專利名稱：液冷式電機(jī)以及用于冷卻這種電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，具有機(jī)殼，在所述機(jī)殼中容納有轉(zhuǎn)子和定子 繞組，其中，定子繞組包括分別在繞組端部空間中布置在相反側(cè)的繞組端 部；以及冷卻設(shè)備，其包括具有定子夾套冷卻裝置的液體冷卻回路、冷卻 盤管以及風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子連接用于在機(jī)殼中使空氣循環(huán)。本發(fā)明進(jìn) 一步涉及一種用于冷卻這種電機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
特定類型的電機(jī)通常通過表面冷卻或者具有強(qiáng)制通風(fēng)或自通風(fēng)的 開路循環(huán)冷卻來進(jìn)行冷卻。安裝在具有小組裝空間的裝置中或用于不期 望馬達(dá)的加熱冷卻空氣的區(qū)域中的中等性能的機(jī)器以及安裝于有限空 間的牽引機(jī)需要高性能的冷卻系統(tǒng)。可以使用各種冷卻變型。
定子鐵芯的夾套冷卻既能夠通過例如油或水等冷卻液進(jìn)行，也能夠 通過用于轉(zhuǎn)子的分開筒體而采用定子繞組的直接油冷卻。特別是對于繞 組端部，能夠提供油霧冷卻。存在已知的配置，其中冷卻液流過圓筒形 液室或盤管，所述圓筒形液室或線團(tuán)鑄造在殼體中或者結(jié)合于定子組件 中。而且，還存在已知的解決方案，其中冷卻盤管鑄造在塑料殼體中， 所述塑料殼體不僅封裝定子組件，還封裝繞組端部。
夾套冷卻的問題在于，轉(zhuǎn)子和繞組端部實(shí)際上保持未被冷卻。內(nèi)部 冷卻空氣的溫度增高，從而限制了機(jī)器的性能。
DE 31 35 223中提出了 一種關(guān)于繞組端部的發(fā)熱的補(bǔ)救方法，其提 供了繞組端部冷卻的特殊配置。此處，環(huán)形管直接嵌入兩層之間的繞組 端部中。類似地，GB 947652提供了將冷卻管嵌入到繞組端部中以及將 冷卻管直接鑄造于定子繞組的鑄造樹脂中。通過這種方式，改進(jìn)了冷卻 管與繞組之間的接觸并且實(shí)現(xiàn)了良好的熱傳遞。但是，冷卻管由塑料材 料制成，因而這顯著地限制了熱傳導(dǎo)。在這些嵌入于繞組端部的冷卻管 中仍然存在的問題是，轉(zhuǎn)子本身或多或少地保持未被冷卻。DE 18 13 190進(jìn)一步描述了一種如上所述的電機(jī)，除了嵌入于定子 夾套中的冷卻盤管，所述電機(jī)實(shí)現(xiàn)了利用內(nèi)部氣流的繞組端部冷卻.該 內(nèi)部氣流通過安置在馬達(dá)軸上的風(fēng)扇產(chǎn)生并且經(jīng)由機(jī)殼中的間隙流過 嵌入于定子殼中的冷卻盤管。為了能夠使內(nèi)部氣流通過這種方式流過定 子冷卻盤管并且使所述定子冷卻盤管有效地與液體冷卻系統(tǒng)聯(lián)接，環(huán)繞 著電機(jī)安裝有具有導(dǎo)氣通路的附加夾套殼體，使得機(jī)殼變?yōu)樗^的雙殼 殼體。但是，這在馬達(dá)的直徑和重量上具有不良影響，
發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種改進(jìn)的如上所述的液冷式電機(jī)以及 一種改進(jìn)的用于冷卻該電機(jī)的方法，其避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并且以有 利的方式發(fā)展了現(xiàn)有技術(shù)。特別地，對于具有液體夾套冷卻的電機(jī)的定 子組件的強(qiáng)冷卻，能夠以節(jié)省空間的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了高度的轉(zhuǎn)子和繞組端部 的冷卻。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過如下所述的電機(jī)和方法來解決。同時， 在下文中，還可清楚理解本發(fā)明的優(yōu)選方面。
