DE102008061450A1

DE102008061450A1 - Electrical machine i.e. rotary current generator, for use in drive axle of mobile machine i.e. ground conveyor, has stator arranged in cooling agent area that stands in contact with cooling circuit of liquid cooling system

Info

Publication number: DE102008061450A1
Application number: DE200810061450
Authority: DE
Inventors: Bernward Dr. Welschof; Stephan Dr. Lehner; Volker Schreiber; Wolfram Dr. Triller
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-17

Abstract

The machine (1) has a stator (5) arranged in a cooling agent area (10) that is sealed opposite to a rotor (2). The cooling agent area stands in contact with a cooling circuit of a liquid cooling system, where a cooling agent of the liquid cooling system is flowed through the stator. A rotor shaft (3) of the rotor is pivotably mounted in bearing plates (7a, 7b) by bearings (6a, 6b). The bearing plates stand in operative connection with the stator for sealing the cooling agent area. The cooling agent area is formed by a housing (4) and the bearing plates.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine, mit einem Rotor und einem Stator, wobei zur Kühlung der elektrischen Maschine eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist.The The invention relates to an electrical machine, in particular a three-phase machine, with a rotor and a stator, wherein for cooling the electric Machine is provided a liquid cooling.

Derartige elektrische Maschinen können als Gleichstrommaschinen oder als Drehstrommaschinen (Asynchron- oder Synchron-Technologie) ausgebildet sein. Zur Kühlung ist bei Gleichstrommaschinen häufig eine Luftkühlung vorgesehen, wobei ein von einer Rotorwelle der Gleichstrommaschine angetriebenes Lüfterrades einen Luftstrom durch das Gehäuse der elektrischen Maschine erzeugt. Im Gehäuse der elektrischen Maschine sind hierzu Lüftungsöffnungen eingearbeitet, durch die der Luftstrom geführt wird.such Electric machines can be used as DC machines or designed as three-phase machines (asynchronous or synchronous technology) be. Cooling is common in DC machines provided an air cooling, wherein one of a rotor shaft the DC machine driven fan wheel one Air flow generated by the housing of the electric machine. In the housing of the electrical machine are ventilation openings incorporated, through which the air flow is guided.

Bei einer derartigen Konstruktion mit einer Luftkühlung kann jedoch Schmutz in die elektrische Maschine eindringen. Darüber hinaus stellen die Lüftungsöffnungen im Hinblick auf die Geräuschentfaltung der elektrischen Maschine unerwünschte Durchbrüche dar.at Such a construction with air cooling can However, dirt can penetrate the electrical machine. About that In addition, the vents in terms of on the noise of the electric machine unwanted breakthroughs represents.

Drehstrommaschinen weisen demgegenüber in der Regel ein geschlossenes Gehäuse und einen geringen Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator auf, wodurch eine Luftkühlung praktisch unmöglich ist. Zur Kühlung einer als Drehstrommaschine ausgebildeten elektrischen Maschine ist es bekannt, das aufgrund der Wartungsfreiheit der Drehstrommaschine geschlossene Gehäuse an der Außenseite zu verrippen, um eine Wärmeabfuhr durch Konvektion zu erzielen.Three-phase machines in contrast, usually have a closed housing and a small air gap between the rotor and the stator, whereby air cooling is practically impossible. For cooling a trained as a three-phase machine electrical Machine it is known that due to the maintenance of the three-phase machine ribbed closed housing on the outside, to achieve a heat dissipation by convection.

Im Zuge steigender Leistungen der elektrischen Maschinen erweist es sich jedoch zunehmend schwieriger, die elektrischen Maschinen mit einer derartigen Kühlung zu kühlen.in the As a result of the rising performance of electrical machines, it proves to be However, the electrical machines are becoming increasingly difficult to cool such a cooling.

Insbesondere bei Antriebsachsen mobiler Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Flurförderzeugen, in denen eine oder mehrere elektrische Maschinen eingebaut sind, tritt dieses Problem verstärkt auf. Insbesondere im Mehrschichtbetrieb von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, die mit Antriebsachsen mit derartigen geschlossenen Achsgehäusen und einem oder mehreren als Drehstrommaschinen ausgebildeten Fahrmotoren versehen sind, stellen sich hohe Beharrungstemperaturen der Antriebsachse und der elektrischen Maschinen ein.Especially in drive axles of mobile machines, for example from Industrial trucks in which one or more electric Machines are installed, this problem amplifies on. Especially in multi-shift operation of mobile machines, For example, industrial trucks, with drive axles with such closed axle housings and one or provided several trained as three-phase machines drive motors are, set high steady temperatures of the drive axle and electrical machines.

