[发明专利]电机的散热

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有转子的电机，该转子具有转子组合叠片。此外，电机具有定子，该定子包括定子组合叠片。最后，电机还附带有壳体，其围绕转子组合叠片和定子组合叠片。

背景技术

在将电能转换成机械能时产生了热量形式的损耗。这种热量损耗必须排出，以避免机器的过热或损伤。此外，排出热量能够导致更高的效率。然而，附加的用于散热的装置又能够导致损耗，例如在风扇中能够出现通风损失。

通常，电动机的冷却通过将空气或水作为散热介质来实现。如果散热介质是水，那么在电动机内则有与空气的情况中不同的部件。在某种程度上，将设计用于空气冷却的电动机改造成水冷却必然极其困难。这甚至能够导致改变了带电部分、即转子组合叠片或定子组合叠片的叠片剪切。

在特定的运行状态时，在带电部分的绕组端部中例如由于振动而能够产生导体之间的相对移动。在没有合适的措施时，由于导体的相互摩擦能够损害其绝缘，这能够导致短路并最终导致机器故障。此外，绕组端部由于损耗而也遭受有热负载。

电机冷却的一种方式是通过电机的壳体中的肋来进行冷却。在此，风扇隐藏在风扇罩下方并且在电机上的冷却肋之间输送有空气。通过承载件固定在壳体处的定子通过接触到壳体处来输出其热量。铸造壳体中的肋的大表面积用于所吹过的空气的散热。转子和绕组端部的冷却通过内部空气循环来实现。在内部循环中，第二风扇输送流体穿过转子经由绕组端部到壳体中的溢流通道中并经由其他的绕组端部再次输送到转子中。这种冷却方式需要两个冷却循环。

为此，例如在出版物DE1882592A1中记载了一种用于电机冷却的布置。在此，电机具有由单个叠片组成的组合叠片，其中在组合叠片处布置有多个直接在外侧圆周处的冷却肋，其通过在各个叠片共有的部段中的冲压的凸起来构成。

在出版物US5，491，371中记载了一种具有定子组合叠片的电机，其中组合叠片的各个叠片形成了在定子组合叠片的外圆周处的冷却肋。

能够应用水冷却来代替空气冷却。在此，电机在其壳体处、在带电部分的区域中在周向上具有轴向延伸的水通道。该通道充满水，带电部分将余热输出到水中。内部冷却循环的冷却根据与空气冷却相同的原理来进行。

对此，例如出版物DE102010001488A1示出了一种具有轴热虹吸管的电机。该电机具有定子，定子通过冷却循环利用液态冷却剂来冷却。转子具有带有蒸发器和至少一个冷凝器的热虹吸管。该冷凝器连接到冷却循环处以用于冷却。

在DE102010064010A1中记载了一种电机，其具有基体和转子轴，其中，基体包括至少一个定子。转子轴如下地支承在基体中，以使得转子轴能围绕旋转轴线旋转。在基体中布置有用于液态冷却介质的冷却通道。

在第三实施方式中，电机能够实施成具有空气冷却的或者具有水冷却的。在以空气冷却来实施时，空气通过风扇从非驱动装置侧吹到壳体与定子组合叠片之间。由于壳体内部有外部气流，因此必须利用所谓的保护管保护绕组端部以抵御外部空气，以便遵守必要的保护类型。内部循环通过另外的风扇经由绕组端部进入到组合叠片中、轴向相对置的绕组端部中的轴向通道中，并通过转子和气隙再次回到风扇。

由出版物WO2012/159660A2得知一种具有自承式壳体的电动发电机，该壳体具有组合叠片部段，其中，组合叠片部段容纳、固定并且至少部分地围绕了定子的由轴向层叠的叠片构成的组合叠片，其中各个叠片具有特别是带有八角形横截面的外部基本形状，且具有由径向布置的均匀分布在定子孔圆周处的槽所围绕的定子孔、径向地连接至其上的到定子孔等距离地延伸的磁轭背部、在磁轭背部与叠片的外部基本形状之间的区域中的轴向的叠片空隙。

由EP2058926A2得知一种电动机冷却系统。在此，用于电动机的组件包括具有多个肋的换热器。肋确定了多个冷却空气通道，该冷却空气通道干扰了冷却气流走向，以便减少边界层的形成并改进热传递。

由DE102011003597A1得知一种具有高效的定子冷却的电机。在此，电机具有定子，定子带有定子组合叠片和布置在定子组合叠片中的定子绕组。定子径向外侧地围绕了能围绕转子轴线旋转的转子。定子组合叠片通过压合或形状配合保持在电机的壳体中。定子组合叠片在径向外侧具有轴向延伸的接片，从而每两个在切向上相邻的接片与壳体限定了一个用于冷却介质的冷却通道。壳体在定子组合叠片的入口侧的端部区域中具有入口侧空隙并在定子组合叠片的出口侧的端部区域处具有出口侧空隙，从而冷却介质穿过入口侧空隙径向外侧地进入到冷却通道中，随后穿过冷却通道轴向地流向出口侧空隙并最终通过出口侧空隙朝向径向外侧地从冷却通道排出。