专利名称：具有两个轴流式通风机的电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机，具有定子；与定子之间磁性地相互作用的转子；轴，转子布置在该轴上，并且该轴支撑在定子上，以用于沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向旋转；和为了实现沿第一旋转方向运动而与轴抗扭地连接的轴流式通风机。
背景技术：
为了优化散热，电机(特别是电动机和发电机)通常具有带有通风机和通风机罩的冷却系统。通风机吸取冷却空气，然后该冷却空气通过电机的壳体的冷却肋片吹出。为了达到良好的冷却效果，必须输送足量的空气和冷却剂。
电机可以通过不同的通风机进行冷却。例如可以使用直接安装在发动机轴上的离心式通风机和轴流式通风机进行冷却。离心式通风机具有通风机叶片，它们应沿径向朝向外侧并将冷却剂同样沿径向向外输送。通过离心式通风机输送冷却剂与电机的旋转方向无关。在轴流式通风机中，通风机叶片以一定的斜度固定在通风机轮毂上。轴流式通风机沿轴向方向输送冷却剂。但是，输送方向取决于轴的旋转方向和通风机叶片的斜度方向。一般地，轴流式通风机输送的冷却剂比离心式通风机多。为了利用轴流式通风机的优势(空气量大且噪音小)，迄今为止，通风机必须始终与电机的旋转方向相匹配。此外，还可以借助于外部通风机对电机进行冷却。外部通风机通常设计为轴流式通风机。其具有自身的、旋转方向固定的驱动装置。因此冷却不取决于电机的轴的旋转方向。但外部通风机也必须有自身的驱动装置。由出版物DE 7032537U中已知了一种用于制动电动机的冷却装置。该冷却装置用于冷却具有通风机叶轮的电力制动电动机。通风机叶轮通过自由轮(FreilSufe)固定在可移动部件、例如发动机轴之上或旁边，从而使通风机叶轮能够在发动机制动时继续运转。通风机叶轮可以具有能够在顺时针旋转和逆时针旋转之间转换的自由轮。此外，专利文献DE 431682A描述了一种用于可逆式空气输送的、具有两个等轴布置且斜度相反的空气螺旋桨的通风设备。这两个空气螺旋桨以相同的方式旋转，并且这样地依次顺序布置，即在所需气流的方向上，起作用的螺旋桨在前，在此气流中只起微弱作用的螺旋桨在后。特别是一个螺旋桨位于待冷却的机器的一侧，另一个螺旋桨位于该机器的另一侧。另外，螺旋桨可以是可摘下的，以便于使驱动装置仅转动为相应气流方向而安装的螺旋桨。冷却剂、特别是空气也就必须能够从轴向的两侧流向机器，从而能保证在两个旋转方向上的冷却。
发明内容
因此，本发明的目的在于，能够不依赖于旋转方向，在尽可能小的结构空间内实现对电机的高效冷却。根据本发明，该目的通过一种电机来实现，该电机具有定子；与定子之间磁性地相互作用的转子；轴，转子布置在该轴上，并且该轴支撑在定子上，以用于沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向旋转；和为了实现沿第一旋转方向运动而与轴抗扭地连接的第一轴流式通风机，其中，在转子的、与第一轴流式通风机相同的一侧上，第二轴流式通风机为了沿第二旋转方向运动而抗扭地布置在轴上，第一轴流式通风机在轴上在第二旋转方向上具有自由轮，并且第二轴流式通风机在轴上在第一旋转方向上具有自由轮。相应地，电机在其一侧(通风侧；B侧)上具有两个依次顺序布置在轴上的轴流式通风机是有利的。所以，与旋转方向无关，只需要来自通风侧的冷却剂流。同时，轴流式通风机的自由轮保证了，对于每个旋转方向而言，仅特别地直接驱动轴流式通风机之一。另一个轴流式通风机空转，并且可以一起旋转或反向运转。轴流式通风机的原理保证了高效冷却。第一轴流式通风机优选地具有轮毂和 固定在轮毂上的通风机叶片，该通风机叶片在轮毂的圆周上具有第一斜度，其中，第二轴流式通风机具有轮毂和固定在轮毂上的通风机叶片，该通风机叶片在两个轴流式通风机安装完成的状态下，在轮毂的圆周上具有与第一斜度方向相反的第二斜度。如果方向相反的两个斜度值相等，就可以在叶片几何形状相同的情况下在两个旋转方向上实现相同的输送效率。按照一种实施方式，两个轴流式通风机分别利用具有止回器的滚动轴承支撑在轴上。这种做法以简单的方式保证了每个通风机只沿预定的方向被驱动，而在另一个旋转方向上为空转。按照另一种实施方式，两个轴流式通风机分别利用滚动轴承支撑在轴上，并且耦合装置使得第一轴流式通风机沿第一旋转方向并且第二轴流式通风机沿第二旋转方向以形状配合或摩擦连接的方式与轴相连接。由于耦合装置与滚动轴承分离，因此可以保证高质量的轴承结构。特别是耦合装置可以具有飞轮，该飞轮在两个轴流式通风机之间，能旋转运动地安装在轴的螺纹上，并且飞轮在面向轴流式通风机的一侧上分别具有摩擦面，其中，两个轴流式通风机分别具有相应的摩擦面，以便于能够根据轴的旋转方向形成与飞轮之间的摩擦连接。尤其是在轴加速时，则将飞轮压在各个需要的轴流式通风机上，从而通过摩擦使轴流式通风机转入旋转运动状态。耦合装置还可以具有定位机构，利用该定位机构，将飞轮在摩擦连接的情况下以轴向抵靠并能分离的方式定位在第一轴流式通风机或第二轴流式通风机上。与卡口式连接相似，飞轮例如通过起动转矩与各个轴流式通风机接合，并带动轴流式通风机。两个轴流式通风机布置在通风侧上是有利的，其中，在定子和轴流式通风机之间插入轴承盖，轴支撑在该轴承盖上，并且其中，冷却剂流能从每个轴流式通风机沿轴向方向穿过轴承盖直接输送到定子和/或转子。这种方式的优点在于，由轴流式通风机输送的冷却剂流可以不依赖于电机的旋转方向，不需转向而直接出现在待冷却的元件上。
下面根据附图对本发明作进一步说明，图中示出图I示出根据本发明的发动机的通风侧的视图；图2示出具有自由轮的滚珠轴承；图3示出具有包含止回器的滚珠轴承的轴流式通风机；
图4示出根据本发明的第二种实施方式中电动机的通风侧的视图；图5示出图4所示的耦合装置处于第一位置的原理图；图6示出图5所示的耦合装置处于第二位置的视图；图7示出具有可旋转式飞轮的轴流式通风机的俯视图；图8不出发动机沿一个方向旋转时的通风原理图；图9示出发动机沿相反方向旋转时的通风原理图。
具体实施例方式下述详细描述的实施例展示出本发明的优选实施方式。图I中的例子示出穿过电机(例如发动机或发电机)的纵剖面的通风侧端部。电机具有定子I和转子2。转子2固定在轴3上，该轴自身又可旋转地支撑在轴承盖4中，该轴承盖是电机的壳体的一部分。轴3的轴端3’在通风侧B上从轴承盖4中伸出。根据本发明，两个轴流式通风机5，6支撑在轴端3’上。两个轴流式通风机5和6分别设计用于相反的旋转方向。在图I的例子中，轴流式通风机5用于逆时针旋转，轴流式通风机6用于顺时针旋转。只有当按照各自预定的旋转方向旋转时，相应的轴流式通风机才会将空气或冷却剂输送到电机的壳体。也就是说，提供两个在相反方向上起作用的轴流式通风机5，6，其中，根据旋转方向由电动机或发电机驱动二者之一，并且另一个通风机沿这个方向具有自由轮。两个通风机都通过一个相应的轴承可旋转地与轴3或轴端3 ‘相连接。在第一实施例中，按照图2，轴流式通风机5，6借助于具有内置止回器的滚珠轴承7支撑。这种具有止回器的滚珠轴承是十分常见的。图3示出轴流式通风机5，6，其轮毂具有带有止回器的滚珠轴承7。要为两个轴流式通风机5，6相应地对滚珠轴承7进行定向，从而使得对于其中一个通风机而言在一个方向上得出一个止回器并且对于另一个通风机而言在另一个方向上得出一个止回器。