Zur Kühlung derartiger Antriebsachsen, die mit einem oder mehreren als Drehstrommaschinen ausgebildeten Fahrmotoren versehen sind, ist es bekannt, eine Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschinen vorzusehen. Hierbei ist es bekannt, den Rotor in Kühlflüssigkeit, beispielsweise Öl, laufen zu lassen, wodurch eine effektive Kühlung der elektrischen Maschine erzielt werden kann. Das Eintauchen des Rotors in die Kühlflüssigkeit führt jedoch zu hohen Planschverlusten.to Cooling such drive axles, with one or more provided as three-phase machines traction motors are provided it is known a liquid cooling of the electric Provide machines. It is known, the rotor in cooling liquid, For example, oil, let it run, creating an effective Cooling of the electric machine can be achieved. The immersion of the rotor in the coolant but leads to high churning losses.

Aus der gattungsgemäßen DE 103 18 022 A1 ist bekannt, bei einer als Drehstrommaschine ausgebildeten elektrischen Maschine gezielt die Welle-Rotor-Baugruppe von Innen flüssig zu kühlen. Hierzu ist die Rotorwelle mit einem Axialkanal versehen, in dem ein Rohr eintaucht, wobei zwischen dem Rohr und dem Axialkanal ein Ringspalt ausgebildet ist. Durch Anschluss des Rohres sowie des Axialkanals an eine Zulauf bzw. Ablauf des Kühlkreislaufes der Flüssigkeitskühlung kann die elektrische Maschine von Innen gekühlt werden kann. Eine derartige innere Flüssigkeitskühlung verursacht jedoch aufgrund der mit dem Axialkanal versehenen Rotorwelle sowie des Rohres innerhalb der Rotorwelle und dem Anschluss des Rohres sowie des Ringspaltes an den Ablauf und Zulauf des Kühlkreislaufs der Flüssigkeitskühlung einen hohen Bauaufwand.From the generic DE 103 18 022 A1 It is known to selectively cool the shaft-rotor assembly from the inside of a designed as a three-phase machine electrical machine liquid. For this purpose, the rotor shaft is provided with an axial passage in which a tube is immersed, wherein an annular gap is formed between the tube and the axial channel. By connecting the pipe and the axial channel to an inlet or outlet of the cooling circuit of the liquid cooling, the electric machine can be cooled from the inside. However, due to the rotor shaft provided with the axial channel and the tube within the rotor shaft and the connection of the tube and the annular gap to the outlet and inlet of the cooling circuit of the liquid cooling, such internal liquid cooling causes a high outlay on construction.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die mit einem geringen Bauaufwand eine wirkungsvolle Kühlung der elektrischen Maschine ermöglicht.Of the The present invention is based on the object, a liquid-cooled to provide electrical machine with a low construction cost effective cooling of the electrical Machine allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stator in einem gegenüber dem Rotor abgedichteten Kühlmittelraum angeordnet ist, wobei der Kühlmittelraum mit einem Kühlkreislauf der Flüssigkeitskühlung in Verbindung steht und der Stator von dem Kühlmittel der Flüssigkeitskühlung umströmbar und/oder durchströmbar ist.These The object is achieved according to the invention that the stator is sealed in relation to the rotor Coolant space is arranged, wherein the coolant space with a cooling circuit of liquid cooling communicates and the stator of the coolant Liquid cooling flow around and / or can be flowed through.