因此，提出了在繞組端部空間中或處將內(nèi)部氣流直接聯(lián)接至液體冷 卻從而對繞組端部空間進(jìn)行冷卻，使得冷卻空氣不需要以昂貴的方式環(huán) 繞著定子夾套冷卻的外側(cè)被導(dǎo)引。為此目的，液體冷卻被導(dǎo)引至繞組空 間中或直接朝向所述繞組空間導(dǎo)引。根據(jù)本發(fā)明，所提供的是，冷卻盤 管在繞組端部外側(cè)穿過繞組端部空間被導(dǎo)引，并且風(fēng)扇包括兩個風(fēng)扇葉 輪，所述兩個風(fēng)扇葉輪分別與繞組端部空間關(guān)聯(lián)，以便產(chǎn)生在各個繞組 端部空間內(nèi)循環(huán)的氣流，所述氣流借助相應(yīng)的繞組空間中的空氣管道和 /或?qū)бb置而被導(dǎo)引，從而經(jīng)過暴露的冷卻盤管并且穿過繞組端部循 環(huán).通過直接在繞組端部空間中或處冷卻循環(huán)的內(nèi)部空氣，能夠在不必 犧牲緊湊構(gòu)造的情況下實(shí)現(xiàn)繞組端部空間的高效冷卻。由于冷卻盤管不 需要嵌入在繞組端部中，因此這一點(diǎn)能夠通過繞組端部的簡單的配置和 制造來實(shí)現(xiàn)。
原則上，所述冷卻空氣管道和/或?qū)бb置能夠有所區(qū)別地形成。根 據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，所述冷卻空氣管道和/或?qū)бb置配置為使得在繞組 端部的頸部處，即在繞組端部與定子鐵芯之間的轉(zhuǎn)換處，冷卻空氣流過
6繞組端部并且環(huán)繞著繞組端部循環(huán)，其中，流經(jīng)繞組端部的氣流流過繞 組端部的外側(cè)與殼體之間、環(huán)繞著繞組端部的端面流至繞組端部的內(nèi) 側(cè)，或者環(huán)繞著繞組端部以相反方式流動。
特別地，空氣管道和/或?qū)бb置能夠優(yōu)選地在繞組端部中包括布置 于繞組端部的頸部的槽形通孔，所述槽形通孔分布在繞組端部的圓周 上。繞組端部中的這些通孔能夠通過在繞組端部的頸部處使線團(tuán)股線保 持分開或展開的各種裝置實(shí)現(xiàn)。例如，筒狀散布元件可以設(shè)置在從定子 鐵芯露出的股線束之間。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，還能夠設(shè)置呈環(huán)和帶的形 式的其它分離裝置，所述分離裝置捆扎線團(tuán)股線并且使所期望的槽形通 孔保持暢通。
可替換地，或者除了穿過繞組端部沿徑向延伸的所述通孔，還能夠 設(shè)置沿縱向方向穿過繞組端部沿軸向延伸的冷卻空氣凹槽。如果同時設(shè) 置有上述的徑向通孔，則所述徑向通孔有利地與所述軸向冷卻空氣凹槽 連通。通過這種方式，也能夠在繞組端部的前部實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，冷卻空氣的空氣管道和/或?qū)бb置限定出環(huán)繞 著繞組端部環(huán)形地延伸的多個流動路徑，所述流動通路分別穿過所述通 孔環(huán)繞著繞組端部中形成相應(yīng)通孔的相應(yīng)部分環(huán)形地延伸。所述流動路 徑分別穿過通孔徑向延伸，接著在繞組端部與機(jī)殼之間沿著所述繞組端 部軸向延伸，接著環(huán)繞著繞組端部的端面部徑向延伸并且在繞組端部的 內(nèi)側(cè)沿軸向延伸回到通孔，其中，流動方向也能夠朝向相反方向。
原則上，冷卻盤管能夠布置在繞組端部中的不同點(diǎn)上，并且有利地 置位于具有強(qiáng)的冷卻空氣循環(huán)的部分中。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式， 冷卻盤管能夠布置在繞組端部的端面上。通過這種方式，能夠以緊湊構(gòu) 造實(shí)現(xiàn)從冷卻空氣至冷卻盤管的高的熱傳遞。
根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，冷卻盤管設(shè)置有冷卻肋，所述冷卻肋增加 了熱傳遞表面從而顯著地改進(jìn)了冷卻能力。特別地，冷卻盤管能夠設(shè)置 有以擠出部分的方式徑向布置的軸向肋?？商鎿Q地，也能夠設(shè)置橫肋或 螺形冷卻肋。
關(guān)于冷卻空氣的導(dǎo)引，能夠以不同的配置對機(jī)器進(jìn)行基本設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，設(shè)置在相反側(cè)的繞組端部空間能夠分別形成封閉 的空氣循環(huán)空間，所述封閉的空氣循環(huán)空間形成為在空氣循環(huán)方面彼此 分開，使得沒有冷卻空氣自機(jī)器的一個端面沿軸向被導(dǎo)引至另一個端 面，而是在機(jī)器的各個端面上，在相應(yīng)的繞組端部空間中進(jìn)行分開的空 氣循環(huán)。通過這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單并且非常緊湊的結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的轉(zhuǎn)子冷卻，冷卻空氣也能夠被導(dǎo)引至轉(zhuǎn)子中。為此 目的，特別地，能夠如此設(shè)置，使得繞組端部空間同樣地形成封閉的空 氣循環(huán)空間，即不與機(jī)器的周圍連通的空間，但是所述空間經(jīng)由穿過轉(zhuǎn) 子沿軸向延伸的至少一個空氣管道彼此連接。有利地，四個或更多的軸 向冷卻空氣凹槽能夠穿過轉(zhuǎn)子延伸，其中兩個繞組端部空間以及在其中 循環(huán)的冷卻空氣經(jīng)由所述軸向冷卻空氣凹槽彼此連通。借助這種轉(zhuǎn)子中 的冷卻空氣凹槽，能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的轉(zhuǎn)子冷卻，其中，由于不需要機(jī)器殼 體與定子之間的空氣通路，因此能夠保持具有細(xì)長直徑的機(jī)器配置，機(jī) 器殼體能夠以不具有任何間隙的方式安置在定子上，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)具 有小直徑橫截面的細(xì)長構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，冷卻空氣被反向地穿過轉(zhuǎn)子導(dǎo)引。前述的 空氣管道和/或?qū)бb置有利地包括逆流裝置，所述逆流裝置使冷卻空 氣反向地流過轉(zhuǎn)子中的冷卻空氣凹槽。在第一組冷卻空氣凹槽導(dǎo)引冷卻 空氣自左手側(cè)繞組端部空間流至右手側(cè)繞組端部空間的同時，轉(zhuǎn)子中的 第二組冷卻空氣凹槽用來反向地導(dǎo)引冷卻空氣自右手側(cè)繞組端部空間 流至左手側(cè)繞組端部空間。
通過風(fēng)扇葉輪的特別結(jié)構(gòu)與設(shè)置能夠有利地實(shí)現(xiàn)使冷卻空氣反向 地流過轉(zhuǎn)子。為此目的，能夠特別地如此設(shè)置，使得風(fēng)扇葉輪由具有葉 片狀空氣傳送裝置的附連盤形成，所述附連盤直接安置在轉(zhuǎn)子上，并且 /或者，相應(yīng)地由模制于轉(zhuǎn)子的葉片狀空氣傳送裝置形成，其中，有利 地，在轉(zhuǎn)子的各個端面上， 一組冷卻空氣凹槽與繞組端部的外側(cè)連通， 而另一組冷卻空氣凹槽與繞組端部的內(nèi)側(cè)連通。有利地，在兩個端面上 設(shè)置孔錯位，即，在一個轉(zhuǎn)子端面上與繞組端部的外側(cè)連通的冷卻空氣 凹槽在另一個轉(zhuǎn)子端面上與繞組端部的內(nèi)側(cè)連通，并且反之亦然。
特別地，能夠如此設(shè)置，使得呈前述附連盤形式的風(fēng)扇葉輪容納在 繞組端部的內(nèi)部，并且所述風(fēng)扇葉輪一方面具有導(dǎo)入繞組端部的通孔中的徑向排放裝置，另一方面具有分別與轉(zhuǎn)子中的至少一個冷卻空氣管道 流體連通的進(jìn)口通路，其中，附連盤在轉(zhuǎn)子的相反端面上相對于彼此轉(zhuǎn) 動地錯開，使得一個附連盤的進(jìn)口通路與轉(zhuǎn)子中的第一組空氣管道連 通，而另一個附連盤的進(jìn)口通路與轉(zhuǎn)子中的第二組空氣管道連通。通過 這種方式，冷卻空氣被反向地導(dǎo)引而穿過轉(zhuǎn)子，其中，各個風(fēng)扇葉輪沿 徑向迫使冷卻空氣在繞組端部中穿過通孔，使得冷卻空氣環(huán)繞著繞組端 部流動并且經(jīng)過冷卻盤管而流入繞組端部的內(nèi)部。由于在該處獲得的過 度壓力，冷卻空氣被導(dǎo)引而穿過轉(zhuǎn)子中的軸向冷卻空氣凹槽而流至機(jī)器 的另一個端面，所述冷卻空氣凹槽經(jīng)由進(jìn)口通路與繞組端部的內(nèi)部連 通，在另一個端面處，冷卻空氣通過優(yōu)選地設(shè)置在該處的、呈附連盤形 式的風(fēng)扇葉輪而相應(yīng)地環(huán)繞著繞組端部被導(dǎo)引，然后分別被迫流入轉(zhuǎn)子 中的其它軸向冷卻空氣凹槽中。
作為具有安置在轉(zhuǎn)子端面上的附連盤的上述配置的可替換形式，風(fēng) 扇葉輪還能夠布置為與轉(zhuǎn)子端面相隔一定距離，其中，風(fēng)扇葉輪仍有利 地容納在繞組端部的內(nèi)側(cè)，也就是說使得風(fēng)扇葉輪不會凸出超過繞組端 部的端面。繞組端部的內(nèi)部用于容納風(fēng)扇葉輪，從而能夠保持短軸向構(gòu) 造。
為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的空氣循環(huán)，風(fēng)扇還能夠包括附加的風(fēng)扇馬達(dá)，所述 風(fēng)扇馬達(dá)有利地布置在端罩的外側(cè)并且以獨(dú)立于轉(zhuǎn)子速度的方式驅(qū)動 風(fēng)扇葉輪。在這種情況下，由風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動的風(fēng)扇葉輪也有利地安置在 端罩的外側(cè)而不再位于繞組端部的內(nèi)側(cè)。在這種具有單獨(dú)的風(fēng)扇馬達(dá)的 配置中，能夠根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，冷卻盤管也安置在端罩的外側(cè)，其中， 冷卻空氣被導(dǎo)引而穿過端罩中的相應(yīng)凹槽，從而確保了空氣經(jīng)過冷卻盤 管的循環(huán)。安置在端罩上的支承帽能夠確保封閉的空氣循環(huán)?？商鎿Q地 或附加地，端罩還能夠相應(yīng)地形成并且容納所述冷卻空氣馬達(dá)連同散熱 器葉輪和/或冷卻空氣盤管。
隨后將參照優(yōu)選的實(shí)施方式以及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋，其
中
圖l示出了穿過根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式的具有液體冷卻和空氣
9冷卻的電機(jī)的示意性縱剖視圖，其中，兩個繞組端部空間彼此分開并且
冷卻空氣以封閉回路在各個繞組端部空間中單獨(dú)循環(huán)；
圖2示出了穿過根據(jù)本發(fā)明的另一個有利實(shí)施方式的類似于圖1的 電機(jī)的縱剖視圖，其中，冷卻空氣被反向地導(dǎo)引而穿過轉(zhuǎn)子中的軸向冷 卻空氣凹槽從而自 一個繞組端部空間流至另 一個繞組端部空間并且返 回；
圖3示出了穿過根據(jù)本發(fā)明的又一個有利實(shí)施方式的類似于圖2的 電機(jī)的縱剖視圖，其中，風(fēng)扇包括獨(dú)立的風(fēng)扇馬達(dá)，所述風(fēng)扇馬達(dá)具有 位于馬達(dá)的端罩外側(cè)的風(fēng)扇葉輪；
圖4示出了穿過類似于圖3的電機(jī)的縱剖視圖，其中，冷卻空氣盤 管布置在端罩的外側(cè)；
圖5示出了定子鐵芯以及相鄰繞組端部的放大剖開圖，其顯示了繞 組端部中的冷卻空氣凹槽；
圖6示出了構(gòu)成根據(jù)圖2至4的實(shí)施方式的機(jī)器的附連盤的風(fēng)扇葉 輪的俯視圖；以及
圖7示出了穿過構(gòu)成圖6的附連盤的風(fēng)扇葉輪的軸向剖視圖，圖中 一方面顯示了風(fēng)扇葉輪的葉片，另一方面顯示了風(fēng)扇葉輪的用于使冷卻 空氣方向地流過轉(zhuǎn)子的進(jìn)口通路。
具體實(shí)施例方式
圖l所示的電機(jī)20包括具有轉(zhuǎn)子2的軸1，所述軸l可轉(zhuǎn)動地安裝 在端罩4和5上，所述端罩4和5形成機(jī)器殼體21的一部分并且/或者 在其端面上封閉夾套22，所述夾套22包繞機(jī)器20的定子6。所述夾套 22包括夾套冷卻裝置9，冷卻液或液體冷卻回路23經(jīng)所述夾套冷卻裝 置9循環(huán)。所述夾套以不具有任何水平的和/或平面的間隙的方式安置 在定子鐵芯上，從而實(shí)現(xiàn)從定子6至冷卻夾套的良好的熱傳遞。
除了所述的液體冷卻回路23，電機(jī)20的冷卻設(shè)備24包括用于冷卻 繞組端部8的空氣冷卻裝置25，所述繞組端部8在定子6和轉(zhuǎn)子2的兩 側(cè)凸出至由殼體21限定的繞組端部空間26中，更精確地，凸出至由夾套22以及端軍4和5限定的繞組端部空間26中。如圖l所示，定子6 包括繞組7，所述繞組7部分地嵌入于定子6的定子鐵芯中，并且在所 述定子鐵芯的外側(cè)自兩側(cè)形成籠狀繞組端部8。
為了冷卻所述繞組端部8，在各個所述繞組端部空間26中借助風(fēng)扇 葉輪11形成冷卻空氣的內(nèi)部循環(huán)，即，沒有環(huán)境空氣流經(jīng)機(jī)器或被導(dǎo) 引經(jīng)過繞組端部8，而是形成了對所述繞組端部8進(jìn)行冷卻的內(nèi)部冷卻 空氣回路。如圖1所示，為了從冷卻空氣中帶走熱量，冷卻盤管10設(shè) 置在繞組端部空間26中，冷卻液經(jīng)所述冷卻盤管IO循環(huán)。原則上，經(jīng) 所述冷卻盤管10導(dǎo)引的液體冷卻回路能夠形成為與夾套冷卻裝置22的 液體冷卻回路23分開。但是，有利地，能夠提供冷卻盤管10與夾套冷 卻裝置22的液體冷卻回路23的聯(lián)接，其中，根據(jù)單個機(jī)器部件的熱載 荷，能夠提供冷卻盤管10與夾套冷卻裝置22以及與為所述夾套冷卻裝 置22供給的液體冷卻回路23的并聯(lián)聯(lián)接或還有串聯(lián)聯(lián)接。
為了實(shí)現(xiàn)對循環(huán)冷卻空氣的強(qiáng)冷卻作用，所述冷卻盤管10有利地 在其外側(cè)設(shè)置加肋結(jié)構(gòu)，例如呈位于各個)冷卻管上的多個軸向肋的形 式，從而增加冷卻盤管的熱傳遞表面。
在圖1所示的實(shí)施方式中，冷卻盤管10基本安置于繞組端部8的 端面上、位于設(shè)置在所述繞組端部8的端面與端罩4和5之間的縫隙中， 其中，所述冷卻盤管10基本環(huán)形地環(huán)繞著軸1的軸線延伸。
在如圖1所示的實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)空氣循環(huán)的風(fēng)扇葉輪11直接安置 在所述軸1上并且由所述軸1驅(qū)動。有利地，所述風(fēng)扇葉輪11容納于 籠狀繞組端部8的內(nèi)部，其中，在所示實(shí)施方式中，所述風(fēng)扇葉輪11 設(shè)置為與轉(zhuǎn)子2的端面相隔一定距離，參見圖1。在所示實(shí)施方式中， 風(fēng)扇葉輪11設(shè)置有軸向作用葉片，從而其沿軸向迫使空氣進(jìn)入環(huán)形空 間，所述環(huán)形空間在風(fēng)扇葉輪11與轉(zhuǎn)子2的端面之間環(huán)繞著軸形成并 且自外側(cè)由繞組端部8限定，參見圖1。
如圖1和圖5所示，在其頸部處，即在定子鐵芯的轉(zhuǎn)換區(qū)域中，繞 組端部8 "&置有允許冷卻空氣經(jīng)繞組端部8流動的徑向通孔12。而且， 縱向延伸的通孔13"^殳置在繞組端部8中，所述通孔13—方面與所述徑 向通孔12連通，另一方面向繞組端部8的端面開口， 4吏得冷卻空氣也能夠沿軸向方向流經(jīng)繞組端部8。如圖5所示，在繞組端部8的基部處， 縱向延伸的通孔13的橫截面小于前述的徑向通孔12的橫截面。為了制 造所述通孔12和13，例如呈環(huán)和帶或者套筒的形式的合適的分離裝置 能夠結(jié)合在繞組端部8中，以捆扎線圏股線或使線圏股線保持分開。
所述通孔12形成管道和導(dǎo)引裝置27的一部分，所述管道和導(dǎo)引裝 置27實(shí)現(xiàn)環(huán)繞著籠狀繞組端部8的環(huán)形空氣循環(huán)，所述環(huán)形空氣循環(huán) 由圖1中的流向箭頭表示。在這一點(diǎn)上，通過風(fēng)扇葉輪ll而被迫流至 相應(yīng)的繞組端部8的頸部的冷卻空氣流經(jīng)所述通孔12和13，接著沿著 繞組端部8在繞組端部8的外側(cè)被導(dǎo)引，從而經(jīng)繞組端部8與夾套22 之間流動至相應(yīng)的繞組端部8的端面，并且環(huán)繞著該端面流回到繞組端 部8的內(nèi)側(cè)。在繞組端部8的端面上，冷卻空氣流動經(jīng)過冷卻盤管10, 使得從冷卻空氣中帶走熱量，所述熱量之前由繞組端部8的繞組散出。
原則上，圖2中所示的電機(jī)20的配置類似于圖1中所示0的配置， 從而相同的參考標(biāo)號用于相同的部件并且在此以前述說明為參照。圖2 的配置與圖1的配置的不同之處基本在于冷卻空氣的導(dǎo)引，特別地，經(jīng) 轉(zhuǎn)子2自一個繞組端部空間26至位于相反側(cè)的另一個繞組端部空間并 且返回的空氣管道3，以及在于風(fēng)扇葉輪ll的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，風(fēng)扇葉輪ll構(gòu)成附連盤或擠壓盤14,所述附連盤或 壓迫盤14直接安放成抵靠在轉(zhuǎn)子2的端面上并且安置在軸1上。如圖6 和圖7所示，各個附連盤14包括內(nèi)側(cè)盤構(gòu)件18，其安置在軸l上并 且安置在轉(zhuǎn)子2的端面上；以及風(fēng)扇構(gòu)件19,其與所述盤構(gòu)件18連接 并且基本由沿徑向凸出的凸緣構(gòu)成，例如呈傳送葉片或翼片28的形式 的合適的空氣傳送裝置附連至所述凸緣，參見圖7。
在所述盤構(gòu)件18中形成有軸向空氣管道或氣孔29，所述軸向空氣 管道或氣孔29分布在圓周上并且與轉(zhuǎn)子2中的軸向冷卻空氣凹槽或空 氣管道3連通，所述軸向冷卻空氣凹槽或空氣管道3穿過所述轉(zhuǎn)子2沿 軸向延伸并且分別自所述轉(zhuǎn)子2的端面露出。在轉(zhuǎn)子2中，設(shè)置有兩倍 于附連盤14的空氣管道3，使得各個附連盤14的氣孔29僅與轉(zhuǎn)子2 中的每隔開一個的空氣管道3連通。兩個附連盤14相對于彼此轉(zhuǎn)動地 偏移，使得轉(zhuǎn)子2中的笫一組空氣管道3經(jīng)由位于圖2中的左側(cè)的附連 盤14中的氣孔29與繞組端部8的內(nèi)部連通，同時轉(zhuǎn)子2的第二組空氣
12管道3經(jīng)由位于圖2中的右側(cè)的附連盤14的氣孔29在右側(cè)與繞組端部 8的內(nèi)部連通。
但是，不向盤構(gòu)件18中的所述氣孔29開口的空氣管道3分別與附 連盤14的風(fēng)扇構(gòu)件19連通，使得實(shí)現(xiàn)了由圖2中的流向箭頭表示的冷 卻空氣循環(huán)。這種循環(huán)是以如下方式實(shí)現(xiàn)的沿徑向操作并且設(shè)置有朝 向繞組端部8的徑向空氣出口的附連盤14的風(fēng)扇構(gòu)件19迫使冷卻空氣 經(jīng)設(shè)置于繞組端部8的頸部處的通孔12流至繞組端部8的外側(cè)。為此 目的，所述附連盤14布置在相應(yīng)的繞組端部8的頸部附近，其中，凸 出的風(fēng)扇構(gòu)件19延伸至繞組端部8的內(nèi)側(cè)并且安放成以小氣隙抵靠在 所述繞組端部8的內(nèi)側(cè)上，參見圖2。接著，被迫流經(jīng)通孔12的冷卻空 氣環(huán)繞著繞組端部8循環(huán)，類似于圖1中所示的空氣導(dǎo)引，其中，冷卻 空氣在外側(cè)經(jīng)相應(yīng)的繞組端部8與夾套22之間流動，接著環(huán)繞著繞組 端部8的端面流動并且流過冷卻盤管10,冷卻空氣自此到達(dá)繞組端部8 的內(nèi)側(cè)，參見圖2。冷卻空氣自此處被迫流入相應(yīng)的附連盤14的氣孔 29中，所述氣孔29在此形成用于轉(zhuǎn)子2的空氣管道3的進(jìn)口通路。接 著冷卻空氣流經(jīng)穿過轉(zhuǎn)子2的所述冷卻空氣管道3，從而到達(dá)設(shè)置在轉(zhuǎn) 子的另一側(cè)上的附連盤14的風(fēng)扇構(gòu)件19。接著冷卻空氣相應(yīng)地穿過且 環(huán)繞著繞組端部8循環(huán)，然后反向地流回而穿過轉(zhuǎn)子2,使得在轉(zhuǎn)子2 中形成穿過前述兩組通孔3的冷卻空氣的逆流。
原則上，圖3中所示的電機(jī)具有與圖2中所示的機(jī)器類似的構(gòu)造， 其中不同之處基本在于內(nèi)部氣流的流動通過風(fēng)扇馬達(dá)16來推動，所述
風(fēng)扇馬達(dá)16附連至端罩5的外側(cè)并且迫使位于圖3中的右側(cè)的冷卻盤 管10之后的內(nèi)部氣流流入轉(zhuǎn)子的氣孔3中。即使在停機(jī)時，這種構(gòu)造 仍然允許電機(jī)20的強(qiáng)冷卻。如圖3所示，風(fēng)扇馬達(dá)16驅(qū)動安置在其上 的附加風(fēng)扇葉輪17，所述風(fēng)扇馬達(dá)16進(jìn)而安置在端革5的外側(cè)上。所 述端罩5包括冷卻空氣進(jìn)口開口以及出口開口，使得冷卻氣流能夠經(jīng)過 所述端罩5的外側(cè)循環(huán)。在所述端罩5的外側(cè)安置有杯狀殼體帽30，通 過所述殼體帽30而提供了冷卻空氣的封閉回路。
圖4示出了電機(jī)20的又一個實(shí)施方式，其基本上具有與圖3的實(shí) 施方式相同的構(gòu)造。與圖3對照，在圖4的實(shí)施方式中，設(shè)置在右側(cè)的 冷卻盤管10布置在端軍5的外側(cè)，其中， 一方面能夠得到用于冷卻盤管10的更大空間并且能夠相應(yīng)地設(shè)置更大的冷卻盤管10，并且另一方
面能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻空氣更有效的冷卻。
能夠以多種方式采用并且使用電機(jī)20。 一種有利的應(yīng)用是將用作絞 車驅(qū)動，其中，由于利用內(nèi)部空氣循環(huán)的高效冷卻，在不導(dǎo)致任何熱力 問題的情況下，機(jī)器能夠有利地布置在纜索巻筒的內(nèi)側(cè)。但是，電機(jī)的 可能的使用并不限于此。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，具有機(jī)殼(21)，在所述機(jī)殼(21)中容納有轉(zhuǎn)子(2)和定子繞組(7)，其中，所述定子繞組(7)包括分別在繞組端部空間(26)中布置在相反側(cè)的繞組端部(8)；以及冷卻設(shè)備(24)，所述冷卻設(shè)備(24)包括具有定子夾套冷卻裝置(9)的液體冷卻回路(23)、冷卻盤管(10)以及至少一個空氣冷卻裝置(25)，所述空氣冷卻裝置(25)優(yōu)選地與所述轉(zhuǎn)子(2)連接，以便在所述繞組端部空間(26)中使空氣循環(huán)，其特征在于，在所述繞組端部(8)的外側(cè)，所述冷卻盤管(10)被導(dǎo)引成穿過所述繞組端部空間(26)，并且，所述空氣冷卻裝置(25)包括兩個風(fēng)扇葉輪(11)，每個風(fēng)扇葉輪(11)與繞組端部空間(26)關(guān)聯(lián)，以便產(chǎn)生在各個所述繞組端部空間(26)內(nèi)循環(huán)的氣流，所述氣流借助相應(yīng)繞組空間中的空氣管道和/或?qū)бb置(27)而被導(dǎo)引，從而經(jīng)過暴露的所述冷卻盤管(10)并且穿過所述繞組端部(8)循環(huán)。
2. 如前述權(quán)利要求所述的電機(jī)，其中，所述空氣管道和/或?qū)бb 置(27)優(yōu)選地在相應(yīng)的所述繞組端部(8)中包括槽形通孔(12)，所 述槽形通孔(12)布置于所述繞組端部(8)的頸部處并且分布在所述 繞組端部(8)的圓周上。
3. 如權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中，所述空氣管道和/或?qū)бb置 (27)包括冷卻空氣凹槽(13)，所述冷卻空氣凹槽(13)沿縱向方向穿過所述繞組端部(8 )延伸并且與所述通孔(12 )在所述繞組端部(8 ) 的頸部處連接。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述空氣管道和/ 或?qū)бb置(27)限定出環(huán)繞著所述繞組端部(8)環(huán)形地延伸的多個 流動路徑，所述流動路徑分別包括所述通孔(12 )、位于相應(yīng)的所述繞 組端部(8)與所述機(jī)殼(21)之間的外部分、位于所述繞組端部的端 面與端罩(4、 5)之間的端面流動路徑部以及位于所述繞組端部(8) 的內(nèi)側(cè)的內(nèi)部分。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述冷卻盤管(IO) 布置在所述繞組端部(8)的端面上。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述冷卻盤管(IO) 包括熱傳遞肋。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述繞組端部空 間(26)分別形成封閉的空氣循環(huán)空間并且形成為在冷卻空氣循環(huán)方面 彼此分開。
8. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述繞組端部空 間(26)形成封閉的空氣循環(huán)空間并且經(jīng)由穿過所述轉(zhuǎn)子(2)延伸的 空氣管道(3)彼此連接。
9. 如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其中，所述空氣管道和/或?qū)бb 置(27)包括逆流裝置，用于使冷卻空氣反向地穿過所述轉(zhuǎn)子(2)流 動。
10. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述風(fēng)扇葉輪 (11)由直接安置在所述轉(zhuǎn)子(2)上的、具有風(fēng)扇構(gòu)件(17)的附連盤(14)形成和/或由模制于所述轉(zhuǎn)子(2)的風(fēng)扇構(gòu)件(17)形成。
11. 如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其中，所述附連盤(14)容納在 所述繞組端部(8)中并且具有徑向排放部，所述徑向排放部向所述繞 組端部(8)中的所述通孔(12)開口。
12. 如前兩項(xiàng)權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述附連盤 具有氣孔(29)，所述氣孔(29)分別與所述轉(zhuǎn)子(2)中的至少一個空 氣管道(3)流體連接并且延伸穿過相應(yīng)的所述附連盤(14)的所述風(fēng) 扇構(gòu)件(17)，其中，布置在所述轉(zhuǎn)子(2)的相反端面上的所述附連盤(14 )相對于彼此轉(zhuǎn)動地錯開，使得一個附連盤(14 )的所述氣孔(29 ) 與所述轉(zhuǎn)子(2)的第一組空氣管道(3)連通，而另一個附連盤(14) 的所述氣孔(29)與所述轉(zhuǎn)子(2)的第二組空氣管道(3)連通。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述風(fēng)扇葉樹11) 布置在所述繞組端部(8)的內(nèi)側(cè)并且與所述轉(zhuǎn)子的端面間隔開。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其中，所述風(fēng)扇(25) 包括風(fēng)扇單元，所述風(fēng)扇單元優(yōu)選地包括風(fēng)扇馬達(dá)(16)以及風(fēng)扇葉輪(17 )，所述風(fēng)扇單元布置在所述端罩的外側(cè)并且與位于所述端軍的內(nèi) 側(cè)的所述繞組端部空間(26)連通。
15. 如前述權(quán)利要求所述的電機(jī)，其中，位于在所述端軍的外側(cè)具 有所述風(fēng)扇單元的機(jī)器側(cè)上的所述冷卻盤管(10)布置在所述端罩的所 述外側(cè)上且位于自/至所述風(fēng)扇單元的流動路徑中。
16. —種用于冷卻電機(jī)的方法，所述電機(jī)包括機(jī)殼(21)，在所述 機(jī)殼(21)中容納有轉(zhuǎn)子(2)和定子繞組(7),所述定子繞組(7)形 成分別在繞組端部空間中布置在相反側(cè)的繞組端部(8);以及冷卻盤管(10)，所述冷卻盤管(10)連接至液體冷卻回路(23)，其中，借助氣 流管道和/或?qū)бb置(27)，冷卻氣流循環(huán)地穿過第一繞組端部空間(26)中的所述繞組端部(8)且經(jīng)過所述冷卻盤管(10)流動，冷卻 氣流接著經(jīng)穿過所述轉(zhuǎn)子(2)的第一組軸向空氣管道(3)自所述第一 繞組端部空間(26)流至所述轉(zhuǎn)子的另一側(cè)從而流入設(shè)置于該另一側(cè)的 第二繞組端部空間(26)中，在該第二繞組端部空間中，冷卻氣流穿過 繞組端部(8)且經(jīng)過另外的所述冷卻盤管(10)流動，并且最終相對 于穿過所述轉(zhuǎn)子(2)的所述第一組空氣管道反向地穿過第二組軸向空 氣管道(3)自第二繞組端部空間(26)流回到第一繞組端部空間(26) 中。
17. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的電機(jī)的使用，用于驅(qū)動例如 起重機(jī)、纜索挖掘機(jī)以及具有類似構(gòu)造的機(jī)器的提升設(shè)備的纜索絞車， 其中，所述電機(jī)布置在所述纜索絞車的纜索巻筒的內(nèi)側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及液冷式電機(jī)以及用于冷卻這種電機(jī)的方法。所述電機(jī)具有機(jī)殼，在所述機(jī)殼中容納有轉(zhuǎn)子和定子繞組，其中，所述定子繞組包括分別在繞組端部空間中布置在相反側(cè)的繞組端部；以及冷卻設(shè)備，其包括利用定子夾套冷卻裝置的液體冷卻回路、冷卻盤管以及風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與所述轉(zhuǎn)子連接，以便在所述機(jī)殼中使空氣循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置為使得所述冷卻盤管在所述繞組端部的外側(cè)穿過所述繞組端部空間延伸，并且所述風(fēng)扇包括兩個風(fēng)扇葉輪，所述兩個風(fēng)扇葉輪分別與所述繞組端部空間關(guān)聯(lián)，以便產(chǎn)生在各個所述繞組端部空間內(nèi)循環(huán)的氣流，所述氣流借助相應(yīng)的繞組端部空間中的空氣管道和/或?qū)бb置循環(huán)地經(jīng)過暴露的冷卻盤管并且穿過所述繞組端部流動。
文檔編號H02K9/19GK101557143SQ20091013339
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者克勞斯·格拉納, 約翰·利斯 申請人:利勃海爾比伯拉赫有限公司