RU2775523C1

RU2775523C1 - Bodyless traction electric machine

Info

Publication number: RU2775523C1
Application number: RU2021121487A
Authority: RU
Inventors: Штефан ВИЛЬД; Филипп ЗАМСТАГ
Original assignee: Тракционсзюстеме Острия Гмбх
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-07-04

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering. The bodyless traction electric machine (1) contains a stator (2) made of a plate core (3) and a rotor shaft (4) with a rotor (5) made of a plate core (6). The stator core (3) is located between two outer pressure plates (7, 8) and at least one screen (29, 30) of the bearing. Along the periphery section of the plate core (3) of the stator, at a distance from the plate core (3) of the stator, between the pressure plates (7, 8), there is at least one cover (9), made in the form of a stretching bar, to form at least one cooling chamber (10) with a base (17) on the surface of the plate core (3) of the stator. At least one intermediate space (11) between the base (17) and at least one cover (9) of the cooling chamber (10) is intended for the passage of the cooling fluid (K).

EFFECT: improvement in cooling.

14 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к бескорпусной тяговой электрической машине со статором, который изготовлен из соответствующего пластинчатого сердечника статора, и валом ротора с ротором, установленном на валу и изготовленном из пластинчатого сердечника ротора, причем пластинчатый сердечник статора расположен между двумя наружными прижимными пластинами и по меньшей мере одним экраном подшипника, который в каждом случае содержит подшипник для вала ротора.The invention relates to a frameless traction electric machine with a stator, which is made of a corresponding lamellar stator core, and a rotor shaft with a rotor mounted on the shaft and made of a lamellar rotor core, with the lamellar stator core located between two outer pressure plates and at least one screen bearing, which in each case contains a bearing for the rotor shaft.

Изобретение относится к бескорпусным тяговым электрическим машинам, другими словами, к приводным электродвигателям, предпочтительно для рельсовых транспортных средств, таких как трамваи и поезда.The invention relates to frameless traction electric machines, in other words, to drive motors, preferably for rail vehicles such as trams and trains.

В частности, в низкопольных рельсовых транспортных средствах, которые позволяют пассажирам легко входить в транспортное средство и выходить из него, существует очень небольшое пространство, доступное для тележки, трансмиссии и приводных двигателей, из-за низкого уровня пола. В рельсовых транспортных средствах отдельные колеса или колесные пары в каждом случае могут приводиться в движение одним двигателем. Соответственно, тележка с четырьмя колесами обычно содержит два или четыре приводных двигателя. Поскольку рельсовые транспортные средства обычно проектируются для двух направлений движения, электрические машины должны проектироваться для обоих направлений вращения.In particular, in low-floor rail vehicles that allow passengers to easily get in and out of the vehicle, there is very little space available for the bogie, transmission, and drive motors due to the low floor level. In rail vehicles, individual wheels or wheelsets may in each case be driven by a single motor. Accordingly, a bogie with four wheels typically contains two or four drive motors. Since rail vehicles are usually designed for two directions of travel, electrical machines must be designed for both directions of rotation.

Например, в документе EP0548044B1 описано рельсовое транспортное средство, тележка которого, в частности, спроектирована для низкопольных рельсовых транспортных средств с низкой высотой пола и, таким образом, ограниченным пространством для тележки, трансмиссии и приводных двигателей. Здесь привод предпочтительно оснащен двигателями в колесных ступицах, которые расположены непосредственно под корпусами колес.For example, document EP0548044B1 describes a rail vehicle whose bogie is particularly designed for low floor rail vehicles with low floor heights and thus limited space for bogie, transmission and drive motors. Here, the drive is preferably equipped with motors in wheel hubs, which are located directly below the wheel housings.

Низкопольные рельсовые транспортные средства известного типа из-за крупногабаритной конструкции приводных двигателей, трансмиссии и тележек имеют области с большой высотой пола, другими словами, области, которые не доступны для пассажиров; разумеется, это обусловливает недостатки в транспортировании пассажиров, в частности, в городских районах.Low-floor rail vehicles of the known type, due to the large construction of the drive motors, transmission and bogies, have regions with high floor heights, in other words, regions which are not accessible to passengers; of course, this causes disadvantages in the transport of passengers, in particular in urban areas.

Помимо конструкции электрических машин, которые должны иметь как можно меньшие размеры, но вместе с тем максимально возможную мощность, их охлаждение представляет большую проблему, поскольку траектория охлаждающей текучей среды и рассеивания потери тепла также должны располагаться в ограниченном пространстве, доступном в низкопольном рельсовом транспортном средстве. Соответственно, компоненты охлаждающих систем часто расположены на крыше рельсового транспортного средства.In addition to the design of electrical machines, which must be as small as possible, but at the same time the maximum possible power, their cooling is a big problem, since the trajectory of the cooling fluid and the dissipation of heat loss must also be located in the limited space available in a low-floor rail vehicle. Accordingly, the components of the cooling systems are often located on the roof of the rail vehicle.

В документе CN1937365A, например, описывается тяговая электрическая машина с водяным охлаждением для приведения в движение рельсового транспортного средства, которая имеет корпус и, таким образом, имеет бóльшие габариты, чем бескорпусные тяговые электрические машины.Document CN1937365A, for example, describes a water-cooled electric traction machine for driving a rail vehicle, which has a casing and thus is larger in size than open-frame electric traction machines.

Таким образом, задача изобретения заключается в создании вышеупомянутой бескорпусной тяговой электрической машины, которая была бы спроектирована так, чтобы она занимала минимально возможное пространство, но вместе с тем имела максимально возможную мощность, так чтобы, в частности, ее можно было использовать для низкопольных рельсовых транспортных средств. Недостатки электрических машин известного типа должны быть исключены или по меньшей мере уменьшены.Thus, the object of the invention is to provide the aforementioned frameless electric traction machine, which would be designed so that it occupies the minimum possible space, but at the same time has the maximum possible power, so that, in particular, it can be used for low-floor rail vehicles. funds. The disadvantages of electrical machines of the known type must be eliminated or at least reduced.

Задача согласно изобретению решается тем, что вдоль секции периферии пластинчатого сердечника статора, на расстоянии от пластинчатого сердечника статора, между прижимными пластинами расположена по меньшей мере одна крышка, выполненная в виде планки, работающей на растяжение, для формирования по меньшей мере одной охладительной камеры с основанием на поверхности пластинчатого сердечника статора, причем по меньшей мере одно промежуточное пространство между основанием и по меньшей мере одной крышкой охладительной камеры предназначено для прохождения охлаждающей текучей среды. Тот факт, что крышка для формирования охладительной камеры расположена только вдоль секции периферии пластинчатого сердечника статора, обусловливает получение бескорпусной тяговой электрической машины, которая имеет меньший размер в одном направлении, например, по высоте, чем в другом направлении, например, по ширине. Таким образом, может быть внедрена бескорпусная тяговая электрическая машина, которая является особо компактной и, таким образом, особенно пригодна для приведения в движение рельсовых колес низкопольного трамвая. Поскольку по меньшей мере одна крышка, предназначенная для формирования по меньшей мере одной охладительной камеры, в то же самое время выполняет функцию планки, работающей на растяжение, между зажимными пластинами, отдельные планки, работающие на растяжение, могут быть опущены без снижения механической прочности машины. Ниже по меньшей мере одной охладительной камеры на поверхности пластинчатого сердечника статора расположено основание, которое образует соединение с поверхностью нижележащей части пластинчатого сердечника статора. Таким образом, для оптимального рассеивания потери тепла пластинчатого сердечника статора с помощью охлаждающей текучей среды должна быть обеспечена наилучшая возможная теплопроводность. Электрическая машина согласно изобретению комбинирует характеристики охлаждения и механической прочности. По меньшей мере одна охладительная камера выполнена с возможностью прохождения охлаждающей текучей среды, другими словами, охлаждающей жидкости или охлаждающего газа, так, чтобы потеря тепла, генерируемая во время работы электрической машины, могла быстро рассеиваться, и можно было эффективно предотвращать перегрев электрической машины. Если имеется несколько охладительных камер, они могут снабжаться последовательно или параллельно охлаждающей жидкостью. Любые соединительные линии между охладительными камерами для охлаждающей текучей среды могут быть предварительно встроены в конструкцию электрической машины. В пределах множества электродвигателей также может быть выполнено последовательное соединение охладительных камер. Благодаря небольшим габаритам электрической машины и низкой инерционной массе ротора могут быть достигнуты особо высокие частоты вращения, например, более 12000 об/мин. Электрическая машина предпочтительно выполнена как асинхронная машина или синхронная машина, возбуждаемая постоянными магнитами. В частности, электрическая машина может быть установлена в низкопольных рельсовых транспортных средствах так, чтобы вал ротора был расположен ниже оси вращения приводимого в движение рельсового колеса. Это может быть достигнуто с помощью небольшого размера электрической машины и ведет к улучшению пространственных характеристик и, таким образом, к получению низкой высоты пола в рельсовом транспортном средстве.The problem according to the invention is solved by the fact that along the section of the periphery of the lamellar stator core, at a distance from the lamellar stator core, at least one cover is located between the pressure plates, made in the form of a tension bar, to form at least one cooling chamber with a base on the surface of the lamellar stator core, wherein at least one intermediate space between the base and at least one cover of the cooling chamber is intended for passage of the cooling fluid. The fact that the cover for forming the cooling chamber is located only along the periphery section of the stator lamellar core results in a packaged traction electric machine that is smaller in one direction, for example, in height, than in another direction, for example, in width. In this way, a frameless electric traction machine can be implemented which is particularly compact and thus particularly suitable for driving the rail wheels of a low-floor tram. Since the at least one cover for forming the at least one cooling chamber at the same time functions as a tension bar between the clamping plates, the individual tension bars can be lowered without reducing the mechanical strength of the machine. Below at least one cooling chamber on the surface of the stator lamellar core, there is a base that forms a connection with the surface of the underlying part of the stator lamellar core. Thus, in order to optimally dissipate the heat loss of the stator lamellar core, the best possible thermal conductivity must be ensured by the cooling fluid. The electric machine according to the invention combines the characteristics of cooling and mechanical strength. The at least one cooling chamber is configured to pass a cooling fluid, in other words, a cooling liquid or a cooling gas, so that the heat loss generated during operation of the electric machine can be quickly dissipated and overheating of the electric machine can be effectively prevented. If there are several cooling chambers, they can be supplied in series or in parallel with coolant. Any connecting lines between the cooling chambers for the cooling fluid may be pre-built into the structure of the electrical machine. Cooling chambers can also be connected in series within a plurality of electric motors. Due to the small dimensions of the electric machine and the low inertial mass of the rotor, particularly high speeds, for example over 12,000 rpm, can be achieved. The electric machine is preferably designed as an asynchronous machine or a synchronous machine excited by permanent magnets. In particular, the electric machine can be installed in low-floor rail vehicles so that the rotor shaft is located below the axis of rotation of the driven rail wheel. This can be achieved with the small size of the electric machine and leads to improved spatial performance and thus to a low floor height in a rail vehicle.

Две охладительные камеры преимущественно расположены симметрично относительно друг друга, в каждом случае на протяжении вписанного угла 60 - 135°, в предпочтительно, по существу, 90°. Расположение двух охладительных камер на протяжении такого вписанного угла обусловливает особенно небольшие габаритные размеры электрической машины. Симметричное расположение двух охладительных камер улучшает эффект охлаждения.The two cooling chambers are advantageously arranged symmetrically with respect to each other, in each case over an inscribed angle of 60° to 135°, preferably substantially 90°. The arrangement of the two cooling chambers over such an inscribed angle results in particularly small overall dimensions of the electrical machine. The symmetrical arrangement of the two cooling chambers improves the cooling effect.

В промежуточном пространстве каждой охладительной камеры могут быть расположены перегородки, и в по меньшей мере одной прижимной пластине расположены по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск для охлаждающей текучей среды для изгибания траектории прохождения охлаждающей текучей среды между перегородками в промежуточном пространстве. Эти элементы, которые могут быть внедрены просто и без лишних затрат, обусловливают улучшение рассеивания тепла и, тем самым, оптимальное охлаждение электрической машины, в результате чего могут быть достигнуты высокие плотности энергии, несмотря на небольшой размер.Baffles may be located in the intermediate space of each cooling chamber, and at least one pressure plate is provided with at least one inlet and at least one outlet for cooling fluid to bend the path of the cooling fluid between the baffles in the intermediate space. These elements, which can be implemented simply and cost-effectively, result in improved heat dissipation and thus optimum cooling of the electrical machine, whereby high energy densities can be achieved despite the small size.

Отверстия для охлаждающей текучей среды могут быть расположены в прижимной пластине. Таким образом, область снаружи прижимной пластины, где обычно расположены головки обмоток статора, также может охлаждаться соответствующим образом с помощью охлаждающей текучей среды.Holes for cooling fluid may be located in the pressure plate. In this way, the area outside the pressure plate, where the stator winding heads are usually located, can also be cooled appropriately by means of a cooling fluid.

Снаружи прижимной пластины с отверстиями для охлаждающей текучей среды может быть расположено устройство для отклонения охлаждающей текучей среды. Это устройство для отклонения может быть образовано элементом в форме чаши, которая соединена, предпочтительно сварена, с прижимной пластиной. Таким образом, охлаждающая текучая среда из охладительной камеры также направляется в области снаружи прижимной пластины, и эти области также охлаждаются соответствующим образом.Outside the pressure plate with holes for the cooling fluid, a device for diverting the cooling fluid can be located. This deflection device can be formed by a bowl-shaped element which is connected, preferably welded, to the pressure plate. Thus, the cooling fluid from the cooling chamber is also directed to the areas outside the pressure plate, and these areas are also cooled accordingly.

Основание охладительной камеры предпочтительно выполнено из материала, который может обрабатываться надлежащим образом для получения фактически связанного соединения с пластинчатым сердечником статора; например, он пригоден для сварки или адгезивного соединения, имеет хорошую теплопроводность и удовлетворяет необходимым техническим требованиям. Основание может быть изготовлено, например, из конструкционной стали.The base of the cooling chamber is preferably made of a material that can be properly processed to obtain a virtually bonded connection with the lamellar stator core; for example, it is suitable for welding or adhesive bonding, has good thermal conductivity, and meets the necessary technical requirements. The base can be made, for example, of structural steel.

Основание предпочтительно соединено с пластинчатым сердечником статора с помощью связывания материалов, по меньшей мере в нескольких местах, так, чтобы достичь оптимального теплового соединения охладительной камеры с пластинчатым сердечником статора. В качестве способов соединения особенно пригодны способы сварки и способы клеевого соединения.The base is preferably connected to the stator lamellar core by bonding materials at least in several places, so as to achieve an optimal thermal connection of the cooling chamber with the stator lamellar core. As joining methods, welding methods and adhesive bonding methods are particularly suitable.

Сходным образом основание также может быть соединено с помощью геометрического замыкания с пластинчатым сердечником статора, по меньшей мере в нескольких местах. В этой разновидности варианта выполнения основание выполняют и обрабатывают так, что в ходе изготовления между поверхностью пластинчатого сердечника статора и основанием достигается геометрическое замыкание. Это может быть сделано, например, с помощью сварного соединения на периферии основания или с разделенным основанием. Здесь геометрическое замыкание достигается с помощью тепловой деформации, обусловленной подводом тепла с помощью надлежащим образом контролируемого процесса сварки.Similarly, the base can also be positively connected to the stator lamellar core in at least several places. In this variation of the embodiment, the base is formed and machined such that a positive lock is achieved between the surface of the lamellar stator core and the base during manufacture. This can be done, for example, with a welded joint at the periphery of the base or with a split base. Here positive locking is achieved by means of thermal deformation due to heat input by a properly controlled welding process.

Для улучшения рассеивания тепла основание может иметь отверстия. Эти отверстия, например, могут быть в форме продолговатых отверстий, но в принципе могут иметь любую форму.To improve heat dissipation, the base may have holes. These holes may, for example, be in the form of oblong holes, but in principle they may be of any shape.

Как вариант, основание также может быть выполнено без отверстий, и между основанием и поверхностью пластинчатого сердечника статора может быть расположена теплопроводная мембрана. Таким образом, можно компенсировать неровности и отклонения между пластинчатым сердечником статора и основанием и достичь лучшего теплового контакта между охлаждающей текучей средой в охладительной камере и статором электрической машины. Здесь основание предпочтительно присоединено, в частности приварено сбоку или по всей периферии к поверхности пластинчатого сердечника статора, и между ними расположена теплопроводная мембрана. Теплопроводная мембрана состоит из материала, имеющего надлежащую теплопроводность и наилучшую приспособляемость формы, другими словами, она имеет так называемое свойство «заполнителя зазоров». Теплопроводные мембраны могут быть изготовлены, например, из пенорезины, или могут быть силиконовыми мембранами с армированием стекловолокном.Alternatively, the base can also be made without holes, and a heat-conducting membrane can be located between the base and the surface of the lamellar stator core. In this way, irregularities and deviations between the stator lamellar core and the base can be compensated, and better thermal contact between the cooling fluid in the cooling chamber and the stator of the electric machine can be achieved. Here, the base is preferably attached, in particular welded on the side or along the entire periphery, to the surface of the lamellar stator core, and a heat-conducting membrane is located between them. The thermally conductive membrane is composed of a material having proper thermal conductivity and best shape adaptability, in other words, it has the so-called "gap filler" property. The thermally conductive membranes may be made of foam rubber, for example, or may be silicone membranes with glass fiber reinforcement.

Прижимные пластины имеют, по существу, прямоугольную конструкцию. Таким образом, электрическая машина является особо компактной и особенно пригодна для использования в качестве приводного двигателя в низкопольных рельсовых транспортных средствах.The pressure plates are of a substantially rectangular design. Thus, the electric machine is particularly compact and is particularly suitable for use as a drive motor in low-floor rail vehicles.

Охлаждающая текучая среда предпочтительно является охлаждающей водой, которая при необходимости содержит соответствующие добавки. Теоретически, также могут использоваться охлаждающие газы. Охлаждающая среда направляется в охладительную камеру или камеры каждой электрической машины с помощью соответствующих линий, и тепло, генерируемое в электрической машине, рассеивается с помощью теплообменников, которые, например, могут быть расположены на крыше низкопольного рельсового транспортного средства. Отдельные охладительные камеры ряда электрических машин могут быть соединены последовательно для получения наиболее коротких соединительных линий для охлаждающей текучей среды между электрическими машинами.The cooling fluid is preferably cooling water, which optionally contains appropriate additives. Theoretically, cooling gases can also be used. The cooling medium is directed to the cooling chamber or chambers of each electric machine by appropriate lines, and the heat generated in the electric machine is dissipated by heat exchangers which, for example, may be located on the roof of a low-floor rail vehicle. The individual cooling chambers of a number of electrical machines may be connected in series to provide the shortest cooling fluid connection lines between the electrical machines.

На приводной стороне вала ротора бескорпусной тяговой электрической машины может быть установлена муфта для соединения с трансмиссией. Муфта с криволинейными зубьями, например, особо пригодна для компенсации любых относительных перемещений между электрической машиной и трансмиссией. Другие формы варианта выполнения предлагают электрические машины только с одной подшипниковой опорой на валу ротора в самой электрической машине и второй опорой в трансмиссии с помощью диафрагменной муфты. Кроме того, вал ротора электрической машины может комбинироваться с валом-шестерней трансмиссии в одном компоненте.On the drive side of the rotor shaft of the frameless traction electric machine, a coupling can be installed for connection with the transmission. A crooked-toothed clutch, for example, is particularly suitable for compensating for any relative movement between the electrical machine and the transmission. Other forms of embodiment offer electrical machines with only one bearing on the rotor shaft in the electrical machine itself and a second bearing in the transmission by means of a diaphragm clutch. In addition, the rotor shaft of the electric machine can be combined with the transmission gear shaft in one component.

По меньшей мере один подшипник для поддерживания вала ротора по меньшей мере в одном экране подшипника может иметь форму радиально-упорного шарикоподшипника. Шарикоподшипники этого типа, которые, по существу, известны, особо пригодны для поддерживания вала ротора электрической машины, поскольку они имеют особенно хорошие эксплуатационные характеристики в верхнем диапазоне частоты вращения.The at least one bearing for supporting the rotor shaft in at least one bearing shield may be in the form of an angular contact ball bearing. Ball bearings of this type, which are known per se, are particularly suitable for supporting the rotor shaft of an electrical machine, since they have particularly good performance in the upper speed range.

Если в пластинчатом сердечнике ротора расположена по меньшей мере одна тепловая трубка со свободным концом или соединенным с теплопоглотителем, ротор электрической машины может дополнительно охлаждаться. Так называемые «тепловые трубки» являются металлическими сосудами продолговатой формы, которые содержат герметично уплотненный объем, в котором помещена рабочая среда, например, вода или аммиак, которые заполняют объем в незначительной степени в жидком состоянии и в большей степени в газообразном состоянии. Благодаря использованию теплоты испарения среды большие количества тепла могут транспортироваться на небольшой площади сечения. Таким образом, ротор может охлаждаться с помощью по меньшей мере одной тепловой трубки посредством транспортирования тепла к свободному концу тепловой трубки, где при необходимости она может рассеиваться теплопоглотителем.If at least one heat pipe with a free end or connected to a heat sink is located in the lamellar core of the rotor, the rotor of the electric machine can be additionally cooled. The so-called "heat pipes" are oblong-shaped metal vessels that contain a hermetically sealed volume in which a working medium, such as water or ammonia, is placed, which fills the volume to a small extent in a liquid state and to a greater extent in a gaseous state. Due to the use of the heat of evaporation of the medium, large amounts of heat can be transported over a small cross-sectional area. Thus, the rotor can be cooled by at least one heat pipe by transporting heat to the free end of the heat pipe where it can be dissipated by the heat sink if necessary.

Высота бескорпусной тяговой электрической машины предпочтительно составляет 60 – 300 мм, ширина 60 – 300 мм и длина 110 – 1000 мм. Такие размеры особенно пригодны для применения электрической машины в качестве приводного двигателя для низкопольных рельсовых транспортных средств.The height of the frameless traction electric machine is preferably 60-300 mm, width 60-300 mm and length 110-1000 mm. Such dimensions are particularly suitable for the use of an electric machine as a drive motor for low-floor rail vehicles.

Вал ротора предпочтительно имеет диаметр 20 – 100 мм и длину 100 – 980 мм. Такие размеры особенно пригодны для приводного двигателя в рельсовых транспортных средствах, особенно в низкопольных транспортных средствах.The rotor shaft preferably has a diameter of 20 - 100 mm and a length of 100 - 980 mm. Such dimensions are particularly suitable for a drive motor in rail vehicles, especially low-floor vehicles.

Изобретение подробно описано далее со ссылками на чертежи.The invention is described in detail below with reference to the drawings.

На фиг. 1 схематично показана бескорпусная тяговая электрическая машина согласно изобретению, вид в перспективе;In FIG. 1 schematically shows a frameless traction electric machine according to the invention, in perspective view;

на фиг. 2 представлена бескорпусная тяговая электрическая машина согласно изобретению, другой вид в перспективе;in fig. 2 shows a frameless traction electric machine according to the invention, another perspective view;

на фиг. 3 – бескорпусная тяговая электрическая машина на фиг. 2, вид сбоку с частичным разрезом;in fig. 3 - frameless traction electric machine in Fig. 2 is a side view, partly in section;

на фиг. 4 – бескорпусная тяговая электрическая машина на фиг. 3, вид в разрезе по линии IV-IV;in fig. 4 - frameless traction electric machine in Fig. 3 is a sectional view along the line IV-IV;

на фиг. 5 – бескорпусная тяговая электрическая машина на фиг. 4, вид в разрезе по линии V-V;in fig. 5 - frameless traction electric machine in Fig. 4 is a sectional view along the line V-V;

на фиг. 6a - 6c – различные формы оснований с целью формирования охладительных камер, вид в плане и вид сбоку; иin fig. 6a - 6c - various forms of bases for the purpose of forming cooling chambers, a plan view and a side view; and

на фиг. 7 – схематично показана бескорпусная тяговая электрическая машина, соединенная с трансмиссией, вид в перспективе.in fig. 7 is a schematic perspective view of a frameless electric traction machine connected to a transmission.

На фиг. 1 схематично показана бескорпусная тяговая электрическая машина 1 согласно изобретению, вид в перспективе. Тяговая электрическая машина 1, спроектированная как двигатель с внутренним ротором, состоит из статора 2, который сформирован из соответствующего пластинчатого сердечника 3 статора, и подвижной части, ротора 5, который сформирован из вала 4 ротора и пластинчатого сердечника 6 ротора, установленного на последнем. Пластинчатый сердечник 3 статора 2 расположен между двумя наружными прижимными пластинами 7 и 8. Снаружи каждой из прижимных пластин 7 и 8 расположен экран 29 и 30 подшипника, содержащий соответствующие подшипники 22 (обозначенные пунктирными линиями) для поддерживания вала 4 ротора. Тяговая электрическая машина 1 также может содержать только один подшипник 24 в одном экране 29 или 30 подшипника, и второй подшипник для вала 4 ротора может быть встроен в муфту 21 или трансмиссию 22 (см. фиг. 7).In FIG. 1 schematically shows a frameless traction electric machine 1 according to the invention, in perspective view. The traction electric machine 1, designed as an internal rotor motor, consists of a stator 2, which is formed from a corresponding stator lamellar core 3, and a movable part, a rotor 5, which is formed from a rotor shaft 4 and a rotor lamellar core 6 mounted on the latter. The lamellar core 3 of the stator 2 is located between the two outer pressure plates 7 and 8. Outside each of the pressure plates 7 and 8 is a bearing shield 29 and 30 containing respective bearings 22 (indicated by dotted lines) to support the rotor shaft 4. Traction electric machine 1 may also contain only one bearing 24 in one bearing shield 29 or 30, and the second bearing for the rotor shaft 4 may be integrated in the clutch 21 or transmission 22 (see Fig. 7).

Согласно изобретению вдоль секции периферии пластинчатого сердечника 3 статора, на расстоянии от пластинчатого сердечника 3 статора, между прижимными пластинами 7 и 8 расположена по меньшей мере одна крышка 9, спроектированная в виде планки, работающей на растяжение, с целью формирования охладительной камеры 10. В показанном примере варианта выполнения две крышки 9, спроектированные в виде планок, работающих на растяжение, образуют две охладительные камеры 10. Внутрь промежуточного пространства 11 каждой охладительной камеры 10 между пластинчатым сердечником 3 статора и соответствующей крышкой 9 может направляться охлаждающая текучая среда K для рассеивания тепла, генерируемого в тяговой электрической машине 1.According to the invention, along the periphery section of the stator lamellar core 3, at a distance from the stator lamellar core 3, between the pressure plates 7 and 8, at least one cover 9 is located, designed in the form of a tension bar, in order to form a cooling chamber 10. In the shown In an exemplary embodiment, two covers 9 designed as tensile bars form two cooling chambers 10. Inside the intermediate space 11 of each cooling chamber 10, between the stator lamellar core 3 and the corresponding cover 9, a cooling fluid K can be directed to dissipate the heat generated in a traction electric machine 1.

На фиг. 2 схематично показана бескорпусная тяговая электрическая машина 1 согласно изобретению, другой вид в перспективе. Согласно изобретению, тяговая электрическая машина 1 имеет высоту h, которая меньше ширины b. Охлаждающая текучая среда K может транспортироваться в охладительную камеру 10 и из охладительной камеры 10 с помощью соответствующих впусков 13 и выпусков 14 в прижимной пластине 7 и/или 8. Например, впуск 13 для охлаждающей текучей среды K расположен в каждой охладительной камере 10, а выпуск 14 для охлаждающей текучей среды K расположен в прижимной пластине 7 или 8. В противоположной прижимной пластине 8 или 7 могут быть выполнены отверстия 15 для охлаждающей текучей среды K, где охлаждающая текучая среда K выходит из охладительной камеры 10 и направляется обратно в последнюю. Соответствующие устройства 16 для отклонения служат для изменения направления охлаждающей текучей среды снаружи прижимной пластины 8 или 7.In FIG. 2 schematically shows a frameless electric traction machine 1 according to the invention, another perspective view. According to the invention, the electric traction machine 1 has a height h which is less than a width b. The cooling fluid K can be transported into and out of the cooling chamber 10 by means of respective inlets 13 and outlets 14 in the pressure plate 7 and/or 8. For example, an inlet 13 for the cooling fluid K is located in each cooling chamber 10 and the outlet 14 for the cooling fluid K is located in the pressure plate 7 or 8. In the opposite pressure plate 8 or 7, holes 15 for the cooling fluid K can be provided, where the cooling fluid K exits the cooling chamber 10 and is directed back to the latter. The corresponding deflection devices 16 serve to change the direction of the cooling fluid outside the pressure plate 8 or 7.

На фиг. 3 показана тяговая электрическая машина 1 на фиг. 2, вид с частичным разрезом. Показан ротор 5 тяговой электрической машины 1, состоящий из вала 4 ротора и пластинчатого сердечника 6 ротора. Охлаждающая текучая среда K проходит из охладительной камеры 10 с помощью отверстия 15 в устройство 16 для отклонения, где охлаждающая текучая среда K направляется обратно в охладительную камеру 10 с помощью другого отверстия 15 (см. также фиг. 5). В валу 4 ротора может быть расположена тепловая трубка 26, свободный конец которой может быть соединен с теплопоглотителем 27. Длина l_w вала 4 ротора может составлять 100 – 980 мм. Длина l всей электрической машины может составлять, например, 110 – 1000 мм. На бесприводной стороне NA тяговой электрической машины 1 может быть расположен круговой датчик положения вала (не показан), который может использоваться для контроля числа оборотов. Зубчатый диск, который генерирует сигналы для такого кругового датчика положения вала, может использоваться в качестве теплопоглотителя для тепловой трубки 26.In FIG. 3 shows the traction electric machine 1 in FIG. 2 is a partial sectional view. Shown is a rotor 5 of a traction electric machine 1, consisting of a rotor shaft 4 and a lamellar core 6 of the rotor. The cooling fluid K passes from the cooling chamber 10 through the opening 15 to the diverter 16 where the cooling fluid K is directed back into the cooling chamber 10 through another opening 15 (see also FIG. 5). In the shaft 4 of the rotor, a heat pipe 26 can be located, the free end of which can be connected to the heat sink 27. The length l _w of the shaft 4 of the rotor can be 100 - 980 mm. The length l of the entire electrical machine can be, for example, 110 - 1000 mm. On the non-driven side NA of the traction electric machine 1, a rotary shaft encoder (not shown) can be provided, which can be used to monitor the number of revolutions. The toothed disk that generates the signals for such a rotary shaft encoder can be used as a heat sink for the heat pipe 26.

На фиг. 4 показана бескорпусная тяговая электрическая машина на фиг. 3, вид в разрезе по линии IV-IV. На этом виде в разрезе показана охладительная камера 10 с впуском 13, выпуском 14 и перегородкой 12. Тепло от пластинчатого сердечника 3 статора и основания 17 передается охлаждающей текучей среде K в охладительной камере 10 с помощью теплопроводящей мембраны 20 и соответствующим образом рассеивается. Наряду с этим с целью формирования охладительной камеры 10 спроектирована крышка 9 между прижимными пластинами 7 и 8 тяговой электрической машины 1 в виде планки, работающей на растяжение. В показанном примере варианта выполнения охладительная камера 10 проходит на вписанный угол α немного меньше 90°. Расстояние между крышкой 9 и пластинчатым сердечником 3 статора предпочтительно составляет 6 – 60 мм. Диаметр вала 4 ротора составляет, например, 20 – 100 мм.In FIG. 4 shows the frameless traction electric machine in FIG. 3 is a sectional view along the line IV-IV. This sectional view shows the cooling chamber 10 with an inlet 13, an outlet 14 and a baffle 12. The heat from the lamellar stator core 3 and base 17 is transferred to the cooling fluid K in the cooling chamber 10 by means of a heat conductive membrane 20 and dissipated accordingly. Along with this, in order to form the cooling chamber 10, a cover 9 is designed between the pressure plates 7 and 8 of the traction electric machine 1 in the form of a tensile bar. In the exemplary embodiment shown, the cooling chamber 10 extends through an inscribed angle α of slightly less than 90°. The distance between the cover 9 and the lamellar core 3 of the stator is preferably 6-60 mm. The diameter of the rotor shaft 4 is, for example, 20 to 100 mm.

На фиг. 5 показана бескорпусная тяговая электрическая машина на фиг. 4, вид в разрезе по линии V-V. Охлаждающая текучая среда K поступает в подотсек охладительной камеры 10 с помощь впуска 13, причем этот подотсек отделен от другого подотсека перегородкой 12. С помощью отверстия 15 в прижимной пластине 8 охлаждающая текучая среда K также поступает в область снаружи охладительной камеры 10 для обеспечения возможности охлаждения, например, головок обмоток. С помощью устройства 16 для отклонения, которое спроектировано в форме чаши, расположенной на прижимной пластине 8 и приваренной к последней, охлаждающая текучая среда K направляется с помощью другого отверстия 15 прижимной пластины 8 в нижнюю часть охладительной камеры 10 и выходит из тяговой электрической машины 1 с помощью выпуска 14 в прижимной пластине 7.In FIG. 5 shows the frameless traction electric machine in FIG. 4 is a sectional view along the line V-V. The cooling fluid K enters the sub-compartment of the cooling chamber 10 via an inlet 13, this sub-compartment being separated from the other sub-compartment by a baffle 12. Through the opening 15 in the pressure plate 8, the cooling fluid K also enters the area outside the cooling chamber 10 to enable cooling, for example, winding heads. By means of the deflection device 16, which is designed in the form of a bowl, located on the pressure plate 8 and welded to the latter, the cooling fluid K is guided through another hole 15 of the pressure plate 8 to the lower part of the cooling chamber 10 and exits the traction electric machine 1 with outlet 14 in pressure plate 7.

На фиг. 6a – 6c показаны различные формы оснований 17 с целью формирования охладительных камер 10, вид в плане и вид сбоку. На фиг. 6a, 6b и 6c показаны различные формы варианта выполнения основания 17, которое расположено на верхней стороне пластинчатого сердечника 3 статора и соединено с ним, например, с помощью связывания материалов, в частности, с помощью сварки. На фиг. 6a основание 17 имеет конструкцию со сплошной поверхностью. На фиг. 6b в основании 17 выполнены отверстия 18 любой формы. В варианте на фиг. 6c в основании 17 выполнены отверстия 18 в форме продолговатых отверстий 19. При соединении основания 17 с поверхностью пластинчатого сердечника 3 статора образуется связь материалов, предпочтительно на периферии основания и на периферии отверстий 18 или продолговатых отверстий 19. Вместо связи материалов основание 17 также может быть, по меньшей мере частично, соединено с помощью посадки с геометрическим замыканием с пластинчатым сердечником 3 статора.In FIG. 6a to 6c show different shapes of the bases 17 for the purpose of forming the cooling chambers 10, plan view and side view. In FIG. 6a, 6b and 6c show different forms of an embodiment of a base 17 which is located on the upper side of the lamellar stator core 3 and connected to it, for example by material bonding, in particular by welding. In FIG. 6a, base 17 has a solid surface design. In FIG. 6b the base 17 has holes 18 of any shape. In the variant in FIG. 6c, the base 17 is provided with holes 18 in the form of elongated holes 19. When the base 17 is connected to the surface of the lamellar core 3 of the stator, a bond of materials is formed, preferably at the periphery of the base and at the periphery of the holes 18 or the elongated holes 19. Instead of the bond of materials, the base 17 can also be at least partially connected by positive fit to the lamellar core 3 of the stator.

И, наконец, на фиг. 7 схематично показана бескорпусная тяговая электрическая машина 1, соединенная с трансмиссией 22, вид в перспективе. На приводной стороне A вала 4 ротора расположена муфта 21 для соединения с трансмиссией 22. Муфта 21 может, например, выполнена в виде муфты 23 с криволинейными зубьями.And finally, in FIG. 7 schematically shows a frameless electric traction machine 1 connected to a transmission 22 in perspective view. On the drive side A of the rotor shaft 4 is a clutch 21 for connection with the transmission 22. The clutch 21 can, for example, be designed as a clutch 23 with curved teeth.

Claims

1. Frameless traction electric machine (1) with a stator (2) made of a lamellar core (3) of the stator, and a shaft (4) of the rotor with a rotor (5) mounted on the shaft and made of a lamellar core (6) of the rotor, and the lamellar core (3) of the stator is located between the two outer pressure plates (7, 8) and at least one shield (29, 30) of the bearing, which in each case contains a bearing (24) for the shaft (4) of the rotor, characterized in that along the section of the periphery of the lamellar core (3) of the stator, at a distance from the lamellar core of the stator (3), between the pressure plates (7, 8) there is at least one cover (9), made in the form of a tensile bar, to form a at least one cooling chamber (10) with a base (17) on the surface of the lamellar core (3) of the stator, with at least one intermediate space (11) between the base (17) and at least one cover (9) of the cooling chamber (10) is designed to pass the cooling fluid (K).

2. Open frame electric traction machine (1) according to claim 1, characterized in that the two cooling chambers (10) are located in each case over an inscribed angle (α) of 60-135°, preferably substantially 90°.

3. Frameless traction electric machine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that in the intermediate space (11) of each cooling chamber (10) there are partitions (12), and in at least one pressure plate (7, 8 ) are located at least one inlet (13) and at least one outlet (14) for the cooling fluid (K) to bend the trajectory of the passage of the cooling fluid (K) between the partitions (12) in the intermediate space (11).

4. Open frame traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that holes (15) for cooling fluid (K) are located in the pressure plate (7, 8).

5. Open frame traction electric machine (1) according to claim 4, characterized in that outside the pressure plate (7, 8) with holes (15) for the cooling fluid (K) there is a device (16) for deflecting the cooling fluid (K ).

6. Open frame traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the base (17) is connected, preferably welded, to the lamellar core (3) of the stator, at least in several places.

7. Frameless traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the base (17) is connected by positive locking to the lamellar core (3) of the stator, at least in several places.

8. Open frame traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the base (17) has holes (18) preferably in the form of oblong holes (19).

9. Frameless traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a heat-conducting membrane (20) is located between the base (17) and the lamellar core (3) of the stator.

10. Open frame traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the pressure plates (7, 8) have a substantially rectangular design.

11. Open frame electric traction machine (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the cooling fluid (K) is cooling water.

12. Open frame traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the clutch (21) for connecting the transmission (22), preferably the clutch (23) with curved teeth, is located on the drive side (A) of the shaft (4) rotor.

13. Frameless traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 12, characterized in that at least one bearing (24) in at least one screen (29, 30) of the bearing has the form of an angular contact ball bearing (25 ).

14. Frameless traction electric machine (1) according to any one of claims 1 to 13, characterized in that in the lamellar core (6) of the rotor there is at least one heat pipe (26) with a free end or connected to a heat sink (27) for rotor cooling (6).