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Dokumentenidentifikation DE10131119A1 23.01.2003
Titel Elektromotor mit Kühlschlange
Anmelder Siemens Linear Motor Systems GmbH & Co. KG, 80997 München, DE
Erfinder Hoppe, Thomas, 85247 Schwabhausen, DE
DE-Anmeldedatum 28.06.2001
DE-Aktenzeichen 10131119
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse H02K 9/02
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorteil eines Linearmotors, d. h. den Primär- oder Sekundärteil eines Linearmotors in asynchroner oder synchroner Bauart.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Kühlschlange (K), die mäanderförmig als flächenartiges Gebilde ausgebildet ist, aus Rohrabschnitten (10) aus gut wärmeleitendem Material sowie aus Umlenkungen (12, 13) aus Kunststoff auszubilden.
Die Umlenkungen sind vorzugsweise als vorgefertigte Kunststoff-Formteile ausgebildet, und das Motorteil mit angebrachter Kühlschlange wird vorzugsweise vergossen.
Erfindungsgemäß können Kühlschlangen modular entsprechend den erforderlichen Dimensionen aufgebaut werden, und Schwierigkeiten, die beim Biegen von Metallteilen entstehen, werden vermieden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit zumindest einem Motorteil, der zur Abfuhr von Abwärme mindestens eine Kühlschlange aufweist.

Insbesondere im Primärteil eines Linearmotors, der auf einem Körper Spulen trägt, wird ein Teil der eingespeisten elektrischen Energie in Wärme umgewandelt, die nach außen abgeführt werden muß. Zu diesem Zweck ist in der Regel auf der den Spulen abgewandten Seite des Körpers eine Kühlschlange angebracht, durch die ein Kühlmedium wie Wasser geleitet wird.

Zur Herstellung der Kühlschlange wird ein Rohr aus gut wärmeleitendem Material wie Kupfer, Aluminium od. dgl. zick-zack- oder mäanderförmig in ein flächiges Gebilde gebogen und auf der entsprechenden Fläche des Trägerkörpers befestigt. Dabei ist das Biegen des Materials technisch aufwendig, da leicht Stauchungen an den Biegungsinnenseiten und/oder Risse an den Biegungsaußenseiten entstehen können. Desweiteren ist zu berücksichtigen, daß für verschiedene Typen von Linearmotoren, die sich hinsichtlich der Dimensionen unterscheiden, unterschiedliche Kühlschlangen bereit gehalten werden müssen, was den Aufwand für die Fertigung und Lagerhaltung erhöht.

Dieses Problem ergibt sich auch bei Rotationsmotoren, wobei in diesem Fall die Kühlschlange in Form eines Zylindermantels gebogen werden muß.

Demgegenüber liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motorteil für einen Elektromotor mit Kühlschlange zu schaffen, bei dem die Kühlschlange in einfacher Weise herstellbar und an unterschiedliche Dimensionen des Motors anpassbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Motorteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1; die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß zumindest Teilstücke der Kühlschlange aus Kunststoffmaterial ausgebildet sind.

Insbesondere ist die Kühlschlange aus geraden Kühlrohren aus gut wärmeleitendem Material und Umlenkungen aufgebaut, wobei die Umlenkungen aus Kunststoff bestehen.

Zwar sind Kunststoffmaterialien in der Regel schlechte Wärmeleiter, andererseits geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei mäanderförmigen Kühlschlangen die Biegungen bzw. Umlenkungen normalerweise in Randbereichen des Körpers angeordnet sind, aus denen keine oder nur wenig Wärme abzuführen ist. Dementsprechend beeinträchtigen Umlenkungen aus Kunststoffmaterial die Kühlleistung der Kühlschlange nicht oder nur unwesentlich, da in den kritischen Bereichen, in denen viel Wärme abzuführen ist, Kühlrohre aus gut wärmeleitendem Material angeordnet sind.

Kühlschlangen mit gewünschten Dimensionen können modular beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß Kühlrohre mit einer Standardlänge entsprechend abgelängt und in geeigneter Anzahl gemäß einer gewünschten Dimension über die Umlenkungen aneinander gereiht werden.

Als einfachste Variante könnten die Umlenkungen aus flexiblen Schläuchen bestehen, die lediglich über die Enden der Kühlrohre gestülpt werden bzw. damit verklebt werden. Hier könnten sich jedoch langfristig Dichtigkeits- bzw. Stabilitätsprobleme ergeben, so daß diese Variante nur für Motorteile geeignet erscheint, in denen die Kühlschlange später mit Vergußmasse vergossen wird.

Vorzugsweise sind deshalb die Umlenkungen als Kunststoff- Formteile beispielsweise aus Duroplasten oder Thermoplasten mittels Spritzgießen od. dgl. hergestellt.

Diese Umlenkungen weisen vorzugsweise einen Aufnahmeabschnitt für ein Ende eines Kühlrohres oder einen Einsteckabschnitt zum Einbringen in ein Ende eines Kühlrohres auf. Der Aufnahmeabschnitt bzw. der Einsteckabschnitt kann mit Dichtungselementen wie O-Ringen od. dgl. versehen sein.

Eine einfache Gestaltung ergibt sich, wenn beispielsweise 180°-Umlenkungen aus zwei Knien zu jeweils 90° ausgebildet sind. Sofern die Umlenkung als einstückiges Teil ausgebildet ist, haben die Anschlußenden für die Kühlrohre einen fixierten Abstand. Um einen variablen Abstand zwischen den Anschlußenden zu erzielen, können die Umlenkungen auch aus zwei separaten Knien zusammengesetzt sein, die über einen Koppelabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der Koppelabschnitt an einem der Knie ausgebildet sein kann oder als separates Teil, insbesondere als Rohr, vorgesehen sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Kühlschlange aus Kühlrohren und Umlenkungen und

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Motorteils mit Kühlschlange.

In Fig. 2 in Draufsicht, gestrichelt dargestellt, ist der Körper 1 eines Motorteils eines Linearmotors. Dies ist beispielsweise der Primärteil, der auf einer Seite des Körpers 1 Zähne und Spulen aufweist, in denen Wärme entwickelt wird. Andererseits kann dies auch die Trägerplatte eines Sekundärteils sein, die Permanentmagnete trägt (Synchronmotor) oder der Sekundärteil eines Asynchronmotors, in dem Wirbelströme erzeugt werden.

Auf der den elektrisch wirksamen Bauelementen (Spulen, Permanentmagnete, Induktionselemente) abgewandten Seite des Körpers 1 ist eine Kühlschlange K aus Rohrmaterial angebracht, die aus geraden Abschnitten 10 und Umlenkungen 12, 13 als flächenartiges, mäanderförmiges Element aufgebaut ist. Kühlmittel, das über einen Zulauf Z zugeführt wird, passiert die Kühlschlange K, nimmt dabei vom Körper 1 Abwärme auf und verläßt die Kühlschlange bei einem Ablauf A. Anders als in Fig. 2 dargestellt, ist dabei in der Regel der Ablauf A über eine Rohrleitung bis in den Bereich des Zulaufs Z geführt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist erfindungsgemäß die Kühlschlange aus mehreren geraden Rohrabschnitten 10 aufgebaut, die über Umlenkungen miteinander verbunden sind, wobei in dieser Figur drei verschiedene Typen von Umlenkungen 12, 13, 18 dargestellt sind.

Die Umlenkung 12 besteht aus einem ersten 90°-Knie mit einem ersten Aufnahmeabschnitt 25, einem daran anschließenden geraden Teilabschnitt und einem zweiten 90°-Knie mit einem zweiten Aufnahmeabschnitt 26. In den Aufnahmeabschnitten sind beispielsweise Ringnuten 23 zur Aufnahme von O-Ringen 24 ausgebildet.

Zur Montage der Kühlschlange werden Standardrohre auf entsprechende Längen zu Kühlrohren 10 abgelängt, deren Enden 11 in die Aufnahmeabschnitte 25, 26 eingebracht und so miteinander verbunden werden. Dementsprechend ist der Innendurchmesser der Umlenkung 12 an den Außendurchmesser des Kühlrohres 10 angepaßt ausgewählt.

Bei der mit 13 bezeichneten Umlenkung der Fig. 2 sind anstatt von zwei Aufnahmeabschnitten jeweils zwei Einsteckabschnitte 27, 28 vorgesehen, die jeweils mit Ringnuten 22versehen sind und die einen Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des Kühlrohres 10 aufweisen. In die Ringnuten 22 sind ebenfalls O-Ringe 21 eingebracht, die beim Zusammenstecken einen dichten Abschluß gewährleisten.

Die mit 18 in Fig. 2 bezeichnete Umleitung ist aus einem ersten Knie 15 mit zwei Aufnahmeabschnitten und einem zweiten Knie 19 ausgebildet. Das zweite Knie 19 weist einen Aufnahmeabschnitt sowie einen Kopplungsabschnitt 17 in Form eines Rohrstücks auf, der in einen Aufnahmeabschnitt des Knies 15 eingreift.

Durch geeignete Wahl der Länge des Kopplungsabschnittes 17 können variable Abstände zwischen den Kühlrohren 10 realisiert werden, wie durch den Abstand Δ in Fig. 2 dargestellt ist.

Die in Fig. 2 aufgeführte Darstellung von Umlenkungen ist nicht vollständig. Beispielsweise sind Umleitungen denkbar, die einerseits einen Einsteckabschnitt, andererseits einen Aufnahmeabschnitt aufweisen. Desweiteren kann auch entsprechend der Umlenkung 18 eine Umlenkung mit einem oder zwei Einsteckabschnitten an den Enden ausgebildet sein. Desweiteren ist es nicht notwendig, daß der Kopplungsabschnitt 17 einstückig mit einem Element 19 verbunden ist. Es ist auch denkbar, zwei Knie 15 mit einem separaten Rohrelement zu einer der Umlenkung 18 entsprechenden Umlenkung auszugestalten.

Desweiteren ist es möglich, auch die Kühlrohre zu modifizieren, beispielsweise derart, daß das Ende 14 zur Aufnahme eines Einsteckabschnittes in Art einer Muffe aufgeweitet ist bzw. das Ende 11 zum Einbringen in einen Aufnahmeabschnitt entsprechend verengt ist.

Die Umlenkungen sind vorzugsweise Kunststoff-Formteile, deren Verbindung mit Metallteilen keine Schwierigkeiten zeigen. Anders als bei der Verbindung von gleichen oder unterschiedlichen Metallen mittels Schweißen, Löten etc. treten hier keine Oxidationsprobleme auf.

Um die Haftung der Umlenkungen an den Kühlrohren zu erhöhen bzw. die Dichtung zu verbessern, können die Umlenkungen mit den Kühlrohren verklebt werden; ggf. kann dabei auf O-Ringe zur Dichtung verzichtet werden.

Nachdem erfindungsgemäß die Kühlschlange K aus Kühlrohren und Umlenkungen hergestellt wurde und am Trägerkörper 1 befestigt wurde, wird der Trägerkörper mit der Kühlschlange K in an sich bekannter Weise mittels Vergußmasse vergossen. Dabei wird die Kühlschlange K endgültig am Körper 1 fixiert, wobei die Umlenkungen durch die Vergußmasse gegen Beeinträchtigungen von außen geschützt werden und die Dichtigkeit der Kühlschlange bleibend gewährleistet werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Motorteil eines Elektromotors, insbesondere Primärteil, mit einem Körper (1), der für die Funktion des Motors wirksame Bauelemente, insbesondere Spulen, trägt, sowie mindestens einer Kühlschlange (K) zum Abführen von Abwärme, wobei die Kühlschlange (K) am Körper (1) befestigt ist und mäanderartig aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teilstücke (12, 13, 18) der Kühlschlange (K) aus Kunststoffmaterial ausgebildet sind.
  2. 2. Motorteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (K) aus geraden Kühlrohren (10) und Umlenkungen (12, 13, 18) aufgebaut ist und die Umlenkungen aus Kunststoff bestehen.
  3. 3. Motorteil nach Anspruch 2 mit Umlenkungen (12, 18), die mindestens einen Aufnahmeabschnitt (25, 26) für ein Ende (11) eines Kühlrohres aufweisen.
  4. 4. Motorteil nach Anspruch 2 oder 3 mit Umlenkungen, die mindestens einen Einsteckabschnitt (27, 28) zum Einbringen in ein Ende (14) eines Kühlrohres (10) aufweisen.
  5. 5. Motorteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Umlenkungen aus zwei Knien aufgebaut sind.
  6. 6. Motorteil nach Anspruch 5, das die Knie (15, 19) über einen Koppelabschnitt (17) miteinander verbunden sind.
  7. 7. Motorteil nach Anspruch 6, das eines der Knie (19) einstückig mit einem Koppelabschnitt (17) ausgebildet ist.
  8. 8. Motorteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Koppelabschnitt (17) als Rohr ausgebildet ist.
  9. 9. Motorteil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkungen als Kunststoff-Formteile ausgebildet sind.
  10. 10. Linear- oder Rotationsmotor mit einem Motorteil nach einem der vorstehenden Ansprüche.






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