CN112311149A - 用于冷却电动机器的转子的冷却流体引导装置 - Google Patents

用于冷却电动机器的转子的冷却流体引导装置 Download PDF

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Abstract

提出一种冷却流体引导装置，该冷却流体引导装置用于冷却电动机器的与转子轴(1)连接的转子(6)、具有闭合的冷却流体回路，其中该闭合的冷却流体回路是由具有至少一条沿外周的冷却流体引导路线的冷却流体引导套筒(2，2A)和包围冷却流体引导套筒(2，2A)的冷却流体套管(3，3A)提供的。此外提出一种具有冷却流体引导装置的电动机器。

Description

用于冷却电动机器的转子的冷却流体引导装置
技术领域
本发明涉及一种冷却流体引导装置，该冷却流体引导装置用于冷却电动机器的与转子轴连接的转子、具有闭合的冷却流体引导回路。本发明还涉及一种具有冷却流体引导装置的电动机器。
背景技术
例如从文献DE 10 2017 112 835 A1已知一种电动马达，其中靠近表面的冷却结构围绕该电动马达的转子轴延伸。对电动马达提供的分离式冷却通过沿结构延伸的、扁平的冷却水导管和油导管实现，其中油导管区段式地嵌入较宽的冷却水导管的相应两个邻近的区段之间。已经表明，已知的冷却装置是结构复杂并且昂贵的。
发明内容
本发明的基本目的在于，提出一种用于冷却电动机器的转子的冷却流体引导装置和一种具有所述冷却流体引导装置的电动机器，它们一方面可以实现最佳的冷却，并且另一方面可以结构简单并且成本有效地实现。
这个目的通过专利权利要求1或11的特征实现，其中有利的并且要求保护的改进方案自从属权利要求和说明书以及附图得出。
因此提出一种冷却流体引导装置，所述冷却流体引导装置用于冷却电动机器的与转子轴连接的转子、具有闭合的冷却流体引导回路。为了提供结构特别简单且成本有效并且优化的冷却，设置有具有至少一条沿外周的冷却流体引导路线的冷却流体引导套筒和包围冷却流体引导套筒的冷却流体套管以形成闭合的冷却流体引导回路。
以这种方式实现结构上特别简单并且成本有效的冷却流体引导装置，该冷却流体引导装置可以实现最佳地导出转子和转子轴以及定子的绕组头和布置在壳体中的其他构件产生的废热。通过设置冷却流体引导套筒和冷却流体套管，有利地仅使用两个构件来实现封闭的冷却流体引导回路，其中可能实现的是，还提供单件式的构造。
冷却流体引导回路的类型可以在所提出的冷却流体引导装置中以不同的方式实现。在本发明的有利的实施方式的范围内，设置有螺旋形的路线，该螺旋形的路线几乎螺旋形地围绕冷却流体引导套筒的外周缠绕。特别有利的是双螺旋形的路线，从而使得冷却流体经过螺旋形的第一路线被导入，并且经过螺旋形的第二路线被导出。
在所提出的冷却流体引导装置中可以实现另一种冷却流体引导，其方式为：设置有蜿蜒的路线等作为冷却流体引导路线。为了实现例如蜿蜒的路线，可以在周向上分布地布置有从冷却流体引导套筒的周向伸出的多个引导隔片等，以提供所期望的、围绕冷却流体引导套筒的周向的蜿蜒的路线。
为了借助所提出的冷却流体引导装置实现最佳的冷却效果，在本发明的范围内可以提出的是：与所述冷却流体套管连接的冷却流体引导套筒径向地布置在所述转子轴与所述转子之间并且与所述转子轴和所述转子连接。因此，具有冷却流体引导套筒和冷却流体套管的冷却流体回路布置在转子的径向内部以及转子轴的径向外部。
以这种方式，冷却流体引导装置与转子轴和转子共轴地、几乎径向地布置在这两个构件之间。因此，流经冷却流体引导装置的冷却流体可以在径向外部直接吸收转子的废热。此外，例如流经转子轴的适合的空气引导通道或空气引导路线的空气可以在冷却流体引导套筒的内周被充分冷却。因此，冷却流体引导装置的外周和内周几乎用作用于电动机器的转子和转子轴以及用于设置在壳体中的其他构件的表面冷却器。
本发明的一个特别优选的实施方式提出：冷却流体引导装置由布置在壳体外的或位置固定的或在壳体侧的冷却流体供应装置供以冷却流体。由于冷却流体引导套筒在连接情况下以随转子轴旋转的方式支承，因此冷却流体回路可以藉由回转接头与冷却流体引导装置在流动意义上连接。
本发明的另一方面提出，要求保护一种具有上述冷却流体引导装置的电动机器，由此获得上述优点和另外的优点。
附图说明
下面借助附图详细阐述本发明。在附图中：
图1示出电动机器中的根据本发明的冷却流体引导装置的第一实施变体的局部剖开的视图；
图2示出冷却流体引导装置的冷却流体引导套筒的根据图1的单独部件视图，该冷却流体引导套筒具有螺旋形的冷却流体引导路线；
图3示出根据图1和图2的与冷却流体套管连接的冷却流体引导套筒的剖开的视图；
图4示出电动机器中的根据本发明的冷却流体引导装置的第二实施变体的局部剖开的视图；
图5示出冷却流体引导套筒的根据图4的单独部件视图，该冷却流体引导套筒具有蜿蜒的冷却流体引导路线；
图6示出根据图4和图5的与冷却流体套管连接的冷却流体引导套筒的剖开的视图；并且
图7示出电动机器的设置有螺旋形的空气引导通道的转子轴的单独部件视图。
具体实施方式
在图1至图3中示例性地展示了根据本发明的冷却流体引导装置的第一实施变体，并且图4至图6示出冷却流体引导装置的可能的第二实施变体。图7示例性地示出电动机器的设置有空气冷却装置的转子轴1。优选地，水或水-乙二醇混合物或还有其他的流体(例如油)可以用作冷却流体。
独立于相应的实施变体，所提出的用于冷却电动机器的与转子轴1连接的转子6和定子8的冷却流体引导装置实现闭合的冷却流体引导回路。转子轴1与电动机器的驱动轴18连接以用于传输转矩。
为了实现结构简单且成本有效并且高效的冷却，提出的是：设置有具有至少一条沿外周的冷却流体引导路线的冷却流体引导套筒2、2A和包围冷却流体引导套筒2、2A的冷却流体套管3、3A。通过使冷却流体引导套筒2、2A与冷却流体套管3、3A连接，形成闭合的冷却流体回路。
在冷却流体引导装置的在图1至图3中展示的第一实施变体的范围内，冷却流体引导套筒2具有螺旋形的路线作为冷却流体引导路线。在冷却流体引导套筒2的外直径上设置有用于导入冷却流体的螺旋形的第一路线4，并且在相反方向上设置有用于导出冷却流体的螺旋形的第二路线5。
在图1中以截面视图展示了示例性地在电动机器中的冷却流体引导装置的第一实施变体。与冷却流体套管3连接的冷却流体引导套筒2径向地布置在电动机器的壳体7中的转子轴1与转子6之间。因此，冷却流体引导装置与转子轴1和转子6共轴地布置，并且位于转子6的径向内部和转子轴1的径向外部。因此，冷却流体引导装置既可以导出壳体7中的转子6和定子8的绕组头的废热，也可以导出转子轴1的废热。
如尤其从根据图7的单独部件视图可看到的，转子轴1的外周具有螺旋形的空气引导路线或空气引导通道9，从而使得通过转子轴1的旋转而在壳体7中产生用于进行空气冷却的空气流。沿着冷却流体引导套筒2的内周来引导空气流以用于降温。
从根据图1和图2的图示可看到的，冷却流体入口15和冷却流体流出口16在冷却流体引导套筒2的同一端部处在周向上相反地布置。在图1中展示的冷却流体引导装置的实施变体中提出的是：冷却流体回路以其冷却流体流入口15和其冷却流体流出口16、藉由回转接头12的冷却流体流入通道10和冷却流体流出通道11与壳体侧的冷却流体引导回路连接。双通道的回转接头12包括两个分配套筒，这些分配套筒提供分离的冷却流体导入和分离的冷却流体导出。然而还可能的是，提供用于供应冷却流体的其他连接方式。
冷却流体在螺旋形的第一路线4中以及在螺旋形的第二路线5中的对应流动方向由图2中的对应的箭头指出。图3以剖开的视图示出具有连接的冷却流体套管3的冷却流体引导套筒2。
在图4中示例性地展示了在电动机器的壳体7中的冷却流体引导装置的第二实施变体。在第二实施变体中，冷却流体引导套筒2A具有蜿蜒的路线17。同样如在第一实施变体中，与冷却流体套管3A连接的冷却流体引导套筒2A也是与电动机器的转子6和转子轴1共轴地布置在壳体7中的。因此，冷却流体引导套筒2A与冷却流体套管3A位于转子6的内部以及转子轴1的径向外部。在第二实施变体中，也通过转子轴1以空气引导通道(9)与所设置的冷却流体引导装置的连接来保证对应的空气冷却。此外，在第二实施变体中，冷却流体流入口15和冷却流体流出口16也藉由回转接头12与位于壳体7的外部的冷却流体供应装置连接。
在图5中展示的冷却流体引导套筒2A的单独部件视图示出用于引导冷却流体的蜿蜒的路线17，其中流动方向由对应的箭头指出。为此，在周向上分布地布置的、径向地从冷却流体引导套筒2A的外周伸出的径向引导隔片13是以如下方式布置的，即，使得蜿蜒的路线17例如沿冷却流体引导套筒2A的周向顺时针地被引导。在蜿蜒的路线的一端，冷却流体经由在端侧布置的引导通道14被引导至冷却流体流出口16中。冷却流体流出口16与冷却流体流出通道11在流动意义上连接。
在第二实施变体中，冷却流体流入通道10或冷却流体流入口15和冷却流体流出通道11或冷却流体流出口16也在冷却流体引导套筒2A的同一端部处在周向上相反地布置。
在图6中示出了冷却流体引导装置的第二实施变体的装配后的状态，在此状态下，冷却流体引导套筒2A与冷却流体套管3A连接。
附图标记清单
1 转子轴
2，2A 冷却流体引导套筒
3，3A 冷却流体套管
4 螺旋形的第一路线
5 螺旋形的第二路线
6 转子
7 壳体
8 定子
9 空气引导通道
10 冷却流体流入通道
11 冷却流体流出通道
12 回转接头
13 引导隔片
14 端侧的引导通道
15 冷却流体流入
16 冷却流体流出
17 蜿蜒的路线
18 电动机器的驱动轴

Claims (11)

1.一种冷却流体引导装置，所述冷却流体引导装置用于冷却电动机器的与转子轴(1)连接的转子(6)、具有闭合的冷却流体回路，其特征在于，所述闭合的冷却流体回路是由具有至少一条沿外周的冷却流体引导路线的冷却流体引导套筒(2，2A)和包围所述冷却流体引导套筒(2，2A)的冷却流体套管(3，3A)提供的。
2.根据权利要求1所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述冷却流体引导套筒(2)具有螺旋形的路线(4，5)作为冷却流体引导路线。
3.根据权利要求1或2所述的冷却流体引导装置，其特征在于，在所述冷却流体引导套筒(2)的外周上设置有用于导入冷却流体的螺旋形的第一路线(4)以及在相反方向上延伸的、用于导出冷却流体的螺旋形的第二路线(5)。
4.根据权利要求1所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述冷却流体引导套筒(2A)具有蜿蜒的路线(17)作为冷却流体引导路线。
5.根据权利要求4所述的冷却流体引导装置，其特征在于，在周向上分布地布置的、径向地从所述冷却流体引导套筒(2A)的外周伸出的多个引导隔片(13)是以如下方式布置的，即，使得所述蜿蜒的路线(17)实现在所述冷却流体引导套筒(2A)的周向上导入冷却流体并且导出冷却流体。
6.根据权利要求5所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述蜿蜒的路线(17)的一端藉由端侧的引导通道(14)与所述冷却流体回路的冷却流体流出口(16)在流动意义上连接。
7.根据权利要求4至6之一所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述冷却流体回路的冷却流体流入口(15)和冷却流体流出口(16)在所述冷却流体引导套筒(2，2A)的同一端部处在周向上相反地布置。
8.根据权利要求1、2、4-6之一所述的冷却流体引导装置，其特征在于，与所述冷却流体套管(3，3A)连接的冷却流体引导套筒(2，2A)径向地布置在所述转子轴(1)与所述转子(6)之间并且与所述转子轴(1)和所述转子(6)连接。
9.根据权利要求1、2、4-6之一所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述转子轴(1)的朝向所述冷却流体引导套筒(2，2A)的内周的外周具有螺旋形的空气引导通道(9)。
10.根据权利要求1、2、4-6之一所述的冷却流体引导装置，其特征在于，所述冷却流体回路藉由回转接头(12)与壳体侧的冷却流体供应回路连接。
11.一种电动机器，所述电动机器具有根据权利要求1-10之一所述的冷却流体引导装置。
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