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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 2.
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Die Statoren gehäuseloser Elektromotoren werden vorrangig durch den Kontakt mit der Umgebungsluft gekühlt. Dies ist verbesserungswürdig, da der Wärmeübertrag an die Umgebungsluft bei manchen Anwendungen nicht ausreicht eine ausreichende Kühlung zu bewirken.
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Des Weiteren ist eine Kühlung des Wickelkopfs im Stand der Technik nicht vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen gehäuselosen Elektromotor bereit zu stellen, dessen Stator und/oder dessen Wickelkopf gegenüber dem Stand der Technik besser gekühlt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 2 gelöst.
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Zum einen geschieht dies, indem wenigstens ein Kühlrohr vorgesehen ist, welches den Stator umgibt. Bezüglich des Wickelkopfs wird die Aufgabe der Erfindung gelöst, indem das wenigstens eine Kühlrohr zumindest teilweise an einer Außenseite und/oder einer Stirnseite und/oder einer Innenseite eines Wickelkopfs des Elektromotors angeordnet ist.
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Als gehäuselos sind für die Zwecke dieser Erfindung jene Elektromotoren zu verstehen, welche keinen umgebenden Körper aufweisen, welcher vor Umgebungseinflüssen schützt oder den Zugang von Objekten (inklusive Körperteilen) zum Innenleben verhindert. Obwohl Gehäuse unter Umständen Öffnungen – beispielsweise zur Sichtkontrolle oder zur Säuberung – aufweisen können, sind beispielsweise Lagerschilde nicht als Gehäuse zu verstehen.
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Eine klemmende Befestigung der Kühlrohranordnung am Stator und/oder am Wickelkopf des Elektromotors ist damit auf einfachste Weise zu erreichen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Für einen verbesserten Wärmeübertrag zwischen dem Stator und/oder dem Wickelkopf einerseits und dem wenigstens einen Kühlrohr andererseits, kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kühlrohr zumindest bereichsweise in Kontakt mit einem Stator und/oder dem Wickelkopf des Elektromotors steht.
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Der genannte Effekt kann verstärkt werden, indem das Kühlrohr im Bereich des Stators und/oder des Wickelkopfs im Wesentlichen entlang seiner vollen Länge im Kontakt mit dem Stator und/oder dem Wickelkopf steht.
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Es ist aber auch denkbar zwischen dem Stator und dem wenigstens einen Kühlrohr eine Zwischenschicht anzuordnen. Dabei sollte aber vorteilhafterweise dafür gesorgt werden, dass der Wärmeübertrag zwischen Stator und Kühlrohr möglichst über metallische Schichten erfolgt, wodurch die verbesserte Wärmeleitung von Metallen ausgenützt werden kann.
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Eine weitere Verbesserung des Wärmeübertrags vom Stator zum Kühlrohr kann erreicht werden, indem der Stator wenigstens eine Vertiefung aufweist, in welcher das wenigstens eine Kühlrohr zumindest teilweise angeordnet ist.
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Eine besonders einfache Fertigung des erfindungsgemäßen Elektromotors kann dadurch erreicht werden, dass das wenigstens eine Kühlrohr spiralförmig um den Stator angeordnet ist oder, dass das wenigstens eine Kühlrohr abschnittweise an einer Mantelfläche des Stators angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Kühlrohr abschnittweise im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Elektromotors ausgerichtet ist.
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Eine besonders einfache Bauweise kann erreicht werden, indem das wenigstens eine Kühlrohr klemmend am Stator und/oder dem Wickelkopf befestigt ist.
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Dabei kann es besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kühlrohr radial vorgespannt ist, sodass das wenigstens eine Kühlrohr klemmend am Stator und/oder am Wickelkopf befestigt ist. Diese radiale Vorspannung kann dabei bevorzugt in Bezug auf eine Drehachse des Elektromotors gesehen werden. Eine durch die Vorspannung auftretende Kraft, welche auf den Stator und/oder den Wickelkopf ausgeübt wird, kann sowohl zur Drehachse hin als auch von ihr weg weisen.
