Beschreibung
Elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem
Läufer und einem Stator, wobei der Läufer eine Welle aufweist und durch die Wellenachse die Längenausdehnung der elektrischen Maschine definiert ist und wobei die elektrische Ma¬ schine mittels eines Kühlkreislaufs kühlbar ist, wobei • der Kühlkreislauf zumindest ein Kühlrohr aufweist, wel¬ ches sich im Wesentlichen in Längenausdehnung der elektrischen Maschine erstreckt,
• der Kühlkreislauf ein erstes kreisformartiges, nicht ganz umlaufendes Verteilungsrohr aufweist, welches eine Ebene aufspannt und die Achse der Längenausdehnung der elektrischen Maschine im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene steht,
• zumindest ein Kühlrohr dicht mit dem ersten Verteilungs¬ rohr verbindbar ist, • der Kühlkreislauf von einem Kühlmittel durchströmbar ist,
• der Kühlkreislauf einen ersten Anschluss aufweist, mit¬ tels dem Kühlmittel in den Kühlkreislauf zuführbar ist,
• der Kühlkreislauf einen zweiten Anschluss aufweist, mit- tels dem Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf abführbar ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs einer elektrischen Maschine.
Elektrische Maschinen werden in sehr vielen technischen Be- reichen verwendet. Bei elektrischen Maschinen ist zu unterscheiden zwischen Gleichstrommaschinen, Wechselstrommaschinen und Drehstrommaschinen. Drehstrommaschinen können unterteilt werden in Drehstrom-Synchronmaschinen und Drehstrom-Asynchronmaschinen. Alle diese elektrischen Maschinen enthalten u.a. einen ruhenden Ständer und einen drehbar gelagerten Läufer .
Allen diesen elektrischen Maschinen produzieren im Betrieb Abwärme, welche u.U. die elektrische Maschine zerstören kann bzw. deren Lebensdauer vermindern kann.
In DE 100 05 128 B4 ist daher ein kühlbarer Ständer vorgestellt, welcher Kühlkanäle aufweist.
Nachteilig ist aber, dass die Verteilungskanäle gebildet wer¬ den, indem große Werkstücke des Gehäuses, welche entsprechen- de Mulden aufweisen, mechanisch bearbeitet und dicht miteinander verbunden werden müssen, was vergleichsweise zeit- und kostenaufwendig ist und u.U. eine begrenzte Haltbarkeit hat.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elekt- rische Maschine anzugeben, bei der die Kühlung optimiert ist und bei welcher der Kühlkreislauf leichter und zuverlässiger zu fertigen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Verteilungsrohr in einem Teil aus Metall eingegossen ist und das Teil an den Verbindungsstellen des ersten Verteilungsrohres mit den Kühlrohren Öffnungen für die Kühlrohre aufweist, wobei das Teil im eingebauten Zustand in Wärme lei¬ tender Verbindung mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine steht oder/und Bestandteil des Gehäuses ist. Die Öffnungen können durch nachträgliches Aufbohren des Teils bis zum ers¬ ten Verteilungsrohr gefertigt werden.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass das erste Vertei- lungsrohr nicht aufwendig abgedichtet werden muss, da es im
Gegensatz zum Stand der Technik in DE 100 05 128 B4 aus einem Stück besteht. Weil es aber eingegossen wird, erhält es zu¬ sätzliche Stabilität. Das gegossene Stück kann dabei tragen¬ des Teil des Gehäuses der elektrischen Maschine sein.
Vorteilhaft sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss mit je mit einem Ende des ersten Verteilungsrohrs verbunden. Damit wird das Kühlmittel durch einen Anschluss in das erste
Verteilungsrohr eingeführt und über den zweiten Anschluss abgeführt. Die Verbindungen werden vorteilhaft durch Aufbohren des Teils bis zum ersten Verteilungsrohr erstellt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn zumindest ein Kühlrohr eine der Länge nach verlaufende Trennwand auf¬ weist, so dass sich zwei der Länge nach verlaufende Kanäle in einem Kühlrohr ergeben, durch welche Kühlmittel zur gleichen Zeit in entgegen gesetzte Richtungen leitbar ist. Damit ist ein Vorlauf und ein Rücklauf mittels z.B. eines Kühlrohres realisierbar .
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn zumindest einem Kühlrohr ein erstes Mittel zugeordnet ist, welches den vom ersten Vertei- lungsrohr in einem ersten Kanal wegströmenden Kühlmittelstrom an dem dem ersten Verteilungsrohr entgegen gesetzten Ende des Kühlrohres in den zweiten Kanal des gleichen Kühlrohres um¬ leitet, so dass das Kühlmittel im zweiten Kanal zum ersten Verteilungsrohr zurückströmt. Das erste Mittel kann z.B. eine Kammer sein, in die das Kühlrohr mündet oder eine Kammer, die am Ende des Kühlrohres im Kühlrohr ausgebildet ist und in die beide Kanäle münden, wobei das Kühlrohr am Ende abgeschlossen ist .
Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich, wenn zumindest ein
Kühlrohr eine Trennwand aufweist, welche auf Seite des ersten Verteilungsrohres über das Kühlrohr hinaus ragt und das erste Verteilungsrohr so durchdringt, dass das Kühlmittel vom Ver¬ teilungsrohr aus einer Richtung kommend ganz in den ersten Kanal des Kühlrohrs umgelenkt wird und vom zweiten Kanal des Kühlrohrs wieder in das Verteilungsrohr in ursprünglicher Richtung umgelenkt wird.
Eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Ma- schine ergibt sich dadurch, dass
• der Kühlkreislauf mehrere Kühlrohre aufweist, welche sich im Wesentlichen in Längenausdehnung der elektrischen Maschine erstrecken,
• jedes Kühlrohr dicht mit dem ersten Verteilungsrohr verbunden ist,
• jedes Kühlrohr eine der Länge nach verlaufende Trennwand aufweist, so dass sich zwei der Länge nach verlaufende Kanäle in einem Kühlrohr ergeben, durch welche Kühlmittel zur gleichen Zeit in entgegen gesetzte Richtungen leitbar ist,
• jedem Kühlrohr ein erstes Mittel zugeordnet ist, welches den vom ersten Verteilungsrohr in einem ersten Kanal wegströmenden Kühlmittelstrom an dem dem ersten Verteilungsrohr entgegen gesetzten Ende des Kühlrohres in den zweiten Kanal des gleichen Kühlrohres umleitet, so dass das Kühlmittel im zweiten Kanal zum ersten Verteilungs¬ rohr zurückströmt, • das erste Mittel eine Kammer ist, in die das Kühlrohr mündet oder dass das erste Mittel eine Kammer ist, die am Ende des Kühlrohres im Kühlrohr ausgebildet ist und in die beide Kanäle münden, wobei das Kühlrohr am Ende abgeschlossen ist, • jedes Kühlrohr eine Trennwand aufweist, welche auf Seite des ersten Verteilungsrohres über das Kühlrohr hinaus ragt und das erste Verteilungsrohr so durchdringt, dass das Kühlmittel vom Verteilungsrohr aus einer Richtung kommend in den ersten Kanal des Kühlrohrs umgelenkt wird und vom zweiten Kanal des Kühlrohrs wieder in das Ver¬ teilungsrohr in ursprünglicher Richtung umgelenkt wird.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Kühlkreislauf ein zweites kreisformartiges, mindestens teil- weise umlaufendes Verteilungsrohr aufweist, welches eine Ebe¬ ne aufspannt und die Achse der Längenausdehnung der elektrischen Maschine im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene steht und zumindest ein Kühlrohr, welches mit dem ersten Ver¬ teilungsrohr dicht verbunden ist, auch mit dem zweiten Ver- teilungsrohr dicht verbunden ist.
