具有定子直接冷卻裝置的電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有定子-直接冷卻裝置的機電式轉換器。
【背景技術】
[0002]機電式轉換器長久以來已經(jīng)是公知的。在用于驅動不同行駛裝置的化石燃料匱乏期間，機電式轉換器在此領域中也具有廣泛的應用。由于其穩(wěn)固性、其簡單的結構和高效率，如今的機電式轉換器也安裝在車輛-混合動力車輛-或者飛機中。根據(jù)需求可以將機電式轉換器用作發(fā)電機或者發(fā)動機。主要是在具有電驅動器的車輛也或者部分具有電驅動器的車輛-混合動力車輛-中，它們既用作車輛驅動裝置也用作發(fā)電機-例如在車輛的制動中用于恢復電能。
[0003]為了使車輛的能量消耗最小化，力求設計出具有盡可能高效率的機電式轉換器。為此必須使機電式轉換器在運行時的功率損耗最小化。在高度利用機電式轉換器、例如具有齒線圈繞組的永磁電機的情況下，需要高電流密度來實現(xiàn)高轉矩-和功率密度。在此，通過用于形成轉矩的電流的電樞電流覆蓋層而出現(xiàn)銅損耗，在機電式轉換器的層疊鐵芯中出現(xiàn)渦流損耗和磁滯損耗以及由于發(fā)動機內的摩擦、流動損耗產(chǎn)生的附加損耗等等。特別地，所述銅損耗隨采用的轉矩呈二次冪地上升。在此，這些損耗導致所述機電式轉換器的較高升溫，而這又決定了更高的損耗且除此之外可能導致機電式轉換器的損壞。
[0004]為了使所述機電式轉換器的功率損耗最小化，當今出現(xiàn)了各種冷卻觀念。在小型的機電式轉換器中采用空氣冷卻，而在大型的機電式轉換器中則借助冷卻液體實現(xiàn)冷卻。
[0005]在高度利用的機電式轉換器的情況下出現(xiàn)了高功率損耗，其導致機電式轉換器顯著加熱。為了能夠排出所出現(xiàn)的溫度，具有冷卻液體的冷卻系統(tǒng)是必不可少的。為了實現(xiàn)對高度利用的機電式轉換器定子的密集的直接冷卻，例如冷卻介質在所述機電式轉換器的繞組頭區(qū)域的一個端部處供應并且在機電式轉換器的繞組頭區(qū)域的另一個端部處導出。接著，被加熱的冷卻液體又被冷卻并且重新提供給機電式轉換器。例如，在公知的“WiIliamsHybrid Power”慣性惰輪儲能裝置中存在此類冷卻裝置的實例。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有冷卻裝置的機電式轉換器，此冷卻裝置允許在所述機電式轉換器的緊湊結構下的均勻冷卻和效率以及所述功率-及轉矩密度的提高。
[0007]所述目的由一種具有至少一個布置在軸上的轉子的機電式轉換器實現(xiàn)，此轉子布置在包封的定子內，其疊片組和繞組被絕緣的冷卻液體包圍，其中，冷卻液體可以通過相對于軸徑向地在定子中心布置的第一冷卻通道導入，并且在定子的每個軸向端部處相對于軸徑向地通過繞組頭區(qū)域中的第二冷卻通道導出或者反向進行。此類結構實現(xiàn)所述機電式轉換器的直接且密集的冷卻。同時通過所述冷卻使所述功率損耗最小化。
[0008]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中把所述機電式轉換器安裝在承載結構，其中，利用至少一個布置在定子中心的第一冷卻通道的壁形成環(huán)繞的承載結構上的機電式轉換器的軸承。由此節(jié)省了結構空間并且同時避免了由于所述機電式轉換器的穩(wěn)定結構的可能的振動。
[0009]在本發(fā)明的一個特別有利的實施方式，定子分開地布置在所述軸上。由此能夠特別簡單地把冷卻空氣徑向地輸送至轉子中心，接著所述冷卻空氣軸向地在兩個方向上流過所述電機的空氣間隙。附加地，實現(xiàn)所述轉子的均勻冷卻。除此之外，通過所述轉子分離能夠將釋放的結構空間附加可選地用作軸承的、節(jié)省空間和節(jié)省重量的結構-優(yōu)選地是無-軸承結構。
[0010]在本發(fā)明的另一個適宜的實施方式中，利用至少一個布置在定子中心的第一冷卻通道的壁形成定子上的轉子的軸的軸承。以這種方式可能的是，附加地把所述轉子相對于所述定子支撐住。這實現(xiàn)了機電式轉換器的穩(wěn)定結構方式。
[0011]為了保持機電式轉換器的重量盡可能地小，徑向的第一和/或者第二冷卻通道由纖維復合材料制成。纖維復合材料特別輕巧且同時非常結實。
[0012]優(yōu)選地，所述第一和第二冷卻通道由非導磁和/或者導電材料制成。此類材料使由電磁作用決定的功率損耗最小化。
[0013]為了能夠有效地冷卻所述機電式轉換器I的所述轉子，所述轉子具有平行于和/或者徑向相對于軸延伸的冷卻通道?？諝饽芤龑Т┻^這些冷卻通道用于冷卻。
[0014]特別適合的是，針對直至IMW的最大功率設計這類機電式轉換器。由此，能夠使所述尺寸保持較小，或最優(yōu)地利用車輛或者飛機內的結構空間。
[0015]為了節(jié)省構造空間，在一個適合的實施方式中，將機電式轉換器的軸構造成與內燃機相連接的驅動軸。
【附圖說明】
[0016]下面借助圖示進一步闡述了本發(fā)明及示例性實施方式。圖示示出了:
[0017]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的機電式轉換器的縱剖面的四分之一扇形；
[0018]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的機電式轉換器的半橫截面。
【具體實施方式】
[0019]圖1描述了旋轉對稱的機電式轉換器I的平行地通過其軸2的縱剖面的四分之一部段。圖2示出了旋轉對稱的機電式轉換器I的垂直于軸2的橫截面的半斷面。在此圖1和圖2中的粗箭頭表示經(jīng)過定子6的絕緣冷卻液體12的走向，并且細箭頭表示經(jīng)過機電式轉換器I的轉子4的冷卻氣體、一般情況下為空氣的可能走向。用相同的參考標號表示相應圖中的相同元件。
[0020]圖1中描述了定子6，其安裝在機電式轉換器I的承載結構18-例如所述機電式轉換器I的殼體中。承載結構18在圖1中僅僅表示為同心的外圓。由于在定子6中出現(xiàn)高電功率損失，會出現(xiàn)對定子6的顯著加熱。對此主要歸因于疊片組8內的磁滯損耗和渦流損耗以及繞組10中的電阻損耗。因為由此而產(chǎn)生的溫度能夠這樣高地上升，即會發(fā)生對絕緣并且因此對整個定子6的損壞，所以對所述定子6的冷卻是必不可少的。除此之外，冷卻也自動地降低了所述機電式轉換器I的所述功率損耗。
[0021]在所描述的實施方式中描述了冷卻液體12-粗箭頭-的一個特別有利的結構和引導。有利地是，所述冷卻液體12是一種絕緣的流體。由此不僅能夠實現(xiàn)對所述定子6的直接且密集的冷卻，還能實現(xiàn)繞組絕緣抗故障的高可靠性-在此未示出。特別的優(yōu)點在于，