Bei Drehstrommaschinen, insbesondere permanenterregten, bürstenlosen Asynchronmaschinen, ist der Stator, insbesondere im Bereich der Wickelköpfe, stark thermisch beansprucht. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht nunmehr darin, gezielt den Stator als Hauptwärmequelle der elektrischen Maschine zu kühlen und diesen in einem von dem Kühlkreislauf der Flüssigkeitskühlung durchströmten Kühlmittelraum anzuordnen. Durch diese partielle Kühlung des Stators kann eine wirksame und effektive Kühlung der elektrischen Maschine mit geringem Bauaufwand erzielt werden. Durch die Abdichtung des Rotors gegenüber dem Kühlmittelraum werden mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlung des Stators weiterhin Planschverluste des Rotors minimiert bzw. gänzlich vermieden.at Three-phase machines, in particular permanent-magnet, brushless Asynchronous machines, is the stator, especially in the field of Winding heads, highly thermally stressed. The inventive The idea now is to target the stator as the main source of heat cool the electric machine and this in one from the cooling circuit of the liquid cooling to flow through the coolant space. By This partial cooling of the stator can be an effective and effective cooling of the electric machine with low Construction costs are achieved. By sealing the rotor opposite the coolant space are with the inventive Liquid cooling of the stator continues churning losses the rotor minimized or completely avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotorwelle des Rotors mittels eines Lagers in einem ersten Lagerschild und mittels eines weiteren Lagers in einem zweiten Lagerschild drehbar gelagert, wobei der Kühlmittelraum von einem Gehäuse der elektrischen Maschine und den Lagerschilden der elektrischen Maschine gebildet ist. Der Kühlmittelsraum, in dem der Stator angeordnet ist und der gegenüber dem Rotor abgedichtet ist, kann von dem Gehäuse der elektrischen Maschine und den beiden Lagerschilden auf einfache Weise und mit geringem baulichen Aufwand gebildet werden.According to a preferred embodiment of the invention, a rotor shaft of the rotor by means of a bearing in a first bearing plate and by means of another bearing in a second bearing plate rotatably mounted, wherein the coolant space is formed by a housing of the electric machine and the end shields of the electric machine. The coolant space in which the stator is arranged and which is sealed off from the rotor can be formed by the housing of the electrical machine and the two end shields in a simple manner and with little structural complexity.

Zweckmäßigerweise stehen hierbei das erste Lagerschild und das zweite Lagerschild zur Abdichtung des Kühlmittelraums mit dem Stator in Wirkverbindung, wobei im Bereich des ersten Lagerschildes eine Zulauföffnung und im Bereich des zweiten Lagerschildes eine Ablauföffnung des Kühlkreislaufes der Flüssigkeitskühlung ausgebildet ist. Über an dem Stator anliegende Lagerschilde kann der Kühlmittelraum mit geringem Bauaufwand gegenüber dem Rotor abgedichtet werden. Die Ausbildung der Zulauföffnung und der Ablauföffnung axial beabstandet voneinander im Bereich jeweils eines Lagerschildes ermöglicht auf einfache Weise eine Kühlmittelströmung, die den Stator in axialer Richtung durchströmt und/oder umströmt, wodurch eine wirkungsvolle Kühlung der elektrischen Maschine erzielbar ist.Conveniently, Here are the first bearing plate and the second bearing plate for sealing the coolant space with the stator in operative connection, wherein in the region of the first bearing plate an inlet opening and in the region of the second bearing plate, a drain opening the cooling circuit of liquid cooling is trained. About bearing on the stator bearing plates can the coolant space with low construction costs compared to the Rotor to be sealed. The formation of the inlet opening and the drain opening axially spaced from each other in the Each area of a bearing plate allows for easy Make a flow of coolant that is the stator flows through in the axial direction and / or flows around, whereby an effective cooling of the electric machine is achievable.

Die Zulauföffnung und/oder die Ablauföffnung sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in dem Gehäuse der elektrischen Maschine ausgebildet. In dem Gehäuse der elektrischen Maschine können auf einfache Weise die Zulauföffnung und die Ablauföffnung hergestellt werden, wodurch mit geringem Bauaufwand die elektrische Maschine in einem Kühlkreislauf der Flüssigkeitskühlung, der eine Kühlflüssigkeitspumpe und einen Wärmetauschereinrichtung aufweisen kann, angeordnet werden kann.The Inlet opening and / or the drain opening are according to a preferred embodiment the invention in the housing of the electric machine educated. In the housing of the electric machine can in a simple way, the inlet opening and the drain opening be produced, whereby the low-cost electrical Machine in a cooling circuit of liquid cooling, a cooling liquid pump and a heat exchanger device may be arranged.

Die axiale Durchströmung des Stators kann auf einfache Weise erzielt werden, wenn in dem Stator gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung mindestens eine Axialdurchbrechung als Kühlmittelkanal ausgebildet ist.The axial flow through the stator can easily achieved when in the stator according to a preferred embodiment of the invention at least one Axialdurchbrechung as Coolant channel is formed.

Sofern gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung in dem Gehäuse in dem den Stator umgebenden Bereich mindestens eine Axialausnehmung, insbesondere eine Axialnut, als Kühlmittelkanal ausgebildet ist, kann eine Umströmung des Stators mit geringem Bauaufwand erzielt werden.Provided According to a preferred embodiment of the Invention in the housing in the area surrounding the stator at least one axial recess, in particular an axial groove, as Coolant channel is formed, a flow around the Stators can be achieved with low construction costs.

Sofern gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in der Axialdurchbrechung und/oder der Axialausnehmung eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, kann die Verteilung des Kühlmittelstroms in den Axialdurchbrechungen und den Axialausnehmungen auf einfache Weise eingestellt werden.Provided according to an advantageous embodiment of the invention in the Axialdurchbrechung and / or the Axialausnehmung a throttle device can be arranged, the distribution of the coolant flow in the Axialdurchbrechungen and the Axialausnehmungen on simple Be set way.

Das erste Lagerschild und/oder das zweite Lagerschild sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Abdichtung des Kühlmittelraums mit einer sich radial nach Außen erstreckenden Erweiterung versehen. Mit einer derartigen Erweiterung kann das Lagerschild auf einfache Weise aus dem Bereich der Rotorwelle in den Bereich des Stators geführt werden, um den Kühlmittelraum gegenüber dem Rotor abzudichten.The first end shield and / or the second end shield are in accordance with a Embodiment of the invention for sealing the coolant space with a radially outwardly extending extension Mistake. With such an extension, the bearing plate in a simple way from the area of the rotor shaft in the area of the stator to the coolant space To seal against the rotor.

Die Erweiterung kann hierbei mit einer axialen Stirnseite, insbesondere dem radial inneren Bereich der Stirnseite, des Stators in Wirkverbindung stehen, um den Kühlmittelraum gegenüber dem Rotor abzudichten.The Extension can in this case with an axial end face, in particular the radially inner region of the end face, the stator are in operative connection, to seal the coolant space from the rotor.

Zudem ist es möglich, dass die Erweiterung mit einer radialen Innenseite des Stators in Wirkverbindung steht. Hierdurch kann ebenfalls der Kühlmittelraum mit geringem Bauaufwand mittels der Lagerschilde gegenüber dem Rotor abgedichtet ist.moreover It is possible that the extension with a radial Inside the stator is in operative connection. This can also be done the coolant space with low construction costs by means of End shields against the rotor is sealed.

Sofern in dem Lagerschild im Bereich der Rotorwelle eine Dichtungseinrichtung, insbesondere ein Wellendichtring, zur Abdichtung des Rotors angeordnet ist, kann bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ein trocken laufender Rotor erzielt werden, der geringe Planschverluste verursacht.Provided in the end shield in the area of the rotor shaft, a sealing device, in particular a shaft sealing ring, arranged for sealing the rotor is, in the inventive electric Machine a dry-running rotor can be achieved, the low Splash losses caused.

Besondere Vorteile sind hierbei erzielbar, wenn sich der Kühlmittelraum im Bereich des ersten Lagerschildes und/oder des zweiten Lagerschildes nach radial Innen in Richtung des Lagers der Rotorwelle und/oder der Dichtungseinrichtung der Rotorwelle erstreckt. Durch die erfindungsgemäße Flüssigkeitskühlung können somit die Lager und die Dichtungseinrichtungen, die die am stärksten von der Abwärme der elektrischen Maschine gefährdeten Bauteile darstellen, mittels der Flüssigkeitskühlung auf einfache Weise gezielt gekühlt werden.Special Advantages can be achieved in this case if the coolant space in the area of the first bearing plate and / or the second bearing plate radially inward in the direction of the bearing of the rotor shaft and / or the Seal device of the rotor shaft extends. By the invention Liquid cooling can thus the Bearings and sealing devices that are the strongest endangered by the waste heat of the electric machine Represent components, by means of liquid cooling be cooled in a simple manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor mit einer Spritzkühlung versehen, wobei in einem Lagerschild ein Überlaufkanal ausgebildet ist. Mit einer Spritzkühlung kann eine zusätzliche Kühlung des Rotors erzielt werden, wobei mittels des Überlaufkanals in dem Lagerschild geringe Planschverluste des Rotors sichergestellt werden.According to one Another embodiment of the invention is the rotor with provided a spray cooling, wherein in a bearing plate an overflow channel is formed. With a spray cooling can be achieved additional cooling of the rotor be, where by means of the overflow channel in the bearing plate low churning losses of the rotor can be ensured.

Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Antriebsachse einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit mindestens einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Bei einer Antriebsachse, die einen oder mehrere als Fahrmotoren ausgebildete, erfindungsgemäße elektrische Maschinen und/oder eine eine Hydraulikpumpe, die zur Versorgung einer Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungshydraulik der Arbeitsmaschine vorgesehen ist, antreibende elektrische Maschine umfasst, kann mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschine mit geringem baulichen Aufwand eine Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschinen und ein Anschluss der elektrischen Maschinen an einen Kühlkreislauf erzielt werden, wobei sich geringe Planschverluste der elektrischen Maschinen ergeben.Particular advantages arise in a drive axle of a mobile work machine, in particular of a truck, with at least one electric machine according to the invention. In a drive axle which comprises one or more traction motors designed as inventive electrical machines and / or a hydraulic pump, which is provided to supply a working hydraulics and / or the steering hydraulics of the working machine, driving electric machine, can with the liquid according to the invention keitskühlung the electrical machine with low structural complexity liquid cooling of the electrical machines and a connection of the electrical machines to a cooling circuit can be achieved, resulting in low churning losses of electrical machines.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigenFurther Advantages and details of the invention will be described with reference to the schematic figures illustrated embodiment explained in more detail. Show here

1 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform in einem Längsschnitt und 1 an inventive electrical machine according to a first and second embodiment in a longitudinal section and

2 ein Ausschnitt der 1 mit einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. 2 a section of the 1 with a third embodiment of an electrical machine according to the invention.

In der 1 ist eine elektrische, als Drehstrommaschinen, beispielsweise Asynchronmaschen, ausgebildete elektrische Maschine 1 dargestellt.In the 1 is an electrical, as a three-phase machines, such as asynchronous mesh formed electrical machine 1 shown.

Die elektrische Maschine 1 weist eine mit einem Rotor 2 drehfest verbundene Rotorwelle 3 und einen am Gehäuse 4 angeordneten Stator 5 auf. Der Stator 5 ist mit einer Wicklung versehen, die an den beiden axialen Enden jeweils einen Wickelkopf 5a, 5b aufweist.The electric machine 1 has one with a rotor 2 rotatably connected rotor shaft 3 and one on the case 4 arranged stator 5 on. The stator 5 is provided with a winding, which at the two axial ends in each case a winding head 5a . 5b having.

Die Rotorwelle 3 ist mittels eines Lager 6a in einem ersten Lagerschild 7a sowie mittels eines weiteren Lagers 6b einem zweiten Lagerschild 7b gelagert. Im Bereich des Lagers 6a ist weiterhin eine als Wellendichtring ausgebildete Dichtungseinrichtung 8a in dem Lagerschild 7a angeordnet, die den Rotor 2 gegenüber einem benachbarten Gehäuseraum 9a abdichtet. In dem Gehäuseraum 9a kann beispielsweise eine nass laufende Bremse oder ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein.The rotor shaft 3 is by means of a warehouse 6a in a first bearing plate 7a and by means of another camp 6b a second end shield 7b stored. In the area of the warehouse 6a is also a sealing device designed as a shaft seal 8a in the bearing plate 7a arranged the rotor 2 opposite an adjacent housing space 9a seals. In the case room 9a For example, a wet-running brake or a reduction gear can be arranged.

Die Lagerschilde 7a, 7b sind am Gehäuse 4 abgestützt bzw. einteilig mit dem Gehäuse 4 ausgebildet und erstrecken sich von dem radial inneren Bereich, in dem die Lager 6a, 6b und gegebenenfalls die Dichtungseinrichtungen 8a angeordnet sind, mittels einer Erweiterung nach radial Außen in den Bereich des Stators 5 und stehen mit dem Stator 5 in Wirkverbindung. Die Lagerschilde 7a, 7b liegen hierbei im radial inneren Bereich der entsprechenden axialen Stirnseite des Stators 5 an und dichten einen Kühlmittelraum 10, der von dem Gehäuse 4 und den beiden Lagerschilden 7a, 7b gebildet ist und in dem der Stator 5 mit der Wicklung angeordnet ist, gegenüber dem Rotor 2 ab. Zwischen den Lageschilden 7a, 7b und der entsprechenden axialen Stirnseite des Stators 5 kann hierbei eine Dichtungseinrichtung 11a, 11b, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet sein. Durch die Gestaltung der Lagerschilde 7a, 7b erstreckt sich der Kühlmittelraum ebenfalls nach radial Innen in den Bereich der Lager 6a, 6b sowie der Dichtungseinrichtung 7a.The bearing shields 7a . 7b are on the case 4 supported or in one piece with the housing 4 are formed and extend from the radially inner region in which the bearings 6a . 6b and optionally the sealing means 8a are arranged, by means of an extension radially outward into the region of the stator 5 and stand with the stator 5 in active connection. The bearing shields 7a . 7b lie here in the radially inner region of the corresponding axial end face of the stator 5 and seal a coolant space 10 from the case 4 and the two bearing shields 7a . 7b is formed and in which the stator 5 is arranged with the winding, opposite the rotor 2 from. Between the Lagschilden 7a . 7b and the corresponding axial end face of the stator 5 this can be a sealing device 11a . 11b , For example, an O-ring, be arranged. By the design of the end shields 7a . 7b The coolant space also extends radially inward into the area of the bearings 6a . 6b and the sealing device 7a ,

