油分配元件制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的中空轉(zhuǎn)子軸，其具有柱形殼體，該柱形殼體在兩側(cè)由端部凸緣封閉，并且該柱形殼體包圍軸腔，其中在各個(gè)端部凸緣上均形成有軸頸，并且其中在一個(gè)軸頸中設(shè)置有入口，冷卻液體通過入口進(jìn)入軸腔并到達(dá)圓筒的內(nèi)表面，所述轉(zhuǎn)子軸還包括分配元件，該分配元件布置在軸腔中并且接收經(jīng)由入口進(jìn)入的冷卻流體、通過旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的轉(zhuǎn)移表面將所述冷卻流體朝柱形殼體的內(nèi)表面的方向?qū)б⒉⑶彝ㄟ^口部區(qū)域?qū)⑺隼鋮s流體傳送至內(nèi)表面。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的中空轉(zhuǎn)子軸，該中空轉(zhuǎn)子軸具有在兩側(cè)由表面凸緣(Stirnflansche)封閉的柱形筒，該柱形筒包圍中空軸空間，其中在各種情況下在表面凸緣處均定位有軸頸，并且其中，在其中一個(gè)表面凸緣中、尤其在軸頸中設(shè)有入口，冷卻流體通過入口進(jìn)入中空軸空間中并且到達(dá)柱形筒的內(nèi)表面。
技術(shù)介紹
用于電機(jī)的如下多種轉(zhuǎn)子是現(xiàn)有技術(shù)已知的，在這些轉(zhuǎn)子上布置有金屬疊片，這些金屬疊片通常組合成組。這種轉(zhuǎn)子例如用于異步電機(jī)中以及用于永磁同步電機(jī)中。所有電機(jī)均會(huì)在運(yùn)行中顯著受熱，這是由于轉(zhuǎn)子中的電磁活動(dòng)以及所產(chǎn)生的向其他重量優(yōu)化的支承組件的熱傳遞。為了限制這種加熱的不同理念的流體冷卻是現(xiàn)有技術(shù)已知的。就這一點(diǎn)而言，已知的冷卻系統(tǒng)伴隨有特別的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)例如使用特別的冷卻劑引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。其他的理念也需要大量附加的組件，這不僅會(huì)影響轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，還會(huì)影響電機(jī)以及接合組件的設(shè)計(jì)。用于將冷卻介質(zhì)引導(dǎo)并分配至熱傳遞表面的不同解決方案也是已知的，這些方案中大多數(shù)具有作為強(qiáng)制導(dǎo)引的在整個(gè)軸向和徑向路徑距離上布局的位于通道或孔中的用于冷卻劑的完整管線。這種強(qiáng)制導(dǎo)引由于流動(dòng)阻力而造成較大的壓力損失，因此冷卻劑泵是必要的，尤其是在涉及流動(dòng)方向與離心力方向相反的情況下。此外，由于存在大量孔、尤其是軸向孔，使得實(shí)施這些理念尤為復(fù)雜。如例如在DE112010004773中示出的，一些類型的冷卻將附加的組件集成至轉(zhuǎn)子中，但是這需要附加的安裝和密封。此外，具有中空軸的電機(jī)例如從CH337267也是已知的，在這種電機(jī)中轉(zhuǎn)子的整個(gè)腔必須填充有流體，從而實(shí)現(xiàn)冷卻流體與轉(zhuǎn)子柱形筒的充分的相互作用和良好的熱傳遞。然而，已發(fā)現(xiàn)通過這種方式傳導(dǎo)帶走充足的熱量是不太可行的。最終，所有已知的冷卻裝置均具有下述缺點(diǎn)中的其中一種缺點(diǎn)：選擇為冷卻劑提供的管線的過小的橫截面，從而降低體積要求。然而，這種小通道孔幾乎沒有降低待冷卻的轉(zhuǎn)子軸的重量。此外，冷卻劑僅能夠在很小的程度上被導(dǎo)至待冷卻的組件，尤其被導(dǎo)至特別地加熱的金屬片組，因?yàn)樵谌魏吻闆r下金屬片組僅具有較小的表面。冷卻劑通常僅潤濕受熱表面的較小的表面積，且并不會(huì)形成在整個(gè)圓周上的大面積分布。另一方面，利用轉(zhuǎn)子軸中的較大的管線橫截面和腔，不僅可以實(shí)現(xiàn)用于熱傳遞的較大的表面，還可以實(shí)現(xiàn)特別簡單的構(gòu)造方法。然而，在這種情況下不利的是，中空的圓筒在運(yùn)行中必須幾乎完全填充冷卻劑，這會(huì)增加冷卻劑的需求并且進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的增加，而這是輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤其希望避免的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是設(shè)計(jì)一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸具有簡單的結(jié)構(gòu)且被成本有利地生產(chǎn)，并且使特別高效的冷卻成為可能。此外，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提出一種相應(yīng)的轉(zhuǎn)子。這些目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空轉(zhuǎn)子軸以及根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中描述了有利的實(shí)施方式。根據(jù)權(quán)利要求，本專利技術(shù)的核心方面在于特殊的分配元件，該分配元件被布置在轉(zhuǎn)子軸的大體積的柱形空腔中。此外，該分配元件通過相對(duì)較少但足夠量的流動(dòng)通過的冷卻流體實(shí)現(xiàn)對(duì)包圍空腔的柱形筒內(nèi)表面的高效的且周向均勻分布的沖擊(Beaufschlagung)。就這一點(diǎn)而言，大體積腔被認(rèn)為是如下腔：在其中，轉(zhuǎn)子軸的空間的直徑與軸頸的直徑(尤其是軸承的直徑)的比例大于1.5、尤其是大于2。通過根據(jù)本專利技術(shù)的分配元件，冷卻流體經(jīng)過內(nèi)表面并與內(nèi)表面形成良好的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子特別有效的冷卻。因此，根據(jù)本專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通過冷卻流體僅對(duì)待冷卻的表面進(jìn)行潤濕，而不是完全地沖洗待冷卻的表面。由于較低的溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子的更大的輸出量，特別是在限定的組件極限溫度的情況下，從而獲得電機(jī)的提高的單位功率重量(Leistungsgewicht)或功率容量。因此，通過本專利技術(shù)，通過較少地使用冷卻劑并且尤其高效的冷卻，能夠獲得轉(zhuǎn)子的以輕質(zhì)結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向的理念。就這一點(diǎn)而言，特別有利的是，盡管存在冷卻劑，然而要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量仍保持較小。根據(jù)權(quán)利要求，中空的轉(zhuǎn)子軸具有柱形筒，該柱形筒在兩側(cè)由表面凸緣封閉，該柱形筒包圍軸腔。在各種情況下，在每個(gè)表面凸緣處均構(gòu)造有軸頸，其中在軸頸中設(shè)置有通道孔以作為入口。通過該入口，形成進(jìn)入軸腔的通路，使得被引入該入口的流體進(jìn)入軸腔中，且進(jìn)而到達(dá)柱形筒的內(nèi)表面。在入口的緊后方，在軸腔中布置有分配元件，該分配元件接收通過入口進(jìn)入的冷卻流體，并將冷卻流體分布至計(jì)劃的位置。為實(shí)現(xiàn)該目的，分配元件具有排放表面，該排放表面尤其是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，以防止不平衡，且通過排放表面，冷卻流體以具有徑向分量的方式朝柱形筒的內(nèi)表面的方向被向外引導(dǎo)，并且通過口部區(qū)域而被傳送至內(nèi)表面。就這一點(diǎn)而言，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能被用于輸送冷卻介質(zhì)。因此冷卻劑的輸送從轉(zhuǎn)子軸線開始通過離心力驅(qū)動(dòng)而到達(dá)熱交換的位置。通過設(shè)置在柱形筒中的開口或設(shè)置在表面凸緣的外部區(qū)域中的開口，可以實(shí)現(xiàn)冷卻劑的排出。分配元件的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，僅需要在已構(gòu)造的轉(zhuǎn)子中做出微小的結(jié)構(gòu)改變來實(shí)施冷卻概念。附加的分配元件可以通過簡單的連接幾何結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子和供給管線連接，從而用最少數(shù)量的附加組件獲得簡單的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)能夠在多部件、已構(gòu)造的輕質(zhì)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子軸的情況下實(shí)施是特別有利的。根據(jù)本專利技術(shù)，僅少量的冷卻劑以及相應(yīng)的小體積流流動(dòng)通過整個(gè)軸腔，從而僅潤濕軸腔的必須進(jìn)行熱交換的柱形筒內(nèi)表面。在該過程中，當(dāng)冷卻劑沖擊待冷卻的表面時(shí)，整個(gè)圓周的冷卻劑潤濕已經(jīng)發(fā)生。由此，盡管僅使用少量的冷卻劑，但流體冷卻劑及其對(duì)熱生成的位置處的壁的直接潤濕有助于最佳的散熱。由于較少的冷卻劑量，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、且因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的最低限度的增加。通過受冷卻的組件，電機(jī)的輸出可因此額外地增加，并且可以使得冷卻對(duì)加速行為的影響最小化。另外的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本專利技術(shù)的流體冷卻伴隨著對(duì)轉(zhuǎn)子的微不足道的結(jié)構(gòu)變化，并且實(shí)際上能夠以最小的額外努力作為模塊化方案實(shí)施。上述優(yōu)點(diǎn)在以下情況下尤其明顯：分配元件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的排放表面形成具有光滑內(nèi)表面的錐形漏斗，其中漏斗的張角通向軸腔。就這一點(diǎn)而言，內(nèi)表面可以是直的或弧形的，使得張角在軸腔中持續(xù)增大。為了能夠可靠地保證所計(jì)劃的通過冷卻劑的均勻分布實(shí)現(xiàn)的冷卻功能，漏斗口部的半徑至少大于柱形筒的內(nèi)部半徑的一半是有利的，其中冷卻流體通過漏斗口部到達(dá)柱形筒的內(nèi)壁上。就這一點(diǎn)而言，在將冷卻流體良好地傳輸至柱形筒的內(nèi)壁以及對(duì)冷卻流體的均勻分布方面，排放表面的口部區(qū)域——換言之尤其漏斗口部——與柱形筒的內(nèi)表面具有微小距離是尤為有利的。設(shè)置有間隔件來橋接該距離，冷卻流體可以沿著該間隔件流向柱形筒的內(nèi)表面。理想的是間隔件對(duì)稱分布在漏斗口部的圓周上并且抵靠柱形筒的內(nèi)表面。在具有特別簡單的結(jié)構(gòu)且減輕重量的實(shí)施方式中，排放表面由薄壁材料制成，特別是由塑料或金屬片制成，其中間隔件相應(yīng)地形成于口部區(qū)域上或由口部區(qū)域切割形成。為了使冷卻流體在沖擊柱形筒的內(nèi)表面后在兩個(gè)方向上均勻分布，有利的是使排放表面的口部區(qū)域大致位于內(nèi)表面軸向延伸(Ausdehnung)的中央。當(dāng)中空轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，排放在此位置的冷卻流體幾乎均勻地朝向兩側(cè)分布在內(nèi)表面上。通過位置的微小改動(dòng)，可以抵消可能存在的不均勻。在最簡單的情況下，冷卻流體是通過引入軸頸中的中央入口來供給至排放表面的。就這一點(diǎn)而言，漏斗的通向排放表面的頸部連接段能夠本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的中空轉(zhuǎn)子軸，所述中空轉(zhuǎn)子軸具有柱形筒(2)，所述柱形筒(2)在兩側(cè)由表面凸緣(4)封閉，所述柱形筒包圍軸腔(3)，其中在各種情況下在所述表面凸緣(4)上均定位有軸頸(5)，并且其中在表面凸緣中、尤其在所述軸頸(5)中設(shè)置有入口(6、14)，冷卻流體通過所述入口(6、14)進(jìn)入所述軸腔(3)并且到達(dá)所述柱形筒(2)的內(nèi)表面(7)，其特征在于包括布置在所述軸腔(3)中的分配元件(8)，所述分配元件接收通過所述入口(6、14)進(jìn)入的冷卻流體、通過排放表面(9)將所述冷卻流體朝所述柱形筒(2)的所述內(nèi)表面(7)的方向?qū)б⒉⑶彝ㄟ^口部區(qū)域?qū)⑺隼鋮s流體傳送至所述內(nèi)表面(7)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.06.04 DE 102014107845.41.一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的中空轉(zhuǎn)子軸，所述中空轉(zhuǎn)子軸具有柱形筒(2)，所述柱形筒(2)在兩側(cè)由表面凸緣(4)封閉，所述柱形筒包圍軸腔(3)，其中在各種情況下在所述表面凸緣(4)上均定位有軸頸(5)，并且其中在表面凸緣中、尤其在所述軸頸(5)中設(shè)置有入口(6、14)，冷卻流體通過所述入口(6、14)進(jìn)入所述軸腔(3)并且到達(dá)所述柱形筒(2)的內(nèi)表面(7)，其特征在于包括布置在所述軸腔(3)中的分配元件(8)，所述分配元件接收通過所述入口(6、14)進(jìn)入的冷卻流體、通過排放表面(9)將所述冷卻流體朝所述柱形筒(2)的所述內(nèi)表面(7)的方向?qū)б⒉⑶彝ㄟ^口部區(qū)域?qū)⑺隼鋮s流體傳送至所述內(nèi)表面(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述分配元件(8)的所述排放表面(9)形成具有光滑的(直的或弧形的)內(nèi)表面的錐形的漏斗，所述漏斗以一定的張角通向所述軸腔(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中空轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述漏斗口部的半徑大于所述柱形筒(2)的內(nèi)半徑的一半。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的中空轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述排放表面(9)的口部區(qū)域、尤其所述漏斗口部與所述柱形筒(2)的所述內(nèi)表面(7)間隔開一定距離，其中所述距離是由間隔件(11)橋接的，所述間隔件(11)在圓周上對(duì)稱分布并且抵靠所述柱形筒(2)的所述內(nèi)表面(7)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丹尼爾·保羅，克里斯蒂安·奎紹，
申請(專利權(quán))人：蒂森克虜伯普利斯坦技術(shù)中心股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：列支敦士登;LI