密封管式马达的制作方法

1.本发明涉及一种密封管式马达(spaltrohrmotor)，该密封管式马达具有定子和相对于该定子可旋转地支承的转子，该定子具有至少一个叠片组和至少一个绕组，该至少一个绕组具有绕组头。在定子与转子之间布置有至少一个密封管元件。密封管元件例如是独立的密封管或衬管(liner)，该密封管或衬管在其制造过程中与定子(尤其以形状锁合和/或材料锁合的方式)与定子连接。至少一个支撑环联接至密封管元件。支撑环单独地和/或与密封管元件一起提供了至少部分地在轴向上在叠片组旁延伸的支撑区段。支撑区段以至少一个密封区段贴靠至少一个密封装置，使得转子室相对于定子室以对冷却剂密封的方式被密封。


背景技术：

2.这种密封管式马达大多被实施为电力驱动机器并且例如被实施为永磁激励的同步机器。通常通过直接的绕组头冷却对密封管式马达进行冷却，其中定子绕组的绕组头由液态的冷却介质从四周冲刷。
3.这种密封管式马达从de 10 2018 115 927 a1中已知。该处描述的密封管式马达可靠地满足了其要求。尽管如此，该密封管式马达值得进一步开发和改进。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的在于提供一种密封管式马达，该密封管式马达在规定的运行条件下提供了可靠的冷却剂密封性并且在此同时可低耗费或经济地制造。优选地，密封管式马达还应具有尽可能小的重量。
5.该目的通过具有本发明特征的密封管式马达来实现。本发明的优选的改进方案是优选实施方式的主题。从发明概述和实施例说明中得出本发明的其他的优点。
6.根据本发明的密封管式马达包括定子，该定子具有至少一个叠片组和至少一个绕组，该至少一个绕组具有绕组头。密封管式马达包括相对于定子可旋转地支承(尤其支承在壳体结构上)的至少一个转子。密封管式马达包括至少一个密封管元件。该密封管元件(在径向间隙中)布置在定子与转子之间。密封管式马达包括至少一个支撑环。支撑环联接至密封管元件。支撑环至少部分地单独地和/或至少部分地与密封管元件一起提供了支撑区段。支撑区段至少部分地在轴向上在叠片组旁延伸。支撑区段尤其在轴向上从叠片组突出。支撑区段以至少一个密封区段贴靠至少一个密封装置。由此，转子室尤其相对于定子室以对冷却剂密封的方式被密封。在此，支撑区段包括从密封区段延伸直至支撑区段(尤其支撑环和/或密封管)的轴向端部的端部区段。在此，支撑区段构造为至少在轴向方向上暴露。
7.本发明提供了许多优点。支撑区段以其暴露的端部区段提供了显著优点。由此可以特别有利地补偿密封管式马达运行期间由热引起的膨胀或由机械引起的运动。在端部区段上游的密封区段提供了进一步的优点。由此通过解耦同时也确保了转子室相对于定子室的可靠密封。本发明还提供了以下优点，即可以以结构上低耗费的方式实现解耦和密封并
且可以特别经济地制造马达。
8.优选地并且有利地，端部区段也构造为在径向方向上暴露。该端部区段尤其构造为完全暴露。特别优选地，在密封区段之外的(整个)支撑区段构造为暴露。尤其，端部区段、优选在密封区段之外的整个支撑区段构造为在其径向外侧和/或其径向内侧上暴露。端部区段优选地与周围的构件并且优选地与壳体结构具有间隔，该间隔对应于支撑环的壁厚度的至少两倍并且尤其三倍。在所有设计方案中优选的是，支撑环的至少一个轴向端部构造为在轴向方向和/或径向方向上暴露。