Im Bereich des Lagerschildes 7a ist an dem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine 1 eine Zulauföffnung 12 eines nicht näher dargestellten Kühlkreislaufs der Flüssigkeitskühlung ausgebildet. Im Bereich des Lagerschildes 7b ist entsprechend in dem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine eine Ablauföffnung 13 des Kühlkreislaufs der Flüssigkeitskühlung ausgebildet. Der Kühlkreislauf kann hierbei eine nicht näher gezeigte Wärmetauschereinrichtung umfassen, mittels der die Abwärme an die Umgebung abgeführt werden kann. Die Zulauföffnung 12 kann mit einer Kühlmittelpumpe verbunden sein oder bei einer mobilen Arbeitsmaschine an den Rücklauf einer Hydraulikanlage, beispielsweise einer Lenkungshydraulik, angeschlossen sein, so dass als Kühlmittelstrom der Flüssigkeitskühlung der Rücklaufstrom der Hydraulikanlage verwendet wird.In the area of the end shield 7a is on the case 4 the electric machine 1 an inlet opening 12 formed a cooling circuit, not shown, the liquid cooling. In the area of the end shield 7b is corresponding in the housing 4 the electric machine has a drain opening 13 the cooling circuit of the liquid cooling formed. The cooling circuit may in this case comprise a heat exchanger device not shown in detail, by means of which the waste heat can be dissipated to the environment. The inlet opening 12 can be connected to a coolant pump or connected in a mobile machine to the return of a hydraulic system, such as a steering hydraulics, so that is used as the coolant flow of the liquid cooling the return flow of the hydraulic system.

Der Stator 5 ist mit einer oder mehreren Axialdurchbrechungen 15a, 15b versehen, die mit dem Kühlmittelraum 10 in Verbindung stehen und somit Kühlmittelkanäle zur axialen Durchströmung des Stators 5 bilden.The stator 5 is with one or more axial openings 15a . 15b provided with the coolant space 10 are in communication and thus coolant channels for the axial flow through the stator 5 form.

Zusätzlich oder alternativ sind in dem Gehäuse 4 in dem den Stator 5 umgebenden Bereich eine oder mehrere Axialausnehmungen 16a, 16b ausgebildet, beispielsweise an der Innenseite des Gehäuses 4 ausgebildete Axialnuten, die Kühlmittelkanäle zu axialen Umströmung des Stators 5 bilden. Die Axialausnehmungen 16a, 16b beginnen bzw. enden hierbei im Bereich der Wickelköpfe 5a, 5b des Stators 5.Additionally or alternatively, in the housing 4 in which the stator 5 surrounding area one or more Axialausnehmungen 16a . 16b formed, for example on the inside of the housing 4 trained axial grooves, the coolant channels to axial flow around the stator 5 form. The axial recesses 16a . 16b Start or end in the field of winding heads 5a . 5b of the stator 5 ,

In den Axialdurchbrechungen 15a, 15b sowie den Axialausnehmungen 16a, 16b ist jeweils eine Drosseleinrichtung 17a, 17b bzw. 18a, 18b, beispielsweise Blenden, angeordnet, mittels denen die Verteilung des Kühlmittelstromes eingestellt werden kann.In the axial openings 15a . 15b and the Axialausnehmungen 16a . 16b is in each case a throttle device 17a . 17b respectively. 18a . 18b , For example, screens arranged, by means of which the distribution of the coolant flow can be adjusted.

Erfindungsgemäße ist somit der Stator 5 in einem Kühlmittelraum 10 angeordnet, der gegenüber dem Rotor 2 abgedichtet ist, und mittels der Zulauföffnung 12 sowie der Ablauföffnung 13 an einen Kühlkreislauf einer Flüssigkeitskühlung angeschlossen ist, wobei sich mit den Axialdurchbrechungen 15a, 15b und/oder den Axialausnehmungen 16a, 16b eine axiale Durch- bzw. Umströmung des Stators 5 von dem Kühlmittel ergibt, die eine wirkungsvolle partielle Kühlung der elektrischen Maschine 1 ermöglicht. Der durch die Pfeile verdeutlichte Kühlmittelstrom wird hierbei an den Stator 5 und die Wickelköpfe 5a, 5b, die die heißesten Bauteile der elektrischen Maschine 1 darstellen, heran- und vorbeigeführt, so dass lediglich die die Abwärme erzeugenden Bauteile der elektrischen Maschine 1 von dem Kühlmittelstrom gezielt konvektiv gekühlt werden.The invention is thus the stator 5 in a coolant room 10 arranged opposite the rotor 2 is sealed, and by means of the inlet opening 12 as well as the drain opening 13 connected to a cooling circuit of liquid cooling, with the axial openings 15a . 15b and / or the axial recesses 16a . 16b an axial flow or flow around the stator 5 resulting from the coolant, which is an effective partial cooling of the electric machine 1 allows. The illustrated by the arrows coolant flow is in this case to the stator 5 and the winding heads 5a . 5b , which are the hottest components of the electric machine 1 represent, approached and passed, leaving unmarried Lich the waste heat generating components of the electric machine 1 be cooled by the coolant flow targeted convective.

Der Kühlmittelstrom wird zudem auf einfache Weise an die Lager 6a, 6b sowie die Dichtungseinrichtung 8a herangeführt, die die am stärksten von der Abwärme gefährdeten Bauteile der elektrischen Maschine bilden, wodurch zusätzlich die Lager 6a, 6b und die Dichtungseinrichtungen 7a von der Seite des Lagerschild 7a, 7b aus auf einfache Weise gezielt konvektiv gekühlt werden können. Durch entsprechende Gestaltung der Lagerschilde 7a, 7b sowie des Stators 5 kann hierbei mit geringem Bauaufwand der Kühlmittelraum 10 gebildet werden und somit mit dem Kühlmittelstrom eine wirkungsvolle und effektive Kühlung der elektrischen Maschine 1 erzielt werden.The coolant flow is also easily to the bearings 6a . 6b as well as the sealing device 8a introduced, which form the most vulnerable to the waste heat components of the electrical machine, which in addition to the bearings 6a . 6b and the sealing devices 7a from the side of the end shield 7a . 7b can be cooled convective in a simple manner targeted. By appropriate design of the end shields 7a . 7b as well as the stator 5 this can be done with low construction costs of the coolant space 10 be formed and thus with the coolant flow effective and effective cooling of the electric machine 1 be achieved.

In der 1 ist im Bereich des Lagerschildes 7a eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 dargestellt, bei der aufgrund der Dichtungseinrichtung 8a ein trocken laufender Rotor 2 vorgesehen ist. Durch die Abdichtung des Kühlmittelsraumes 10 gegenüber dem Rotor 2 werden hierbei Planschverluste des Rotors 2 durch einen in dem Kühlmittelstrom eintauchenden Rotor 2 vermieden.In the 1 is in the area of the end shield 7a a first embodiment of an electric machine according to the invention 1 shown in the due to the sealing device 8a a dry running rotor 2 is provided. By sealing the coolant space 10 opposite the rotor 2 in this case churning losses of the rotor 2 by a rotor immersed in the coolant flow 2 avoided.

Im Bereich des Lagerschildes 7b ist in der 1 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 dargestellt, bei der der Rotor 2 mit einer nicht näher dargestellten Spritzkühlung versehen ist. Um die Planschverluste der Rotors 2 zu minimieren, ist in dem Lagerschild 7b ein Überlaufkanal 19 ausgebildet, der den Rotorraum mit einem Gehäuseraum 9b verbindet, in dem eine Bremseinrichtung und/oder eine Getriebeeinrichtung angeordnet werden kann. Bei einer derartigen elektrischen Maschine mit einer Spritzkühlung des Rotors 2 kann auf einen Dichtungseinrichtung im Bereich des Lagers 6b der Rotorwelle 3 verzichtet werden.In the area of the end shield 7b is in the 1 a second embodiment of an electric machine according to the invention 1 shown in which the rotor 2 provided with a spray cooling, not shown. To the churning losses of the rotor 2 to minimize is in the end shield 7b an overflow channel 19 formed, which the rotor space with a housing space 9b connects, in which a braking device and / or a transmission device can be arranged. In such an electric machine with a spray cooling of the rotor 2 can be applied to a sealing device in the area of the bearing 6b the rotor shaft 3 be waived.

