DE102012200965A1

DE102012200965A1 - Cuboid armature for e.g. electric synchronous machine, has apertures e.g. rotating slots, arranged in circumferential direction and bordered on groove, where cooling medium is guided outwardly and laterally to windings in radial manner

Info

Publication number: DE102012200965A1
Application number: DE201210200965
Authority: DE
Inventors: Frank Seibicke; Patrick Gels; Joachim Sting; Jörg Waschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-07-25

Abstract

The armature has windings (21) introduced into a groove (3), and a basic channel (11) running in an axial direction and supplying a cooling medium i.e. air. The basic channel is inwardly arranged in a radial direction adjacent to the groove. Apertures (22, 23) e.g. partly rotating slots, are arranged in a circumferential direction and laterally bordered on the groove. The apertures form a channel from the basic channel to a radial outer side of the armature. The cooling medium is guided outwardly and laterally to the windings in a radial manner.

Description

Die Erfindung betrifft einen Läufer einer elektrischen Maschine mit in axialer Richtung verlaufenden Nuten, Wicklungen, welche jeweils in zumindest eine der Nuten eingebracht sind, sowie in axialer Richtung verlaufenden Grundkanälen zur Zuführung eines Kühlmediums, wobei die Grundkanäle jeweils einer der Nuten in radialer Richtung nach innen anschließend angeordnet sind, sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Läufer. The invention relates to a rotor of an electric machine having grooves extending in the axial direction, windings, which are each introduced into at least one of the grooves, and extending in the axial direction of the base channels for supplying a cooling medium, wherein the base channels in each case one of the grooves in the radial direction inwards are subsequently arranged, and an electric machine with such a rotor.

Elektrische Maschinen weisen üblicherweise einen Läufer und einen Stator auf, wobei im Läufer Wicklungen angeordnet sein können, die sich im Betrieb aufgrund von Verlusten erwärmen. Dabei kann eine geeignete Kühlung des Läufers dazu dienen, dass zulässige Grenztemperaturen der Isolation der Wicklungen nicht überschritten werden. Electric machines usually have a rotor and a stator, wherein in the rotor windings may be arranged, which heat up in operation due to losses. In this case, a suitable cooling of the rotor serve to ensure that the permissible limit temperatures of the insulation of the windings are not exceeded.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 27 20 270 DE bekannt, bei der der Läufer aus massivem Eisen besteht und die elektrische Maschine als Synchronmaschine ausgeführt ist. Im Läufer sind zur Läuferoberfläche hin offene Nuten vorgesehen, in denen, von Nutverschlusskeilen gehalten, die Leiter der Erregerwicklung isoliert angeordnet sind. Die Spulen der Erregerwicklung werden direkt gasgekühlt, wobei die als gasförmiges Kühlmittel dienende Luft über einen unten am Nutengrund liegenden axialen Kühlkanal zugeführt wird. Damit die Luft direkt die Leiter durchströmt, sind diese an mehreren, über ihre Länge verteilten Stellen mit Durchtrittsöffnungen versehen, denen entsprechende Durchtrittsöffnungen in den Isoliereinlagen und Durchtrittsöffnungen in der Windungsisolierung zugeordnet sind. Such a device is for example from the DE 27 20 270 DE is known in which the rotor is made of solid iron and the electric machine is designed as a synchronous machine. In the rotor open slots are provided to the rotor surface in which, held by Nutverschlusskeilen, the conductors of the field winding are arranged isolated. The coils of the exciter winding are directly gas-cooled, wherein the serving as a gaseous coolant air is supplied via an underlying at the bottom groove axial cooling channel. In order for the air to flow directly through the conductors, they are provided with passage openings at a plurality of points distributed over their length, to which corresponding passage openings in the insulating inserts and passage openings in the winding insulation are assigned.

Die Kühlluft wird durch ein erzeugtes Druckgefälle axial in die Grundkanäle unterhalb der die Wicklung aufnehmenden Nuten des massiven Läufers zugeführt. Durch die Durchtrittsöffnungen, welche als Löcher oder Langlöcher ausgeführt sein können und sowohl im nutverschließenden Element als auch in der Wicklung und den Isolationen ausgeführt und deckungsgleich montiert sind, ergeben sich Kanäle, die die Kühlluft vom Grundkanal kommend radial nach außen aus dem Läufer abführen. The cooling air is supplied by a generated pressure gradient axially into the base channels below the winding receiving slots of the solid rotor. Through the passage openings, which can be designed as holes or slots and executed both in the nutverschließenden element and in the winding and the insulation and mounted congruent, resulting channels that discharge the cooling air coming from the base channel radially outward from the rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung einer elektrischen Maschine mit einem Läufer, welcher in Nuten angeordnete Wicklungen aufweist, zu vereinfachen. The invention has for its object to simplify the cooling of an electric machine with a rotor, which has arranged in grooves windings.

Diese Aufgabe wird bei einem Läufer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass jeweils zumindest eine Öffnung in Umfangsrichtung seitlich angrenzend an die jeweiligen Nuten angeordnet ist, wobei die jeweilige Öffnung jeweils einen Kanal vom jeweiligen Grundkanal zur radialen Außenseite des Läufers bildet, durch welchen das Kühlmedium seitlich an den Wicklungen vorbei radial nach außen führbar ist. Diese Aufgabe wird weiter durch eine elektrische Maschine mit einem derartigen Läufer gelöst. This object is achieved in a rotor of the type mentioned above in that in each case at least one opening in the circumferential direction is arranged laterally adjacent to the respective grooves, wherein the respective opening in each case forms a channel from the respective basic channel to the radial outer side of the rotor, through which the cooling medium can be guided radially outwards laterally past the windings. This object is further achieved by an electric machine with such a rotor.

Durch die Anordnung zumindest einer Öffnung, welche sich in Umfangsrichtung seitlich angrenzend an die jeweiligen Nuten befindet, wird eine gute Kühlung gewährleistet und gleichzeitig die Kühlung des Läufers stark vereinfacht. So ist beispielsweise ein Herstellungsprozess denkbar, bei dem zunächst die Nuten und die Öffnungen in den Läufer eingebracht werden und anschließend die Wicklungen samt Isolierung in einem Schritt in die Nuten eingebracht werden. Dabei kann die Isolierung beispielsweise eine Windungsisolierung zwischen einzelnen Leitern sowie eine alle Leiter gemeinsam umgebende Hauptisolierung aufweisen, wobei letztere die Leiter jeweils gegenüber Nutwänden und Nutengrund isolieren. Zusätzlich können noch Isoliereinlagen vorgesehen sein, welche die Isolierung der Wicklungen vervollständigen, wobei schließlich ein nutverschließendes Element die Wicklung radial nach außen abschließt. The arrangement of at least one opening, which is located laterally adjacent to the respective grooves in the circumferential direction, a good cooling is ensured while greatly simplifying the cooling of the rotor. Thus, for example, a manufacturing process is conceivable in which initially the grooves and the openings are introduced into the rotor and then the windings and insulation are introduced in one step into the grooves. In this case, the insulation may have, for example, a winding insulation between individual conductors as well as a main insulation surrounding all the conductors together, the latter insulating the conductors in each case against groove walls and groove bottom. In addition, insulating inserts can also be provided, which complete the insulation of the windings, wherein finally a nutverschließendes element closes the winding radially outward.

Die Wicklungen können recht komplexe Isolierungskonzepte aufweisen, wobei durch den erfindungsgemäßen Läufer ermöglicht wird, diese Wicklungen in den schon mit Nuten und Öffnungen versehen Läufer einzubringen. Somit entfallen aufwändige Fertigungsschritte, bei welchen Durchtrittsöffnungen innerhalb der Wicklungen, in den Hauptisolierungen und in den Isoliereinlagen erzeugt werden müssen und schließlich zielgenau zusammengesetzt werden müssen, damit die Durchtrittsöffnungen sich überdecken und eine durch die jeweilige Wicklung samt Isolierung hindurchgehende Durchtrittsöffnung bilden. Weiterhin entfällt, das nutverschließende Element ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen zu versehen, welche bei der Herstellung mit den Durchtrittsöffnungen der Wicklungen zur Deckung kommen müssen. The windings can have quite complex insulation concepts, wherein it is made possible by the rotor according to the invention to introduce these windings in the already provided with grooves and openings runners. This eliminates complex manufacturing steps in which passages within the windings, in the main insulation and in the insulating inserts must be generated and finally must be accurately assembled so that the passages overlap and form a through the respective winding including insulation passing through opening. Furthermore, it is not necessary to provide the nutverschließende element with through openings, which must come in the manufacture of the passages of the windings to cover.

Durch das Einbringen der Öffnungen in den Läufer entsteht zudem kein nennenswerter Mehraufwand, da während eines Fertigungsschrittes die Nuten in den Läufer eingebracht werden und ohne großen Aufwand die Öffnungen eingebracht werden können. Die Vereinfachung der einzulegenden Wicklungen erlaubt hingegen eine wesentlich schnellere Herstellung eines erfindungsgemäßen Läufers, was schließlich Kosten einspart. By introducing the openings in the rotor also creates no significant additional effort, since during a manufacturing step, the grooves are introduced into the rotor and the openings can be introduced without much effort. The simplification of the windings to be inserted, however, allows a much faster production of a rotor according to the invention, which ultimately saves costs.

Durch die Vermeidung von Langlöchern oder Löchern in der Ausführung der Wicklung, der Isolation und dem nutverschließenden Element kann somit die Zahl der Fertigungsschritte reduziert werden. Es kann ein aus anderen Läuferbauformen standardisiertes Isolationssystem eingesetzt werden, wodurch die Fertigungskosten reduziert werden. By avoiding slots or holes in the execution of the winding, the insulation and the nutverschließenden element thus the number of manufacturing steps can be reduced. It can be used a standardized from other rotor designs isolation system, whereby the manufacturing costs are reduced.

Weiterhin ist insbesondere bei Läufern von Synchronmaschinen von Vorteil, dass durch das Einbringen der Öffnungen das Gesamtgewicht des Läufers verringert wird. Dies liegt daran, dass für die Wicklungen dieselbe Materialmenge wie bei einem herkömmlichen Läufer verwendet wird und bei der Isolierung der Wicklung gegebenenfalls ein wenig Material eingespart werden kann. Durch die Öffnungen des Läufers ergeben sich jedoch klare Material- und Masseneinsparungen. Durch die geringere mechanische Beanspruchung können beispielsweise weniger leistungsstarke Lager bei der Herstellung einer elektrischen Maschine mit dem erfindungsgemäßen Läufer verwendet werden. Zusätzlich sinkt die Massenträgheit der Maschine, da der Läufer weniger Masse aufweist, welche zudem an weniger weit von der Rotationsachse entfernten Stellen liegt. Dies erlaubt ein dynamischeres Beschleunigen und Abbremsen des Läufers und führt zu Energie- und Kosteneinsparungen im Betrieb der Maschine. Furthermore, it is particularly advantageous in the case of rotors of synchronous machines that the total weight of the rotor is reduced by the introduction of the openings. This is due to the fact that the same amount of material is used for the windings as in a conventional rotor, and that a small amount of material can be saved when insulating the winding. However, the openings of the rotor result in clear material and mass savings. Due to the lower mechanical stress, for example, less powerful bearings can be used in the manufacture of an electric machine with the rotor according to the invention. In addition, the inertia of the machine decreases because the rotor has less mass, which is also located at less far from the axis of rotation points. This allows a more dynamic acceleration and deceleration of the rotor and leads to energy and cost savings in the operation of the machine.

Im Übrigen kann die Kühlleistung derart gewählt werden, dass sie vergleichbar mit den bekannten Läufern ist. Wird eine vergleichsweise große Anzahl an Öffnungen in den Läufer eingebracht, ist sogar eine größere Kühlleistung erreichbar, ohne dabei die mechanische Stabilität des Läufers zu beeinträchtigen. Incidentally, the cooling capacity can be selected such that it is comparable to the known runners. If a comparatively large number of openings is introduced into the rotor, even a greater cooling capacity can be achieved without impairing the mechanical stability of the rotor.

Das Kühlmedium ist bevorzugterweise gasförmig, wobei beispielsweise Luft zum Einsatz kommen kann. Denkbar ist, dass das Kühlmedium an zumindest einem axialen Ende des Läufers durch eine Zwangslüftung zugeführt wird. Dies bietet vor allem bei niedrigen Drehzahlen den Vorteil einer konstant hohen Kühlleistung. Bei höheren Drehzahlen kann der Läufer auch ohne eine Zwangslüftung betrieben werden, da sich dann durch die Rotation und die auftretenden Zentrifugalkräfte ein Druckgradient bildet, welcher das Kühlmedium nach außen befördert. The cooling medium is preferably gaseous, wherein, for example, air can be used. It is conceivable that the cooling medium is supplied to at least one axial end of the rotor by a forced ventilation. This offers the advantage of consistently high cooling performance, especially at low speeds. At higher speeds, the rotor can also be operated without forced ventilation, since then forms by the rotation and the centrifugal forces occurring a pressure gradient, which conveys the cooling medium to the outside.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Grundkanäle in Umfangsrichtung jeweils schmaler als die jeweiligen Nuten und die jeweilige Öffnung erstreckt sich jeweils bis zum radial innen liegenden Ende des jeweiligen Grundkanals. In an advantageous embodiment of the invention, the base channels in the circumferential direction are each narrower than the respective grooves and the respective opening extends in each case to the radially inner end of the respective base channel.

Die Wicklungen liegen jeweils auf dem radial innen liegenden Ende der jeweiligen Nut auf, da der darunterliegende Grundkanal schmaler ist. Zusammen mit den nutverschließenden Elementen werden die Nuten damit in radialer Richtung fixiert, wobei gleichzeitig die Versorgung mit Kühlmittel gewährleistet wird. The windings are in each case on the radially inner end of the respective groove, since the underlying underlying channel is narrower. Together with the nutverschließenden elements, the grooves are thus fixed in the radial direction, while ensuring the supply of coolant.

Die jeweilige Öffnung, welche sich bis zum radial innen liegenden Ende des jeweiligen Grundkanals erstreckt, ermöglicht zusammen mit dem jeweiligen Grundkanal eine gute Führung des Kühlmittelstroms. Dabei wird ein Kanal mit genügend großem Querschnitt für den Kühlmittelstrom bereitgestellt, insbesondere beim Übergang vom Grundkanal in die jeweilige Öffnung. Zusätzlich kann eine Öffnung mit der genannten radialen Erstreckung vergleichsweise leicht gefertigt werden, insbesondere beim Einbringen der Nut in den Läufer und beispielsweise durch spanende Bearbeitungsverfahren oder durch Trennverfahren. The respective opening, which extends to the radially inner end of the respective basic channel, together with the respective basic channel allows a good guidance of the coolant flow. In this case, a channel is provided with a sufficiently large cross section for the coolant flow, in particular during the transition from the base channel into the respective opening. In addition, an opening with said radial extension can be made comparatively easily, in particular when introducing the groove into the rotor and, for example, by machining processes or by separation processes.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine der jeweiligen Öffnungen als in Umfangsrichtung zumindest teilweise umlaufender Schlitz ausgeführt. In an advantageous embodiment of the invention, at least one of the respective openings is designed as a circumferential slot at least partially circumferential.

Dadurch wird eine besonders große Kühlleistung erreicht, da die jeweilige Wicklung über den Schlitz direkt mit dem Kühlmedium versorgt wird und zusätzliche auch der restliche Läufer eine große Kühlfläche entlang der Oberfläche des Schlitz aufweist, die ebenfalls mit dem Kühlmedium versorgt wird. As a result, a particularly large cooling capacity is achieved because the respective winding is supplied via the slot directly with the cooling medium and additional and the rest of the rotor has a large cooling surface along the surface of the slot, which is also supplied with the cooling medium.

Ferner werden durch den Schlitz die oben erwähnte Masse und die oben erwähnte Massenträgheit des Läufers besonders stark reduziert, was weitere Vorteile im Hinblick auf Materialkosten, mögliche Energieeinsparungen und die Dynamik einer Maschine mit einem solchen Läufer bietet. Further, the slot greatly reduces the above-mentioned mass and rotor inertia, which provides further advantages in terms of material cost, potential energy savings, and the dynamics of a machine having such a rotor.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest zwei der Öffnungen paarweise in Umfangsrichtung beiderseits jeweils einer der Nuten angeordnet. In an advantageous embodiment of the invention, at least two of the openings are arranged in pairs in the circumferential direction on either side of each of the grooves.

Durch die paarweise Anordnung von Öffnungen beiderseits einer Nut kann die Fertigung weiter vereinfacht werden. Beispielsweise kann ein Loch vorgesehen werden, welches insbesondere als in Umfangsrichtung umlaufender Schlitz, zylindrisch oder kegelförmig ausgeführt sein kann. Denkbar ist auch ein Loch mit einem elliptischen Querschnitt, der auch von der radialen Tiefe des Loches abhängen kann. The pairwise arrangement of openings on both sides of a groove, the production can be further simplified. For example, a hole can be provided, which can be designed in particular as circumferential in the circumferential direction slot, cylindrical or conical. Also conceivable is a hole with an elliptical cross section, which may also depend on the radial depth of the hole.

Ein solches Loch weist dabei eine derartige räumliche Ausdehnung im Läufer aus, dass die Wicklung aufgenommen werden kann und beiderseits der Nut die beiden paarweise angeordneten Öffnungen gebildet werden. Insbesondere kann das Loch als Bohrung ausgeführt werden, wobei die Wicklung die Bohrung mittig, senkrecht zur Rotationsachse der Bohrung durchläuft und die beiden Öffnungen durch die verbleibenden seitlichen Abschnitte gebildet werden, welche jeweils die Form eines Kreisabschnitts aufweisen. Such a hole has such a spatial extent in the rotor that the winding can be accommodated and on both sides of the groove, the two paired openings are formed. In particular, the hole can be made as a bore, wherein the winding passes through the bore centrally, perpendicular to the axis of rotation of the bore and the two openings are formed by the remaining lateral portions, which each have the shape of a circular section.

Das Einbringen eines Loches, welches in zwei Öffnungen resultiert, welche paarweise angeordnet sind, kann in einem einzigen Fertigungsschritt durchgeführt werden. Dadurch wird ein Fertigungsschritt eingespart, was Kostenvorteile bietet. The introduction of a hole resulting in two openings, which are arranged in pairs, can in a single manufacturing step be performed. This saves a manufacturing step, which offers cost advantages.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine kann beispielsweise als Synchronmaschine oder Asynchronmaschine ausgeführt sein, welche motorisch oder generatorisch betrieben werden kann. An electrical machine according to the invention can be designed, for example, as a synchronous machine or asynchronous machine, which can be operated by a motor or generator.

Generell kann der Läufer massiv ausgeführt sein, wobei die Nuten, die Grundkanäle und die Öffnungen gefräst oder gebohrt werden können. In general, the runner can be made solid, with the grooves, the base channels and the openings can be milled or drilled.

Denkbar ist auch ein Läufer, welcher ein Blechpaket aufweist. Die Nuten, die Grundkanäle und die Öffnungen können dann gestanzt ausgeführt werden, da eine spanende Bearbeitung die zwischen den Blechen des Blechpakets befindliche Isolierung beschädigen würde. It is also conceivable a runner, which has a laminated core. The grooves, the base channels, and the openings may then be punched, as machining would damage the insulation between the laminations of the laminated core.

Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf Rotationsmaschinen mit einem zylindrischen Läufer und einem zylindrischen Stator anwendbar. Gleichermaßen können die erwähnten Grundkanäle und Öffnungen auch in einem Läufer von Linearmaschinen eingebracht werden, welche einen im Wesentlichen quaderförmigen Läufer und einen quaderförmigen Stator aufweisen. Somit kann die vorliegende Erfindung problemlos auch bei Linearmaschinen eingesetzt werden. Furthermore, the present invention is applicable to rotary machines having a cylindrical rotor and a cylindrical stator. Similarly, the mentioned basic channels and openings can also be incorporated in a rotor of linear machines, which have a substantially cuboidal rotor and a cuboid stator. Thus, the present invention can be easily used in linear machines.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung eines Radialschnitts durch einen Läufer gemäß Stand der Technik und 1 a schematic representation of a radial section through a rotor according to the prior art and

2 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Läufers. 2 a schematic diagram of an embodiment of the rotor according to the invention.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Radialschnitts durch einen Läufer 1 gemäß Stand der Technik. 1 shows a schematic diagram of a radial section through a rotor 1 according to the prior art.

Der Läufer 1 einer elektrischen Synchronmaschine besteht aus massivem Eisen. In ihm sind zur Läuferoberfläche 2 hin offene Nuten 3 vorgesehen, in denen, von Nutenverschlusskeilen 4 gehalten, die Leiter 5 der Erregerwicklung isoliert angeordnet sind. The runner 1 An electric synchronous machine is made of solid iron. In it are to the runner surface 2 open grooves 3 provided, in which, of slot wedges 4 held, the ladder 5 the excitation winding are arranged isolated.

Zwischen den einzelnen Leitern 5 ist jeweils eine Windungsisolierung 6 angeordnet. Außerdem sind alle Leiter 5 gemeinsam von einer Hauptisolierung 7 umgeben, die sie gegenüber den Nutwänden 8 und dem Nutengrund 9 isolieren. Ferner sind noch oberhalb und unterhalb der Leiter 5 Isoliereinlagen 10 vorgesehen. Between the individual ladders 5 each is a winding isolation 6 arranged. Besides, all are leaders 5 together from a main insulation 7 Surrounded by the groove walls 8th and the groove bottom 9 isolate. Furthermore, there are still above and below the ladder 5 insulating inserts 10 intended.

Die Spulen der Erregerwicklung werden direkt gasgekühlt. Die als gasförmiges Kühlmittel dienende Luft wird über einen unten am Nutengrund 9 liegenden axialen Kühlkanal 11 zugeführt. Damit die Luft direkt die Leiter 5 durchströmt, sind diese an mehreren, über ihre Länge verteilten Stellen mit Durchtrittsöffnungen 12 versehen, denen entsprechende Durchtrittsöffnungen 13 in den Isoliereinlagen 10 und Durchtrittsöffnungen 14 in der Windungsisolierung 6 zugeordnet sind. Auch die Hauptisolierung 7 ist am Nutengrund 9 mit einer entsprechenden Durchtrittsöffnung 15 versehen, ebenso der Nutenverschlusskeil 4 mit der Durchtrittsöffnung 16. Auf diese Weise entstehen radiale bzw. schräggerichtete Kühlkanäle 17, die vom axialen Kühlkanal 11 ausgehend zur Läuferoberfläche 2 führen. Über die blanken Innenflächen der Durchtrittsöffnungen 12 in den Leitern 5 wird von der die radialen Kühlkanäle 17 strömenden Luft die während des Betriebes auftretende Wärme abgeführt. The coils of the excitation winding are directly gas-cooled. The serving as gaseous coolant air is a bottom of the groove bottom 9 lying axial cooling channel 11 fed. So that the air directly the ladder 5 flows through, these are at several, distributed over its length locations with openings 12 provided, which corresponding passages 13 in the insulating inserts 10 and passageways 14 in the winding isolation 6 assigned. Also the main insulation 7 is at the bottom of the groove 9 with a corresponding passage opening 15 provided, as well as the Nutenverschlusskeil 4 with the passage opening 16 , In this way, radial or inclined cooling channels arise 17 coming from the axial cooling channel 11 starting from the runner surface 2 to lead. About the bare inner surfaces of the openings 12 in the ladders 5 is from the the radial cooling channels 17 flowing air dissipates the heat occurring during operation.

2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Läufers 1. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotor according to the invention 1 ,

Der Läufer 1 weist eine Nut 3 auf, welche an der Läuferoberfläche 2 in axialer Richtung verläuft. Radial innen schließt sich ein ebenfalls in axialer Richtung verlaufender Grundkanal 11 an die Nut 3 an. Durch den Grundkanal 11 ist ein Kühlmedium zuführbar, was durch einen Pfeil kenntlich gemacht wurde. In die Nut 3 ist eine Wicklung 21 sowie ein Nutverschlusskeil 4 als nutverschließendes Element eingebracht. The runner 1 has a groove 3 on which at the runner surface 2 runs in the axial direction. Radial inside closes a likewise extending in the axial direction of the base channel 11 to the groove 3 at. Through the basic channel 11 is a cooling medium fed, which was indicated by an arrow. In the groove 3 is a winding 21 as well as a slot lock wedge 4 introduced as nutverschließendes element.

Der Läufer 1 weist zwei radial nach innen ragende Öffnungen 22 auf, die durch ein zylindrisches Loch in den Läufer 1 eingebracht wurden, wobei die Wicklung 21 durch das Loch hindurchgeführt wird. Das Loch und somit die beiden Öffnungen 22 erstrecken sich bis zum inneren Ende des Grundkanals 11. Das Kühlmedium kann daher vom Grundkanal 11 in die Öffnungen 22 fließen und radial nach außen abfließen, was ebenfalls durch Pfeile dargestellt wird. Das Kühlmedium umströmt dabei die Wicklung 21, so dass diese gekühlt wird. Das Loch kann beispielsweise in Form einer Bohrung in den Läufer 1 eingebracht werden. The runner 1 has two radially inwardly projecting openings 22 on, passing through a cylindrical hole in the runner 1 were introduced, with the winding 21 is passed through the hole. The hole and thus the two openings 22 extend to the inner end of the basic channel 11 , The cooling medium can therefore from the base channel 11 in the openings 22 flow and flow radially outward, which is also represented by arrows. The cooling medium flows around the winding 21 so that it is cooled. The hole can, for example, in the form of a hole in the rotor 1 be introduced.

Weiterhin sind ein Schlitz 23, der an die eine Seite der Nut 3 anschließt, und ein Schlitz 23 vorgesehen, der an die gegenüberliegende Seite der Nut 3 anschließt. Auch die Schlitze 23 erstrecken sich bis zum inneren Ende des Grundkanals 11, so dass das Kühlmedium vom Grundkanal 11 in die Schlitze 23 fließen und nach radial außen fließen kann, was wiederum durch Pfeile gekennzeichnet wird. Somit wird auch durch die Schlitze 23 die Wicklung 21 vom Kühlmedium umströmt und gekühlt. Furthermore, a slot 23 which is on one side of the groove 3 connects, and a slot 23 provided on the opposite side of the groove 3 followed. Also the slots 23 extend to the inner end of the basic channel 11 so that the cooling medium from the base channel 11 in the slots 23 flow and can flow radially outward, which in turn is indicated by arrows. Thus, also through the slots 23 the winding 21 flows around the cooling medium and cooled.

Selbstverständlich kann ein Läufer 1 lediglich eine der genannten Öffnungen 22, eine Mehrzahl einer Art der genannten Öffnungen 22 oder beliebige Kombinationen aufweisen. Of course, a runner 1 only one of the openings mentioned 22 , a plurality of a kind of said openings 22 or have any combinations.

Der Läufer 1 kann für eine Rotationsmaschine als Rotor verwendet werden, indem er zylindrisch mit axial verlaufenden Nuten 3 ausgeführt wird. Weiterhin kann der Läufer 1 für eine Linearmaschine verwendet werden, indem er nicht zylindrisch, sondern quaderförmig ausgeführt wird und die Nuten 3 parallel zueinander auf einer der Oberflächen angeordnet sind. The runner 1 can be used as a rotor for a rotary machine by being cylindrical with axially extending grooves 3 is performed. Furthermore, the runner 1 be used for a linear machine in that it is not cylindrical, but cuboidal and the grooves 3 are arranged parallel to each other on one of the surfaces.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Läufer einer elektrischen Maschine mit in axialer Richtung verlaufenden Nuten, Wicklungen, welche jeweils in zumindest eine der Nuten eingebracht sind, sowie in axialer Richtung verlaufenden Grundkanälen zur Zuführung eines Kühlmediums, wobei die Grundkanäle jeweils einer der Nuten in radialer Richtung nach innen anschließend angeordnet sind. In summary, the invention relates to a rotor of an electric machine having axially extending grooves, windings, which are each incorporated in at least one of the grooves, and extending in the axial direction of the base channels for supplying a cooling medium, wherein the base channels in each case one of the grooves in the radial direction are arranged inside afterwards.

Um die Kühlung einer elektrischen Maschine mit einem Läufer, welcher in Nuten angeordnete Wicklungen aufweist, zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass jeweils zumindest eine Öffnung in Umfangsrichtung seitlich angrenzend an die jeweiligen Nuten angeordnet ist, wobei die jeweilige Öffnung jeweils einen Kanal vom jeweiligen Grundkanal zur radialen Außenseite des Läufers bildet, durch welchen das Kühlmedium seitlich an den Wicklungen vorbei radial nach außen führbar ist. In order to simplify the cooling of an electric machine with a rotor, which has windings arranged in grooves, it is proposed that in each case at least one opening in the circumferential direction is arranged laterally adjacent to the respective grooves, wherein the respective opening in each case a channel from the respective base channel forms radial outer side of the rotor, through which the cooling medium laterally on the windings can be guided radially outward.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2720270 [0003]

Claims

Runner ( 1 ) of an electrical machine with - in the axial direction grooves ( 3 ), - Windings ( 21 ), which in each case in at least one of the grooves ( 3 ) are introduced, - extending in the axial direction of the base channels ( 11 ) for supplying a cooling medium, wherein the basic channels ( 11 ) one of the grooves ( 3 ) are subsequently arranged in the radial direction inwardly, characterized in that - in each case at least one opening ( 22 . 23 ) in the circumferential direction laterally adjacent to the respective grooves ( 3 ), wherein the respective opening ( 22 . 23 ) one channel each from the respective basic channel ( 11 ) to the radial outside of the rotor ( 1 ), through which the cooling medium laterally on the windings ( 21 ) is guided past radially outward.

A runner according to claim 1, wherein the fundamental channels ( 11 ) in the circumferential direction in each case narrower than the respective grooves ( 3 ) and wherein the respective opening ( 22 . 23 ) each to the radially inner end of the respective basic channel ( 11 ).

Rotor according to one of the preceding claims, wherein at least one of the respective openings ( 22 . 23 ) as a circumferentially at least partially circumferential slot ( 23 ) is executed.

Rotor according to one of the preceding claims, wherein at least two of the openings ( 22 . 23 ) in pairs in the circumferential direction on both sides in each case one of the grooves ( 3 ) are arranged.

Electric machine with a runner ( 1 ) according to any one of the preceding claims.