專利名稱：帶水冷卻系統(tǒng)的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)，其具有外殼，該外殼具有一個(gè)由金屬片疊裝而成的定子、一個(gè)轉(zhuǎn)子以及一個(gè)在外殼中帶有蛇曲形延伸的冷卻通道的液體層，所述轉(zhuǎn)子的軸通過定位在軸承蓋中的軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承，。
為了提高功率或轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)上采用液體冷卻或水冷卻的原理。其中在用液體冷卻的電機(jī)上應(yīng)用液體冷卻的各種原理。液體流經(jīng)帶有大多數(shù)構(gòu)造在角部區(qū)域的軸向冷卻通道的擠壓型腔。液流在單獨(dú)的軸承蓋中或通過安裝在電機(jī)外的附加換向板進(jìn)行換向。
在軸承蓋內(nèi)的換向通過澆注或鉆孔而成的通道實(shí)現(xiàn)，也可以局部地通過澆注到鑄件中的管道實(shí)現(xiàn)。軸承蓋或換向板的密封受結(jié)構(gòu)限制主要通過扁平密封件、例如扁平密封圈或流體實(shí)現(xiàn)，并出于該原因變得及其困難。
用于冷卻電機(jī)的另一個(gè)原理是，將冷卻蛇管嵌入到定子背部內(nèi)的環(huán)狀或蛇曲狀布設(shè)的凹槽中。這將導(dǎo)致安裝費(fèi)事，此外從定子到冷卻蛇管的熱量傳遞不充分。
此外，還已知一種圍繞電機(jī)外殼的冷卻圈的結(jié)構(gòu)。這種冷卻圈的制造是非常費(fèi)事的；從電機(jī)的熱源到冷卻圈的熱量傳遞同樣是及其有缺陷的。
據(jù)此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種帶液體冷卻系統(tǒng)的電機(jī)，該電機(jī)在簡單地實(shí)現(xiàn)裝配單個(gè)零件的同時(shí)以簡單的方式和方法達(dá)到足夠的冷卻。
此外要實(shí)現(xiàn)冷卻回路的可靠密封。所提出的技術(shù)問題通過一種電機(jī)成功地得以解決。該電機(jī)有一外殼，而該外殼具有由金屬片疊裝而成的定子、其軸通過定位在軸承蓋中的軸承可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子以及在帶有冷卻通道的外殼中的液體冷卻系統(tǒng)，其中，所述外殼構(gòu)造成兩件式的，使得每個(gè)外殼件具有一個(gè)軸承蓋并且外殼件設(shè)計(jì)成在它們組裝后構(gòu)成所述冷卻通道。
通過對兩個(gè)軸承蓋按照本發(fā)明進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻液流螺旋狀或蛇曲狀地圍繞定子被引導(dǎo)，同時(shí)將與鄰接零件的密封位置數(shù)量減小到最少。這種相對較好的與定子的熱耦合連接，導(dǎo)致電機(jī)使用效率的提高。
按照本發(fā)明，減少了外殼的構(gòu)件，不需要換向板，同樣減少的如附加的冷卻蛇管或冷卻軸環(huán)。按照本發(fā)明的電機(jī)的裝配時(shí)間，由于取消了相對費(fèi)事的扁平密封件、外殼的裝配以及可能需要的冷卻蛇管或冷卻軸環(huán)，而得以減少。
如同將鉆孔或換向通道鑄造到軸承蓋中一樣，同樣地將管道澆鑄到軸承蓋中，也是多余的。
通過減少密封位置以及將與此相關(guān)地將面密封轉(zhuǎn)換為徑向密封的O型密封圈，可以在冷卻回路中實(shí)現(xiàn)更高的壓力，這再次使電機(jī)利用率得到優(yōu)化。
通過將電機(jī)的外輪廓構(gòu)造成十字形外輪廓，而將角部區(qū)域空流出來，使得從電機(jī)的背面可以通暢地夠到在法蘭上的固定螺栓。同樣可以實(shí)現(xiàn)外殼1的圓形或八角形的外輪廓，這種實(shí)施方案同樣允許夠到在法蘭上的固定螺栓。
下面借助于在附圖中簡略示出的具體實(shí)施方式
對本發(fā)明以及按照從屬權(quán)利要求所述的其他優(yōu)點(diǎn)予以詳細(xì)說明。附圖中

圖1表示外殼的縱截面圖，圖2表示該外殼的橫截面視圖，圖3、圖4表示立體示意圖，圖5表示外殼的另一個(gè)縱截面圖。
圖1表示一臺具有一個(gè)定子11和一個(gè)轉(zhuǎn)子12的電機(jī)的按照本發(fā)明的外殼1的縱截面圖。兩個(gè)筒狀地相互套裝的外殼件2和3構(gòu)成外殼1。每個(gè)外殼件2、3分別有一個(gè)裝入到軸承9中并可通過例如一個(gè)軸環(huán)14定位的軸承蓋5、4。其中所述軸環(huán)14優(yōu)選為軸13的一部分；但也可以作為附加件安裝在軸13上。所述軸13支承轉(zhuǎn)子12。所述外殼件2、3以及各自的軸承蓋4、5優(yōu)選分別構(gòu)造成一體式的。
位于所述外殼件2和3之間的密封位置，在外殼件套裝在一起的狀態(tài)下通過O形密封圈6和7密封。各個(gè)外殼件2、3的筒體沿軸向延伸超過所述定子11，優(yōu)選甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過各自的繞組端部15。為了更容易地安裝定子11，所述外殼件3有利地在其內(nèi)側(cè)16設(shè)計(jì)成稍微錐形。存于其中的空腔19可以填滿導(dǎo)熱材料，以便在外殼和定子11之間獲得足夠的導(dǎo)熱性。
如附圖2所示，通過將外殼件2和3組合在一起，構(gòu)成了一個(gè)冷卻層。通過將外殼件2、3的各個(gè)榫15錯(cuò)開設(shè)置地插入到各間隙16中，而在將外殼件2、3組合插裝在一起后就構(gòu)成了軸向冷卻通道8。通過榫15的軸向延伸長度小于間隙16的軸向延伸長度，就通過組合在一起的外殼件2和3實(shí)現(xiàn)了所述冷卻通道8的換向10。因此榫15未達(dá)到各間隙16的端部。
因此僅僅存在兩個(gè)向外的、用O型密封圈6、7密封的密封位置。這種集成有冷卻層的外殼1可以通過壓鑄件經(jīng)濟(jì)地制成。優(yōu)選地加工兩個(gè)配置有O型密封圈6和7的密封位置。
作為替代方式，可以在一個(gè)或兩個(gè)外殼件2、3中例如以切削加工的方式加工出所述冷卻通道8。由此也可以做成螺旋狀延伸的冷卻通道。
圖3表示在裝配過程中處于半裝配狀態(tài)下的外殼件2和3。在按照圖4的已裝配好狀態(tài)下，所述外殼件2和3相互套裝，并且構(gòu)成冷卻通道8，這些冷卻通道8帶有沿圓周方向觀察構(gòu)造成蛇曲形的可靠的冷卻層和冷卻層的換向點(diǎn)10。
冷卻液經(jīng)由入口17輸入并經(jīng)由出口18排出。所述入口17及出口18都是鉆孔，這些鉆孔與冷卻通道8以流動(dòng)的方式連接成，能夠形成冷卻通道8沿圓周方向的蛇曲狀延伸走向。在此這樣有利地設(shè)計(jì)位于入口17與出口18之間的榫，使得該榫具有與間隙16相同的軸向長度并因此構(gòu)成側(cè)壁21。由此避免入口17與出口18之間的液流短路。
圖4表示處于已裝配好狀態(tài)下的電機(jī)。其中外殼1的特征在于具有十字形外輪廓，由此空留出角部區(qū)域。因此可以從電機(jī)的背面自由地夠到在法蘭上的固定螺栓。同樣可以實(shí)現(xiàn)外殼1的圓形或八角形的外輪廓，這種實(shí)施方案同樣允許夠到在法蘭上的固定螺栓。
圖5表示出另一種實(shí)施方式的帶冷卻螺旋通道24的按照本發(fā)明的外殼1。所述冷卻螺旋通道24通過其接頭22，23被加注冷卻液。作為對圖1所示電機(jī)的一般性說明的補(bǔ)充，現(xiàn)在通過冷卻螺旋通道24進(jìn)行冷卻。按照本發(fā)明，所述冷卻螺旋通道24是通過沿軸向接合外殼件2、3產(chǎn)生。在此存在于外殼件2和3之間的密封位置，在外殼件已組合套裝在一起的狀態(tài)下，通過O型密封圈6和7密封。因此又僅有兩個(gè)密封位置存在。各外殼件2、3的筒體沿軸向延伸超過定子11，優(yōu)選甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過各繞組端部15。為了更容易地安裝定子12，所述外殼件3有利地在其內(nèi)側(cè)16構(gòu)造成稍微錐形。存在于其中的空腔19可以填滿導(dǎo)熱材料，以便在外殼和定子12之間獲得足夠的導(dǎo)熱能力。
這種結(jié)構(gòu)對于軸向長度約為定子11直徑X倍的、軸向短的電機(jī)特別有利，其中，0＜X＜5。這主要適用于尤其是機(jī)床上的裝入式電機(jī)。
兩個(gè)筒狀相互套裝的外殼件2、3的按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，也可以轉(zhuǎn)用到用空氣冷卻的電機(jī)中，以便保證所述電機(jī)具有簡單的結(jié)構(gòu)和預(yù)定的防護(hù)方式。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，其具有一外殼(1)，該外殼具有由金屬片疊裝而成的定子(11)、轉(zhuǎn)子(12)以及安置在帶冷卻通道(8)的外殼(1)中的液體冷卻系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)子的軸(13)通過定位在軸承蓋(4、5)中的軸承可旋轉(zhuǎn)地支承，其中所述外殼(1)設(shè)計(jì)成兩件式的，每個(gè)外殼件(2、3)具有一個(gè)軸承蓋(5，4)，并且所述外殼件(2，3)設(shè)計(jì)成在組裝后構(gòu)成所述冷卻通道(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述冷卻通道(8)沿軸向延伸或構(gòu)造成冷卻螺旋通道(24)。
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其特征在于，所述外殼件(2，3)由壓鑄件制成。
4.如上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述冷卻通道(8)在其各個(gè)端部的換向，是通過將所述外殼件(2、3)套插在一起實(shí)現(xiàn)。
5.如上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述外殼件(2、3)通過筒狀地套插在一起而構(gòu)成冷卻通道(8)，以及因此冷卻回路向外只存在兩個(gè)密封位置。
6.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其特征在于，所述各外殼件(2、3)的定心圓周上設(shè)置有用于定位O型密封圈(6、7)的凹槽。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)側(cè)端蓋上用固定螺栓(19)固定所述外殼件(2、3)。
全文摘要
為了以簡單的方式和方法實(shí)現(xiàn)對電機(jī)進(jìn)行液體冷卻，將外殼(1)設(shè)計(jì)成兩件式的，使得每個(gè)外殼件(2、3)具有一個(gè)軸承蓋，并且所述外殼件(2、3)在組合后構(gòu)成冷卻通道。
文檔編號H02K5/20GK1950986SQ200580013562
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者休伯圖斯·巴爾, 邁克爾·齊斯勒 申請人:西門子公司