根据一种可替换的实施方式，通风机5，6的取决于旋转方向的、相互的耦合通过位于轴3上的飞轮8 (参见图4)来实现。飞轮8是环形的并且具有内螺纹。其布置在两个通风机5和6之间。两个轴流式通风机5，6之间的轴端3的部段9 (参见图5)具有与飞轮8的内螺纹相匹配的外螺纹10。通过旋转运动，飞轮8可以如图5和图6中的原理图所示，在部段10上,在两个轴流式通风机5，6之间来回移动。在图5的例子中，轴3或3 ‘沿箭头11所示方向旋转。通过螺纹10，飞轮8至少在加速期间沿箭头12所示方向向左挤压在轴流式通风机6上。两个轴流式通风机5，6借助于简单的滚动轴承支撑在轴端3 ‘上。一旦现在在飞轮8与轴流式通风机6之间产生摩擦连接，则飞轮8就可以带动通风机6，从而使其也按照旋转运动方向11旋转。如果电机或轴3按照图6中箭头13所示沿相反方向运行，则飞轮8通过螺纹10沿箭头14所示方向向右压在轴流式通风机5上。如果轴流式通风机5在图5所示的旋转过程中仍是自由的，则其会在图6所示的例子中在方向相反的旋转过程中由飞轮8通过摩擦连接抓牢并带动。此时，轴流式通风机5将空气或冷却剂输送给电机。在这种状态下，另一个轴流式通风机6可以在轴端3 ‘上自由旋转。
为了使飞轮8与相应的轴流式通风机5，6之间在轴转速恒定期间也有摩擦连接，可以设计为将飞轮8定位在各自的最终位置上，从而保证摩擦连接。这可以通过例如将各自最终位置上的螺纹做得非常平的方式(特别是非常平)来实现。这种做法的工作原理与卡口式连接的工作原理相似。当旋转方向改变时，飞轮会因其自身的惯性从定位位置中旋转而出，并然后移动至对面的轴流式通风机。图7示出轴流式通风机5，6能如何在实施例中应用。在轴流式通风机5，6的轮毂中设有简单的滚动轴承或滚珠轴承15。于是，轴流式通风机5，6原则上可自由旋转地支撑在轴3上。除此之外，还在轴流式通风机5，6的轮毂上固定了摩擦环16。如果将飞轮挤压在摩擦环16上，则会产生相应的摩擦连接，并且可以通过这种动力啮合来传递转矩。在图4所示的例子中，飞轮8例如抵靠在通风机6的摩擦环16上，从而使该通风机由轴3驱动。相应地，另一个轴流式通风机5处于空转状态中。图8和图9示出电机沿不同方向旋转时冷却流情况的略图。图8基本上与图I吻合，其中，只是示意性地指出了两个轴流式通风机5，6。在图8所示的例子中，轴流式通风机6的叶轮在略图中斜度为正，该通风机沿旋转方向被向左驱动。于是，通过轴 流式通风机6生成一股朝向电机的壳体或轴承盖4并在那里进入壳体的内部空间里的气流或冷却剂流17。此时，另一个轴流式通风机5空转，并相应地在冷却剂流17中自由运动。它可以与被驱动的轴流式通风机6 —起旋转,或者也可以沿相反方向旋转。如果轴如图9所示沿相反方向旋转，则轴流式通风机5被驱动，并且，轴流式通风机6空转。由于图9示出的轴流式通风机5的通风机叶片的斜度为负，因此在这里，冷却剂还是被输送到电机的轴承盖4处。与此同时，产生了稍有变化的冷却剂流17 ‘。在电机的轴沿一个方向旋转时，只驱动位于电机通风侧但在相反方向上起作用的两个轴流式通风机中的一个是有利的。所以，无论旋转方向如何，始终有一股冷却剂流吹向电机的壳体。此外，特别有利的是，冷却电机可以从一侧完成，而不需外部驱动。
权利要求
1.一种电机,具有 -定子(1); -与所述定子(I)之间磁性地相互作用的转子(2)； -轴(3，3 ‘)，所述转子(2)布置在所述轴上，并且所述轴支撑在所述定子(I)上，以用于沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向旋转；和 -为了实现沿所述第一旋转方向运动而与所述轴抗扭地连接的第一轴流式通风机(5)； 其特征在于， -在所述转子(2)的、与所述第一轴流式通风机(5)相同的一侧上，第二轴流式通风机(6)为了实现沿所述第二旋转方向运动而抗扭地布置在所述轴上， -所述第一轴流式通风机(5)在所述轴上在所述第二旋转方向上具有自由轮，和 -所述第二轴流式通风机(6)在所述轴上在所述第一旋转方向上具有自由轮。
2.根据权利要求I所述的电机，其中，所述第一轴流式通风机(5)具有轮毂和固定在所述轮毂上的通风机叶片，所述通风机叶片在所述轮毂的圆周上具有第一斜度，和其中，所述第二轴流式通风机(6)具有轮毂和固定在所述轮毂上的通风机叶片，所述通风机叶片在两个所述轴流式通风机(5，6)安装完成的状态下，在所述轮毂的圆周上具有与所述第一斜度方向相反的第二斜度。
3.根据权利要求I或2所述的电机，其中，所述两个轴流式通风机(5，6)分别利用具有止回器(7)的滚动轴承支撑在所述轴上。
4.根据权利要求I或2所述的电机，其中，所述两个轴流式通风机(5，6)分别利用滚动轴承(15)支撑在所述轴上，并且耦合装置(8)使得所述第一轴流式通风机(5)沿所述第一旋转方向(13 )并且所述第二轴流式通风机(6 )沿所述第二旋转方向(11)以形状配合或摩擦连接的方式与所述轴相连接。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述耦合装置(8)具有飞轮，所述飞轮在两个所述轴流式通风机(5，6)之间，能旋转运动地安装在所述轴的螺纹(10)上，并且所述飞轮在面向所述轴流式通风机的一侧上分别具有摩擦面，并且其中，两个所述轴流式通风机(5，6)分别具有相应的摩擦面(16)，以便于能够根据所述轴的旋转方向形成与所述飞轮之间的摩擦连接。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述耦合装置(8)具有定位机构，利用所述定位机构，将所述飞轮在摩擦连接的情况下以轴向抵靠并能分离的方式定位在所述第一轴流式通风机(5)或所述第二轴流式通风机(6)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其中，所述两个轴流式通风机(5，6)布置在通风侧(B)上，在所述定子(I)和所述轴流式通风机(5，6)之间插入轴承盖(4)，所述轴(3,3 ‘)支撑在所述轴承盖上，并且冷却剂流(17，17 ‘)能从每个轴流式通风机(5，6)沿轴向方向穿过所述轴承盖直接输送到所述定子和/或所述转子。
全文摘要
本发明涉及一种能有效冷却并且能紧凑安装的电机。根据本发明所述的电机具有定子(1)；与定子(1)之间磁性地相互作用的转子(2)；轴(3，3‘)，转子(2)布置在该轴上，并且该轴支撑在定子(1)上，以用于沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向旋转；和为了实现沿第一旋转方向运动而与轴3，3‘抗扭地连接的第一轴流式通风机。在转子(2)的、与第一轴流式通风机(5)相同的一侧上，第二轴流式通风机(6)为了沿第二旋转方向运动而抗扭地布置在轴(3，3‘)上。第一轴流式通风机(5)在轴上在第二旋转方向上具有自由轮，同样，第二轴流式通风机(6)在轴上在第一旋转方向上具有自由轮。
文档编号H02K9/04GK102868254SQ201210222470
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年7月5日
发明者克劳斯·比特纳, 诺贝特·韦纳 申请人:西门子公司