用于借助多個冷卻盤管為電機的組件散熱的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于借助第一冷卻盤管（31）和至少一個另外的冷卻盤管（32）為組件（1）、特別是為電動的機器的板疊散熱的裝置。在此，所述冷卻盤管具有通過定距部段（7）相互連接的蜿蜒狀部段（4）。這些蜿蜒狀部段（4）用于為組件（1）的單個的不相鄰的區域散熱，其中，第一冷卻盤管（31）的定距部段（7）設計用于跨接那些設計由另外的冷卻盤管（32）的蜿蜒狀部段（4）散熱的區域。相反地，另外的冷卻盤管（32）的定距部段（7）用于跨接那些設計由第一冷卻盤管（31）的蜿蜒狀部段（4）散熱的區域。
【專利說明】用于借助多個冷卻盤管為電機的組件散熱的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于借助多個冷卻盤管為電機的組件散熱的裝置。此外，本發明還涉及一種電機的板疊、轉子以及定子，和具有這種裝置的轉矩電機以及直線電機。
【背景技術】
[0002]在板疊中電流經過的繞組、正如例如其用在電動的機器中的那樣，例如通過渦流經常讓其所插入的板疊大幅度升溫。因此，特別是在持久使用的情況下必須為電機充分散熱，才能避免單個組件過熱。一種特別有效的散熱方式是引導像水或油這樣的散熱流體穿過與板疊熱接觸的管道。為了給電機散熱，經常優先選擇使用油而不是使用水作為冷卻介質，因為油不導電并且通常具有高于水的沸點。然而要注意的是，硅軟管不適合用于引導含油的冷卻介質或一些其他的水狀的溶液。
[0003]由DE10131119A1公知，通過被冷卻介質穿流過的冷卻盤管為特別是直線電機的電機部件散熱。該冷卻盤管蜿蜒地彎曲成為平面式的形體,并且固定在承載體的相應的表面上。在此優選對安接在電機部件上的冷卻盤管進行澆鑄。
[0004]額外地由DE19604643A1中公知，直線電機的部件配有多個冷卻回路，這些冷卻回路逐段蜿蜒地經過該機器部件。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，實現盡可能均勻地為例如大面積的板疊的組件散熱，并且同時使用油作為冷卻介質。與此同時應該少量保持冷卻盤管并且進而接口的必要數量。
[0006]該目的通過一種用于借助第一冷卻盤管并且借助至少一個另外的冷卻盤管為特別是電動的機器的板疊的組件散熱的裝置來實現，其中，第一冷卻盤管和另外的冷卻盤管具有通過定距部段相互連接的蜿蜒狀部段，其用于為該組件的單個的非鄰接區域散熱，其中，第一冷卻盤管的定距部段設計用于跨接那些設計由另外的冷卻盤管的蜿蜒狀部段散熱的所述區域，并且其中，另外的冷卻盤管的定距部段設計用于跨接那些設計由第一冷卻盤管的蜿蜒狀部段散熱的所述區域。
[0007]將組件劃分成由冷卻盤管的不同部段散熱的幾個區域具有的優點是特別均勻地散熱。如果僅一個冷卻盤管為整個組件散熱，那么由于冷卻介質在穿過冷卻盤管期間升溫，就削弱了對那些具有冷卻盤管的部段的區域的散熱，在那些部段中冷卻介質已經具有升高的溫度。在使用并排定位的冷卻盤管時，它們平行地饋送冷卻介質并且僅分別為相鄰的區域散熱，盡管改進了散熱的均勻度-但是接口的數量同時增加。此外，有可能必須在電機中設置連接軟管，這就局限了冷卻介質的選擇。此外，散熱回路中不密封的位置經常位于接口和軟管接合器處。因此，特別是在電機殼體內的接口的數量應該盡可能少。此外，基于電機內部或外部有限的位置比例，只能實現有限數量的通往冷卻盤管的輸入和排出管。通過所述裝置不僅改善了對組件的均勻散熱，并且同樣地也顯著減少了接口的數量。此外還可以取消電機內的連接軟管，并且因此該裝置也特別適合使用油作為冷卻介質。[0008]該目的還通過一種用于借助這種裝置為特別是電動的機器的板疊的組件散熱的方法得以解決，其中，冷卻管形狀配合地嵌入預制的留空部中。用于為板疊散熱的方法將為組件有效散熱的優點與這種裝置的廉價生產制造方法相結合。為冷卻管設計的槽可以在沖壓流程期間以簡單的方式和方法連帶地制造出來。在最簡單的情況下，板疊和冷卻管的形狀配合的連接可以通過壓制流程實現。在此，冷卻管的形狀與板疊中的留空部一致。在其他的組件(這種留空部在其中是不利的)的情況下，冷卻盤管也可以在熱橋的幫助下連接在表面上。
[0009]在一種有利的構造方式中，第一冷卻盤管僅具有一個蜿蜒狀部段，其設計用于為組件散熱，其中，另外的冷卻盤管具有至少兩個蜿蜒部段，以便為在并不設計由第一冷卻盤管散熱的區域中的組件散熱。這種構造方式特別是設計用在這樣一種電機中，其中待散熱的組件有利地能夠劃分成兩個不需要連接在一起的區域，并且中間的區域通過散熱盤管散熱，并且其他區域通過另外的冷卻盤管散熱，該另外的冷卻盤管通過定距部段跨接這一個冷卻盤管的這個區域。如果例如只要特別地為某個特定的區域散熱，或者只需要在較小的程度內使其他區域升溫，也可以使用簡化的裝置。特別是在后一種情況下，這種構造方式確保組件的溫度特別均勻。
[0010]在另一種有利的構造方式中，這些冷卻盤管分別由一個管道件制成。用單個的管道制成冷卻盤管有利于避免不密封的位置。額外地，相比具有多個組件的冷卻盤管還減少了連接接合器的數量。
[0011]還可以進一步改善散熱效果，這由此實現，即冷卻介質穿過第一冷卻盤管和另外的冷卻盤管的穿流方向分別為不同的方向。冷卻介質穿過各個冷卻盤管的穿流方向的不同確保了給該組件的兩側-以及還有單個的區域-均勻地散熱，因為冷卻介質在其中已經具有較高溫度的區域是由那些區域所包圍，在此區域中，冷卻介質在穿過冷卻盤管的僅僅很短的路程之后的溫度略高于在幾乎完全穿流過冷卻盤管之后的溫度。
[0012]在該裝置的另一種有利的構造方案中，組件的那些分別為之配備有冷卻盤管的蜿蜒狀區域的區域是重疊的。可以在一個或者在多個層面上有重疊的可能性。在第一種情況下，例如冷卻盤管描述的是不太明顯的之字圖形(Zickzackmuster),其中,轉彎部部分地重疊延伸。在第二種情況下，冷卻盤管在兩個優選為平行的層面上延伸，這些層面的投影則部分地重疊。如果組件和/或電機的構造允許，這特別對于具有發熱劇烈的局部的組件有利。
[0013]另一種有利的構造方案是這樣一種裝置，其中，在冷卻盤管的蜿蜒狀部段中平行延伸的冷卻管的間距以及直徑是變化的。組件的一些區域經常比其他區域更加強烈地被產生的熱量所影響。在更加劇烈地發熱區域中，減少冷卻盤管的、設計用于散熱的管道導管之間的間距有助于局部改進地散熱。此外，取決于構造，可以在一個組件中出現這種區域，在這種區域中-例如基于必要的穩定性-為例安裝而應用具有較小直徑的冷卻盤管。通過更快的穿流速度則可補償組件和冷卻介質之間的熱接觸面。
[0014]本發明的一種特別有利的實施方式是這樣一種裝置，其中，冷卻盤管的第一蜿蜒狀部段具有六個轉彎部，并且在各一個定距部段之后，至少一個緊跟著的蜿蜒狀部段具有五個或者更少的轉彎部。這種構造方案特別可以用在電旋轉機器中，因為如果所使用的、具有五個轉彎部的蜿蜒狀部段的數量是奇數，那么冷卻盤管的端部就可以位于組件的不同偵U。所以，與冷卻介質的輸入和排出管的連接是成束的，并且能夠有利地連接在散熱系統上。減少轉彎部數量額外考慮的是，隨著穿流路程的增加，冷卻介質的溫度上升。
[0015]散熱的效率由于冷卻介質溫度的上升而降低，因此要減小待散熱的區域，以及可能利用另外的冷卻盤管的蜿蜒狀部段散熱，其穿流的冷卻介質具有仍然較低的溫度。證明為特別有利的是分別由兩個冷卻盤管構成的組合，其一個具有六個轉彎部并且一個具有五個轉彎部。依據待散熱的組件的大小可以使用一個或者多個這種組合，其中這些組合優選地能夠平行地由冷卻介質穿流過。在生產中產生以下優點，即，不同的組件尺寸，例如轉矩電機的不同周長，可以裝配一種類型的冷卻盤管。
[0016]一種示例性的應用是電極的板疊，其設計帶有根據前述權利要求中任一項所述的用于散熱的裝置。板疊作為繞組的載體例如在運行時不斷地被出現的渦流加熱。根據本發明的裝置特別好地適合用于阻止過熱，因為冷卻盤管可以簡單地壓入先前通過沖壓流程加工到金屬板中的凹槽中，并且因此獲得與組件良好的熱接觸。與此同時，通過將組件劃分成單個散熱的區域，以均勻的方式和方法達到散熱效果。
[0017]該裝置的另一個應用領域是電機的定子或轉子，正如在前一段中描述的那樣，它由于摩擦或電效應經常必須很大程度地散熱，才能確保電機的均勻運行。
[0018]這種根據本發明的用于散熱的裝置特別適合用在電動的機器中，特別是轉矩電機或直線電機，其具有轉子和/或定子。電機或發動機(特別是以轉矩電機的形式)的特征在于具有多個繞組的板疊。如果這些電機提供高性能，那么就要求在很高程度上為這些板疊散熱，不僅在定子、還在轉子中散熱，以便消除電機的取決于熱的功率損耗或故障的危險。在此特別注意的是均勻散熱，因此，這種裝置是特別合適的，正如已經描述的那樣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面借助圖中所示的實施例更詳盡地描述并闡述本發明。
[0020]其示出:
[0021]圖1是冷卻回路在組件中一種可能的延伸，
[0022]圖2是只有兩個冷卻盤管的特殊情況，以及
[0023]圖3是有兩個冷卻盤管的特殊情況，用于在轉矩電機中的一種優選的應用。【具體實施方式】
[0024]圖1示出冷卻回路在組件中的一種可能的延伸方式。其中，I表示其中包圍著冷卻盤管31，32的組件。冷卻盤管31，32在部分地蜿蜒狀穿過組件I。冷卻盤管由蜿蜒狀部段4以及定距部段7構成。作為定距部段7在這里描述的是那些非蜿蜒狀的部段。冷卻盤管的蜿蜒狀部段由冷卻管5和轉彎部6構成。冷卻管優選地與組件I直接接觸。轉彎部6通過轉向件連接這些冷卻管。轉向件可以半圓形、橢圓形或棱角地設計。該附圖僅示出組件表面上的冷卻盤管。但是已知其他的可能性，以在組件和冷卻盤管之間建立良好的熱接觸，正如圖2也示出的那樣。靠近冷卻盤管端部的雙箭頭表示冷卻介質的那些可能的穿流方向。
[0025]圖2示出該裝置的特殊情況，即，只有兩個冷卻盤管31，32參與組件的散熱工作。其中，其中一個冷卻盤管只具有一個蜿蜒狀部段4，它位于組件I的中間區域。另一個冷卻盤管具有兩個蜿蜒狀部段4，它們設計用于給組件I的兩個外部區域散熱。在該附圖中，冷卻盤管插入凹槽之中，從而在冷卻盤管31，32和組件I之間的形狀配合的連接確保有效的散熱。在電機有待散熱的板疊的情況下，選擇冷卻管5的方向與金屬板正交,正如通過組件I的剖面線(Schraffierung)表示的那樣，因為例如在通過沖壓流程生產金屬板時能夠考慮到這些凹槽，而在生產過程中沒有顯著的額外耗費。
[0026]圖3描繪了兩個冷卻盤管的協作，正如特別是可以用在轉矩電機或直線電機中的那樣。該簡圖根據權利要求7，其中，兩個冷卻盤管具有一個有六個轉彎部6的和一個有五個轉彎部6的蜿蜒狀部段4。根據待散熱的組件I的周長以及產生的熱量可以為該組件I的散熱使用一個或者多個這些組合。平面的箭頭要表明的是，冷卻盤管32的蜿蜒狀部段4設計用于由于定距部段7而無法被冷卻盤管31直接散熱的區域。相反地，冷卻盤管31的具有五個轉彎部6的蜿蜒狀部段4用在組件I的被冷卻盤管32的定距部段7繞開的區域中，用于散熱。
[0027]總而言之，本發明涉及一種用于借助第一冷卻盤管31并且借助另外的冷卻盤管32為組件1、特別是為電動的機器的板疊散熱的裝置。在此，冷卻盤管具有通過定距部段7相互連接的蜿蜒狀部段4。這些蜿蜒狀部段4用于為組件I的單個的不相鄰的區域散熱，其中，第一冷卻盤管31的定距部段7設計用于跨接那些設計由另外的冷卻盤管32的蜿蜒狀部段4散熱的區域。相反地，另外的冷卻盤管32的定距部段7用于跨接那些設計由第一冷卻盤管31的蜿蜒狀部段4散熱的區域。
【權利要求】
1.一種用于借助第一冷卻盤管(31)和至少一個另外的冷卻盤管(32)為組件(I)、特別是為電動的機器的板疊散熱的裝置，其中，所述第一冷卻盤管和所述另外的冷卻盤管具有通過定距部段(7)相互連接的蜿蜒狀部段(4)，用于為所述組件(I)的單個的不相鄰的區域散熱，其中，所述第一冷卻盤管(31)的所述定距部段(7)設計用于跨接設計由所述另外的冷卻盤管(32)的所述蜿蜒狀部段(4)散熱的區域，并且其中，所述另外的冷卻盤管的所述定距部段(7 )設計用于跨接設計由所述第一冷卻盤管(31)的所述蜿蜒狀部段(4 )散熱的區域。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述第一冷卻盤管(31)只具有一個蜿蜒狀部段(4)，所述蜿蜒狀部段設計用于為所述組件(I)散熱，并且其中所述另外的冷卻盤管(32)具有至少兩個蜿蜒狀部段(4)，以便為在并不設計由所述第一冷卻盤管(32)散熱的區域中的所述組件(I)散熱。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中，所述冷卻盤管(31，32)分別由一個管道件構成。
4.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，冷卻介質穿過所述第一冷卻盤管和所述另外的冷卻盤管(31，32)的穿流方向分別為不同的方向。
5.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述組件(I)的、分別配備有所述冷卻盤管(31，32)的蜿蜒狀區域的區域是重疊的。
6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，在所述冷卻盤管(31，32)的所述蜿蜒狀部段(4)內平行延伸的所述冷卻管(5)之間的間距以及直徑是變化的。
7.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述第一蜿蜒狀部段(4)具有六個轉彎部(6 )-并且在各一個定距部段(7 )之后，至少一個緊跟著的蜿蜒狀部段(4 )具有五個或更少的轉彎部(6)。
8.一種電機的板疊，所述板疊設計帶有根據前述權利要求中任一項所述的用于散熱的>j-U ρ?α裝直。
9.一種電機的定子，所述定子設計帶有根據權利要求1至7中任一項所述的裝置。
10.一種電機的轉子，所述轉子設計帶有根據權利要求1至7中任一項所述的裝置。
11.一種電動的機器，特別是轉矩電機或直線電機，具有根據權利要求10所述的轉子和/或根據權利要求9所述的定子。
12.一種用于借助根據權利要求1至7中任一項所述的裝置為組件(I)、特別是電動的機器的板疊散熱的方法，其中，所述冷卻管(5)形狀配合地嵌入到預制的留空部中。
【文檔編號】H02K9/19GK103730986SQ201310472632
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2012年10月12日
【發明者】邁克爾-阿道夫·加代爾邁爾, 海因里希·勒弗蘭克 申請人:西門子公司