具有热虹吸管的电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种空心轴(6)，其形成闭合的空腔，该空腔在轴向上具有至少一个蒸发区(8)和冷凝区(9)，其中，至少一个冷凝区(9)具有微尺寸结构(16)，并且其中，蒸发区(8)和冷凝区(9)分别与环绕它们的元件能导热地连接，还涉及用于制造这样的空心轴(6)的方法以及在电动机中的应用。

Motor with thermosyphon

The invention relates to a hollow shaft (6), which forms a closed cavity with at least one evaporation zone (8) and condensation zone (9) in the axial direction, in which at least one condensation zone (9) has a micro-size structure (16) and in which the evaporation zone (8) and the condensation zone (9) can be connected with the elements surrounding them respectively by thermal conductivity, and also relates to a method for manufacturing such a hollow shaft (6) and to electricity. The application of motivation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有热虹吸管的电动机
本专利技术涉及一种空心轴，其形成了闭合的空腔，该空腔在轴向上具有至少一个蒸发区和冷凝区，本专利技术涉及一种用于制造这样的空心轴的方法以及其在电动机中的应用。
技术介绍
旋转式电机还有其转子通常利用由于轴向通风装置引起的冷却气流冷却。然而，如果转子的热负载较大，这样的冷却气流就不足够。在此随后设置有空心轴，在其中包含冷却介质，其引出转子的热量并且经由该轴轴向地向外排出。因此，例如DE102009051114A1示出了具有转子的电机，其中，转子具有空心轴，并且其中，借助于空心轴设置闭合的空腔，其中，闭合的空腔设置用于容纳冷却剂，其中，在闭合的空腔中设置有用于输送冷却剂的三维输送结构。因此累积的热量经由输送结构轴向地向外提供并且在那里经由冷却气流再冷却。在此的缺点在于，为了实现再冷却必须设置有相应大小的再冷却面，以便维持对转子的充分冷却。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，提供一种具有足够再冷却面的空心轴。在此，空心轴的轴向伸展长度应当最小化。另外，应当由此在相同的紧凑度下实现电动机的相对更高的效率。该目的的解决方案通过空心轴实现，其形成了闭合的空腔，该空腔在轴向上具有至少一个蒸发区和冷凝区，其中，至少冷凝区具有微尺寸结构，并且其中，蒸发区和冷凝区能够与它们的分别围绕的元件导热地连接。该目的的解决方案同样通过具有权利要求1至2中任一项所述的空心轴的转子实现，其中，特别是蒸发区布置在转子的叠片组的区域中。该目的的解决方案同样通过具有转子的电动机实现，该转子具有这样的空心轴。该目的的解决方案同样通过用于制造空心轴的方法实现，该空心轴形成了闭合的空腔，该空腔在轴向上具有至少一个蒸发区和冷凝区，其中，至少一个冷凝区具有微尺寸结构，并且其中，蒸发区和冷凝区通过下述步骤能够分别与环绕其的元件导热地连接：-提供空心轴区段，其中，空心轴区段通过切削加工制造并且具有至少一个中心孔，-通过增材制造、特别是通过3D打印在轴向上加装另外的轴部段，其中，使得在空心轴区段的轴向延伸上制造有微尺寸结构。因此，由于冷凝区中的微尺寸结构而使冷凝面设计得相对较大，并且也在轴向上看相对较小的结构空间上实现了对之前蒸发的冷却介质的充分再冷却。因此，现在根据本专利技术提供一种具有热虹吸管的转子，其在冷凝区中具有提高的效率。因此有利地，其也电动机的效率和紧凑度上起效果。有利地，该微尺寸结构通过增材制造方法提供。在此，现在将冷凝器的区域作为冷凝区轴向地直接“压靠”到空心轴区段上。因此，该制造工艺表现了传统的制造方法和新的制造方法、增材制造的结合。在此，现在例如对空心轴区段进行铸造、车削、钻孔，即借助于传统的制造方法来提供，其中，在其上轴向的区域、特别是具有其借助于增材制造的结构元件的冷凝区形成微尺寸结构，如肋、接片、销柱、凸起、小孔或空心体。因此尤其地将空心区段与冷凝区的壁至少以机械的方式连接。在另一个实施方案中，冷凝区具有多种材料，以便保证有关冷凝区的相应的部段(例如壁、微尺寸结构、销柱)的导热、硬度和强度的各种要求。因此根据本专利技术，借助于冷凝区的内轮廓通过专门的结构、例如微小的棍状元件、孔状网等来提升电动机的效率。根据本专利技术，这通过增材制造方法实现，在其中，细小的材料片能实现为从0.1mm至几毫米，以及间隙能实现为从0.01mm至大约2mm或更多。材料片的优选厚度为大约1mm，优选间隙宽度为大约0.5mm。由此造成的尤其在冷凝区的内部中的表面的显著增大提高了该冷凝器的再冷却的效率。利用其它常规的制造方法、例如切削加工法不能或仅能耗费非常高地实现这样的微尺寸的3D结构。此外，通过增材制造方法实现空心轴区段与冷凝区、尤其是冷凝区的壁之间的稳定的气密性和保留的强度。通过蒸发器液体在该微尺寸结构中的冷凝，现在在冷凝器的内侧形成膜。