电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电机，特别是外转子电机，其具有定子壳体和能够相对于该定子壳体旋转的转子壳体，该转子壳体在其在轴向上朝向所述定子壳体的一侧具有冷却环，其中在所述定子壳体和冷却环上分别设置有在轴向上指向彼此的、在圆周方向上分布设置的、并且在所述转子壳体的旋转运行中分别在流体技术的意义上共同作用的多个第一散热片和多个第二散热片，其中，在轴向的俯视图中，该第一散热片在径向上向外延伸，该第二散热片设计为V形并指向圆周方向，在此第一散热片和第二散热片的旋转的相对运动至少在定子壳体和转子壳体之间产生冷却气流。该电机的冷却装置在不降低冷却能力的前提下，针对高转数下的噪音增强进行了改进。
【专利说明】
电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电机，特别是外转子电机，其具有定子壳体和能够相对于该定子壳体旋转的转子壳体，该转子壳体在其在轴向上朝向该定子壳体的一侧具有冷却环。
【背景技术】
[0002]对于高速旋转的电机来说充分的冷却具有重大意义。特别是在高IP保护级别的闭合的或封装的，并具有闭合的定子壳体和在轴向上直接邻接该定子壳体的外转子的电机壳体中，只留有一个微小的，通常通过曲径式密封装置密封的环状间隙，在该环状间隙中能够产生在定子壳体和外转子之间的冷却气流。这一类型的电机在DE 103 13 274 Al中公开。
[0003]在现有技术中经常设置冷却环用于冷却，其具有在径向上直线向外延伸的散热片，该散热片能够挨着定子壳体的同样也是在径向上向外直线延伸的散热片旋转。在此，由于冷却环的散热翼片和定子衬套的散热片的相互作用，在一定的转数下会产生风噪音的增强，这种噪音大多可以通过改变散热翼片的数量和散热片的数量的比来消除。
【实用新型内容】
[0004]因此本实用新型的任务在于提供一种电机，该电机的冷却装置在不降低冷却能力的前提下，针对高转数下的噪音增强进行了改进。
[0005]这种任务通过下述特征组合得以实现。
[0006]本实用新型提供一种电机，其具有定子壳体和能够相对于所述定子壳体旋转的转子壳体，所述转子壳体在其轴向上朝向所述定子壳体的一侧具有冷却环，其中在所述定子壳体和所述冷却环上分别设置有在轴向上指向彼此的、在圆周方向上分布设置的、并且在所述转子壳体的旋转运行中分别在流体技术的意义上共同作用的多个第一散热片和多个第二散热片，其特征在于，在轴向的俯视图中，所述第一散热片在径向上向外延伸，所述第二散热片设计为V形，且以其各个顶端指向圆周方向，在此所述第一散热片和第二散热片的旋转的相对运动至少在所述定子壳体和所述转子壳体之间产生冷却气流。
[0007]根据上述的电机，其特征在于，所述电机是外转子电机。
[0008]根据本实用新型建议一种电机，特别是设计为外转子电机，其具有定子壳体和能够相对于该定子壳体旋转的转子壳体，该转子壳体在其在轴向上朝向该定子壳体的一侧具有冷却环，其中在定子壳体和冷却环上分别设置有在轴向上指向彼此的、在圆周方向上分布设置的、并且在转子壳体的旋转运行中分别在流体技术的意义上共同作用的多个第一散热片和多个第二散热片。在轴向的俯视图中，第一散热片在径向上向外延伸。第二散热片在该轴向的俯视图中设计为V形，并以其各个顶端指向圆周方向，这样第一散热片和第二散热片的旋转的相对运动会至少在定子壳体和转子壳体之间产生冷却气流。旋转的散热片在此作用为散热翼片。
[0009]通过这种实施方案，在定子壳体和转子壳体上的散热片不再位于平行的平面内。在圆周方向上延伸的V形散热片(散热翼片)在其运动过程中与在径向上向外延伸且在轴向上相间隔的散热片相交错。根据本实用新型，V形的或在径向上向外延伸的散热片可以在定子壳体或转子壳体中任一个上设置。这仅关系到运动学上的倒转。
[0010]散热片在圆周方向上的基本上垂直的相互的定向和运动在低转速和高转速下降低了噪音，在此测量表明噪音电平降低一半。根据结构尺寸的不同降低了 2db至4db。此外，特别是在高转速下，冷却环的旋转所需的功率降低了，因此电机的总功耗也降低了，由此电机的总效率又得到了改进。相对于以往的实施方案，例如出自上述的现有技术的实施方案，冷却能力几乎保持不变。此外有利的是，以前的组件能够继续使用，因为为了在实施例中实现本实用新型，只需冷却环匹配。最终冷却环能够进行加装或安装在不同的电机上。
[0011]因此，在一个优选的替代实施方案中设置为，在轴向的俯视图中为V形的散热片一体式地设置在旋转的冷却环上。在径向上优选直线向外延伸的散热片则位置固定地安装在定子壳体上。
[0012]冷却环能够在一个替代方案中作为附加组件设置，或者替代地整合进转子壳体的法兰中。后一个实施方案减少了组件数量和安装成本。
[0013]在一个有利的替代实施方案中设置为，每两个相邻的V形散热片以其各个顶端在圆周方向上指向彼此。在此所实现的噪音的降低为最大。此外该构造与旋转方向无关。
[0014]在本实用新型的一个有利的扩展方案中，在径向上向外延伸的散热片的总数量为V形散热片的总数量的1.2至1.8倍，优选为1.5倍。若冷却环上设置有起到与散热翼片相似作用的嵌入螺母或嵌入袋，就可以相应减少V形散热片的数量。由此可以确保在高转速下也能实现高冷却能力。上述参数对应散热片相互数量比的最佳协调结果。例如为此在定子壳体上设置32个位置固定的散热片，并在冷却环上设置21个V形散热片(散热翼片)。
[0015]在一个有利的实施方案中，V形散热片的支脚相对于冷却环的圆周线镜像对称。在此，V形散热片的各个顶端在径向上居中地终止于冷却环上，即终止于散热片中径S，该散热片中径由V形散热片的散热片外径D和散热片内径d的和的一半决定(S=(D+d)/2)。在替代解决方案中，可以准许在径向上向内或向外有±5%的偏差。
[0016]此外，有利的是，在一个实施方案中，在轴向的俯视图中为V形的散热片延伸至冷却环的径向的外缘并与该外缘齐平。散热片外径和冷却环外径便相互重合。
[0017]在一个有利的扩展方案中^形散热片的支脚具有恒定的支脚厚度t，为0.8mm至3mm，优选为Imm至2mm。支脚厚度在此定义为支脚在轴向的俯视图中的材料厚度。此外，有利的是，在一个实施方案中，支脚厚度对应冷却环的不包括散热片或其他附件的轴向厚度。
[0018]在另一替代实施方案中设置为，分别相邻且指向彼此的V形散热片的角距离Wl由V形散热片的数量决定，因此该角距离通过角距离Wl = 360°/V形散热片的总数/2这一公式计算。例如当冷却环上有22个V形散热片时，得出角距离Wl = 8.2°。在此应始终在各个V形散热片的同一点上进行测量。
[0019]此外，对根据本实用新型所述的电机产生积极影响的是，V形散热片的张角W2，SP通过“V”展开的角度，在50°至90°的范围内，优选为60°至80°，进一步优选为60°。该张角W2影响定子壳体的散热片和转子壳体的散热片之间的气流，并且既有助于减少冷却环的功耗，又有助于在冷却能力保持不变的情况下降低噪音。
[0020]在电机的一个有利的实施方案中还设置为，两个相互邻接并指向彼此的V形散热片的顶端之间的圆周方向上的角距离W3至少为8°。在距离更小的情况下会加剧噪音的增强。此外，散热片之间的可用区域就变得非常小。例如就会无法为螺栓连接设置安放螺栓头所需的固定孔。
[0021]在电机中，定子壳体和转子壳体相互邻接，并在二者之间形成环状间隙，散热片在该环状间隙中彼此相对。在一个有利的实施方案中，在此设置为，由在轴向上相对的，在径向上向外延伸的散热片和V形散热片之间的净宽所决定的轴向距离A的最小值为冷却环的外径D的0.015倍，即Amin = D*0.015。该距离A决定了为冷却气流所提供的空气空间。只要该距离在规定的范围内，就能够获得对于噪音减少和冷却能力有利的效果。最大距离Amax确定为Amax=Amin X 1.5，因为在其他情况下冷却能力会大幅下降。
[0022]另外，在几何学上表明为有利的是，轴向的散热片高度H为轴向距离A的2至2.5倍。
[0023]在一个对气流有利的实施方案中，冷却环在其朝向定子壳体的表面上只具有V形散热片，从而能够不受未确定的干扰边缘影响而产生气流。只要冷却环作为单独的组件设置，其就能例如通过卡槽连接固定在转子壳体上。风机叶轮的固定可以例如通过螺纹螺柱或螺纹拉削实现。
[0024]在电机的一个扩展方案中还设置为，在径向上向外延伸的散热片上设置有垫圈状的入口喷嘴，该入口喷嘴的朝向V形散热片的表面是平坦的或卷曲的。该入口喷嘴使定子壳体的散热片和转子壳体的散热片在流体技术的意义上至少分段地相互分离，从而能够通过散热片(散热翼片-散热片)的相互作用避免噪音的增强。该入口喷嘴能够通过螺栓连接或卡槽钩固定在定子衬套上。若应使用螺栓，该入口喷嘴就具有埋头孔，从而保持朝向V形散热片的气流面不受固定件的影响。
[0025]有利的是，在一个实施方案中，入口喷嘴具有与在径向上向外延伸的散热片互补的形状，因此该入口喷嘴在其整个径向延伸上抵靠在径向上向外延伸的散热片。若在径向上向外延伸的散热片在其延伸上具有轴向的偏移，入口喷嘴就应相应地成型，并可以在此至少部分制成为凸形的或凹形的。在此，入口喷嘴一般是描摹V形散热片的轴向表面的几何形状。
[0026]在一个实施例中，入口喷嘴在径向上的中部区域设置在径向上向外延伸的散热片上，因此在径向上向外延伸的散热片从径向上的两侧突出于入口喷嘴。因此，彼此相对的散热片的位于径向的内部和径向的外部的区域没有入口喷嘴。由此能够在环状间隙内形成气体动力学的抽吸喷嘴。
[0027]入口喷嘴作用为一种盖板，而该盖板独立于V形散热片，从而能够产生限定的和有指向的气流，并且能够最大化冷却效果。该入口喷嘴的优选材料为塑料。该入口喷嘴能够通过螺栓连接、卡槽连接或压连接固定在定子壳体上。
[0028]只要在技术上可行，全部公开特征原则上都可以任意组合。
[0029]该电机的冷却装置在不降低冷却能力的前提下，针对高转数下的噪音增强进行了改进。
【附图说明】
[0030]本实用新型的其它有利改进方案如下结合本实用新型的优选实施方式的说明借助附图详细阐述，其中:
[0031]图1示出了电机的分解示意图；
[0032]图2不出了转子壳体的立体视图；
[0033]图3示出了冷却环的细节视图；
[0034]图4示出了电机的局部侧截面视图；
[0035]图5示出了图4的一处细节；
[0036]图6不出了在另一实施方案中的电机的分解不意图；
[0037]图7不出了图6中的电机的局部侧截面视图；
[0038]图8示出了图7的一处细节。
【具体实施方式】
[0039]在所有视图中，相同的标记对应相同的部件。
[0040]图1示出了设计为外转子电机的电机I的第一实施例的局部分解示意图。在定子壳体2内装有定子20 ο定子壳体2围绕定子20具有在圆周方向上分布、在径向上向外延伸的散热片5。该散热片5设计为隔片状，其轴向的高度延伸在径向上向外逐渐增大，从而形成轴向偏移。形成外转子并围绕定子20的转子壳体3通过曲径式密封装置密封地固定在定子壳体2上。转子壳体3具有法兰14，塑料制成的冷却环4安装在该法兰上。
[0041]图2示出了转子壳体3和固定其上的冷却环4的立体视图。在冷却环4上设置有在圆周方向上分布的多个V形散热片6(散热翼片)，该散热片在外转子的旋转运行中作用为散热翼片。每两个V形散热片6(散热翼片)连同其在圆周方向上指向彼此的顶端7设计为与冷却环4 一体化。总共有7对散热片以相同间距分布在冷却环4上。V形散热片6(散热翼片)的总数因此明显小于定子壳体2上的散热片5的总数。然而也可以设置同样产生冷却效果的嵌入螺母44，这样V形散热片6(散热翼片)的数量可以进一步减少。若没有设置嵌入螺母44，散热片6的数量就应相应增加。冷却环4通过螺栓15固定在定子壳体3的法兰14上。螺栓15分别设置在指向彼此的V形散热片6(散热翼片)之间。
[0042]参照图3，以一对指向彼此的散热片6为例，散热翼片4上的V形散热片6(散热翼片)的几何形状得到了更详细的描述。其他对散热片也作相同设计。各V形散热片6(散热翼片)的展开V的两个支脚8相对于冷却环4的圆周线18镜像对称。V形散热片6(散热翼片)的各个顶端7在此终止于散热片中径S，该散热片中径在V形散热片6(散热翼片)的散热片外径D和散热片内径d之间居中地延伸。指向彼此的顶端7在圆周方向上具有大于10°的角距离W3(参考尺寸)。在所示的轴向的俯视图中，V形散热片6(散热翼片)分别延伸至冷却环4的径向的外缘并与该外缘齐平。V形散热片6(散热翼片)的支脚8具有1.5mm的支脚厚度t。分别相邻并指向彼此的V形散热片6 (散热翼片)的角距离Wl由冷却环4上的V形散热片6 (散热翼片)的数量决定，在所示的情况中为8.6°。取分别从V形散热片6的各个顶端7和在圆周方向上相对的终端出发的距离X相同的点作为测量点。V形散热片6(散热翼片)的张角W2为80°。
[0043]图4示出了装配完成、可投入运行的电机I的局部侧截面视图，其包含在图5中示出的定子壳体2和转子壳体3之间的环状间隙的细节X。在冷却环4上的V形散热片6(散热翼片)和定子壳体2上的在径向上直线向外延伸的散热片5之间设置有距离A，该距离由在轴向上相对的，在径向上向外延伸的散热片5和V形散热片6之间的净宽决定。V形散热片6 (散热翼片)具有轴向的散热片高度H，该高度是距离A的两倍。此外，距离A确定为，其最小值为冷却环的外径D的0.015倍，S卩Amin=D*0.015。最大距离Amax为Amax = Amin X 1.5。例如对于散热片外径D为230mm的冷却环4来说，距离Amin为3.45mm，Amax = 5.175mm。通过外转子连带冷却环4一起旋转，能够沿着定子壳体2上的散热片5产生冷却气流，定子壳体2中的电子组件由此得到冷却。
[0044]图6至图8示出了另一实施例，图1至图5所述的特征在稍作必要的修改后适用于此。此外，在定子壳体2上，在径向上向外延伸的散热片5的上方设置有垫圈状的入口喷嘴11，该入口喷嘴的朝向V形散热片6 (散热翼片)的表面是平坦的。在一个未不出的替代实施方案中，该表面是卷曲的。入口喷嘴11例如通过螺栓固定，不过为了不产生流体技术上的影响，该螺栓应完全埋入埋头孔12中。从图6和图8中可以看出，入口喷嘴11设计为垫圈，其具有与在径向上向外延伸的散热片5互补的形状，因此该入口喷嘴在其整个径向延伸上抵靠在径向上向外延伸的散热片5的轴向的外表面。此外，入口喷嘴11具有与散热片5的轴向的外表面相同的曲度。而入口喷嘴11在径向上并没有在散热片5的整个长度上延伸，而是只设置在该散热片的径向的中部区域，因此在径向上向外延伸的散热片5从径向上的两侧突出于入口喷嘴11。由此可以形成一种通道16，且图8所示的气流L由在径向上向外延伸的散热片5抽吸并径向地排出。此外，在另一个未示出的实施方案中，所述通道也可以在轴向上延长，并穿过和/或沿着定子壳体2，从而通过冷却环4和该冷却环所产生的流动能够沿定子壳体2内的电子组件形成冷却气流。
[0045]本实用新型关于其实施方式并不限于上述优选实施例。确切地说，可以设想由所示解决方案以及基本上不同类型的实施方式使用的多种变形方案。只要谈及上述的在径向上向外延伸的散热片，就也包括散热片为弧形的实施方案，例如S形、前倾式或后倾式。
【主权项】
1.一种电机，其具有定子壳体(2)和能够相对于所述定子壳体旋转的转子壳体(3)，所述转子壳体在其轴向上朝向所述定子壳体(2)的一侧具有冷却环(4)，其中在所述定子壳体(2)和所述冷却环(4)上分别设置有在轴向上指向彼此的、在圆周方向上分布设置的、并且在所述转子壳体的旋转运行中分别在流体技术的意义上共同作用的多个第一散热片(5)和多个第二散热片(6)，其特征在于，在轴向的俯视图中，所述第一散热片(5)在径向上向外延伸，所述第二散热片(6)设计为V形，且以其各个顶端(7)指向圆周方向，在此所述第一散热片(5)和第二散热片(6)的旋转的相对运动至少在所述定子壳体(2)和所述转子壳体(3)之间产生冷却气流。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是外转子电机。
【文档编号】H02K9/22GK205565971SQ201620010306
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月5日
【发明人】M·斯特姆, W·穆勒
【申请人】依必安派特穆尔芬根有限两合公司