具有集成的热缓冲器的电机以及具有这种电动机的驱动单元制造技术

本发明专利技术涉及一种电机(01)，所述电机具有转子(06)、定子(03)、电绕组(04)和壳体(02)。所述电机具有相对于环境的总热阻，所述总热阻的大小被这样确定，使得在向所述电绕组(04)输入连续运行电流时产生的持续损耗热量足够快地被排放到环境中，从而在预定的环境温度不会超过预定的最大绕组温度。所述电机具有如下特点，在所述壳体(02)中填充介电液体(11)。所述介电流体具有一定大小的电容，所述热容大小设计为，当所述电机在峰值负载运行时间内被以峰值电流驱动时，吸收由所述电绕组(04)通过连续损耗热量向外排出的峰值负载热量。

Motor with integrated thermal buffer and drive unit having such an electric motor

The invention relates to a motor (01) having a rotor (06), a stator (03), an electric winding (04), and a housing (02). The motor with respect to the total resistance of the environment, the total thermal resistance was determined so as to make the electric windings (04) sustained loss of heat input current generated during the continuous running fast enough to be discharged into the environment, so as to exceed the maximum winding temperature at predetermined temperature is not predetermined. The motor has the following characteristics: a dielectric liquid (11) is filled in the housing (02). The capacitance of the dielectric fluid has a certain size, the size of the design for the heat, when the motor is running in the peak load time to peak current drive, absorbed by the electric windings (04) peak discharges through the continuous heat loss of the heat load.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的热缓冲器的电机以及具有这种电动机的驱动单元
本专利技术涉及一种电机，该电机以常规方式包括转子和定子以及电绕组和壳体。壳体将转子、定子和电绕组包围。在这种情况下，壳体或者壳体的部分可以是转子的集成的组成部分。电机可被配置为电动机或发电机。通过对电机内的电绕组的电连接及其配置的适当的选择，可将电机构造为同步电机、异步电机或磁阻电机。关于这种机器的机械结构可根据在内转子和外转子之间的应用情况进行区分。现有技术对于理解本专利技术，重要的是，这种电机具有相对于环境的总热阻。例如可通过结构设计上的措施，特别是通过适当的材料选择和壳体的成形来影响总热阻。在用于连续运行的正常运行状态下，总热阻的大小这样被确定，使得在向电绕组输入连续运行电流时产生的损耗热量足够快地被排放到环境中，并使得在给定的环境温度的情况下不会超过预定的最大的绕组温度，其中在预定的最大绕组温度时电绕组以及全部电机都不会发生由热引发的损害。在现有技术中已知，在电机的正常运行状态下在电绕组中产生的损耗热量被适宜地排放的不同的可能性。例如，壳体可配备有冷却板或者集成到单独的冷却回路中。同样可能的是，在电机内设置由冷却介质流过的冷却管道，以便在尽可能靠近电绕组处吸收损耗热量并将损耗热量向外传导。这种主动冷却系统在结构上是复杂的，并使电机及其运作的成本显著提高。此外，由此增加的电机的重量妨碍电机用于移动应用。存在电机的不同的应用情况，其中加载相对较低的连续运行负载，并由此仅产生低的损耗热量。在这些情况下，可放弃电机的主动冷却装置，因为主要由于在电机的各个构件之间的热传递导致的损耗热量由电绕组传递至壳体，并在壳体处向环境排出，在最简单的情况下，通过散热向周围空气排出。在特定的应用情况下，这种电机要求峰值负载，这种峰值负载在短时间段内显然高于所标定大小的连续运行负载，尤其可能是连续运行负载的多倍。电机的电绕组的大小是在放弃主动冷却装置的情况下通常标准地通过要排出的损耗热量来确定。为了避免电绕组的热破坏，必须这样选择导线横截面和绝缘措施，使得仅在电学技术方面可允许较高的运行电流，也使得可电磁地产生明显高于连续运行负载的峰值功率。但是在加载峰值负载时，损耗热量也会显著增加，从而使得只能在非常短的时间内加载这种峰值负载，否则就会导致电绕组被热损坏，例如，致使在电绕组上的绝缘涂层的软化或甚至燃烧。为了在中等时间段(时间长度不是太短)上加载增加的运行功率，迄今为止的电机必须基本应被设计为具有更强功率，或者必须以上述方式额外设置主动冷却装置。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种电机，这种电机在热方面被设计为用于预定的连续运行负载，省略主动冷却装置并且仍然能够在中等时间段上提供明显超过连续运行负载的被提高的峰值功率，而不会导致在电机上的热损伤。本专利技术的另一个要解决的问题是，提供一种驱动单元，该驱动单元在典型的驱动环境中所需要的几分钟时间段上提供明显超过连续运行功率的峰值功率。这个技术问题通过根据所附权利要求1的电机来解决。此外，根据本专利技术给出了一种根据所附权利要求7的作为所述技术问题的解决方案的驱动单元。根据本专利技术的电机，其特征在于，在壳体中填充具有一定热容的介电液体，其中所述热容大小设计为，当在峰值负载运行时间内以峰值电流运行时，能够吸收由电绕组散发的峰值功率。优选地是，这样确定介电流体的热容大小，使得在峰值负载运行时间内能够吸收电机固有的其他热源的热量，也就是说，吸收例如由定子铁损耗、转子铁损耗、轴承损耗和磁损耗产生的热量。峰值负载运行时间优选为1-15分钟，特别优选为5-10分钟。由此，根据本专利技术的电机的一个重要的优点是，相对于上述现有技术，损失直接在其形成原点被吸收并被缓冲。在这种情况下，向周围系统(冷却构件)传递的热传导是通过自由对流进行的，而不是通过强制的对流。在壳体中填充的介电流体主要用于：提高总电机的热惯性，均质化在电机内的温度分布，以及也在一定程度上以机械阻尼的方式对电机的可运动部件产生作用。根据所填充的介电流体的量和流体的比热容，电机的总热容相对于未填充的状态显著增大。因此，在峰值负载的情况下，由电绕组产生的热量在短期内由介电流体吸收。介电流体由此主要用作热缓冲器而不是作为热传输介质，这是因为介电流体不与电机外的冷却系统进行交互。介电流体当然会在电机内向在介电流体内嵌入的或流经其中的不同的组件和空间传输产生的损耗热量。优选地是，介电液体是良好的热传导油，其一方面具有高热容，另一方面不会在电绕组的不同段部之间形成电短路。油可同时用于电机的轴承单元的润滑，这样可省去单独的润滑系统。本领域技术人员已知用于密封转动轴承的不同的可能性，从而确保避免了油流出电机，也避免了流向支承位置。优选地，通过用作介电流体的油将主要的、特别优选几乎整个在转子和定子之间的壳体内剩余的空间填充。对于在运行期间在电机内的油的快速分布已由电机的运动部件的旋转来承担。在一个优选的实施方式中，在转子上额外安置再次加速油的搅拌与分布的翼元件。在一个有利的实施方式中，壳体具有填充管，通过该填充管能够在制造过程中填充介电流体。在封闭填充管之后，壳体整个被液密式封闭，从而介电流体不会流出。在一个改进的实施方式中，填充管也可以这样被设计，使得它能够由电机的用户在填充介电液体时被打开并能够重新被封闭。以这种方式，用户通过如下方式将标准化生产的电机适应于不同的应用情况：仅当峰值负载状态发生时，将用于提高热容的介电流体注入，其中在无额外的热容情况下峰值负载状态会导致机器的热过载。本专利技术还提供了一种具有电动机和与该电动机连接的驱动元件的驱动单元，其中，所述电动机被设计为上述构造类型的电机。这种驱动单元特别适合用于执行器，在执行器中提高的驱动力仅在相对短的时间段(例如几分钟)被需要，也就是说，在其余的时间段内电动机处于静止状态或仅施加显著较低的连续负载时，加载峰值负载。电动机被这样适配于主要发生的连续负载，使得产生的损耗热量无需额外的冷却装置可被动排放至环境。作为在这样的驱动单元中的驱动元件例如为：滚珠丝杠、滚珠行星螺杆(Kugelplanetenspindeln)、液压缸、绞盘或类似的驱动元件。因此，根据本专利技术的驱动单元可例如用于工作车辆上的提升或处理驱动器，例如用于垃圾清除或者用于负载的装载或卸载。根据本专利技术的驱动单元可驱动例如垃圾车上的提升装置、货车上的装载车箱边板或任何运输工具上的起重吊车。其他典型的应用是将液压支架下降至车辆或将工作单元定位于施工机械。在一般情况下，本专利技术的驱动单元特别适合于与液压驱动装置的组合使用，在所述液压驱动装置中只有很短的时间内出现增加的负载需求。通过所所述增加电机的热容可增加力密度，所增加的力密度相当于液压致动器。在电机的壳体中填充的介电流体吸收增加的损耗热量，并在峰值负载状态结束之后延迟地将损耗热量通过壳体排放到环境中，而无需主动冷却装置。通过还能实现的在电动机内损耗热量的快速分布，也降低了机械负荷，所述机械负荷在电机器内的非均匀的热分布情况下会发生，并可能导致损害。附图说明结合附图从下面对优选实施方式的描述给出本专利技术的其他优点、细节和改进方案。唯一的附图以高度简化的纵截面图示出了构造为内部转子的电机的基本结构。具体实施方式在图1中示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机(01)，所述电机具有转子(06)、定子(03)、电绕组(04)和壳体(02)，其中所述电机具有相对于环境的总热阻，所述总热阻的大小被这样确定，使得在向所述电绕组(04)输入连续运行电流时产生的持续损耗热量能够足够快地被排放到环境中，在预定的环境温度和预定的最大绕组温度情况下，其特征在于，在所述壳体(02)中填充具有热容的介电液体(11)，其中所述热容大小设计为，当在峰值负载运行时间内以峰值电流驱动所述电机时，能够吸收由所述电绕组(04)通过连续损耗热量向外排出的峰值负载热量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.13 DE 102014014885.8;2014.10.21 DE 10201421.一种电机(01)，所述电机具有转子(06)、定子(03)、电绕组(04)和壳体(02)，其中所述电机具有相对于环境的总热阻，所述总热阻的大小被这样确定，使得在向所述电绕组(04)输入连续运行电流时产生的持续损耗热量能够足够快地被排放到环境中，在预定的环境温度和预定的最大绕组温度情况下，其特征在于，在所述壳体(02)中填充具有热容的介电液体(11)，其中所述热容大小设计为，当在峰值负载运行时间内以峰值电流驱动所述电机时，能够吸收由所述电绕组(04)通过连续损耗热量向外排出的峰值负载热量。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述介电流体(11)是一种油或含油混合物，并且所述壳体(02)被液密式地密封。3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，介电流体的热容的大小被设计为，既可吸收由所述电绕组(04)通过连续损耗热量向外排出的峰值负载热量，也可吸收由所述电机固有的另外的热源排出的热量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，在所述壳体(02)中填充占所述壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·贝克，克里斯蒂安·库赫尔特，迈克尔·阿什，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE