具有通过轴来冷却磁体的冷却回路的旋转式电机的制作方法

具有通过轴来冷却磁体的冷却回路的旋转式电机
1.本发明要求于2019年2月28日提交的序列号为1902103的法国申请的优先权，该申请的内容(文字、附图和权利要求)通过引用合并于此。
技术领域
2.本发明涉及一种旋转式电机，该类型的旋转式电机包括通过转子轴来实施冷却的冷却回路，所述冷却回路能够冷却所述转子的磁体。


背景技术：

3.目前，旋转式电机(例如能够移动机动车辆的大功率电机)需要用于冷却构成该旋转式电机的不同构件的冷却部件，尤其是用于冷却转子的冷却部件，转子通常包括永磁体，该永磁体超过一定的温度会不可逆地变成非磁性的。已经提出了许多用于冷却转子并因此冷却布置在该转子中的磁体的解决方案。例如，在文件us2010/0194220中描述了一种电机，该电机的冷却回路的循环通过中空转子轴执行，然后通过由该转子轴中的轴向管道所提供的转子平衡法兰轴向地执行：转子的冷却仅仅沿着该转子的轴向端面执行，并稍微穿过转子轴。转子的冷却效率不高。
4.在文件us2005/0156471中描述了一种电机，该电机的冷却回路的循环通过中空转子轴执行，然后在该中空转子轴与第二管状轴间形成的环形空间中轴向地执行，所述第二管状轴卡紧在该中空轴上并紧装配有转子。当离开该环形空间时，冷却流体沿转子的轴向端面滑动。由于第二管状轴与转子之间的热阻，冷却回路很复杂并且效率不高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种旋转式电机，所述旋转式电机包括通过轴来实施冷却的冷却回路，该冷却回路简单有效且没有上述缺点。
6.为此目的，本发明提供了一种旋转式电机，所述旋转式电机包括：壳体，所述壳体包括两个轴承；转子轴，所述转子轴经由所述轴承可自由旋转地装配在所述壳体中；转子，所述转子紧装配在所述转子轴上以便驱动所述转子轴旋转，并且包括第一轴向端面和第二轴向端面，所述转子包括用于存储永磁体的存储凹部，所述永磁体在所述第一轴向端面与所述第二轴向端面之间轴向地延伸并且通向所述第一轴向端面与所述第二轴向端面；以及冷却回路，所述冷却回路包括冷却流体的输送管道和供给管道，所述输送管道同轴地布置在所述转子轴中，所述供给管道径向地定向并布置在所述转子轴中，并与所述输送管道和所述转子流体连通，所述转子包括两个转子区块，并且所述冷却回路还包括中空分布间隔件，所述中空分布间隔件轴向地定位成夹置于所述两个转子区块之间并与所述供给管道和所述存储凹部流体连通。
7.这种间隔件的存在能够以简单的方式引导冷却流体在电机转子中循环。使用由单件制成的间隔件有利于其建模和安装。
8.有利地但非限制性地，根据本发明的旋转式电机具有以下技术特征中的至少一
项：
9.‑
所述中空分布间隔件包括两个侧壁，所述两个侧壁包括面对所述存储凹部的供给孔；
10.‑
所述供给孔的形状与所述存储凹部的截面的形状相似；
11.‑
所述侧壁的形状与所述第一轴向端面和所述第二轴向端面的形状相似；
12.‑
所述中空分布间隔件包括面对所述转子轴的外表面延伸的径向内底壁，所述径向内底壁包括输送孔，所述输送孔配置成与所述供给管道直线对齐；
13.‑
所述供给管道通向布置在所述转子轴的外表面的径向外圆周上的环形凹槽；
14.‑
所述输送孔通向所述环形凹槽；
15.‑
所述旋转式电机包括装配在所述转子轴上的转子平衡法兰，所述转子平衡法兰抵靠在所述第一轴向端面和所述第二轴向端面中的一个上；
16.‑
所述旋转式电机包括装配在所述转子轴上的第二转子平衡法兰，所述第二转子平衡法兰抵靠在所述第一轴向端面和所述第二轴向端面中的另一个上；以及，
17.‑
所述转子区块是转子板材的轴向堆叠件。
18.所述冷却流体能够是气体(例如空气)或液体(例如水或油)。
19.优选地，所述冷却流体在存储所述永磁体的存储凹部中循环。
20.所述冷却流体可在所述转子的永磁体的外表面的一部分上与所述永磁体直接接触，以便能够最佳地获取要排出的热量，从而保护所述转子的永磁体。
21.术语“直接接触”是指与永磁体的外表面物理接触，该外表面可任选地覆盖有保护漆。
22.优选地，根据本发明的电机冷却回路不包括布置在所述存储凹部中且位于所述永磁体附近的尤其是轴向的沟槽。因此，能够在所述转子中以简单的方式引导所述冷却流体，而无需添加穿过所述板材的专用沟槽。
23.优选地，所述转子板材是基本完全相同的，即至少在轴的侧部相同。
24.本发明尤其适用于大功率电机。
25.电机的最大旋转速度可很高，例如大于10000tr/min，更好地大于12000tr/min，例如为是大约14000tr/min至15000tr/min，又或甚至为20000tr/min或25000tr/min。电机的最大转速可小于100000tr/min，甚至小于60000tr/min，又或甚至小于40000tr/min，更好地小于30000tr/min。
26.所述转子的直径可小于400mm，更好地小于300mm，并且大于50mm，更好地大于70mm，该直径例如在100mm与200mm之间。
附图说明
27.通过阅读以下对于本发明实施例的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：
28.‑
图1是根据本发明的一个实施例的旋转式电机的四分之一三维剖视图；
29.‑
图2是图1的电机沿另一个定向的四分之一三维剖视图；
30.‑
图3是是沿iii
‑
iii的四分之一三维剖视细节图，示出了图1的电机的转子的布置；
31.‑
图4是图1的电机的中空分布间隔件的局部三维图；以及，
32.‑
图5是图1的电机的转子轴的一个实施变型的细节图。
具体实施方式
33.参考图1至图3，将描述根据本发明的旋转式电机1的一个实施例。
34.根据本发明的旋转式电机1包括壳体10，所述壳体此处由壳体盖12和包括底部13的壳体本体11形成。根据本发明的旋转式电机1还包括布置在壳体10内部的转子6，该转子固定地装配在具有纵向轴线x的转子轴5上。转子轴5通过壳体盖12中的轴承52并且通过壳体本体11的底部13中的轴承53可自由旋转地保持在壳体10中。
35.另一方面，根据本发明的旋转式电机1包括定子，该定子固定地装配在壳体10中以便完全地围绕转子6。所述定子此处包括定子本体40和绕组41，该绕组纵向地接收于定子本体40中并且具有线圈头部42、43，这些线圈头部延伸至从定子本体40的两侧纵向地突出。根据本发明的旋转式电机1还包括此处的环形冷却腔室21，所述环形冷却腔室布置成夹设于定子本体40与壳体10的壳体本体11的侧壁之间。
36.转子6此处包括两个转子区块61，所述两个转子区块能够是单件式的或是转子板材的轴向堆叠件。堆叠件是实施根据本发明的旋转式电机1的有利解决方案。转子6包括第一轴向端面62和第二轴向端面63。第一轴向端面62是转子区块61中的一个的一部分，并且第二轴向端面63是转子区块61中的另一个的一部分。而且，转子6包括用于存储永磁体90的至少一个存储凹部9，所述永磁体在第一轴向端面62与第二轴向端面63之间轴向地延伸并且通向第一轴向端面62与第二轴向端面63。此处，转子6包括均匀地分布在转子6的圆周上的一系列的存储凹部9，每个存储凹部9包括永磁体90。这些存储凹部9具有不同的径向定向：在圆周上相邻的两个存储凹部9基本形成“v”形。在所示的实施例中，两个转子区块61每个都包括均匀分布在转子6的圆周上的该一系列的存储凹部9，每个存储凹部9包括永磁体90，该永磁体的长度与所考虑的转子区块61的轴向长度相似。一旦永磁体90被放置在相关联的存储凹部9中，在所述永磁体90与相关联的所述存储凹部9之间存在缝隙。
37.为了确保转子6良好地保持在转子轴5上，根据本发明的旋转式电机1还包括紧装配在该转子轴上的平衡法兰7。此处如图所示，平衡法兰7具有垫圈的大体形状。在装配根据本发明的旋转式电机1时，平衡法兰7紧紧地抵靠在转子6的第二轴向端面63上。注意到，第二平衡法兰71也以同样的方式定位成紧紧地抵靠在第一轴向端面62上。这两个平衡法兰7和71能够是相同的。
