DE112021007456T5

DE112021007456T5 - Elektromotor

Info

Publication number: DE112021007456T5
Application number: DE112021007456.3T
Authority: DE
Inventors: Kenta Kaneko
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2022215144A1; JPWO2022215144A1; US20240088754A1; JP7325686B2

Abstract

Ein Elektromotor (1) weist eine Welle (11), einen Rotor (12), einen Stator (13), eine erste Halterung (17), eine zweite Halterung (18), einen Wärmetauscher (19), eine erste Führung (20) und eine zweite Führung (21) auf. Der Wärmetauscher (19) weist einen Innenluftbypass (19a) auf, der radial außen von dem Innenluftdurchgang (34b) des Stators (13) angeordnet ist, und einen Außenluftbypass (19b) auf, der radial außen von dem Innenluftbypass (19a) angeordnet ist und kontinuierlich zu dem Außenraum ist. Der Wärmetauscher (19) weist des Weiteren ein Wärmeübertragungselement (38) auf, um den Innenluftbypass (19a) und einen Außenluftbypass (19b) zu separieren, und Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass (19a) strömt, zu der Außenluft zu übertragen, die in dem Außenluftbypass (19b) strömt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Elektromotor.
Hintergrundtechnik
Elektromotoren weisen eine Welle, einen Rotor, der an der Welle befestigt und integral mit der Welle rotierbar ist, und einen Stator auf, der dem Rotor radial gegenüberliegt mit einem Zwischenraum dazwischen. Eine Bestromung des Elektromotors bewirkt ein Ansteigen in den Temperaturen des Stators und des Rotors. Temperaturanstiege in dem Elektromotor fördern eine Verschlechterung der Isolationseigenschaften von Spulen, die in dem Elektromotor vorhanden sind, und fördern eine Verschlechterung der Schmierung für Schmierlager des Elektromotors z.B. und können daher nachteilig die verbleibende Lebensdauer des Elektromotors beeinflussen.
In Elektromotoren des vollständig geschlossenen Typs, die unter dem Boden eines Schienenfahrzeugs installiert sind, wird bewirkt, dass die Außenluft, die die Luft außerhalb des Elektromotors angibt, durch Luftdurchgänge strömt, die in einem Stator ausgebildet sind, und die Innenluft, die Luft innerhalb des Elektromotors angibt, wird bewirkt durch Luftdurchgänge zu strömen, die in einem Rotor ausgebildet sind, so dass diese Strömungen von Luft den Stator und den Rotor kühlen. Die Innenluft weist eine höhere Temperatur als die Außenluft auf und weist daher eine geringere Kühlungseffizienz als die Außenluft auf. Um die Kühlungseffizienz von solch einem Elektromotor des vollständig geschlossenen Typs zu verbessern, der die Außenluft und die Innenluft nutzt, um den Stator und den Rotor zu kühlen, erzeugt der Elektromotor vorzugsweise eine Zirkulation der Innenluft, während ein Temperaturanstieg in der Innenluft unterdrückt wird.
Patentliteratur 1 offenbart einen Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor aufweist, die jeweils Luftdurchgänge aufweisen, und ist versehen mit einer Wärmetauscheinrichtung außerhalb des Elektromotors, genauer gesagt mit einer Position radial außerhalb des Stators und weg von dem Stator. Die Wärmetauscheinrichtung weist einen Luftdurchgang in Kommunikation mit dem Innenraum des Elektromotors auf. In dem in Patentliteratur 1 offenbarten Elektromotor wird bewirkt, dass die Außenluft durch die Luftdurchgänge in dem Stator strömt, und es wird bewirkt, dass die Innenluft durch die Luftdurchgänge in dem Rotor strömt, so dass diese Strömungen von Luft den Stator und den Rotor kühlen. Der Elektromotor unterdrückt einen Temperaturanstieg in der Innenluft, weil die Innenluft bewirkt wird, durch den Luftdurchgang der Wärmetauscheinrichtung zu strömen, die Lamellen aufweist, die über die gesamte Außenumfangsfläche angeordnet sind.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2004-194498
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die Wärmetauscheinrichtung des Elektromotors, der in Patentliteratur 1 offenbart ist, ist an einer Position weg von dem Stator angeordnet. Zusätzlich sind die Lamellen über den gesamten Außenumfang der Wärmetauscheinrichtung angeordnet. Der in Patentliteratur 1 offenbarte Elektromotor weist eine höhere Kühlungseffizienz als ein Elektromotor des vollständig geschlossenen Typs mit keiner Wärmetauscheinrichtung auf, aber leidet an einer Vergrößerung in der Größe, genauer gesagt einer Vergrößerung der radialen Größe.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die in Anbetracht der voranstehenden Situationen erreicht wurde, ist es, einen kompakten Elektromotor bereitzustellen, der eine hohe Kühlungseffizienz aufweist.
Lösung des Problems
Um die voranstehende Aufgabe zu erfüllen, weist ein Elektromotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Welle, einen Rotor, einen Stator, eine erste Halterung, eine zweite Halterung, einen Wärmetauscher, eine erste Führung und eine zweite Führung auf. Die Welle ist rotierbar um eine Rotationsachse gestützt. Der Rotor ist radial außen von der Welle angeordnet und integral mit der Welle rotierbar. Der Stator liegt radial dem Rotor mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüber und weist einen Außenluftdurchgang und einen Innenluftdurchgang auf, die jeweils ein Durchgangsloch offen an beiden Enden in Richtung der Erstreckung der Rotationsachse sind. Die erste Halterung weist ein Einlassloch auf, durch das Außenluft eingeführt wird. Die zweite Halterung liegt der ersten Halterung in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse mit dem Rotor und dem Stator zwischen der zweiten Halterung und der ersten Halterung angeordnet gegenüber. Der Wärmetauscher weist einen Innenluftbypass auf, der radial nach außen von dem Innenluftdurchgang angeordnet ist, einen Außenluftbypass auf, der radial außen von dem Innenluftbypass angeordnet ist und kontinuierlich mit einem Außenraum ist und ein Wärmeübertragungselement auf, um den Innenluftbypass und den Außenluftbypass zu separieren und Wärme von Innenluft, die in dem Innenluftbypass strömt, zu der Außenluft zu übertragen, die in dem Außenluftbypass strömt. Die erste Führung ist zwischen der ersten Halterung und dem Stator angeordnet, um die Außenluft zu führen, die über das Einlassloch eingezogen wird, zu der im Außenluftdurchgang, um zu vermeiden, dass einströmende Außenluft in den Innenluftdurchgang und den Innenluftbypass eintritt. Die zweite Führung ist zwischen der zweiten Halterung und dem Stator angeordnet, um die Außenluft nach dem Durchtreten durch den Außenluftdurchgang zu dem Außenraum zu führen, die Innenluft zu dem Innenluftdurchgang und dem Innenluftbypass zu führen, um zu vermeiden, dass Außenluft in den Innenluftdurchgang und den Innenluftbypass eintritt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Elektromotor gemäß einem Effekt der vorliegenden Offenbarung weist den Wärmetauscher mit dem Innenluftbypass, dem Außenluftbypass und dem Wärmeübertragungselement auf, um den Innenluftbypass und den Außenluftbypass zu separieren und Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass strömt, zu der Außenluft zu übertragen, die in dem Außenluftbypass strömt. Weil das Wärmeübertragungselement zum Separieren des Innenluftbypasses von dem Außenluftbypass Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass strömt, zu der Außenluft überträgt, die in dem Außenluftbypass strömt, weist der Wärmetauscher eine einfache Struktur ohne Luftdurchgänge auf, die Lamellen über die gesamte Außenumfangsfläche aufweisen und kann einen Temperaturanstieg in der Innenluft unterdrücken. Diese Struktur kann einen kompakten Elektromotor erreichen, der eine hohe Kühlungseffizienz aufweist.
Kurzbeschreibung von Zeichnungen

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromotors gemäß Ausführungsform 1;
2 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 1 entlang der Linie II-II in 1;
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 1 entlang der Linie III-III in 1;
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 1 entlang der Linie IV-IV in 1;
5 zeigt eine Perspektivansicht einer ersten Führung gemäß Ausführungsform 1;
6 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 1 entlang der Linie VI-VI in 1;
7 zeigt eine Perspektivansicht einer zweiten Führung gemäß Ausführungsform 1;
8 stellt Strömungen der Außenluft und der Innenluft in dem Elektromotor gemäß Ausführungsform 1 dar;
9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromotors gemäß Ausführungsform 2;
10 zeigt eine andere Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 2;
11 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß der Ausführungsform 2 entlang der Linie XI-XI in 9;
12 zeigt eine Perspektivansicht der ersten Führung gemäß Ausführungsform 2;
13 zeigt eine Perspektivansicht einer zweiten Führung gemäß Ausführungsform 2;
14 stellt Strömungen der Außenluft und der Innenluft in dem Elektromotor gemäß Ausführungsform 2 dar;
15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromotors gemäß Ausführungsform 3;
16 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 3 entlang der Linie XVI-XVI in 15;
17 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 3 entlang der Linie XVII-XVII in 15;
18 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 3 entlang der Linie XVIII-XVIII in 15;
19 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors gemäß Ausführungsform 3 entlang der Linie XIX-XIX in 15; und
20 stellt Strömungen der Außenluft und der Innenluft in dem Elektromotor gemäß Ausführungsform 3 dar.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Elektromotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind Komponenten, die identisch oder entsprechend zueinander sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform 1
Ein Elektromotor 1 gemäß Ausführungsform wird nachstehend beschrieben mit Fokus auf einem beispielhaften Elektromotor vom vollständig geschlossenen Typ zum Antreiben eines Schienenfahrzeugs. Der Elektromotor 1, der in 1 dargestellt ist, ist unter dem Boden des Schienenfahrzeugs installiert. Der Elektromotor 1 nutzt Strömungen der Außenluft, die die Luft außerhalb des Elektromotors 1 angibt, und der Innenluft, die die Luft innerhalb des Elektromotors 1 angibt, zum Kühlen der Komponenten des Elektromotors 1. Der Elektromotor 1 weist eine Struktur zum Vermeiden auf, dass Außenluft, die Kontaminanten in sich enthält, in die Strömungspfade der Innenluft eintritt. In 1 gibt die Z-Achsen-Richtung die Vertikalrichtung an. Die Y-Achsen-Richtung gibt die Breitenrichtung des Schienenfahrzeugs an. Die X-Achsen-Richtung gibt die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs an. Mit anderen Worten fährt das Schienenfahrzeug in Richtung der Positivseite in der X-Achsen-Richtung oder der Negativseite in der X-Achsen-Richtung. Die X-, Y- und Z-Achsen sind orthogonal zueinander.
Der Elektromotor 1 weist eine Welle 11 auf, die rotierbar um eine Rotationsachse AX gestützt ist, die mit der gestrichelten und einzelgepunkteten Linie in 1 repräsentiert ist, einen Rotor 12, der radial außen von der Welle 11 angeordnet ist und integral mit der Welle 11 rotierbar ist, einen Stator 13, der dem Rotor 12 mit einem Zwischenraum dazwischen radial gegenüberliegt und Lager 14 und 15 zum rotierbaren Stützen der Welle 11. Der Elektromotor 1 weist des Weiteren einen Rahmen 16 zum Aufnehmen des Rotors 12, den Stator 13 und die Lager 14 und 15 auf, während sich die Welle 11 durch den Rahmen 16 erstreckt, eine erste Halterung 17 und eine zweite Halterung 18 zum Halten des Rahmens 16 zwischen sich in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse AX und ein Wärmetauscher 19, der einen Innenluftbypass 19a und einen Außenluftbypass 19b aufweist, um Wärme von der Innenluft zu der Außenluft zu übertragen.
Der Elektromotor 1 weist auch eine erste Führung 20 zum Führen der Außenluft zu Außenluftdurchgängen 34a auf, die in dem Stator 13 vorhanden sind, und zu dem Außenluftbypass 19b, eine zweite Führung 21 zum Führen der Innenluft zu Innenluftdurchgängen 34b auf, die in dem Stator 13 vorhanden sind, und zu dem Innenluftbypass 19a, und eine Abdeckung 22, die über zumindest einen Teil des Außenluftbypasses 19b angeordnet ist, um die Außenluft zu dem Außenluftbypass 19b zu führen. Der Elektromotor 1 weist des Weiteren ein nach außen gerichtetes Gebläse 23 auf, das an der Welle 11 angebracht ist, um zu rotieren und dadurch zu bewirken, dass die Außenluft eingeführt wird, und ein nach innen gerichtetes Gebläse 24 auf, das an der Welle 11 angebracht ist, um zu rotieren und dadurch zu bewirken, dass die Innenluft zirkuliert.
In dem Elektromotor 1, der die voranstehend beschriebene Struktur aufweist, strömt ein Teil der Außenluft, die durch Einlasslöcher 17a eingeführt ist, die in der ersten Halterung 17 bereitgestellt sind, radial gemäß der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23 wird durch die erste Führung 20 zu den Außenluftdurchgängen 34a geführt, strömt durch die Außenluftdurchgänge 34a und wird dann durch Auslasslöcher 36a ausgelassen, die in dem Rahmen 16 bereitgestellt sind. Ein anderer Teil der Außenluft strömt radial gemäß der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23, wird durch die erste Führung 20 zu den außen im Außenluftbypass 19b geführt, strömt in dem Außenluftbypass 19b, der zu dem Außenraum des Elektromotors 1 freigelegt ist, und wird dann zu dem Außenraum ausgelassen.
Die Innenluft strömt radial gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 23 und wird dann durch die zweite Führung 21 zu den Innenluftdurchgängen 34b und dem Innenluftbypass 19a geführt. Die Innenluft wird, indem sie durch die Innenluftdurchgänge 34b oder den Innenluftbypass 19a getreten ist, durch die erste Führung 20 zu Rotorluftdurchgängen 31a geführt, die in dem Rotor 12 bereitgestellt sind. Die Innenluft wird, nachdem sie durch die Rotorluftdurchgänge 31a getreten ist, strömt radial gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24. Die Innenluft zirkuliert innerhalb des Elektromotors 1 wie voranstehend beschrieben.
In dem Wärmetauscher 19 wird Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass 19b strömt, übertragen, was im Abnehmen der Temperatur der Innenluft resultiert. Dieser Mechanismus kann die Kühlungseffizienz des Elektromotors 1 verbessern. Der Wärmetauscher 19 weist solch eine einfache Struktur auf, dass der Wärmetauscher 19 den Innenluftbypass 19a mit dem Rahmen 16 und dem Außenluftbypass 19b auf der Außenumfangsoberfläche definiert. Der Elektromotor 1 ist daher ein kompakter Elektromotor, der eine hohe Kühlungseffizienz aufweist.
Die Komponenten des Elektromotors 1 sind nachstehend im Detail beschrieben.
Das Ende der Welle 11 näher an der zweiten Halterung 18 ist mit der Achse des Schienenfahrzeugs über Verbindungen und Zahnräder bzw. Getriebe gekoppelt, die nicht dargestellt sind. Die Rotation der Welle 11 bewirkt ein Erzeugen einer Vortriebskraft des Schienenfahrzeugs.
Der Rotor 12 weist einen Rotorkern 31 auf, der an der Welle 11 bereitgestellt ist, Rotorleiter 32, die in den Schlitzen angeordnet sind, die auf der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 31 bereitgestellt sind und ein Paar von Halteelementen 33 zum Halten des Rotorkerns 31 dazwischen in der Richtung der Rotationsachse AX und dadurch Stabilisieren des Rotorkerns 31. Der Rotorkern 31 weist die Rotorluftdurchgänge 31a, die Durchgangslöcher offen an beiden Enden in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse AX sind. In Ausführungsform 1 erstrecken sich die Rotorluftdurchgänge 31a durch den Rotorkern 31 in Richtung der Erstreckung der Rotationsachse AX, das bedeutet in der Y-Achsen-Richtung. Wie in 2 dargestellt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1 ist, sind die Rotorluftdurchgänge 31a in der Umfangsrichtung in dem Rotorkern 31 angeordnet. 2 zeigt nicht die Rotorleiter 32, die Halteelemente 33 oder Statorleiter 35 auf, um die Figur zu vereinfachen.
Wie in 1 dargestellt weist jedes der Halteelemente 33 Durchgangslöcher 33a in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a auf. Die Durchgangslöcher 33a erstrecken sich durch die Halteelemente 33 in der Y-Achsen-Richtung. Die Innenluft strömt durch die Durchgangslöcher 33a in eines des Paars von Halteelementen 33, die Rotorluftdurchgänge 31a und die Durchgangslöcher 33a in dem anderen des Paars von Halteelementen 33 in dieser Reihenfolge, so dass in dem Rotor 12 erzeugte Wärme zu der Innenluft übertragen wird. Dieser Mechanismus kann den Rotor 12 kühlen.
Der Stator 13 weist einen Statorkern 34 auf, der an der Innenumfangsfläche des Rahmens 16 bereitgestellt ist und die Statorleiter 35, die in Schlitze eingefügt sind, die in dem Statorkern 34 bereitgestellt sind. Der Statorkern 34 liegt radial dem Rotorkern 31 mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüber. Der Statorkern 34 weist die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b auf. Die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b sind Durchgangslöcher offen an beiden Enden in Richtung der Erstreckung der Rotationsachse AX. In Ausführungsform erstrecken sich die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b durch den Statorkern 34 in der Y-Achsen-Richtung. Wie in 2 dargestellt sind die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b in der Umfangsrichtung in dem Statorkern 34 angeordnet. Im Detail sind die Innenluftdurchgänge 34b in dem vertikal oberen Abschnitt des Statorkerns 34 angeordnet, während die Außenluftdurchgänge 34a in dem Abschnitt außer dem vertikal oberen Abschnitt des Statorkerns 34 angeordnet sind.
Wie in 1 dargestellt sind die Statorleiter 35 mit einem Leitungsdraht 51 verbunden, der von dem Außenraum des Elektromotors 1 geführt ist. Die Statorleiter 35 sind mit elektrischem Strom über den Leitungsdraht 51 versorgt, so dass der Elektromotor 1 arbeitet.
Das Lager 14 ist durch den Rahmen 16 gehalten und stützt rotierbar die Welle 11.
Das Lager 15 ist gehalten durch die zweite Halterung 18 und stützt rotierbar die Welle 11.
Der Rahmen 16 ist unter dem Boden des Schienenfahrzeugs mit Befestigungselementen befestigt, die nicht dargestellt sind. Der Rahmen 16 weist eine hohle rohrförmige Form auf. In Ausführungsform 1 weist der Rahmen 16 ein rohrförmiges Element 36 auf, das eine hohle rohrförmige Form aufweist und ein Plattenelement 37 zum Schließen eines Endes des rohrförmigen Elements 36 und Stützen des Lagers 14.
Das Ende des rohrförmigen Elements 36 näher an der zweiten Halterung 18 weist die Auslasslöcher 36 auf, durch die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a durchgetreten ist, zu dem Außenraum ausgelassen wird. Das Ende des rohrförmigen Elements 36 näher an der zweiten Halterung gibt einen Abschnitt des rohrförmigen Elements 36 näher an der zweiten Halterung 18 als der Stator 13 an. In Ausführungsform 1, wie in 3 dargestellt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1 ist, weist der Abschnitt außer dem vertikal oberen Abschnitt des rohrförmigen Elements 36 die Auslasslöcher 36a angeordnet in Umfangsrichtung auf. Die Auslasslöcher 36a erstrecken sich radial durch das rohrförmige Element 36. Wie in 1 dargestellt weist der vertikal obere Abschnitt des rohrförmigen Elements 36 ein erstes Luftloch 36b auf, das kontinuierlich mit dem Außenluftbypass 19b ist und ein zweites Luftloch 36c und ein drittes Luftloch 36d auf, die kontinuierlich mit dem Innenluftbypass 19a sind.
Wie in 4 dargestellt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 1 ist, weist das Plattenelement 37 Endflächenluftlöcher 37a auf, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Endflächenluftlöcher 37a erstrecken sich durch das Plattenelement 37 in der Y-Achsen-Richtung.
Wie in 1 dargestellt, weist die erste Halterung 17 die Einlasslöcher 17a auf, durch die die Außenluft eingeführt wird. Die erste Halterung 17 ist an einem Ende des Rahmens 16 angebracht, genauer gesagt an dem Ende des rohrförmigen Elements 36 auf der negativen Seite in der Y-Achsen-Richtung.
