DE102023130904A1 - Rotor arrangement and electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung (1), umfassend einen Rotorkörper (2), welcher mehrere Nuten (3) in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung (4) ausbildet, Rotorpole (5), welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten (3) ausgebildet sind, Wicklungen (4), welche in den Nuten (3) verlaufen und die Rotorpole (5) umschließen, Nutverschlusselemente (6), welche die Nuten (3) in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper (7), welcher in einer der Nuten (3) in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen (4) angeordnet ist, wobei der Trennkörper (7) wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal (8) umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei an einem ersten axialen Ende (40) des Kühlkanals (8) ein Fluideinlasselement (41) und an einem zweiten axialen Ende (42) des Kühlkanals (8) ein Fluidauslasselement (43) gekoppelt ist, so dass das Kühlmedium über das Fluideinlasselement (41) in den Kühlkanal (8) einströmen und über das Fluidauslasselement (43) aus dem Kühlkanal (8) ausströmen kann. The invention relates to a rotor arrangement (1), comprising a rotor body (2) which forms a plurality of slots (3) in the axial direction for receiving a winding (4), rotor poles (5) which are formed in the radial direction between two of the slots (3), windings (4) which run in the slots (3) and enclose the rotor poles (5), slot closure elements (6) which close the slots (3) in the radial direction, at least one separating body (7) which is arranged in one of the slots (3) in the circumferential direction between two of the windings (4), wherein the separating body (7) comprises at least one continuous cooling channel (8) extending in the axial direction, through which a cooling medium can flow, wherein a fluid inlet element (41) is coupled to a first axial end (40) of the cooling channel (8) and a fluid outlet element (43) is coupled to a second axial end (42) of the cooling channel (8), so that the cooling medium can be supplied via the Fluid inlet element (41) can flow into the cooling channel (8) and flow out of the cooling channel (8) via the fluid outlet element (43).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung, umfassend einen Rotorkörper, welcher mehrere Nuten in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung ausbildet, Rotorpole, welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten ausgebildet sind, Wicklungen, welche in den Nuten verlaufen und die Rotorpole umschließen, Nutverschlusselemente, welche die Nuten in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper, welcher in einer der Nuten in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen angeordnet ist, wobei der Trennkörper wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine.The present invention relates to a rotor arrangement comprising a rotor body which forms a plurality of slots in the axial direction for receiving a winding, rotor poles which are formed in the radial direction between two of the slots, windings which run in the slots and enclose the rotor poles, slot closure elements which close the slots in the radial direction, and at least one separating body which is arranged in one of the slots in the circumferential direction between two of the windings, wherein the separating body comprises at least one continuous cooling channel extending in the axial direction through which a cooling medium can flow. The invention further relates to an electrical machine.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt elektrische Maschinen eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles, creating alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Considerable efforts have already been made to improve the everyday suitability of electric drives and also to provide users with the same level of driving comfort they are accustomed to.
Bei der Entwicklung der insbesondere für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten und Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die elektrischen Maschinen als fremderregte Synchronmaschine (FSM) auszuführen. Bei einer fremderregten Synchronmaschine handelt es sich um eine spezielle Form der Synchronmaschine, bei welcher das magnetische Feld im Rotor nicht durch Permanentmagnete, sondern durch bestrombare Spulen erzeugt wird. Die Spulen werden häufig auch als Feld- oder Erregerspulen bezeichnet. Zur Bestromung der Spulen im drehenden Rotor muss die Stromzufuhr über geeignete Übertragereinrichtungen erfolgen.In the development of electrical machines, particularly those intended for electric axles or hybrid modules, there is a continuing need to increase their power density and efficiency while simultaneously reducing manufacturing costs. In this context, it is also known to design electrical machines as separately excited synchronous machines (SMMs). A separately excited synchronous machine is a special type of synchronous machine in which the magnetic field in the rotor is generated not by permanent magnets, but by energizable coils. These coils are often also referred to as field or excitation coils. To energize the coils in the rotating rotor, the power must be supplied via suitable transformer devices.
Zwischen je zwei Erregerwicklungen eines Rotors können auf Grund des Herstellungsverfahrens Spalte entstehen. In diese Spalte werden insbesondere Stütz- oder Trennkörper gefügt, die die Spalte ganz oder zu großen Teilen ausfüllen. Besonders für Anwendungen mit hoher Drehzahl sichern die Trennkörper die Wicklungen der Erregerspulen im Fliehkraftfeld gegen unbeabsichtigte Bewegung. Die
Insbesondere hinsichtlich gesteigerter Leistungsdichten und Effizienz ergibt sich die Notwendigkeit, den Rotor insbesondere auch bei fremderregten Synchronmaschinen im Betrieb zu kühlen und thermische Energie abzuführen. Aus dem Stand der Technik sind bspw. luftgekühlte Rotoren oder fluidgekühlte Hohlwellen bekannt. Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr eine geeignete Vorrichtung für die Abfuhr thermischer Energie aus einem Rotor für eine fremderregte Synchronmaschine bereitzustellen, welche einen kompakten Aufbau und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.The object of the present invention is to provide a suitable device for dissipating thermal energy from a rotor for a separately excited synchronous machine, which has a compact design and a high level of operational reliability.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoranordnung, umfassend einen Rotorkörper, welcher mehrere Nuten in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung ausbildet, Rotorpole, welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten ausgebildet sind, Wicklungen, welche in den Nuten verlaufen und die Rotorpole umschließen, Nutverschlusselemente, welche die Nuten in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper, welcher in einer der Nuten in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen angeordnet ist, wobei der Trennkörper wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei an einem ersten axialen Ende des Kühlkanals ein Fluideinlasselement und an einem zweiten axialen Ende des Kühlkanals ein Fluidauslasselement gekoppelt ist, so dass das Kühlmedium über das Fluideinlasselement in den Kühlkanal einströmen und über das Fluidauslasselement aus dem Kühlkanal ausströmen kann.This object is achieved by a rotor arrangement comprising a rotor body which forms a plurality of slots in the axial direction for receiving a winding, rotor poles which are formed in the radial direction between two of the slots, windings which run in the slots and enclose the rotor poles, slot closure elements which close the slots in the radial direction, at least one separating body which is arranged in one of the slots in the circumferential direction between two of the windings, wherein the separating body comprises at least one continuous cooling channel which extends in the axial direction and through which a cooling medium can flow, wherein a fluid inlet element is coupled to a first axial end of the cooling channel and a fluid outlet element is coupled to a second axial end of the cooling channel, such that the cooling medium can flow into the cooling channel via the fluid inlet element and out of the cooling channel via the fluid outlet element.
