液体冷却的电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机(1，51)，尤其异步机，所述电机具有定子(2)、可扭转支承的转子(4)和导流元件(7)，所述转子具有轴(5)。轴(5)具有轴向钻孔(6)。导流元件(7)延伸到轴向钻孔(6)中，使得冷却剂(15)、尤其冷却液体(15)能够从导流元件(7，47)流入轴向钻孔(6)中或相反进行。滑动环密封件(40)密封轴向钻孔(6)的开口。在电机(1，51)的运行中能够确定电机(1，51)的空腔(55)中的湿度的数值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液体冷却的电机
本专利技术涉及一种具有冷却的转子的电机、尤其异步机。
技术介绍
电机用于将电能变换成机械能并且相反进行的能量变换。在将机械能变换成电能的能量变换时，电机用作为发电机。在将电能变换成机械能的能量变换时，电机用作为发动机。在这两种情况下，都希望在高功率密度的情况下达到高效率。高效率是必要的，以能够成本适宜地且节约资源地提供能量。高功率密度是必要的，因为希望成本更适宜地制造具有较小的材料投入的电机或者由于电机的重量敏感的应用而希望具有较低质量的电机。重量敏感的应用的实例是如下应用：其中用于电机的承载结构是昂贵的，或者电机在该应用中从一个地点运输至另一地点。这例如涉及车辆制造，即尤其电动车辆或还有混合动力车辆中的电机。为了在功率密度高的情况下达到高效率，对电机的原理和构造以及其冷却进行改进。从DE102012203697A1中例如已知一种电机，所述电机具有轴，所述轴具有轴向钻孔。导流元件延伸到轴向钻孔中，使得冷却剂、尤其冷却液体能够从导流元件流入轴向钻孔中。为了密封设有密封件，所述密封件设置在轴上，使得冷却液体能够将密封件朝轴挤压。密封件被空气压向轴，所述空气处于在保留元件、即间隙密封件和另一密封件之间的空腔中。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种具有有效密封冷却介质的电机。所述目的的解决方案在具有根据权利要求1的特征的电机中和在根据权利要求9的用于运行电机的方法中得出。解决方案的其他的设计方案根据从属权利要求2至8或10得出。电机、尤其是异步机具有定子和转子。转子可扭转地支承并且与轴抗扭地连接。因此轴是转子的一部分。轴具有轴向钻孔。为了冷却电机设有冷却介质，其特别是冷却液体。所述冷却介质冷却转子进而尤其经由转子的轴冷却电机。冷却介质能够引入到轴的轴向钻孔中。这借助于导流元件来进行。导流元件在轴向钻孔中引导冷却介质流。例如，导流元件延伸到轴向钻孔中，使得冷却剂、尤其冷却液体能够从导流元件流入轴向钻孔中、或者能够从轴向钻孔流出进入导流元件中。为了密封轴向钻孔的开口存在滑动环密封件。密封例如涉及相对于电机的空间的密封性，所述电机具有转子和定子之间的气隙，或者在其中存在定子的绕组头。滑动环密封件是寿命长的稳固的密封件，使得在电机的使用寿命期间不必须考虑更换密封件。滑动环密封件相对于一个相对于轴旋转固定的元件密封具有轴向钻孔的能旋转运动的轴。该元件例如是用于输送或导出冷却介质的连接法兰。在电机的一个设计方案中，滑动环密封件具有滑动环和配对环，其中滑动环与轴连接，并且配对环与相对于转子固定的元件连接。固定的元件例如是轴承盖或承载件，以固定导流元件或连接元件，即用将冷却介质导入电机的轴中或从中导出的连接法兰。在滑动环和配对环之间形成一个面，所述面密封将具有冷却介质的空间与没有冷却介质的空间密封。滑动环能随轴运动至配对环。滑动环和配对环因此能够相互运动。在电机的一个设计方案中，第一密封环相对于轴密封滑动环。第一密封环和滑动环能够随轴运动。借此，第一密封件相对于滑动环是固定的。在电机的一个设计方案中，第二密封环相对于固定的元件密封配对环。借此，第二密封环相对于固定的元件是固定的。在电机的一个设计方案中，冷却液体具有水和/或甘醇、或由它们构成。水与甘醇的比例例如为50％比50％。在电机的一个设计方案中，滑动环密封件的滑动环以相对于配对环轴向作用的方式设置。轴通过轴承轴向地还有径向地固定。借此，通过对此能够例如相对于承载件调节配对环的轴向位置的方式，能够简单地确定配对环相对于滑动环的位置，其中所述滑动环固定在轴上。因此，能够通过配对环相对于配对环的承载件的可变的轴向定位改变滑动环和配对环之间的轴向压力。如果在滑动环和配对环之间不施加压力，那么能够改变滑动环和配对环之间的轴向间隙。配对环相对于其承载件的定位例如经由间隔件、如不同厚度的螺钉或插入件来进行。在电机的一个设计方案中，滑动环密封件的滑动环具有陶瓷、尤其是烧结的陶瓷。陶瓷是低磨损的进而有助于电机的长寿命。在电机的一个设计方案中，所述电机具有湿度传感器。湿度传感器设置在空腔中，这表示：湿度传感器至少安置在电机中或电机上，使得借助该湿度传感器能够测量电机的空腔中的湿度。因此，例如能够确定：是否面临腐蚀威胁。如果确定过高的湿度，那么例如能够接通电机中的加热装置，这尤其在电机的停机时间时是必需的。在用于运行所描述的设计方案之一的电机的方法中，确定电机的空腔中的湿度的数值。所确定的数值于是能够被评估。在该方法的一个设计方案中，将数值传输给评估装置，其中借助于评估装置确定：是否要更换滑动环密封件。如果滑动环密封件泄漏，那么冷却剂能够进入到电机的干燥部件中并且引起损坏。这能够通过评估装置来防止。这例如通过如下方式进行：电机在湿度值过高的情况下(在超过阈值时)不再能够运行并且不再能够施加电压。电机例如是用于车辆的驱动器。车辆例如是电动汽车或混合动力汽车，所述电动汽车或混合动力汽车的推进能够借助于电机实现。滑动环密封件的应用结合经由具有钻孔的轴对转子进行冷却实现紧凑的结构。该紧凑的机构适合于车辆中的狭窄的装入空间。通过应用滑动环密封件能够实现不同的正面的效果，即例如：-维护友好的密封系统，-可简单更换的密封系统，因为能够轴向地取下一部分；-在周向速度较高的情况下的良好的密封性；-用于密封作为冷却介质的水/甘醇混合物的良好的能力；-发动机轴和密封系统之间的形状和/或长度和/或位置偏差的良好的平衡可能性，和-密封系统对于变化的系统压力的良好匹配性，所述系统压力例如通过设计变化产生。滑动环密封件具有借助径向轴密封环来密封转子冷却系统的优点。由于高周向速度和形状和位置偏差和润滑不足，在径向轴密封环中能够造成密封唇片的磨损提高。当然，密封唇片能够借助专用的填充材料来加强，以便实现对于高周向速度的能力。填充材料当然能够导致轴表面上的磨损提高，这使得附加昂贵的加工步骤、如硬化、打磨和抛光是必需的。为了防止在安装轴密封环时产生的损坏，在轴上需要安装辅助装置或专用的几何形状。这种问题能够通过应用滑动环密封件来减少和/或避免。滑动环密封件的密封系统在通常润滑时是无磨损的并且良好地适合于在转速高(>20000/min)的情况下密封水/甘醇-冷却介质。通过密封件几何形状的巧妙的造型能够实现与系统压力无关地作用的密封系统。密封系统轴向地作用于由烧结的工程专用陶瓷构成的配对环上。密封系统、即例如轴密封环直接径向地作用于发动机轴上，进而引起在所述发动机轴处的磨损，这又可能需要进行更换。在滑动环密封件的情况下，在发动机轴处不存在磨损。滑动环密封件能够简单地安装和拆卸。附图说明下面示例地借助于附图描述本专利技术。在附图中，针对相同类型的元件应用相同的附图标记。在此示出：图1示出具有滑动环密封件的电机；图2示出第一电机的一个部段；图3示出径向轴密封件；图4示出滑动环密封件和图5示出电机与冷却介质流的视图。具体实施方式根据图1的视图示出具有壳体101的电机1。在壳体101中存在定子2和转子4，其中转子4围绕轴线3能够在轴承8和8’之上转动。定子2具有叠片组16并且转子具有叠片组16’。电机是具有短路环17的异步机。转子4的轴5具有轴向钻孔6，用于引导冷却剂的导流元件7伸入到所述钻孔中，其中导流元件7具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机(1，51)，具有‑定子(2)，‑能扭转支承的转子(4)，所述转子具有轴(5)，其中所述轴(5)具有轴向钻孔(6)，‑导流元件(7)，所述导流元件延伸到所述轴向钻孔(6)中，使得冷却剂(15)、尤其冷却液体(15)能够从所述导流元件(7)流入所述轴向钻孔(6)中或者能够从所述轴向钻孔(6)流入到所述导流元件(7)中，‑滑动环密封件(40)，所述滑动环密封件相对于一个相对于所述轴旋转固定的元件(37)密封具有所述轴向钻孔(6)的能旋转运动的所述轴(5)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 DE 102014219739.21.一种电机(1，51)，具有-定子(2)，-能扭转支承的转子(4)，所述转子具有轴(5)，其中所述轴(5)具有轴向钻孔(6)，-导流元件(7)，所述导流元件延伸到所述轴向钻孔(6)中，使得冷却剂(15)、尤其冷却液体(15)能够从所述导流元件(7)流入所述轴向钻孔(6)中或者能够从所述轴向钻孔(6)流入到所述导流元件(7)中，-滑动环密封件(40)，所述滑动环密封件相对于一个相对于所述轴旋转固定的元件(37)密封具有所述轴向钻孔(6)的能旋转运动的所述轴(5)。2.根据权利要求1所述的电机(1，51)，其中所述滑动环密封件(40)具有滑动环(41)和配对环(42)，其中所述滑动环(41)与所述轴(5)连接，并且所述配对环(42)与相对于所述转子(4)固定的元件(37)连接。3.根据权利要求2所述的电机(1，51)，其中第一密封环(48)相对于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·比特纳，克劳斯·基希纳，阿尔迪安·特罗波雅，尼科·沃尔夫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE