DE112013002932T5

DE112013002932T5 - Elektromotor umfassend ein Überdruckeinleitungssystem und Verfahren

Info

Publication number: DE112013002932T5
Application number: DE112013002932.4T
Authority: DE
Inventors: Thomas Bockelmann; Andrew Meyer
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2015-03-12
Also published as: WO2013188482A1; US20130334911A1

Abstract

Eine elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse mit einem inneren Teil, ein stationäres Element, das ein stationäres Feld umfasst, ist fest an dem Gehäuse angebracht und ein bewegbares Element, das ein rotierendes Feld umfasst, ist drehbar relativ zu dem stationären Element angebracht. Ein Überdruckeinleitungssystem ist fluidleitend mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Überdruckeinleitungssystem ist ausgelegt und angeordnet, einen Innendruck des inneren Teils des Gehäuses zu erhöhen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen betreffen das Gebiet der elektrischen Maschinen und insbesondere eine elektrische Maschine mit einem Überdruckeinleitungssystem und ein Verfahren.
Elektrische Maschinen umfassen allgemein ein Gehäuse, ein stationäres Element mit einem stationären Feld, das an dem Gehäuse angebracht ist, und ein rotierendes Element mit einem rotierenden Feld, das sich relativ zu dem stationären Element dreht. Das rotierende Element wird durch Lager, die in dem Gehäuse angeordnet sind, gelagert. Während des Betriebs entsteht Wärme in dem stationären Feld infolge eines elektrischen Stroms. Um die Wärmemenge in dem Gehäuse zu begrenzen, umfassen elektrische Maschinen gewöhnlich ein Kühlsystem. Das Kühlsystem kann die Form eines Lüfters annehmen, der Luft durch das Gehäuse zieht, oder ein ölbasiertes System, das Öl in einer Wärmeaustauschbeziehung über Teile des elektrischen Motors führt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Offenbart ist eine elektrische Maschine, die ein Gehäuse mit einem inneren Teil umfasst, ein stationäres Element, das ein stationäres Feld umfasst, ist fest an dem Gehäuse angebracht und ein bewegbares Element, das ein rotierendes Feld umfasst, ist drehbar relativ zu dem stationären Element angebracht. Ein Überdruckeinleitungssystem ist fluidleitend mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Überdruckeinleitungssystem ist ausgelegt und angeordnet, einen Innendruck des inneren Teils des Gehäuses zu erhöhen.
Ebenso ist ein Verfahren zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch eine elektrische Maschine offenbart. Das Verfahren umfasst das Einleiten eines flüssigen Kühlmittels in ein Gehäuse der elektrischen Maschine, das Erzeugen eines Überdrucks innerhalb des Gehäuses und das Treiben des flüssigen Kühlmittels durch den Überdruck in Richtung eines Ablaufs in dem Gehäuse.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgenden Beschreibungen sind in keiner Weise als beschränkend aufzufassen. Mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen sind gleiche Elemente gleich nummeriert:
Die Figur zeigt einen elektrischen Motor, der ein Überdruckeinleitungssystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform umfasst.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine ausführliche Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens ist hierin als Beispiel und nicht einschränkend mit Bezug auf die Figur dargelegt.
Eine elektrische Maschine, die in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform gestaltet ist, ist in der Figur allgemein bei 2 gezeigt. Die elektrische Maschine 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit einem inneren Teil 6. Ein stationäres Element 9 ist an einer Innenfläche (nicht eigens bezeichnet) des Gehäuses 4 angebracht. Das stationäre Element 9 umfasst ein stationäres Feld 11. Ein bewegbares Element 14 ist in dem inneren Teil 6 angeordnet. Das bewegbare Element 14 umfasst ein Drehfeld 16, das ausgelegt ist, sich relativ zu dem stationären Element 9 zu drehen. Das Gehäuse 4 ist ebenso einen Flüssigkeitsablauf 20 umfassend dargestellt, der ein erstes Ende 22 aufweist, das fluidleitend mit dem inneren Teil 6 verbunden ist, und ein zweites Ende 23, das fluidleitend mit einem Kühlmittelbehälter 30 verbunden ist.
Der Kühlmittelbehälter 30 umfasst einen Kühlmittelaufnahmebereich 32, in dem eine Menge eines Kühlmittels 33, wie zum Beispiel Öl, das durch den inneren Teil 6 des Gehäuses 4 zirkuliert wird, bevorratet ist. Der Kühlmittelbehälter 30 umfasst einen oberen Abschnitt 34 und einen unteren Abschnitt 36. Der obere Abschnitt 34 umfasst eine Lüftungsöffnung 38, die den Kühlmittelaufnahmebereich 32 und die Umgebungsluft fluidleitend verbindet. Der untere Bereich 36 umfasst einen Auslass 40. Der Auslass 40 umfasst einen ersten Endabschnitt 42, der fluidleitend mit der Kühlmittelaufnahmebereich 32 verbunden ist, und einen zweiten Endabschnitt 43, der fluidleitend mit einer Kühlmittelpumpe 50 verbunden ist. Die Kühlmittelpumpe 50 ist fluidleitend mit einem Kühler 60 durch eine erste Kühlmittelleitung 64 verbunden. Der Kühler 60 ist fluidleitend mit dem inneren Teil 6 des Gehäuses 4 durch eine zweite Kühlmittelleitung 67 gekoppelt.
Mit dieser Anordnung sammelt sich das Kühlmittel 33, das aus dem Gehäuse 4 strömt, in dem Kühlmittelbehälter 30. Die Kühlmittelpumpe 50 treibt das Kühlmittel 33 aus dem Kühlmittelbehälter 30 in den Kühler 60. Der Kühler 60 führt das Kühlmittel 33 in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem anderen Medium, wie zum Beispiel einem Luftstrom. Der Luftstrom entfernt Wärme, die in dem Kühlmittel 33 mitgenommen ist. Das Kühlmittel 33 strömt dann zurück in das Gehäuse 4, um Wärme zum Beispiel mit dem stationären Feld 11 auszutauschen. An dieser Stelle können, obwohl das Kühlmittel 33 als Öl beschrieben wurde, andere Kühlmedien ebenfalls eingesetzt werden. Um das Kühlmittel 33 in Richtung des Flüssigkeitsablaufs 20 zu treiben, umfasst die elektrische Maschine 2 ein Überdruckeinleitungssystem 90, das mit dem Gehäuse 4 gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Überdruckeinleitungssystem 90 eine Pumpe 94. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform nimmt die Pumpe 94 die Form einer Niederdruckluftpumpe 100 an. Es ist jedoch zu verstehen, dass andere Arten von Pumpen eingesetzt werden können. Die Pumpe 94 ist fluidleitend mit dem inneren Teil 6 des Gehäuses 4 durch eine erste Leitung 104 verbunden. Die Pumpe 94 wird betrieben, um einen Gasstrom in das Gehäuse 4 einzuleiten, um einen Innendruck des inneren Teils 6 zu erhöhen. Das Erhöhen des Drucks innerhalb des inneren Teils 6 unterstützt das Treiben des Kühlmittels 33 in den Kühlmittelbehälter 30. Der Überdruck hilft ebenso, den Eintrag von externen, unerwünschten Kontaminationsstoffen, wie zum Beispiel Wasser, Staub und dergleichen, zu verhindern. Rücklaufsysteme aus dem Stand der Technik erzeugen einen Unterdruck innerhalb des Gehäuses 4. Zusätzlich ist eine hochvolumige, selbstansaugende Pumpe erforderlich, wobei das Erzeugen eines Unterdrucks häufig das Einsaugen externer Kontaminationsstoffe, wie zum Beispiel Wasser, in das Gehäuse 4 ermöglicht. Im Gegensatz hierzu verhindert die Verwendung eines Überdrucks, dass externe Kontaminationsstoffe in das Gehäuse 4 eindringen. Die Pumpe 94 ist ebenfalls dargestellt, mit dem oberen Abschnitt 34 des Kühlmittelbehälters 30 durch eine zweite Leitung 107 verbunden zu sein. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Pumpe 94 Zuluft von mehreren Quellen ansaugen kann.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen beschrieben wurde, ist von den Fachleuten zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente hiervon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Geltungsbereich hiervon zu verlassen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt ist, die als die beste erachtete Art zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen.

Claims

Elektrische Maschine aufweisend: ein Gehäuse umfassend einen inneren Teil; ein stationäres Element, das ein stationäres Feld umfasst, das fest an dem Gehäuse angebracht ist; ein bewegbares Element, das ein rotierendes Feld umfasst, das drehbar relativ zu dem stationären Element angebracht ist; und ein Überdruckeinleitungssystem, das fluidleitend mit dem Gehäuse gekoppelt ist, wobei das Überdruckeinleitungssystem ausgelegt und angeordnet ist, einen Innendruck des inneren Teils des Gehäuses zu erhöhen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei das Überdruckeinleitungssystem eine Pumpe aufweist, die ausgelegt und angeordnet ist, ein Gas in das Gehäuse einzuleiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei die Pumpe eine Niederdruckluftpumpe umfasst.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Flüssigkeitsablauf, der fluidleitend mit dem Gehäuse verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, ferner aufweisend: einen Kühlmittelbehälter, der fluidleitend mit dem Flüssigkeitsablauf verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, ferner aufweisend: eine Lüftungsöffnung, die fluidleitend mit dem Kühlmittelbehälter verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, ferner aufweisend: eine Kühlmittelpumpe, die fluidleitend mit dem Kühlmittelbehälter und dem Gehäuse verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7, ferner aufweisend: einen Kühler, der fluidleitend zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem Gehäuse angeschlossen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei der Kühler fluidleitend zwischen der Kühlmittelpumpe und dem Gehäuse angeschlossen ist.
Verfahren zum Zirkulierend eines Kühlmittel durch eine elektrische Maschine, wobei das Verfahren aufweist: Einleiten eines flüssigen Kühlmittels in ein Gehäuse der elektrischen Maschine; Erzeugen eines Überdrucks innerhalb des Gehäuses; und Treiben des flüssigen Kühlmittels durch das Überdruckeinleitungssystem in Richtung eines Flüssigkeitsablaufs in dem Gehäuse.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend: Abführen des flüssigen Kühlmittels aus dem Gehäuse durch den Flüssigkeitsablauf.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: Führen des flüssigen Kühlmittels aus dem Gehäuse in einen Kühlmittelbehälter.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend: Entlüften des Überdrucks aus dem Kühlmittelbehälter.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend: Leiten des flüssigen Kühlmittels in einen Kühler.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Leiten des flüssigen Kühlmittels in einen Kühler das Pumpen des flüssigen Kühlmittels aus dem Kühlmittelbehälter in den Kühler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner aufweisend: Entziehen von Wärme aus dem flüssigen Kühlmittel in dem Kühler.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einleiten des flüssigen Kühlmittels in das Gehäuse das Führen des flüssigen Kühlmittels aus dem Kühler in das Gehäuse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erzeugen eines Überdrucks innerhalb des Gehäuses das Einleiten eines Gases in das Gehäuse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einleiten eines Gases in das Gehäuse das Zuführen eines Luftstroms aus einer Niederdruckluftpumpe in das Gehäuse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einleiten des flüssigen Kühlmittels in das Gehäuse das Führen einer Ölmenge in das Gehäuse umfasst.