[发明专利]流体冷却的电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够借助于流体冷却的电机。流体例如是油、水、高密度的气体或者也可以是高密度的冷却剂。

背景技术

为了冷却电机，可以使用不同的介质。如果使用空气，则能够例如借助外部通风机或者自有通风机使电机冷却。电机也能够借助于液体冷却。液体例如是水或者油。

发明内容

本发明的目的在于，改进电机的流体冷却。

在填充流体的机器中，例如在填充油的机器中，根据冷却类型的不同而存在有不同的系统。如果电机不具有外部的冷却器，则能够以液体、特别是油填充电机内腔（例如填充油的电梯电机）。热量通过由油形成的对流排出到电机的壳体。如果油处于电机的气隙中，则能够在那里形成热-点（Hot-spots）。这特别通过由转子形成的热量输入和通过高的摩擦损耗引起。也可以将高密度的气体替代油作为流体使用。

在具有外部冷却器的电机的实施方式中，油以及其它的冷却液体或者流体借助于泵（外部的或者内部的）通过电机输送。不具有外部的泵的、填充流体的电机可以设有外部的或者内部的冷却器。因此能够通过结构性的措施在电机的转子和/或定子上引起特别是穿过气隙或者穿过一条或者多条冷却管道的流体流，其中，能够通过旁通管道进行返回引导。由此可以在不使用外部的流体泵的情况下改进流体填充的电机的冷却。通过形成的流体循环也形成了在总的流体容积中的温度的平衡。流体的输送和由此形成的电机的流体循环回路通过其运动引起。这意味着，只有当电机完成旋转运动时，才能有效地在电机内部输送（用泵抽吸）流体。为了改进电机的冷却，可以将热交换器一同集成在冷却流体的循环回路中。

通过电机的有效部件的这一设计能够例如通过离心力、通过螺旋、通过螺杆或者可能通过转子路径的设计实现流体的输送效果（泵效果）。流体（例如液体）能够这样，例如通过气隙或者转子输送。其中，电机的有效部件的设计例如涉及：具有圆锥形的以及阶梯形的气隙的定子和/或转子以及例如具有一个或者多个轴向的和/或径向的冷却管道以及具有空心轴的转子的设计，或者也涉及倾斜的定子槽。

通过流体在电机中的输送实现流体温度的平衡，由此例如能够防止液体在气隙中的沸腾。与用于流体（特别是油）的回流的旁通管道相连接，由此能够使流体进一步冷却，从而能够以简单的方法提高电机的功率。

如前所述，流体在电机内部的循环能够在不使用附加的外部装置和辅助机组的情况下仅通过对电机的旋转运动的充分利用而实现，其中，为此例如在转子上、在定子上、在气隙中等位置上采取不同的措施，以实现流体在电机中的泵作用以及输送。其中，流体能够经过电机的气隙和/或经过轴向地以及径向地布置的冷却管道来引导。为此例如能够使用合适的几何构造，即定子-或转子结构的轴向的以及径向的设计，也可以使用端部金属片的合适的修改方案或者使用螺杆。为了改进电机中的冷却效果，能够将流体引导入集成的冷却结构（例如空心肋片）中。对此附加的或者可替换的是，外部冷却器的使用也是可能的。

流体冷却的（特别是油冷却的）电机能够这样设计，即该电机具有流体循环回路和集成的泵，其中，通过电机的旋转运动能够产生泵作用。本发明的目的相应地由具有根据权利要求1至9中任一项所述的特征的、流体冷却的电机实现。

集成在电机中的泵能够通过不同的结构性措施实现。在流体冷却的电机的设计方案中，该流体冷却的电机具有圆锥形的、注满流体的气隙。这种相关于电机的轴线、确切地说即旋转轴线的圆锥形状代表了集成的泵。气隙在电机内部的圆锥形的定位导致，在气隙的轴向的对准方向上的起始位置处，到电机的轴线的距离小于在电机的气隙的轴向末端处到电机的轴线的距离，通过这种气隙在电机内部的圆锥形的定位，由不同的离心力产生气隙内部的抽吸作用，从而能够通过机器用泵抽吸电机中的和气隙中的流体。

在电机的一个设计方案中，圆锥形定位的、和填充流体的气隙具有阶梯形状。该阶梯形状可以例如通过具有不同直径的叠片组的顺次排列实现。转子和/或定子则具有部分叠片组，这些部分叠片组确定气隙的阶梯。

在电机的另一个设计方案中，定子绕组圆锥形地定位。通过定子绕组的圆锥形定位和气隙的圆锥形的设计方案可以使定子绕组和气隙之间的距离保持不变。如果仅气隙在电机内部圆锥形地定位并且定子绕组与电机的轴线相切地布置，则因此形成气隙和定子绕组之间的不同的距离。

在电机的另一个设计方案中，该电机具有一个或者多个径向的管道。径向的管道特别地位于电机的转子中并且填充流体，由此在转子运动时，离心力将径向的管道内部的流体径向地向外输送。