9.密封装置尤其被紧固在壳体结构上。壳体结构尤其构造为轴承盖和/或端侧凸缘或包括至少一个这种轴承盖和/或端侧凸缘。在所有设计方案中优选的是，端部区段与壳体结构间隔开。在此，支撑区段优选地(仅)借助于密封装置支撑在并且尤其径向地支撑在壳体结构上。密封装置优选地包括至少一个密封唇并且优选地包括弹性的密封唇并且特别优选地包括弹性体密封唇。这种支撑提供了构件的特别有利的解耦并且同时还提供了对支撑环或密封管的可靠支撑。尤其，密封装置以径向内侧和/或以至少一个轴向侧贴靠壳体结构。
10.密封区段优选地布置在支撑区段的径向内侧上。尤其其方式为使得支撑区段以其径向内侧贴靠在密封装置上并且优选地贴靠在弹性体密封唇上。支撑区段尤其在周向上围绕密封装置。支撑区段尤其借助于密封装置径向向内被密封。支撑区段还可以以其径向外侧和/或以轴向侧贴靠密封装置。
11.密封管元件尤其布置在支撑环的径向内侧上。尤其其方式为使得密封管元件以径向外侧支撑在支撑环的径向内侧上。密封管元件可以布置在支撑环的径向外侧上。尤其其方式为使得密封管元件以径向内侧支撑在支撑环的径向外侧上。
12.可以实现并且有利的是，密封管元件和支撑环在接合区域中至少部分地重叠。在此，密封管元件和支撑环可以在接合区域中在径向内侧和/或径向外侧以面齐平的方式过渡到彼此中。接合区域可以部分地或完全地在支撑区段上延伸或也延伸超过该支撑区段。在所有设计方案中优选的是，支撑环和密封管元件是独立的构件。
13.可以实现并且有利的是，端部区段在径向内侧上至少部分地与定子室处于流动连接。这种设计方案与解耦结合可以实现特别有利的冷却效果。通过暴露的设计方案，冷却剂可以在端部区段的径向内侧上流至密封装置或密封区段。
14.在所有设计方案中特别优选并且有利的是，支撑环也附接至叠片组。支撑环尤其被紧固在叠片组上。叠片组和支撑环尤其至少部分地重叠。可以实现的是，叠片组和支撑环在其径向内侧上以面齐平的方式过渡到彼此中。
15.支撑环优选地以力锁合的方式与叠片组接合。支撑环特别优选地仅以力锁合的方式与叠片组接合。由此防止了由热或机械引起的叠片组的变化影响支撑环并且因此影响冷却剂密封性。支撑环优选地借助于径向配合并且特别优选地仅借助于径向配合与叠片组接合。尤其在马达的按照预期设置的整个工作温度范围内提供这种接合。支撑环尤其不以材料锁合的方式与叠片组接合。尤其为了进行径向配合，在支撑环和/或叠片组中(分别)设置有至少一个轴向突起部。
16.特别优选地，支撑环由至少一种纤维复合材料制成。支撑环优选地具有纤维复合材料的至少两层并且尤其是多层的层结构。尤其提供了玻璃纤维增强和/或碳纤维增强的
塑料。除了在热膨胀方面的优点之外，这种复合材料还提供了电磁中性。此外在支撑环由纤维复合材料制成的情况下，也可以特别低耗费地制造上文描述的突起部。该突起部例如可以被研磨到期望的配合尺寸。然而还可以实现的是，支撑环由金属材料并且例如由铝或钢制成。
17.支撑环尤其(在接合区域中)被层压到密封管元件上。支撑环尤其从径向外侧被层压到密封管元件上。为此，尤其是纤维复合材料的层被针对性地施加到密封管元件上。这提供了可靠的支撑效果并且同时在运行期间允许足够的膨胀性能。还可以实现的是，密封管元件被层压到支撑环处或支撑环上。在所有设计方案中优选的是，支撑环不被粘合到密封管元件上或不与密封管元件粘接。尤其在接合区域中不设置任何粘合连接并且优选地也不设置任何其他的材料锁合连接。