Es kann hierdurch eine besonders günstige Anbindung des Trennelements an einen Kühlkreislauf realisiert werden. Es kann bevorzugt sein, dass das Fluideinlasselement und das Fluidauslasselement im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.This allows for a particularly favorable connection of the separating element to a cooling circuit. It may be preferred that the fluid inlet element and the fluid outlet element be designed essentially identically.
Der Trennkörper im Bereich wenigstens eines seiner axialen Enden an seiner Innenwand so ausgebildet ist, dass über eine axiale Länge, von vorzugsweise bis zu 15mm, eine glatte Innenkontur entsteht. Dieser Bereich kann insbesondre auch mittels spanender Fertigungsverfahren nachbearbeitet worden sein. In diesen Bereich wird dann ein Einlasselement oder ein Auslasselement für das Kühlmedium eingesetzt. Das Einlasselement und/oder das Auslasselement können dabei mit dem Trennkörper verklebt, verschweißt, mittels einer Presspassung und/oder formschlüssig gefügt werden. In einer bevorzugten Ausführung wird das Einlasselement oder das Auslasselement mit einer Dichtung, beispielsweise einer O-Ring-Dichtung, zum Trennkörper hin abgedichtet. So werden abgeschlossene, gegenüber dem Kühlmedium dichte Baugruppen hergestellt, die jeweils zwischen je zwei Rotorspulen gefügt werden, aber im Wesentlichen nicht über die axiale Ausdehnung der Rotorspulen herausragen, sodass die axiale Länge des Rotors durch die genannten Baugruppen nicht maßgeblich vergrößert wird.The separating body is formed in the region of at least one of its axial ends on its inner wall in such a way that a smooth inner contour is created over an axial length of preferably up to 15 mm. This region can also be reworked using machining processes. An inlet element or an outlet element for the cooling medium is then inserted into this region. The inlet element and/or the outlet element can be glued, welded, joined by means of a press fit and/or form-fitting to the separating body. In a preferred embodiment, the inlet element or the outlet element is connected to the separating body with a seal, for example an O-ring seal. sealed from the outside. This results in closed assemblies that are sealed against the cooling medium and are inserted between two rotor coils, but essentially do not protrude beyond the axial extent of the rotor coils, so that the axial length of the rotor is not significantly increased by these assemblies.
Bevorzugt enthalten/enthält das Einlasselement und/oder das Auslasselement in ihrem/seinen Inneren Öffnungen und/oder Kanäle zur Führung des Kühlmediums in axialer und/oder radialer Richtung, sodass die Form der Öffnung im Inneren des Trennkörpers auf eine Form überführt wird, die zur Führung des Kühlmediums in angrenzende Bauteile hinein geeignet ist.Preferably, the inlet element and/or the outlet element contain/contains in their interior openings and/or channels for guiding the cooling medium in the axial and/or radial direction, so that the shape of the opening in the interior of the separating body is converted to a shape that is suitable for guiding the cooling medium into adjacent components.
Vorteilhafte Ausführungsformen der ErfindungAdvantageous embodiments of the invention
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem Kühlkanal ein Füllkörper aus einem nicht ferromagnetischen Material positioniert ist und der Füllkörper aus seiner Oberfläche in Richtung der Innenwand des Trennkörpers herausragende Kühlrippen aufweist. Der Trennkörper und der Füllkörper mit seinen Kühlrippen können so im Kühlkanal gegenüber dem Kühlmedium eine besonders große Oberfläche bereitstellen, um einen guten Wärmeübergang in das Kühlmedium hinein zu realisieren. Zudem wird das Kühlmedium vorzugsweise nahe an der Außenkontur des Trennkörpers entlang geführt, was ebenfalls zu einer Verbesserung des Wärmeübergangs in das Kühlmedium beitragen kann.According to an advantageous embodiment of the invention, a filler made of a non-ferromagnetic material can be positioned in the cooling channel, and the filler has cooling fins projecting from its surface toward the inner wall of the separating body. The separating body and the filler with its cooling fins can thus provide a particularly large surface area in the cooling channel relative to the cooling medium in order to achieve good heat transfer into the cooling medium. Furthermore, the cooling medium is preferably guided close to the outer contour of the separating body, which can also contribute to improving heat transfer into the cooling medium.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippen einstückig, bevorzugt monolithisch, mit dem Füllkörper ausgebildet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass sich hierdurch zum einen ein besonders guter Wärmeübergang sowie eine fertigungstechnisch besonders günstige Ausformung der Kühlrippen bereitstellen lässt.According to an advantageous embodiment of the invention, the cooling fins can be formed integrally, preferably monolithically, with the filler body. The advantage of this embodiment is that it allows for particularly good heat transfer and a particularly favorable shape of the cooling fins from a manufacturing perspective.
Die Kühlrippen können hierbei eine Oberflächenvergrößerung und daraus resultierend einen optimierten Wärmeübergang von dem Füllkörper und dem Trennkörper in das Kühlmedium bereitstellen. Die Kühlrippen können beispielsweise durch ein Strangpressverfahren oder eine Extrusion in den Füllkörper eingearbeitet sein.The cooling fins can provide an increased surface area and, as a result, optimized heat transfer from the filler and separator to the cooling medium. The cooling fins can be incorporated into the filler, for example, by an extrusion or molding process.
Bevorzugt weisen die Kühlrippen in axialer Richtung einen konstanten Querschnitt auf. Weiter weisen die Kühlrippen in axialer Richtung bevorzugt einen im Wesentlichen konstanten radialen Abstand zu einer Rotationsachse auf. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass durch die Ausgestaltung der Kühlrippen eine drehzahl- und drehrichtungsabhängige Pumpwirkung durch die in den Kühlkanal hineinragenden Kühlrippen vermieden wird. Ferner erlaubt diese Ausgestaltung eine Fertigung des Füllkörpers mittel Extrudier- und/oder Spritzgussverfahren.The cooling fins preferably have a constant cross-section in the axial direction. Furthermore, the cooling fins preferably have a substantially constant radial distance from a rotational axis in the axial direction. The advantageous effect of this design lies in the fact that the design of the cooling fins prevents a speed- and direction-dependent pumping effect caused by the cooling fins projecting into the cooling channel. Furthermore, this design allows the filler to be manufactured using extrusion and/or injection molding processes.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Kühlrippen im Wesentlichen eine identische Geometrie aufweisen, was zum einen fertigungstechnisch besonders günstig ist und zum anderen die Modellierung des Wärmeübergangs vereinfacht.It is further preferred that the cooling fins have a substantially identical geometry, which is particularly advantageous in terms of manufacturing technology and simplifies the modeling of the heat transfer.
Grundsätzlich wäre es denkbar, dass auch der Trennkörper Kühlrippen aufweist, die sich in Richtung des Füllkörpers aus der Innenwand des Trennkörpers herauserstrecken.In principle, it would be conceivable that the separating body also has cooling fins that extend out of the inner wall of the separating body in the direction of the filler body.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Hohlraum in der Nut ausgebildet, welcher von einer der Wicklungen und dem Trennkörper begrenzt ist, wobei der Hohlraum ein Vergussmaterial aufweist. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass durch das Vergussmaterial in dem Hohlraum die thermische Anbindung der Wicklungen an den Trennkörper verbessert wird. Der Hohlraum ergibt sich fertigungsbedingt aus Bauteiltoleranzen von Wicklungen und Trennkörper.According to one embodiment, a cavity is formed in the slot, which is delimited by one of the windings and the separator, wherein the cavity comprises a potting material. The advantageous effect of this embodiment is that the potting material in the cavity improves the thermal connection between the windings and the separator. The cavity results from manufacturing-related component tolerances of the windings and the separator.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass Kühlflüssigkeiten im Vergleich zu Gasen eine höhere Wärmekapazität und eine höhere thermische Leitfähigkeit haben und somit eine bessere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung ermöglichen. Insbesondere beinhaltet die Kühlflüssigkeit Öl und/oder Wasser.According to one embodiment, the cooling medium is a cooling liquid. The advantageous effect of this embodiment is that cooling liquids have a higher heat capacity and higher thermal conductivity than gases, thus enabling better heat dissipation and dissipation of power losses. In particular, the cooling liquid contains oil and/or water.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Rotorkörper als geblechtes Paket ausgeführt. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass somit Wirbelstromverluste im Rotorkörper minimiert sind.According to one embodiment, the rotor body is designed as a laminated core. The advantageous effect of this design is that eddy current losses in the rotor body are minimized.
Der Trennkörper ist bevorzugt aus einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt, damit die elektromagnetische Funktion des Rotors bzw. der elektrischen Maschine nicht gestört wird. Der Trennkörper ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit gefertigt, um eine gute thermische Anbindung zwischen den Rotorwicklungen und dem Kühlmedium zu realisieren. Hierbei kann der Trennkörper dann beispielsweise mittels eines Aluminium-Strangpressverfahren, über Kunststoff-Extrusion oder über einen Kunststoffspritzgussprozess hergestellt sein. Hiermit lassen sich eine im inneren hohle aber außen geschlossene Formen realisieren, die ein Kühlmedium führen können und die auch bei hohem Druck dicht sind.The separator is preferably made of a non-ferromagnetic material to avoid disrupting the electromagnetic function of the rotor or the electrical machine. The separator is preferably made at least partially of a material with good thermal conductivity to ensure a good thermal connection between the rotor windings and the cooling medium. The separator can be manufactured, for example, using an aluminum extrusion process, plastic extrusion, or a plastic injection molding process. This allows for the creation of shapes that are hollow on the inside but closed on the outside, capable of conveying a cooling medium and that are leak-proof even under high pressure.
Der Trennkörper stellt somit im Wesentlichen zwei Funktionen bereit. Zum einen kann der Trennkörper dazu beitragen, die Wicklungen auch unter Fliehkrafteinfluss in den Nuten zu fixieren und zum anderen durch den Kühlkanal eine fluidbasierte Kühlung innerhalb der Nuten bereitzustellen. Somit werden die Rotorwicklungen über diesen Trennkörper drehzahlfest abgestützt und zugleich gekühlt.The separator thus essentially serves two functions. Firstly, the separator can help secure the windings in the slots even under the influence of centrifugal force, and secondly, it can provide fluid-based cooling within the slots through the cooling channel. Thus, the rotor windings are supported at a constant speed via this separator and simultaneously cooled.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Füllkörper an wenigstens einer seiner Stirnseiten ein Befestigungsmittel aufweist, mit welchem der Füllkörper an ein axial an ihn angrenzendes Bauteil angebunden ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Füllkörper so gegenüber dem Trennkörper in einer vordefinierten Lage sicher fixiert werden kann. Auch ermöglicht das Befestigungsmittel einen modulartigen Aufbau der Rotoranordnung mit einem kompakten axialen Aufbau. Ferner trägt das Befestigungsmittel dazu beim dass der Füllkörper und damit auch indirekt der Trennkörper unter Drehzahl auch hohe auf ihn einwirkende Zentrifugalkräfte der Wicklungen aufnehmen kann und unter Einwirkung dieser äußeren Kräfte auch formstabil bleibt.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the filler body has a fastening means on at least one of its end faces, with which the filler body is connected to a component axially adjacent to it. The advantage of this configuration is that the filler body can thus be securely fixed in a predefined position relative to the separating body. The fastening means also enables a modular design of the rotor arrangement with a compact axial structure. Furthermore, the fastening means helps ensure that the filler body, and thus indirectly also the separating body, can absorb high centrifugal forces from the windings acting on it when it is rotating, and also remains dimensionally stable under the influence of these external forces.
Ein Befestigungsmittel kann ausgewählt sein aus der Gruppe der formschlüssigen Befestigungsmittel, der kraftschlüssigen Befestigungsmittel und/oder der stoffschlüssigen Befestigungsmittel.A fastening means can be selected from the group of positive fastening means, force-fitting fastening means and/or material-fit fastening means.
In einer möglichen Ausführungsform ist ein Befestigungsmittel als ein Schraubgewinde ausgeführt, dass einstückig, bevorzugt monolithisch, mit dem Füllkörper ausgeformt ist. Bevorzugt ragt das Schraubgewinde dabei aus einer der Stirnseiten des Füllkörpers heraus. Es kann ferner auch bevorzugt sein, dass ein erstes Schraubgewinde aus einer ersten Stirnseite des Füllkörpers und ein zweites Schraubgewinde aus einer zweiten Stirnseite des Füllkörpers herausragt.In one possible embodiment, a fastening means is designed as a screw thread that is formed integrally, preferably monolithically, with the filler body. The screw thread preferably protrudes from one of the end faces of the filler body. It may also be preferred for a first screw thread to protrude from a first end face of the filler body and a second screw thread to protrude from a second end face of the filler body.
Bevorzugt ist ein Befestigungsmittel als ein Profil mit einem Schraubgewinde ausgebildet. Es ist in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, dass das Profil den Füllkörper zumindest abschnittsweise durchgreift und aus einer der Stirnseite des Füllkörpers herausragt. Es kann besonders bevorzugt sein, dass das Profil den Füllkörper vollständig durchgreift und aus beiden Stirnseiten des Füllkörpers jeweils aus einer der Stirnseiten herausragt. Das Profil kann hierbei drehbar oder drehfest in dem Füllkörper angeordnet sein. Es ist des weiteren zu bevorzugen, dass lediglich der aus einer Stirnseite des Füllkörpers herausragende Teil des Profils ein Schraubgewinde aufweist. Es kann ferner auch bevorzugt sein, dass das Profil ein im Wesentlichen kreisrundes Querschnittsprofil aufweist.Preferably, a fastening means is designed as a profile with a screw thread. In this context, it is particularly preferred that the profile extends through the filler body at least in sections and protrudes from one of the end faces of the filler body. It may be particularly preferred that the profile extends completely through the filler body and protrudes from one of the end faces of the filler body. The profile can be arranged rotatably or non-rotatably in the filler body. It is furthermore preferable that only the part of the profile protruding from one end face of the filler body has a screw thread. It may also be preferred that the profile has a substantially circular cross-sectional profile.
Ein Befestigungsmittel kann auch als ein in dem Füllkörper ausgebildetes Innengewinde ausgeführt sein, dass einstückig, bevorzugt monolithisch, mit dem Füllkörper ausgeformt ist. Bevorzugt ragt das Innengewinde dabei in eine der Stirnseiten des Füllkörpers hinein. Es kann ferner auch bevorzugt sein, dass ein erstes Innengewinde in eine erste Stirnseite des Füllkörpers und ein zweites Innengewinde in eine zweite Stirnseite des Füllkörpers hineinragt.A fastening means can also be designed as an internal thread formed in the filler body, which is formed integrally, preferably monolithically, with the filler body. The internal thread preferably extends into one of the end faces of the filler body. It may also be preferred for a first internal thread to extend into a first end face of the filler body and a second internal thread to extend into a second end face of the filler body.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein Befestigungsmittel auch als eine Buchse mit einem Innengewinde ausgeführt sein, die drehfest in den Füllkörper eingesetzt ist. Es kann ferner auch bevorzugt sein, dass eine erste Buchse in einer ersten Stirnseite des Füllkörpers und eine zweite Buchse in einer zweiten Stirnseite des Füllkörpers eingesetzt ist.According to a further preferred embodiment of the invention, a fastening means can also be designed as a bushing with an internal thread, which is inserted into the filler body in a rotationally fixed manner. It may also be preferred that a first bushing is inserted into a first end face of the filler body and a second bushing is inserted into a second end face of the filler body.
Grundsätzlich wäre es auch möglich, ein Befestigungsmittel so auszuführen, dass es über eine Umformung eine Anbindung an ein axial angrenzendes Bauteil herstellt. Ein mögliches Beispiel ist hierbei eine Nietwarze. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das angrenzende Bauteil das Fluideinlasselement oder das Fluidauslasselement ist, wodurch eine axial besonders kompakt bauende Ausführungsform der Rotoranordnung bereitstellbar ist.In principle, it would also be possible to design a fastening means in such a way that it creates a connection to an axially adjacent component via a deformation. A possible example of this is a rivet boss. Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the adjacent component is the fluid inlet element or the fluid outlet element, thereby providing an axially particularly compact embodiment of the rotor assembly.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Innenwand des Trennkörpers im Bereich der aus dem Füllkörper herausragende Kühlrippen eben ausgebildet ist, was insbesondere fertigungstechnisch Vorteile mit sich bringen kann. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass der Trennkörper mittels Umformen, beispielsweise aus einem Blech, geformt ist. Auch die Herstellkosten, beispielsweise bei Verwendung eines Strangpressverfahrens zur Herstellung des Trennkörpers, können durch die vereinfachte Geometrie besonders günstig beeinflusst werden.According to another particularly preferred embodiment of the invention, the inner wall of the separating body can be flat in the region of the cooling fins protruding from the filler body, which can provide advantages, particularly in terms of manufacturing technology. In particular, it is conceivable in this context for the separating body to be formed by forming, for example, from a sheet metal. Manufacturing costs, for example, when using an extrusion process to produce the separating body, can also be particularly favorably influenced by the simplified geometry.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement zumindest abschnittsweise in den Trennkörper eingreifen und an der Innenwand des Trennkörpers anliegen/anliegt. Hierdurch kann eine hohe Dichtigkeit zwischen dem Fluideinlasselement und/oder und Fluidauslasselement und dem Trennkörper realisiert werden. Auch hat sich diese Ausführung als besonders günstig hinsichtlich der Aufnahme und Abstützung von Fliehkräften im Betrieb der Rotoranordnung erwiesen.Furthermore, the invention can also be further developed such that the fluid inlet element and/or the fluid outlet element engage at least partially in the separating body and bear against the inner wall of the separating body. This allows for a high degree of tightness between the fluid inlet element and/or the fluid outlet element and the separating body. This design has also proven particularly advantageous with regard to absorbing and supporting centrifugal forces during operation of the rotor assembly.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils einen Hydraulikpfad zur Führung des Kühlmediums in radialer Richtung aufweisen/ aufweist. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils einen Hydraulikpfad zur Führung des Kühlmediums in axialer Richtung aufweisen/ aufweist. Hierdurch kann ein Kanalsystem ausgebildet werden, mittels dessen das Kühlmedium gezielt in den Kühlkanal des Trennkörpers hinein und/oder aus dem Trennkörper heraus geführt werden kann. Ein Hydraulikpfad kann einen offenen oder geschlossenen Kanal, eine Anströmfläche, eine Schleuderstrecke und/oder eine Freifallstrecke umfassen.In a likewise preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each have/have a hydraulic path for guiding the cooling medium in the radial direction. It can also be advantageous to further develop the invention such that the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each have/have a hydraulic path for guiding the cooling medium in the axial direction. This makes it possible to form a channel system by means of which the cooling medium can be guided in a targeted manner into the cooling channel of the separating body and/or out of the separating body. A hydraulic path can comprise an open or closed channel, an inflow surface, a centrifugal section and/or a free-fall section.
In einer ferner bevorzugten Ausführung kann ein Einlasselement und/oder ein Auslasselement jeweils eine axiale Öffnung aufweisen. Hierdurch kann das Kühlmedium durch die jeweilige axiale Öffnung in axial an das Einlasselement und/oder das Auslasselement angrenzende Bauteile geführt werden.In a further preferred embodiment, an inlet element and/or an outlet element can each have an axial opening. This allows the cooling medium to be guided through the respective axial opening into components axially adjacent to the inlet element and/or the outlet element.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung kann ein Auslasselement eine axiale Öffnung aufweisen, über die das Kühlmedium im Betrieb aus dem Rotor heraus und auf radial weiter außen befindliche Statorbauteile geschleudert wird, sodass zusätzlich eine Kühlung der Statorbauteile erreicht werden kann.In a likewise preferred embodiment, an outlet element can have an axial opening through which the cooling medium is thrown out of the rotor during operation and onto stator components located radially further outwards, so that additional cooling of the stator components can be achieved.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Rotoranordnung eine Rotorwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, und eine Öffnung in radialer Richtung zur Führung des Kühlmediums aufweist.According to one embodiment, the rotor arrangement comprises a rotor shaft which is designed as a hollow shaft and has an opening in the radial direction for guiding the cooling medium.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils mit einer als Hohlwelle konfigurierte Rotorwelle gekoppelt sind/ist, so dass das Kühlmedium von der Rotorwelle in das Fluideinlasselement und/oder aus dem Fluidauslasselement in die Rotorwelle fließen kann.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the fluid inlet element and/or the fluid outlet element are/is each coupled to a rotor shaft configured as a hollow shaft, so that the cooling medium can flow from the rotor shaft into the fluid inlet element and/or from the fluid outlet element into the rotor shaft.
Bevorzugt kann das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils eine radiale Öffnung enthalten, die mit einer korrespondierenden radialen Öffnung in der Rotorwelle verbunden ist. Höchst bevorzugt ist die radiale Öffnung des Fluideinlasselements und/oder des Fluidauslasselements gegenüber der radialen Öffnung der Rotorwelle über eine Dichtung abgedichtet. So kann das Kühlmedium aus der Rotorwelle in den Trennkörper bzw. von Trennkörper in die Rotorwelle geführt werden, ohne dass die Führung des Kühlmediums in axialen Rotor-Gehäuseteilen integriert werden muss, sodass diese axial besonders bauraumsparend ausgeführt werden können.Preferably, the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each contain a radial opening that is connected to a corresponding radial opening in the rotor shaft. Most preferably, the radial opening of the fluid inlet element and/or the fluid outlet element is sealed from the radial opening of the rotor shaft by a seal. This allows the cooling medium to be guided from the rotor shaft into the separating body or from the separating body into the rotor shaft without the need to integrate the cooling medium guide into axial rotor housing parts, allowing these to be designed to be particularly space-saving.
Die radiale Öffnung der Rotorwelle ist somit über das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement mit dem Kühlkanal des Trennelements zur Führung des Kühlmediums verbunden und bildet entsprechend ein Kanalsystem aus. Somit kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Kühlkanal über das Kanalsystem an ein Kühlsystem angeschlossen sein. Besonders vorteilhaft ist der Kühlkanal an beiden Stirnseiten über ein jeweiliges weiteres Bauteil, bevorzugt das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement, an das Kühlsystem angeschlossen, so dass ein geschlossener Kühlreislauf gebildet ist.The radial opening of the rotor shaft is thus connected via the fluid inlet element and/or the fluid outlet element to the cooling channel of the separating element for guiding the cooling medium, thus forming a channel system. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the cooling channel can be connected to a cooling system via the channel system. Particularly advantageously, the cooling channel is connected to the cooling system at both end faces via a respective additional component, preferably the fluid inlet element and/or the fluid outlet element, so that a closed cooling circuit is formed.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Füllkörper an seiner ersten Stirnseiten das Befestigungsmittel aufweist, mit welchem der Füllkörper an ein axial an ihn angrenzendes Bauteil angebunden ist und dass der Füllkörper an einer zweiten Stirnseite ein Befestigungsmittel aufweist, mit welchem der Füllkörper an ein axial an ihn angrenzendes Bauteil angebunden istFinally, the invention can also be advantageously designed such that the filler body has, on its first end face, the fastening means with which the filler body is connected to a component axially adjacent to it, and that the filler body has, on a second end face, a fastening means with which the filler body is connected to a component axially adjacent to it.
