專利名稱：電氣設(shè)備的制作方法
一種包括一個(gè)電機(jī)組件和一個(gè)冷卻器組件的電氣設(shè)備，一種用于這種電氣設(shè)備的電機(jī)組件以及一種用于與這樣一種電機(jī)組件相組裝的由多個(gè)冷卻器組件組成的冷卻器組件組。
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的電氣設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求8所述的用于這種電氣設(shè)備的電機(jī)組件以及一種按權(quán)利要求9所述的用于與此類電機(jī)組件相組裝的、由多個(gè)冷卻器組件組成的冷卻器組件組。
由JP60-219 939A已知前言所述類型的一種電氣設(shè)備。在那里，該電氣設(shè)備包括一個(gè)換熱器，它從第一冷卻流體連接區(qū)出發(fā)沿鋸齒形路徑一直通向第二冷卻流體連接區(qū)。這種已知電氣設(shè)備的冷卻總是與所采用的電機(jī)組件相協(xié)調(diào)。一旦發(fā)現(xiàn)規(guī)定用于電機(jī)組件的冷卻技術(shù)不能滿足要求，則必須在冷卻方面全面改造此電氣設(shè)備。
因此本發(fā)明的目的是，設(shè)計(jì)一種前言所述類型的電氣設(shè)備，使冷卻要求改變時(shí)可以化費(fèi)低的制造和結(jié)構(gòu)性費(fèi)用來應(yīng)對(duì)。
此目的按本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1特征部分中所述特征的電氣設(shè)備達(dá)到。
按本發(fā)明已知，通過特殊設(shè)計(jì)有三個(gè)冷卻流體連接區(qū)的電機(jī)組件機(jī)殼，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)殼內(nèi)導(dǎo)引冷卻空氣的不同方案。這些不同的冷卻空氣導(dǎo)引方案因而可以與適當(dāng)?shù)睦鋮s器組件結(jié)合，從而可以滿足個(gè)性化的冷卻要求。因此按本發(fā)明的電氣設(shè)備可以配備各自冷卻組件不同的冷卻技術(shù)，電機(jī)組件尤其機(jī)殼不必為此改變其結(jié)構(gòu)。例如可以用相同的機(jī)殼僅僅通過冷卻組件的適配實(shí)現(xiàn)下列冷卻技術(shù)從電機(jī)兩端開式的空氣冷卻、借助空氣-空氣換熱器從電機(jī)兩端閉式的空氣冷卻、沿電機(jī)縱向流過的開式空氣冷卻、借助空氣-空氣換熱器沿電機(jī)縱向流過的閉式空氣冷卻、借助空氣-水換熱器沿電機(jī)縱向流過的閉式空氣冷卻。冷卻器組件或僅有冷卻流體導(dǎo)引功能，或含有主動(dòng)冷卻構(gòu)件，例如換熱器。對(duì)于所有這些冷卻技術(shù)可使用標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)殼。作為電機(jī)可以采用電動(dòng)機(jī)或按另一種方案也可以采用發(fā)電機(jī)。
在按權(quán)利要求2所述的機(jī)殼中為定子提供了有效的冷卻。
按權(quán)利要求3所述的機(jī)殼可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于冷卻流體的導(dǎo)引，其中，冷卻流體不僅從電機(jī)端部，而且還通過機(jī)殼的中段供入機(jī)殼或從機(jī)殼排出。冷卻流體可以通過周向或切向的冷卻流體流動(dòng)分量供給所述的機(jī)殼中段。以此方式，采用同一個(gè)機(jī)殼可以一方面實(shí)現(xiàn)從兩端冷卻，以及另一方面實(shí)現(xiàn)從一側(cè)流過電機(jī)的冷卻。
按權(quán)利要求4的隔片提供了一種結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的可能性，保證了周向的冷卻流體流。
按權(quán)利要求5在隔片內(nèi)的通孔形成了一種確定的切向冷卻流體導(dǎo)引。
按權(quán)利要求6將空氣作為冷卻流體意味著是在機(jī)殼內(nèi)部冷卻時(shí)最簡(jiǎn)單的方案。按另一種方案也可以使用另一種冷卻流體，尤其一種不同于空氣的冷卻氣體。原則上也可以采用一種冷卻液。
若轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)本身沒有提供或沒有充分提供規(guī)定的期望的冷卻流體流向，則按權(quán)利要求7的風(fēng)扇是有利的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是創(chuàng)造一種電機(jī)組件，它無需附加的費(fèi)用可以與采用不同冷卻技術(shù)的冷卻器組件連接。按本發(fā)明此目的通過按權(quán)利要求8所述的電機(jī)組件達(dá)到。
這種電機(jī)組件的優(yōu)點(diǎn)與前面參見按本發(fā)明的電氣設(shè)備已說明的那些一致。
