DE102005000642A1 - Kühlsystem für einen elektrischen Motor - Google Patents
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Abstract
Ein
Kühlsystem
für einen
elektrischen Motor schließt
eine Kühlleitung
ein, die zwischen einem Kühlmantel
und einer separaten Komponentenoberfläche gebildet ist. Die separate
Komponentenoberfläche kann
wenigstens einen Teil einer Wand der Kühlleitung definieren. Die Kühlleitung
kann so konfiguriert sein, dass sie eine Kühlflüssigkeit längs wenigstens eines Teils
der separaten Komponentenoberfläche
lenkt und Wärme
vom elektrischen Motor abführt.
Ein Einlassanschluss kann in Strömungsmittelverbindung
mit der Kühlleitung
sein. Der Einlassanschluss kann so konfiguriert sein, dass er Kühlflüssigkeit
aufnimmt und Kühlflüssigkeit
in die Kühlleitung
einführt.
Ein Auslassanschluss kann in Strömungsmittelverbindung
mit der Kühlleitung
stehen.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Kühlsystem für einen elektrischen Motor gerichtet und im Speziellen auf ein Kühlsystem für Flüssigkeitskühlung eines elektrischen Motors.
- Hintergrund
- Traditionell sind Elektromotoren in stationären Anwendungen benutzt worden. Deswegen war das Volumen oder die Größe des elektrischen Motors nicht kritisch und ausreichende Kühlung des elektrischen Motors konnte durch die Benutzung von Luft mit oder ohne Lamellen und von großen Motorgehäusen die als Wärmesenken dienen, erreicht werden. In jüngerer Zeit sind Elektromotoren in mobilen Anwendungen benutzt worden, so wie zum Beispiel in Automobilen oder Arbeitsmaschinen. Da mobile Anwendungen einen Vorteil aus kleinerer Größe und niedrigerem Gewicht ziehen, sind diese Motoren von größerer Leistungsdichte und daher schwieriger zu kühlen als ihre stationären Gegenstücke.
- Wenn die Größe des Motors erniedrigt wird, ist Luftkühlung alleine oft unzureichend, um die Temperaturen des Motors bei akzeptablen Niveaus zu halten. Weil darüber hinaus die Motoren nun oft in Fahrzeugen sind, sind sie einer Vielfalt von Temperaturbereichen und Umgebungen ausgesetzt. Die Luft kann staubig oder schmutzig sein oder die Motoren können von Schlamm verkrustet werden, was die Fähigkeit reduziert, die Motoren mit Luft zu kühlen. Um die Gleichmäßigkeit der Kühlung in unterschiedlichen Umgebungen aufrecht zu erhalten, sind elektrische Motoren entwickelt worden die Flüssigkeitskühlung benutzen.
- Ursprüngliche Konstruktionen für flüssigkeitsgekühlte Motoren haben die Bildung von Strömungsmitteldurchlässen durch die Motorgehäuse während des Gießens eingeschlossen. Da die Gehäuse Wärme bzw. Hitze von Motorkomponenten im Gehäuse abführen bzw. abziehen wurde bei Benutzung die Wärme durch Strömungsmittel vom Gehäuse weggeführt, die durch die Gehäusedurchlässe gedrückt wurden. Nichtsdestoweniger ist das Gießen solcher Durchlässe in Gehäusen schwierig und teuer.
- Ein Versuch, das Heizproblem zu lösen ist im U.S. Patent Nr. 5,931,757 an Schmidt gezeigt. Schmidt offenbart ein elektromechanisches Getriebe zur Aufnahme von Leistung von einem Motor. Sie umfasst in ihrer äußeren Oberfläche einen einzelnen ringförmigen Kanal, wo Öl sich benachbart zu einem Stator in einem elektrischen Motorsystem ansammeln kann. Obwohl er einfacher herzustellen ist, als gegossene innere Durchlässe, kann solch ein einzelner Kanal für einen elektrischen Motor nicht ausreichende Kühlung vorsehen und kann ungleichmäßige Wärmezonen im Stator vorsehen.
- Die vorliegen Erfindung ist darauf gerichtet einen oder mehrere Mängel im Stand der Technik zu überwinden.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Kühlsystem für einen elektrischen Motor gerichtet. Das Kühlsystem kann einen Kühlkanal bzw. eine Kühlleitung einschließen, die zwischen einem Kühlmantel und der Oberfläche einer separaten Komponente gebildet ist. Die Oberfläche der separaten Komponente kann wenigstens einen Teil einer Wand der Kühlleitung definieren. Die Kühlleitung kann so konfiguriert sein, dass sie eine Kühlflüssigkeit längs wenigstens eines Teils der Oberfläche der separaten Komponente lenkt und Wärme vom elektrischen Motor abführt. Ein Einlassanschluss kann eine Strömungsmittelverbindung mit der Kühlleitung sein. Der Einlassanschluss kann so konfiguriert sein, dass er die Kühlflüssigkeit aufnimmt und die Kühlflüssigkeit in die Kühlleitung einführt. Ein Auslassanschluss kann in Strömungsmittelverbindung mit der Kühlleitung sein.
- Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf einen elektrischen Motor gerichtet, der einen Kühlmantel mit einer Innenoberfläche hat, die wenigstens eine Kühlnut hat. Ein Stator kann innerhalb des Kühlmantels untergebracht sein und kann eine äußere Außenoberfläche in Kontakt mit wenigstens einem Teil der Innenoberfläche des Kühlmantels haben. Die Kühlnut und die Außenoberfläche des Stators können eine Kühlleitung bilden. Die Kühlnut kann schraubenlinienförmig sein, so dass die Kühlleitung so konfiguriert ist, dass sie eine Kühlflüssigkeit wenigstens teilweise in einer axialen Richtung lenkt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Darstellung eines elektrischen Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung. -
2 ist eine Darstellung der Kühlleitungen die durch den Stator und den Kühlmantel gebildet werden. -
3 ist eine Querschnittsansicht eines elektrischen Motors. -
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des elektrischen Motors von1 . -
5 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Motors. -
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des elektrischen Motors von5 - Detaillierte Beschreibung
- Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen die selben Referenznummern benutzt, um sich auf gleiche oder ähnliche Teile zu beziehen.
- Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines elektrischen Motors
100 ist in1 dargestellt. Der elektrische Motor100 kann in einer beliebigen Anwendung benutzt werden, die einen elektrischen Motor erfordert, einschließlich eine mobile Anwendung, so wie zum Beispiel eine Arbeitsmaschine oder ein anderes Fahrzeug. Der elektrische Motor100 kann einen Stator102 , einen Rotor104 und eine Welle106 einschließen, die alle in einem Kühlmantel108 untergebracht sind. - Der Stator
102 kann aus einer Serie von dünnen Laminaten gebildet sein, die Seite-an-Seite platziert sind, zusammen mit Windungen aus einem leitenden Material. Der Stator102 kann eine zylindrische Form mit einer Innenoberfläche110 und einer Außenoberfläche112 haben. Jedes Ende des Stators102 kann Endwicklungen114 einschließen, die aus einer Reihe von gewundenem, leitendem Material bestehen. - Der Rotor
104 kann innerhalb des Stators102 untergebracht sein. Er kann aus typischen Materialien für einen elektrischen Motor gebildet sein und kann so konfiguriert sein, dass er innerhalb des Stators108 rotiert um Drehmoment zu erzeugen. Indem er in einer zylindrischen Form gebildet ist, kann der Rotor104 ein offene Mitte bzw. ein offenes Zentrum haben, um an der Welle106 angebracht zu werden. - Die Welle
106 kann sich durch die Mitte des Rotors104 erstrecken und kann eine Motorachse116 definieren. Die Motorachse116 kann eine Achse für den Stator102 , den Rotor104 und den Kühlmantel108 sein. Die Welle106 kann am Rotor104 befestigt sein, so dass, wenn sich der Rotor104 dreht, er die Welle106 antreibt. Ebenso kann die Welle106 , wenn sie sich dreht, den Motor104 antreiben. - Der Kühlmantel
108 kann ein zylindrisches Gehäuse für den Stator102 sein. Der Kühlmantel hat eine Innenoberfläche118 und eine Außenoberfläche120 und kann so geformt sein, dass er eine Presspassung auf dem Stator102 ist. - Dementsprechend kann die Innenoberfläche
118 des Kühlmantels108 in direktem Kontakt mit der Außenoberfläche112 des Stators102 sein. - Endplatten
122 können sich mit jedem Ende des Kühlmantels108 verbinden, wobei sie die Enden des Motors100 geschlossen versiegeln. Die Innenoberfläche118 des Kühlmantels108 kann zusammen mit den Endplatten122 ein Betriebsgebiet bzw. eine Betriebsregion124 definieren. Der Stator102 , der Rotor104 und die Welle106 können innerhalb des Betriebsgebiets124 untergebracht sein. - Der Kühlmantel
108 kann ein Kühlsystem126 zum Reduzieren von Wärme bzw. Hitze im elektrischen Motor100 enthalten. Das Kühlsystem126 kann ein Nutensystem127 und ein Strömungsmitteleinspritzsystem152 einschließen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel schließt das Nutensystem127 Nuten128 ein, die in der Innenoberfläche118 des Kühlmantels108 gebildet sind. Die Nuten128 können so gebildet sein, dass sie sich um den Innendurchmesser des Kühlmantels108 erstrecken, in einem Gebiet in Kontakt mit dem Stator102 . Dementsprechend können sich die Nuten128 um die Außenoberfläche112 des Stators102 erstrecken. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die Nuten128 längs einer Länge des Stators102 schraubenlinienförmig angeordnet sein, in einer Weise so dass sich die Nuten wenigstens teilweise längs des Motors100 erstrecken. - Ein Einlassanschluss
130 und ein Auslassanschluss132 (dargestellt in2 ) können sich durch die Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 erstrecken und können in Strömungsmittelverbindung mit der Nut128 sein. Der Einlassanschluss130 erlaubt es einer Kühlflüssigkeit, so wie zum Beispiel Öl, in die Nuten128 einzutreten, während der Auslassanschluss132 einen Ausgangsweg bzw. Ausgangspfad für Kühlflüssigkeit bildet, welche durch die Nuten128 durchgelaufen ist. - Die Nuten
128 und die Außenoberfläche112 des Stators102 definieren zusammen Leitungen134 . Im exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in1 gezeigt ist, schließen die Leitungen134 wenigstens eine Oberfläche ein, die in der Außenoberfläche112 des Stators102 gebildet ist. Die anderen Oberflächen der Leitungen134 werden durch den Kühlmantel108 gebildet. Die Leitungen134 können wie gezeigt rechteckig sein, oder können alternativ jede beliebige andere Form haben, so wie zum Beispiel eine Trapezform, oder eine Bogenform. - Die Leitungen
134 können so konfiguriert sein, dass sie die Kühlflüssigkeit aufnehmen und um den Stator 108 herum lenken. Da die Leitungen teilweise durch die Nuten128 gebildet sind, können die Leitungen134 längs des Stators102 schraubenlinienförmig angeordnet sein, so dass ein Teil der Leitungen134 axial gegenüber einem anderen Teil der Leitungen134 verschoben sein kann. Dementsprechend kann die Kühlflüssigkeit in den Leitungen134 mit einer Geschwindigkeit in einer axialen Richtung fließen, die hinreichend ist, um eine erwünschte Kühlkapazität für den elektrischen Motor100 vorzusehen. Darüber hinaus können die schraubenlinienförmigen Nuten134 gleichmäßige, verteilte Kühlung längs wenigstens eines Teils der Länge des Stators102 vorsehen. Die Spiralen können in Reihe verbunden sein, mit einer kleinen Anzahl Verbindungen. Dies erlaubt es, dass die Strömungsmittelgeschwindigkeit mit einem Minimum von Gegendruch aufrecht erhalten wird. - Eine Nutenbreite
136 , die die Lücke der Nuten128 repräsentiert, kann axial längs dem Stator102 gemessen werden. Die Nutenbreite136 kann basiert auf einer erwünschten Geschwindigkeit und/oder einem erwünschten Kühlflüssigkeitsfluss durch die Leitungen134 ausgewählt werden. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel können die Nuten128 so gebildet sein, dass sie eine Nutenbreite136 haben, die im Wesentlichen die selbe ist, wie eine Stegbreite138 . So wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, ist der Begriff "Stegbreite" der axiale Abstand der Innenoberfläche118 des Kühlmantels108 zwischen benachbarten Nuten128 . In einigen exemplarischen Ausführungsbeispielen kann ein Stegbreiten-zu-Nutenbreiten-Verhältnis innerhalb eines Verhältnisbereichs von 2:3 und 3:2 sein. Im gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Stegbreiten-zu-Nutenbreiten-Verhältnis ungefähr ein Eins-zu-Eins-Verhältnis. Nichtsdestoweniger können die Nuten128 so gebildet sein, das sie jedes beliebige Stegbreiten-zu-Nutenbreiten-Verhältnis haben, das für ein spezielles Motordesign passend ist. -
2 zeigt ein Beispiel der Leitungen und ein Zirkulationsmuster einer Kühlflüssigkeit durch die selben. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Leitungen in drei schraubenlinienförmigen Ausbildungen bzw. Schrauben140 gebildet, die sich von Einlassanschluss130 zum Auslassanschluss132 erstrecken. Dementsprechend fließt die Kühlflüssigkeit durch die drei Spiralen140 , die mit drei Pfeiltypen gekennzeichnet sind. Die drei Pfeiltypen repräsentieren die Strömungsrichtung durch die Leitungen und können benutzt werden, um eine Schraubenleitung von einer anderen zu unterscheiden. Vom Einlassanschluss130 kann eine unter Druck gesetzte Kühlflüssigkeit in eine erste Leitung142 eintreten, die einen durchgezogenen Pfeil hat. Die Kühlflüssigkeit kann durch die erste Leitung142 über eine Länge zirkuliert werden, so wie zum Beispiel zweieinhalbe Umdrehungen um den Stator102 (in2 nicht gezeigt). Die erste Leitung142 kann sich mit einer zweiten Leitung144 , die mit einem gestrichelten Pfeil gekennzeichnet ist, an einem ersten Schnittpunkt bzw. einer ersten Kreuzung146 an einem Ende des Kühlsystem126 vereinigen. Die Kühlflüssigkeitsströmung kann in die zweite Leitung144 eintreten, wobei sie in einer Richtung fließt, die entgegengesetzt zu der Richtung in der ersten Leitung142 ist. - Die Kühlflüssigkeit kann durch die zweite Leitung
144 über eine Länge zirkuliert werden, so wie zum Beispiel zwei Umdrehungen um den Stator102 . Die zweite Leitung144 kann sich mit einer dritten Leitung148 , die durch einen gepunkteten Pfeil gekennzeichnet ist, an einem zweiten Schnittpunkt,150 an einem zweiten Ende des Kühlsystems126 vereinigen. Der Kühlflüssigkeitsfluss kann wiederum seine Richtungen umkehren und in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der zweiten Leitung144 fließen. Die Kühlflüssigkeit kann durch die dritte Leitung148 über eine Länge zirkuliert werden, so wie zum Beispiel zweieinhalb Umdrehungen um den Stator102 . Der Auslassanschluss132 kann an einem Ende der dritten Leitung148 angeordnet sein, und kann so konfiguriert sein, dass er die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlsystem126 heraus lenkt. Dementsprechend sind, obwohl mehr als eine Kühlleitung sich längs des Stators102 erstrecken kann, nur ein Einlassanschluss und ein Auslassanschluss notwendig, um den Stator102 zu kühlen. -
3 ist eine querlaufende Querschnittsansicht des elektrischen Motors100 . Wie oben erklärt, schließt das exemplarische Ausführungsbeispiel drei Nuten128 ein, die im Kühlmantel108 gebildet sind, um die Leitungen134 zwischen dem Kühlmantel108 und dem Stator102 zu bilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die drei Nuten schraubenlinienförmig und um 120° gegeneinander versetzt. Wie oben mit Bezug auf1 erklärt, kann die Stegbreite 138 im Wesentlichen äquivalent der Nutenbreite136 sein, wobei sie im Wesentlichen ein Eins-zu-Eins-Verhältnis vorsieht. Die drei Nuten128 können effektiv die Kompressionskräfte verteilen, die durch den pressgepassten Kühlmantel108 an den Stator102 angelegt werden, so dass sich die Laminate, die den Stator102 bilden, nicht exzessiv bewegen, oder die Form der Innenoberfläche110 verändern. Nichtsdestoweniger kann der Kühlmantel108 mehr oder weniger als drei Nuten im Kühlsystem126 enthalten. - Zurückkehrend zu
1 , kann das Kühlsystem126 des elektrischen Motors100 auch ein Strömungsmitteleinspritzsystem152 umfassen, um eine Kühlflüssigkeit auf den Stator102 und/oder den Rotor104 zu sprühen. Das Strömungsmitteleinspritzsystem152 kann einen ringförmigen Ring154 einschließen, der in der Endplatte122 gebildet ist, eine Dichtplatte156 und einen Anschluss158 . Das Strömungsmitteleinspritzsystem152 kann auch einen oder mehrere Strömungsmitteldurchlässe160 einschließen, die als Düsen dienen, welche sich durch die Endplatte122 erstrecken. - Der ringförmige Ring
154 in der Endplatte122 kann um die Achse116 in einer Außenoberfläche162 der Endplatte122 gebildet sein. Die Dichtplatte156 kann an der Außenoberfläche162 der Endplatte122 angebracht sein und kann größenmäßig so ausgelegt sein, dass sie über den ringförmigen Ring154 passt, wobei sie einen Hohlraum164 bildet. Die Dichtplatte156 kann ge gen die Endplatte122 abgedichtet sein, so dass Kühlflüssigkeit innerhalb des Hohlraums164 nicht herausleckt. Der Anschluss158 kann ein Einlass in den Hohlraum164 sein, der Kühlmittel in den Hohlraum164 einlässt. - Die Strömungsmitteldurchlässe
160 können sich vom Hohlraum164 durch die Endplatte122 erstrecken und Durchlass der Kühlflüssigkeit in das Betriebsgebiet124 des elektrischen Motors100 erlauben. Die Strömungsmitteldurchlässe160 können einen relativ kleinen Durchmesser haben, was es ihnen erlaubt, als Düsen zu dienen, die die Kühlflüssigkeit in das Betriebsgebiet124 liefern. In einem Ausführungsbeispiel lenken die Strömungsmitteldurchlässe160 die Kühlflüssigkeit direkt auf ein Ende des Rotors104 . Dementsprechend kann die Kühlflüssigkeit benutzt werden, um die Betriebstemperatur des Rotors104 auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Die Durchlässe160 können sich durch die Endplatte122 in einer Richtung erstrecken, um Kühlflüssigkeit an jedem erwünschten Gebiet oder erwünschter Komponente im Betriebsgebiet124 zu liefern. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Durchlässe so konfiguriert, dass sie Kühlflüssigkeit auf die Endwicklungen114 des Stators102 sprühen. - In einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in
4 gezeigt ist, kann ein zweiter ringförmiger Ring170 in der Endplatte122 bei einem Radius gebildet sein, der den Endwicklungen114 auf dem Stator102 entspricht. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der zweite ringförmige Ring170 als eine radiale Nut in einer Kante172 der Endplatte122 gebildet. Der zweite ringförmige Ring170 kann zwischen dem Kühlmantel108 versiegelt sein, um einen zweiten ringförmigen Hohlraum zu bilden. Zweite Durchlässe174 können durch die Endplatte122 gebildet sein, für den Durchlass von Kühlflüssigkeit vom zweiten ringförmigen Ring170 in das Betriebsgebiet124 . Ein Einlassanschluss176 kann in der Endplatte122 gebildet sein, um es zu erlauben, dass Flüssigkeit in den zweiten ringförmigen Ring170 und durch die zweiten Durchlässe174 fließt. Da die Endwicklungen114 auf dem Stator102 während des Betriebs des Motors100 eine hohe Temperatur aufrecht erhalten können, können die Durchlässe in einer Art und Weise ange ordnet sein, welche die Kühlflüssigkeit direkt auf die Endwicklungen114 liefert. Es soll festgehalten werden, dass jeder der Durchlässe160 ,174 , die mit Bezug auf die vorliegende Erfindung offenbart wurden, Düsen oder Einsätzeeinschließen kann, die so platziert sind, dass sie Kühlflüssigkeit von den ringförmigen Ringen154 ,170 in das Betriebsgebiet124 lenken. Strömungsmittelrohrleitungen166 können die Kühlflüssigkeit direkt in die ringförmigen Ringe154 ,170 und/oder die Anschlüsse130 ,176 lenken und können mit einer Pumpe (nicht gezeigt) verbunden sein, um die Kühlflüssigkeit unter Druck zu setzen. -
5 und6 zeigen ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel des elektrischen Motors100 . In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel schließt der Kühlmantel102 (108 ) Nuten128 ein, die in Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 gebildet sind, anstatt in der Innenoberfläche118 . In diesem Ausführungsbeispiel wird eine äußere Hülse200 um die Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 platziert. Die Nuten128 , die in der Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 gebildet sind, bilden zusammen mit der äußeren Hülse200 Leitungen134 . Dementsprechend sind in diesem Ausführungsbeispiel die Leitungen134 nicht gegen den Stator102 gebildet, sondern sind statt dessen gegen die äußere Hülse200 gebildet. - Wie oben mit Bezug auf
1 beschrieben, können die Nuten128 schraubenlinienförmig um den Kühlmantel108 gebildet sein. Die Einlass- und Auslassanschlüsse (nicht gezeigt in5 und6 ) sehen Strömungsmittelzugang zu den Leitungen134 vor. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Einlassanschluss durch eine Mittenregion des Kühlmantels108 und durch die äußere Hülse200 gebildet sein, um Zugang zu den Nuten128 vorzusehen. Die Nuten128 können so gebildet sein, dass sie sich in axial entgegengesetzten Richtungen weg von der Mittenregion der Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 schraubenlinienförmig trennen. Ein Vorteil des Bildens der Leitungen134 mit der äußeren Hülse200 anstatt mit dem Stator102 , ist dass, wenn Verunreinigungen oder Abfall mit der Kühlflüssigkeit in die Kühlleitungen134 eintreten, die äußere Hülse200 leicht entfernt werden kann, um Zugang zu den Nuten128 für die Reinigung vorzusehen. Darüber hinaus wird die Herstellung vereinfacht, da Kühlnutun128 , die in der Außenoberfläche120 des Kühlmantels108 gebildet sind, leichter zu bilden sind, als Kühlnuten128 , die in der Innenoberfläche118 des Kühlmantels108 gebildet sind. - In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann das Strömungsmitteleinspritzsystem
152 einen ringförmigen Ring202 und Durchlässe204 einschließen. Der ringförmige Ring202 kann zwischen den Kühlmantel108 und der äußeren Hülse200 gebildet sein, und kann in Strömungsmittelverbindung mit einem Ende der Kühlleitung134 stehen. Die Durchlässe204 können sich zwischen dem ringförmigen Ring202 und dem Betriebsgebiet124 des elektrischen Motors100 durch den Kühlmantel108 erstrecken. Die Durchlässe204 können als Düsen als Teil des Kühlsystems126 funktionieren, um es zu erlauben, dass die Kühlflüssigkeit auf die Komponenten innerhalb des Betriebsgebiets124 sprüht. In einem Ausführungsbeispiel sind die Durchlässe204 so konfiguriert, dass sie Kühlflüssigkeit direkt auf die Endwicklungen114 des Stators102 sprühen. - Wie in
6 gezeigt, kann dieses exemplarische Ausführungsbeispiel einen Deflektor bzw. Ablenker206 einschließen, der an einem Ende des Durchlasses204 gebildet ist. Der Ablenker206 kann gebildet sein aus dem Kühlmantel108 , der Endplatte122 oder einem anderen Teil des Motors100 . Der Ablenker206 kann so geformt sein, dass er den Strahl von Kühlflüssigkeit von den Durchlässen204 in ein Muster ablenkt und verteilt, um ein größeres Gebiet der Endwicklungen114 zu kühlen. Das Ablenken der Kühlflüssigkeit auf die Endwicklungen114 des Stators102 kann die Möglichkeit der Erosion durch eine kontinuierliche und direkte Strömung von Flüssigkeit auf den Stator102 reduzieren. - Industrielle Anwendbarkeit
- Während der Benutzung kann die Kühlflüssigkeit durch eine Pumpe (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt werden, und durch die Strömungsmittelrohrleitungen
166 in den Einlassanschluss130 und/oder den Anschluss158 gelenkt werden. Die Kühlflüssigkeit kann in die Leitungen134 gelenkt werden, die durch die Außenoberfläche112 des Stators102 und die Nuten128 des Kühlmantels108 oder alternativ durch die äußere Hülse200 und die Nuten128 gebildet werden. Die Nuten128 können auf eine Art und Weise gebildet sein, welche die Kühlflüssigkeit so lenkt, dass sie über eine Länge des Stators102 sowohl in einer axialen als auch in einer radialen Richtung läuft. - In einem Ausführungsbeispiel können die Nuten
128 so gebildet sein, sodass die Kühlflüssigkeit in einer axialen Richtung längs der Außenoberfläche des Stators102 vor und zurück läuft. Die Kühlflüssigkeit kann die Leitungen134 durch den Auslassanschluss132 verlassen. - Zusätzlich zum Kühlen des elektrischen Motors
100 unter Benutzung der Kühlleitungen134 , können Durchlässe160 ,204 Kühlöl direkt auf die Enden des Stators102 und/oder des Rotors104 sprühen. Die Kühlflüssigkeit kann durch eine Pumpe unter Druck gesetzt werden und durch Strömungsmittelrohrleitungen166 in ringförmige Hohlräume164 oder Ringe202 gedrückt bzw. hineingezwungen werden, die zwischen den Endplatten122 und den Dichtplatten156 oder zwischen der äußeren Hülse200 und dem Kühlmantel108 gebildet sind. Die unter Druck gesetzte Kühlflüssigkeit kann durch die Durchlässe160 ,204 in das Betriebsgebiet124 des elektrischen Motors100 laufen. Die Kühlflüssigkeit kann direkt auf die Endwicklungen114 des Stators102 eingespritzt werden, da die Endwicklungen114 eine der Hochtemperatur-Komponenten im elektrischen Motor100 sein können. Kühlflüssigkeit die auf den Rotor104 gesprüht wird kann spritzen oder kann radial auswärts auf die Endwicklungen114 des Stators102 zu geschleudert werden, wobei sie nicht nur den Rotor104 sondern auch die Endwicklungen114 des Stators102 kühlt. Kühlflüssigkeit im Betriebsgebiet124 kann es erlaubt werden, in eine Ölwanne am Boden oder Ende des elektrischen Motors 100 abzufließen. - Das System zum Kühlen eines elektrischen Motors kann mit jedem beliebigen elektrischen Motor in jeder beliebigen Umgebung benutzt werden. Es ist insbesondere förderlich, zum Kühlen elektrischer Motoren, die auf Fahrzeugen oder in mobilen Anwendungen benutzt werden. Das Kühlsystem erhöht die Kühleffizienz des Motors ohne die Größe oder das Gewicht des elektrischen Motors zu erhöhen.
- Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen im offenbarten System und Verfahren gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden den Fachleuten aus Betrachtung der Spezifikation und der Ausübung der Erfindung, die hierin offenbart ist, offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Spezifikation und die Beispiele nur als exemplarisch betrachtet werden, wobei der wahre Umfang der Erfindung angegeben wird durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente.
Claims (10)
- Ein Kühlsystem für einen elektrischen Motor (
100 ), welches Folgendes aufweist: eine Kühlleitung (134 ), die zwischen einem Kühlmantel (108 ) und einer separaten Komponentenoberfläche (112 ,200 ) gebildet ist, wobei die separate Komponentenoberfläche wenigstens einen Teil einer Wand der Kühlleitung (134 ) definiert, wobei die Kühlleitung (134 ) so konfiguriert ist, dass sie eine Kühlflüssigkeit längs wenigstens eines Teils der separaten Komponentenoberfläche (112 ,200 ) lenkt, und Wärme bzw. Hitze vom elektrischen Motor (100 ) abführt; ein Einlassanschluss (130 ) in Strömungsmittelverbindung mit der Kühlleitung (134 ), wobei der Einlassanschluss (130 ) so konfiguriert ist, dass er die Kühlflüssigkeit aufnimmt, um die Kühlflüssigkeit in die Kühlleitung (134 ) einzuführen; und ein Auslassanschluss (132 ) in Strömungsmittelverbindung mit der Kühlleitung (134 ). - Das Kühlsystem gemäß Anspruch 1, wobei die separate Komponentenoberfläche eine Außenoberfläche eines Stators (
102 ) innerhalb des Kühlmantels (108 ) ist. - Das Kühlsystem gemäß Anspruch 1, wobei die separate Komponentenoberfläche eine äußere Hülse (
200 ) ist, die um den Kühlmantel (108 ) herum angeordnet ist. - Das Kühlsystem gemäß Anspruch 3, welches weiterhin Folgendes aufweist einen ringförmigen Ring (
202 ), der in dem Kühlmantel (108 ) gebildet ist; und Durchlässe (204 ), die sich vom Ring (202 ) zu einem Betriebsgebiet (124 ) erstrecken, welches wenigstens teilweise vom Kühlmantel (108 ) definiert ist. - Das Kühlsystem gemäß Anspruch 4, worin die Durchlässe (
204 ) so konfiguriert sind, dass sie eine Kühlflüssigkeit direkt auf die Endwicklungen (114 ) des Stators (102 ) lenken. - Ein elektrischer Motor (
100 ), der Folgendes aufweist: einen Kühlmantel (108 ), der wenigstens eine Innenoberfläche mit wenigstens einer Kühlnut (128 ) hat; und einen Stator (102 ), der innerhalb des Kühlmantels (108 ) angeordnet ist, wobei der Stator (102 ) eine Außenoberfläche (112 ) in Kontakt mit wenigstens einem Teil der Innenoberfläche (118 ) des Kühlmantels (108 ) hat, wobei die Kühlnut (128 ) und die Außenoberfläche (112 ) des Stators (102 ) eine Kühlleitung (134 ) bilden, wobei die Kühlnut (128 ) schraubenlinienförmig so angeordnet ist, dass die Kühlleitung (134 ) so konfiguriert ist, dass sie eine Kühlflüssigkeit wenigstens teilweise in einer axialen Richtung des Motors (100 ) lenkt. - Der elektrische Motor (
100 ) gemäß Anspruch 6, wobei der Kühlmantel (108 ) drei Kühlnuten (128 ) einschließt. - Der elektrische Motor (
100 ) gemäß Anspruch 7, wobei die Nuten (128 ) an Schnittpunkten (146 ,150 ) verbunden sind. - Der elektrische Motor (
100 ) gemäß Anspruch 6, wobei die wenigstens eine Kühlnut (128 ) eine Nutenbreite (136 ) besitzt, und der Abstand zwischen benachbarten Windungen der wenigstens eine Kühlnut (128 ) eine Stegbreite (138 ) aufweist, und das Nutenbreiten-zu-Stegbreiten-Verhältnis in einem Verhältnisbereich von 2 zu 3 und 3 zu 2 ist. - Der elektrische Motor (
100 ) gemäß Anspruch 6, der weiterhin wenigstens einen Strömungsmitteldurchlass (160 ,204 ) einschließt, der so konfiguriert ist, das er die Kühlflüssigkeit in ein Betriebsgebiet (124 ) einspritzt, das wenigstens teilweise definiert ist durch die Innenoberflä che (118 ) des Kühlmantels (108 ), wobei der Stator (102 ) innerhalb des Betriebsgebiets (124 ) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/756,420 US7009317B2 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Cooling system for an electric motor |
US10/756,420 | 2004-01-14 |
Publications (1)
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