电机的制作方法
【专利摘要】本发明说明一种电机，其具有定子和转子，其中转子包括转子轴，所述转子轴构成为空心轴，其中在空心轴中形成封闭的空腔，在所述空腔中存在负压并且在所述空腔中容纳有传热的介质，并且其中空心轴具有蒸发区域(热区)和冷凝区域(冷区)并且其中在空腔中设有蒸汽通道，并且其中空腔的表面具有如下结构，所述结构通过旋转对传热的介质的冷凝物进行运输。
【专利说明】
电机
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种电机，其具有定子和转子，其中转子包括转子轴，所述转子轴构成为空心轴，其中在空心轴中形成封闭的空腔，在所述空腔中存在负压并且在所述空腔中容纳有流体，并且其中空心轴具有吸热区域(热区)和散热区域(冷区)。
【背景技术】
[0002]具有转子和定子的电机在运行中产生热量，所述热量从内部区域中被导出。对于散热和热传递已经已知构成为导热管的转子轴。
[0003]DE 10 2009 051 114 Al例如说明一种电机，所述电机具有转子的空心轴，所述空心轴构成为封闭的空腔并且填充有冷却剂。在空腔中设有三维的运输结构，所述运输结构用于运输冷却剂。此外，从DE 10 2007 043 656 Al和GB I 361 047 A中已知具有用于热传导的空心轴的电机。
【发明内容】
[0004]基本目的是，提供一种具有相对于已知的解决方案改进形式的电机。尤其本发明的基本目的在于改进电机，使得实现均匀的温度分布和改善的散热以及热传导。
[0005]所述目的通过具有权利要求1的特征的电机实现。
[0006]根据本发明提出一种电机。根据本发明的电机改进为，使得承载转子的轴本身空心地构成且构成为热管(导热管)。在机器部件旋转时产生损耗或摩擦热量，所述损耗或摩擦热量能够造成构件的或相关联的支承部位的热过载。通过电机的转子作为导热管的构成方案，实现从机器内部到表面的改善的热传导。总的来说，转子的更好的冷却能够引起电机的效率提高。在用于旋转的构件的导热管中，以特别有利的方式利用旋转和离心力，以便将冷凝物输送到热侧(散热区域)上。
[0007]导热管由封闭的空腔构成，在所述空腔中存在负压并且所述空腔包含少量热传导的介质。所述介质例如是水。由于存在负压，在温度水平低时，水就已经在导热管内部在热端部处蒸发。然后，蒸汽流向冷端部并且在那冷凝。由于在构成为导热管的转子的运行中的旋转和/或离心力，冷凝物又被输送到热侧上。
[0008]优选地，转子轴的空腔在其内壁上设有结构化部，所述结构化部通过旋转对被冷凝的冷却液体进行运输。
[0009]在此，所述结构例如包括转子轴的锥形地构成的内壁或者如下实施变型方案，在所述实施变型方案中空心轴的内直径阶梯状地构成。
【附图说明】
[0010]在下文中，示例地说明电机的优选的实施方式，其中参照附图图解说明。
[0011]附图示出:
[0012]图1示出构成为导热管的转子轴，
[0013]图2示出贯穿构成为导热盘的转子元件的剖面，
[0014]图3示出贯穿构成为导热管的转子轴的另一实施例的剖面；
[0015]图4示出根据图3的剖面图的立体视图；以及
[0016]图5示出构成为导热管的转子轴的另一设计方案的剖面图的立体视图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，借助图1、3_5说明构成为导热管(热管)的转子轴。转子轴能够使用在电机中并且以本身已知的方式经由支承部位支承在壳体中。在转子轴上设置有转子。该基本的构造是已知的并且没有图示出。
[0018]在图1中示出电机的构成为导热管的转子轴I的第一实施例。转子轴线以虚线示出。旋转由箭头表明。转子轴I构成为封闭的空心轴HW。在空心轴中容纳有传热的介质，例如流体，如水。在空腔中存在负压。
[0019]转子轴的端部区域限定蒸发区域(热侧H)和冷凝区域(冷侧K)。蒸发区域H在附图的右侧设置在空心轴的端部区域上。在蒸发区域中，转子轴的空腔具有最大直径Dl并且在第一部段Al上构成圆柱形。在该圆柱形的第一部段Al上连接有锥形的第二部段A2。从剖面图中能看到，锥形伸展的孔2朝向转子轴的端部区域逐渐变细地构成，所述孔限定冷凝区域。在部段A2中沿着部段A3装入锥形的管3。锥形的管3与引入轴中的锥形同轴地设置并且与所述锥形的端部区域隔开地在部段A2中终止。通过设置附加的管3，在转子轴I的空腔中形成附加的冷凝通道4。所述冷凝通道防止冷凝物流动由蒸汽流阻挡。
[0020]从锥形的管3的端部区域起分别直至冷凝区域的或蒸发区域的内部的端面5，在内壳面上装入金属网或金属泡沫6。这用于在这些部位增大表面积进而改善热传递。
[0021]在未示出的实施例中，空心轴的内直径也从热侧起阶梯状地以越来越小的直径朝冷侧伸展地构成。
[0022]如已经阐述的，蒸发区域设置在最大内直径的部位。在空心轴作为在电机中的转子/转子轴运行时，传热的介质作为冷凝物在空腔中由于离心力流向最大直径的部位。现在，在该部位，输入热量(在H处的箭头)并且冷凝物蒸发。因为通过构成和设置锥形的部段再输送冷凝物，所以蒸汽在热侧的区域中被排挤并且经由蒸汽通道流向导热管的具有最小直径的部位、即冷凝区域。蒸汽通道位于锥形的管3的内部。然后，在冷凝区域出热量被抽出(在K处的箭头)，由此蒸汽被冷凝。现在，冷凝物经由在锥形的管3的锥形的内壳面和外壳面之间构成为间隙的冷凝通道4沿着部段A3朝向蒸发区域流回。传热的介质的循环或热传导由前头表明。
[0023]图4和5示出导热管I’的另一设计方案。附图示出圆柱形的空心轴10，所述空心轴在端侧上经由盖元件11封闭地构成。在空心轴的内部同轴地设置有管状的元件12。管状的元件12与盖元件11分别隔开地设置。在端部区域、即热区域和冷区域中，如对于图1已经说明的，分别设置有金属泡沫或金属网。这没有图示出。如从剖面图中能看到，在空心轴10的内壁和管状的元件12之间构成为环形通道14的冷凝通道中设置有阿基米德螺旋15。这用于从冷侧到热侧的冷凝物传输。总体上，所示出的设计方案仅用于慢地旋转的轴。所述阿基米德螺旋仅在重力大于离心力时用于将冷凝物从冷侧引回热侧。蒸汽通道16由管状的元件12的内部的空腔限界。
[0024]在相对于图4和5中示出的设计方案的变型方案中，图5示出导热管，在导热管中管状的元件17以穿孔的形式构成。
[0025]图2示出转子盘20的剖面图。所述转子盘构成为平坦的、空心的盘状的元件(空心盘)并且同样封闭地或密封地构成。导热盘20也用少量的传热的介质填充并且设定有负压。热区H位于转子盘的具有最大盘直径D2的外环周21上的外边缘区域中。冷区或散热区域/冷凝区域设置在转子盘20的旋转轴线22的区域中。如从剖面图中能看到，不仅在热区H的区域中而且在冷区的区域中在盘状的元件的内壁的区域中设置有用于增大表面积的金属网或金属泡沫。这用于冷凝物的更好的热分布和均匀的分布。
[0026]如对于根据图1、3-5的旋转的导热管已经说明的，冷凝物由于离心力向外朝向热区H离心分离。在那里，冷凝物由于经由热区导入热量而蒸发并且蒸汽由于随后到来的冷凝物被朝向冷区排挤。在冷区中，蒸汽在散热到金属网或金属泡沫的情况下在该区域中冷凝并且经由冷区向外输出。如对于其他实施方式已经说明的，在转子盘中也能够设置有附加的板，所述板形成冷凝通道并且起到将冷凝物流动和蒸汽流隔开的作用。
[0027 ]之前所描述的转子盘20通常用于在构件旋转时沿径向方向的传热。应用领域例如是转子叶片、制动盘、离合器盘、电动机、涡轮和压缩机转子。
[0028]在未示出的实施变型中，转子盘20和导热管的组合也是可能的。在此，首先能够经由转子盘将热量沿径向方向传导给导热管并且随后经由导热管的热区将热量沿轴向方向传送和导出至冷区/散热区域。
【主权项】
1.一种电机，其具有定子和转子，其中所述转子包括转子轴(I，1’，1”)，所述转子轴构成为空心轴(HW)，其中在所述空心轴(Hff)中形成封闭的空腔，在所述空腔中存在负压并且在所述空腔中容纳有传热的介质，并且其中所述空心轴(HW)具有蒸发区域(热区H)和冷凝区域(冷区K)并且其中在所述空腔中设有蒸汽通道(16)，并且其中所述空腔的表面具有如下结构，所述结构通过旋转对所述传热的介质的冷凝物进行运输。2.根据权利要求1所述的电机，其中所述蒸发区域和所述冷凝区域在所述空心轴(HW)的相对置的端部区域上构成。3.根据权利要求1所述的电机，其中所述结构构成为锥形伸展的孔(A2)并且锥形构成为，从在所述蒸发区域中构成的直径Dl起朝向所述冷凝区域逐渐变细。4.根据权利要求1所述的电机，其中所述结构构成为阶梯状构成的孔，所述孔具有圆柱形的孔部段，并且所述圆柱形的孔部段构成为在所述蒸发区域中具有最大的直径。5.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其中在所述转子轴(I)的所述空腔中，在蒸发区域和冷凝区域之间设有冷凝通道，所述冷凝通道将所述冷凝物从所述冷凝区域引向所述蒸发区域。6.根据权利要求5所述的电机，其中所述冷凝通道由与所述转子轴的内壳面隔开地同轴设置的管(3)形成。7.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其中在所述转子轴(I)的所述空腔中，在所述蒸发区域中和/或在所述冷凝区域中设置有金属网和/或金属泡沫(6)。8.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其中沿着所述冷凝通道设置有用于运输所述冷凝物的阿基米德螺旋(15)。9.根据上述权利要求中任一项所述的电机，其中所述转子包括转子盘(20)，所述转子盘构成为空心盘，其中在所述空心盘中形成封闭的空腔，在所述空腔中存在负压并且在所述空腔中容纳有传热的介质，并且其中所述空心盘具有位于所述转子盘的外环周上的蒸发区域(热区)和位于转子轴线的区域中的冷凝区域(冷区)，并且其中在所述空腔中设有蒸汽通道。
【文档编号】H02K9/20GK105981271SQ201580007540
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】弗洛里安·福伊斯陶尔, 托马斯·冈波尔德斯贝格尔
【申请人】麦格纳动力系有限两合公司