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Ein erfindungsgemäßer Elektromotor kann besonders einfach gefertigt werden, indem die radiale Vorspannung eine Biegespannung ist.
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Ein erfindungsgemäßer Elektromotor kann hergestellt werden, indem eine in ihren Abmessungen einem Stator und/oder einem Wickelkopf des Elektromotors angepasste, wenigstens ein Kühlrohr umfassende Kühlrohranordnung bereitgestellt wird, zur Veränderung der Abmessungen der Kühlrohranordnung eine Kraft auf die Kühlrohranordnung ausgeübt wird, die Kühlrohranordnung einerseits sowie der Stator und/oder der Wickelkopf andererseits übereinander gestülpt werden und die Ausübung der Kraft beendet wird, wodurch die Kühlrohranordnung einerseits sowie der Stator und/oder der Wickelkopf andererseits klemmend aneinander befestigt werden.
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Beispielsweise bei einer spiralförmigen Anordnung des wenigstens einen Kühlrohrs kann eine Veränderung der Abmessungen der Kühlrohranordnung besonders leicht dadurch erreicht werden, indem als Kraft eine Biegekraft ausgeübt wird.
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Es ist insbesondere auch möglich, die Kühlrohranordnung an der Innenseite eines Wickelkopfs anzubringen, indem durch die Ausübung der Kraft eine Außenabmessung der Kühlrohranordnung verkleinert wird und der Wickelkopf über die Kühlrohranordnung gestülpt wird.
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Eine klemmende Befestigung der Kühlrohranordnung am Stator und/oder am Wickelkopf des Elektromotors kann damit auf einfache Weise erreicht werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figurenbeschreibung sowie der dazugehörigen Figuren ersichtlich. Dabei zeigen:
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1a und 1b eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
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2a und 2b eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
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3a und 3b eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
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4 zwei verschiedene Ausführungsformen einer Wickelkopfkühlung,
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5 eine weitere Ausführungsform einer Wickelkopfkühlung,
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6a und 6b eine Kühlrohranordnung aus zwei verschiedenen Ansichten sowie
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7a und 7b einen Elektromotor vor der Montage der Kühlrohranordnung aus zwei verschiedenen Ansichten.
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Der Elektromotor 1 ist in allen Figuren schematisch dargestellt, das heißt es ist keine Welle bzw. Rotor und keine nähere Struktur auf der Innenseite des Stators 3 dargestellt, da die Ausgestaltung dieser Teile des Elektromotors 1 für die Erfindung nicht wesentlich ist.
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Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 ist in 1a in einer Schnittdarstellung und in 1b in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Zu erkennen sind der Stator 3 sowie das Kühlrohr 2, welches in diesem Fall spiralförmig um den Stator 3 herum angeordnet ist. Es ist eine besonders einfache Fertigung möglich indem die Spirale, welche in diesem Fall die Kühlrohranordnung 7 bildet, aufgebogen wird und über das Statorpaket 3 gestülpt wird. Denn durch das Aufbiegen der Spirale wird die Innenabmessung d derselben vergrößert. In weiterer Folge muss nur die Biegekraft, welche zum Aufbiegen der Spirale dient, nachgelassen werden, wodurch eine klemmende Befestigung des Kühlrohrs 2 am Stator 3 bzw. eine radiale Vorspannung des Kühlrohrs 2 erzielt wird.
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Des Weiteren liegt das Kühlrohr 2 im Bereich des Stators 3 entlang seiner gesamten Länge am Stator 3 an. Dies dient erstens zur klemmenden Befestigung des Kühlrohrs 2 am Stator 3 und zweitens zum verbesserten Wärmeübertrag vom Stator 3 zum Kühlrohr 2. Natürlich ist es denkbar, zwischen den Windungen des Kühlrohrs 2 beispielsweise eine Wärmeleitpaste einzubringen, um den Wärmeübertrag weiter zu verbessern.
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In 2a ist eine Schnittdarstellung und in 2b eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 dargestellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten im Wesentlichen dadurch, dass im Statorpaket 3 Vertiefungen 5 vorgesehen sind, in welchen das Kühlrohr 2 teilweise angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Grenzfläche zwischen Stator 3 und dem Kühlrohr 2 vergrößert werden, was in einer weiter verbesserten Wärmeübertragung zwischen Stator 3 und Kühlrohr 2 resultiert.
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Auch in diesem Fall ist eine Montage des Kühlrohrs 2 am Stator 3 durch das vorbeschriebene Verfahren möglich, wobei das Aufbiegen hier etwas stärker ausgeführt werden muss, da die Vertiefungen 5 für eine größere Notwendigkeit einer vergrößerten Innenabmessung d sorgen.
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In 3a ist eine Schnittdarstellung und in 3b eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 dargestellt.
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Sie unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Kühlrohr 2 nicht spiralförmig um den Stator 3 herum angeordnet ist, sondern abschnittsweise parallel zur Drehachse X (also derjenigen Achse X, um die sich ein Rotor des Elektromotors 1 dreht).
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Natürlich kann hier auch ein Verfahren zur Montage angewendet werden, bei der die Kühlanordnung 7 aufgebogen wird.
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Ohne weiteres sind auch Mischformen aus der zweiten und der dritten Ausführungsform denkbar, das heißt eine Anordnung des Kühlrohrs 2 wie in der dritten Ausführungsform zusammen mit Vertiefungen 5.
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In den 1a und 1b, 2a und 2b sowie 3a und 3b wird durch eine radiale Vorspannung des Kühlrohrs 2 eine Kraft auf den Stator 3 ausgeübt, welche im Wesentlichen zur Drehachse X des Elektromotors hin weist.
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In 4 sind jeweils an den Wickelköpfen 4 zwei verschiedene Ausführungsformen für Wickelkopfkühlungen dargestellt. Einmal erfolgt diese von Innen (in der Figur links) und einmal erfolgt diese von außen (in der Figur rechts). Es ist zu bemerken, dass es sowohl möglich ist, Vertiefungen im Wickelkopf 4 für das Kühlrohr 2 bereit zu stellen als auch eine Montage mittels eines Aufbiegens (rechts) oder eines Zubiegens (links) der Kühlrohranordnung 7. In der Figur links wirkt eine durch eine radiale Vorspannung des Kühlrohrs 2 auf den Wickelkopf 4 ausgeübte Kraft von der Drehachse X weg. In der Figur rechts wirkt eine durch eine radiale Vorspannung des Kühlrohrs 2 auf den Wickelkopf 4 ausgeübte Kraft zur der Drehachse X hin.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform zur Wickelkopfkühlung dargestellt. Hier ist das Kühlrohr 2 an der Stirnseite des Wickelkopfs 4 angeordnet.
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Selbstverständlich können die Ausführungsformen zur Statorkühlung gemäß den 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b sowie die Ausführungsformen zur Wickelkopfkühlung aus den 4 und 5 frei kombiniert werden.
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In den 6a und 6b ist eine Kühlrohranordnung 7 mit einem Kühlrohr 2 in einer Draufsicht (6a) und einer Seitenansicht (6b) dargestellt.
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In 7a und 7b ist ein Stator 3 zusammen mit Wickelkopf 4 dargestellt, wobei die Kühlrohranordnung 7 noch nicht montiert ist.
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In der Zusammenschau aus den 6a, 6b, 7a sowie 7b ist ersichtlich, wie eine auf die Spirale der Kühlrohranordnung 7 ausgewirkte Biegekraft, welche die Innenabmessung derselben vergrößert es erlaubt, die Kühlrohranordnung 7 über den Wickelkopf 4 (in der längs) zu stülpen. Nach dem Beendigen der Kraftbeaufschlagung kehrt die Kühlrohranordnung 7 wieder in den ursprünglichen Zustand zurück, wodurch eine klemmende Befestigung am Wickelkopf 4 erreicht wird.
