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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung für einen Elektromotor (im Folgenden auch „E-Maschine“ genannt) umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen einer Strömung eines Fluids sowie eine Einhausung für einen Elektromotor zum Leiten einer Strömung eines Fluids zu einer Wärmequelle. Des Weiteren wird ein Elektromotor offenbart, der die Vorrichtung umfassend die Einrichtung zum Erzeugen einer Strömung umfasst als auch die Einhausung zum Leiten dieser Strömung zu einer Wärmequelle des Elektromotors.
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Elektrische Maschinen, wie beispielsweise elektrisch betriebene Fahrzeuge können Antriebe mit geringer Dauerleistungsdichte aufweisen, deren Statorwickelköpfe nicht immer aktiv gekühlt werden. Andere Typen von Elektrofahrzeugen weisen dagegen Antriebe mit hoher Dauerleistungsdichte auf, deren Wickelköpfe durch spritzendes Öl aktiv gekühlt werden.
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Weiterhin können innere Komponenten einer E-Maschine durch eine Umluftkühlung gekühlt werden. Eine bereits existierende Kühlungsarchitektur stellt hier die Hohlwellen-Rotorkühlung durch Umluft dar.
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Die aktive Kühlung der Wickelköpfe verhindert eine Überhitzung der Wickelköpfe. Bei einer Ölkühlung der Wickelköpfe treten allerdings Reibungsverluste auf, die eine Effizienz des Antriebs negativ beeinflussen können. Eine Ölkühlung schränkt zudem die Materialauswahl bei anderen Komponenten der E-Maschine ein. Weiterhin muss der Luftraum der E-Maschine gegen Austreten von Öl abgedichtet werden. Zusätzlich ist bei einer Ölkühlung ein ÖI-Wasser-Wärmetauscher nötig, der die im Öl gebundene Wärme an den Kühlkreislauf des Fahrzeugs abgibt.
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Demgegenüber stellt sich das Problem eine verbesserte Kühlung für elektrische Antriebe bereitzustellen.
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Dieses Problem wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende Weiterbildungen.
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Ein erster Aspekt betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein Rotor, für einen Elektromotor mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Strömung eines Fluids; wobei die Strömung einen zur Drehachse eines Rotors des Elektromotors radialen Anteil aufweist.
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Die Vorrichtung kann ein Rotor sein oder ein Anbauteil für einen Rotor. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung auch aus einem Rotorteil bestehen, mit dem ein Rotor zusammengesetzt wird. Vorteilhaft kann mit der Vorrichtung die Bewegung eines Rotors genutzt werden, um eine Strömung zu beschleunigen und zumindest teilweise so auszuformen, dass diese in die Richtung einer zu kühlenden Wärmequelle strömt oder durch andere Vorrichtungen entsprechend auf die Wärmequelle umgeleitet werden kann.
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Die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt unterscheidet sich im Betrieb von einer Rotor-Umluftkühlung dadurch, dass die Luft auf beiden Seiten des Elektromotors unabhängig zirkulieren kann.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung für einen innenlaufenden Elektromotor eingerichtet ist.
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Prinzipiell kommen alle Elektromotortypen für die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt in Betracht. Insbesondere kann die Vorrichtung für einen Synchronmotor oder für einen asynchronen Motor verwendet werden. Zusätzlich kann ein Außenläufermotor oder ein Innenläufermotor verwendet werden. Bei einem Innenläufermotor ist der Rotor innerhalb des Stators angeordnet. Bei einem Außenläufermotor befindet sich der Rotor außerhalb des Stators und dreht sich um diesen.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, an der Stirnseite des Rotors eine Strömung zu erzeugen.
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Insbesondere kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, an der Stirnseite eines Motors als Anbauteil angebracht zu werden. Vorteilhaft können dadurch die an beiden Stirnseiten vorhandenen Freiräume zur Erzeugung der entsprechenden Strömung verwendet werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Beschaufelung umfasst, die zum Erzeugen der Strömung eingerichtet ist. Dies erfolgt dadurch, dass die Beschaufelung dazu eingerichtet ist sich mit dem Rotor zu drehen.
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Eine Beschaufelung im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann im Wesentlichen alle technischen Strukturen umfassen, mit denen eine entsprechende Strömung erzeugt werden kann. Die Bewegung der Beschaufelung erfolgt durch den Rotor des Elektromotors. Insbesondere kann eine Beschaufelung eine oder mehrere entsprechenden Nuten umfassen, die bei einer Drehung die entsprechende Strömung erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann die Beschaufelung Kanäle in der Stirnseite des Rotors oder in einem auf die Stirnseite des Rotors anzubringenden Anbauteil umfassen. Die Beschaufelung kann ebenfalls einen Radialverdichter umfassen. Insbesondere können mehrere zur Längsachse des Rotors nacheinander angeordnete Schaufelräder, die sich mit dem Rotor drehen, von einer Beschaufelung umfasst sein. In diesem Fall weist die Beschaufelung mehrere Stufen, insbesondere Verdichterstufen, auf.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Beschaufelung vorgegeben verstellbar ist.
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Durch eine verstellbare Beschaufelung können einzelne Schaufeln, insbesondere alle Schaufeln, eines oder mehrere Schaufelräder insbesondere bezüglich ihres Anstellwinkels verstellt werden. Vorteilhaft kann dadurch eine Leistung der Vorrichtung bezüglich der Erzeugung der Strömung vorgegeben werden, insbesondere abhängig einer erforderlichen Kühlleistung. Entsprechend kann es auch möglich sein, die Beschaufelung in einen Leerlaufbetrieb zu stellen, in dem wenig oder gar keine Strömung erzeugt wird. Die Verstellung kann insbesondere kollektiv erfolgen oder im Rahmen einer Einzelverstellung einer oder mehrerer Schaufeln, insbesondere so dass verschiedene Schaufeln eines Schaufelrades unterschiedliche Anstellwinkel aufweisen können.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, auf einer von dem Elektromotor angetriebenen Welle angeordnet zu sein.
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Eine Anordnung auf einer von dem Elektromotor angetriebenen Welle kann sowohl für einen außenlaufenden als auch für einen innenlaufenden Elektromotor erfolgen. Wenn die Vorrichtung ein Rotor ist, insbesondere ein innenlaufender Rotor, kann die Welle durch den Rotor geführt sein, sodass die Vorrichtung nahe an einer der Stirnseiten oder jeweils nahe an beiden Stirnseiten angeordnet sein kann. Das gleiche gilt natürlich auch, wenn die Vorrichtung ein Anbauteil ist, welches auf einer Welle des Elektromotors angeordnet werden kann. Die Beschaufelung auf der Welle kann insbesondere einen Propeller umfassen. Insbesondere kann die Beschaufelung ein Axialverdichter sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Welle so ausgeformt sein, dass diese die Vorrichtung umfasst, also einstückig mit dieser ausgebildet ist.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei die Strömung so erzeugt wird, dass sie umgeleitet werden kann und insbesondere gleichförmig ist.
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Die von der Vorrichtung erzeugte Strömung entsprechend der Drehung des Motors und einer eventuell vorhandenen Blattverstellung, kann eine Strömung so erzeugen, dass diese weiter insbesondere in eine radiale Richtung, umgeleitet werden kann. Eine solche Umleitung kann insbesondere durch eine starre Beschaufelung erfolgen, die in Richtung der Strömung versetzt von der Vorrichtung angeordnet sein kann. Insbesondere soll die Vorrichtung eine gleichförmige Strömung erzeugen. Vorteilhaft kann dadurch die Strömung gut kontrolliert werden und insbesondere durch weitere Maßnahmen entsprechend in Richtung der zu kühlenden Wärmequelle umgeleitet werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft eine Vorrichtung, wobei das Fluid ein Gas, insbesondere Luft, ist.
