用于電機(jī)的冷卻設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于電機(jī)的冷卻設(shè)備和一種具有冷卻設(shè)備的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電機(jī)、例如馬達(dá)或發(fā)電機(jī)中，電能被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能量或旋轉(zhuǎn)能量被轉(zhuǎn)換為電能。 電機(jī)具有轉(zhuǎn)子和定子，其中定子具有疊片組，電導(dǎo)線裝入所述疊片組中并且構(gòu)成為繞組。為 了將導(dǎo)線相對(duì)于彼此電絕緣，相對(duì)于環(huán)境電絕緣并且相對(duì)于疊片組電絕緣，電導(dǎo)線由主絕 緣部包封。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線由于在其中流動(dòng)的電流而加熱。通過(guò)熱傳導(dǎo)也將在導(dǎo)線中釋 放的熱量傳遞到主絕緣部和疊片組上。
[0003] 因?yàn)樵诔^(guò)最大允許溫度之后出現(xiàn)主絕緣部的熱分解，所W需要將電機(jī)的溫度限 制到最大允許溫度上。在繼續(xù)分解之后會(huì)造成穿過(guò)主絕緣部的電擊穿，運(yùn)導(dǎo)致電機(jī)的使用 壽命的縮短。為了禁止超過(guò)最大允許溫度，通常在疊片組中設(shè)有冷卻通道，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)氣 體、例如空氣或氨氣流過(guò)所述冷卻通道，W便冷卻疊片組。然而不利的是，由此僅能夠W小 的熱流密度將熱量從疊片組中導(dǎo)出。電機(jī)可借W來(lái)運(yùn)行的最大功率通過(guò)可從疊片組中導(dǎo)出 的熱量來(lái)限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種用于電機(jī)的冷卻設(shè)備和一種具有冷卻設(shè)備的電機(jī)，其 中借助于冷卻設(shè)備可將高的熱流密度從疊片組中導(dǎo)出。
[0005] 用于電機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備具有至少一個(gè)封閉的毛細(xì)管，在所述毛細(xì)管之 內(nèi)存在冷卻流體并且所述毛細(xì)管引入到電機(jī)的疊片組的留空部中，使得毛細(xì)管導(dǎo)熱地與疊 片組連接并且部分地從疊片組中伸出，W至于毛細(xì)管具有設(shè)置在疊片組之外的冷端和設(shè)置 在疊片組之內(nèi)的熱端，其中冷卻流體、冷卻流體的熱動(dòng)力的狀態(tài)點(diǎn)和毛細(xì)管的用冷卻流體 填充的填充度被選擇為，使得在電機(jī)運(yùn)行時(shí)熱量從疊片組到毛細(xì)管中的引入引起冷卻流體 的蒸發(fā)，并且毛細(xì)管的冷端是可冷卻的，使得在蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的蒸汽冷凝，并且能夠引入到毛 細(xì)管中的熱量是從毛細(xì)管中導(dǎo)出的。
[0006] 毛細(xì)管的用冷卻流體填充的填充度被選擇為，使得毛細(xì)管中的冷卻流體的摩爾體 積基本上是臨界的摩爾體積。由此冷卻流體在盡可能寬的壓強(qiáng)范圍上不僅W液態(tài)形式而且 W氣態(tài)形式存在，使得冷卻設(shè)備也在盡可能寬的壓強(qiáng)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007] 在借助于根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備將熱量從疊片組中導(dǎo)出時(shí)，充分利用冷卻流體的 蒸發(fā)洽和冷凝洽。由此，與將熱量傳遞到氣體上的常規(guī)的冷卻裝置相比，熱量能夠W明顯更 高的熱流密度從疊片組中導(dǎo)出。由此，在疊片組的長(zhǎng)度給定時(shí)能夠W更高的功率運(yùn)行電機(jī)。 也可行的是，在電機(jī)的功率給定時(shí)疊片組更短地構(gòu)成。也可行的是，給現(xiàn)有的電機(jī)加裝根據(jù) 本發(fā)明的冷卻設(shè)備，使得現(xiàn)有的電機(jī)能夠W更高的功率運(yùn)行。
[000引優(yōu)選的是，冷卻流體和毛細(xì)管的材料被選擇為，使得在毛細(xì)管和冷卻流體之間的 附著力大于冷卻流體的凝聚力，W及毛細(xì)管構(gòu)成為薄至，使得在電機(jī)運(yùn)行時(shí)與重力的影響 無(wú)關(guān)地構(gòu)成毛細(xì)管中的冷卻流體的循環(huán)流，其中所述循環(huán)流構(gòu)成為，使得在毛細(xì)管的內(nèi)側(cè) 上形成由基本上從冷端移動(dòng)到熱端的液體構(gòu)成的膜，并且蒸汽W由所述膜包圍的方式基本 上從熱端移動(dòng)到冷端。由此有利地保證，循環(huán)流與毛細(xì)管的取向無(wú)關(guān)地設(shè)置。因此，冷端能 夠設(shè)置在熱端的水平平面上方、下方或同一水平平面中。循環(huán)流有利地具有高的質(zhì)量流，由 此熱流密度是高的，熱量能夠W高的熱流密度從疊片組中導(dǎo)出。
[0009] 毛細(xì)管的內(nèi)直徑優(yōu)選為1mm至5mm。在直徑較小時(shí)不可行的是，在毛細(xì)管的橫截面 中同時(shí)存在由液體構(gòu)成的相W及由蒸汽構(gòu)成的相。在直徑較大時(shí)毛細(xì)作用不足W在毛細(xì)管 的豎直取向，其中冷端設(shè)置在熱端下方時(shí)，使液體克服重力向上運(yùn)動(dòng)。
[0010] 冷卻設(shè)備優(yōu)選具有液體冷卻裝置，尤其水冷卻裝置，借助于所述液體冷卻裝置可 W冷卻毛細(xì)管的冷端。優(yōu)選的是，冷卻設(shè)備具有散熱片，借助于所述散熱片可W冷卻毛細(xì)管 的冷端。在此優(yōu)選的是，散熱片是氣冷式的。借助于液體冷卻裝置和/或散熱片有利地保證， 蒸汽在冷端的區(qū)域中冷凝并且將在冷凝中釋放的冷凝洽從毛細(xì)管中導(dǎo)出。
[0011] 優(yōu)選地，疊片組具有沿環(huán)周方向并排設(shè)置的槽，電導(dǎo)線引入到所述槽中，并且毛細(xì) 管的熱端設(shè)置在兩個(gè)相鄰的槽之間。因?yàn)榇龔寞B片組中導(dǎo)出的熱量尤其在電導(dǎo)線中釋放， 所W兩個(gè)相鄰的槽之間的區(qū)域是疊片組的最熱的區(qū)域。通過(guò)將毛細(xì)管的熱端設(shè)置在該區(qū)域 中的方式，可W有利地借助于根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備冷卻疊片組的最熱的區(qū)域。
[0012] 冷卻流體優(yōu)選是水，醇，尤其甲醇、乙醇、丙醇和/或下醇，和/或燒，尤其丙烷、下 燒、戊燒、己燒和/或庚燒。所提到的物質(zhì)是有利的，因?yàn)樗鑫镔|(zhì)提供大的兩相區(qū)，運(yùn)意味 著，所述物質(zhì)在大的壓強(qiáng)范圍和溫度范圍上不僅W液態(tài)形式而且W氣態(tài)形式存在。水和醇 尤其是有利的，因?yàn)槠渚哂写蟮恼舭l(fā)洽。在此適用的是，借助于較大的蒸發(fā)洽，熱量能夠W 較大的熱流密度從疊片組中導(dǎo)出。
[0013] 優(yōu)選的是，設(shè)有多個(gè)毛細(xì)管，所述毛細(xì)管在疊片組上W在環(huán)周上并且沿著軸向方 向均勻分布的方式設(shè)置。由此有利地實(shí)現(xiàn)，整個(gè)疊片組是可均勻地冷卻的。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)具有根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備。優(yōu)選的是，電機(jī)是電發(fā)電機(jī)。替選 地，優(yōu)選的是，電機(jī)是電動(dòng)馬達(dá)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 在下文中，根據(jù)所附的示意圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出：
[0016] 圖1示出疊片組與冷卻設(shè)備的視圖；
[0017] 圖2示出貫穿毛細(xì)管的剖面；W及
[001引圖3示出冷卻流體的P^-圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如從圖1中所看到的那樣，電機(jī)具有環(huán)形的疊片組1，其中在圖1中僅示出疊片組1 的局部。在疊片組1的徑向內(nèi)側(cè)3上引入沿著環(huán)周方向并排的并且基本上軸向延伸的槽4。電 導(dǎo)線引入到槽4中，其中電導(dǎo)線由主絕緣部包封，使得電導(dǎo)線相對(duì)于疊片組1電絕緣。留空部 5設(shè)置到疊片組1中，所述留空部從兩個(gè)相鄰的槽4之間的區(qū)域延伸直至疊片組1的徑向外側(cè) 2。
[0020] 分別將毛細(xì)管6引入到留空部5中的每一個(gè)中。在此，毛細(xì)管6導(dǎo)熱地與疊片組1接 觸。為了提高熱導(dǎo)率，例如能夠在疊片組I和毛細(xì)管6之間引入導(dǎo)熱膏。如從圖2中所得知的 那樣，毛細(xì)管6具有柱形的管，所述管的兩端是封閉的，W至于毛細(xì)管6是封閉的，使得沒(méi)有 流體能夠進(jìn)入毛細(xì)管6中或從毛細(xì)管中離開(kāi)。毛細(xì)管6比留空部5更長(zhǎng)，使得引入留空部5中 的所述毛細(xì)管具有冷端8和熱端7,所述冷端設(shè)置在疊片組1之外，所述熱端設(shè)置在疊片組1 之內(nèi)。在此，熱端7設(shè)置在兩個(gè)相鄰的槽4之間。
[0021] 在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，冷端8是可冷卻的，其中在圖1中示出冷卻的兩個(gè)不同的實(shí)施方式。 在第一實(shí)施方式中，冷端8由罩9包圍，冷卻流體輸入管路10和冷卻流體輸出管路