18.支撑环和密封管元件优选地至少部分地由相同的材料并且特别优选地由纤维复合材料制成。已证明这对密封管式马达的运行的热膨胀性能是特别有利的。支撑环和密封管元件尤其由不导电的或仅具有非常低的导电性的材料制成。
19.密封管元件尤其具有最大为一毫米并且优选地最大0.7mm并且特别优选地最大0.5mm的壁厚度。例如提供0.4mm+/-10％的壁厚度。支撑环尤其具有最大对应于密封管的壁厚度的六倍、并且优选地最大五倍并且特别优选地最大四倍的壁厚度。支撑环例如具有1.6mm+/-10％的壁厚度。
20.支撑环尤其由具有与叠片组的热膨胀系数相适配的热膨胀系数的材料制成。在此尤其考虑径向方向上的膨胀。尤其，支撑环和叠片组的膨胀系数至少几乎相同并且例如具有+/-10％的偏差。支撑环的材料特别优选地具有与钢的膨胀系数相适配并且例如是12x 10-6 1/k的热膨胀系数。由此可以抵抗在定子被硬化或退火时的分离。
21.对这些膨胀系数的适配优选地借助于层结构并且特别优选地通过对纤维复合材料的纤维角度的针对性的定向来实现。纤维角度在此尤其被定向成使得在径向方向上实现期望的膨胀系数。
22.尤其，绕组头在轴向上在端侧从叠片组突出。密封区段在此优选地布置在与这些绕组头至少部分地重叠的轴向位置中。尤其，密封区段在径向上比绕组头更靠内。还可以实现的是，接合区域布置在与叠片组至少部分地重叠的轴向位置中。接合区域还可以至少部分地布置在与这些绕组头重叠的轴向位置中。密封区段在绕组头下方的这种布置提供了许多优点。密封管元件尤其在绕组头的区域中(仅)被支撑环支撑。密封管元件可以在轴向上在绕组头之前终止或至少部分地与绕组头轴向重叠。尤其，支撑环在轴向上从绕组头突出。支撑环还可以在轴向上突出超过绕组头。
23.优选地，支撑环被布置成与绕组头间隔开。支撑环优选地不与绕组头接触。如果设置了浇注料，那么支撑环尤其不与绕组头的浇注料接触。尤其，至少端部区段并且优选地整个支撑区段被布置成与绕组头间隔开。
24.密封管式马达尤其包括至少两个支撑环。优选地，该密封管的轴向端部分别被指配有至少一个支撑环。密封管元件尤其在其轴向端部上分别借助于至少一个支撑环被支撑。尤其，支撑环在此的设计和布置如上文所述。可以实现的是，在两个轴向端部上提供相同的支撑环布置。还可以实现的是，在轴向端部上分别提供不同的支撑环的设计方案或布置。优选地，密封管元件分别借助于布置在相对置的轴向端部上的至少两个支撑环径向地
支撑在密封装置上。
25.在本发明的范围内，暴露设计(freiliegende ausbildung)尤其应被理解为与密封管式马达的其他构件并且优选地与壳体结构间隔开的布置。在本发明的范围内，轴向和径向的位置说明尤其涉及密封管式马达的纵向轴线或旋转轴线。在本发明的范围内，密封管式马达应被理解为密封管式电动机器，因此根据本发明的密封管式马达可以是电动机或发马达。
26.密封管元件尤其被紧固在定子侧。密封管元件尤其以径向外侧贴靠定子的径向内侧。支撑环尤其不被紧固在转子侧。密封管元件尤其突出超过定子的轴向端部。密封管元件尤其以外周面贴靠定子。尤其，密封管元件单独地或与至少一个支撑环的组合适用于并且构造为使得转子室相对于定子室被密封。可以实现的是，至少一个支撑环并且优选地至少两个支撑环延长密封管元件，使得在定子室与转子室之间形成流体分离。
27.在支撑区段中，密封管元件和支撑环可以部分地或完全轴向重叠。于是密封管元件和支撑环优选地在支撑区段内彼此联接。然而仅支撑环可以在支撑区段中延伸。于是密封管元件和支撑环优选地在支撑区段外并且尤其在端部区段外彼此联接。