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Als Fluid kommen zunächst alle Fluide in Betracht. Insbesondere kann ein Fluid verwendet werden, welches innerhalb eines Motorgehäuses eine Kühlwirkung erzeugen kann. Insbesondere muss das Fluid hinsichtlich seiner elektromechanischen Eigenschaften auf die Verhältnisse innerhalb eines Elektromotors abgestimmt sein. Insbesondere kann das Fluid ein Fluid sein, welches nicht elektrisch leitend ist. Insbesondere kann ein Fluid verwendet werden, welches keine schädlichen Wirkungen auf die im Motor verwendeten Materialien hat. Insbesondere kann ein Fluid ein Fluid sein, welches keine oder nur eine minimale korrodierende Wirkung auf das Metallmaterial, insbesondere auf die im Motor verwendeten Kupferwicklungen, aufweist. Insbesondere kann das Fluid ein Gas sein, insbesondere ein Edelgas. Zusätzlich oder alternativ kann das Fluid Luft umfassen. Das Fluid kann im Betrieb des Elektromotors in einem geschlossenen Kreislauf strömen.
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Die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt unterscheidet sich von der Rotor-Umluftkühlung dadurch, dass das erzeugte Fluid auf beiden Seiten der E-Maschine unabhängig zirkulieren kann.
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Ein zweiter Aspekt betrifft eine Einhausung, für einen Elektromotor, insbesondere zur Befestigung innerhalb eines Elektromotors, wobei die Einhausung dazu eingerichtet ist, eine Strömung eines Fluids zu einer Wärmequelle des Motors zu leiten.
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Die Einhausung ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Strömung zu leiten, welche von einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erzeugt wird. Die Einhausung kann insbesondere ein Anbauteil sein, welches dazu eingerichtet ist, innerhalb des Motors eingebaut zu werden. Die Einhausung kann aus einem Material bestehen, welches insbesondere elektrisch nicht leitend ist und somit keine Luft-und Kriechstrecken zulässt. Außerdem kann Metall für diesen Einsatz verwendet werden, welches aber elektrisch nicht leitend sein sollte. Vorteilhaft weist Metall zweckdienliche Steifigkeiten auf und ist stabiler als beispielsweise Kunststoff. Dies ist kann insbesondere bei hohen Drehzahlen zweckdienlich sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Einhausung aus einem Kunststoff bestehen. Vorteilhaft ist ein Kunststoff leicht und robust, sodass ein damit aufgebauter Elektromotor insbesondere für mobile Zwecke, beispielsweise in elektrisch betriebenen Fahrzeugen, verwendet werden kann. Vorteilhaft lässt Kunststoff keine Luft- und Kriechstrecken zu. Ein weiterer Vorteil kann eine Robustheit bezüglich schädlicher Einflüsse des verwendeten Fluids auf das Material der Einhausung sein, denn als Kunststoff kann ein Material verwendet werden, welches insbesondere gegenüber dem verwendeten Fluid entsprechend robust ist.
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Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft eine Einhausung, wobei die Vorrichtung zur Befestigung am Stator und/oder am Gehäuse des Elektromotors eingerichtet ist.
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Die Befestigung am Stator und/oder am Gehäuse des Elektromotors kann insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Insbesondere kann die Einhausung verschraubt werden und/oder verklebt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Einhausung in eine am Stator und/oder am Gehäuse befindliche Nut eingeschoben werden.
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Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft eine Einhausung, wobei die Vorrichtung eine, insbesondere statische, Beschaufelung umfasst.
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Die Beschaufelung, kann insbesondere so ausgeformt sein, dass sie eine von der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erzeugte Strömung in Richtung einer Wärmequelle im Motor weiterleitet. Die Einhausung kann dabei so ausgeformt sein, dass die von einer Vorrichtung nach dem ersten Aspekt erzeugte Strömung zunächst durch eine statische Beschaufelung der Einhausung umgeleitet wird und dann weiter von einem Rand der Einhausung um verschiedene Teile einer Wärmequelle herumgeleitet wird. Vorteilhaft kann dadurch zunächst durch die Beschaufelung eine erste Richtung und Geschwindigkeit der Strömung vorgegeben werden und durch die statischen Fluidleitkonturen der Einhausung die Strömung so weitergeleitet werden, dass diese zum Beispiel um einen Wickelkopf eines Stators des Elektromotors herumstreicht und somit verschiedene Teile des Wickelkopfes kühlt. Insbesondere kann die Strömung auch so geleitet werden, dass diese durch Öffnungen im Wickelkopf, also Öffnungen in der Wicklung, strömt. Zusätzlich oder alternativ kann die Strömung durch einen Rand der Einhausung auch so geleitet werden, dass diese um ein oder mehrere Blechpakete eines Elektromotors strömt und diese kühlt. Insbesondere kann die Einhausung zur Leitung der Strömung Kanäle und/oder Nuten aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die, insbesondere statische, Beschaufelung auch Teil der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt sein.
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Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft eine Einhausung, wobei die Beschaufelung dazu eingerichtet ist, einen radialen Anteil der Strömung zu erhöhen.
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Die Beschaufelung der Einhausung kann statische Schaufeln umfassen, also Schaufeln die relativ zur Einhausung nicht bewegt werden. Insbesondere kann die Beschaufelung bei einem innenlaufenden Elektromotor außerhalb der Vorrichtung nach dem ersten Aspekt angeordnet sein. Alternativ kann die Beschaufelung der Einhausung innen angeordnet sein, wenn der Elektromotor ein Außenläufermotor ist und die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt außen, insbesondere an der Stirnseite des Elektromotors, angeordnet ist. In beiden Fällen kann die Einhausung so eingerichtet sein, dass sie die von der Vorrichtung nach dem ersten Aspekt erzeugte Strömung zunächst so umleitet, dass ein radialer Anteil der Strömung erhöht wird. Bei einem innenlaufenden Elektromotor ist der radiale Anteil der Strömung nach außen gerichtet zum außenliegenden Stator. Bei einem außenlaufenden Elektromotor ist der radiale Anteil nach innen gerichtet zu einem innenliegenden Stator.
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Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft eine Einhausung, wobei das Fluid ein Gas, insbesondere Luft, ist.
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Wie oben zum ersten Aspekt bereits beschrieben, kann das Fluid insbesondere so eingerichtet sein, dass es in optimaler Weise mit den anderen Komponenten des Motors zusammenwirkt und eine hohe Kühlleistung aufweist.
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Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft eine Einhausung, dazu eingerichtet die Strömung in Richtung einer Wärmesenke zu leiten; und/oder die Strömung in Richtung einer Wicklung des Stators, insbesondere eines Wickelkopfes, des Elektromotors zu leiten.
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Eine Wärmesenke kann unterschiedliche Arten betreffen. Insbesondere kann eine Wärmesenke eine Wasserkühlung eines Elektromotors bzw. eine Wasserkühlung eines Systems, in dem der Elektromotor integriert ist, betreffen. Ein solches System kann beispielsweise eine Wasserkühlung eines Fahrzeugs betreffen. Zusätzlich oder alternativ kann die Wärmesenke eine Ölkühlung betreffen. Eine Ölkühlung kann entsprechend einer Wasserkühlung aufgebaut sein und sowohl den Elektromotor und zusätzlich oder alternativ auch ein System, in das der Elektromotor integriert ist, betreffen. Ebenso kann eine Wärmesenke eine Luftkühlung betreffen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Wärmesenke durch eine vergrößerte Oberfläche aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit aufgebaut sein, insbesondere können dafür Rippen und/oder Kanäle vorgesehen sein.
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Ein dritter Aspekt betrifft einen Elektromotor umfassend einen Stator, einen Rotor und ein Gehäuse, wobei der Rotor eine Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung eines Fluids umfasst, wobei die Strömung einen zur Drehachse des Rotors radialen Anteil aufweist.
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Ein Elektromotor kann insbesondere ein oder mehrere Merkmale einer oder mehrerer Ausführungsformen des ersten Aspektes, also der Vorrichtung zum Erzeugen des Fluidstromes, und/oder des 2. Aspektes, also der Einhausung, umfassen. Vorteilhaft kann durch einen solchen Motor ein Fluidstrom durch die Bewegung des Rotors erzeugt werden und insbesondere durch die Einhausung so umgeleitet werden, dass die Strömung auf eine Wärmequelle des Elektromotors gerichtet ist und insbesondere diese Wärmequelle an verschiedenen Stellen umstreichen und somit kühlen kann. Des Weiteren kann der Motor und insbesondere die Vorrichtung zur Erzeugung der Strömung und/oder die Einhausung so ausgestaltet sein, dass die Strömung zunächst auf bzw. um die Wärmequelle geführt wird und danach zu einer Wärmesenke, insbesondere einer Wasser-, Luft-, und/oder Ölkühlung. Danach strömt das Fluid wieder in Richtung der Vorrichtung zur Erzeugung der Strömung und wird von dieser wieder in Richtung der Wärmequelle geleitet. Insbesondere kann das Fluid dabei in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren, der von einer Außenseite des Elektromotors hermetisch abgedichtet ist. Insbesondere kann in dem Elektromotor bzw. in dem Fluidkreislauf, auch ein Druckausgleich angeordnet sein, der insbesondere bei hohen Drehzahlen und einer damit verbundenen hohen Erwärmung des Fluids und einen damit verbundenen hohen Druck innerhalb des Motorgehäuses einen Ausgleich schafft.
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Eine Ausführungsform des dritten Aspekts betrifft einen Elektromotor,
wobei die Einrichtung eine Beschaufelung umfasst, die dazu eingerichtet ist, sich mit dem Rotor zu drehen; und
wobei der Elektromotor eine Einhausung umfasst, welche eine statische Beschaufelung aufweist; und
wobei die Einhausung dazu eingerichtet ist die Strömung um und/oder durch einen oder mehrere Wickelköpfe, die insbesondere Formdrähte aufweisen, zu leiten; und
wobei das Gehäuse eine oder mehrere Kühlrippen aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Strömung abzukühlen nachdem diese durch den oder die Wickelköpfe geströmt ist.
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Die Einrichtung kann insbesondere eine Einrichtung nach dem ersten Aspekt und/oder ein oder mehrere Merkmale der Ausführungsformen des ersten Aspekts aufweisen. Des Weiteren kann die Einhausung insbesondere eine Einhausung nach dem zweiten Aspekt und/oder ein oder mehrere Merkmale der Ausführungsformen des zweiten Aspekts aufweisen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den figürlich beschriebenen Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- 1 - eine seitliche Schnittansicht eines elektrischen Antriebs;
- 2 - eine Sicht auf eine Einrichtung zur Erzeugung einer Fluidströmung an einer Stirnseite eines elektrischen Antriebs;
- 3 - eine Sicht auf eine Einhausung an einer Stirnseite eines elektrischen Antriebs.
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Im Folgenden beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische oder zumindest funktional äquivalente Merkmale.
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In der folgenden Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt sind, in denen die vorliegende Offenbarung verstanden werden kann. Es versteht sich, dass andere Aspekte verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen möglich sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht einschränkend zu verstehen, da der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Eine Offenbarung über ein beschriebenes Verfahren gilt auch für eine entsprechende Vorrichtung oder ein entsprechendes System, um das Verfahren durchzuführen und umgekehrt. Wenn beispielsweise ein spezieller Verfahrensschritt beschrieben wird, kann eine entsprechende Vorrichtung eine Einheit umfassen, um den beschriebenen Verfahrensschritt durchzuführen, auch wenn die Einheit in der Figur nicht explizit beschrieben oder dargestellt ist. Wenn andererseits beispielsweise eine spezielle Vorrichtung auf der Grundlage von Funktionseinheiten beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren einen Schritt umfassen, der die beschriebene Funktionalität ausführt, auch wenn solche Schritte in den Figuren nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Weiterhin versteht es sich, dass Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Aspekte miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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1 zeigt einen elektrischen Innenläufermotor 100 mit einer Einrichtung 200 zum Erzeugen einer Strömung eines Fluids und eine Einhausung 300. Der Motor umfasst einen Stator 101, einen Rotor 102 und ein Gehäuse 103. Wie zu erkennen ist, ist der Motor im Wesentlichen rotationssymmetrisch und spiegelsymmetrisch aufgebaut. Der Rotor umfasst eine Einrichtung 200 zur Erzeugung einer Strömung eines Fluids, wobei die erzeugte Strömung einen zur Drehachse 114 des Rotors radialen Anteil aufweist. Die Umluftströmung wird durch Radialverdichterschaufeln 105 erzeugt, die auf den Rotorstirnseiten 106 angebracht sind bzw. durch die Ausformung der Rotorstirnseiten selbst gegeben sind. Dabei liegt der Ort 116 des Eintritts der Strömung in die Einrichtung 200 zwischen Motorwelle 114 und Beschaufelung 105.Die statische Leitkontur 107 besteht aus einer Einhausung und darauf angebrachten Leitschaufeln 108, die in radialer Richtung außerhalb der Radialverdichterschaufeln 105 angebracht sind und die rotierende Strömung in radiale Richtung leiten. Die statischen Leitschaufeln 108 in diesem Ausführungsbeispiel sind Teil der Einhausung. Alternativ können die statischen Leitschaufeln auch Teil der Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung eines Fluids sein oder als ein zusätzliches Anbauteil ausgeformt sein. Die Einhausung 107 sowie die statischen Leitschaufeln 108 bestehen aus einem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit und können aus einem Teil gefertigt werden. Die Einhausung 107 ist derart geformt, dass die Strömung über bzw. durch die Wickelköpfe 109 geleitet wird (Pfeil 115), letzteres ist insbesondere möglich, wenn die Wickelköpfe aus Formdrähten bestehen, wodurch zwischen den einzelnen Drähten der Wicklung ein Luftspalt vorliegt. Dabei liegt der Ort 117 des Austritts der Strömung aus der Einhausung zwischen Wickelkopf 109 und Gehäuse 103. Das Fluid besteht aus Luft. Die Luft wird durch die Umströmung der Wickelköpfe erwärmt, wodurch Wärme von den Wickelköpfen 109 abgeführt wird. Die Luft tritt radial außerhalb des Wickelkopfs 109 aus der Einhausung 107 aus und strömt zwischen Einhausung und Gehäuse bzw. Lagerschild radial nach innen zurück zum Eintritt des Radialverdichters 105. Bei der Überströmung des Gehäuses 103 und des Lagerschilds 110 wird die Luft gekühlt und gibt dabei die Wärme an eine Wärmesenke im Gehäuse (z.B. die Flüssigkeitskühlung 111) oder Lagerschild ab. Die Flüssigkeitskühlung 111 kann beispielsweise aus einen im Gehäuse 103 verlaufenden Wassermantel bestehen. Das Gehäuse 103 kann derart ausgeformt sein, dass die Wärmeabfuhr aus der Luft verbessert wird, beispielsweise durch Kühlrippen. Die Luft zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf und auf beiden Seiten des Stators unabhängig. Im Effekt werden die Wickelköpfe 109 durch die Umluftströmung gekühlt. Die Luftströmung streicht über bzw. durch die Drahtstruktur der Wickelköpfe 109 und nimmt dort Wärme auf und gibt die Wärme an das Gehäuse und an die Lagerschilde ab. Die Umluftströmung zirkuliert auf beiden Seiten der E-Maschine unabhängig, da jede Stirnseite 112 des Rotors 102 eine Vorrichtung 200 zum Erzeugen einer Strömung eines Fluids und eine entsprechende Einhausung 300 aufweist, die jeweils einen Luftstrom 115, 116, 117 generieren.