In einer weiteren, bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass der Trennkörper an seiner Außenwand zumindest abschnittsweise eine elektrische Isolation aufweist. Die elektrische Isolation kann beispielsweise als eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgeführt sein. Auch ist es denkbar, dass die elektrische Isolation als ein separates Bauteil ausgeführt ist, dass lösbar oder fest mit dem Trennkörper verbunden ist. Der Trennkörper kann hierdurch gegenüber stromführenden Teilen elektrisch isoliert werden, um insbesondere eine elektrische Kontaktierung zwischen Erregerspulen oder zwischen Erregerspule und Fahrzeug zu vermeiden und somit die Anforderungen der Hochspannungssicherheit zu erfüllen. Eine Beschichtung kann beispielsweise durch eine Lackierung, eine Umspritzung oder eine aufgeklebte Schicht realisiert sein. Für eine elektrische Isolation mit eingeschränkten Anforderungen kann der Aluminium-Trennkörper beispielsweise auch eloxiert werden. Im Fall hoher Anforderungen kann er mit Kunststoff umspritzt, mit einem alternativen Material beschichtet oder mit einer Folie an den Kontaktflächen zu den Rotorspulen hin verkleidet werden. So kann sichergestellt werden, dass kein elektrischer Kurzschluss zwischen Erregerspulen oder zwischen einer Erregerspule und dem Fahrzeug hergestellt wird.In a further preferred development of the invention, it can also be provided that the separating body has electrical insulation on its outer wall, at least in sections. The electrical insulation can be designed, for example, as an electrically insulating coating. It is also conceivable for the electrical insulation to be designed as a separate component that is detachably or permanently connected to the separating body. The separating body can thus be electrically insulated from live parts, in particular to prevent electrical contact between excitation coils or between the excitation coil and the vehicle and thus to meet high-voltage safety requirements. A coating can be realized, for example, by painting, overmolding, or an adhesively bonded layer. For electrical insulation with limited requirements, the aluminum separating body can also be anodized, for example. In the case of more stringent requirements, it can be overmolded with plastic, coated with an alternative material, or covered with a film on the contact surfaces to the rotor coils. This ensures that no electrical short circuit occurs between excitation coils or between an excitation coil and the vehicle.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Trennkörper eine Längserstreckung aufweist, die größer ist als die Längserstreckung des Füllkörpers. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass der Füllkörper vollständig in dem Trennkörper aufgenommen ist und nicht axial aus dem Trennkörper hervorsteht. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass der Füllkörper an einer Stirnseite des Trennkörpers zurückversetzt ist. Höchst bevorzugt ist es, dass der Füllkörper an beiden Stirnseiten jeweils gegenüber dem Trennkörper zurückversetzt ist.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the separating body has a longitudinal has an extension that is greater than the longitudinal extension of the filler body. In this context, it is particularly preferred that the filler body is completely accommodated in the separating body and does not protrude axially from the separating body. It is especially preferred that the filler body is set back on one end face of the separating body. It is most preferred that the filler body is set back relative to the separating body on both end faces.
Der Trennkörper ist bevorzugt mit einem Nutverschlusselement verbunden, das die Nut radial verschließt und den Stützkörper drehzahlfest abstützt. Das Nutverschlusselement ist vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen und nicht elektrisch leitfähigen Material z.B. Kunststoff gefertigt, sodass das elektromagnetische Verhalten der Maschine nicht beeinträchtigt wird und keine zusätzlichen Wirbelstromverluste in dieser Komponente entstehen. Das Nutverschlusselement kann über Kunststoffspritzguss oder über Extrusion gefertigt werden und mit dem Trennkörper formschlüssig oder verklebend gefügt werden. Alternativ kann das Nutverschlusselement direkt auf den Trennkörper aufgespritzt werden. Dabei kann es integral mit einer Kunststoffumspritzung des Trennkörpers verbunden sein.The separating body is preferably connected to a slot closure element that radially closes the slot and supports the support body at a fixed speed. The slot closure element is preferably made of a non-ferromagnetic and non-electrically conductive material, e.g., plastic, so that the electromagnetic behavior of the machine is not impaired and no additional eddy current losses occur in this component. The slot closure element can be manufactured using plastic injection molding or extrusion and joined to the separating body by form-fitting or adhesive bonding. Alternatively, the slot closure element can be injection-molded directly onto the separating body. In this case, it can be integrally connected to a plastic overmolding of the separating body.
Die Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Nutverschlusselement und der Trennkörper integral verbunden sind. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass durch die integrale Verbindung das Nutverschlusselement und der Trennkörper als ein einziges Bauteil herstellbar sind. Somit wird die Komplexität der Rotoranordnung reduziert. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass durch eine integrale Verbindung ein stabileres Bauteil bereitgestellt ist. Besonders bevorzugt ist das Nutverschlusselement und der Trennkörper monolithisch ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff.The invention can also be advantageously embodied such that the slot closure element and the separating body are integrally connected. The advantageous effect of this design lies in the fact that the integral connection allows the slot closure element and the separating body to be manufactured as a single component. This reduces the complexity of the rotor arrangement. A further advantage lies in the fact that an integral connection provides a more stable component. Particularly preferably, the slot closure element and the separating body are monolithic, for example, made of aluminum or plastic.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Trennkörper aus einem Aluminium geformt ist. Der Trennkörper wird vorzugsweise über Strangpressen aus Aluminium hergestellt. Die Materialeigenschaften von Aluminium ermöglichen es, gute mechanische Eigenschaften sowie eine gute thermische Leitfähigkeit innerhalb des Trennkörpers zu erreichen. Da Aluminium nicht ferromagnetisch ist, wird die elektromagnetische Funktion der Maschine nicht beeinträchtigt. Alternativ kann der Trennkörper per Extrusion aus Kunststoff hergestellt werden, wobei allerdings in der Regel dann eine geringere thermische Leitfähigkeit in Kauf genommen werden muss.In a likewise preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the separating body is formed from aluminum. The separating body is preferably produced from aluminum by extrusion. The material properties of aluminum make it possible to achieve good mechanical properties as well as good thermal conductivity within the separating body. Since aluminum is not ferromagnetic, the electromagnetic function of the machine is not impaired. Alternatively, the separating body can be produced from plastic by extrusion, although this generally results in lower thermal conductivity.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die wenigstens zwei Kühlkanäle durch einen sich im Querschnitt tangential durch den Trennkörper erstreckenden Steg voneinander getrennt sind. Im Inneren des Trennkörpers kann ein derartiger Steg dazu beitragen, die Formstabilität unter Einwirkung hoher äußerer Zentrifugalkräfte erhalten. So kann der Trennkörper insbesondere auch Zentrifugalkräfte der umliegenden Komponenten aufnehmen, ohne in einem kritischen Maß verformt zu werden.Furthermore, the invention can also be further developed such that the at least two cooling channels are separated from one another by a web extending tangentially through the separating body in cross-section. Such a web can contribute to maintaining dimensional stability inside the separating body under the influence of high external centrifugal forces. In this way, the separating body can, in particular, also absorb centrifugal forces from the surrounding components without being deformed to a critical extent.
