电机的制作方法

本发明涉及一种电机，具有能够围绕转轴转动的转子，其中，在转子的沿轴向对置的侧上布置有第一径向通风机叶轮以及第二径向通风机叶轮。

背景技术：

电机可以原则上设计为电动机或发电机。电机例如作为交流电机、特别是作为交流异步电机存在。电机具有转子，该转子可围绕转轴转动地支承，例如在电机壳体内。转子优选与位置固定布置的定子共同作用，以便或者将电能转换为转子的转动或者相反地将转子的转动转换为电能。

在此出现的热量必须从电机导出，以便避免电机过热以及最后取决于温度的损坏。例如为此在转子对置的侧上布置径向通风机叶轮，例如第一径向通风机叶轮和第二径向通风机叶轮。径向通风机叶轮优选与转子有效连接，特别是与转子刚性连接。相应地，径向通风机叶轮可以由转子驱动。自然然而也可以设定，通过其他方式和方法驱动径向通风机叶轮。借助于径向通风机叶轮产生通过电机的冷却空气流，通过冷却空气流可以将在电机中出现的热量至少部分导出。

技术实现要素：

现在本发明的任务在于，提出一种电机，该电机相比于已知电机具有优点，特别是借助于径向通风机叶轮能实现更有效的冷却。

这按照本发明利用具有权利要求1的特征的电机实现。在此设定，径向通风机叶轮将冷却空气从第一冷却空气腔沿至少一个冷却空气路径输送，径向通风机叶轮将冷却空气从冷却空气腔沿至少一个第二冷却空气路径输送，其中，第一冷却空气路径沿轴向延伸直至第二径向通风机叶轮的背向第一径向通风机叶轮的侧并且从那里通到第二冷却空气腔中，和其中，第二冷却空气路径沿轴向延伸直至第一径向通风机叶轮的背向第二径向通风机叶轮的侧并且从那里通到第一冷却空气腔中。

第一冷却空气路径就此而言通过流通技术直接连接到第一冷却空气腔并且直接延伸直至第二冷却空气腔。相反，第二冷却空气路径直接连接到第二冷却空气腔并且延伸直接直至第一冷却空气腔。在两种情况下然而第一冷却空气腔和第二冷却空气腔不是第一冷却空气路径和第二冷却空气路径的组成部分。通过流通技术看去就此而言第一冷却空气路径和第二冷却空气路径直接存在于第一冷却空气腔与第二冷却空气腔之间或者正好相反。第一冷却空气路径和第二冷却空气路径在此优选通过流通技术完全相互分离，从而既不能将冷却空气直接——亦即不经由冷却空气腔中之一——从第一冷却空气路径转移到第二冷却空气路径中也能相反地转移。

沿关于转子的转轴的轴向看去，第一冷却空气路径直接连接到第一冷却空气腔或者甚至与其重叠地布置。第一冷却空气路径沿轴向延伸直至第二冷却空气腔的背向第一冷却空气腔的侧，亦即从第一冷却空气腔开始经由第二冷却空气腔出来。紧接着，冷却空气又被从该侧引入到第二冷却空气腔中。这相反同样适用于第二冷却空气路径，其沿轴向由第二冷却空气腔开始或者与之重叠地布置。第二冷却空气路径从第二冷却空气腔开始延伸直至第一冷却空气腔的背向第二冷却空气腔的侧。第二冷却空气路径从该侧紧接着通到第一冷却空气腔。

对于两个冷却空气路径就此而言适用于如下，即两个冷却空气路径沿轴向看去通过电机的大部分或者涂盖该大部分。借助于冷却空气路径可以首先对在电机中出现的热量进行分配，从而可以将在电机内的温度、特别是在电机内最高出现的温度保持在最大允许的温度之下。自然然而可以设定，使得冷却空气、特别是沿冷却空气路径流通的冷却空气冷却。出于该目的，热交换器可以存在于第一冷却空气路径和/或第二冷却空气路径中。

在本发明的另一设计方案中设定，第一冷却空气路径具有第一轴向流通区域，而第二冷却空气路径具有第二轴向流通区域，第一轴向流通区域和第二轴向流通区域沿轴向看去叠合并且沿周向相互间隔地布置。将轴向流通区域可理解为第一冷却空气路径或第二冷却空气路径的一个区域，其中，主流通方向沿相应的冷却空气路径基本上沿轴向或正好沿轴向延伸，亦即沿轴向的速度分量大于沿其他方向的速度分量。

冷却空气路径的轴向流通区域沿轴向重叠地布置，并且在此优选相互平行地延伸。轴向流通区域然而沿周向关于转轴相互间隔地布置。例如冷却空气路径的轴向流通区域均匀地在电机圆周上分布地布置。在此，轴向流通区域可以与转轴具有相同间隔或者备选地具有不同间隔。例如，第一轴向流通区域相比于第二轴向流通区域更靠近转轴布置，或者反之亦然。两个轴向流通区域优选平行于转轴延伸。

本发明的一个改进方案设定，第一轴向流通区域存在于设计在电机的壳体中的第一轴向流通通道中；和/或第二轴向流通区域存在于设计在电机的壳体中的第二轴向流通通道中。在该壳体中就此而言设计有第一轴向流通通道和/或第二轴向流通通道。在该壳体中存在相应的轴向流通区域。特别优选地，第一轴向流通通道或第二轴向流通通道沿周向关于轴向流通通道的纵中轴线至少部分地——特别是完全地——由电机的壳体包围。第一轴向流通通道或第二轴向流通通道的纵中轴线优选平行于转轴延伸。

本发明的另一优选设计方案设定，在第一轴向流通区域中设有第一热交换器，和/或在第二轴向流通区域中设有第二热交换器。第一热交换器或第二热交换器优选用于冷却沿相应的轴向流通区域流动的冷却空气。例如，相应的轴向流通区域或相应的轴向流通通道构成相应热交换器的一部分。例如在第一轴向流通通道或第二轴向流通通道中布置有热传递元件，其突入相应的轴向流通通道中。热传递元件例如以肋、翼结构、小飞翼和/或楔的形式存在。

特别优选地应用肋，该肋由轴向流通通道的对置的侧突入其中，并且在此基本上相互平行地存在。肋例如沿主流通方向在轴向流通通道中具有其最大的纵向延伸距离。可以设定，该肋分别仅仅部分穿过轴向流通通道。优选地在此然而设定，肋如此远地突入轴向流通通道中，使得肋在两个基于对置的侧的肋之间啮合。

第一热交换器和/或第二热交换器不仅由沿轴向流通区域流过的冷却空气而且由冷却流体流过，其中，冷却空气通过流通技术与冷却流体分离。冷却流体在此优选相比于冷却空气具有更低的温度，从而热量可以由冷却空气过渡到冷却流体并且由后者输送走。

在本发明的一个改进方案中设定，第一冷却空气路径在第一径向通风机叶轮与第一轴向流通区域之间具有第一径向流出区域，电机的定子的绕组至少局部突入该第一径向流出区域中；和/或第二冷却空气路径在第二径向通风机叶轮与第二轴向流通区域之间具有第二径向流出区域，电机的定子的绕组至少局部突入该第二径向流出区域中。第一径向流出区域就此而言是在第一冷却空气腔与第一轴向流通区域之间的流通连接，而第二径向流出区域建立了在第二冷却空气腔与第二轴向流通区域之间的流通连接。

第一径向流出区域和/或径向流出区域如此布置，使得定子绕组、特别是定子的绕组头至少局部突入其中。沿相应的径向流出区域流动的冷却空气对此而言流经定子或者流向定子。在此，定子的绕组有效地由冷却空气冷却。

本发明的另一优选设计方案设定，第一径向流出区域和/或第二径向流出区域穿过电机的布置在壳体中的冷却套，其中，在冷却套中设计有至少一个冷却流体通道。冷却套用于冷却电机或者将热量从电机导出。优选地，冷却套或在其中构成的冷却流体通道共同构成第一热交换器和/或第二热交换器。

现在设定，第一径向流出区域或第二径向流出区域穿过冷却套延伸，为此冷却套具有相应的凹槽。优选地，凹槽与冷却流体通道间隔地设计在冷却套中。借助于冷却套一方面实现冷却空气沿第一径向流出区域和/或第二径向流出区域的引导，而另一方面实现电机的有效冷却。例如紧接着凹槽，相应的轴向流通区域连接到第一径向流出区域或第二径向流出区域。

在本发明的另一设计方案的范围中设定，第一轴向流通通道和/或第二轴向流通通道由冷却套的外周面和壳体的内周面沿径向限定边界。相应的轴向流通通道对此而言在冷却套与壳体之间延伸。这表示，由相应的轴向流通通道流经的冷却空气可以将热量不仅输出给壳体而且输出给冷却套。热量可以直接由该壳体到达电机的外部环境中。在冷却套中相反地，如上所述，设有冷却流体通道，从而进入到冷却套中的热量可以借助于冷却流体导出。

借助于电机的上述设计方案，该电机具有第一冷却空气路径和第二冷却空气路径，原则上可能的是，省去借助于冷却套或冷却流体的主动冷却。在该情况下，将热量由流经第一轴向流通通道或第二轴向流通通道的冷却空气传输到壳体并且由该壳体输出到外部环境中，例如通过对流、特别是自然对流。

本发明的另一优选设计方案设定，第一冷却空气路径在第一轴向流通区域与第二冷却空气腔之间具有第一径向流入区域，该第一径向流入区域存在于设计在电机的壳体中的第一径向流入通道中；和/或第二冷却空气路径在第二轴向流通区域与第一冷却空气腔之间具有第二径向流入区域，该第二径向流入区域存在于设计在电机的壳体中的第二径向流入通道中。第一径向流入区域或第一径向流入通道对此而言建立了在第一轴向流通区域与第二冷却空气腔之间的流通连接，而经由第二径向流入区域或第二径向流入通道存在在第二轴向流通区域与第一冷却空气腔之间的流通连接。

第一径向流入通道或第二径向流入通道设计在电机的壳体中。第一径向流入通道或第二径向流入通道具有纵中轴线，该纵中轴线至少接近地——特别是正好——垂直于转轴或者与转轴平行的直线。在其背向第一轴向流通区域的侧上，第一径向流入通道具有至少一个流经开口，通过该流经开口冷却空气可以进入第二冷却空气腔。相反地，第二径向流入通道在其背向第二径向流通区域的端部上具有至少一个流经开口，通过该流经开口冷却空气可以流入第一冷却空气腔。

优选地，给第一径向流入通道和/或第二径向流入通道分别配置多个流经开口，该流经开口沿周向相互间隔地布置。例如，流经开口在此沿径向与转轴具有相同间隔。借助于多个流经开口实现均匀和低涡流地将冷却空气输送给相应的径向通风机叶轮。

在纵截面中沿转轴或沿径向看去，一个或多个流经开口具有与转轴的如下间隔，该间隔小于第一径向通风机叶轮和/或第二径向通风机叶轮的通风机叶片与转轴的间隔。因此将相应的冷却空气腔的冷却空气输送到相应的径向通风机叶轮的抽吸侧上。相应地，借助于一个或多个径向通风机叶轮可以实现冷却空气通过电机或第一冷却空气路径和/或第二冷却空气路径的有效输送。

本发明的一个优选改进方案设定，第一径向流入通道设计在电机的壳体的第一轴承盖中，和/或第二径向流入通道设计在电机的壳体的第二轴承盖中。壳体例如具有壳体罩，壳体罩在其两个端侧上具有开口，该开口借助于轴承盖关闭。第一轴承盖和轴承盖就此而言布置在壳体罩的沿轴向对置的侧上或者固定在其上。第一径向流入通道现在被配置给第一轴承盖，而第二径向流入通道被配置给壳体的第二轴承盖。优选地，在相应的轴承盖中也设计有相应的径向流入通道的流经开口。

最后可以在本发明的另一设计方案中设定，设有多个第一冷却空气路径，其中，第一冷却空气路径的第一轴向流通区域中的分别两个相互对置；和/或设有多个第二冷却空气路径，其中，第二冷却空气路径的第二轴向流通区域中的分别两个相互对置。借助于多个第一冷却空气路径或多个第二冷却空气路径可以进一步改善对于电机的冷却效果。特别优选地，相应冷却空气路径的轴向流通区域相互正好相反地关于转轴对置地布置。特别优选地，所有冷却空气路径的轴向流通区域沿周向均匀分布，从而实现电机的特别均匀的冷却。