In der 3 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 dargestellt, bei der das Lagerschild 7b mit der sich nach radial Innen erstreckenden Erweiterung mit der radialen Innenseite des Stators 5 in Wirkverbindung steht, um Kühlmittelraum 10 gegenüber dem Rotor 2 abzudichten. Zwischen der Erweiterung des Lagerschildes 7b und dem Stator 5 kann wiederum eine von beispielsweise einem O-Ring gebildete Dichtungseinrichtung 11b angeordnet sein.In the 3 is a third embodiment of an electric machine according to the invention 1 shown at the bearing plate 7b with the radially inwardly extending extension with the radially inner side of the stator 5 is operatively connected to coolant space 10 opposite the rotor 2 seal. Between the extension of the end shield 7b and the stator 5 may in turn a sealing device formed by, for example, an O-ring 11b be arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10318022 A1 [0008]

Claims

Electric machine, in particular a three-phase machine, having a rotor and a stator, wherein liquid cooling is provided for cooling the electric machine, characterized in that the stator ( 5 ) in one opposite the rotor ( 2 ) sealed coolant space ( 10 ), wherein the coolant space ( 10 ) is in communication with a cooling circuit of the liquid cooling and the stator ( 5 ) can be flowed around and / or flowed through by the coolant of the liquid cooling.

Electric machine according to claim 1, wherein a rotor shaft ( 3 ) of the rotor ( 2 ) by means of a warehouse ( 6a ) in a first end shield ( 7a ) and by means of another warehouse ( 6b ) in a second bearing plate ( 7b ) is rotatably mounted, characterized in that the coolant space ( 10 ) of a housing ( 4 ) of the electric machine ( 1 ) and the bearing shields ( 7a . 7b ) of the electric machine ( 1 ) is formed.

Electrical machine according to claim 2, characterized in that the first end shield ( 7a ) and the second bearing plate ( 7b ) for sealing the coolant space ( 10 ) with the stator ( 5 ) are in operative connection, wherein in the region of the first end shield ( 7a ) an inlet opening ( 12 ) and in the area of the second bearing plate ( 7b ) a drain opening ( 13 ) of the cooling circuit of the liquid cooling is formed.

Electrical machine according to claim 3, characterized in that the inlet opening ( 12 ) and / or the drain opening ( 13 ) in the housing ( 4 ) of the electric machine ( 1 ) are formed.

Electrical machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the stator ( 2 ) at least one axial opening ( 15a ; 15b ) is designed as a coolant channel.

Electrical machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the housing ( 4 ) in which the stator ( 5 ) surrounding area at least one axial recess ( 16a ; 16b ), in particular an axial groove, is designed as a coolant channel.

Electrical machine according to claim 5 or 6, characterized in that in the axial opening ( 15a ; 15b ) and / or the axial recess ( 16a ; 16b ) a throttle device ( 17a ; 17b ; 18a ; 18b ) is arranged.

Electrical machine according to one of claims 2 to 7, characterized in that the first end shield ( 7a ) and / or the second end shield ( 7b ) for sealing the coolant space ( 10 ) is provided with a radially outwardly extending extension.

Electrical machine according to claim 8, characterized in that the extension with an axial end face of the stator ( 5 ) is in operative connection.

Electrical machine according to claim 8, characterized in that the extension with a radial inside of the stator ( 5 ) is in operative connection.

Electrical machine according to one of claims 2 to 10, characterized in that in the end shield ( 7a ; 7b ) in the area of the rotor shaft ( 3 ) a sealing device ( 8a ), in particular a shaft seal, for sealing the rotor ( 3 ) is arranged.

Electrical machine according to one of claims 2 to 11, characterized in that the coolant space ( 10 ) in the area of the first end shield ( 7a ) and / or the second end shield ( 7b ) radially inward towards the bearing ( 6a ; 6b ) of the rotor shaft ( 3 ) and / or the sealing device ( 8a ) of the rotor shaft ( 3 ).

Electric machine according to one of claims 2 to 13, wherein the rotor ( 2 ) is provided with a spray cooling, characterized in that in a bearing plate ( 7a ; 7b ) an overflow channel ( 19 ) is trained.

Drive axle of a mobile work machine, in particular an industrial truck, with at least one electric machine ( 1 ) according to any one of the preceding claims.