oder des Rotors erstreckt. Die Nut kann auch nur abschnittsweise vorgesehen sein und das Kühlmittel durch eine Hohlwelle oder eine Längsbohrung in der Welle zu der Austrittsseite gelangen.Especially preferred is an electric motor, which is characterized in that the at least one groove helical / helical in the lateral surface of the Wave and / or runs in the rotor. As a result, a transport screw is virtually realized, which is the hydraulic oil promotes along the shaft by the electric motor. It can also be provided be that at least one axially extending groove in the shaft and / or is provided in the rotor. In particular, it is provided that at least in each case a groove is provided in the shaft and in the rotor, the together form a channel along the axis of rotation of the shaft. It can also be provided that the shaft is designed as a hollow shaft and provided with at least one radially extending transverse bore is. The hollow shaft may be formed either hollow throughout or with at least one longitudinal bore and with at least one transverse bore or at least with a blind hole and be provided with at least one transverse bore. It is crucial that the coolant on an end face of the electric motor in the at least one groove or the like is fed and on the opposite Front side of the shaft, or out of the rotor exit can. Particularly advantageous is the hydrodynamically supporting acting helical Groove, through which on the coolant In one end region of the shaft centrifugal forces act, which is an acceleration of the coolant effect in the direction of the stator. However, it is not absolutely necessary that the groove over the entire length the shaft or the rotor extends. The groove can also only partially be provided and the coolant through a hollow shaft or a longitudinal bore in the wave reach the exit side.
Weiterhin wird ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass ein Kreiselpumpenelement mit der Welle und/oder mit dem Rotor zusammenwirkt. Wenn vorgesehen ist, dass das Kreisel Pumpenelement mit der Welle zusammenwirkt, ist dieses vorzugsweise als Spritzgussteil, das insbesondere aus Kunststoff besteht, ausgeführt und steht an einer Stirnseite des Rotors mit der Welle in Verbindung. In diesem Fall weist das Kreiselpumpenelement vorzugsweise spiralförmige Ausnehmungen auf, in denen das Kühlmittel zunächst im Kreis und dann in Folge der Fliehkraft nach außen in Richtung des Stators beschleunigt wird. Falls der Rotor aus axial gestapelten, stanzpaketierten Elektroblechen zusammengesetzt ist, kann auch vorgesehen sein, dass das Kreiselpumpenelement aus mehreren speziell geformten Blechen, die Teil des Stanzpaketes sind, geformt wird. Das Kreiselpumpenelement kann auf diese Wei se quasi einstückig mit dem Rotor ausgebildet werden. Auch bei dieser Ausgestaltung wird das Kühlmittel aufgrund von Fliehkräften nach außen in Richtung des Stators beschleunigt. Insgesamt zeigt sich, dass die Drehung der Welle und/oder des Rotors den Antrieb des Kühlkreislaufs darstellt.Furthermore, an electric motor is preferred, which is characterized in that a centrifugal pump element cooperates with the shaft and / or with the rotor. If it is provided that the centrifugal pump element cooperates with the shaft, this is preferably designed as an injection molded part, which consists in particular of plastic, and is connected to an end of the rotor with the shaft in connection. In this case, the centrifugal pump element preferably has helical recesses in which the coolant is first accelerated outward in a circle and then as a result of the centrifugal force in the direction of the stator. If the rotor is composed of axially stacked, stanzpaketierten electrical steel sheets, can also be provided that the centrifugal pump element of a plurality of specially shaped sheets, which are part of the punching package, is formed. The centrifugal pump element can be formed in this Wei se quasi one piece with the rotor. Also in this embodiment, the coolant is accelerated due to centrifugal forces to the outside in the direction of the stator. Overall, it turns out that the rotation of the shaft and / or the Rotor represents the drive of the cooling circuit.
Auch wird ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Hydrauliköl an dem Stator vorbeigeführt wird. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil der Stator mit seinen Wicklungen die eigentliche Quelle der Verlustwärme darstellt. Um das Kühlmittel an dem Stator vorbeizuführen, kann beispielsweise zwischen dem Stator und dem Rotor ein Fluidpfad insbesondere in Form eines Spalts ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch die Ausbildung eines Fluidpfades zwischen dem Stator und dem Gehäuse oder die Ausbildung eines Fluidpfades zur Rückführung des Kühlmittels in dem Stator.Also an electric motor is preferred, which is characterized in that that in the cooling circuit circulating hydraulic oil passed the stator becomes. This embodiment is particularly advantageous because the stator with its windings represents the actual source of heat loss. To the coolant to pass the stator, For example, between the stator and the rotor, a fluid path be formed in particular in the form of a gap. It is conceivable but also the formation of a fluid path between the stator and the housing or the formation of a fluid path for returning the coolant in the stator.
Es wird noch ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass dieser als Innenläufer ausgebildet ist. Der Stator ist also der innere und der Stator der äußere Teil des Elektromotors. Auch kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor als Außenläufer ausgebildet ist, dass also der Rotor außerhalb des Stators angeordnet ist.It still an electric motor is preferred, which is characterized by that this as an inner rotor is trained. The stator is thus the inner part and the stator the outer part of the electric motor. It can also be provided that the electric motor designed as external rotor is that so the rotor is outside of the stator is arranged.
Besonders bevorzugt wird auch ein Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass es sich bei dem Kühlmittel um Leckageöl der Hydraulikpumpe handelt. Statt das Leckageöl der Hydraulikpumpe in den Saugbereich der Pumpe zurückzuführen, kann also vorgesehen sein, dass dieses vielmehr direkt über die Welle in den Elektromotor und von dort in die mindestens eine Nut in der Welle und/oder in dem Rotor geleitet wird. Statt der regulären Druckentlastung in den Saugraum wird das Leckageöl also in den Elektromotor geleitet.Especially preference is also given to an electric motor which is characterized that it is the coolant around leakage oil the hydraulic pump is. Instead of the leakage oil of the hydraulic pump in the Attributed suction of the pump, so can be provided that this rather directly over the shaft in the electric motor and from there into the at least one groove in the shaft and / or in the rotor is directed. Instead of the regular ones Pressure relief in the suction chamber, the leakage oil is thus in the electric motor directed.
Bei einem weiteren bevorzugten Elektromotor ist vorgesehen, dass es sich bei dem Kühlmittel um Hydrauliköl aus dem Saugbereich der Hydraulikpumpe handelt. In diesem Fall ist der Elektromotor vorzugsweise mit einem Eingangskanal, beispielsweise in Form einer Bohrung versehen, der mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in Fluidverbindung steht.at Another preferred electric motor is provided that it to the coolant around hydraulic oil from the suction of the hydraulic pump acts. In this case is the electric motor preferably with an input channel, for example provided in the form of a bore which communicates with the suction region of the hydraulic pump is in fluid communication.
Besonders bevorzugt wird ein Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass er einen Ausgangskanal aufweist, der insbesondere mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in Fluidverbindung steht. Wenn ein Eingangskanal in dem Elektromotor vorgesehen ist, ist dieser vorzugsweise räumlich entfernt von dem Ausgangskanal des Elektromotors angeordnet, sodass das einströmende Hydrauliköl nicht durch das warme abgeführte Hydrauliköl erwärmt wird. Der Ausgangskanal steht vorzugsweise mit einem im Elektromotor angeordneten Ringraum in Fluidverbindung.Especially preferred is an electric motor, which is characterized in that he has an outlet channel, in particular with the suction area the hydraulic pump is in fluid communication. If an input channel is provided in the electric motor, this is preferably removed spatially arranged from the output channel of the electric motor, so that the inflowing hydraulic oil is not through the warm dissipated hydraulic oil is heated. The output channel is preferably arranged with a in the electric motor Annular space in fluid communication.
Schließlich wird noch ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Ringraum gegenüber dem Eingangskanal abgedichtet ist. Insbesondere erfolgt die Abdichtung des Eingangskanals gegenüber einem Lager beziehungsweise gegenüber dem Ringraum mittels eines geeigneten Dichtmittels. Auf diese Weise wird verhindert, dass einströmendes Hydrauliköl über das Lager in den Ringraum und von dort aus zurück in den Saugraum gelangen kann.Finally will still preferred an electric motor, which is characterized in that the annulus opposite the input channel is sealed. In particular, the seal is done opposite the entrance channel a bearing or against the annulus by means of a suitable sealant. In this way it is prevented that inflowing hydraulic oil on the Store in the annulus and from there back into the suction chamber can.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It demonstrate:
Der
Stator
Der
Elektromotor
Im
Betrieb des Elektromotors
Der Kühlkreislauf
wird mit Hydrauliköl
der hier nicht gezeigten Hydraulikpumpe gespeist. Bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel
des Elektromotors
The cooling circuit is fed with hydraulic oil of the hydraulic pump, not shown here. In the embodiment of the electric motor shown here
In
der Welle
Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
des Elektromotors
Die
Ausgestaltung der Nuten
Auch
könnte
die Welle
Entscheidend
ist, dass das Hydrauliköl
eingangsseitig – also
auf der Seite der Schnittstelle S – in eine sich in Richtung
der Drehachse D der Welle
An
dem Wellenende
Besonders
bevorzugt sind Mittel vorgesehen, welche die Beschleunigungs- beziehungsweise Flugbahn
des Kühlmittels
beeinflussen. Dadurch kann das Kühlmittel
gezielt in Richtung des zu kühlenden
Stators
Die
Ausgestaltung einer schneckenförmigen Nut
In
Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern
auf die Beschreibung zu
Insgesamt
zeigt sich, dass durch die Drehung der Welle
In
Das
beschleunigte Hydrauliköl
wird nun gemäß
In
dem in
Ein
Zurückströmen des
Kühlmittels
längs des
Stators
Falls
der Rotor aus axial gestapelten, stanzpaketierten Elektroblechen
zusammengesetzt ist, ist es auch denkbar, dass das Kreiselpumpenelement
Entscheidend
ist, dass im Bereich des Wellenendes
Von
dem Fluidpfad
Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Eingangskanal
Auf
diese Weise wird ein Kühlkreislauf
entlang der Pfeile
Der
hier vorgeschlagene Elektromotor
Dadurch,
dass das Hydrauliköl
vorzugsweise zielgerichtet an den Stator
Der
hier beschriebene Elektromotor
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Statorstator
- 55
- Wellewave
- 77
- Rotorrotor
- 99
- Gehäusecasing
- 1111
- Wickelkopfwinding
- 11'11 '
- Wickelkopfwinding
- 1313
- erstes Lagerfirst camp
- 1515
- zweites Lagersecond camp
- 1717
- Verzahnunggearing
- 1919
- Eingangskanalinput channel
- 2121
- Nutengroove
- 2323
- Wellenendeshaft end
- 2525
- KreiselpumpenelementCentrifugal pump element
- 2727
- Stirnseitefront
- 2929
- Ausnehmungenrecesses
- 3131
- Pfeilarrow
- 3333
- Fluidpfadfluid path
- 3535
- Ringraumannulus
- 3737
- Ausgangskanaloutput channel
- 3939
- BereichArea
- 4141
- Pfeilsarrow
- DD
- Drehachseaxis of rotation
- SS
- Schnittstelleinterface
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