28.密封管元件和支撑环可以在与叠片组至少部分地重叠的轴向位置处彼此联接。密封管元件和支撑环也可以至少部分地在轴向上在叠片组旁彼此联接。密封管元件和支撑环可以至少部分地在端部区段中彼此联接。
29.密封管元件优选地在支撑环的整个轴向长度上延伸。密封管元件和支撑环优选地具有共用的轴向端部。于是支撑区段由密封管元件和支撑环共同形成。然而还可以实现的是，密封管元件仅在支撑环的轴向长度的一部分上延伸。于是支撑环优选地突出超过密封管的轴向端部。在此，支撑区段可以单独地由支撑环形成或部分地由密封管元件和支撑环共同形成。
30.在支撑区段中，支撑环可以部分地或以其整个轴向长度与密封管元件同心地布置。在此，支撑环可以布置在密封管的内侧或外侧上。端部区段尤其与支撑环的朝向叠片组的轴向端部相反。端部区段尤其背离叠片组。
31.可以实现的是，密封管式马达包括至少一个端盘(也被称为端侧盘)，该端盘布置在叠片组的轴向端侧上并且尤其平行于该轴向端侧延伸。端盘因此也可以被称为端侧盘。在这种设计方案中特别优选地，支撑环被布置成与端盘间隔开。支撑环尤其不与端盘连接。端盘和支撑环尤其由不同的材料制成。端部区段尤其构造为以与端盘间隔开的方式暴露。这可以实现与端盘的热解耦和/或机械解耦，这已被证明是特别有利的。
32.在本发明的范围内，密封管元件优选地被理解为密封管或衬管。密封管元件尤其包括至少一个密封管或构造为这种密封管。密封管尤其构造为单独的构件。密封管尤其可与定子分开制造。在密封管式马达的运行状态下，密封管尤其被牢固地装入。替代地或附加地，密封管元件可以包括至少一个衬管或构造为这种衬管。衬管尤其可至少部分地在定子中制造或是在定子中制造(例如硬化)的。定子可以至少部分地用作用于制造衬管的模制工具。衬管例如(至少在接合区域中)被层压到定子上或定子处。衬管尤其以形状锁合和/或材料锁合的方式与定子连接。衬管优选地牢固地与定子连接(尤其不可以无损的方式分离)。密封管元件可以被称为定子密封件。
附图说明
33.从实施例中得出本发明的其他优点，以下将参照附图对这些实施例进行说明。
34.在附图中：
35.图1以剖侧视图示出了根据本发明的密封管式马达的纯示意性的细节图示。
具体实施方式
36.图1局部地示出了根据本发明的密封管式马达1，该密封管式马达在此可以实现对定子11的绕组51的直接冷却。定子11配备有叠片组41，绕组51的绕组头61在该叠片组的端侧上突出。密封管式马达1此外包括在此未详细展示的转子21。转子可旋转地支承在壳体结构31上。壳体结构31在此例如是轴承盖或凸缘。为了清楚起见在此仅示出了密封管式马达1的一个轴向侧。优选地，相对置的一侧构造为是类似的。
37.在定子11与转子21之间构造有径向间隙，密封管元件2在该径向间隙中延伸。在密封管2的突出超过定子11的轴向端部的区段上分别布置有支撑环3。由此形成了被冷却剂流经的定子室110与转子室210的流体密封的分离。密封管元件2在(在此未示出的)轴向端部上同样配备有支撑环3。尤其在该处以类似的方式实现了支撑和密封。通过支撑环3对密封管元件2进行径向支撑。
38.在运行期间，液态冷却剂经由冷却通道6被引入到定子室110中并且在该处沿着绕组头61和绕组51的其余部分流动。被加热的冷却剂然后可以经由在此不可见的另外的冷却通道6从定子室110再次被导出。