Auch die äußere Querschnittskontur des Trennkörpers kann eine von der Rechteckform abweichende Kontur besitzen. Bevorzugt ist die Querschnittskontur des Trennkörpers so ausgeformt, dass ein möglichst geringer Abstand zwischen der Wicklung und dem Trennkörper ausgebildet ist. So wäre es beispielsweise denkbar, dass der Trennkörper an seinem radial äußeren Ende einen trapezartigen Abschnitt aufweist, an dessen kurzer Seite sich ein rechteckförmiger Abschnitt nach radial innen anschließt. Hierdurch kann der Wärmeübergang von der Wicklung auf den Trennkörper weiter optimiert werden, da in der Regel die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse, die üblicherweise den Hohlraum zwischen der Wicklung und dem Trennkörper ausfüllt, schlechter ist als die Wärmeleitfähigkeit des Trennkörpers.The outer cross-sectional contour of the separator can also have a contour that deviates from rectangular. The cross-sectional contour of the separator is preferably shaped so that the distance between the winding and the separator is as small as possible. For example, it would be conceivable for the separator to have a trapezoidal section at its radially outer end, with a rectangular section adjoining it radially inward on its short side. This can further optimize the heat transfer from the winding to the separator, since the thermal conductivity of the potting compound, which usually fills the cavity between the winding and the separator, is generally poorer than the thermal conductivity of the separator.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Trennkörper mehrere Kühlkanäle umfasst, welche radial und/oder in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass derart eine bessere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung erfolgt. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass durch mehrere beabstandete Kühlkanäle eine gleichmäßigere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung erfolgt.According to a further preferred development of the invention, the separating body can also comprise a plurality of cooling channels that are spaced apart radially and/or circumferentially. The advantageous effect of this design is that it provides better heat dissipation or dissipation of power loss. A further advantage is that a plurality of spaced-apart cooling channels provides more uniform heat dissipation or dissipation of power loss.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1-12.The object of the invention is further achieved by an electric machine, in particular for a drive train of a motor vehicle, comprising a rotor arrangement according to one of claims 1-12.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.
Es zeigt:
-
1 eine segmentartige Querschnittsansicht durch eine Rotoranordnung, -
2 eine Detailansicht auf eine Ausführungsform einer Rotoranordnung in einer Querschnittsdarstellung, -
3 ein Trennkörper der Rotoranordnung mit seinen angrenzenden Bauteilen in einer Explosionsdarstellung, -
4 eine Rotoranordnung in einer Axialschnittdarstellung, -
5 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung.
-
1 a segmental cross-sectional view through a rotor arrangement, -
2 a detailed view of an embodiment of a rotor arrangement in a cross-sectional view, -
3 a separating body of the rotor arrangement with its adjacent components in an exploded view, -
4 a rotor arrangement in an axial section, -
5 a motor vehicle with an electric drive train in a schematic representation.
Die
Die Rotoranordnung 1 verfügt ferner über Trennkörper 7, welche jeweils in einer der Nuten 3 in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen 4 angeordnet sind, wobei der Trennkörper 7 wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal 8 umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist.The
In dem Kühlkanal 8 ist ein Füllkörper 11 aus einem nicht ferromagnetischen Material positioniert. Dieser Füllkörper 11 weist aus seiner Oberfläche in Richtung der Innenwand 19 des Trennkörpers 7 herausragende Kühlrippen 12 auf, die monolithisch mit dem Füllkörper 11 ausgebildet sind. Die Innenwand 19 des Trennkörpers 7 ist im Bereich der aus dem Füllkörper 11 herausragende Kühlrippen 12 eben ausgebildet, so wie es auch in der Ausführungsform der
Der Trennkörper 7 erfüllt hierbei im Wesentlichen zwei Funktionen. Er hilft einerseits dabei, die Wicklungen 4 in den Nuten 3 auch bei Einwirkung von Fliehkräften stabil zu halten, und andererseits ermöglicht er durch den Kühlkanal 8 eine flüssigkeitsbasierte Kühlung innerhalb der Nuten. 3 Dadurch werden die Rotorwicklungen 4 vom Trennkörper 7 sicher und fest gehalten und gleichzeitig effizient gekühlt.The
Am Nutgrund der Nut 3 ragt in der Ausführungsform der
Der Trennkörper 7 als auch der Füllkörper 11 besitzen jeweils einen radial äußeren, im Querschnitt trapezähnlichen Abschnitt, von dessen kurzer, radial inneren Seite sich ein rechteckähnlicher Abschnitt radial nach innen in Richtung Rotorwelle 46 erstreckt. In dieser Ausführungsform erinnert der Trennkörper 7 bzw. der Füllkörper 11 in seiner Querschnittskontur an einen Schlüssel. Hierbei ist der Füllkörper 11 entsprechend zweiteilig ausgebildet, wobei der trapezähnliche Abschnitt einen ersten Teil und der rechteckähnliche Abschnitt einen zweiten Teil bilden, was sich auch gut aus der Zusammenschau der
Der Trennkörper 7 verfügt an seiner Außenwand 36 zumindest abschnittsweise über eine elektrische Isolation 37, was sich gut aus der
Aus der
Das Befestigungsmittel 31 ist als ein Profil mit Schraubgewinde gestaltet, wobei das Profil den Füllkörper 11 vollständig durchgreift und aus den Stirnflächen hervorsteht. Das Profil ist hierbei innerhalb des Füllkörpers drehfest fixiert. Es ist, wie man anhand der
