专利名称：带有冷却介质通道的电机以及相应的冷却方法
技术领域：
本发明涉及一种带有一个圆柱形磁铁装置和一个用于冷却该磁铁装置的冷却装置的电机。此外，本发明还涉及一种用于冷却电机的相应方法。
首先，大型结构的电机通常都装有一个冷却系统。冷却介质输入的通常方式是直接引入到电机的内腔中。大多数情况下冷却介质入口是开设在两个轴承端盖中的一个上。通常采用空气作为冷却介质。引入到电机内腔中的空气按照具体位置状况地分布。例如在设置在电机的叠片铁心内的冷却通道中的冷却介质在相应地存在流动阻力的情况下通流。在采用许多电动机时需要将空气入口定位在轴承端盖的区域内，由此可以采取恰当的措施，以便达到充分的冷却效果。
因此，本发明所要解决的技术问题是，建议一种具有更好地改进的冷却系统的电机。此外，本发明还提供了一种相应的冷却方法。
上述技术问题按照本发明通过一种带有一个圆柱形磁铁装置和一个用于冷却该磁铁装置的冷却装置的电机得以解决，其中，所述冷却装置具有一冷却介质通道，通过该冷却介质通道基本上可以均匀地沿圆柱形磁铁装置的圆周方向分布冷却介质。
另外，按照本发明规定了一种用于冷却电机的方法，该电机具有一个圆柱形磁铁装置，通过围绕所述圆柱形磁铁装置导引冷却介质流来冷却电机，其中，在将冷却介质流引入到所述电机中后，在冷却过程开始时就在所述磁铁装置的圆周上基本上均匀地分布所述冷却介质流。
本发明的思想在于，冷却介质要掠过一尽可能大的受热表面以及因而应该达到一尽可能大的冷却效果。这可以通过将冷却介质尽可能均匀地分布在电机的磁铁装置圆周上地引入到电机的内腔中来实现。因此可以防止所述磁铁装置的圆周上某些区域没有被冷却介质绕流。在此，有利的是，使冷却介质同时在电机的两侧、亦即在驱动侧和非驱动侧流入。
按照本发明可以这样构造所述电机，即，该电机具有一个外壳，其中，所述冷却介质通道是该外壳的组成部分。这种整体式的设计在制造上具有优势。
所述冷却介质通道可以完全环绕所述磁铁装置的整个圆周。由此可以确保在磁铁装置的圆周面上理想地分布冷却介质。但是在另一种实施方式中所述冷却介质通道也可以在例如与冷却介质入口相对置的位置处中断。这例如因为在一轨行车辆驱动装置中必需要保持车底盘有最小离地间隙。
所述磁铁装置的叠片铁心、尤其是定子叠片铁心优选地构成所述冷却介质通道的一个壁。可以专门设有一些向内通过叠片铁心表面封闭的通流通道。然后将冷却介质从所述环形冷却介质通道通过所述通流通道导引到例如在驱动侧的电机内腔中。以这种方式冷却介质首先在进入到电机内腔中之前掠过叠片铁心表面以及对其进行冷却。由此达到改善对电机的冷却效果，以及可以获得更高的功率。
此外，所述冷却介质通道可以沿轴向布设在所述圆柱形磁铁装置之前。通常可以将任意半径的冷却介质通道围绕着所述电机的轴设置。也就是说，不必强行沿径向将其安置在电机的磁铁装置上，另外，所述冷却介质通道可以朝一个或两个轴向方向开口以及可用一个轴承端盖和/或一个环形端盖遮盖。对于冷却介质流而言这意味着，冷却介质通过冷却介质通道首先均匀地在电机的环周上分布，以便随后从那里沿轴向在一侧或两侧流入到电机的内腔中。通过这种设计结构明显改善了对电机的冷却。所述环形冷却通道向两个内腔(驱动侧和非驱动侧)开口的设计方案适用于一个交直流两用电动机外壳。如果不希望冷却介质流入到其中一个内腔中，则该开口可以通过一个盖子或轴承端盖遮盖。由此可以节省为了两种应用情况必须准备两个不同的电机外壳的费用。另外，第二个开口在铸造外壳时具有优点以及可以这样设计，即，它允许方便地清理所述环形通道以及与之连接在一起的通道突瘤。
在所述冷却介质通道上相对于所述圆柱形磁铁装置沿径向和/或轴向设置一个或多个冷却介质入口。有利地不仅设置一个径向冷却介质入口而且还设置一个轴向冷却介质入口，在此可按照具体应用情况只利用其中一种出口。