38.另一方面，转子6包括间隔件8，该间隔件轴向地定位在两个转子区块61之间以便在将转子6组装在转子轴5上时使得间隔件8同时抵靠在两个转子区块61上，并且夹置于这两个转子区块61之间。转子6以已知的方式紧装配在转子轴5上。间隔件8是中空分布间隔件。该间隔件如在图4上更详细示出。中空分布间隔件8包括内腔室85，该内腔室由径向内底壁81和径向外上壁82径向地限界，该径向外上壁面对底壁81延伸并且与底壁81在径向上隔有距离。内腔室85由两个侧壁80轴向地限界，这两个侧壁彼此面对地延伸并且在轴向上隔有距离。侧壁80使底壁81与上壁82联接，以便形成中空分布间隔件8。
39.底壁81包括贯通的输送孔84，该输送孔布置成径向地穿过底壁81。在一个变型中，所述底壁包括一系列的输送孔84，该一系列的输送孔均匀分布在底壁81的圆周上。
40.侧壁80此处彼此相同并且具有盘的形式，这些盘的尺寸与转子6的第一轴向端面62和第二轴向端面63的尺寸相似。这两个侧壁80中的每个包括供给孔83，该供给孔定位成在组装根据本发明的旋转式电机1的转子6时使得供给孔83面对(抵靠所考虑的侧壁80的)转子区块61的存储凹部9。此处，供给孔83形成孔口以便同时面对在圆周上相邻的形成“v”形径向定向的一对存储凹部9，该“v”的顶点定向成向心(在图3上示出了这些对中的三对)。因此，在侧壁80的每个上布置的均匀分布在圆周上的供给孔83与转子6的转子区块61中的存储凹部9的(如上文所限定的)对同样多。在一个变型中，供给孔83的形状与和其相关联的存储凹部9的截面的形状相似。
41.现在将更详细地描述根据本发明的旋转式电机1的转子轴5。转子轴5包括输送管道51，该输送管道布置在转子轴5中并与该转子轴同轴。因此，转子轴5是中空轴。转子轴5还包括至少一个供给管道54，所述至少一个供给管道径向地定向并且沿着转子轴5的直径贯通。因此，供给管道54从输送管道51延伸至转子轴5的外表面55。供给管道54此处定位成一旦转子6装配在转子轴5上则位于转子6的第一轴向端面62和第二轴向端面63的中间距离处。
42.一旦转子6紧装配在转子轴5上，转子6以及因此更具体地中空分布间隔件8定位在转子轴5上，使得供给管道54和中空分布间隔件8的输送孔84彼此直线对齐，底壁81面对转子轴5的外表面55延伸。因此，供给管道54一方面与输送管道51流体连通，另一方面与间隔件8的内腔室85流体连通，因此更广义地与转子6流体连通。
43.从上文可推导出，刚描述的根据本发明的旋转式电机1包括冷却回路，所述冷却回路包括输送管道51、供给管道54和中空分布间隔件8。所述冷却流体因此从输送管道51进入，然后通过供给管道54以经由间隔件8的供给孔填充内腔室85。然后，所述冷却流体经由中空分布间隔件8的供给孔83进入存储凹部9中。所述冷却流体由此沿着永磁体90行进并以最佳方式将其冷却，以便在转子6的第一轴向端面62和第二轴向端面63的位置处从存储凹部9离开。一旦从存储凹部9离开，由于转子6围绕其纵向轴线的旋转而造成的离心力，所述冷却流体的全部或部分沿着所述转子的第一轴向端面62和第二轴向端面63行进，然后投射在线圈头部42和43上以相继冷却所述线圈头部。
44.参考图5，将简要地描述转子轴5b的一种实施变型。转子轴5b包括环形凹槽540，所述环形凹槽环绕外表面55的圆周。供给管道54通向环形凹槽540的底部。这种环形凹槽540的存在能够简化转子6的中空分布间隔件8以及因此输送孔84相对于供给管道54的角度定位：内腔室85由此始终经由环形凹槽540与供给管道54流体连通。
45.上文所述的根据本发明的旋转式电机1能够实施用于冷却转子6的冷却回路，尤其是通过使冷却流体直接接触在永磁体90的外表面的一部分上而冷却转子6的永磁体90的冷却回路，以便能够最佳地获取要排出的热量，从而保护转子6的永磁体90。
46.上文所述的根据本发明的旋转式电机1能够是同步或异步电机。该旋转式电机尤其是电动机动车辆(battery electric vehicle)和/或混合动力机动车辆(hybrid electric vehicle
‑
plug
‑
in hybrid electric vehicle)的牵引或驱动电机，所述机动车辆例如为个人轿车、小型卡车、卡车、公共汽车、大客车。根据本发明的旋转式电机1可实施在工业和/或能源生产应用中，例如为风力发动机、船、潜艇。
47.当然，在不脱离本发明的范围的情况下，能够对本发明进行多种修改。