附图说明

以下根据在附图中示出的实施例进一步阐明本发明，而不对本发明造成限制。其中：

图1示出在第一周向位置上电机的纵截面视图；

图2示出在第二周向位置上电机的纵截面视图；

图3示出穿过电机的冷却空气路径的示意图；

图4示出在第一实施形式中电机的一个区域的横截面视图；以及

图5示出在第二实施形式中电机的一个区域的横截面视图。

具体实施方式

图1示出电机1的示意纵截面视图，该电机具有转子2以及定子3。转子2围绕转轴4可转动地支承在电机1的壳体5中，而定子3位置固定地布置在壳体5中。壳体5具有例如壳体罩6，壳体罩在其端侧上设有第一轴承盖7和第二轴承盖8，特别是被关闭。轴承盖7和8具有轴承9、特别是滚动轴承，其用于支承转子2的轴10。

在轴10上布置转子板组11，特别是与轴10抗转动地连接。通过转子板组11将鼠笼绕组12保持在轴10上。此外在转子2上布置第一径向通风机叶轮13以及第二径向通风机叶轮14。例如，径向通风机叶轮13和14与转子2或轴10抗转动地连接。出于该目的，径向通风机叶轮13和14优选布置在鼠笼绕组12上并且通过该鼠笼绕组固定在转子板组11并继而固定在轴10上。径向通风机叶轮13和14分别具有通风机叶轮叶片15，借助于通风机叶轮叶片可以实现冷却空气沿径向的输送。

第一径向通风机叶轮13存在于第一冷却空气腔16中，第二径向通风机叶轮14存在于第二冷却空气腔17中。沿轴向看去，冷却空气腔16和17分别存在于轴承盖7与8以及转子板组11之间。特别是，冷却空气腔16和17沿轴向与转子板组11相互通过流通技术分离。可见的是第一冷却空气路径18，其具有第一径向流出区域19、第一轴向流通区域20以及第一径向流入区域21。第一径向流出区域19由第一冷却空气腔16或第一径向通风机叶轮13沿径向向外延伸。

在此，第一径向流出区域如此布置，使得定子3的绕组22或者具有绕组22的定子绕组头突入该第一径向流出区域中。绕组22或相应的定子绕组头例如经由定子板组位置固定地布置或固定在壳体5中。例如定子板组23为此作用在冷却套24上，该冷却套被布置在壳体5中。第一径向流出区域19在过渡到第一轴向流通区域20中之前穿过冷却套24。出于该目的，冷却套24具有至少一个第一凹槽25。凹槽25例如边缘打开地存在于冷却套24中，从而径向流出区域19在该位置上一方面由冷却套24而另一方面由轴承盖8限定边界。

紧接着第一径向流出区域19是第一轴向流通区域20。该第一轴向流通区域存在于第一轴向流通通道26中，该第一轴向流通通道由冷却套24的外周面27和壳体5的、特别是壳体罩6的内周面28限定边界。例如冷却套24为了构成第一轴向流通通道26而具有边缘打开的空隙并且以其外周面27的、紧接着该空隙相邻的区域贴靠在壳体5或壳体罩6、特别是内周面28上。

紧接着第一轴向流通区域20在流通技术上是第一径向流入区域21，其存在于第一径向流入通道29中。第一径向流入通道29设计在壳体5中，特别是在第一轴承盖7中。在其背向第一轴向流通区域20的侧上，径向流入通道29具有至少一个流经开口30，优选然而具有多个流经开口30。经由流经开口30，径向流入通道29与第二冷却空气腔17流通连接。流经开口30在此优选沿径向具有与轴10或转轴4之间相比于第二径向通风机叶轮14并且特别是第二径向通风机叶轮14的通风机叶片15更小的间隔。

为了构成径向流入通道29，第一轴承盖7例如由两个轴承盖件31和32组成。优选地，径向流入通道29边缘打开地设计在轴承盖件31中。至少一个流经开口30也存在于轴承盖件31中。轴承盖件32相比之下设计为平板。在电机1的装配中，将轴承盖件32如此放置到轴承盖件31上，使得径向流入通道29相对于电机1的外部环境关闭，从而现在径向流入通道29设计在轴承盖件31与32之间。

