[发明专利]具有冷却介质分配元件的组装的中空转子轴

说明书

本发明涉及用于电机的转子的组装的中空转子轴，转子绕纵向轴线旋转，所述中空转子轴包括围绕轴腔的筒形壳及设置在筒形壳两端的端部凸缘，其中，轴颈定位在每个端部凸缘上，并且其中，在端部凸缘中的一个端部凸缘中、特别地在其轴颈中设置有入口，冷却介质可以经由入口被引导到轴腔中并引导至筒形壳的内表面，其中，轴腔内部设置有垂直于纵向轴线对称的冷却介质分配元件，冷却介质分配元件通过接纳区域接纳经由入口进入的冷却介质、通过导离区域将冷却介质朝向筒形壳的内表面引导、并且通过排放区域将所述冷却介质排放到内表面上。本发明还涉及具有根据上述类型的中空转子轴的转子，中空转子轴装配有层压芯，并且涉及具有上述类型的转子的电机。

技术领域

本发明涉及一种用于电机的绕纵向轴线旋转的转子的组装的中空转子轴，中空转子轴包括围绕轴腔的筒形罩以及设置在筒形罩的两侧的端部凸缘，其中，在端部凸缘上的每个端部凸缘上均定位有轴颈，并且其中，在端部凸缘中的一个端部凸缘中、特别地在所述一个端部凸缘的轴颈中设置有入口，冷却介质可以经由入口而被引导到轴腔中并且被引导到筒形罩的内表面上。

背景技术

基本上，已知的是具有层压件的用于电机的组装转子：所述层压件设置在组装转子上并且被组合以例如形成层压组件。所述转子例如用于异步电机或永久励磁的同步电机中。如已知的，由于转子中的电磁活动以及发生在其他重量优化的支撑部件中的热传递，电机在运行期间被较大程度地加热。电机的加热不利地导致电机效率的降低。为了增大电机的功率并且特别地为了优化电机的效率，以已知的方式集成有冷却系统。基本上已知冷却系统、特别是用于液体冷却的冷却系统的不同构思。所述液体冷却在此与特定的转子设计相关联，该特定的转子设计例如使用特殊的冷却剂引导结构。其他构思还需要多个另外的部件，所述多个另外的部件不仅影响转子的设计而且还影响整个电机及其接合部件的设计。

此外，用于将冷却介质引导并分配至热传递表面的各种解决方案也被认为是基本上已知的，其中，所述解决方案可能不利地包括冷却剂在通道或孔中的完全引导，所述引导被构造成在整个轴向和径向范围内的强制引导。所述强制引导由于流动阻力而导致高压力损失，并且因此冷却剂泵变得必要，特别是在包括方向与离心力相反的流的情况下。另外，所述构思的使用由于存在多个孔、特别是多个轴向钻孔而特别复杂。

例如，CH 337267公开了一种具有中空轴的电机，在电机中，转子的整个腔必须填充有液体以实现冷却液体与转子罩的充分相互作用以及良好的热传递。然而，已经证明，以这种方式无法移除足够的热量。US 3 809 933A也描述了一种冷却式电机。在这种情况下，冷却介质经由管而被引导到中空转子轴的内部，并且经由漏斗状件而被排放到中空转子轴的筒形罩的内表面上。与中空转子轴一起旋转的漏斗状件被固定在一侧并且沿纵向轴线的方向仅延伸直至中空转子轴的一半。因此，互连的不同的大容积部对于被引入到中空转子轴腔中的冷却介质是可用的。在此产生轴向平衡流，该轴向平衡流与切向气流叠加，使得冷却介质被夹带在壁附近的区域中。因此，在转子轴的设置或形成有漏斗状件的一半中，引起冷却介质的不均匀分配。

为了降低体积要求，基本已知的是选择为冷却剂提供具有小横截面的管线。然而，这种小的通孔几乎不会减小待冷却的中空转子轴的重量。另外，由于任何情况下都较小的表面，冷却剂仅可以在很小程度上到达待冷却的部件、特别是变得尤其热的层压组件。冷却剂通常仅润湿被加热表面上的较小表面，而不是广泛地分布在整个外周上。

另一方面，可能的是，对于中空转子轴中较大的管线横截面和腔，不仅可以获得用于传递热的较大表面，并且还可以特别地获得轻重量构型。然而，在中空筒形件在运行期间必须几乎完全填充有冷却剂的情况下，这是不利的，这增加了对冷却剂的需求并且进而导致移动质量的增加，特别地意在借助于轻重量构型来避免该情况。

考虑到流体力学，这可能导致中空转子轴的不均匀且因此不充分的冷却，并且因此导致整个电动马达的不均匀且因此不充分的冷却。

发明内容