Zumindest einem Kühlrohr kann auf beiden Seiten ein Mittel zur Umlenkung zugeordnet werden, welches das Kühlmittel aus
einem Verteilungsrohr an einer Verbindungsstelle in das Kühlrohr umlenkt bzw. das Kühlmittel aus einem Kühlrohr in eine Richtung in ein Verteilungsrohr umlenkt.
Vorteilhaft ist das Mittel zur Umlenkung des Kühlmittels eine Blende, welche an einer Verbindungsstelle zwischen einem Kühlrohr und einem Verteilungsrohr derart in einem Verteilungsrohr angeordnet ist, dass das Kühlmittel vom Vertei¬ lungsrohr in das Kühlrohr umgelenkt wird bzw. vom Kühlrohr in eine Richtung des Verteilungsrohres umgelenkt wird.
Eine weitere vorteilhafte und erfindungsgemäße elektrische Maschine ergibt sich dadurch, dass
• der Kühlkreislauf mehrere Kühlrohre aufweist, welche sich im Wesentlichen in Längenausdehnung der elektrischen Maschine erstrecken,
• jedes Kühlrohr dicht mit dem ersten Verteilungsrohr verbunden ist,
• der Kühlkreislauf ein zweites kreisformartiges, mindes- tens teilweise umlaufendes Verteilungsrohr aufweist, welches eine Ebene aufspannt und die Achse der Längen¬ ausdehnung der elektrischen Maschine im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene steht und jedes Kühlrohr auch mit dem zweiten Verteilungsrohr dicht verbunden ist, • jedem Kühlrohr auf beiden Seiten ein Mittel zur Umlenkung zugeordnet ist, welches das Kühlmittel aus einem Verteilungsrohr an einer Verbindungsstelle in ein Kühlrohr umlenkt bzw. das Kühlmittel aus einem Kühlrohr in eine Richtung in ein Verteilungsrohr umlenkt, • das Mittel zur Umlenkung des Kühlmittels eine Blende ist, welche an einer Verbindungsstelle zwischen einem Kühlrohr und einem Verteilungsrohr derart im Verteilungsrohr angeordnet ist, dass das Kühlmittel vom Ver¬ teilungsrohr in das Kühlrohr umgelenkt wird bzw. vom Kühlrohr in eine Richtung des Verteilungsrohres umge¬ lenkt wird.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert, ohne dass da- durch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
FIG 1 das erste Verteilungsrohr;
FIG 2 das Teil mit dem ersten Verteilungsrohr; FIG 3 ein Ausführungsbeispiel für den Kühlkreislauf; FIG 4 den Aufbau eines Kühlkreislaufs; FIG 5 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. FIG 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Kühlkreis¬ lauf .
FIG 1 zeigt das erste Verteilungsrohr 1, welches in ein Teil 2 aus Metall eingegossen wird. Das erste Verteilungsrohr ist dabei nicht ganz umlaufend und im Wesentlichen ringförmig. Das Teil 2 ist in FIG 2 gezeigt. Das erste Verteilungsrohr ist kreisformartig, nicht ganz umlaufend und spannt eine Ebe¬ ne auf. Das erste Verteilungsrohr muss an den Enden nicht ab¬ geschlossen sein, da die Enden durch den Gießvorgang abgeschlossen werden. Das Teil 2 kann dabei auch als Lagerschild ausgebildet sein, so dass es ein Kugellager für die Welle der elektrischen Maschine aufnehmen kann.
FIG 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Kühlkreislauf. Der Kühlkreislauf besteht u.a. aus den Kühlrohren 3 und dem Teil 2, in welches das erste Verteilungsrohr 1 eingegossen ist. Das Teil 2 ist an mehreren Stellen 4 so bis auf das ers¬ te Verteilungsrohr 1 aufgebohrt, dass die Kühlrohre 3 form¬ schlüssig in das Teil 2 gesteckt werden können und dicht mit dem ersten Verteilungsrohr 1 verbunden werden können. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kühlrohre 3 eine Trennwand 5 auf, welche sich der Länge der Kühlrohre 3 entlang er¬ streckt, so dass sich zwei Kanäle in einem Kühlrohr 3 erge¬ ben .
Die Trennwand 5 ragt in dem Ausführungsbeispiel nach FIG 3 so in das erste Verteilungsrohr 1, dass das Kühlmittel vom ers¬ ten Verteilungsrohr 1 aus einer Richtung kommend ganz in den ersten Kanal des Kühlrohrs 3 umgelenkt wird und vom zweiten Kanal des Kühlrohrs 3 wieder in das erste Verteilungsrohr 1 in ursprünglicher Richtung umgelenkt wird. Das Kühlmittel wird über einen ersten Anschluss 10 zugeführt und wird durch eine Trennwand 5 in den ersten Kanal des ersten Kühlrohrs um¬ geleitet. Am Ende des ersten Kanals wird das Kühlmittel in den zweiten Kanal umgelenkt und fließt zum ersten Vertei¬ lungsrohr 1 zurück, wo es zum zweiten Kühlrohr weitergeleitet wird. Hat das Kühlmittel alle Kühlrohre 3 durchströmt, dann wird es durch den Anschluss 9 abgeführt. Zum Zu- und/oder Ab¬ führen kann eine Kühlmittelpumpe vorgesehen werden.
FIG 4 zeigt den Aufbau eines Kühlkreislaufs von FIG 3. Durch das Aufbohren des Teils 2 bis zum ersten Verteilungsrohr 1 können im Teil 2 Teile des ersten Verteilungsrohres 1 einge¬ gossen sein, welche nicht mehr miteinander verbunden sind. Die Dichtheit des Kühlkreislaufs wird dann aber durch das Ma¬ terial des Teils 2 gewährleistet, welches das erste Vertei¬ lungsrohr 1 umgibt.
FIG 5 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. Zu sehen ist u.a. die Welle 7 sowie das Teil 2 mit Kühlrohren 3.
FIG 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Kühl¬ kreislauf. Der Kühlkreislauf besteht u.a. aus den Kühlrohren 3 und dem Teil 2, in welches das erste Verteilungsrohr 1 ein- gegossen ist. Das Teil 2 ist an mehreren Stellen 4 so bis auf das erste Verteilungsrohr 1 aufgebohrt, dass die Kühlrohre 3 formschlüssig in das Teil 2 gesteckt werden können und dicht mit dem ersten Verteilungsrohr 1 verbunden werden können. Die Kühlrohre 3 werden auf ihrer anderen Seite dicht mit einem zweiten Verteilungsrohr 8 verbunden. Das zweite Verteilungsrohr kann dabei ganz umlaufen und einen Ring bilden oder aber auch nicht ganz umlaufend sein, wobei die Enden dann aber abgeschlossen sein können.
Weiterhin ist jedem Kühlrohr 3 ein Mittel zur Umlenkung zugeordnet, welches das Kühlmittel aus einem Verteilungsrohr an einer Verbindungsstelle in ein Kühlrohr 3 umlenkt bzw. das Kühlmittel aus einem Kühlrohr 3 in eine Richtung in ein Verteilungsrohr umlenkt. Das Mittel kann als Blende, als Schrau¬ be oder auch als Gummipfropf ausgebildet sein.
Das Kühlmittel wird über einen ersten Anschluss 10 zugeführt und wird durch ein Mittel in das erste Kühlrohr 3 umgeleitet Am Ende des ersten Kühlrohrs 3 wird das Kühlmittel in das zweite Verteilungsrohr 8 umgelenkt und fließt über ein weite¬ res Kühlrohr 3 zum ersten Verteilungsrohr 1 zurück. Demnach werden die aufeinander folgenden Kühlrohre 3 je in abwech- selnder Richtung vom Kühlmittel durchströmt. Hat das Kühlmit¬ tel alle Kühlrohre 3 durchströmt, dann wird es durch den An¬ schluss 9 abgeführt. Zum Zu- und/oder Abführen kann eine Kühlmittelpumpe vorgesehen werden. Die Pfeile in FIG 6 geben die Strömungsrichtung des Kühlmittels an.