WO2009146869A2 - Elektromotor - Google Patents

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WO2009146869A2
WO2009146869A2 PCT/EP2009/003901 EP2009003901W WO2009146869A2 WO 2009146869 A2 WO2009146869 A2 WO 2009146869A2 EP 2009003901 W EP2009003901 W EP 2009003901W WO 2009146869 A2 WO2009146869 A2 WO 2009146869A2
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Gildemeister Drehmaschinen GmbH
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges

Definitions

  • the invention relates to an electric motor according to the preamble of claim 1.
  • Corresponding engines have a cooling device with which the engine is cooled during operation.
  • a corresponding liquid-cooled motor is known, which is surrounded by a housing with cooling jacket.
  • the cooling jacket is brought into contact with the stator of the electric motor.
  • the known cooling is not efficient, because the contact between the cooling jacket and stator is insufficient, since the stator must be inserted for mounting in the motor housing.
  • the cooling channels through which the coolant flows on the cooling jacket so that the transfer of cooling to the stator can be made only indirectly via the cooling jacket and thus is not effective.
  • the housing described for the electric motor is expensive because the coolant jacket provided with cooling jacket with another pressure-tight sleeve which encloses the cooling jacket must be provided.
  • the object of the invention is therefore to provide an electric motor of the type mentioned, whose cooling is ef-fective and in which the described disadvantages do not occur.
  • the cooling channels are formed from a helical or meander-shaped tube, which is applied either together with a heat-conductive casting material or else directly on the stator.
  • the encapsulation produces a nearly perfect thermal contact between the stator and the cooling channel.
  • the helical tube is preferably formed with a rectangular cross-section and the coil formed from a sufficiently flexible material has a slightly smaller diameter than the stator, so that spread the helix can be pushed onto the stator and contracts elastically after sliding on and on the stator, that is largely without gap, rests.
  • FIG. 1 shows a first embodiment according to the invention of the electric motor in a longitudinal sectional view
  • FIG. 2 shows a second embodiment according to the invention of the electric motor in a longitudinal sectional view
  • FIG. 3 shows a third embodiment according to the invention of the electric motor in a longitudinal sectional view.
  • the electric motor formed by a rotor 1 and a stator 2 with the motor axis A is shown in longitudinal section view.
  • the cooling device 3 is arranged on the stator 2 and has inter alia a helical cooling channel 3 a, through which a coolant flows.
  • the stator 2 and the cooling channel 3a are in thermal contact, the cooling channel 3a at least partially rests on the surface of the stator 2 and on the clamping rings 2a, 2d.
  • the clamping rings 2a, 2d encompass areas of the winding head 2c in a form-fitting manner; For this the winding head 2c is surrounded by a preferably heat-conductive first potting material.
  • the cooling channel 3 a is also cast with a heat-conductive potting material 3 b, thus forming a type of sleeve which is arranged around the stator 3.
  • This arrangement ensures that on the one hand the thermal contact between the cooling device 3 and the stator 2 is improved, on the other hand a more homogeneous temperature distribution is created along the stator 2, so that the cooling becomes more effective.
  • the potting material 2d or 3b is preferably a synthetic resin, but other materials are also contemplated.
  • FIG. Another embodiment is shown in FIG.
  • the same components are provided here with identical reference numerals, so reference is made to the description of the above statements to the first embodiment.
  • the helical cooling channel 3a On the surface of the stator 2, the helical cooling channel 3a is again seen, but not with a round but with a rectangular or square cross-section.
  • the stator 2 facing sides 3a x of the cooling channel 3a can be as flat on the stator 2 and the resting tension rings 2a, 2b and so establish the thermal contact.
  • the helically formed cooling channel 3a does not have to be potted with a potting material or surrounded by a thermally conductive medium, as is the case in the first embodiment.
  • the cooling channel 3a consists of an elastic material.
  • the helix formed by the cooling channel 3a has in the non-elastically deformed, ie relaxed state a diameter which is slightly smaller than the diameter of the stator surface or the surface to which the helix is to be applied.
  • the helix is then stretched elastically and pushed onto the stator 2. Since the coil in the relaxed state has a smaller diameter than the stator, the coil is biased against the stator and is always firmly attached thereto, so that there is always a thermal contact between the cooling channel 3a and stator 2.
  • the electric motor formed by a rotor 1 and a stator 2 with the motor axis A is shown in longitudinal section view.
  • the cooling device 3 is arranged on the stator 2 and has inter alia a meandering cooling channel 3a through which a coolant flows.
  • the stator 2 and the cooling channel 3a are in thermal contact, the cooling channel 3a at least partially rests on the surface of the stator 2 and on the clamping rings 2a, 2d.
  • the clamping rings 2a, 2d encompass areas of the winding head 2c form fit;
  • the winding head 2c is surrounded by a preferably heat-conductive first potting material.
  • the cooling channel 3a is also cast with a heat-conductive potting material 3b and thus forms a Art cuff, which is arranged around the stator 3 around.
  • This arrangement ensures that on the one hand the thermal contact between the cooling device 3 and the stator 2 is improved, on the other hand a more homogeneous temperature distribution is created along the stator 2, so that the cooling becomes more effective.
  • the potting material 2d or 3b is preferably a synthetic resin, but other materials are also contemplated.

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Abstract

Ein Elektromotor weist einen Rotor (1) und einen Stator (2) auf. Es ist eine Kühleinrichtung (3) vorgesehen, welche zur Kühlung des Stators (2) ausgebildet ist. Die Kühleinrichtung (3) weist einen von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (3a) auf, welcher mit einem Vergussmaterial (3b) vergossen und wenigstens abschnittsweise auf der Oberfläche des Stators (2) angeordnet ist.

Description

ELEKTROMOTOR
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Entsprechende Motoren weisen eine Kühleinrichtung auf, mit der der Motor im Betrieb gekühlt wird. Aus DE 199 57 942 Cl ist ein entsprechender flüssigkeitsgekühlter Mo- tor bekannt, welcher von einem Gehäuse mit Kühlmantel umgeben ist . Der Kühlmantel wird dabei in Kontakt mit dem Stator des Elektromotores gebracht . Die bekannte Kühlung ist allerdings nicht effizient, weil der Kontakt zwischen Kühlmantel und Stator unzureichend ist, da der Stator zur Montage in das Motorgehäuse eingeschoben werden muss. Zudem sitzen bei der bekannten Einrichtung die Kühlkanäle, durch die das Kühlmittel fließt, auf dem Kühlmantel, sodass die Übertragung der Kühlung auf den Stator nur mittelbar über den Kühlmantel erfolgen kann und somit nicht effektiv ist. Zudem ist das beschriebene Gehäuse für den Elektromotor teuer, weil der mit Kühlkanälen versehene Kühlmantel mit einer weiteren druckdichten Hülse, die den Kühlmantel umschließt, versehen werden muss . DIE ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elektromotor der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Kühlung ef- fektiver ist und bei welchem die geschilderten Nachteile nicht auftreten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Elektromotor mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4. Vorteilhafte Aus- führungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sind die Kühlkanäle aus einem wendeiförmigen oder mäanderförmigen Rohr gebildet, welches entweder zusammen mit einem wärmeleitfähigen Vergussmaterial oder aber direkt auf dem Stator aufgebracht ist.
Im ersten Fall wird durch den Verguss ein nahezu perfekter thermischer Kontakt zwischen Stator und Kühlkanal hergestellt. Im zweiten Fall, der sich besonders bei ei- ner annähernd runden Außenkontur des Stators eignet, ist das wendeiförmige Rohr bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und die aus einem hinreichend flexiblen Material gebildete Wendel weist einen etwas kleineren Durchmesser auf als der Stator, sodass die Wendel gespreizt auf den Stator aufgeschoben werden kann und sich nach dem Aufschieben elastisch zusammenzieht und am Stator satt, d.h. weitestgehend ohne Zwischenraum, anliegt. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSABBILDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen der Figuren 1 bis 3 schematisch näher erläu- tert.
Figur 1 - zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Elektromotors in Längsschnittansicht , Figur 2 - zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Elektromotors in Längsschnittansicht ,
Figur 3 - zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform des Elektromotors in Längs - Schnittansicht.
BESTER WEG ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der aus einem Rotor 1 und einem Stator 2 gebildete Elektromotor mit der Motorachse A in Längsschnittansicht dargestellt. Die Kühleinrichtung 3 ist auf dem Stator 2 angeordnet und weist unter anderem einen wendeiförmigen Kühlkanal 3a auf, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Der Stator 2 und der Kühlkanal 3a befinden sich im thermischen Kontakt, wobei der Kühlkanal 3a auf der Oberfläche des Stators 2 bzw. auf den Spannringen 2a, 2d wenigstens teilweise aufliegt. Die Spannringe 2a, 2d umgreifen da- bei Bereiche des Wickelkopfes 2c formschlüssig; hierzu ist der Wickelkopf 2c von einem vorzugsweise wärmeleit- fähigen ersten Vergussmaterial umgeben. Der Kühlkanal 3a ist im gezeigten Beispiel ebenfalls mit einem wärmeleit- fähigen Vergussmaterial 3b vergossen und bildet so eine Art Manschette, die um den Stator 3 herum angeordnet ist. Diese Anordnung sorgt dafür, dass zum einen der thermische Kontakt zwischen Kühleinrichtung 3 und Stator 2 verbessert wird, zum anderen wird eine homogenere Temperaturverteilung längs des Stators 2 geschaffen, sodass die Kühlung effektiver wird. Das Vergussmaterial 2d bzw. 3b ist bevorzugt ein Kunstharz, andere Materialien kommen jedoch auch in Betracht.
Eine weitere Ausführungsform ist in Figur 2 gezeigt. Dieselben Bauteile sind hier mit identischen Bezugszeichen versehen, sodass für deren Beschreibung auf die oben stehenden Ausführungen zur ersten Ausführungsform verwiesen wird.
Auf der Oberfläche des Stators 2 ist wieder der wendeiförmige Kühlkanal 3a gesehen, jedoch nicht mit einem runden, sondern mit einem rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt. Die dem Stator 2 zugewandten Seiten 3a x des Kühlkanals 3a können so flächig auf dem Stator 2 bzw. den Spannringen 2a, 2b aufliegen und so den thermischen Kontakt herstellen. In diesem Fall muss der wendeiförmig ausgebildete Kühlkanal 3a nicht mit einem Vergussmaterial vergossen bzw. von einem wärmeleitfähigen Medium umgeben sein, wie dies bei der ersten Ausfüh- rungsform der Fall ist. Um den thermischen Kontakt zwi- sehen Kühlkanal 3a und Stator 2 so gut wie möglich zu gewährleisten, besteht der Kühlkanal 3a aus einem elastischen Material. Die durch den Kühlkanal 3a gebildete Wendel weist dabei im nicht elastisch verformten, d.h. entspannten Zustand einen Durchmesser auf, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Statoroberfläche bzw. der Fläche, auf welche die Wendel aufgebracht werden soll. Zur Montage wird die Wendel dann elastisch gedehnt und auf den Stator 2 aufgeschoben. Da die Wendel im entspannten Zustand einen geringeren Durchmesser aufweist als der Stator, wird die Wendel gegen den Stator vorgespannt und liegt immer fest an diesem an, sodass immer ein thermischer Kontakt zwischen Kühlkanal 3a und Stator 2 besteht.
Im in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der aus einem Rotor 1 und einem Stator 2 gebildete Elektromotor mit der Motorachse A in Längsschnittansicht dargestellt. Die Kühleinrichtung 3 ist auf dem Stator 2 angeordnet und weist unter anderem einen mäanderförmigen Kühlkanal 3a auf, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Der Stator 2 und der Kühlkanal 3a befinden sich im thermischen Kontakt, wobei der Kühlkanal 3a auf der Oberfläche des Stators 2 bzw. auf den Spannringen 2a, 2d wenigstens teilweise aufliegt. Die Spannringe 2a, 2d umgreifen dabei Bereiche des Wickelkopfes 2c formschlüssig; hierzu ist der Wickelkopf 2c von einem vorzugsweise wärmeleit- fähigen ersten Vergussmaterial umgeben. Der Kühlkanal 3a ist im gezeigten Beispiel ebenfalls mit einem wärmeleit- fähigen Vergussmaterial 3b vergossen und bildet so eine Art Manschette, die um den Stator 3 herum angeordnet ist. Diese Anordnung sorgt dafür, dass zum einen der thermische Kontakt zwischen Kühleinrichtung 3 und Stator 2 verbessert wird, zum anderen wird eine homogenere Temperaturverteilung längs des Stators 2 geschaffen, sodass die Kühlung effektiver wird. Das Vergussmaterial 2d bzw. 3b ist bevorzugt ein Kunstharz, andere Materialien kommen jedoch auch in Betracht.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Elektromotor mit einem Rotor (1) und einem Stator (2) , wobei eine Kühleinrichtung (3) vorgesehen ist, welche zur Kühlung des Stators (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (3) einen von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (3a) aufweist, welcher mit einem Vergussmaterial (3b) vergossen und wenigstens abschnittsweise auf der Oberfläche des Stators (2) angeordnet ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3a) wendeiförmig ausgebildet ist.
3. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (3b) ein Kunstharz ist.
4. Elektromotor mit einem Rotor (1) und einem Stator (2), wobei eine Kühleinrichtung (3) vorgesehen ist, welche zur Kühlung des Stators (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (3) einen von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (3a) aufweist, welcher wenigstens abschnittweise an der Oberfläche des Stators (2) anliegt, wobei der Kühlkanal (3a) eine sich um die Motorenachse (A) erstreckende Wendelform aufweist und aus einem elastisch verformbaren Material besteht, wobei der Wendeldurchmesser im nicht elastisch verformten Zustand des Kühlkanals (3a) kleiner ist als der Durchmesser des Stators (2) .
5. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3a) einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweist.
6. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3a) mäanderförmig ausgebildet ist.
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