DE102009047212A1

DE102009047212A1 - Elektridvhe Maschine

Info

Publication number: DE102009047212A1
Application number: DE102009047212A
Authority: DE
Inventors: Denis Kern
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Es sind schon elektrische Maschinen bekannt mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse ausgebildeten Kühlkanal. In dem Kühlkanal sind viele parallel verlaufende Leitstege angeordnet, die die Strömung in axialer Richtung des Gehäuses leiten. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Umströmung des Gehäuses der elektrischen Maschine sichergestellt, so dass die Ausbildung von sogenannten "Hot-Spots" aufgrund von lokal unzureichenden Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels verhindert wird. Die Leitstege reichen vom Innenumfang bis an den Außenumfang des Kühlkanals und bilden auf diese Weise parallele Axialkanäle, die gegeneinander abgeschlossen sind. Nachteilig ist, dass die Ausführung mit den vielen Leitstegen vergleichsweise aufwendig ist. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine wird die Wärmeübertragung verbessert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kühlkanal (9) quer zur Strömungsrichtung angeordnete, von dem Fluid überströmbare Erhöhungen (10) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine elektrische Maschine aus der DE 101 41 693 A1 bekannt mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse ausgebildeten Kühlkanal. In dem Kühlkanal sind viele parallel verlaufende Leitstege angeordnet, die die Strömung in axialer Richtung des Gehäuses leiten. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Umströmung des Gehäuses der elektrischen Maschine sichergestellt, so dass die Ausbildung von sogenannten „Hot-Spots” aufgrund von lokal unzureichenden Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels verhindert wird. Die Leitstege reichen vom Innenumfang bis an den Außenumfang des Kühlkanals und bilden auf diese Weise parallele Axialkanäle, die gegeneinander abgeschlossen sind. Nachteilig ist, dass die Ausführung mit den vielen Leitstegen vergleichsweise aufwendig ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Wärmeübertragung im Kühlkanal verbessert wird, indem der Kühlkanal quer zur Strömungsrichtung angeordnete, von dem Fluid überströmbare Erhöhungen aufweist. Durch die überströmbaren Erhöhungen stellt sich im Gegensatz zum Stand der Technik keine überwiegende Axialströmung, sondern eine Strömung in Umfangsrichtung ein. Dadurch wird erreicht, dass kein Verteilerkanal und Sammelkanal am jeweiligen Ende des Gehäuses erforderlich ist. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Ausführung eine auf den Umfang bezogene gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums erzielt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Maschine möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Erhöhungen rippenförmig, stegförmig oder wellenförmig ausgeführt.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Erhöhungen jeweils eine Verengung, Einschnürung oder Verjüngung im Kühlkanal bilden, da auf diese Weise die Wärmeübertragung von dem Gehäuse auf das Kühlmittel verbessert wird. An der Abrisskante der Verjüngung entstehen Wirbelströmungen, die das vorbeiströmende kältere Kühlmedium kontinuierlich mit wärmerem Kühlmedium aus den Randzonen mischen.
Die Erhöhungen können vorteilhafterweise am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Kühlkanals angeordnet sein.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Erhöhungen eine der Strömung zugewandte Anströmseite und eine der Strömung abgewandte Abströmseite haben, wobei die Anströmseite eine in Strömungsrichtung ansteigende Schräge und die Abströmseite eine in Strömungsrichtung abfallende Schräge aufweist. Auf diese Weise sind die Erhöhungen bei der Herstellung besonders leicht entformbar.
Auch vorteilhaft ist, wenn die Erhöhungen in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet und über die Länge des Kühlkanals verteilt sind, da auf diese Weise die Wärmeübertragungsfläche erhöht und dadurch die Wärmeübertragung verbessert wird.
Vorteilhaft ist, wenn die Erhöhungen in Strömungsrichtung gesehen über die gesamte Breite des Kühlkanals verlaufen, da auf diese Weise eine besonders große Wärmeübertragungsfläche für das Kühlmedium bereitgestellt wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Die elektrische Maschine kann ein Generator, ein elektrischer Motor oder ein sogenannter Motorgenerator sein, der als elektrischer Motor und als Generator arbeiten kann.
Die elektrische Maschine weist in bekannter Weise einen in einem Gehäuse 1 aufgenommenen Stator 2 mit einer Statorwicklung 3 und einen vom Stator 2 unter Belassung eines Luftspaltes 4 konzentrisch umschlossenen Rotor 5 auf, der auf drehbar gelagerten Rotorwelle 6 sitzt.
Die Verlustwärme der elektrischen Maschine wird durch eine Kühlung des Gehäuses 1 abgeführt. Dazu ist im Gehäuse 1 ein Kühlkanal 9 ausgebildet, der beispielsweise ein zylinderförmiger Hohlraum im Gehäuse 1 ist. Der Kühlkanal 9 hat einen Einlass 9.1 und einen Auslass 9.2 und wird von einem Kühlmittel durchströmt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kühlkanal 9 quer zur Strömungsrichtung angeordnete, von dem Fluid überströmbare Erhöhungen 10 aufweist. Die Erhöhungen 10 sind beispielsweise rippenförmig, stegförmig oder wellenförmig ausgeführt. Die erfindungsgemäßen Erhöhungen 10 bilden jeweils eine Verengung, Einschnürung oder Verjüngung 11 im Kühlkanal 9. Der Kühlkanal 9 hat bezüglich der Achse der Rotorwelle 6 einen Innenumfang und einen Außenumfang, wobei die Erhöhungen 10 am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Kühlkanals 9 angeordnet sein können. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Erhöhungen 10 in Strömungsrichtung gesehen nacheinander abwechselnd am Innenumfang und am Außenumfang des Kühlkanals angeordnet.
Die Erhöhungen 10 sind in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet und über die Länge des Kühlkanals 9 verteilt. Die Erhöhungen 10 verlaufen jeweils über zumindest einen Teil der quer zur Strömungsrichtung gemessenen Breite des Kühlkanals 9, beispielsweise über die gesamte Breite. In Strömungsrichtung gesehen zwischen den Erhöhungen 10 sind Kühlkanalabschnitte 12 gebildet, die gegenüber den Verengungen 11 in radialer Richtung bezüglich der Achse der Rotorwelle 6 erweitert sind. Die Erhöhungen 10 haben eine in radialer Richtung gemessene Höhe h, die von einer der Erhöhungen 10 zur in Strömungsrichtung nächsten Erhöhung 10 unterschiedlich oder gleich sein kann. Beispielsweise kann die Höhe h von Erhöhung 10 zu Erhöhung 10 zunehmen oder abnehmen, um eine optimale Wärmeübertragung einzustellen.
Die Erhöhungen 10 haben eine der Strömung zugewandte Anströmseite 10.1 und eine der Strömung abgewandte Abströmseite 10.2, wobei gemäß dem Ausführungsbeispiel die Anströmseite 10.1 eine in Strömungsrichtung ansteigende Schräge und die Abströmseite 10.2 eine in Strömungsrichtung abfallende Schräge aufweist. Selbstverständlich können die Erhöhungen 10 auch keine Schrägen haben und beispielsweise stufenförmig ausgeführt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 10141693 A1 [0001]

Claims

Elektrische Maschine mit einem Gehäuse (1) und einem in dem Gehäuse (1) ausgebildeten Kühlkanal (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (9) quer zur Strömungsrichtung angeordnete, von dem Fluid überströmbare Erhöhungen (10) aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (10) rippenförmig, stegförmig oder wellenförmig ausgeführt sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen jeweils eine Verengung, Einschnürung oder Verjüngung (11) des Kühlkanals (9) bilden.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (10) am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Kühlkanals (9) angeordnet sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (10) in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet und über die Länge des Kühlkanals (9) verteilt sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (10) in Strömungsrichtung gesehen über die gesamte Breite des Kühlkanals (9) verlaufen.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhöhungen (10) in Strömungsrichtung konstant ist oder zu- oder abnimmt.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (10) eine der Strömung zugewandte Anströmseite (10.1) und eine der Strömung abgewandte Abströmseite (10.2) haben, wobei die Anströmseite (10.1) eine in Strömungsrichtung ansteigende Schräge und die Abströmseite (10.2) eine in Strömungsrichtung abfallende Schräge aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (9) ein zylinderförmiger Hohlraum im Gehäuse (1) ist.