[发明专利]具有缝管的旋转电机、电动机或者液体泵

说明书

本发明涉及一种具有缝管的旋转电机、电动机或者液体泵。在此，本发明首次通过将HM/UHM复合材料用于制造缝管而显示出，以下的科学成见可以被消除，即碳纤维由于其固有的导电性而通常不适合作为用于制造缝管的复合材料中的纤维增强。相反地，按照本发明显示出，在制造缝管时，高模量或者超高模量的碳纤维单独地在所谓的UHM复合材料中的使用或者在与其它复合材料的材料组合中的使用会带来哪些关于热容量和/或屈曲强度的较大优点。

本发明涉及一种具有缝管(Spaltrohr)的旋转电机、电动机或者液体泵。

在交通电气化领域中，例如在电驱动的机动车如公共汽车、轿车、营运汽车中、在火车和船以及飞机中，电动机的功率密度的提升越来越重要，因为通过功率更强的电机能够节省重量。

因此更多地使用液体冷却的电动机。

对于电动机的电功率密度起决定性的是产生的废热和由此产生的问题。一个问题例如是每个电动机的定子的叠片组中的绕组线圈的聚合物绝缘的失效。因此，定子绕组中的最高温度通常也是在开发电动机中的更高功率密度时的特别关键的点。

趋向于液体冷却的原因是，与气体-空气冷却相比，通过液体冷却能够实现更高的废热流。电动机的液体冷却通常优选在定子的外侧上实现，因为否则在定子内侧上与转子的分界面需要是密封的。

因此，用于液体冷却的通道通常存在于定子的外侧上。问题是，被液体冷却的冷却环处于叠片组的外侧上，因此叠片组必须首先被热流完整地沿径向流过。因此，较长时间以来也存在这样的电动机，其在定子的内侧和外侧上具有液体冷却装置。这些电动机包含所谓的缝管。

所述缝管包围电动机、发电机或者液体泵的转子并且将定子区域中的冷却液体与旋转的转子、或者旋转的泵分隔开。

在开发缝管时的目标是，实现尽可能小的壁厚，因为由此将电机的电损耗保持最小或者降低。

在缝管的构件开发时需要注意不同的边界条件：

缝管具有的任务为，实现用于定子叠片组的能够灌满液体的空间。

缝管处于转子和定子之间并且得到或者说产生局部热点。因此期望的是，材料显示出导热性，以避免缝管的材料热应力过大。

如在极端尺寸的电动机中出现的交变磁场在导电性材料中感应产生涡流。所述涡流又产生磁场，所述磁场与产生这个磁场的磁场相反地指向。此外，感应产生的涡流导致构件迅速变热。因此，就各方面而言不期望的是，缝管由导电性材料组成。因此，对于泵和电动机中的缝管都使用增强的复合材料，也使用陶瓷和/或玻璃陶瓷的复合材料。

缝管需要具有一定的最小厚度。对于缝管的外部压力起决定性的主要不是应用中的加速度，而是运行冷却系统的静态压力。为了实现系统中的特定的目标体积流，施加特定的压力，所述压力随即作用在缝管上。

过薄的缝管在以上所述的压力下塌陷，其中，所述失效通过屈曲现象描述。由此在失效情况下通常在管上形成波阵面形式的变形。

然而，迄今作为复合材料用于缝管和在受压力负荷的管上的类似应用的增强复合材料显示出极小的导热性并且由于周向上的较小刚性而显示出较小的屈曲强度。

由WO 2009/040308已知，碳纤维由于其固有的导电性而不适合用于制造缝管。这尤其是因为，碳纤维在缝管中还具有过高的导电性，所述导电性由于感应产生的涡流会过于剧烈地降低效率。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于制造缝管的材料，所述缝管用于旋转电机、例如电动机或者发电机、或者液体泵或者其它受压力负荷的管，所述材料改善现有技术的缺点、尤其是迄今使用的材料和复合材料的较小导热性和/或较小的屈曲强度，和/或显示出与迄今使用的材料相比改善的导热性。

该技术问题通过在本说明书和权利要求中公开的本发明的技术方案解决。