Das angrenzende Bauteil 32 ist zum einen das Fluideinlasselement 41 und zum anderen das Fluidauslasselement 43. An einem ersten axialen Ende 40 des Kühlkanals 8 ist das Fluideinlasselement 41 und an einem zweiten axialen Ende 42 des Kühlkanals 8 das Fluidauslasselement 43 gekoppelt, so dass das Kühlmedium über das Fluideinlasselement 41 in den Kühlkanal 8 einströmen und über das Fluidauslasselement 43 aus dem Kühlkanal 8 ausströmen kann.The adjacent component 32 is, on the one hand, the fluid inlet element 41 and, on the other hand, the fluid outlet element 43. The fluid inlet element 41 is coupled to a first
Der Trennkörper 7 weist eine Längserstreckung auf, die größer ist als die Längserstreckung des Füllkörpers 11, wobei der Füllkörper 11 vollständig in dem Trennkörper 7 aufgenommen ist und nicht axial aus dem Trennkörper hervorsteht, sondern an beiden Stirnseiten jeweils gegenüber dem Trennkörper 7 zurückversetzt ist. Aus der Zusammenschau von
Der Trennkörper 7 ist im Bereich seiner axialen Enden 40,42 an seiner Innenwand 19 so gestaltet, dass sich über eine axiale Länge, vorzugsweise bis zu 15 mm, eine gleichmäßige Innenkontur ergibt. Diese Bereiche können durch spanabhebende Fertigungsverfahren ausgebildet worden sein. In diesen Bereichen wird während der Montage der Rotoranordnung 1 dann ein Fluideinlass- und ein Fluidauslasselement 41,43 für das Kühlmedium eingesetzt und durch Verkleben, Verschweißen, eine Presspassung oder formschlüssiges Fügen in dem Trennkörper 7 fixiert. Das Fluideinlass- und Auslasselement 41,43 können jeweils mittels einer Dichtung, wie etwa einem O-Ring, gegenüber dem Trennkörper 7 abgedichtet werden. Dies führt zur Erstellung von dichten, abgeschlossenen Baugruppen gegenüber dem Kühlmedium, die zwischen jeweils zwei Wicklungen 4 platziert werden, ohne jedoch wesentlich über die axiale Ausdehnung der Wicklungen 4 der Rotoranordnung 1 hinauszuragen, sodass die axiale Länge der Rotoranordnung 1 durch diese Baugruppen nicht bedeutend erhöht wird.The separating
Das Fluideinlass- und Auslasselement 41,43 verfügen intern über Öffnungen und/oder Kanäle, die das Kühlmedium axial und/oder radial leiten, wodurch die innere Form der Öffnung im Trennkörper 7 so angepasst wird, dass sie für die Leitung des Kühlmediums in die angrenzenden Komponenten geeignet ist. Das Fluideinlasselement 41 und das Fluidauslasselement 43 besitzen hierzu jeweils einen Hydraulikpfad 44 zur Führung des Kühlmediums in radialer Richtung und einen Hydraulikpfad 45 zur Führung des Kühlmediums in axialer Richtung, was auch durch die entsprechenden Pfeile in der
Das Fluideinlasselement 41 und das Fluidauslasselement 43 sind jeweils mit einer als Hohlwelle konfigurierte Rotorwelle 46 gekoppelt, so dass das Kühlmedium von der Rotorwelle 46 in das Fluideinlasselement 41 und aus dem Fluidauslasselement 43 in die Rotorwelle 46 fließen kann. Das Fluideinlasselement 41 und das Fluidauslasselement 43 verfügen über jeweils eine radiale Öffnung, die mit einer korrespondierenden radialen Öffnung in der Rotorwelle 46 verbunden ist. So kann das Kühlmedium aus der Rotorwelle 46 in den Trennkörper 7 bzw. von Trennkörper 7 in die Rotorwelle 46 geführt werden, ohne dass die Führung des Kühlmediums in axialen Rotor-Gehäuseteilen integriert werden muss, sodass diese axial besonders bauraumsparend ausgeführt werden können. Die radiale Öffnung der Rotorwelle 46 ist somit über das Fluideinlasselement 41 und das Fluidauslasselement 43 mit dem Kühlkanal 8 des Trennkörpers 7 zur Führung des Kühlmediums verbunden und bildet entsprechend ein Kanalsystem aus, was sich gut anhand der Darstellung der
Der Füllkörper 11 weist an seiner ersten Stirnseiten 30 das Befestigungsmittel 31 auf, mit welchem der Füllkörper 11 an ein axial an ihn angrenzendes Bauteil 32 angebunden ist und dass der Füllkörper 11 an einer zweiten Stirnseite 33 ein Befestigungsmittel 34 aufweist, mit welchem der Füllkörper 11 an ein axial an ihn angrenzendes Bauteil 35 angebunden ist.The
Die aus den
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as limiting, but as explanatory. The following claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the claims and the above description refer to 'first' and 'second' features define, this term serves to distinguish two similar characteristics without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RotoranordnungRotor arrangement
- 22
- Rotorkörperrotor body
- 33
- Nutengrooves
- 44
- Wicklungwinding
- 55
- RotorpoleRotor poles
- 66
- NutverschlusselementeSlot closure elements
- 77
- TrennkörperSeparator
- 88
- Kühlkanalcooling channel
- 1111
- Füllkörperpacking
- 1212
- KühlrippenCooling fins
- 1919
- Innenwandinterior wall
- 3030
- StirnseitenFront sides
- 3131
- BefestigungsmittelFasteners
- 3232
- Bauteilcomponent
- 3333
- Stirnseitefront side
- 3434
- BefestigungsmittelFasteners
- 3535
- Bauteilcomponent
- 3636
- Außenwandexterior wall
- 3737
- Isolationisolation
- 3838
- KopplungsmittelCoupling agent
- 4040
- EndeEnd
- 4141
- FluideinlasselementFluid inlet element
- 4242
- EndeEnd
- 4343
- FluidauslasselementFluid outlet element
- 4444
- HydraulikpfadHydraulic path
- 4545
- HydraulikpfadHydraulic path
- 4646
- Rotorwellerotor shaft
- 4747
- AufnahmeRecording
- 4848
- AufnahmeRecording
- 4949
- Konturcontour
- 5050
- elektrische Maschineelectric machine
- 5151
- AntriebsstrangDrivetrain
- 5252
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
EP 1 494 335 B1 [0004]
EP 1 494 335 B1 [0004] - DE 102018220810A1 [0005]DE 102018220810A1 [0005]
- EP 3618241A1 [0005]EP 3618241A1 [0005]
Claims (12)
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication |