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Dokumentenidentifikation DE19950659A1 26.10.2000
Titel Fluidgekühlte Elektromotoranordnung und Verfahren zu deren Herstellung
Anmelder Dietz-Motoren GmbH & Co. KG, 73265 Dettingen, DE
Erfinder Walther, Hansjörg, 73252 Lenningen, DE;
Hoyler, Heinz, 73265 Dettingen, DE
Vertreter Weber, G., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 89073 Ulm
DE-Anmeldedatum 21.10.1999
DE-Aktenzeichen 19950659
Offenlegungstag 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse H02K 9/19
Zusammenfassung Zur Realisierung einer Fluid-Kühlung in Form eines abgeschlossenen von Fluid durchströmten Kühlmantelraums zwischen dem Motorgehäuse und einem dieses umgebenden Hüllrohrs wird der Kühlmantelraum mittels ringförmig umlaufenden elastischen Dichtmitteln seitlich abgedichtet. Die Dichtmittel sind durch den Fluid abgewandten formstabilen Stützringen, welche zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse radial eingespannt und formschlüssig gesichert sind, seitlich abgestützt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine fluidgekühlte Elektromotoranordnung.

Bei einem Elektromotor kann es, beispielsweise zur Erzielung einer hohen Wellenleistung und/oder zur Vermeidung der Wärmeabstrahlung an die Umgebung zweckmäßig oder notwendig sein, durch Anströmung mit einem Fluid als Kühlmittel Wärmeleistung vom Motorgehäuse abzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte fluidgekühlte Elektromotoranordnung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Zur Anströmung des Motorgehäuses mit einem Fluid als Kühlmittel wird eine Fluidführung um einen Teil des Motorgehäuses gebildet, indem über einem im wesentlichen zylindrischen Mittelteil des Motorgehäuses ein Hüllrohr angeordnet wird, welches in relativ zu Länge und Durchmesser des Hüllrohrs geringem Abstand zum Motorgehäuse verläuft und durch endständig angeordnete elastische, insbesondere gummielastische Dichtmittel mit dem Motorgehäuse einen abgedichteten Fluidraum als Kühlmantel bildet. Über einen Einlaß und einen Auslaß zu dem Kühlmantel wird Fluid auf niedriger Temperatur zugeführt und mit erhöhter Temperatur abgeführt. Als Dichtmittel können insbesondere O- Ringe eingesetzt sein.

Um auch mit höheren Fluiddrücken arbeiten zu können ohne die Dichtfunktion der Dichtmittel zu beeinträchtigen, werden diese vorteilhafterweise auf der dem Fluidraum abgewandten Seite durch mechanische Stützmittel gegen hohe Drücke im Fluidraum abgestützt.

Vorteilhaft hinsichtlich der Herstellung ist eine Ausführung, bei welcher an der Innenfläche des Hüllrohrs endständig zwischen Position des Dichtmittels und Endkante des Hüllrohrs und/oder in der Außenfläche des Motorgehäuses in bezüglich der Hüllrohrachse achsial gleicher Position eine umlaufende Vertiefung eingebracht ist, in welcher jeweils Abstützvorrichtungen als in Richtung der Motorlängsachse mechanisch stabile Abstützungen, vorzugsweise unter mechanischer Verspannung zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse einliegen. Die Nuten gewährleisten zum einen die Einhaltung einer definierten Position der Abstützvorrichtungen und halten diese zum andern formschlüssig sicher. Der Stützring besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium.

Der Stützring ist vorteilhafterweise an einer Stelle durch einen schmalen Spalt unterbrochen, wodurch der Ring ohne Verwerfung den im Betrieb auftretenden Temperaturwechseln folgen kann. Die maximale Spaltbreite ist klein gegenüber dem Schnurdurchmesser des Dichtmittels, so daß auch bei hohem Innendruck im Spaltbereich keine Undichtigkeit oder Beschädigung des Dichtmittels zu befürchten ist.

Zur Herstellung einer Anordnung mit eingeschobener Abstützvorrichtung wird das Hüllrohr mit den elastischen Dichtmitteln über dem Motorgehäuse positioniert und die Abstützvorrichtung wird über das Motorgehäuse geschoben und unter Aufweitung zumindest des endständigen Bereichs des Hüllrohrs zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse eingeschoben.

Besonders vorteilhaft hierfür ist, das Hüllrohr durch Erwärmung zumindest in dessen Endbereich durch Wärmeausdehnung auszuweiten, wodurch das Einschieben der Abstützvorrichtung erleichtert wird. Bei einer bevorzugten Anordnung mit ringförmig umlaufender Vertiefung wird die Abdichtvorrichtung automatisch achsial richtig positioniert.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten Beispiels unter Bezugnahme auf die Abbildung noch eingehend veranschaulicht. Diese zeigt einen seitlichen Endabschnitt des Fluidraums des Kühlmantels als Schnittbild in einer durch die Motorachse gebundenen Schnittebene.

Das Motorgehäuse sei im wesentlichen gebildet aus einem annähernd zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Mantelrohr MR als Mittelteil und zwei endständig mit diesem verbundenen Lagerschilden LS. Die Statoranordnung ST ist an der Innenwand des Mantelrohrs MR befestigt. Die Verlustwärme des Motors wird vom Stator an das Mantelrohr abgegeben, welches vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminium besteht.

Ein Hüllrohr HR ist parallel zum Mantelrohr MR in geringem Abstand DR angeordnet. Der Abstand DR zwischen Hüllrohr und Mantelrohr, der vorzugsweise aber nicht zwingend über die Länge des Hüllrohrs annähernd gleichbleibend ist, ist vorteilhafterweise klein gegen die Hüllrohrlänge und gegen den Rohrdurchmesser des Hüllrohrs. Zwischen Hüllrohr HR und Mantelrohr MR ist im Bereich der Endkante EH des Hüllrohrs ein ringförmig umlaufendes elastisches Dichtmittel OR angeordnet, welches einen von einem Kühlmittel-Fluid FL durchströmten Kühlmantelraum zwischen Hüllrohr und Mantelrohr seitlich abdichtet.

Zur definierten Positionierung des Dichtrings OR kann vorteilhafterweise eine umlaufende Nut N im Mantelrohr eingebracht sein. Einlaß und Auslaß für das zwangsumgewälzte Fluid sind vorzugsweise im Hüllrohr vorgesehen, in der Skizze aber nicht explizit dargestellt.

Um bei hohem Fluiddruck im Kühlmantelraum ein seitliches Wegdrücken des gummielastischen Dichtmittels zu verhindern, ist zwischen Dichtmittel und Endkante EH des Hüllrohrs HR ein parallel zum Dichtmittel verlaufender Stützring STR angeordnet, welcher bei den zu erwartenden Belastungen durch ein seitlich weggedrücktes Dichtmittel im Schnurquerschnitt formstabil bleibt und formschlüssig gegen eine seitliche Verschiebung gesichert ist. Der Stützring ist zwischen Hüllrohr und Mantelrohr unter radialem Druck eingespannt. Zur Lagesicherung des Stützrings kann dieser in einer umlaufenden Vertiefung V liegen, welche vorzugsweise in die Innenfläche des Hüllrohrs nahe bei dessen Endkante eingebracht ist. Der Kühlmantelraum kann im Bereich der anderen nicht eingezeichneten Endkante des Hüllrohrs in entsprechender Weise abgeschlossen sein.

Zur Herstellung des Kühlmantels wird vorteilhafterweise das Hüllrohr HR in Motorlängsrichtung über das Motorgehäuse geschoben und in einer bestimmten Position gehalten. Von beiden Seiten werden danach die elastischen Dichtmittel, vorzugsweise unter Dehnung am Motorgehäuse MR anliegende O- Ringe OR unter elastischer Deformation zwischen die Hüllrohrenden und das Motorgehäuse gedrückt, insbesondere bis in Nuten N im Motorgehäuse. Zum Einführen des Stützrings STR in die Vertiefung V wird das Hüllrohr zumindest im Bereich der Endkante erwärmt, so daß sich der Innendurchmesser des Hüllrohrs soweit aufweitet, daß der Stützring parallel zur Rohrlängsachse achsial unter die Vertiefung V geschoben werden kann. Beim Abkühlen des Hüllrohrs wird der Stützring gegen das Mantelrohr radial verspannt und durch Formschluß mit der Vertiefung zuverlässig gegen seitliches Wegdrücken gesichert. Das Dichtelement stützt sich gegen den Stützring ab und gewährleistet daher auch bei hohem Fluiddruck eine zuverlässige Abdichtung des Kühlmantelraums. Bei fehlender direkter Zugänglichkeit eines Endes das aufgeschobenen Hüllrohrs, z. B. wegen Anbauten am Motorgehäuse, sind die an diesem Ende angeordneten Elemente O-Ring und Stützring in richtiger Reihenfolge vor Aufschieben des Hüllrohrs auf dem Motorgehäuse anzuordnen und danach unter das aufgeschobene Hüllrohr zu plazieren.

Beim Betrieb des Motors liegt die Temperatur des Mantelrohrs auch bei Temperaturwechseln immer über der Temperatur des Hüllrohrs, so daß die lagesichernde Verspannung des Stützrings immer gewährleistet ist.

Die vorstehend angegebenen und die der Abbildung entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere sind für die Querschnitte von Dichtmittel, Stützring, Nut und Vertiefung eine Vielzahl geeigneter Formen vorstellbar.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektromotoranordnung mit einem das Motorgehäuse teilweise umgebenden Kühlmantel in Form eines abgeschlossenen, von einem Kühlmedium durchflossenen Kühlraums, mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Kühlmittel, wobei der Kühlraum durch das Motorgehäuse, durch ein vom Motorgehäuse beabstandetes Hüllrohr sowie am Hüllrohr endständig angeordnete elastische Dichtmittel zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse begrenzt ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den kühlraumabgewandten Seiten der Dichtmittel Abstützvorrichtungen für die Dichtmittel vorgesehen sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Endbereichen des Hüllrohrs in der Innenwand des Hüllrohrs und/oder der Außenwand des Gehäuses eine umlaufende Nut eingebracht ist und die Abstützvorrichtungen in diesen Nuten gehalten sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtungen zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse verspannt sind.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen Stützring als Abstützvorrichtung.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring radial geschlitzt ist.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hüllrohr über das Motorgehäuse geschoben und in eine definierte Lage bezüglich der Längsrichtung des Motors gebracht wird, und daß von beiden Seiten elastische Dichtmittel unter elastischer Deformation zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse eingesetzt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7 oder zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützvorrichtungen unter Aufweitung des Hüllrohrs zwischen Hüllrohr und Motorgehäuse eingeschoben werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr zumindest im Endbereich durch Wärmeeinwirkung aufgeweitet wird und die Abstützvorrichtungen im erwärmten Zustand des Hüllrohrs eingeschoben werden.






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