Die zweite Halterung 18 liegt der ersten Halterung 17 mit dem Rotor 12 und dem Stator 13 zwischen der zweiten Halterung 18 und der ersten Halterung 17 in der Y-Achsen-Richtung angeordnet gegenüber. In Ausführungsform 1 ist die zweite Halterung 18 an dem anderen Ende des Rahmens 16 zum Aufnehmen des Rotors 12 und des Stators 13 angebracht, genauer gesagt dem anderen Ende des rohrförmigen Elements 36 auf der positiven Seite in der Y-Achsen-Richtung.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der Wärmetauscher 19 den Innenluftbypass 19a radial außen von den Innenluftdurchgängen 34b angeordnet auf, den Außenluftbypass 19b radial außen von dem Innenluftbypass 19a und kontinuierlich zu dem Außenraum angeordnet auf und ein Wärmeübertragungselement 38 zum Separieren des Innenluftbypass 19a und des Außenluftbypass 19b. Das Wärmeübertragungselement 38 ist an einem Passelement 39 befestigt, das an der Außenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 36 befestigt ist. Das Passelement 39 weist eine hohle rohrförmige Form auf, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist und ist an dem rohrförmigen Element 36 in solch einer Orientierung befestigt, dass die Zentralachse die Außenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 36 schneidet.
Der durch das Wärmeübertragungselement 38 angegebene Raum, das Passelement 39 und das rohrförmige Element 36 des Rahmens 16 definieren den Innenluftbypass 19a. Das Wärmeübertragungselement 38 weist ein Durchgangsloch auf, durch das der Leitungsdraht 51 sich erstreckt. Das Durchgangsloch ist mit einer Kabelhülle bzw. Kabelführung z.B. versehen, um Kontaminanten wie etwa Staub und Wassertropfen daran zu hindern, in den Elektromotor 1 über das Durchgangsloch einzutreten.
Das Wärmeübertragungselement 38 ist vorzugsweise ein Plattenelement, das aus einem Material hergestellt ist, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist z.B. ein Metall wie etwa Kupfer oder Aluminium. Das Wärmeübertragungselement 38 ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist und vereinfacht Wärme von der Innenluft, die in den Innenluftbypass 19a strömt, zu der Außenluft übertragen zu werden, die in dem Außenluftbypass 19b strömt, das zu einem Abnehmen der Temperatur der Innenluft führt. Diese Konfiguration kann die Kühlungseffizienz des Elektromotors 1 verbessern. Um die Kühlungseffizienz des Elektromotors 1 weiter zu verbessern, ist das Wärmeübertragungselement 38 vorzugsweise aus einer dünnen Platte hergestellt, die eine Dicke von maximal einem Millimeter z.B. aufweist. Das Wärmeübertragungselement 38, das aus einer dünnen Platte hergestellt ist, vereinfacht der Wärme, effizient von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt, zu der Außenluft übertragen zu werden, die in dem Außenluftbypass 19b strömt, was in einem weiteren Abnehmen der Temperatur der Innenluft resultiert. Diese Konfiguration kann weiter die Kühlungseffizienz des Elektromotors 1 verbessern.
Der Wärmetauscher 19 weist des Weiteren mehrere Innenlamellen 40 auf, die mit Zwischenräumen zwischen sich auf einer Oberfläche des Wärmeübertragungselementes 38 innerhalb des Innenluftbypasses 19a angeordnet sind und mehrere Außenlamellen 41 auf, die mit Zwischenräumen zwischen sich auf der Oberfläche des Wärmeübertragungselements 38 gegenüberliegend zu der Oberfläche angeordnet sind, die mit den Innenlamellen 40 bereitgestellt ist. Die Innenlamellen 40 und die Außenlamellen 41 weisen die Hauptflächen parallel zu der YZ-Ebene auf. Die Luftlücken zwischen den Außenlamellen 41 definieren den Außenluftbypass 19b.
Wie in 1 dargestellt ist die erste Führung 20 zwischen der ersten Halterung 17 und dem Stator 13 angeordnet. Die erste Führung 20 führt die Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen wird, zu den Außenluftdurchgängen 34a und dem Außenluftbypass 19b und vermeidet, dass die Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und den Innenluftbypass 19a eintritt. Mit anderen Worten tritt keine Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b oder den Innenluftbypass 19a ein.
In Ausführungsform 1 weist die erste Führung 20 eine hohle rohrförmige Form auf und ist in dem Rahmen 16 aufgenommen. Im Detail ist die erste Führung 20 an dem Plattenelement 17 des Rahmens 16 und Position radial im von den Endflächenluftlöchern 37a des Plattenelements 37 angebracht und an dem Statorkern 34 in Positionen radial innen von den Außenluftdurchgängen 34a und den Innenluftdurchgängen 34b des Statorkerns 34.
Wie in 5 dargestellt weist die erste Führung 20 eine Außenumfangsfläche 20c auf, die eine erste Öffnung 20a aufweist, welche ein ausgeschnittener Abschnitt ist. Die Außenumfangsfläche 20c der ersten Führung 20 weist auch erste Teilungen 20b auf, die sich von dem Umfang der ersten Öffnung 20a in eine Richtung weg von der Außenumfangsfläche 20c erstrecken. In Ausführungsform 1, wie in 1 dargestellt, ist die erste Öffnung 20a dem zweiten Luftloch 36c zugewandt. Die ersten Teilungen 20b erstrecken sich von der Außenumfangsfläche 20c in Richtung des rohrförmigen Elements 36. Die ersten Teilungen 20b separieren das erste Luftloch 36b, das kontinuierlich zu dem Außenluftbypass 19b ist, und das zweite Luftloch 36c, das kontinuierlich zu dem Innenluftbypass 19a ist. Wie in den 1 und 2 dargestellt separieren die ersten Teilungen 20b auch die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b. Im Detail, wie in den 2 und 6 dargestellt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der 1 ist, umgeben die ersten Teilungen 20b den Raum in Kommunikation mit einem Ende der Innenluftdurchgänge 34b und separiert daher die Außenluftdurchgänge 34a von den Innenluftdurchgängen 34b.
Wie in 1 dargestellt ist die zweite Führung 21 zwischen der zweiten Halterung 18 und dem Stator 13 angeordnet. Die zweite Führung 21 führt die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, zu dem Außenraum über die Auslasslöcher 36a des Rahmens 16 und führt die Innenluft zu den Innenluftdurchgängen 34b und dem Innenluftbypass 19a. Die zweite Führung 21 vermeidet auch, dass Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und den Innenluftbypass 19a eintritt.
In Ausführungsform 1 weist die zweite Führung eine hohle rohrförmige Form auf und ist in dem Rahmen 16 aufgenommen. Im Detail ist die zweite Führung 21 an dem Statorkern 34 an Positionen radial innen von den Außenluftdurchgängen 34a angebracht und die Innenluftdurchgänge 34b des Statorkerns 34 an dem rohrförmigen Element 36.
Wie in 7 dargestellt weist die zweite Führung 21 eine Außenumfangsfläche 21c auf, die mit einer ringförmigen Verbindung 21d versehen ist. Wie in 1 dargestellt ist die Verbindung 21d an der Innenumfangsfläche des Rahmens 16 angebracht. Wie in 7 dargestellt weist die Außenumfangsfläche 21c der zweiten Führung 21 eine zweite Öffnung 21 auf, die ein Aussparungsabschnitt ist. Die Außenumfangsfläche 20c der zweiten Führung 21 weist zweite Teilungen 21b auf, die ein Paar von Plattenelementen sind, die sich von dem Umfang der zweiten Öffnung 21 a in einer Richtung weg von der Außenumfangsfläche 21c erstrecken und an der Verbindung 21d anliegen. In Ausführungsform 1, wie in 1 dargestellt, ist die zweite Öffnung 21a dem dritten Luftloch zugewandt. Die zweiten Teilungen 21b sind ein Paar von Plattenelementen, die sich von der Außenumfangsfläche 21c in Richtung des rohrförmigen Elements 36 erstreckt und an der Verbindung 21d anliegen. Wie in 3 dargestellt separieren die zweiten Teilungen 21b die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b.
Wie in 1 dargestellt ist die Abdeckung 22 über zumindest Teilen der Außenlamellen 41 angeordnet, die die jeweiligen Enden der Außenlamellen 41 näher an der ersten Führung 20 umgeben. Die Abdeckung 22 ist über zumindest Teilen der Außenlamellen 41 angeordnet, die die jeweiligen Enden näher an der ersten Führung 20 umgeben und führt die Außenluft, nachdem diese durch das erste Luftloch 36b getreten ist, zu dem Außenluftbypass 19b.
Das nach außen gerichtete Gebläse 23 ist an der Welle an einer Position angebracht zwischen der ersten Halterung 17 und dem Stator 13 und ist integral mit der Welle 11 rotierbar.
Das nach innen gerichtete Gebläse 24 ist an der Welle 11 angebracht in einer Position zwischen der Halterung 18 und dem Stator 13 derart, dass die Umfangskante des nach innen gerichteten Gebläses 24 benachbart zu der zweiten Führung 21 ist und integral mit der Welle 11 rotierbar ist. Die Umfangskante des nach innen gerichteten Gebläses 24 und der zweiten Führung 21 definieren vorzugsweise einen Labyrinthkanal zwischen sich. Der Labyrinthkanal, der zwischen der Umfangskante des nach innen gerichteten Gebläses 24 und der zweiten Führung definiert ist, kann vermeiden, dass Kontaminanten, wie etwa Staub und Wassertropfen, an den Rotorleitern 32 und den Statorleitern 35 anhaften.
Der Führungsdraht 51 erstreckt sich durch das Durchgangsloch des Wärmeübertragungselements 38, des dritten Luftlochs 36d und der zweiten Öffnung 21a zu dem Innenraum des Elektromotors 1 und ist mit den Statorleitern 35 verbunden.
Die folgende Beschreibung ist gerichtet auf Strömungen der Außenluft und der Innenluft während der Bestromung des Elektromotors 1, der die voranstehend beschriebene Struktur aufweist, mit Bezug auf 8. Wenn ein elektrischer Strom über den Leitungsdraht 51 zu den Statorleitern 35 zugeführt wird, um den Elektromotor 1 zu bestromen, rotiert der Rotor 12 derart, dass die Welle 11, das nach außen gerichtete Gebläse 23 und das nach innen gerichtete Gebläse 24 integral mit dem Rotor 12 rotieren.
Die Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23 induziert Ströme der Außenluft, wie repräsentiert durch die Pfeile AR1 und AR2 mit durchgezogenen Linien in 8.
Im Detail, gemäß mit der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23, wird die Außenluft über die Einlasslöcher 17 alle ersten Halterungen 17 eingezogen. Die Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen wird, strömt radial und erreicht die Endflächenluftlöcher 37a.
Ein Teil der Außenluft, nachdem dieser durch die Endflächenluftlöcher 37a getreten ist, strömt entlang der ersten Führung 20 in Richtung des ersten Luftlochs 36b, strömt durch das erste Luftloch 36b und tritt dann in den Außenluftbypass 19b ein. Die Außenluft, die in den Außenluftbypass 19b eintritt, wird durch die Abdeckung in der Y-Achsen-Richtung geführt und strömt in den Außenluftbypass 19b. Der Außenluftbypass 19b ist zu dem Außenraum freigelegt und die Außenluft, die in den Außenluftbypass 19b strömt, ist daher zu dem Außenraum ausgelassen. Mit anderen Worten erzeugt die Struktur eine Strömung der Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen ist, in den Außenluftbypass 19b strömt und dann ausgelassen wird, wie mit dem Pfeil AR1 repräsentiert.
Ein anderer Teil der Außenluft, nachdem dieser durch die Endflächenlöcher 37a getreten ist, strömt entlang der ersten Führung 20 in Richtung der Außenluftdurchgänge 34a und tritt in die Außenluftdurchgänge 34a ein. Die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, strömt entlang der zweiten Führung 21 und wird dann zu dem Außenraum über die Auslasslöcher 36a ausgelassen. Mit anderen Worten erzeugt die Struktur der Strömung der Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen ist, in den Außenluftdurchgängen 34a strömt und dann ausgelassen wird, wie mit dem Pfeil AR2 repräsentiert. Die Strömung der Außenluft wie repräsentiert mit dem Pfeil AR2 kühlt den Stator 13.
Die Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24 induziert Ströme von Innenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR3, AR4 und AR5 mit durchbrochener Linie in 8.
Im Detail, gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24, strömt die Innenluft zwischen der zweiten Führung 21 und dem Rotor 12 und dem Stator 13 radial. Die Innenluft, die radial strömt, strömt entlang der zweiten Führung 21 in Richtung der zweiten Öffnung 21a.
Ein Teil der Innenluft, nachdem dieser durch die zweite Öffnung 21a getreten ist, tritt in die Innenluftdurchgänge 34b ein. Die Luft, nachdem diese durch die Innenluftdurchgänge 34b durchgetreten ist, strömt durch die erste Öffnung 20a und entweicht in Richtung der Durchgangslöcher 33a, die in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a sind.
Ein anderer Teil der Innenluft, nachdem dieser durch die zweite Öffnung 21a getreten ist, strömt durch das dritte Luftloch 36d und tritt in den Innenluftbypass 19a ein. Die Innenluft, nachdem diese durch den Innenluftbypass 19a getreten ist, strömt durch das zweite Luftloch 36c und die erste Öffnung 20a und weiter in Richtung des Durchgangslochs 33a in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a. Die Innenluft, nachdem diese durch die erste Öffnung 20a getreten ist, strömt nicht nur zu den Durchgangslöchern 33a in den vertikal oberen Abschnitt, sondern auch zu den Durchgangslöchern 33a in dem vertikal oberen Abschnitt.
Die Innenluft, nachdem diese durch die Durchgangslöcher 33a in einem Paar von Halteelementen 33, den Rotorluftgängen 31a und die Durchgangslöcher 33a in dem anderen des Paars von Halteelementen 33 in dieser Reihenfolge getreten ist, stammt radial gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24. Die voranstehend beschriebene Zirkulation der Innenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR3, AR4 und AR5, kühlt den Rotor 12 und den Stator 13.
Das Wärmeübertragungselement 38 des Wärmetauschers 19 überträgt Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt, wie repräsentiert wird durch Pfeile AR4, zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass 19b strömt, wie mit dem Pfeil AR1 repräsentiert. Die Temperatur der Innenluft, die den Innenluftbypass 19a verlässt, ist daher niedriger als die Temperatur der Innenluft, die in den Innenluftbypass 19a eintritt. Die Innenluft, die eine niedrigere Temperatur aufweist, kann eine verbesserte Effizienz der Kühlung des Rotors 12 und des Stators 13 erreichen.
Wie voranstehend beschrieben weist der Elektromotor 1 gemäß Ausführungsform 1 den Wärmetauscher 19 zur Übertragung von Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt zu der Außenluft aus, die in dem Außenluftbypass 19b strömt. Der Wärmetauscher 19 kann die Temperatur der Innenluft verringern und kann daher die Kühlungseffizienz des Elektromotors verbessern. Der Elektromotor 1 weist eine höhere Kühlungseffizienz als ein Elektromotor vom vollständig geschlossenen Typ auf, der keinen Wärmetauscher 19 aufweist und kann daher eine geringere radiale Größe des Rahmens 16 erreichen. Der Wärmetauscher 19 weist eine einfache Struktur auf mit dem Innenluftbypass 19a definiert zwischen dem Wärmeübertragungselement 38 und dem Außenumfang des Rahmens 16 und dem Außenluftbypass 19 angeordnet auf einer radial äußeren Seite des Wärmeübertragungselements 38. Der Elektromotor 1 weist daher eine einfachere Struktur als ein Elektromotor auf, der eine Wärmeaustauscheinrichtung aufweist, die an einer Position weg von dem Stator installiert ist und mit Lamellen, die über die gesamte Außenumfangsfläche versehen ist und kann daher eine geringere radiale Größe erreichen. Mit anderen Worten ist der Elektromotor 1 ein kompakter Elektromotor, der eine hohe Kühlungseffizienz aufweist.
Ausführungsform 2
Obwohl der Elektromotor 1 gemäß Ausführungsform 1 einen einzelnen Wärmetauscher 19 in dem vertikal oberen Abschnitt aufweist, kann der Elektromotor mehrere Wärmetauscher aufweisen. Die Beschreibung von Ausführungsform 2 ist auf einen Elektromotor 2 mit mehreren Wärmetauschern gerichtet.
Der Elektromotor 2 weist denselben Abschnitt in einer YZ-Ebene auf wie der in 1 dargestellt. Wie in 9 dargestellt, die eine Ansicht des Elektromotors 2 im selben Abschnitt wie 2 ist, und 10, die eine Ansicht des Elektromotors 2 in demselben Abschnitt wie 3 ist, weist der Elektromotor 2 des Weiteren einen Wärmetauscher 25 zusätzlich zu den Komponenten des Elektromotors 1 gemäß Ausführungsform 1 auf. Im Detail weist der Elektromotor den Wärmetauscher 19 im vertikal oberen Abschnitt und einen Wärmetauscher 25 in einem Abschnitt des rohrförmigen Elements 36 auf, das die X-Achse schneidet, der einen Innenluftbypass 25a und einen Außenluftbypass 25b aufweist.
In dem Wärmetauscher 25 wird Wärme übertragen von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 25a strömt, zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass 25b strömt, was in einem Abnehmen der Temperatur der Innenluft resultiert, wie in dem Wärmetauscher 19. Dieser Mechanismus kann die Kühleffizienz des Elektromotors 2 verbessern. Der Wärmetauscher 25 weist solch eine einfache Struktur auf, dass der Wärmetauscher 25 den Innenluftbypass 25a mit dem Rahmen 16 definiert und den Außenluftbypass 25b auf der Außenumfangsfläche aufweist, wie der Wärmetauscher 19. Der Elektromotor 2 ist daher ein kompakter Elektromotor, der eine hohe Kühleffizienz aufweist.
Die Komponenten des Elektromotors 2 sind nachstehend im Detail mit Fokus auf die Unterschiede von dem Elektromotor 1 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
Der vertikal obere Abschnitt des Statorkerns 34 und der Abschnitt des Statorkerns 34, der einer positiven Seite in der X-Achsen-Richtung zugewandt ist, weisen Innenluftdurchgänge 34b auf und die Abschnitte des Statorkerns 34, die mit keinen Innenluftdurchgängen 34b versehen sind, weisen Außenluftdurchgänge 34a auf.
Wie in 11 dargestellt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI in 9 ist, weist der Abschnitt des rohrförmigen Elements 36, der der positiven Seite in der X-Achsen-Richtung zugewandt ist, ein zweites Luftloch 36e und ein drittes Luftloch 36f auf, die kontinuierlich in dem Innenluftbypass 25a sind.
Die erste Führung 20 ist zwischen der ersten Halterung 17 und dem Stator 13 angeordnet, Die erste Führung 20 führt die Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen ist, zu den Außenluftdurchgängen 34a und zu dem Außenluftbypass 19b und vermeidet, dass Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und die Innenluftbypässe 19a und 25a eintritt. Mit anderen Worten tritt keine Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b oder den Innenluftbypass 19a oder 25a ein.
Wie in 12 dargestellt ist die erste Führung 20 des Elektromotors 2 gemäß Ausführungsform 2 dazu konfiguriert, durch Hinzufügen einer ersten Öffnung 20d und ersten Teilungen 20e zu der ersten Führung des Elektromotors 1 gemäß Ausführungsform 1. Im Detail weist die Außenumfangsfläche 20c der ersten Führung 20 die erste Öffnung 20d auf, die dieselbe Form wie die erste Öffnung 20a aufweist. Die Außenumfangsfläche 20c der ersten Führung 20 weist auch die ersten Teilungen 20e auf, die sich von dem Umfang der ersten Öffnung 20d in einer Richtung weg von der Außenumfangsfläche 20c erstrecken. In Ausführungsform 2, wie in 11 dargestellt, ist die erste Öffnung 20d dem zweiten Luftloch 36e zugewandt. Die ersten Teilungen 20e erstrecken sich von der Außenumfangsfläche 20c in Richtung des rohrförmigen Elements. Wie in 9 dargestellt, trennen die ersten Teilungen 20e die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b.
Wie in 11 dargestellt ist die zweite Führung 21 zwischen der zweiten Halterung 18 und dem Stator 13 angeordnet. Die zweite Führung 21 führt die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, zu dem Außenraum über die Auslasslöcher 36a des Rahmens 16 und führt die Innenluft zu den Innenluftdurchgängen 34b und den Innenluftbypass 19a. Die zweite Führung 21 vermeidet auch, dass Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und den Innenluftbypass 19a eintritt.
Wie in 13 dargestellt ist die zweite Führung 21 des Elektromotors 2 gemäß Ausführungsform 2 konfiguriert durch Hinzufügen einer zweiten Öffnung 21e und zweiten Teilungen 21f zu der zweiten Führung 21 des Elektromotors 1 gemäß Ausführungsform 1. Im Detail weist die Außenumfangsfläche 21c der zweiten Führung 21 die zweite Öffnung 21e auf, die dieselbe Form wie die zweite Öffnung 21a aufweist. Die Außenumfangsfläche 21c der zweiten Führung 21 weist auch die zweite Teilung 21f auf, die ein Paar von Plattenelementen ist, die sich von dem Umfang der zweiten Öffnung 21e in eine Richtung weg von der Außenumfangsfläche 21c erstrecken und eine Verbindung 21d anlegen. In der Ausführungsform 2, wie in 11 dargestellt, ist die zweite Öffnung 21i dem dritten Luftloch 36f zugewandt. Wie dargestellt in 10 separieren die zweiten Teilungen 21f die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b.
Wie dargestellt in 9 and 10 weist der Wärmetauscher 25 den Innenluftbypass 25a angeordnet radial außen von den Innenluftdurchgängen 34b auf, die in dem vertikal unteren Abschnitt angeordnet sind, die den Außenluftbypass 25b angeordnet radial außen von dem Innenluftbypass 25a kontinuierlich zu dem Außenraum ein Wärmeübertragungselement 42 zum Separieren des Innenluftbypasses 25a und des Außenluftbypasses 25b. Das Wärmeübertragungselement 42 ist an einem Passelement 43 befestigt, das an der Außenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 36 befestigt ist. Das Passelement 43 weist eine hohle rohrförmige Form auf, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist und ist befestigt an dem rohrförmigen Element 36 in solch einer Orientierung, dass die Zentralachse die Außenumfangsfläche des rohrförmigen Elements schneidet. Der Zwischenraum, der durch das Wärmeübertragungselement 42, das Passelement 43 und das rohrförmige Element 36 des Rahmens 16 umgeben ist, definiert den Innenluftbypass 25a.
Das Wärmeübertragungselement 42 ist vorzugsweise ein Plattenelement, das aus einem Material hergestellt ist, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, z.B. ein Metall wie etwa Kupfer oder Aluminium. Das Wärmeübertragungselement 42, das aus einem Material hergestellt ist, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, erleichtert Wärme, von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 25a strömt, zu der Außenluft übertragen zu werden, die in dem Außenluftbypass 25b strömt, was in einem Abnehmen der Temperatur der Innenluft führt. Diese Konfiguration kann die Kühlungseffizienz des Elektromotors 2 verbessern. Um die Kühlungseffizienz des Elektromotors 2 weiter zu verbessern, ist dasselbe Übertragungselement vorzugsweise aus einer dünnen Platte hergestellt, die eine Dicke von maximal einem Millimeter z.B. aufweist. Das Wärmeübertragungselement 42, das aus einer dünnen Platte hergestellt ist, vereinfacht Wärme effizient von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 25a strömt, zu der Außenluft übertragen zu werden, die in dem Außenluftbypass 25b strömt, was in einem weiteren Abnehmen der Temperatur der Innenluft führt. Diese Konfiguration kann weiter die Kühlungseffizienz des Elektromotors 2 verbessern.
Der Wärmetauscher 25 weist des Weiteren mehrere Innenlamellen 44 auf, die mit Zwischenräumen dazwischen auf einer Oberfläche des Wärmeübertragungselements 42 innerhalb des Innenluftbypasses 24a angeordnet sind und mehrere Außenlamellen 45 auf, die mit Zwischenräumen dazwischen auf der Oberfläche des Wärmeübertragungselements 42 gegenüberliegend zu der Oberfläche angeordnet sind, die mit den Innenlamellen 44 versehen ist. Die Innenlamellen 44 haben die Hauptflächen in der Y-Achse erstreckend. Die Außenlamellen 45 weisen die Hauptflächen, die in Ebenen vorhanden sind, auf, die die Rotationsachse AX schneiden. Im Detail sind die Hauptflächen der Außenlamellen 45 parallel zu einer Ebene orthogonal zu der Rotationsachse AX, genauer gesagt parallel zu der YZ-Ebene. Die Luftlücken zwischen den Außenlamellen 45 definieren den Außenluftbypass 25b. Weil die Hauptflächen der Außenlamellen 45 parallel zu der XZ-Ebene sind, strömen Fahrtwinde, die während des Fahrens des Schienenfahrzeugs erzeugt werden, durch die Luftlücken zwischen den Außenlamellen 45, das bedeutet durch den Außenluftbypass 25b. Weil Fahrtwinde durch den Außenluftbypass 25b strömen, ist nicht erforderlich, dass die Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen wird, zu dem Außenluftbypass 25b zuzuführen ist.
Die folgende Beschreibung ist gerichtet auf Strömungen der Außenluft und der Innenluft während der Bestromung des Elektromotors 2, der die voranstehend beschriebene Struktur aufweist. Die Strömungen der Luft in der YZ-Ebene sind dieselben wie diejenigen in dem Elektromotor 1, der in 8 dargestellt ist. 14 stellt Strömungen der Außenluft und der Innenluft in einem Querschnitt dar, der den Wärmetauscher 25 schneidet. Wenn ein elektrischer Strom zugeführt wird über den Leitungsdraht 51 zu den Statorleitern 35 zum Bestromen des Elektromotors 2, rotiert der Rotor 12, so dass die Welle 11, das nach außen gerichtete Gebläse 23 und das nach innen gerichtete Gebläse 24 integral mit dem Rotor 12 rotieren.
Die Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23 induziert Strömungen der Außenluft, wie repräsentiert mit Pfeilen AR6 und AR7 mit durchgezogenen Linien in 14.
Im Detail, gemäß der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23, wird die Außenluft über die Einlasslöcher 17a der ersten Halterung 17 eingezogen. Die Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen wird, strömt radial und erreicht die Endflächenluftlöcher 37a.
Die Außenluft, nachdem diese durch die Endflächenluftlöcher 37a getreten ist, strömt entlang der ersten Führung 20 in Richtung der Außenluftdurchgänge 34a und tritt in die Außenluftdurchgänge 34a ein. Die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, strömt entlang der zweiten Führung 21 und ist ausgelassen zu dem Außenraum über die Auslasslöcher 36a. Mit anderen Worten erzeugt die Struktur Strömungen der Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen ist, in die Außenluftdurchgänge 34a strömt und dann ausgelassen wird, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR6 und AR7. Die Strömungen der Außenluft wie repräsentiert mit Pfeilen AR6 und AR7 kühlt den Stator 13.
Die Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24 induziert Strömungen der Außenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR8, AR9 und AR10 mit durchbrochenen Linien in 14.
Im Detail, gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24, strömt die Innenluft zwischen der zweiten Führung 21 und dem Rotor 12 oder dem Stator 13 radial. Ein Teil der Innenluft, der radial strömt, strömt entlang der zweiten Führung 21 in Richtung der zweiten Öffnung 21a wie in Ausführungsform 1. Ein anderer Teil der Innenluft, der radial strömt, strömt entlang der zweiten Führung 21 in Richtung der zweiten Öffnung 21e.
Der Teil der Innenluft, nachdem dieser durch die zweite Öffnung 21a getreten ist, strömt wie in Ausführungsform 1. Die folgende Beschreibung ist gerichtet auf Strömungen der Innenluft, die durch die zweite Öffnung 21e getreten ist.
Ein Teil der Innenluft, nachdem diese durch die zweite Öffnung 21e getreten ist, tritt in Innenluftdurchgänge 34b ein. Die Luft, nachdem diese durch die Innenluftdurchgänge 34b getreten ist, strömt durch die erste Öffnung 20d und dann weiter in Richtung der Durchgangslöcher 33a in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a.
Ein anderer Teil der Innenluft, nachdem diese durch die zweite Öffnung 21e getreten ist, strömt durch das dritte Luftloch 36f und tritt in den Innenluftbypass 25a ein. Die Innenluft, nachdem diese durch den Innenluftbypass 25a getreten ist, strömt durch das zweite Luftloch 36e und weiter in Richtung der Durchgangslöcher 33a in Kommunikation mit den Rotorluftlöchern 31a. Die Innenluft, nachdem diese durch die erste Öffnung 20d getreten ist, strömt nicht nur zu den Durchgangslöchern 33a in dem vertikal unteren Abschnitt, sondern auch zu den Durchgangslöchern 33a in dem vertikal oberen Abschnitt.
Die Innenluft, nachdem diese durch die Durchgangslöcher 33a in einem von dem Paar von Halteelementen 33 tritt, in dem die Rotorluftdurchgänge 31a und die Durchgangslöcher 33a nach dem anderen des Paars von Halteelementen 32 in der Reihenfolge getreten ist, strömt radial gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24. Die voranstehend beschriebene Zirkulation der Innenluft, wie repräsentiert durch die Pfeile AR8, AR9 und AR10, kühlt den Rotor 12 und den Stator 13.
Das Wärmeübertragungselement 42 des Wärmetauschers 25 überträgt Wärme von der Innenluft, die in den Innenluftbypass 25a strömt, wie repräsentiert mit dem Pfeil AR9, zu der Außenluft, die in dem Innenluftbypass 25b strömt, das bedeutet Fahrtwinde. Die Temperatur der Innenluft, die aus dem Innenluftbypass 25a austritt, ist daher niedriger als die Temperatur der Innenluft, die in den Innenluftbypass 25a eintritt. Die Innenluft, die eine niedrige Temperatur aufweist, kann eine verbesserte Effizienz der Kühlung des Rotors 12 und des Stators 13 erreichen.
Wie voranstehend beschrieben weist der Elektromotor 2 gemäß Ausführungsform 2 den Wärmetauscher 12 zum Übertragen von Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt, zu der Außenluft auf, die in dem Außenluftbypass 19b strömt und der Wärmetauscher 25 zum Übertragen von Wärme von der Innenluft, die in den Innenluftbypass 25a strömt, auf die Außenluft, die in dem Außenluftbypass 25b strömt. Weil die Wärmetauscher 19 und 25 die Temperatur der Innenluft verringern, kann der Elektromotor 2 eine höhere Kühlungseffizienz als der Elektromotor 1 aufweisen.
Ausführungsform 3
Obwohl die Elektromotoren 1 und 2 gemäß Ausführungsform 1 und 2 den Rahmen 16 aufweisen, können die Elektromotoren 1 und 2 auch als rahmenlose Elektromotoren bereitgestellt sein. Die Beschreibung von Ausführungsform 3 ist gerichtet auf einen Elektromotor 3, der keinen Rahmen 16 aufweist. Der Elektromotor 3, der in 15 dargestellt ist, hat nicht den Rahmen 16 und weist ein Stützelement 46 auf, das an der Innenumfangsfläche der ersten Halterung 17 angebracht ist, um das Lager 14 zu stützen.
Die Komponenten des Elektromotors 3 sind nachstehend im Detail beschrieben mit Fokus auf den Unterschieden von dem Elektromotor 1 gemäß Ausführungsform 1.
Die erste Halterung 17 und die zweite Halterung 18 sind an dem Stator 13 angebracht und der Stator 13 ist angeordnet zwischen der ersten Halterung 17 und der zweiten Halterung 18 in der Y-Achsen-Richtung. Im Detail sind die erste Halterung 17 und die zweite Halterung 18 angebracht an dem Statorkern 34 an Positionen auf radialen Außenseiten der Außenluftdurchgänge 34a und der Innenluftdurchgänge 34b des Statorkerns 34.
Wie dargestellt in 15, 16, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVI-XVI in 15 ist, und ist 17, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII von 15 ist, der vertikal obere Abschnitt der ersten Halterung 17, der ein erstes Luftloch 17b kontinuierlich zu dem Außenluftbypass 19b aufweist und ein zweites Luftloch 17c kontinuierlich zu dem Innenluftbypass 19a aufweist.
Das Ende der zweiten Halterung 18 näher an dem Stator 13 weist Auslasslöcher 18 auf, durch die die Außenluft, nachdem diese durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, zu dem Außenraum ausgelassen wird. In Ausführungsform 1, wie dargestellt in 18, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in 15 ist, sind die Auslasslöcher 18a in der Umfangsrichtung in dem Abschnitt außer dem vertikal oberen Abschnitt der zweiten Halterung 18 angeordnet. Die Auslasslöcher 18a erstrecken sich radial durch die zweite Halterung 18. Der vertikal obere Abschnitt der zweiten Halterung 18 weist ein drittes Luftloch 18b kontinuierlich mit dem Innenluftbypass 19a auf.
Wie dargestellt in 15 ist das Wärmeübertragungselement 38 des Wärmetauschers 19 an dem Passelement 39 befestigt, das an den Außenumfangsflächen der ersten Halterung 17, des Statorkerns 34 und der zweiten Halterung 18 befestigt ist. Der Zwischenraum, der durch das Wärmeübertragungselement 38, das Passelement 39 und die Außenumfangsflächen der ersten Halterung 17, des Statorkerns 34 und der zweiten Halterung 18 umgeben ist, definiert den Innenluftbypass 19a.
Die ersten Teilungen 20b der ersten Führung 20 erstrecken sich von dem Umfang der ersten Öffnung 20a in Richtung der Innenumfangsfläche der ersten Halterung 17. Die ersten Teilungen 20b separieren das erste Luftloch 17b, das kontinuierlich zu dem Außenluftbypass 19b ist, und das zweite Luftloch 17c, das kontinuierlich zu dem Innenluftbypass 17a ist. Wie in 17 dargestellt, separieren die ersten Teilungen 20b die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b. Im Detail, wie dargestellt in 16 und 17, umgeben die ersten Teilungen 20b den Zwischenraum in Kommunikation mit den einen Enden der Innenluftdurchgänge 34b und trennen daher die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b.
Wie dargestellt in 15 und 18 sind die zweiten Teilungen 21b der zweiten Führung 21 ein Paar von Plattenelementen, die sich von dem Umfang der zweiten Öffnung 21a in Richtung der Innenumfangsfläche der zweiten Halterung 18 erstrecken und an der Verbindung 21d anliegen. Wie dargestellt in 18 separieren die zweiten Teilungen 21b die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b.
Wie dargestellt in 19, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIX-XIX von 15 ist, weist das Stützelement 46 Endflächenluftlöcher 46a auf, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Endflächenluftlöcher 46a erstrecken sich durch das Stützelement 46 in der Y-Achsen-Richtung.
Die folgende Beschreibung ist gerichtet auf Strömungen der Außenluft und der Innenluft während der Bestromung des Elektromotors 13, der die voranstehend beschriebene Struktur aufweist, mit Bezug auf 20. Wenn ein elektrischer Strom über den Leitungsdraht 51 zu den Statorleitern 35 zugeführt wird, um den Elektromotor 3 zu bestromen, rotiert der Rotor 12, so dass die Welle 11, das nach außen gerichtete Gebläse 23 und das nach innen gerichtete Gebläse 24 integral mit dem Rotor 12 rotieren.
Die Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23 induziert Strömungen der Außenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR11 und AR12 mit durchgezogenen Linien in 20.
Im Detail, gemäß der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses 23, wird die Außenluft über die Einlasslöcher 17a der ersten Halterung 17 eingezogen. Über die Einlasslöcher 17a eingezogene Luft strömt radial und erreicht die Endflächenluftlöcher 46a des Stützelements 46.
Ein Teil der Außenluft, nachdem diese durch die Endflächenlöcher 46a getreten ist, strömt entlang der ersten Führung 20 in Richtung des ersten Luftlochs 17b, strömt durch das erste Luftloch 17b und tritt in den Außenluftbypass 19b ein. Die Außenluft, die in den Außenluftbypass 19b eintritt, wird durch die Abdeckung 22 in der Y-Achsen-Richtung geführt und strömt in den Außenluftbypass 19b. Der Außenluftbypass 19b ist zu dem Außenraum freigelegt und die Außenluft, die in den Außenluftbypass 19b strömt, wird dadurch zu dem Außenraum ausgelassen. Mit anderen Worten erzeugt die Struktur eine Strömung der Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen wird, strömt in den Außenluftbypass 19b und wird dann ausgelassen, wie repräsentiert mit dem Pfeil AR11.
Ein anderer Teil der Außenluft, nachdem dieser durch die Endflächenlöcher 46a getreten ist, strömt entlang der ersten Führung 20 in Richtung der Außenluftdurchgänge 34a und tritt in die Außenluftdurchgänge 34a ein. Nachdem die Außenluft durch die Außenluftdurchgänge 34a getreten ist, strömt sie entlang der zweiten Führung 21 und wird dann zu dem Außenraum über die Auslasslöcher 18a ausgelassen. Mit anderen Worten zeigt die Struktur eine Strömung der Außenluft, die über die Einlasslöcher 17a eingezogen ist, die in die Außenluftdurchgänge 34a strömt und dann ausgelassen wird, wie repräsentiert mit dem Pfeil AR12. Die Strömung der Außenluft, wie repräsentiert durch den Pfeil AR12, kühlt den Stator 13.
Die Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24 induziert Strömungen der Innenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR13, AR14 und AR15 mit durchbrochenen Linien in 20.
Im Detail, gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24, strömt die Innenluft zwischen der zweiten Führung 21 und dem Rotor 12 oder dem Stator 13 radial. Die Innenluft, die radial strömt, strömt entlang der zweiten Führung 21 in Richtung der zweiten Öffnung 21a.
Ein Teil der Innenluft, nachdem diese durch die zweite Öffnung 21a getreten ist, tritt in die Innenluftdurchgänge 34b ein. Nachdem die Luft durch die Innenluftdurchgänge 34b getreten ist, strömt sie durch die erste Öffnung 20a und weiter in Richtung der Durchgangslöcher 33a in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a.
Ein anderer Teil der Innenluft, nachdem diese durch die zweite Öffnung 21a getreten ist, strömt durch das dritte Luftloch 18b und tritt in den Innenluftbypass 19a ein. Die Innenluft, nachdem diese durch den Innenluftbypass 19a getreten ist, strömt durch das zweite Luftloch 17c und die erste Öffnung 20a und weiter in Richtung der Durchgangslöcher 33a in Kommunikation mit den Rotorluftdurchgängen 31a. Die Innenluft, nachdem diese durch die erste Öffnung 20a getreten ist, strömt nicht nur durch die Durchgangslöcher 33a in dem vertikal hohen Abschnitt, sondern auch durch die Durchgangslöcher 33a in dem vertikal unteren Abschnitt.
Die Innenluft, nachdem diese durch die Durchgangslöcher 33a in einem von dem Paar von Halteelementen 33, die in Rotorluftdurchgängen 31a und den Durchlasslöchern 33a in dem anderen des Paars von Halteelementen 33 in dieser Reihenfolge getreten ist, strömt radial gemäß der Rotation des nach innen gerichteten Gebläses 24. Die voranstehend beschriebene Zirkulation der Innenluft, wie repräsentiert mit den Pfeilen AR13, AR14 und AR15, kühlt den Rotor 12 und den Stator 13.
Das Wärmeübertragungselement 38 des Wärmetauschers 19 überträgt Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19a strömt, wie repräsentiert durch mit dem Pfeil AR14 zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass 19b strömt, wie repräsentiert mit dem Pfeil AR11. Die Temperatur der Innenluft, die den Innenluftbypass 19a verlässt, ist daher niedriger als die Temperatur der Innenluft, die in den Innenluftbypass 19a eintritt. Die Innenluft, die eine niedrige Temperatur aufweist, kann eine verbesserte Effizienz der Kühlung des Rotors 12 und des Stators 13 erreichen.
Wie voranstehend beschrieben weist der Elektromotor 3 gemäß Ausführungsform 3 den Wärmetauscher 19 zum Übertragen von Wärme von der Innenluft, die in dem Innenluftbypass 19 strömt, zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass 19b strömt. Der Wärmetauscher 19 kann die Temperatur der Innenluft verringern, wodurch die Kühleffizienz des Elektromotors 3 verbessert wird. Der Wärmetauscher 19 weist eine simple Struktur mit dem Innenluftbypass 19a definiert zwischen dem Wärmeübertragungselement 38 und den Außenumfangsflächen der ersten Halterung 17, der in dem Statorkern 34 in der zweiten Halterung 18 auf und den Außenluftbypass 19b angeordnet auf einer radialen Außenseite des Wärmeübertragungselements 38. Der Elektromotor 3 weist daher eine simple Struktur auf als ein Elektromotor mit einer Wärmetauscheinrichtung, die an einer Position weg von dem Stator installiert ist und bereitgestellt ist mit Lamellen über die gesamte Außenumfangsfläche. Der Elektromotor 3 ist ein rahmenloser Elektromotor und kann daher eine kleinere radiale Größe als die Elektromotoren 1 und 2 erreichen.
Die voranstehend beschriebene Ausführungsform ist nicht dazu vorgesehen, den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
Die voranstehend beschriebenen Positionen der Wärmetauscher 19 und 25 sind lediglich Beispiele. Die Positionen der Wärmetauscher 19 und 25 sind vorzugsweise bestimmt abhängig von der Begrenzung der Zwischenräume zwischen den Elektromotoren 1 bis 3 und die Route des Führungsdrahts 51 z.B. Die Positionen der Wärmetauscher 19 und 25 bestimmen die Positionen der Innenluftdurchgänge 34b.
Die erste Führung 20 kann jegliche Form aufweisen, vorausgesetzt dass die erste Führung 20 dazu in der Lage ist, die Außenluft zu führen, die über die Einlasslöcher 17a zu den Außenluftdurchgängen 34a und dem Außenluftbypass 19b eingezogen wird, um zu vermeiden, dass Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und der Innenluftbypässe 19a und 25a eintritt. Zum Beispiel muss die erste Führung 20 nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und kann einen polygonalen Querschnitt in einer Ebene orthogonal zu der Y-Achsen-Richtung aufweisen. In einem weiteren Beispiel kann die Außenumfangsfläche 20c der ersten Führung 20 eine kreisförmige erste Öffnung 20a und eine rohrförmige erste Teilung 20b aufweisen, die die erste Öffnung 20a umgibt und sich in Richtung des rohrförmigen Elements 36 erstreckt. In diesem Fall weist die erste Teilung 20b vorzugsweise ein Durchgangsloch zum Führen der Innenluft nach dem Durchtreten durch die Innenluftdurchgänge 34b, zu dem Zwischenraum zwischen der ersten Führung 20 und dem Stator 13 auf.
Die zweite Führung 21 kann jegliche Form aufweisen, vorausgesetzt, dass die zweite Führung 21 dazu in der Lage ist, die Außenluft nach dem Durchtreten durch die Außenluftdurchgänge 34a zu dem Außenraum zu führen, die Innenluft zu den Innenluftdurchgängen 34b und den Innenluftbypässen 19a und 25a zu führen, um zu vermeiden, dass die Außenluft in die Innenluftdurchgänge 34b und die Innenluftbypässe 19a und 25a eintritt. Zum Beispiel muss die zweite Führung 21 nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und kann einen polygonalen Querschnitt in einer Ebene orthogonal zu der Y-Achsen-Richtung aufweisen.
Die Funktionen des nach außen gerichteten Gebläses 23 und des nach innen gerichteten Gebläses 24 können durchgeführt werden durch ein einzelnes Gebläse, das Schaufeln auf beiden Hauptflächen aufweist. In diesem Fall stützt die erste Halterung vorzugsweise das Lager 14 und die Umfangskante des Gebläses zum Durchführen der Funktionen des nach außen gerichteten Gebläses 23 und des nach innen gerichteten Gebläses 24 ist vorzugsweise benachbart zu der ersten Führung 20 zum Definieren eines Labyrinthkanals mit der ersten Führung 20.
Das nach außen gerichtete Gebläse 23 kann ausgelassen sein, wenn die Außenluft eingezogen werden kann durch die Einlasslöcher 17a mit einem zusätzlichen Gebläse z.B.
Die voranstehend beschriebene Anzahl von Außenluftdurchgängen 34a und Anzahl von Innenluftdurchgängen 34b sind lediglich Beispiele und können jegliche Zahl sein.
Die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b müssen nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Zum Beispiel können die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
Die Außenluftdurchgänge 34a und die Innenluftdurchgänge 34b können sich in der Richtung parallel zur Rotationsachse AC oder einer Richtung erstrecken, die die Rotationsachse AX schneidet.
Die Endflächenluftlöcher 37a und 46a weisen nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Zum Beispiel können die Endflächenluftlöcher 37a und 46a einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
Das Wärmeübertragungselement 38, die Innenlamellen 40 und die Außenlamellen 41 können integral miteinander ausgebildet sein. Auch können das Wärmeübertragungselement 42, die Innenlamellen 44 und die Außenlamellen 45 integral miteinander ausgebildet sein.
Das Wärmeübertragungselement 38 und das Befestigungselement 39 können integral miteinander ausgebildet sein. Auch können das Wärmeübertragungselement in das Befestigungselement 43 integral miteinander ausgebildet sein.
Das Befestigungselement 39 kann integral mit dem rohrförmigen Element 36 ausgebildet sein.
Die Innenlamellen 40 und 44 können bereitgestellt sein an dem rohrförmigen Element 36 des Rahmens 16.
Das Voranstehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die voranstehende Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass Änderungen gemacht werden können in Form und Detail, ohne sich von dem breiteren Geist und Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen. Demgemäß sind die Beschreibung und Zeichnungen aufzufassen auf darstellende anstatt auf einschränkende Weise. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht in beschränkender Weise aufzufassen und der Geltungsbereich der Erfindung ist definiert durch die anliegenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Bereich von Äquivalenten, die solchen Ansprüchen zuerkannt werden.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3: Elektromotor
11: Welle
12: Rotor
13: Stator
14, 15: Lager
16: Rahmen
17: erste Halterung
17a: Einlassloch
17b, 36b: erstes Luftloch
17c, 36c, 36e: zweites Luftloch
18: zweite Halterung
18a, 36a: Auslassloch
18b, 36d, 36f: drittes Luftloch
19,25: Wärmetauscher
19a, 25a: Innenluftbypass
19b, 25b: Außenluftbypass
20: erste Führung
20a, 20d: erste Öffnung
20b, 20e: erste Teilung
20c, 21c: Außenumfangsfläche
21: zweite Führung
21 a, 21e: zweite Öffnung
21b, 21f: zweite Teilung
21d: Verbindung
22: Abdeckung
23: nach außen gerichtetes Gebläse
24: nach innen gerichtetes Gebläse
31: Rotorkern
31a: Rotorluftdurchgang
32: Rotorleiter
33: Halteelement
33a: Durchgangsloch
34: Statorkern
34a: Außenluftdurchgang
34b: Innenluftdurchgang
35: Statorleiter
36: rohrförmiges Element
37: Plattenelement
37a, 46a: Endflächenluftloch
38, 42: Wärmeübertragungselement
39, 43: Passelement
40, 44: Innenlamelle
41, 45: Außenlamelle
46: Stützelement
51: Leitungsdraht
AR1, AR2, AR3, AR4, AR5, AR6, AR7, AR8, AR9, AR10, AR11, AR12, AR13, AR14, AR15: Pfeil
AX: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004194498 [0005]

Claims

Elektromotor, mit: einer Welle, die rotierbar um eine Rotationsachse gestützt ist; einem Rotor, der radial außen von der Welle und integral rotierbar mit der Welle angeordnet ist; einem Stator, der dem Rotor mit einem Zwischenraum dazwischen radial gegenüberliegt, wobei der Stator einen Außenluftdurchgang und einen Innenluftdurchgang aufweist, wobei der Außenluftdurchgang und der Innenluftdurchgang jeweils ein Durchgangsloch offen an beiden Enden in einer Richtung einer Erstreckung der Rotationsachse ist; einer ersten Halterung, die ein Einlassloch aufweist, das Außenluft ermöglich einzuströmen; einer zweiten Halterung, die der ersten Halterung in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse gegenüberliegt mit dem Rotor und dem Stator zwischen der zweiten Halterung und der ersten Halterung angeordnet; einem Wärmetauscher mit einem Innenluftbypass, der radial außen von dem Innenluftdurchgang angeordnet ist, einem Außenluftbypass, der radial außen von dem Innenluftbypass angeordnet ist, wobei der Außenluftbypass kontinuierlich zu einem Außenraum ist, und einem Wärmeübertragungselement zum Separieren des Innenluftbypasses und des Außenluftbypasses und zum Übertragen von Wärme von Innenluft, die mit dem Innenluftbypass strömt, zu der Außenluft, die in dem Außenluftbypass strömt; einer ersten Führung, die zwischen der ersten Halterung und dem Stator angeordnet ist, wobei die erste Führung dazu konfiguriert ist, die Außenluft, die über das Einlassloch eingezogen ist, zu dem Außenluftdurchgang zu führen, und zu vermeiden, dass die einströmende Außenluft in den Innenluftdurchgang und den Innenluftbypass eintritt; und eine zweite Führung, die zwischen der zweiten Halterung und dem Stator angeordnet ist, wobei die zweite Führung dazu konfiguriert ist, die Außenluft zu führen, nachdem sie durch den Außenluftdurchgang zu dem Außenraum getreten ist, die Innenluft zu dem Innenluftdurchgang und dem Innenluftbypass zu führen und zu vermeiden, dass Außenluft in den Innenluftdurchgang und den Innenluftbypass eintritt.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Rotor einen Rotorluftdurchgang aufweist, wobei der Rotorluftdurchgang ein Durchgangsloch offen in beiden Richtungen an beiden Enden in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse ist, die erste Führung die Innenluft, nachdem diese durch den Innenluftdurchgang und den Innenluftbypass getreten ist, zu dem Rotorluftdurchgang führt, und die zweite Führung die Innenluft, nachdem diese durch den Rotorluftdurchgang getreten ist, zu dem Innenluftdurchgang und dem Innenluftbypass zu führen.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit: einem nach außen gerichteten Gebläse, das an der Welle angebracht ist an einer Position zwischen der ersten Halterung und dem Stator, wobei das nach außen gerichtete Gebläse dazu konfiguriert ist, integral mit der Welle zu rotieren.
Elektromotor nach Anspruch 3, wobei die Außenluft, die über das Einlassloch eingezogen ist, radial gemäß der Rotation des nach außen gerichteten Gebläses strömt, und durch die erste Führung zu dem Außenluftdurchgang geführt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren mit: einem nach innen gerichteten Gebläse, das an der Welle angebracht ist in einer Position zwischen der zweiten Halterung und dem Stator derart, dass eine Umfangskante des nach innen gerichteten Gebläses benachbart zu der zweiten Führung ist, wobei das nach innen gerichtete Gebläse dazu konfiguriert ist, integral mit der Welle zu rotieren.
Elektromotor nach Anspruch 5, wobei die Innenluft radial gemäß einer Rotation des nach innen gerichteten Gebläses strömt und geführt ist durch die zweite Führung zu dem Innenluftdurchgang und dem Innenluftbypass.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Führung die Außenluft führt, die über das Einlassloch eingezogen ist, zu dem Außenluftdurchgang und dem Außenluftbypass.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wärmetauscher des Weiteren eine Mehrzahl von Außenlamellen aufweist, die an dem Wärmeübertragungselement mit Luftlücken dazwischen angebracht sind, wobei die Mehrzahl von Außenlamellen sich in der Richtung der erstreckenden Rotationsachse erstreckt, und die Luftlücken zwischen der Mehrzahl von Außenlamellen den Außenluftbypass definieren.
Elektromotor nach Anspruch 8, des Weiteren mit: einer Abdeckung, die über zumindest Teilen der Mehrzahl von Außenlamellen angeordnet sind, wobei die Teile ein Ende der Mehrzahl von Außenlamellen näher an der ersten Führung aufweisen.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wärmetauscher des Weiteren eine Mehrzahl von Außenlamellen aufweist, die an dem Wärmeübertragungselement mit Luftlücken dazwischen angebracht sind, wobei die Mehrzahl von Außenlamellen Hauptflächen angeordnet in Ebenen aufweist, die die Rotationsachse schneiden, und die Luftlücken zwischen der Mehrzahl von Außenlamellen den Außenluftbypass definieren.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wärmetauscher des Weiteren eine Mehrzahl von Innenlamellen aufweist, die an dem Wärmeübertragungselement mit Luftlücken dazwischen angebracht sind, wobei die Mehrzahl von Innenlamellen sich in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse innerhalb des Innenluftbypasses erstreckt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, des Weiteren mit: einem Rahmen, der eine hohle rohrförmige Form aufweist, wobei der Rahmen dazu konfiguriert ist, die Welle, den Rotor und den Stator aufzunehmen, wobei der Stator eine Außenumfangsfläche aufweist, die in Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Rahmens ist, die erste Halterung und die zweite Halterung an dem Rahmen angebracht sind, während sie den Rahmen zwischen sich in der Richtung der Erstreckung der Rotationsachse halten, der Rahmen ein Ende näher an der zweiten Halterung aufweist, wobei das Ende ein Auslassloch aufweist, durch das die Außenluft ausgelassen wird, nachdem sie durch den Außenluftdurchgang getreten ist, und die zweite Führung die Außenluft zu dem Auslassloch führt, nachdem sie durch den Außenluftdurchgang getreten ist.
Elektromotor nach Anspruch 12, wobei das Wärmeübertragungselement des Wärmetauschers radial außen von dem Rahmen angeordnet ist, an einer Außenumfangsfläche des Rahmens angebracht ist und den Innenluftbypass mit der Außenumfangsfläche des Rahmens definiert.
Elektromotor nach Anspruch 13, wobei der Rahmen aufweist ein rohrförmiges Element, das eine hohle rohrförmige Form aufweist, und ein Plattenelement, das über einem Ende des rohrförmigen Elements angeordnet ist und ein Endflächenluftloch aufweist, wobei die erste Führung in dem Rahmen aufgenommen ist und eine hohle rohrförmige Form aufweist, um an dem Plattenelement an einer Position radial innen von dem Endflächenluftloch des Plattenelements angebracht zu werden und an den Stator in einer Position radial innen von dem Außenluftdurchgang und dem Innenluftdurchgang des Stators angebracht zu werden, das rohrförmige Element einen Abschnitt aufweist, der der ersten Führung zugeordnet ist, und wobei der Abschnitt ein erstes Luftloch kontinuierlich zu dem Außenluftbypass aufweist und ein zweites Luftloch kontinuierlich zu dem Innenluftbypass aufweist, wobei die erste Führung eine Außenumfangsfläche aufweist, die eine erste Öffnung aufweist, die dem zweiten Luftloch zugewandt ist, die Außenumfangsfläche der ersten Führung des Weiteren eine erste Teilung aufweist, die sich von einem Umfang der ersten Öffnung in einer Richtung weg von der Außenumfangsfläche der ersten Führung erstreckt, wobei die erste Teilung dazu konfiguriert ist, das erste Luftloch und das zweite Luftloch zu separieren und den Außenluftdurchgang und den Innenluftdurchgang zu separieren, und die erste Führung ein Teil der Außenluft, die über das Einlassloch eingezogen ist und durch das Endflächenluftloch tritt, zu dem Außenluftdurchgang führt, und einen weiteren Teil der Außenluft zu dem Außenluftbypass über das erste Luftloch führt.
Elektromotor nach Anspruch 14, wobei die zweite Führung in dem Rahmen aufgenommen ist und eine hohle rohrförmige Form aufweist, um an dem Stator an einer Position radial innen von dem Außenluftdurchgang und dem Innenluftdurchgang des Stators an dem rohrförmigen Element angebracht zu werden, das rohrförmige Element einen Abschnitt aufweist, der der zweiten Führung zugewandt ist, und der Abschnitt ein drittes Luftloch kontinuierlich mit dem Innenluftbypass aufweist, die zweite Führung eine Außenumfangsfläche aufweist, die eine zweite Öffnung aufweist, die dem dritten Luftloch zugewandt ist, die Außenumfangsfläche der zweiten Führung des Weiteren eine zweite Teilung aufweist, der sich von einem Umfang der zweiten Öffnung in der Richtung des rohrförmigen Elements erstreckt, wobei die zweite Teilung dazu konfiguriert ist, den Außenluftdurchgang und den Innenluftdurchgang zu separieren, und die zweite Führung einen Teil der Innenluft zu dem Innenluftdurchgang über die zweite Öffnung führt und einen anderen Teil der Innenluft zu dem Innenluftbypass über die zweite Öffnung und das dritte Luftloch führt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Halterung und die zweite Halterung an dem Stator in einer Position radial außen von dem Außenluftdurchgang und dem Innenluftdurchgang des Stators angebracht sind, die zweite Halterung ein Auslassloch aufweist, durch das die Außenluft, nachdem diese durch den Außenluftdurchgang getreten ist, ausgelassen wird, und die zweite Führung die Außenluft nach dem Durchtreten durch den Außenluftdurchgang zu dem Auslassloch führt.
Elektromotor nach Anspruch 16, wobei das Wärmeübertragungselement des Wärmetauschers an einer Außenumfangsfläche der ersten Halterung angebracht ist und an einer Außenumfangsfläche der zweiten Halterung angebracht ist, und den Innenluftbypass mit der Außenumfangsfläche der ersten Halterung definiert, eine Außenumfangsfläche des Stators und der Außenumfangsfläche der zweiten Halterung definiert.
Elektromotor nach Anspruch 17, wobei die erste Halterung ein erstes Luftloch kontinuierlich mit dem Außenluftbypass aufweist und ein zweites Luftloch kontinuierlich mit dem Innenluftbypass aufweist, die erste Führung in der ersten Halterung aufgenommen ist und eine hohle rohrförmige Form aufweist, um an dem Stator in einer Position radial innen von dem Außenluftdurchgang und dem Innenluftdurchgang des Stators angebracht zu sein und an der ersten Halterung angebracht zu sein, die erste Führung eine Außenumfangsfläche aufweist, die eine erste Öffnung aufweist, die dem zweiten Luftloch zugewandt ist, die Außenumfangsfläche der ersten Führung des Weiteren eine erste Teilung aufweist, die sich von einem Umfang der ersten Öffnung in Richtung der ersten Halterung erstreckt, wobei die erste Teilung dazu konfiguriert ist, das erste Luftloch und das zweite Luftloch zu separieren und den Außenluftdurchgang und den Innenluftdurchgang zu separieren, und die erste Führung ein Teil der Außenluft, die über das Einlassloch eingezogen ist, zu dem Außenluftdurchgang führt und einen anderen Teil der Außenluft zu dem Außenluftbypass über das erste Luftloch führt.
Elektromotor nach Anspruch 18, wobei die zweite Führung aufgenommen ist in der zweiten Halterung und eine hohle rohrförmige Form aufweist, um an dem Stator in einer Position radial innen von dem Außenluftdurchgang und dem Innenluftdurchgang des Stators angebracht zu sein und an der zweiten Halterung angebracht zu sein, die zweite Halterung ein drittes Luftloch kontinuierlich mit dem Innenluftbypass aufweist, die zweite Führung eine Außenumfangsfläche aufweist, die eine zweite Öffnung aufweist, die dem dritten Luftloch zugewandt ist, die Außenumfangsfläche der zweiten Führung des Weiteren eine zweite Teilung aufweist, die sich von einem Umfang der zweiten Öffnung in Richtung der zweiten Halterung erstreckt, die zweite Teilung dazu konfiguriert ist, den Außenluftdurchgang und den Innenluftdurchgang zu separieren, und die zweite Führung einen Teil der Innenluft zu dem Innenluftdurchgang über die zweite Öffnung führt und einen anderen Teil der Innenluft zu dem Innenluftdurchgang über die zweite Öffnung und das dritte Luftloch führt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Wärmetauscher eine Mehrzahl der Wärmetauscher ist, und die erste Führung einen Teil der Außenluft, der über das Einlassloch eingezogen ist, zu dem Außenluftdurchgang führt und einen anderen Teil der Außenluft zu Außenluftbypässen einer Mehrzahl von Wärmetauschern führt.