特别优选地，给第一轴向流通区域20配置第一热交换器33。出于该目的，冷却套24具有至少一个冷却流体通道34，冷却流体通道在电机1的运行期间可以由冷却流体流经。沿着轴向流通区域20可以将热量从冷却空气或者按照箭头35过渡到壳体5或壳体罩6并且由此导出到外部环境中。附加地或备选地，热量可以按照箭头36借助于热交换器33传输给位于冷却流体通道34中的冷却流体并且由该冷却流体从电机1导出。然而已经在径向流出区域19中热量可以过渡到冷却空气。这通过箭头37和38标明，其中，一方面热量由转子2而另一方面热量由定子3传输给冷却空气。清楚的是，借助于电机1的这样的设计方案可以实现特别有效的冷却。

图2示出在另一周向位置上电机1的纵截面视图。原则上参照上述实施方案。在这里示出的视图中可见第二冷却空气路径39，该第二冷却空气路径具有第二径向流出区域40、第二轴向流通区域41以及第二径向流入区域42。第二冷却空气路径39由第二冷却空气腔17延伸直至第一冷却空气腔16。首先将冷却空气从第二冷却空气腔17沿第二径向流出区域40输送。在此冷却空气流经绕组22。类似于前述实施方案就此而言可以在径向流出区域40中将热量不仅由转子2而且由定子3过渡到冷却空气。这通过箭头43和44标明。

在冷却套24中设有凹槽45，该凹槽可以类似于凹槽25设计。冷却空气可以通过凹槽45到达轴向流通区域41中。在流经该轴向流通区域之后冷却空气在径向流入区域42中朝流经开口46的方向引导，通过该流经开口冷却空气可以由径向流入通道47——在该径向流入通道中存在径向流入区域42——进入第一冷却空气腔16。径向流入通道47类似于径向流入通道29地设计在第二轴承盖8中。出于该目的，该第二轴承盖例如由轴承盖件48和49组成。为此参照轴承盖件31和32的上述实施方案。

给在轴向流通通道50中存在的轴向流通区域41配置第二热交换器51。相应地可以在轴向流通区域41中将热量按照箭头52传递给壳体5或壳体罩6并且由此输出到外部环境中。附加或备选地热量可以借助于热交换器51传递给在冷却流体通道34中存在的冷却流体并且利用该冷却流体导出。这通过箭头53标明。原则上第一冷却空气路径18和第二冷却空气路径39类似地、然而特别是镜像地构成。相应地，对于冷却空气路径18或39的相应实施方案也可传递给分别其他的冷却空气路径39或18。在此可注意的是，冷却空气路径18和39或者至少其轴向流通区域20和41沿周向关于转轴4相互错开地布置。优选地，轴向流通区域20和41沿轴向然而至少部分地叠合。

图3示出冷却空气路径18和39的示意图。清楚的是，存在闭合的回路，其中，冷却空气通过冷却空气路径18基本上沿第一方向并且通过冷却空气路径39沿与第一方向相反的第二方向输送。在此冷却空气沿第一冷却空气路径18从第一冷却空气腔16到达第二冷却空气腔17中，而沿着第二冷却空气路径39由第二冷却空气腔17返回第一冷却空气腔16中。

图4示出在第一实施形式中电机1的横截面视图。该截面在此沿着在图1中标明的截面标记A实现。根据在此示出的实施形式清楚的是，存在两个第一冷却空气路径18以及两个第二冷却空气路径39。首先分别径向流出区域19和轴向流通区域20是可见的。由后者仅仅标明轴向流通区域41。清楚的是，在轴向流通区域20和41或相应的轴向流通通道26和50中分别存在肋54、特别是轴向肋54。这些肋用于改善由冷却空气到冷却流体的热过渡。肋54对此而言被配置给热交换器33和51。

图5示出在第二实施形式中电机1的横截面视图。参照前述实施方案并且以下仅仅讨论区别。清楚的是，仅仅存在第一冷却空气路径18以及第二冷却空气路径39。设定，冷却空气路径18和39的轴向流通区域20和41位于虚拟平面的相同侧上，该平面容纳转轴4。相应地，两个轴向流通区域20和41布置在电机1的相同侧上。电机1的这样的设计方案能实现紧凑的壳体5。