电机的制作方法

本发明涉及一种电机，具有壳体和以能够围绕转动轴线相对于壳体转动的方式被支承的转子。

背景技术：

这种电机具有壳体，转子可转动地相对于该壳体支承。在此转子至少局部地布置在壳体中。例如壳体具有多个、尤其两个彼此间隔开的用于转子的轴承。这些轴承用作转子的可围绕转动轴线转动的支承件。该转动轴线可以与转子的纵向中心轴线或者说转子轴重合。用作转子的支承件的轴承优选被配设给壳体的轴承端盖。该轴承端盖用于在端侧封闭壳体。该壳体尤其优选地具有两个对置的轴承端盖，在这两个轴承端盖中分别布置用于支承转子的轴承。

在电机运行期间会产生热量，这种热量必须——例如向着电机的外部环境方向——被导出。热量的导出尤其通过壳体实现。例如壳体可以设计用于通过对流方式冷却电机，即例如具有使表面增大的元件，尤其是冷却片。以另选或附加的方式，电机可以主动冷却并为此连接在冷却剂循环回路上。流体、尤其是用于冷却壳体的冷却剂在冷却剂循环回路中循环。例如壳体为此具有至少一个冷却剂通道，冷却剂至少暂时性地穿流过该冷却剂通道。

从现有技术中例如得知文献EP 2 445 090A1。该文献涉及一种电动发电机，该电动发电机具有定子的、由轴向堆叠的叠片形成的叠片铁芯，其中在该叠片铁芯的轴向走向的槽中布置绕组系统，该绕组系统在叠片铁芯的端侧上形成绕组端部/绕组外伸段，该电动发电机还具有由轴向堆叠的叠 片构成的转子，该转子在其端侧上具有停止制动装置，该停止制动装置沿径向方向布置在定子的绕组端部的内部，其中，停止制动装置具有轴向可移动的电枢、励磁线圈和磁体体部，该电动发电机还具有与转子抗转动地连接的轴，和至少一个轴承，该轴承的外环布置在轴承端盖中及该轴承的内环布置在轴上，其中该制动装置在轴承和转子之间定位，并且具有至少用于轴承和停止制动装置的共同的冷却系统，其中转子具有位于电枢对面位置的制动面。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，提供一种电机，该电机与已知的电机相比具有优点，尤其具有高效的冷却系统并且此外还具有长的寿命。

根据本发明，上述目的通过具有权利要求1所述的特征的电机实现。在此提出，转子具有至少一个沿轴向方向朝向壳体的转子突出部，壳体具有至少一个沿轴向方向朝向转子的壳体突出部，其中，转子突出部和壳体突出部在纵向剖面图中基于转动轴线观察交叠地布置，并且在所述转子突出部和壳体突出部之间接纳有至少一个密封环用以密封存在于转子和壳体之间的流体空间。

电机具有流体空间，该流体空间存在于转子和壳体之间。在流体空间中优选地存在传热流体，该流体空间尤其优选地被这种传热流体完全填充。该流体空间直接布置在转子和壳体之间。就是说，该流体空间至少局部地由转子并且至少局部地由壳体界定。通过设置在该流体空间中的传热流体可以就此也保证转子的高效冷却。在转子上产生的或存在的热量通过传热流体传递到壳体上并从该壳体上导出。借助于电机的这种设计可以减小转子和壳体之间存在的温度差以及减小转子和壳体之间存在的温度梯度。基于这种减小作用可以保证尤其用于支承转子所使用的轴承的较长的寿命。

为了将流体空间相对于电机的其它区域密封，设置至少一个密封环。这个密封环位于转子突出部和壳体突出部之间。就是说，密封环一方面贴靠在转子突出部上以及紧固在该转子突出部上并且另一方面贴靠在壳体突 出部上以及紧固在该壳体突出部上。例如该密封环包括紧固环以及柔性的密封唇，该密封唇从紧固环出发并离开该紧固环继续延伸。例如紧固环紧固在转子突出部上，而弹性的密封唇密封地贴靠在壳体突出部上。当然也可以反过来规定，紧固环紧固在壳体突出部上，而弹性的密封唇密封地贴靠在转子突出部上。该密封唇优选一件式地和/或材料统一地与紧固环共同构成。

借助于电机的所述的设计形式实现了密封环的尤其节省空间的布置结构，同时还实现了优秀的密封效果和寿命。转子突出部在此被配设给转子并且沿轴向方向朝向壳体的方向延伸。相反地，壳体突出部设置在壳体上并且沿轴向方向朝向转子的方向延伸。对此的理解是，转子突出部和/或壳体突出部在纵向剖面图中观察具有主延伸方向，该主延伸方向具有轴向分量，该轴向分量比径向分量大。转子突出部的和/或壳体突出部的主延伸方向以尤其优选的方式精确地沿轴向方向行进/发展，即平行于转动轴线。转子突出部和壳体突出部沿径向方向彼此隔开地布置，其中这两个突出部在纵向剖面图中相对于转动轴线观察彼此交叠。基于这种交叠可以借助于密封环保证使流体空间密封。

在本发明的一个改进方案中可以提出，转子突出部设计在传热元件上，该传热元件以传递热量的方式紧固在转子的笼式转子上。电机基本上可以任意地设计或具有任意的结构形式。但是电机尤其优选地设计为感应式电机或异步电机。转子相应地具有笼式转子或设计为一种笼式转子。传热元件以传递热量的方式与该笼式转子连接，该笼式转子优选平面地贴靠在该传热元件上以及紧固在该传热元件上。传热元件尤其优选地具有沿径向方向的延伸部，该延伸部的尺寸设计为，即笼式转子在纵向剖面图中观察完全被遮盖或交叠。

例如离心固定元件、尤其是笼式转子的离心固定元件形成该传热元件。为转子、优选为笼式转子就此配属离心固定元件。该离心固定元件如此设计，即转子至少局部地，尤其笼式转子沿径向方向向外部能够支撑在离心固定元件上。这尤其在电机的高转速时是重要的，在高转速时可能会出现 由离心力造成的转子或笼式转子的扩张。借助于该离心固定元件防止了这种扩张。为此离心固定元件优选设计为刚性的和/或实心的。传热元件形成离心固定元件的组成部件或该传热元件由离心固定元件构成。就是说，所述至少一个转子突出部源于离心固定元件，尤其材料统一地和/或一件式地与离心固定元件共同构成。

在本发明的另一优选的设计方案中可以设计为，转子的和/或壳体的用于界定流体空间的壁部具有使表面增大的结构。借助于该使表面增大的结构使转子的或壳体的壁部的被传热流体湿润的表面相对于光滑的壁部变大。能够从相应的壁部传递到传热流体上或能够反向传递的热量相应地增大。使表面增大的结构具有例如至少一个肋片，尤其优选多个肋片。例如这些肋片同心地布置，尤其与转动轴线同心地布置。基于这些肋片的同心的布置结构而减小了基于传热流体和基于使表面增大的结构产生的摩擦损失，并且同时增大了提供用于传热的表面。

在本发明的另一设计方案中尤其优选地设计为，壳体具有冷却剂循环回路的至少一个冷却通道。如上述已经提到的，电机优选为主动式冷却。为此设置冷却剂循环回路，通过该冷却剂循环回路可以为该电机输送冷却剂。在壳体中形成至少一个冷却剂通道，优选在电机运行期间冷却剂穿流过该冷却剂通道。

在本发明的另一优选的设计方案中设计为，在转子和壳体之间布置密封件，其中，一方面借助于密封环及另一方面借助于密封件实现对流体空间的密封。除了上述已经提到的密封环，在转子和壳体之间还布置密封件。该密封件如同密封环同样用于密封流体空间。密封环和密封件优选布置为彼此间隔开，尤其沿轴向方向和/或径向方向。流体空间相应地一方面借助于密封环并且另一方面借助于密封件被密封。该密封件既贴靠在转子上又贴靠在壳体上。以这种方式密封件可以使流体空间相对于电机的相邻区域密封。

在本发明的另一设计方案中设计为，该密封件作为另外的密封环或作为轴承而存在，尤其作为用于将转子相对于壳体支承的转子轴承。一方面 该密封件可以设计为密封环，并且就此方面类似于上述实施形式中涉及的密封环，该密封环包括紧固环以及从该紧固环上延伸出的密封唇。例如该另一密封环与上述密封环的区别在于密封环的直径。在这种设计方案中，这些密封环可以沿径向方向彼此隔开地布置，然而轴向则交叠地设置。该密封件也可以另选地设计为轴承。该轴承可以是例如滑动轴承或滚动轴承。该轴承尤其优选地用于将转子相对于壳体支承并可以就此被称为转子轴承。例如转子的轴通过该轴承相对于壳体可转动地支承。在此轴承设计为流体密封的/防渗透的或至少近似流体密封的，从而传热流体不能穿过该轴承流过，而是保持在流体空间中。

本发明的另一优选的设计方案提出，密封环和另一密封环沿轴向方向交叠地布置。在上文中已经提到这种设计方案。密封环通常在这种设计方案中具有不同直径，从而密封环沿径向方向彼此错开地布置，但是沿轴向方向交叠和/或设置在相同的轴向位置处。

本发明的另一优选的设计方案提出，另一密封环被配设给另一壳体突出部和/或另一转子突出部。该另外的密封环就此密封地贴靠在另外的壳体突出部上和/或另外的转子突出部上。例如该另外的密封环布置在另外的壳体突出部上和另外的转子突出部之间。该另外的壳体突出部被配设给壳体并且沿轴向方向朝向转子设置。对此另外的转子突出部类似地被配设给转子以及形成该转子的组成部分，并且沿轴向方向朝向壳体设置。另外的壳体突出部尤其优选地平行于所述的壳体突出部布置和/或另外的转子突出部平行于所述转子突出部布置。尤其该另外的壳体突出部在纵向剖面图中观察与所述壳体突出部交叠并且另外的转子突出部在纵向剖面图中观察与所述转子突出部交叠。

本发明的另一有利的设计方案提出，所述转子突出部和另外的转子突出部在它们之间——在纵向剖面中观察——接纳壳体突出部。转子就此具有转子突出部和另外的转子突出部，这两个突出部向着壳体的方向延伸，并且优选彼此平行地布置。转子突出部和另外的转子突出部尤其位于相同的轴向位置处，此外沿轴向方向还具有相同的延伸部。在转子突出部和另 外的转子突出部之间存在空腔，壳体突出部伸入该空腔中。流体空间就此由壳体突出部、转子突出部和另外的转子突出部界定。例如在壳体突出部和转子突出部之间设置密封环并且在壳体突出部和另外的壳体突出部之间设置另外的密封环，从而壳体突出部在两侧被密封地包围。

此外在本发明的另一设计方案中提出，流体空间局部地被转子的轴界定。在这种设计方案中该轴至少暂时地与存在于流体空间中的传热流体接触。热量可以相应地直接从轴上导出。以这种方式进一步改善了转子的冷却。

例如在本发明的一优选设计方案中提出，该另外的密封环布置在壳体和轴之间。就是说，另外的密封环密封地既贴靠在壳体上又贴靠在轴上。因此高效地防止了传热流体流出电机。

在本发明的第一设计方案中提出，流体空间是流体密封的并且容纳有传热流体。该流体空间优选仅一次性地通过传热流体填充并且随后在不进行更换传热流体的情况下运行。例如在流体空间中布置大量的传热流体，该传热流体的量足够用于电机的整个寿命。因此可以在电机的整个寿命期间可以保证高效的冷却，而可以不必更换和/或补充传热流体。该传热流体优选是油，尤其是导热油。油例如可以使用矿物油、合成油或诸如此类。例如使用硅油。

最后在本发明的第二实施形式中提出，流体空间在流体技术方面连接在冷却剂循环回路上。如上所述，电机可以连接在冷却剂循环回路上。尤其在此规定，借助于冷却剂循环回路或借助于在冷却剂循环回路中循环的冷却剂冷却该壳体。此外应该为流体空间输送冷却剂，该冷却剂在流体空间中用作传热流体。在电机的这个设计方案中，传热流体以冷却剂的形式存在。例如冷却剂在纵向剖面图中观察从纵向中轴的一侧输送到流体空间中，并又从纵向中轴的另一侧流出。流体空间中的冷却剂或传热流体相应地围绕轴流动，从而在电机的整个横截面范围上保证了均匀的冷却。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细描述本发明，而不限制本发明。在此示出：

图1示出电机的第一实施形式的剖面图，其中在电机的转子和壳体之间设置流体空间，

图2示出电机的第二实施形式的剖面图，

图3示出以第三实施形式的电机的一部位的纵向剖面图，以及

图4示出电机的第四实施形式的纵向剖面图。

具体实施方式

图1示出电机1的一部位的剖面图，其中可以看到壳体2的区域，尤其可以看到壳体2的轴承端盖3。此外电机1具有转子4，该转子可以围绕转动轴线5转动地相对于壳体2支承。对此转子4具有轴6，该轴借助于轴承7、例如滚动轴承支承在壳体2上，尤其支承在轴承端盖3上。该轴承7在此沿相对于转动轴线5的轴向方向观察优选完全地被接纳在轴承端盖3中。此外转子4具有笼式转子8，该笼式转子在此处示出的实施例中沿圆周方向完全地包围轴6并且相应地设计为圆环形。

沿轴向方向紧邻笼式转子8设置传热元件9，该传热元件优选平面地贴靠在笼式转子8上并且紧固在该笼式转子上。转子4连同传热元件9具有转子突出部以及另一转子突出部11。该转子突出部10和另外的转子突出部11沿轴向方向延伸，并且在此朝向壳体2，尤其朝向轴承端盖3。在纵向剖面图中观察，该转子突出部10和另外的转子突出部11优选仅沿轴向方向行进，即彼此平行地并且平行于转动轴线5指向。

壳体2具有壳体突出部12，该壳体突出部在纵向剖面图中观察接合在转子突出部10和另外的转子突出部11之间。该转子突出部10和另外的转子突出部11在它们之间——在纵向剖面图中观察——就此接纳壳体突出部12。该壳体突出部12例如设计为轴承端盖3的组成部分，并且就此一件式地和/或材料统一地与该轴承端盖共同构成。然而壳体突出部另选地也可以设置在单独的冷却元件13上，该壳体突出部平面地贴靠在壳体2上， 尤其贴靠在轴承端盖3上，并且紧固在壳体上。

为转子突出部10配置密封环14以及为另外的转子突出部11配置密封件15，其中密封件15在此处示出的实施例中设计为另外的密封环。密封环14密封地贴靠在壳体突出部12上以及贴靠在转子突出部10上。而另外的密封环15密封地贴靠在壳体突出部12上并且也密封地贴靠在另外的转子突出部11上。就此转子突出部和壳体突出部12在它们之间接纳密封环14并且另外的转子突出部11和壳体突出部12在它们之间接纳另外的密封环15。由此在转子4和壳体2之间存在的流体空间16被密封。在该流体空间16中优选布置传热流体。尤其通过传热流体完全地充满流体空间16。传热流体例如可以使用油，尤其是导热油，或者诸如此类。

流体空间在此处示出的实施形式中是流体密封的并且在此由以冷却元件13形式的壳体2、以传热元件9形式的转子4以及密封环14和密封环15界定。在此可以规定，用于界定流体空间16的壳体突出部12的壁部17具有使表面增大的结构18。这种结构例如具有多个肋片19，在此只示例性地标出这些肋片中的几个。肋片19优选与转动轴线5同心地布置。利用电机1的这种结构可以对转子4，尤其对笼式转子8实现尤其高效的冷却。

图2示出电机1的第二实施形式的剖面图。参照上述的实施形式，其中在下面说明不同之处。轴承端盖3在此处所选的视图中显示为除去冷却元件13。与第一实施形式的不同在于，流体空间16在流体技术方面连接在冷却剂循环回路20上。冷却剂循环回路20具有至少一个冷却剂通道21，该冷却剂通道穿通壳体2，在此处示出的实施例中穿通轴承端盖3。冷却剂通道21通过形成在冷却元件13中的通孔22与流体空间16形成流体连接。

同样形成在壳体2或轴承端盖3中的另一冷却剂通道23通过通孔24在流体技术方面与流体空间16相连。通过冷却剂通道21以及通孔22可以向流体空间16输送冷却剂，该冷却剂在冷却剂循环回路中存在以及循环。冷却剂随后可以通过通孔24和冷却剂通道23重新从流体空间16中导出。必要时可以相应地在流体空间16中使冷却剂产生持续的循环。传热流体在这种结构设计中以冷却剂的形式存在。

图3在纵向剖面图中示出电机的第三实施形式。此处传热元件9设计为用于笼式转子8的离心固定元件。这种类型的结构设计当然也可以设置在其它的实施形式中，尤其在第一实施形式以及第二实施形式中。基本上参照上述的实施形式，其中在下面主要说明不同之处。密封环14密封地设置在壳体突出部12以及转子突出部10之间。然而密封件15或密封环15布置在壳体2以及轴6之间。就是说，另外的密封环15密封地贴靠在壳体上，尤其贴靠在轴承端盖3或冷却元件13上，以及还贴靠在轴6上。就此流体空间16至少局部地由轴6界定。

在此示出的实施形式具有通孔22和24。但是这种实施形式仅仅是可选的，因此也可以实现没有通孔22和24的实施形式。在这种情况下，流体空间16不与冷却剂通道21和23形成流体连接，而是流体密封的。该冷却剂通道21和23尽管如此仍然可以存在，以便实现壳体2的冷却。但是在此可以实现不具有冷却剂通道21和23的实施形式。在此另外的密封环15密封地贴靠在另一壳体突出部25上，该另外的壳体突出部25优选同样被配设给冷却元件13。该另外的壳体突出部25沿轴向方向朝向转子4延伸。例如该另外的壳体突出部在此与转子突出部10交叠地布置。

图4示出电机1的第四实施形式。这个实施形式接近于第三实施形式，从而参照上述的实施形式。与第三实施形式的不同之处在于，不需要另外的密封环15。相应地可以取消另外的壳体突出部25。这种形式通过应用流体密封的轴承7实现。流体空间16就此至少局部地由轴承7界定。在此当然也可以实现没有通孔22和24的实施形式。

上述的电机1的特征在于转子4的、尤其是笼式转子8的优秀的可冷却性。在转子4上产生的热量借助于传热流体沿着壳体2的方向，优选沿着轴承端盖3的方向引导。从壳体2或轴承端盖3出发，热量随后可以被导出到电机1的外部环境中。