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2 offenbart eine Ansicht auf die Stirnseite 112 eines Elektromotors 100. Dabei stellen verschiedene konzentrische Kreise verschiedene Strukturen des Elektromotors 100 dar. Von außen nach innen ergibt sich folgende Struktur: Zunächst wird durch zwei äußere Ränge ein Gehäuse 103 des Motors beschrieben, welches eine Wasserkühlung 111 aufweist. Die Stator-Blechpakete sind durch den Ring 101 bezeichnet. Am Stator 101 befinden sich die Wickelköpfe, welche durch den Ring 109 bezeichnet sind. Die Leitschaufeln 108 stellen die statischen Leitschaufeln dar, die insbesondere mit der Einhausung 300 verbunden sein können oder ein Teil der Einhausung 300 sind. Die Schaufeln 105, stellen die Einrichtung 200 zur Erzeugung einer Strömung eines Fluids dar. Sie generiert die Strömung 115, welche durch die statischen Leitschaufeln 108 eine Erhöhung ihres Radialanteils erfährt. Die Strömung 115 strömt dann im Wesentlichen radial über die Wicklungen bzw. durch die Wicklungen 109, um im Bereich des Gehäuses 103 insbesondere durch die Wasserkühlung 111 abgekühlt zu werden. Danach wird die Strömung, insbesondere durch die Gehäusewand 103, wieder zurück zum Zentrum des Motors also zum Rotor 102 geleitet.
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3 zeigt ebenfalls eine Sicht auf die Stirnseite des Elektromotors 100, wobei die Sichtebene so gewählt ist, dass insbesondere die Einhausung 300 gezeigt ist. Diese kann zum Beispiel aus einem Kunststoff bestehen und über Verbindungsstreben 301 mit dem Gehäuse 103 und/oder mit dem Stator 101 verbunden sein. Die Einhausung 300 kann darüber hinaus statische Leitschaufeln 108 umfassen (hier nicht dargestellt), welche eine Strömung von der Einrichtung 200 aufnehmen, um deren radialen Anteil zu erhöhen. Die Einhausung300 kann darüber hinaus Strömungskanäle aufweisen, welche die Strömung zu den Wickelköpfen 109 und um diese herumleitet.
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Die konzentrischen Kreise, z.B. der Kreis 302, in der Einhausung 300, stellen Profillinien dar, welche die unterschiedlichen Abschnitte der Einhausung kenntlich machen. Diese sind in 1 in einer Seitenansicht dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 100 -
- elektrischer Motor
- 101 -
- Stator
- 102 -
- Rotor
- 103 -
- Gehäuse
- 105 -
- Radialverdichterschaufeln (Beschaufelung)
- 106 -
- Rotorstirnseite
- 107 -
- statische Leitkontur
- 108 -
- statische Leitschaufeln der Einhausung
- 109 -
- Wickelköpfe
- 110 -
- Lager
- 111-
- Flüssigkeitskühlung
- 112 -
- Stirnseite
- 114 -
- Drehachse, Motorwelle
- 115 -
- Strömung
- 116 -
- Strömungseintritt
- 117 -
- Strömungsaustritt
- 200 -
- Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung eines Fluids
- 300 -
- Einhausung
- 301 -
- Stützstreben der Einhausung
- 302 -
- Strömungskanäle der Einhausung