本發(fā)明另一個(gè)目的是為電機(jī)組件選擇一種與應(yīng)用領(lǐng)域相適應(yīng)的冷卻方案，為此不必進(jìn)行電機(jī)組件的結(jié)構(gòu)性改變。
按本發(fā)明此目的通過按權(quán)利要求9所述的由多個(gè)冷卻器組件組成的冷卻器組件組達(dá)到。
第一種冷卻器組件變型可以實(shí)現(xiàn)一種從電機(jī)兩端開式的空氣冷卻。第二種冷卻器組件變型可以實(shí)現(xiàn)一種借助換熱器從電機(jī)兩端閉式的空氣冷卻。第三種冷卻器組件變型可以實(shí)現(xiàn)一種沿電機(jī)縱向流過電機(jī)的開式空氣冷卻。第四種冷卻器組件變型可以實(shí)現(xiàn)一種借助換熱器沿電機(jī)縱向流過電機(jī)的閉式空氣冷卻。因此，根據(jù)電機(jī)保護(hù)方式可以選擇例如一種冷卻的開式或閉式結(jié)構(gòu)類型。一個(gè)封閉的電機(jī)可借助空氣-空氣換熱器或借助空氣-水換熱器運(yùn)行。以VDE0530為基礎(chǔ)的最大冷卻功率并因而最大電機(jī)功率，借助一種開式貫流通風(fēng)以及借助一種空氣-水冷卻的電機(jī)達(dá)到?？諝?空氣冷卻的電機(jī)在相應(yīng)地降低功率時(shí)提供一種閉式結(jié)構(gòu)類型再加上空氣冷卻的優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)制成有不同的極數(shù)并因而設(shè)計(jì)為不同的轉(zhuǎn)速。因此這些電機(jī)可以在一個(gè)電網(wǎng)上以固定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行或在一個(gè)變頻器上以可變的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。取決于極對(duì)數(shù)和在變頻器運(yùn)行時(shí)也取決于期望的轉(zhuǎn)速范圍可有利的是，電機(jī)從兩端或從一端用空氣流冷卻。在這種情況下冷卻器組件的空氣阻力也起重要的作用。按本發(fā)明可以用同一個(gè)機(jī)殼根據(jù)冷卻方式、極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速選擇最有效的冷卻方案。不需要借助與機(jī)殼的第三冷卻流體連接區(qū)導(dǎo)引冷卻空氣的冷卻器組件，簡(jiǎn)單地通過各自的密封裝置密封第三冷卻流體連接區(qū)，所以冷卻空氣流動(dòng)僅通過兩個(gè)保留的與機(jī)殼的冷卻流體連接區(qū)進(jìn)行。
一種按權(quán)利要求10所述的冷卻器組件設(shè)計(jì)，對(duì)于價(jià)廉物美地實(shí)現(xiàn)這些冷卻器組件變型是特別有利的。按另一種方案，可以為了供給冷卻空氣，在機(jī)殼上設(shè)管接頭。在這種一側(cè)，亦即電機(jī)被供給空氣縱向流過的情況下，第三冷卻流體連接區(qū)借助密封裝置封閉。當(dāng)從兩端空氣冷卻時(shí)，空氣的供給通過在第一和第二冷卻流體連接區(qū)上的管接頭進(jìn)行，以及空氣輸出通過在第三冷卻流體連接區(qū)上的管接頭進(jìn)行。
按權(quán)利要求11和12所述的換熱器滿足多種即使更苛求的冷卻要求。
下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中

圖1表示電氣設(shè)備的局部透視圖，包括電機(jī)模塊和第一種冷卻器組件變型，后者是一個(gè)由多個(gè)用于與電機(jī)組件組合的冷卻器組件組成的冷卻器組件組中的組成部分；圖2表示另一個(gè)電氣設(shè)備的局部透視圖，包括按圖1的電機(jī)模塊和冷卻器組件組的第二種冷卻器組件變型，它有一個(gè)空氣-空氣換熱器；圖3-6表示按圖1的電機(jī)組件與另一些冷卻器組件變型的局部透視圖；以及圖7表示電機(jī)組件機(jī)殼的局部放大透視圖。
圖1表示作為電氣設(shè)備舉例的驅(qū)動(dòng)設(shè)備1的局部透視圖。在這里涉及一種循環(huán)冷卻式電機(jī)。此電氣設(shè)備1有一個(gè)在圖1中畫在下部的電動(dòng)機(jī)組件2作為電機(jī)組件的例子。作為電機(jī)舉例的電動(dòng)機(jī)3屬于所述的電動(dòng)機(jī)組件，在圖1中電動(dòng)機(jī)3只表示了定子4，確切地說僅定子斷開后的右半部分。眾所周知，定子4有多個(gè)通孔5，沿徑向的流體可以通過這些通孔流過定子4。沒有表示的轉(zhuǎn)子也有相應(yīng)的和眾所周知的通孔。此外，不僅定子4而且轉(zhuǎn)子有沿軸向延伸的通道6，流體同樣可以通過它們流動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)3安裝在機(jī)殼或電動(dòng)機(jī)外殼7內(nèi)。有關(guān)機(jī)殼在圖中只表示了垂直縱剖面的后半部分。機(jī)殼7有一個(gè)在圖中左面的第一端壁8和一個(gè)在圖中右面的第二端壁9。