然而迄今为止，该膜妨碍了蒸汽与特别是较冷的表面的接触，由此阻碍或至少妨碍了冷凝过程。通过根据本专利技术通过增材制造方法制成细小的接片、肋、间隙或小孔，现在在任何情况下保证了蒸汽贴靠相对较冷的内轮廓并且因此能够发生冷却介质的冷凝、即蒸发器液体。附加地，该冷凝器的内部区域在蒸发区的方向上构造为锥形，以便在电动机运行时通过离心力的轴向分量在蒸发区的方向上将冷凝物从冷凝面输送走。因此在空心轴内实现了更足够的对冷却介质的输送效果。特别地，环绕冷凝区的冷却装置构造为通风装置，其包含较高的导热值。这与通过通风装置生成的气流一起在电动机运行时使得对冷凝区的冷却效率更高。优选地，通风装置由导热良好的材料、如铝、铜或铝合金或铜合金制成。现在为了从冷凝区中获得热量，有利的是，冷凝区同样由导热性好的材料、如铝、铜或铝合金或铜合金制成。在另一个实施方案中，冷凝区具有多种材料，以便保证有关冷凝区的相应的部段的导热、硬度和强度的各个要求。材料、如铝、铜或铝合金或铜合金是柔性材料。然而在更换轴承时需要轴向地将通风装置从空心轴取下。为了在取下通风装置时避免通风装置的内径和冷凝区的外径两者的边缘区域的冷焊，冷凝区的外层、即通风装置的配合面至少逐段地具有比柔性金属更硬的结构。适用于更硬的金属的例如是钢。因此阻止的是，在取下冷却装置时发生通风装置的内径的和冷凝区的外径的边缘区域两者的冷焊。在另一个实施方案中，冷凝区的表面具有两种材料，即导热良好的材料根据预定的图案与相对较硬的部段并可能导热较差的材料交替。因此实现了从冷凝区到通风装置的足够的热排放。导热良好的材料逐段地，即在不存在较硬的材料的部段中，凸出直到冷凝区的外径。在卸下冷却装置时较硬的材料承担承载功能，其中，避免了表面的磨损、即冷焊。因此，冷凝区向内具有微尺寸结构，同时其向外具有两种不同的材料，以便不仅在维护需要的取下通风装置时避免到通风装置的热传递、还有冷焊。附图说明根据原理性示出的实施例详细描述本专利技术以及另外的有利的设计方案。在此：图1示出穿过旋转式电机的原理性纵剖面，图2示出冷凝区的微尺寸结构，图3示出冷凝区的透视图，图4示出冷凝区的另一种微尺寸结构，图5示出冷凝区中锥形成型的元件上的轴向延伸的肋，图6示出穿过空心轴的纵剖面。具体实施方式图1示出了旋转式电动机1，其具有定子2和转子5。转子5在该实施方式中实施为笼型转子，然而其也能够是永磁励磁的转子、磁阻电机的转子或具有绕组系统的转子。转子5抗扭地与空心轴6连接，其中，空心轴8支承在轴承11中。在此，抗扭的连接理解为传递转矩的连接，例如转子5的叠片组和空心轴8之间的热缩连接或键连接或其它轴毂连接。电机1的壳体承载轴承座。在定子2的径向在外的壳体上存在有轴向延伸的冷却肋14，其沿着壳体引导由通风装置12生成的冷却气流。在此，通风装置12安装在通风装置罩13中，其可选地具有开口22。在该实施方案中，空心轴6通过中央的轴向接收部7、例如孔而实施为中空的，并且根据图6在转子5的区域中具有蒸发区8，可选地具有输送区域10和冷凝区9。空心轴6的蒸发区8的轴向延伸至少对应于转子5的叠片组的轴向延伸。在该实施方案中，空心轴6具有中心孔，但也能想到，存在多个轴平行的孔，它们汇入到相应设计的冷凝区9中。在冷凝区9中进行冷却介质、例如蒸发器液体的再冷却。在此区分的是，在相对而言轴向较短的区域、即冷凝区9中进行蒸发器液体的有效率的再冷却，以便因此保证整个电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心轴(6)，所述空心轴形成闭合的空腔，所述空腔在轴向上具有至少一个蒸发区(8)和冷凝区(9)，其中，至少所述冷凝区(9)具有微尺寸结构(16)，并且其中，所述蒸发区(8)和所述冷凝区(9)能够与分别围绕所述蒸发区和所述冷凝区的元件导热地连接，其中，所述微尺寸结构(16)设计为肋型结构和/或销柱型结构和/或孔状网，其中，这种结构(16)与所述冷凝区(9)的壁(19)导热地连接，其中，所述空心轴(6)至少在所述冷凝区(9)的区域中具有不同的材料，其中，所述冷凝区(9)由于基本上径向布置的导热元件而在表面具有不同的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 EP 16172866.21.一种空心轴(6)，所述空心轴形成闭合的空腔，所述空腔在轴向上具有至少一个蒸发区(8)和冷凝区(9)，其中，至少所述冷凝区(9)具有微尺寸结构(16)，并且其中，所述蒸发区(8)和所述冷凝区(9)能够与分别围绕所述蒸发区和所述冷凝区的元件导热地连接，其中，所述微尺寸结构(16)设计为肋型结构和/或销柱型结构和/或孔状网，其中，这种结构(16)与所述冷凝区(9)的壁(19)导热地连接，其中，所述空心轴(6)至少在所述冷凝区(9)的区域中具有不同的材料，其中，所述冷凝区(9)由于基本上径向布置的导热元件而在表面具有不同的材料。2.根据权利要求1所述的空心轴(6)，其特征在于，所述冷凝区(9)具有内锥度，所述内锥度特别地在所述蒸发区(8)的方向上扩大。3.一种转子(5)，具有根据权利要求1或2所述的空心轴(6)，其中，特别是蒸发区(8)布置在所述转子(5)的叠片组或其它磁导通元件的区域中。4.一种电动机(1)，具有定子(2)和根据权利要求3所述的转子(5)以及冷却装置。5.根据权利要求4所述的电动机(1)，其特征在于，所述冷却装置是通风装置(12)，所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·比特纳，克劳斯·基希纳，马蒂亚斯·瓦尔穆特，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE