DE29714614U1 - Electrical machine with liquid cooling - Google Patents
Electrical machine with liquid coolingInfo
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Description
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BeschreibungDescription
Elektrische Maschine mit FlüssigkeitskühlungElectric machine with liquid cooling
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Maschinengehäuse aus Metallguß und einer in das Maschinengehäuse eingegossenen wendeiförmigen Kühlrohrschlange mit wenigstens zwei Anschlußenden.The invention relates to an electrical machine with a machine housing made of cast metal and a helical cooling pipe coil cast into the machine housing with at least two connection ends.
Eine elektrische Maschine dieser Art ist aus der DE-U-91 07 197 bekannt. Bei dieser bekannten Maschine wird zur Kühlung in dem Maschinengehäuse aus Grauguß eine wendeiförmige Stahlrohrschlange angeordnet. Die Wendeln der Rohrschlange bilden dabei einen Wicklungszylinder mit aneinanderliegenden Rohrabschnitten. Dieses Gebilde aus einer Rohrschlange von kreisförmigem Querschnitt ist relativ instabil.An electrical machine of this type is known from DE-U-91 07 197. In this known machine, a spiral steel pipe coil is arranged in the machine housing made of gray cast iron for cooling. The coils of the pipe coil form a winding cylinder with adjacent pipe sections. This structure consisting of a pipe coil with a circular cross-section is relatively unstable.
Aus der EP-O 342 554 Al ist eine elektrische Maschine mit Flüssigkeitskühlung bekannt, deren Stator mit einem Statorfuß aus Metall und mit Statorzähnen aufgebaut ist, die von dem Statorfuß in Richtung zu einem Luftspalt zwischen Stator und Rotor ragen und mit einer Wicklung versehen sind, wobei zur Kühlung im Statorfuß eine über dessen Umfang verlaufende Kühlmittel führung vorgesehen ist. Diese Kühlmittel führung weist mehrere, über den Statorfußumfang U-förmig verlaufende Kühlmittelkanäle auf, so daß Kühlmitteleintritt und Kühlmittelaustritt auf der gleichen Axialseite der Maschine liegen. Die U-förmig verlaufenden Kühlmittelkanäle bilden in das Metall des Statorfußes eingegossene Kühlmittelrohre.EP-O 342 554 A1 discloses an electric machine with liquid cooling, the stator of which is constructed with a stator base made of metal and with stator teeth that protrude from the stator base in the direction of an air gap between the stator and rotor and are provided with a winding, with a coolant guide running around the circumference of the stator base being provided for cooling. This coolant guide has several coolant channels running in a U-shape around the circumference of the stator base, so that the coolant inlet and coolant outlet are on the same axial side of the machine. The U-shaped coolant channels form coolant pipes cast into the metal of the stator base.
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2
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine mit besonders effektiver und dabei konstruktiv vorteilhaft
ausgebildeter Flüssigkeitskühlung zu schaffen.2
The invention is based on the object of creating an electrical machine with particularly effective and at the same time structurally advantageous liquid cooling.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die elektrische Maschine erfindungsgemäß nach den Merkmalen des Schutzanspruches 1 ausgebildet .To achieve this object, the electrical machine is designed according to the invention according to the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Schutzansprüche 2 bis 7 gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized by the features of claims 2 to 7.
Da die Wendeln der Kühlrohrschlange gegeneinander durch Stege od.dgl. fixiert und auf Abstand gehalten sind, ist die mit dem Maschinengehäuse bzw. einem Statorgehäuse der elektrisehen Maschine zu vergießende Kühleinrichtung stabil und verhindert eine Verformung sowohl vor dem Guß als auch beim Gießen in der Gießform. Beim Eingießen der wendeiförmigen Kühlrohrschlange kann der Metallguß des Maschinengehäuses bzw. des Statorgehäuses die Wendeln der Kühlrohrschlange völlig umschließen, so daß einerseits die Stabilität des Gehäuses und andererseits gleichzeitig der Wärmeaustausch zwischen dem Gehäuse und seiner eingegossenen Kühlrohrschlange verbessert wird.Since the coils of the cooling pipe coil are fixed to one another by webs or similar and kept at a distance, the cooling device to be cast with the machine housing or a stator housing of the electrical machine is stable and prevents deformation both before casting and during casting in the mold. When casting the helical cooling pipe coil, the metal casting of the machine housing or the stator housing can completely enclose the coils of the cooling pipe coil, so that on the one hand the stability of the housing and on the other hand the heat exchange between the housing and its cast-in cooling pipe coil is improved.
Eine Verringerung der Bauhöhe des Maschinengehäuses bzw. des Statorgehäuses wird erreicht, wenn anstelle einer Kühlrohrschlange von kreisförmigem Querschnitt eine wendeiförmige Kühlrohrschlange mit abgeflachtem Querschnitt vorgesehen ist. Dabei kann die Kühlrohrschlange einen ovalen, einen abge-0 flacht ovalen, einen mehreckigen, z.B. sechs- oder achteckigen, oder auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.A reduction in the height of the machine housing or the stator housing is achieved if a helical cooling pipe coil with a flattened cross-section is provided instead of a cooling pipe coil with a circular cross-section. The cooling pipe coil can have an oval, a flattened oval, a polygonal, e.g. hexagonal or octagonal, or even a rectangular cross-section.
GR 96 G 3969GR 96 G 3969
Für die Kühlflüssigkeits-Anschlüsse der Kühlrohrschlange besteht die Möglichkeit, diese an den axial gegenüberliegenden Stirnseiten der Maschine oder auch im Bereich des Maschinengehäusemantels anzuordnen.For the cooling liquid connections of the cooling pipe coil, it is possible to arrange them on the axially opposite end faces of the machine or in the area of the machine housing shell.
Für eine Anordnung der Anschlüsse an der gleichen Stirnseite ist es vorteilhaft, wenn die wendeiförmige Kühlrohrschlange als Doppelspirale und/oder mit spezieller Umlenkung mit den Anschlußenden an einer Stirnseite des Maschinengehäuses ausgebildet ist.For an arrangement of the connections on the same front side, it is advantageous if the helical cooling pipe coil is designed as a double spiral and/or with a special deflection with the connection ends on one front side of the machine housing.
Eine schlankere, leichtere Bauform des Gehäuses, insbesondere des Gehäusemantelabschnittes, wird dadurch erreicht, daß der Metallguß des Maschinengehäuses an der Gehäuseinnenwand im Bereich zwischen den Wendeln der Kühlrohrschlange zum direkten Wärmeabfluß zwischen einem Statorblechpaket und der Kühlrohrschlange wenigstens teilweise ausgedreht ist.A slimmer, lighter design of the housing, in particular of the housing shell section, is achieved by at least partially turning out the metal casting of the machine housing on the inner wall of the housing in the area between the coils of the cooling pipe coil for direct heat dissipation between a stator laminated core and the cooling pipe coil.
Bei der erfindungsgemäßen Maschine kann als Kühlrohrschlange eine Rohrwendel aus Stahl vorgesehen sein, die entweder in ein Gehäuse bzw. ein Statorgehäuse aus Grauguß oder aus Aluminiumguß eingießbar ist.In the machine according to the invention, a steel coiled tube can be provided as the cooling tube coil, which can be cast into either a housing or a stator housing made of gray cast iron or cast aluminum.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Maschinenge-0 häuses bzw. des Statorgehäuses einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit Flüssigkeitskühlung,Figure 1 is a perspective view of a machine housing or the stator housing of an electrical machine according to the invention with liquid cooling,
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Figur 2 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen wendeiförmigen
Kühlrohrschlange mit Stegen zur Stabilisierung und Abstandshalterung
der Rohrwendeln,
5Figure 2 shows a representation of a helical cooling tube coil according to the invention with webs for stabilising and spacing the tube coils,
5
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen wendeiförmigen Kühlrohrschlange aus einem Stahlrohr von abgeflacht ovalem Querschnitt und mit Distanzstegen zwischen den Wendeln.Figure 3 is a perspective view of a helical cooling tube coil according to the invention made of a steel tube with a flattened oval cross-section and with spacers between the coils.
In Figur 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Motorgehäuse 1 einer flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschine gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses Maschinengehäuse 1 bildet ein Statorgehäuse für einen Elektromotor, wie er bei Antrieben für Schienenfahrzeuge verwendbar ist. In das Statorgehäuse 1, das als Gußgehäuse ausgelegt ist, ist eine wendeiförmige Kühlrohrschlange 2 gemäß den Figuren 2 oder 3 eingegossen. Zur Kühlung des Elektromotors und insbesondere des Statorgehäusemantels wird durch die Kühlrohrschlange 2 eine Kühlflüssigkeit geleitet. Das dargestellte Statorgehäuse 1 nimmt ein nicht gezeichnetes, jedoch an sich bekanntes Statorpaket auf und unter Bildung eines Luftspaltes läuft darin ein nicht gezeichneter, an sich bekannter Rotor um. Die an den Maschinengehäusemantel 9 des Maschinengehäuses 1 angeordneten Kühlflüssigkeits-Anschlüsse der Kühlrohrschlange 2 sind mit den Bezugsziffern 3, 4 bezeichnet. Es wäre aber auch möglich, z.B. den Kühlflüssigkeitszulauf an der einen Stirnseite 7 und den Kühlflüssigkeitsablauf an der anderen Stirnseite 8 des Statorgehäuses 1 vorzusehen. Andererseits könnten die An-Schlüsse 3, 4 auch diagonal im Bereich des Maschinengehäusemantels 9 vorgesehen werden.Figure 1 shows a motor housing 1 of a liquid-cooled electric machine according to the invention as an embodiment of the invention. This machine housing 1 forms a stator housing for an electric motor, as can be used in drives for rail vehicles. A helical cooling pipe coil 2 according to Figures 2 or 3 is cast into the stator housing 1, which is designed as a cast housing. To cool the electric motor and in particular the stator housing casing, a cooling liquid is passed through the cooling pipe coil 2. The stator housing 1 shown accommodates a stator package (not shown but known per se) and a rotor (not shown but known per se) rotates in it, forming an air gap. The cooling liquid connections of the cooling pipe coil 2 arranged on the machine housing casing 9 of the machine housing 1 are designated by the reference numbers 3, 4. However, it would also be possible, for example, to provide the coolant inlet on one end face 7 and the coolant outlet on the other end face 8 of the stator housing 1. On the other hand, the connections 3, 4 could also be provided diagonally in the area of the machine housing shell 9.
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Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, ist die wendeiförmige Kühlrohr schlange 2, die z.B. aus einem Stahlrohr besteht, als stabiles Gebilde für die Vorfertigung, Lagerhaltung und für den Einsatz in eine Gießform ausgelegt. Hierzu sind die Wendeln 5 der Kühlrohrschlange 2 durch Stege 6 od.dgl. auf vorgebbare Abstände a gehalten. Beim Gießen des Maschinengehäuses 1 wird danach die Kühlrohrschlange 2 für ein stabiles Gußgehäuse völlig in das Gußmaterial des Gehäuses 1 eingebettet. Hierdurch wird neben einer erhöhten Stabilität auch der Wärmeaustausch zwischen der Kühlflüssigkeit der Kühlrohrschlange und dem Stator verbessert. Für den Gießvorgang läßt sich die Kühlrohrschlange in definierter Lage in der Gießform fixieren, ohne daß sich die Rohrwendel verformt. Dadurch wird auch die Herstellung des Maschinengehäuses erleichtert und verbessert. Die Wandstärke des Maschinengehäusemantels 9 kann verkleinert und damit die Baugröße des Motors verringert werden, wenn die Kühlrohrschlange 2 aus einem abgeflachten Metallrohr mit ovalem, abgeflacht ovalem, rechteckförmigem oder z.B. sechs- oder achteckförmigem Querschnitt besteht.As Figures 2 and 3 show, the helical cooling pipe coil 2, which consists of a steel pipe, for example, is designed as a stable structure for prefabrication, storage and for use in a casting mold. For this purpose, the coils 5 of the cooling pipe coil 2 are held at predeterminable distances a by webs 6 or the like. When casting the machine housing 1, the cooling pipe coil 2 is then completely embedded in the cast material of the housing 1 to create a stable cast housing. In addition to increased stability, this also improves the heat exchange between the cooling liquid of the cooling pipe coil and the stator. For the casting process, the cooling pipe coil can be fixed in a defined position in the casting mold without the coiled pipe deforming. This also makes the manufacture of the machine housing easier and better. The wall thickness of the machine housing shell 9 can be reduced and thus the size of the motor reduced if the cooling pipe coil 2 consists of a flattened metal pipe with an oval, flattened oval, rectangular or, for example, hexagonal or octagonal cross-section.
Eine Gewichtsreduzierung des Motors ist noch dadurch erreichbar, daß der Metallguß des Maschinengehäuses 1 an der Gehäuse innenwand 10 im Bereich zwischen den Wendeln 5 der Kühlrohrschlange 2 wenigstens teilweise ausgedreht wird. Mit 11 sind Befestigungsmittel des Gehäuses 1 bezeichnet.A weight reduction of the motor can be achieved by at least partially turning out the metal casting of the machine housing 1 on the housing inner wall 10 in the area between the coils 5 of the cooling pipe coil 2. Fastening means of the housing 1 are designated by 11.
Claims (7)
gengesetzten Stirnseiten (7, 8) des Maschinengehäuses oder im7
opposite end faces (7, 8) of the machine housing or in the
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Applications Claiming Priority (2)
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| DE29714614U DE29714614U1 (en) | 1996-11-28 | 1997-08-14 | Electrical machine with liquid cooling |
Publications (1)
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ID=7813052
Family Applications (1)
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1997
- 1997-08-14 DE DE29714614U patent/DE29714614U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971211 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001219 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20031104 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20060301 |