电动车辆牵引马达的制作方法

1.本发明涉及一种电动车辆牵引马达，该电动车辆牵引马达具有：液体冷却的马达定子、干式运行的马达转子以及流体密封的密封管(spaltrohr)，该密封管将该马达定子与该马达转子彼此流体分离。


背景技术：

2.电动车辆牵引马达提供的驱动功率在较高的2位数到4位数的千瓦数范围内，从而尤其是在其中布置有马达绕组的马达定子中出现呈热量形式的高功率损失，这些热量必须通过液体冷却来排出。因此，这样的电动车辆牵引马达被构造为所谓的密封管式马达，其中液体冷却的马达定子通过密封管与干式运行的马达转子流体分离，其中，密封管是一种薄壁管。
3.针对密封管已知有不同的构思。因此，密封管或密封管体可以设计成自稳定的，即，其被设计成刚性的，使得密封管在装入状态之外保持其形状和设计。此外，定子室中的冷却液体的液体压力不会使该密封管变形。密封管可以由纤维复合材料形成，如这例如是从de 10 2009 032158 a1或de 20 2011 103 644 u1已知的。这样的密封管可以以较小的材料厚度来实现，由于由此能够在马达定子与马达转子之间实现相对较小的径向间隙，这能够实现牵引马达的高电气效率。然而，由纤维复合体形成的密封管的问题在于其对变形的机械敏感性。


技术实现要素：

4.相对于此，本发明的目的在于，提出一种高效率的电动车辆牵引马达。
5.根据本发明，该目的通过本发明的电动车辆牵引马达来实现。
6.根据本发明的电动车辆牵引马达具有液体冷却的马达定子和干式运行的马达转子，该马达转子优选地被设计为内电枢，从而使得马达定子优选地环状围绕马达转子。布置有马达定子的液体冷却的定子室通过流体密封的密封管与布置有马达转子的转子室流体分离。密封管在此由纤维复合体形成，即，例如由纤维增强塑料制成的本体形成。
7.根据本发明提出的是，设置有借以使密封管持久地受到轴向预紧的密封管轴向夹持装置。由纤维复合体形成的密封管可以相对地被实现成薄壁状的。尤其，纤维复合体可以通过对应的制造方法(例如在芯轴上进行硬化)来实现具有精确制造的内周壁的薄壁状的密封管套筒。通过对纤维复合体密封管的持久的轴向预紧而使纤维复合材料在拉力下被张紧。在外部的力垂直于局部的密封管平面(即，沿径向方向)作用的情况下，密封管仅略微鼓起，因为相对较高的刚度和纤维的轴向预紧使该密封管难以变形。
8.由于密封管由壁部相对较薄的纤维复合体形成，因此马达定子与马达转子之间的环形间隙同样相对较小，从而实现很好的电气效率。通过密封管的轴向预紧进而实现密封管相对于径向的力作用的机械鲁棒性。由此，针对牵引马达的制造和装配而言也具有优势，这是因为尤其密封管是可以相对便宜地制造的并且对马达定子(尤其马达定子的叠片组)
的制造精度的要求也一定相对较低。
9.优选地，密封管的纵向端部是以与马达壳体固定的方式来固定的，而在另一纵向端部处设置有密封管轴向夹持装置。自然，然而替代性地也可以在密封管的两个纵向端部处分别设置有轴向夹持装置。
10.密封管轴向夹持装置优选地具有能够轴向移位的轴向夹持环，密封管的纵向端部与该轴向夹持环以抗拉的方式相连接。轴向夹持环能够通过至少一个对应的夹持元件轴向地定位，从而使得轴向夹持环可以在牵引马达的相关轴向的纵向端部的方向上被压紧或拉紧，以便以这种方式轴向地夹持被紧固在轴向夹持环上的密封管。由此可以使装配过程中的轴向夹持相对简单并且可能从外部非常准确地进行调整。
11.优选地在轴向夹持环与马达壳体的相对于壳体固定的引导凸缘之间布置有夹持环密封件。夹持环密封件例如可以通过环形的o形环来形成。由此，持久可靠地以流体密封的方式对在可轴向移动的轴向夹持环与马达壳体的引导凸缘之间不可避免的环形间隙进行密封。
12.优选地，密封管纤维复合体的至少一个纵向端部通过夹紧组件以力锁合的方式来固持。以这种方式能够使固持力协调地分布到密封管的整个周向上。特别优选地，夹紧组件具有外夹紧环和内夹紧环，其中密封管纤维复合体的相关端部区域径向地被夹紧或夹入在这两个夹紧环之间。外夹紧环和/或内夹紧环能够由多个子夹紧环形成，例如由四个分别为90
°
的夹紧环形成。
13.替代于夹紧组件，在密封管纤维复合体中能够在至少一个纵向端部处设置有多个固持开口，这些固持开口通过相对应的马达壳体侧的、具有例如径向延伸部的固持螺栓来固持。为此，在固持开口的区域中需要密封管纤维复合体的对应的强度。固持螺栓例如能够由径向拧入到壳体侧的部件中的螺纹头螺栓形成。
14.在设置有轴向夹持装置的密封管纵向端部处，固持开口能够被设计为纤维复合体中的夹持开口，可以沿径向方向径向向外或径向向内拉紧的楔形元件径向接合到这些夹持开口中。在此，楔形元件的楔面使密封管纤维复合体中的夹持开口的相关开口边缘张紧。
15.在密封管的至少一个纵向端部处可以径向地在密封管纤维复合体的内侧设置有单独的可弹性变形的流体密封件，密封管与相对应的壳体侧的部件之间的间隙被该流体密封件以流体密封的方式可靠封闭。
16.优选地，密封管在至少一个纵向端部处被漏斗状或锥形地扩宽，从而使得纤维复合体的经扩宽的纵向端部处的内半径大于纤维复合体在密封管的轴向中部的内半径。由此实现进一步地提高密封管的径向承载能力。此外，通过漏斗状地扩宽密封管的一个纵向端部或两个纵向端部还可以在必要时改进对定子室中的冷却液体的流动引导。特别优选的是，密封管纤维复合体在装配之前在纵向端部处还是恒定柱状地设计的，而仅装配过程才在纵向端部处被漏斗状或锥形地扩宽。
附图说明
17.下面借助附图更详细地阐述本发明的三个实施例。在附图中：
18.图1以纵截面示意性地示出了根据本发明的电动车辆牵引马达的第一实施例，该电动车辆牵引马达具有能够轴向移位的轴向夹持环；
19.图2以纵截面示意性地示出了根据本发明的电动车辆牵引马达的第二实施例，该电动车辆牵引马达具有用于力锁合地固定纤维复合体的夹紧组件、和密封管的在两个密封管纵向端部处的漏斗状的扩宽部；以及
20.图3以纵截面示意性地示出了根据本发明的电动车辆牵引马达的第三实施例，该电动车辆牵引马达具有接合到密封管的相对应的夹持开口中的多个楔形元件。
21.图4示出了图3中的局部俯视图。
具体实施方式
22.附图中分别示意性地展示了具有液体冷却的马达定子20和干式运行的马达转子30的电动车辆牵引马达10。马达转子30被设计为所谓的内电枢，从而使得马达定子20环状地围绕中央的马达转子30。马达转子30和马达定子20布置在马达壳体11的内部并且通过流体密封的密封管50；50'；50”彼此流体分离。由此形成环形的定子室40，马达定子20被布置在该定子室中并且在马达运行期间通过合适的冷却液体持续地被液体冷却。冷却液体通过马达纵向端部处的冷却液体入口41向内流入到定子室40中并且通过另一马达纵向端部处的冷却液体出口42从定子室40中流出。
23.马达定子20大体上由定子叠片组26和多个定子线圈24形成，该定子叠片组由多个定子叠片26'形成，其中每个定子线圈24在其纵向端部相应地具有从定子叠片组26中伸出的线圈头22(也被称为绕组头)。在此示意性地展示的马达转子30具有转子轴32，该转子轴在其两个纵向端部处相应地可旋转地支承在轴承35、36中。转子轴32承载电磁的马达转子体34，该马达转子体例如可以被设计成永磁的。
24.在所有三个实施例中，密封管50；50'；50”分别由在装配之前恒定中空柱状地设计的纤维复合体52形成。纤维复合体52是相对薄壁状的并且可以以不同的方式来制造，例如通过湿式缠绕或干式缠绕。可以在芯轴上进行纤维复合体52的缠绕，由此能够实现纤维复合体的内壁的高尺寸精度。
25.在装配状态下，借助密封管轴向夹持装置70；170；270使密封管50、50'、50”持久地受到轴向预紧。轴向夹持装置70；170；270分别布置在密封管50；50'；50”的纵向端部上，而密封管50；50'；50”的另一纵向端部由固定支承件60；160固定在壳体上并且以不可轴向调节的方式来固持。纤维复合体52所具有的膨胀系数可以低于马达壳体11，从而使得在升温时提高密封管50；50'；50”的轴向应力。特别优选的是相同的(或至少相似的)热膨胀系数。
26.在三个实施例中展示了密封管纵向端部的两种不同的固定方式。如在图2中所展示的，在两个纵向端部处分别可以设置有夹紧组件160，密封管纤维复合体52的这两个纵向端部借助夹紧组件力锁合地并且通过在整个周向上很大程度上均匀的力分布而被固持。夹紧组件160相应地具有内夹紧环162'和径向上的外夹紧环162，其中密封管纤维复合体52的相关端部区域牢固地被夹紧在这两个夹紧环162、162'之间，使得这两个夹紧环162、162'与密封管纤维复合体52的经夹紧的环形面之间的力锁合可以传递较高的轴向夹持力。用夹紧环固定螺栓164使外夹紧环162径向地压向内夹紧环162'，从而使得密封管纤维复合体52的相关纵向端部均匀地被夹紧。外夹紧环162可以多件式地形成，从而使得在周向上设置有例如四个各自接近90
°
的夹紧环子环。
27.在图1和图3中展示了用于将密封管纵向端部固定在壳体侧的部件处的另一种实
施方式，即经典的螺旋组件74。螺旋组件74相应地由多个开口76形成，这些开口环状地分布在密封管纤维复合体52的相关端部区域上。在每个开口76中相应地插入螺纹头螺栓74'，该螺纹头螺栓以其外螺纹79相应地被拧入到壳体侧的外部呈柱状的环形凸缘62的相对应的内螺纹78中。在环形凸缘62与密封管纤维复合体52的内侧之间相应地布置有橡胶弹性的密封环81，该密封环被设置成轴向紧邻拧接部。
28.在图1中展示了密封管轴向夹持装置70的第一实施方式。轴向夹持装置70大体上由能够轴向移位和调节的轴向夹持环72形成，该轴向夹持环由环形的壳体固定的引导凸缘12径向固定并且被轴向可移位地引导。轴向夹持环72可以藉由周向分布的多个夹持螺栓84沿轴向方向进行调节。夹持螺栓84以其螺栓杆84'相应地穿插通过马达壳体端壁13的轴向孔83并且以其相应的外螺纹85接合到轴向夹持环72的相对应的轴向内螺纹86中。通过旋转夹持螺栓84，可以使轴向夹持环72轴向地沿远侧的夹持方向f移动并且由此密封管纤维复合体52轴向拉伸并且轴向张紧。在引导凸缘12与轴向夹持环72之间布置有由弹性的o形环形成的夹持环密封件80。
29.在图2中展示了密封管轴向夹持装置170的第二实施例，该密封管轴向夹持装置仅在一个细节上区别于图1的轴向夹持装置70：轴向夹持环172的贴靠面162'在外部被设计成锥形的，使得密封管50'的相关纵向端部被漏斗状地扩宽。密封管纤维复合体52的固定支承件侧的纵向端部同样也被漏斗状地扩宽，这是因为在此相关的相对于壳体固定的凸缘162'也在外周侧被设计成漏斗状的。以这种方式，在这两个经扩宽的密封管纵向端部处的内半径re大于密封管50'的轴向中部的内半径rm，例如大了至少3％。
30.在图3中展示了密封管轴向夹持装置270的第三实施方式，该密封管轴向夹持装置由纤维复合体52中的环状地周向分布的多个夹持开口276和对应数量的楔形元件280形成，这些楔形元件相应地径向接合到椭圆形的夹持开口276中。每个楔形元件280在其远端侧处具有楔面282。通过夹持螺栓274可以使楔形元件280在其径向位置进行调节，由此纤维复合体52轴向沿夹持方向f被预紧。夹持螺栓274径向地被拧入到相对于壳体固定的环形引导凸缘272中。