機(jī)殼7有一個(gè)在圖中左面的隔板10，它與第一端壁8相鄰并與之相隔一定距離。機(jī)殼7有一個(gè)在圖7中右面的第二隔板11，它與第二端壁9相鄰。在電動(dòng)機(jī)裝配后，各一個(gè)圖中未表示的軸承蓋使電動(dòng)機(jī)3朝端壁8、9方向密封，所以端側(cè)，亦即在電動(dòng)機(jī)3兩端，流體不可能流入機(jī)殼7或從機(jī)殼7流出。此外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)3裝配后，定子4的殼套壁12貼靠在隔板10、11上。定子殼套在機(jī)殼壁上的密封借助圖中沒有表示的導(dǎo)流板實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)3裝配后，機(jī)殼7分成在兩個(gè)隔板10、11之間的軸向中段13、畫在圖左面在第一端壁8與第一隔板10之間的第一邊段14以及畫在圖右面在第二隔板11與第二端壁9之間的第二邊段15。
在中段13的區(qū)域內(nèi)，機(jī)殼7垂直于其縱軸線有八角形的橫截面。在中段13內(nèi)，定子4的殼套壁12通過在隔板10、11之間沿軸向延伸的隔片16貼靠在機(jī)殼7上，隔片16與機(jī)殼7的機(jī)殼壁17固定連接。定子4外圓周固定在隔片16上。隔片16上垂直于其延伸方向以及平行于外壁17的相鄰段，有一些流體通孔18。在圖示的實(shí)施例中，每個(gè)隔片16設(shè)六個(gè)通孔18。
在圖1中機(jī)殼7的上部設(shè)有電氣設(shè)備1的一個(gè)冷卻器組件19并與電機(jī)組件2固定連接。通過面朝冷卻器組件19在附圖中上部的機(jī)殼壁17中的、其在冷卻器一側(cè)由冷卻流體輸入孔構(gòu)成的第一冷卻流體連接區(qū)20，使冷卻器組件19的冷卻器外殼21內(nèi)部與機(jī)殼7第一邊段14流體連通。為此，冷卻器外殼21有一個(gè)在圖1中底側(cè)的通孔22，它與機(jī)殼7的第一冷卻流體連接區(qū)20對(duì)齊。此外，機(jī)殼7有第二冷卻流體連接區(qū)23，它在電動(dòng)機(jī)一側(cè)同樣通過在機(jī)殼7面朝冷卻器組件19的壁段內(nèi)的冷卻流體通孔構(gòu)成。通過第二冷卻流體連接區(qū)23使機(jī)殼7的第二邊段15與冷卻器外殼21流體連通。為此冷卻器外殼21有另一個(gè)在圖1中右底側(cè)的通孔24。此外，機(jī)殼7在面朝冷卻器組件19的壁段內(nèi)有第三冷卻流體連接區(qū)25。它位于前兩個(gè)冷卻流體連接區(qū)20、23之間。第三冷卻流體連接區(qū)25在電動(dòng)機(jī)一側(cè)設(shè)計(jì)在機(jī)殼7橫截面八角形的中段13在附圖中的上部，亦即面朝冷卻器外殼21的壁段內(nèi)，以及分成多個(gè)，在圖示的實(shí)施例中總共十八個(gè)排列成柵格的正方形通孔26。
通過第三冷卻流體連接區(qū)25使中段13與冷卻器外殼21內(nèi)部流體連通。為此，冷卻器外殼21在底側(cè)在通孔22與24之間有一個(gè)中央通孔27。
冷卻器外殼21內(nèi)部分成在圖1上部的第一冷卻器外殼腔28和在圖1畫在下部中央的第二冷卻器外殼腔29。這兩個(gè)冷卻器外殼腔28、29通過平臺(tái)狀隔板30彼此流體密封地隔開。后者從冷卻器外殼21在底側(cè)的設(shè)在通孔22與27之間的中間隔片，一直延伸到冷卻器外殼21另一個(gè)在底側(cè)的處于通孔27與24之間的中間隔片。第一冷卻器外殼腔28通過通孔22和24一方面與第一冷卻流體連接區(qū)20和另一方面與第二冷卻流體連接區(qū)23流體連通。第二冷卻器外殼腔29通過通孔27與第三冷卻流體連接區(qū)25流體連通。第一冷卻器外殼腔28通過端側(cè)對(duì)置的進(jìn)口31、32與冷卻器組件19的周圍環(huán)境流體連通。第二冷卻器外殼腔29通過在底側(cè)的出口33與冷卻器組件19的周圍環(huán)境流體連通。出口33與在機(jī)殼7面朝冷卻器組件19的機(jī)殼段內(nèi)的一個(gè)凹槽34對(duì)齊，這一凹槽是由于中段13的八角形橫截面造成的。
在按圖1的電氣設(shè)備1中，電動(dòng)機(jī)3兩側(cè)開式的空氣冷卻工作如下空氣通過進(jìn)口31、32吸入冷卻器外殼21的第一冷卻器外殼腔28，如圖1中用流動(dòng)方向箭頭35、36所示。招致上述吸入的抽吸作用通過電動(dòng)機(jī)3轉(zhuǎn)子在定子4內(nèi)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。吸入的空氣通過第一冷卻流體連接區(qū)20和第二冷卻流體連接區(qū)23，因而一方面經(jīng)通孔22和20進(jìn)入機(jī)殼7第一邊段14內(nèi)，以及另一方面經(jīng)通孔24和23進(jìn)入機(jī)殼7第二邊段15內(nèi)。冷卻空氣從那里如用流動(dòng)方向箭頭37、38表示的那樣流入機(jī)殼7的中段13內(nèi)。在這里，空氣從電動(dòng)機(jī)3的兩端流過轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的通孔和通道以及通過定子4上相應(yīng)的通孔5和通道6。也就是說，這里涉及電動(dòng)機(jī)3的一種兩側(cè)冷卻。此外，例如從定子4排出的冷卻空氣在外面吹過定子4的殼套壁12?；诟羝?6，使殼套壁12與機(jī)殼壁17有一定距離，所以在殼套壁12與機(jī)殼壁17之間允許流體流動(dòng)。由此使轉(zhuǎn)子和定子4有效地空氣冷卻。在中段13，冷卻空氣可以通過隔片16中的通孔18流向第三冷卻流體連接區(qū)25的通孔26，如用流動(dòng)方向箭頭39、40所示。因此隔片16中的通孔18允許冷卻空氣在殼套壁12與機(jī)殼壁17之間環(huán)流或切向流動(dòng)。帶走廢熱的冷卻空氣從第三冷卻流體連接區(qū)25進(jìn)入第二冷卻器外殼腔29，并經(jīng)凹槽34向外重新由出口33從第二冷卻器外殼腔29排出。
圖2表示電機(jī)組件2和第二種變型的冷卻器組件41。對(duì)后者在下面只說明它與冷卻器組件19有區(qū)別的地方。那些一致的在上面已參見圖1闡明的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記并不再詳細(xì)討論。
冷卻器組件41的冷卻器外殼42分為一方面有兩個(gè)邊段43、44的第一冷卻器外殼段和另一方面第二冷卻器外殼段45。冷卻器外殼42的邊段43、44在圖2中布置在機(jī)殼7邊段14、15的上方。邊段43通過通孔22與機(jī)殼7的第一冷卻流體連接區(qū)20的通孔流體連通。邊段44通過通孔24與機(jī)殼7的第二冷卻流體連接區(qū)23的通孔流體連通。第二冷卻器外殼段45通過通孔27與機(jī)殼7的第三冷卻流體連接區(qū)25的通孔26流體連通。
在冷卻器外殼42內(nèi)部設(shè)三個(gè)平行于冷卻器外殼42在圖2中畫在左面和右面的端壁46、47的支承壁48、49、50。在圖2中畫在左面的第一支承壁48在底側(cè)安裝在冷卻器外殼42的一個(gè)設(shè)在通孔22與27之間的支承橫擋上。支承壁48將圖2中左面的邊段43與第二冷卻器外殼段45隔開。這種分隔并不是徹底的，因?yàn)橹С斜?8沒有一直延伸到冷卻器外殼42表示在圖2上面的機(jī)殼壁。第二支承壁49在第二冷卻器外殼段45內(nèi)安裝在冷卻器外殼42表示在圖2上面的壁上。第二支承壁49沒有一直延伸到冷卻器外殼42的底部，所以意味著在第二冷卻器外殼段45內(nèi)的支承壁49沒有構(gòu)成冷卻流體的障礙。第三支承壁50安裝在冷卻器外殼42底側(cè)的一個(gè)設(shè)在通孔27與24之間的支承橫擋上，以及就它的延伸狀況而言與第一支承壁48一致。與第一支承壁48一樣，第三支承壁50意味著是在第二冷卻器外殼段45與圖2中右面的邊段44之間的一種冷卻流體可逾越的分隔裝置。
由端壁46、47和支承壁48至50支承一些二次冷卻空氣的冷卻空氣管51，二次冷卻空氣平行于電動(dòng)機(jī)3的軸線流過冷卻器外殼42。在按圖2的實(shí)施例中共有八十根冷卻空氣管51。它們構(gòu)成一個(gè)空氣-空氣換熱器52。
在按圖2的電氣設(shè)備1中，兩側(cè)閉式的空氣循環(huán)冷卻進(jìn)行如下一次冷卻空氣通過第一冷卻流體連接區(qū)20和第二冷卻流體連接區(qū)23進(jìn)入機(jī)殼7內(nèi)，如圖2中用流動(dòng)方向箭頭53、54所示。在按圖2的電氣設(shè)備1中，機(jī)殼7內(nèi)的另一個(gè)冷卻空氣流與按圖1的電氣設(shè)備1冷卻時(shí)的冷卻空氣流相應(yīng)，如用流動(dòng)方向箭頭39、40表示的那樣。帶走熱量的冷卻空氣在通過第三冷卻流體連接區(qū)25后進(jìn)入冷卻器外殼42的第二冷卻器外殼段45內(nèi)，如用流動(dòng)方向箭頭55所示?，F(xiàn)在，在冷卻器外殼42的第二冷卻器外殼段45內(nèi)和第一冷卻器外殼段的兩個(gè)邊段43、44內(nèi)，進(jìn)行從排熱的一次冷卻空氣向通過冷卻空氣管51流動(dòng)的吸熱的二次冷卻空氣的熱交換。在這種情況下一次冷卻空氣越過隔壁48、50，以及重新一方面朝第一冷卻流體連接區(qū)20和另一方面朝第二冷卻流體連接區(qū)23流動(dòng)，如用流動(dòng)方向箭頭56、57表示的那樣。因此構(gòu)成完整的一次冷卻空氣的冷卻循環(huán)。此冷卻循環(huán)的流動(dòng)方向基于電動(dòng)機(jī)3的抽吸作用決定。
下面參見圖3介紹另一種變型的冷卻器組件58。只針對(duì)冷卻器組件58與按圖2的冷卻器組件41有區(qū)別的地方進(jìn)行說明。那些一致的在上面已參見圖1闡明的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記并不再詳細(xì)討論。
取代空氣-空氣換熱器，冷卻器組件58有一個(gè)空氣-水換熱器59。它有兩個(gè)片式組件60、61，它們?cè)趫D3中示意地表示為橫截面矩形的塊。例如由汽車?yán)鋮s器已知的那種片式組件60、61被冷卻水流過的冷卻片，設(shè)計(jì)為扁平結(jié)構(gòu)，它們?nèi)蓟旧掀叫杏谥餮由炱矫娑ㄏ?。所述的主延伸平面同時(shí)垂直于冷卻器組件58冷卻器外殼62的底部，以及另一方面垂直于冷卻器外殼62在圖3中畫在左和右的端壁63、64。通過冷卻片的如此定向，使得一次冷卻空氣盡可能無阻礙地流動(dòng)。所述的水換熱器59由平臺(tái)狀支承壁65支承。將水換熱器59安放在它上面的支承壁65的支板66設(shè)計(jì)為透氣的，也就是說有一些用于一次冷卻空氣的通孔。這些通孔導(dǎo)致支承壁65不同于按圖1的冷卻器組件19冷卻器外殼21中的支承壁30。除此之外支承壁65的形狀和裝配與支承壁30的形狀和裝配一致。支承壁65將冷卻器外殼62包括邊段43、44的第一冷卻器外殼段與在中央的第二冷卻器外殼部分67隔開，后者在圖3中向上以支承壁65為界。
在按圖3的冷卻器組件變型中，兩側(cè)閉式的空氣-水冷卻工作如下在機(jī)殼7中的一次冷卻空氣流，與結(jié)合按圖2的冷卻器組件41已說明的一致。已加熱的冷卻空氣從第三冷卻流體連接區(qū)25進(jìn)入冷卻器外殼62的第二冷卻器外殼部分67中，并從那里通過支板66進(jìn)入片式組件60、61內(nèi)，如用流動(dòng)方向箭頭68、69所示。冷卻空氣在片式組件60、61內(nèi)將其熱量排給水換熱器59中流過冷卻片的冷卻水。經(jīng)冷卻的冷卻空氣從片式組件60、61流入冷卻器外殼62的邊段43、44內(nèi)，并從那里如用流動(dòng)方向箭頭70、71表示的那樣重新朝通孔22、24的方向流動(dòng)。
下面借助圖4說明第三種變型的冷卻器組件72，它可以取代冷卻器組件19、41和58裝配在電機(jī)組件2上構(gòu)成一個(gè)完整的電氣設(shè)備1。冷卻器組件72的那些與在上面已結(jié)合圖1至3闡明的一致的構(gòu)件，采用相同的符號(hào)并不再詳細(xì)討論。冷卻器組件72的冷卻器外殼73分為底側(cè)的第一冷卻器外殼腔74和基本上設(shè)在它上面的第二冷卻器外殼腔75。這兩個(gè)冷卻器外殼腔74、75在冷卻器外殼73內(nèi)部借助隔板67彼此流體密封地隔離。
第一冷卻器外殼腔74通過進(jìn)口77與冷卻器組件72的周圍環(huán)境流體連通。進(jìn)口77就其大小及布局而言，與按圖1的冷卻器組件19的出口33一致。第一冷卻器外殼腔74通過通孔24與第二冷卻流體連接區(qū)23流體連通。
第二冷卻器外殼腔75在圖4中左面的部分通過通孔22與機(jī)殼7的第一冷卻流體連接區(qū)20流體連通。第二冷卻器外殼腔75通過出口78與冷卻器組件72的周圍環(huán)境流體連通。出口78就其大小及布局而言，與按圖1的冷卻器外殼21的進(jìn)口32一致。
隔板76有一個(gè)第一隔板段79，它安裝在冷卻器外殼73底側(cè)通孔22與進(jìn)口77之間的支承橫擋上，并從底部出發(fā)陡峭地向上延伸，從而使第二冷卻器外殼腔75從通孔22出發(fā)首先連續(xù)擴(kuò)展。在第一隔板段79上連接隔板76的第二隔板段80。它略有斜降地布置在冷卻器外殼73內(nèi)，從而使第二冷卻器外殼腔75從兩個(gè)隔板段79、80之間的連接點(diǎn)出發(fā)連續(xù)擴(kuò)展直至出口78。
冷卻器外殼73的底部除底側(cè)的孔22、24和77外設(shè)計(jì)為不透氣的板。尤其在機(jī)殼7第三冷卻流體連接區(qū)25上方安裝一塊密封板81。后者意味著是一個(gè)密封裝置，它將第三冷卻流體連接區(qū)25密封為，使得并不通過此第三冷卻流體連接區(qū)25在電機(jī)組件2與冷卻器組件72之間發(fā)生流體交換。
包括冷卻器組件72的電氣設(shè)備1一側(cè)開式的空氣冷卻工作如下冷卻空氣通過進(jìn)口77從外面吸入第一冷卻器外殼腔74內(nèi)。抽吸作用仍通過轉(zhuǎn)子在定子4內(nèi)旋轉(zhuǎn)造成。與此不同所述的抽吸作用也可以通過風(fēng)扇產(chǎn)生或受風(fēng)扇支持。在圖4中沒有表示這種風(fēng)扇以及例如可以設(shè)計(jì)為裝在機(jī)殼7第一邊段14內(nèi)的徑向式風(fēng)扇。與之不同也可以采用軸向式風(fēng)扇。流動(dòng)方向箭頭82表示冷卻空氣進(jìn)入進(jìn)口77中。冷卻空氣從進(jìn)口77首先通過第一冷卻器外殼腔74，如用流動(dòng)方向箭頭83所示，并從那里通過通孔24和第二冷卻流體連接區(qū)23流入機(jī)殼7的第二邊段15內(nèi)，如用流動(dòng)方向箭頭84所示。接著，冷卻空氣在圖4中從右方流入電動(dòng)機(jī)3，一方面流過轉(zhuǎn)子的通孔和通道，以及另一方面流過定子4的通孔5和通道6，如在按圖1的冷卻中結(jié)合冷卻空氣流已說明的那樣。因?yàn)槔鋮s空氣不能通過第三冷卻流體連接區(qū)25向上選出，所以冷卻空氣在圖4中從右向左沿軸向流過全部電動(dòng)機(jī)3，如用流動(dòng)方向箭頭85、86和87表示的那樣。也就是說，在這里涉及電動(dòng)機(jī)3的一側(cè)冷卻。冷卻空氣然后從中段13流入機(jī)殼7的第一邊段14，并從那里通過第一冷卻流體連接區(qū)20和通孔22流入冷卻器外殼73的第二冷卻器外殼腔75內(nèi)，如用流動(dòng)方向箭頭88所示。然后已加熱的冷卻空氣從通孔22經(jīng)過隔板段79、80之間的過渡區(qū)通過連續(xù)擴(kuò)展的第二冷卻器外殼腔75，如用流動(dòng)方向箭頭89表示的那樣，一直流到出口78并從那里從冷卻器外殼73流出。
圖5表示包括可裝配在電機(jī)組件2上的第四種變型的冷卻器組件90的電氣設(shè)備1。冷卻器組件90的結(jié)構(gòu)在下面只針對(duì)那些與按圖2的冷卻器組件41的結(jié)構(gòu)有區(qū)別的地方進(jìn)行。那些一致的在上面已參見圖1至4闡明的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記并不再詳細(xì)討論。在冷卻器組件90的冷卻器外殼9 1中不存在通孔27，而是用密封板92封閉。也就是說，后者意味著是一個(gè)密封裝置，它密封了機(jī)殼7的第三冷卻流體連接區(qū)25，所以不通過第三冷卻流體連接區(qū)25進(jìn)行電機(jī)組件2與冷卻器組件90之間的流體交換。
在冷卻器組件90中一次冷卻空氣一側(cè)閉式的冷卻空氣循環(huán)流程如下在按圖5的電氣設(shè)備1的設(shè)計(jì)中在機(jī)殼7內(nèi)的冷卻空氣流程，與按圖4的設(shè)計(jì)中的冷卻空氣流程一致，如用流動(dòng)方向箭頭85、86和87表示的那樣。
因此已加熱的冷卻空氣通過第一冷卻流體連接區(qū)20和通孔22進(jìn)入冷卻器外殼91在圖5中左方的邊段43內(nèi)。在邊段43中進(jìn)行已加熱的一次冷卻空氣與通過冷卻器組件90空氣換熱器52冷卻空氣管51流動(dòng)的二次冷卻空氣之間的第一次熱交換。流動(dòng)方向箭頭93表示已加熱的冷卻空氣進(jìn)入邊段43內(nèi)。
接著，經(jīng)冷卻的冷卻空氣逾越支承壁48，如用流動(dòng)方向箭頭94所示，流過第二冷卻器外殼段45，如用流動(dòng)方向箭頭95所示，以及隨后逾越支承壁50，如用流動(dòng)方向箭頭96所示，在這種情況下現(xiàn)在經(jīng)冷卻的冷卻空氣流入圖5中的右邊段44內(nèi)。然后，經(jīng)冷卻的冷卻空氣通過通孔24和第二冷卻流體連接區(qū)23重新流入機(jī)殼7，從而閉合一次空氣循環(huán)。
圖6表示用于裝配在電機(jī)組件2上的另一種變型的冷卻器組件97。那些一致的在上面已參見圖1至5闡明的構(gòu)件采用相同的符號(hào)并不再詳細(xì)討論。在冷卻器組件97的冷卻器外殼98中，在中央平行于畫在圖6中左面和右面的冷卻器外殼91的端壁裝設(shè)一個(gè)空氣-水換熱器99。后者有兩個(gè)片式組件100、101。片式組件100、101的冷卻片被空氣流過。冷卻空氣本身與流過安裝在片式組件100、101內(nèi)的冷水管的冷卻水進(jìn)行換熱器。這些組件有一些被冷卻水流過的冷卻片，它們與在按圖3的設(shè)計(jì)中水換熱器59的冷卻片一致。水換熱器99冷卻片的主延伸平面在這里與水換熱器59的冷卻片的主延伸平面相應(yīng)。原則上也可以取代水換熱器99采用按圖3設(shè)計(jì)的水換熱器59。
水換熱器99將冷卻器外殼98分成一個(gè)畫在圖6左邊的第一冷卻器外殼段102和畫在圖6右邊的第二冷卻器外殼段103。第一冷卻器外殼段102通過通孔22與機(jī)殼7的第一冷卻流體連接區(qū)20流體連通。第二冷卻器外殼段103通過通孔24與機(jī)殼7的第二冷卻流體連接區(qū)22流體連通。在這兩個(gè)冷卻器外殼段102、103之間的流體連通借助水換熱器99實(shí)現(xiàn)。
冷卻器組件90的冷卻器外殼91在底側(cè)通孔22與24之間有一塊密封板104。后者意味著是一個(gè)密封裝置，它密封了機(jī)殼7的第三冷卻流體連接區(qū)25，所以不通過第三冷卻流體連接區(qū)25進(jìn)行電機(jī)組件2與冷卻器組件97之間的流體交換。
在按圖6包括冷卻器組件97的電氣設(shè)備1中一側(cè)空氣-水循環(huán)冷卻進(jìn)行如下在按圖6的設(shè)計(jì)中在機(jī)殼7內(nèi)的空氣流，與按圖4和5的設(shè)計(jì)中的一致，如用流動(dòng)方向箭頭85、86和87表示的那樣。已加熱的冷卻空氣從第一邊段14通過第一冷卻流體連接區(qū)20和通孔22進(jìn)入第一冷卻器外殼段102內(nèi)，如用流動(dòng)方向箭頭105所示。冷卻空氣從第一冷卻器外殼段102出發(fā)流過水換熱器99，在此過程中它通過與冷卻空氣和流過片式組件100、101的水熱交換冷卻。接著，經(jīng)冷卻的冷卻空氣從第二冷卻器外殼段103通過通孔24與機(jī)殼7的第二冷卻流體連接區(qū)23重新流入機(jī)殼7的第二邊段15。由此完成一次冷卻空氣的冷卻循環(huán)。
不同變型的冷卻器組件19、41、58、72、90、97成為一組，在這里可根據(jù)冷卻要求或提供的既定條件，按選擇從這一組內(nèi)選擇一種冷卻器組件19、41、58、72、90、97裝配在電機(jī)組件2上，此電機(jī)組件2在機(jī)殼方面始終設(shè)計(jì)為一致的。
只要在上述一次冷卻空氣導(dǎo)引中存在一個(gè)對(duì)外連接的通孔，它便可以設(shè)計(jì)為能防止水和灰塵的侵入。
與在隔片16內(nèi)的通孔18不同或附加地，通過將這些隔片16成型為使定子殼套12只是部分貼靠在隔片上，從而在定子殼套12與隔片16之間造成用于切向通流的空隙，也可以達(dá)到冷卻空氣在定子殼套12與機(jī)殼壁17之間的切向流動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備(1)，有-一個(gè)電機(jī)組件(2)，該電機(jī)組件(2)包括--帶有定子(4)和轉(zhuǎn)子的電機(jī)(3)，--安裝容納電機(jī)(3)的機(jī)殼(7)，-一個(gè)冷卻器組件(19；41；58；72；90；97)，包括一個(gè)冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)，該外殼通過--在機(jī)殼(7)壁(17)內(nèi)的一個(gè)第一冷卻流體連接區(qū)(20)和--在機(jī)殼(7)壁(17)內(nèi)的至少一個(gè)第二冷卻流體連接區(qū)(23)--與機(jī)殼(7)的內(nèi)部流體連通，其特征為所述機(jī)殼(7)內(nèi)腔在機(jī)殼(7)壁(17)面朝冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)的部分，可通過至少一個(gè)帶有至少一個(gè)冷卻流體通孔(26)的第三冷卻流體連接區(qū)(25)被置于與冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)的內(nèi)部流體連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備，其特征為，所述機(jī)殼(7)以這樣的方式容納所述電機(jī)(3)，即，造成一個(gè)在定子殼套(12)與機(jī)殼壁(17)之間軸向的冷卻流體流。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電氣設(shè)備，其特征為，所述機(jī)殼(7)以這樣的方式容納所述電機(jī)(3)，即，造成一個(gè)在定子殼套(12)與機(jī)殼壁(17)之間圍繞定子殼套(12)的冷卻流體流。
4.按照權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備，其特征為，所述機(jī)殼壁(17)有平行于定子軸線在內(nèi)部延伸的隔片(16)，定子殼套(12)至少部分貼靠在隔片上，以及在定子(4)裝配后，所述隔片為繞流的冷卻流體流釋放通孔(18)。
5.按照權(quán)利要求4所述的電氣設(shè)備，其特征為，在所述隔片(16)內(nèi)設(shè)計(jì)通孔(18)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的電氣設(shè)備，其特征在于，空氣作為冷卻流體。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的電氣設(shè)備，其特征在于，在冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)內(nèi)和/或在機(jī)殼(7)內(nèi)，至少一個(gè)軸向或徑向風(fēng)扇用于規(guī)定氣流方向。
8.一種具有按照權(quán)利要求1至7之一所述機(jī)殼(7)的電機(jī)組件(2)。
9.一種由多個(gè)按照權(quán)利要求1所述的冷卻器組件(19；41；58；72；90；97)組成的冷卻器組件組，用于與一個(gè)有一個(gè)按照權(quán)利要求1至8之一所述機(jī)殼的電機(jī)組件組合，以及帶有下列冷卻器組件變型中的至少兩個(gè)冷卻器組件(19；41；58；72；90；97)-第一種冷卻器組件變型(19)，有--一個(gè)第一冷卻器外殼腔(28)，該外殼腔(28)通過至少一個(gè)進(jìn)口(31、32)與周圍環(huán)境流體連通，以及通過相應(yīng)的通孔(22、24)與第一冷卻流體連接區(qū)(20)和第二冷卻流體連接區(qū)(23)流體連通，--一個(gè)與第一冷卻器外殼腔(28)流體密封地隔開的第二冷卻器外殼腔(29)，該外殼腔(29)通過至少一個(gè)通孔(27)與第三冷卻流體連接區(qū)(25)流體連通，以及通過出口(33)與周圍環(huán)境流體連通，-第二種冷卻器組件變型(41；58)，有--一個(gè)第一冷卻器外殼段(43、44)，該外殼段(43、44)通過相應(yīng)的通孔(22、24)與第一冷卻流體連接區(qū)(20)和第二冷卻流體連接區(qū)(23)流體連通，--一個(gè)與第一冷卻器外殼段(43、44)流體連通的第二冷卻器外殼腔(45；67)，該外殼腔(45；67)通過至少一個(gè)通孔(27)與第三冷卻流體連接區(qū)(25)流體連通，--一個(gè)換熱器(52；59)，它與兩個(gè)冷卻器外殼段(43、44)熱接觸，-第三種冷卻器組件變型(72)，有--一個(gè)第一冷卻器外殼腔(74)，該外殼腔(74)通過至少一個(gè)進(jìn)口(77)與周圍環(huán)境流體連通，以及通過至少一個(gè)通孔(24)與第一冷卻流體連接區(qū)(20)流體連通，--一個(gè)與第一冷卻器外殼腔(74)流體密封地隔開的第二冷卻器外殼腔(75)，該外殼腔(75)通過至少一個(gè)通孔(22)與第二冷卻流體連接區(qū)(23)流體連通，以及通過至少一個(gè)出口(78)與周圍環(huán)境流體連通，--一個(gè)密封第三冷卻流體連接區(qū)(25)的密封裝置(81)，使得在電機(jī)組件(2)與冷卻器組件(72)之間不通過第三冷卻流體連接區(qū)(25)發(fā)生冷卻流體交換，-第四種冷卻器組件變型(90；97)，有--一個(gè)第一冷卻器外殼段(43；102)，該外殼段(43；102)通過至少一個(gè)通孔(22)與第一冷卻流體連接區(qū)(20)流體連通，--一個(gè)與第一冷卻器外殼段(43；102)流體連通的第二冷卻器外殼腔(44；103)，該外殼腔(44；103)通過至少一個(gè)通孔(24)與第二冷卻流體連接區(qū)(23)流體連通，--一個(gè)換熱器(52；59)，它與兩個(gè)冷卻器外殼段(43、44；102、103)熱接觸，--一個(gè)密封第三冷卻流體連接區(qū)(25)的密封裝置(92；104)，使得在電機(jī)組件(2)與冷卻器組件(90；97)之間不通過第三冷卻流體連接區(qū)(25)發(fā)生冷卻流體交換。
10.按照權(quán)利要求9所述的冷卻器組件組，其特征為，設(shè)有第二和第四種冷卻器組件變型的各至少一個(gè)冷卻器組件(41；90)，其中，第四種冷卻器組件變型(90)的冷卻器外殼(91)，除附加的密封裝置(92)外，設(shè)計(jì)為與第二種冷卻器組件變型(41)的冷卻器外殼(42)完全一致。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的冷卻器組件組，其特征為，在第二種冷卻器組件變型(41)或第四種冷卻器組件變型(90)中的換熱器(52)設(shè)計(jì)為氣體-氣體換熱器，尤其設(shè)計(jì)為空氣-空氣換熱器。
12.按照權(quán)利要求9或10所述的冷卻器組件組，其特征為，在第二種冷卻器組件變型(58)或第四種冷卻器組件變型(97)中的換熱器(52)設(shè)計(jì)為氣體-液體換熱器，尤其設(shè)計(jì)為空氣-水換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣設(shè)備(1)，其有一個(gè)電機(jī)組件(2)，該電機(jī)組件(2)包括帶有定子(4)和轉(zhuǎn)子的一電機(jī)(3)，該電機(jī)組件(2)的一機(jī)殼(7)安裝容納該電機(jī)(3)。一個(gè)冷卻器組件(19；41；58；72；90；97)具有一個(gè)冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)，該外殼通過在機(jī)殼(7)壁(17)內(nèi)的一個(gè)第一冷卻流體連接區(qū)(20)和在機(jī)殼(7)壁(17)內(nèi)的至少一個(gè)第二冷卻流體連接區(qū)(23)與機(jī)殼(7)的內(nèi)部流體連通。所述機(jī)殼(7)內(nèi)腔在機(jī)殼(7)壁(17)面朝冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)的一部分區(qū)段中，可通過至少一個(gè)帶有至少一個(gè)冷卻流體通孔(26)的第三冷卻流體連接區(qū)(25)被置于與冷卻器外殼(21；42；62；73；91；98)的內(nèi)部流體連通。當(dāng)可以用于替換電機(jī)組件(2)上的冷卻器組件(19)的其他冷卻器組件變型不使用這第三冷卻流體連接區(qū)(25)時(shí)，各種冷卻器組件變型均可以使用這第三冷卻流體連接區(qū)(25)。由此，可制造出一種電氣設(shè)備(1)、一種用于該電氣設(shè)備(1)的電機(jī)組件(2)以及由多個(gè)不同冷卻器組件組成的冷卻器組件組，它們可以更低的構(gòu)造和設(shè)計(jì)成本滿足變化的冷卻要求。
文檔編號(hào)H02K9/04GK101048927SQ200580036601
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
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