39.支撑环3在此与密封管元件2一起形成支撑区段7，该支撑区段以密封区段23支撑在密封装置4上。密封装置14在此被紧固在壳体结构31上并且具有弹性体装置14。支撑区段在此从叠片组延伸直至支撑环3的端部或密封管2的端部。
40.为了确保与壳体结构31和其他相邻部件的热解耦和机械解耦，支撑区段7在此配备有暴露的端部区段33。端部区段33在此在轴向方向上并且径向向内并且径向向外地与所有相邻的部件间隔开。端部区段33从支撑区段7的密封区段23延伸直至相邻的轴向端部。由此密封管元件2和支撑环3在此不与壳体结构31接触并且由此仅支撑在弹性体密封件14上。因此，支撑环3在此也不与绕组头61或其浇注料接触。支撑区段7因此构造为在密封区段33之外完全暴露。
41.在此示出的设计方案中，支撑环3布置在密封管2的径向外侧上。然而也可以提出，密封管元件2布置在支撑环3的径向外侧上。密封管元件2和支撑环3在此沿着接合区域13彼此重叠地布置。例如支撑环3在此具有1.6mm的壁厚度。例如密封管元件2在此具有0.4mm的壁厚度。
42.支撑环3在此由纤维复合材料5制成。这可以实现对定子11的叠片组41的热膨胀系数的设置。优选地，密封管元件2也由纤维复合材料5制成。密封管元件2例如构造为是层压到叠片组41的内轮廓上的衬管。于是，支撑环3可以在接合区域13中例如在径向内侧部分地或完全地层压到密封管元件2上。
43.纤维复合材料5在此具有至少两个层并且优选地三个或更多个层。通过使用纤维复合材料，支撑环3在此具有特别低的导电性并且因此防止了干扰和功率损耗。此外，由此可以实现比例如在金属支撑环3的情况下明显更轻的重量。
44.除了附接到密封管元件2之外，支撑环3在此还附接到叠片组41。在这种情况下，支撑环3和叠片组41在此仅以力锁合的方式借助于径向配合来接合。为此，叠片组41在此具有突起部71。替代地或附加地，也可以将突起部71加工到支撑环3中。例如支撑环3在突起部71的区域中被研磨到期望的配合程度。特别有利的是，支撑环3由纤维复合材料5制成。其余的区域尤其保持未被研磨。
45.对于支撑环3和叠片组41的连接在此不使用粘合材料或类似物。该接合在此纯粹以力锁合而不是以材料锁合的方式在密封管式马达1的整个工作温度范围内实现。这也可以通过支撑环3在周向方向上的相适配的热膨胀系数来实现。
46.纤维复合材料5在此具有与叠片组41的热膨胀系数相适配的热膨胀系数。叠片组41在此由钢构成。膨胀系数在此例如是12x 10-6 1/k。该膨胀系数与钢的膨胀系数的适配例如通过层结构并且例如通过设计纤维角度来实现。由此可以在定子11被硬化或退火时以及在马达运行中受热时可靠地避免密封管2和支撑环3不期望的脱开。
47.在此提出的支撑环3用于在绕组头61的区域中支撑密封管2并且同时提供用于密封定子室110和转子室210的密封区段23。因此本发明提供的特别的优点在于，支撑环3以及密封区段23之外的密封管元件2不具有任何与壳体结构31的连接。因此实现了一种与热解耦或机械解耦结合的可靠的支撑和密封效果。
48.附图标记列表：
49.1 密封管式马达
50.2 密封管元件
51.3 支撑环
52.4 密封装置
53.5 纤维复合材料
54.6 冷却通道
55.7 支撑区段
56.11 定子
57.13 接合区域
58.14 弹性体密封唇
59.21 转子
60.23 密封区段
61.31 壳体结构
62.33 端部区段
63.41 叠片组
64.51 绕组
65.61 绕组头
66.71 突起部
67.110 定子室
68.210 转子室