具有第一循环和第二循环的电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电机，具有能由第一工作流体穿流的第一循环和能由第二工作流 体穿流的第二循环。在此，第一循环和第二循环密封地设计。此外，本发明还包括一种用于 冷却电机的方法，其中第一循环由第一工作流体穿流并且第二循环由第二工作流体穿流。
【背景技术】
[0002] 在将电机、例如电动机中的电能转换成机械能时，产生了热量形式的损失。该热损 失必须被排出，以避免电机的过热和损坏。此外，热量的排出能够引起更优的效率。
[0003] 当今，变流器和电动机的冷却系统由以下冷却循环构成，在该冷却循环中循环有 冷却剂混合物，该混合物吸收了热损失并且将其输出到工作介质、例如周围环境空气处。如 果电机具有转子集成（rotorintegriertes)的、利用油来冷却的变速箱，那么为此需要具 有两个热交换器的两个冷却循环，即电动机冷却循环和变速箱冷却循环。图2 (现有技术） 例如示出了具有转子集成的变速箱的这种电动机。如由图2可见，电机10具有第一循环18 和第二循环20。在此，第一循环18由第一工作流体穿流并且第二循环20由第二工作流体 穿流。第一循环18例如能够是用于变速箱的油冷却循环。为此，冷却循环18具有油冷却 器，借助该油冷却器能够将热能从第一循环18的第一工作流体传递到另外的（第三）工作 流体上，例如传递到周围环境空气处。此外，第一循环18具有栗22,该栗用于输送穿流了第 一循环18的第一工作流体。第二循环在此设计为电动机的冷却循环。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，在电机中以很小的技术耗费并且节省空间地提供特别高的冷 却功率。
[0005] 根据本发明，该目的通过一种电机实现，该电机具有能由第一工作流体穿流的第 一循环和能由第二工作流体穿流的第二循环。在此，第一循环和第二循环密封地设计。此 外，第一循环和第二循环具有共同的热交换面，其中，该热交换面如下地设计，使得通过热 交换面能够将热能从第一循环的第一工作流体传递到第二循环的第二工作流体上或者相 反地从第二工作流体传递到第一工作流体上。传递方向例如能够随时间而交替。
[0006] 换句话说，第二循环的第二工作流体至少有时用于冷却或者加热第一循环的第一 工作流体。为此，在希望的或者预设的热传递的区域中，例如在第二循环的管的现有的外周 面上，能够以预设的间距布置第二外周面，在该间距中使第一循环的第一工作流体沿着第 二循环的外周面导向。第二冷却循环的外周面的该区域因此形成了第一和第二循环的共同 的热交换面。通过密封地设计循环，获得了借助共同的热交换面的间接的热传递，从而使材 料流在空间上通过透热的壁隔开。因此实现了第一循环至第二循环的连接。工作流体（第 一和第二）能够如下地在第一和第二循环中循环，即以对流、也就是说相向于彼此流动，和 /或以同向流、也就是并排以相同的方向流动。
[0007] 热交换面能够以有利的方式由具有在20和400WAm*K)、特别是在250和400W/ (m*K)之间的导热能力的材料构成。该材料例如能够是铜和/或铝和/或塑料和/或玻璃 和/或碳化硅。
[0008] 通过将第一循环布置在第二循环处获得以下的优点，即电机能够紧凑地构造。在 用于电动机的冷却装置中，该构造上的措施能够通过使用电动机作为冷却器的半部来降低 成本。
[0009] 本发明的一个实施方式提出，第二循环具有热交换器，其布置在热交换面的上游 并且借助该热交换器能够将热能从第二工作流体传递到第三工作流体。第三工作流体例如 能够是冷却剂，其能够在第三循环中被输送。此外，来自第二工作液体的热能能够输出到周 围环境处。因此，第三工作流体例如是周围环境空气。通过与第二循环耦合连接的热交换 器能够实现特别高的特定的冷却效率。
[0010] 有利地，第一工作流体是油，尤其是变速箱油。由此得到以下优点，即变速箱油同 时具有两个功能。一方面，变速箱油用于为变速箱组件进行润滑，并且同时确保了变速箱内 部的热稳定。不需要附加的必须排出热损失的冷却剂。有利地，第一工作流体能够是润滑 剂，尤其是流体润滑材料。
[0011] 本发明的另外的实施方式提出，第二工作流体是冷却剂，尤其是水乙二醇混合 物。换句话说，第二工作流体能够是流体的冷却剂。作为流体的冷却剂例如能够使用水 和/或水酒精混合物。混合物（材料混合物）应理解成一种材料，其由至少两种原材料构 成。此外，冷却剂例如能够具有在2. 2 _
之间的特定的热容，尤其是在
之间的热容。冷却剂的这些热容值在20°C的温度时被测量。通 过第二工作流体的特别高的特定的热容，第一冷却流体的散热是特别高效的。
[0012] 有利地，第一循环能够具有用于输送穿流了第一循环的第一工作流体的输送装 置，其中，输送装置能够集成到电机的壳体中。输送装置例如能够是栗。输送装置例如也 能够根据阿基米德原理工作和/或借助阿基米德装置、例如阿基米德螺旋蜗杆在循环中输 送。有利地，第一和/或第二工作流体例如能够通过对流和/或扩散和/或离心力在循环 中循环。此外，根据本发明提出，第一循环完全地集成到电机的壳体中。
[0013] 换句话说，其中循环有第一工作流体的第一循环由电机壳体结构性地封闭。由此， 不再需要附加的管线或者特别的外部的电路连接或者管线导引装置。换句话说，第一循环 能够集成到电机的结构中，例如轴承端盖中。由此获得以下优点，即为了进行连接而能够使 用较短的循环通道。附加的是能够节省附加的外部冷却器的外部的布管和机械固定。对于 顾客方面则能够节省成本，因为不仅为顾客省却了栗的安装还为顾客省却了冷却器和冷却 管的安装。
[0014] 有利地，机械的变速箱能够集成到电机中，其中第一循环是用于变速箱的冷却循 环并且第二循环是用于电机的转子和/或定子和/或变流器的冷却循环。换句话说，第一 循环的第一工作流体吸收了来自变速箱的热损失并且将该热损失通过热交换面继续传递 到第二工作流体，相反，第二工作流体除了接收来自变速箱的热损失之外还接收电机中的 热损失、尤其是电动机和/或变流器的热损失并且将这些热损失输出到周围环境和/或第 三工作流体。
[0015] 在电机的运行中，根据本发明提供了用于冷却电机的方法，在该方法中，第一循环 由第一工作流体穿流并且第二循环由第二工作流体穿流。在此，第一循环和第二循环通过 共同的热交换面彼此耦合，其中，热能通过热交换面从第一循环的第一工作流体传递到第 二循环的第二工作流体上和/或相反地从第二工作流体传递到第一工作流体上。
[0016] 有利地，来自第二循环的第二工作流体的热能能够借助布置在热交换面上游的热 传递器传递到第三工作流体。
[0017] 本发明的另外的实施方式提出，在预热阶段中，只要第一工作流体的温度还低于 第一工作流体的预设的运行温度，热能此时才从第二工作流体传递到第一工作流体上。预 热阶段在此意味着用于产生电机的最优的运行状态的主动预热。电机的预热阶段例如能够 是电动机的启动阶段。运行温度在此意味着事先预设的温度水平，其确保了电机的最优运 行。换句话说，第一工作流体一直被加热直至希望的运行温度为止。由此获得以下优点，即 由此实现了第一工作流体的快速变热并且由此降低了启动阶段中的变速箱损耗。
[0018] 本发明的另一个实施方式提出，当第一工作流体的温度高于预设的运行温度时， 热能此时才从第一工作流体传递到第二工作流体上。通过与第一和/或第二工作流体的相 应的温度水平相关的连续热传递，该系统/电机处于动态的平衡中。
[0019] 在研发电机的构造计划时，在此所应用的第一工作流体的质量流能够被改变，从 而在确定的预设质量流的情况下，在运行期间能够出现对于第二工作流体而言的预设的状 况，例如在第一和第二循环中这两个工作流体的最大温度水平。根据在运行期间所假设的 或者模拟的电机的热损失能够反推出第一工作流体的质量流并且对其进行调整，从而能够 确保电机的无磨损的运行。换句话说，在第一循环和第二循环之间，能够通过第一工作流体 的质量流的变化来调整温度平衡。
[0020] 参考根据本发明的电机描述的改进方案可以相应地传递给该方法。
[0021] 具有根据本发明的电机的机动车也属于本发明。
【附图说明】
[0022] 下面描述本发明的实施例。其示出：
[0023] 图1是根据本发明的电机的实施方式的横截面的示意图；
[0024] 图2是根据现有技术的具有两个冷却循环的电机的示意图；
[0025] 图3是具有第一和第二循环的电机的横截面的示意图；
[0026] 图4是具有集成的栗的电机的壳体的示意图；以及
[0027] 图5是电机的壳体的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 接下来描述的实施例是本发明的优选实施方式。但是，在实施例中，所描述的实施 方式的元素分别代表了本发明的各个彼此独立地考虑的特征，其也分别彼此独立地改进了 本发明并进而也各个地或者以另外的示出的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述 的实施方式也能通过本发明的另外的已经描述的特征加以补充。
[0029] 在图1中示出了电机的一般结构。示出的是电机10,其能够是根据本发明的电机。 该电机10例如能够是电动机或者发电机。在图1中，旋转轴线A也是图示的对称轴线。电 机10包括定子14,在该定子中布置有电线圈的绕组W，其中，在图1中仅仅示出了绕组W之 一。绕组W通过三相电源C交变地通电，由此在定子14的内部产生了在电机10的气隙L 中的磁旋转场。三项电源C例如能够是受控的逆变器或者固定频率的公共供电网或者变频 器。转子16处于定子14的内部，该转子与轴12抗扭地连接。轴12能够围绕旋转轴线A 转动地支承在定子14中。
[0030] 在图3中示出了