具有导热装置的电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电机，以及一种用于电机的转子-轴组合。此外，本发明涉及一种用于电机的轴的应用。
【背景技术】
[0002]这种电机从DE 10 2009 051 114 Al中已知。在该处描述了一种电机，该电机具有支承在空心轴上的转子，其中空心轴在其内部中构成封闭的空腔，在该空腔中制冷剂根据热虹吸效应能够在空心轴的热的和冷的端部之间循环。电机包括定子，该定子尤其设置在壳体之内并且包围转子。定子与壳体热连接。壳体例如在端侧具有用于将已冷却的空气流输送给存在于壳体外侧上的散热片的可供使用的冷却通道。封闭的空腔具有用于运输制冷剂的三维的运输结构。由此，能够改进温差环流的冷却效率。在DE 10 2009 051 114 Al中特别由陶瓷材料或由塑料制造复杂的几何形状，例如填充体的或三维的运输结构的几何形状。制造也能够由金属材料实现。
[0003]此外，从DE 10 2011 078 791 Al中已知这种电机。在该处提出一种具有定子和转子和封闭的壳体的电机，该壳体向外密封定子和转子，该电机具有空心轴，在该空心轴上布置有转子。空心轴穿过壳体并且不仅从壳体的驱动侧中还从壳体的通风侧中伸出。在通风侧处，将径向风机抗扭地布置在空心轴上。空心轴在通风侧处具有至少一个径向定向的通道，从而能够由径向风机将内部的冷却剂流从空心轴中穿过通道径向向外运送。
[0004]从DE 199 21 452 Cl中已知这种电机，该电机具有定子和转子，该转子具有转子轴和叠片组。转子轴至少部分地由高导热的材料制成，该高导热的材料延伸至伸出叠片组的轴部段，由该轴部段将热量经由换热器输出给液体。液体的由轴部段的肋片产生的流足以引起到换热器的交换面的良好的热传递。利用能够具有高比热的和以相应的流速度运动经过交换面的冷却流体，能够实现强化的导热。经由转子轴的导热能够经由循环的冷却流体以期望的高度设定。结合通过辐射和对流从转子到达壳体壁的热量足以冷却转子，从而能够多次放弃用于转子的人工对流。电机至少能够以封闭的结构类型来实施，由此防止引导流和循环的部件的随机的或者疏忽的接触，并且防止杂质侵入到壳体中。但是也可行的是，在转子轴上还设置有鼓风机，该鼓风机将冷却空气移动经过机器的壳体。在利用钠填充的空腔的轴的位置处，也能够设有由高导热的材料、如氮化铝构成的实心轴。在DE 199 21452 Cl中对此提出，利用由高强度材料构成的这种轴，轴横截面能够更小，由此降低轴的重量。
[0005]由于寻求在电机的高功率密度的情况下通过有效的冷却实现高的效率，有核心意义的是，做出另外的技术贡献以便单独地、替选地或与已知的措施组合地改进电机。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目在于，提供一种具有有效冷却的可行性的电机。
[0007]目的通过具有权利要求1的特征的电机实现。
[0008]根据本发明的电机包括
[0009]-转子，转子具有支撑装置和用于使废热从转子经由轴导出的导热装置，
[0010]-定子，定子在电机运行中与转子磁性地共同作用，
[0011]-第一轴承装置，
[0012]-第二轴承装置，和
[0013]-轴，轴能围绕轴的旋转轴线转动地支承在第一轴承装置和第二轴承装置中，
[0014]-其中，转子固定在轴上，
[0015]-其中，用于使废热从转子经由轴导出的导热装置具有轴的带有第一材料的轴向部分，第一材料具有大于10Wnf1K的导热系数。
[0016]该目的也通过具有根据权利要求13的特征的转子-轴组合来实现。用于根据本发明的电机的根据本发明的转子-轴组合包括转子和轴。
[0017]该目的也通过用于根据权利要求14电机的轴的应用来实现。在根据本发明的应用中，轴具有用于使废热从转子经由轴导出的导热装置的、带有第一材料的轴向部分，第一材料具有大于10Wnf1K的导热系数。
[0018]根据本发明的电机有利地通过如下方式实现目的，即导热装置通过轴的具有第一材料的轴向部分能够将废热以高的程度在短的时间段中从转子经由轴导出。有利地，这引起电机的很小的加热并且因此通过电机的加热而引起的更小的效率损失。相对于用于电机的由功能引起的必要的对定子、转子和轴的位置需求而言，导热装置有利地不具有或有利地仅具有很小的附加的位置需求。
[0019]轴向部分以一定长度在轴向方向上延伸，该轴向方向沿着旋转轴线伸展。
[0020]第一材料能够由不同的化学元素构成，其中第一材料具有大于10Wnf1K的导热系数。因此，第一材料例如能够是具有大于10Wnf1K的导热系数的合金。
[0021]轴向部分的第一材料能够在垂直于轴向方向的径向方向上具有对于轴的在电机运行中所必需的力传递而言充足的厚度。因此，有利地能够通过具有第一材料的导热系数的轴的尽可能大的横截面来将废热以高的程度在较短的时间段中从转子经由轴导出。
[0022]轴的轴向部分能够在轴的整个长度之上沿着轴向方向延伸。此外，因此能够有利地由一个件制成轴。
[0023]轴的轴向部分能够是轴的第一部段。然后，轴具有第二部段并且必要时具有第三部段或还有另外的部段，另外的部段在轴向方向上在第一部段之前或之后延续轴。因此，第一材料能够有利地有针对性地用于电机的有效冷却。
[0024]在根据本发明的电机中，轴能够借助于第一轴承装置支承在第一轴承盖中并且借助于第二轴承装置支承在第二轴承盖中。轴承盖或者具有轴承盖的壳体因此能够有利地作为转矩支座使用。
[0025]在根据本发明的电机作为发电机运行时，通过机械能设置转子转动。通过转子和定子之间的磁性的共同作用能够将机械能转换成电能。电能能够在固定在定子上的绕组处通过连接用电器来提取。
[0026]在根据本发明的电机作为电动机运行时，经由绕组输送电能并且通过定子和转子之间的磁性的共同作用将电能转换成机械能。在此，转子置于转动中并且能够在轴处将机械能以转动运动的形式输出给机械负载。
[0027]在根据本发明的电机运行时或运行之后，电能到机械能或者机械能到电能的不完全的转换引起电机加热。电机通过加热产生废热。
[0028]转子和定子之间的磁性的共同作用能够经由空气间隙进行，空气间隙在径向方向上通过定子和转子限界。转子能够具有相应的装置，以便经由空气间隙能够与定子、尤其与固定在定子上的绕组磁性地共同作用。装置对此能够具有永磁体和/或绕组。
[0029]用于电机的根据本发明的转子-轴组合也具有另外的优点，即转子和轴作为组合，例如以包装单元能够提供用于装入到根据本发明的电机中。因为转子和轴在其相应的特性中有利地为了有效的冷却和可能对于轴的另外的要求而有利地相互协调，所以有利的是轴和转子作为组合来提供。因此能够确保的是，转子能够在正确的位置处固定到所属的轴上。这确保电机的有效冷却。特别地，在转子-轴组合中转子固定在轴上。特别地由此也能够有利地降低如下的危险，即转子以对于有效冷却不适当的方式固定在轴上。此外，转子-轴组合有利地引起转子的更小的加热，加热能够防止转子的可能过早的损坏。
[0030]用于根据本发明的电机的根据本发明的轴的根据本发明的应用具有另外的优点，即在电机运行中或之后能够将废热从转子经由具有第一材料的轴导出，其中第一材料具有大于10Wnf1K的导热系数。
[0031]另一优点在于，常规的轴能够通过根据本发明的轴来取代，而不需要对电机、尤其转子进行大的结构上的改变。因此能够有利地以简单和成本适宜的方式提