另外，所述电机具有一个电动机接线盒，其中，所述环形冷却介质通道在该电动机接线盒的区域沿径向尺寸减小。通过缩细冷却介质通道可以沿径向节省结构空间。
所述电机的外壳可以设计为独立的构件、也就是说设计为铸造件或焊接结构。然后，在该外壳中将带有绕组的叠片铁心例如借助于棱键或螺栓固定。另外，所述外壳可以设计为一种压板结构，其中，将叠片铁心压紧到两个压板之间以及通过焊接的拉板固定在一起。
下面借助附图详细阐述本发明。附图中
图1表示一按照本发明的电机的横截面视图；以及图2表示图1所示电机的非驱动侧的俯视图。
下面详细描述的实施例只是本发明的一种优选的实施方式。
在图1的横截面视图中表示一台具有外壳1的电机。该外壳1包围定子的叠片铁心2。在驱动侧和非驱动侧，电机通过轴承端盖3和4封闭。由此，在驱动侧形成一个电机内腔5以及在非驱动侧形成一个电机内腔6。
在外壳1中集成有一环形的冷却介质通道7。该冷却介质通道7与该外壳1一体式地铸造而成。该冷却介质通道7完全地环绕所述叠片铁心2的外周面。在冷却介质通道7的外周面上安装一冷却介质入口8。由此，基本上可以将冷却介质沿径向加入到所述环形的冷却介质通道7中，如箭头所示。
所述环形的冷却介质通道朝非驱动侧的方向开口。在该环形孔的区域中所述冷却介质通道7通过肋条9加固。通过在非驱动侧的轴承端盖4部分地遮盖了所述冷却介质通道7的开口。通过一个环形端盖10完全封闭所述开口。
所述环形的冷却介质通道沿轴向朝驱动侧的方向具有多个开孔，因此冷却介质在轴向通道11中可以沿轴向通过叠片铁心2流向驱动侧的电机内腔。其中，冷却介质直接在叠片铁心2的表面12上流动，使得可以将尽可能多的热量传递给冷却介质。所述轴向通道通过肋板9相互分隔，这些肋板用于将所述外壳1支撑在所述叠片铁心2上。
在叠片铁心2中设有通孔14，冷却介质可以通过这些通孔流过定子(类似地也适用于转子)。最后，轴承端盖4在非驱动侧设有开孔15，冷却介质通过这些开孔可以从电机中流出。因此，形成了一条冷却介质流动路线，即，从冷却介质入口8流入到环形冷却介质通道7、接下来的轴向通道11、电机内腔5、叠片铁心2中的通孔14、非驱动侧的电机内腔6以及最后通过在非驱动侧的轴承端盖4中的开孔15向外流出。为此要确定，冷却介质在流入到冷却介质通道7中时首先沿圆周方向分布，因为冷却介质通道7具有一较大的横截面以及因此具有一个比轴向通道11小的流动阻力。
如果不安装环形端盖10，冷却介质也可能直接从环形冷却介质通道7流入到非驱动侧的电机内腔中，使得例如在非驱动侧的电机内腔6中的绕组端部也可以被较少加热的冷却介质绕流。因此，这种在电机内流动路线的改变通过较小成本的措施、亦即只是加装或取下所述环形端盖10即可实现。但是不必改变所述外壳，因此外壳是通用的。
电机的电连接通过一个安置在所述环形冷却介质通道7的外周面上的电动机接线盒16来实现。在图1所示的实施例中，该电动机接线盒16相对于冷却介质入口8成对角地设置。为了将电机的径向尺寸减小一些，所述环形冷却介质通道7在该电动机接线盒16的区域缩细一些，使得在该区域内形成一具有更小横截面的冷却介质通道7′。
在图2中以一幅非驱动侧的俯视图表示图1所示的电机。在此可以清楚地看到所述径向冷却介质入口8和开孔15，通过这些开孔冷却介质、尤其是空气向外流出。在图2的设计结构中，电动机接线盒16不是与所述冷却介质入口8相对，而是与冷却介质流入方向垂直地安装在外壳1上。
权利要求
1.一种电机，其带有-一个圆柱形磁铁装置(2)和-一个用于冷却该磁铁装置(2)的冷却装置，其特征为-所述冷却装置具有一冷却介质通道(7)，通过该冷却介质通道(7)基本上可以均匀地沿该圆柱形磁铁装置(2)的圆周方向分布冷却介质。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征为所述电机具有一外壳(1)，其中，所述冷却介质通道(7)是该外壳(1)的组成部分。
3.按照权利要求1或2所述的电机，其特征为所述冷却介质通道(7)完全环绕所述磁铁装置(2)的环周。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征为所述冷却介质通道(7)在其相对于一冷却介质入口(8)成对角地对置处被中断。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电机，其特征为所述磁铁装置(2)的一叠片铁心构成所述冷却介质通道的一个壁。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征为所述冷却介质通道(7)沿轴向布设在所述圆柱形磁铁装置(2)之前。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征为所述冷却介质通道(7)朝一个或两个轴向方向开口以及可用一轴承端盖(4)和/或一环形端盖(10)遮盖。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的电机，其特征为在所述冷却介质通道(7)上相对于所述圆柱形磁铁装置(2)沿径向和/或轴向设置一个或多个冷却介质入口(8)。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的电机，其特征为所述电机具有一个电动机接线盒(16)，其中，所述冷却介质通道(7)在该电动机接线盒(16)的区域内沿径向尺寸减小。
10.按照权利要求2至9中任一项所述的电机，其特征为所述外壳(1)由一种压板结构组成。
11.一种用于冷却电机的方法，该电机带有一圆柱形磁铁装置(2)，其中，通过导引一种冷却介质围绕该圆柱形磁铁装置(2)流动来冷却电机，其特征为在将该冷却介质流引入到所述电机中后，在冷却过程开始时就在所述磁铁装置(2)的圆周上基本上均匀地分布所述冷却介质流。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征为在所述冷却介质流沿径向或轴向被继续传导前，使该冷却介质流完全分布在所述磁铁装置(2)的整个圆周上。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征为所述冷却介质流在围绕所述磁铁装置(2)沿圆周方向被传导时紧邻该磁铁装置(2)的一叠片铁心地从其一旁流过。
14.按照权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征为在所述冷却介质流传导通过所述磁铁装置(2)前，使沿轴向在所述圆柱形磁铁装置(2)之前的所述冷却介质流沿圆周方向分布。
15.按照权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征为所述冷却介质流在沿圆周方向分布后向两个轴向方向继续传导。
全文摘要
本发明的目的在于优化对于电机的冷却。为此，围绕着所述电机的圆柱形磁铁装置设置一冷却介质通道(7)，通过该冷却介质通道基本上可以均匀地沿圆柱形磁铁装置的圆周方向分布冷却介质。随后，冷却介质流沿轴向继续通过所述磁铁装置(2)传导。这导致可以在电机的整个环周范围内对其均匀地冷却。
文档编号H02K5/20GK1836361SQ200480023232
公开日2006年9月20日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月31日
发明者伯恩德·普范施米特 申请人:西门子公司