DE102012217361A1 - Elektrische Maschine mit Wärmetauscher - Google Patents

Elektrische Maschine mit Wärmetauscher Download PDF

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    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Grundkörper (1), einem Rotor (9) und einem Wärmetauscher (10), wobei der Grundkörper (1) zumindest einen Ständer (2) umfasst und im Grundkörper (1) Kühlkanäle (4) für ein Kühlfluid ausgebildet sind, und wobei der Rotor (9) derart im Grundkörper (1) gelagert ist, dass der Rotor (9) um eine Rotationsachse drehbar ist. Der Wärmetauscher (10) ist im Grundkörper (1) ausgebildet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Grundkörper, einem Rotor und einem Wärmetauscher, wobei der Grundkörper zumindest einen Ständer umfasst und im Grundkörper Kühlkanäle für ein Kühlfluid ausgebildet sind, und wobei der Rotor derart im Grundkörper gelagert ist, dass der Rotor um eine Rotationsachse drehbar ist.
  • Bei elektrischen Maschinen, z.B. bekannt aus der DE 10 2010 064 010 , mit einer direkten Wicklungskühlung werden die Maschinenwicklungen mit Hohlleitern ausgeführt. Durch diese strömt ein elektrisch isolierendes Kühlfluid mit einer möglichst niedrigen Viskosität und einer möglichst hohen Wärmetransportkapazität.
  • Das Kühlsystem für die Hohlleiterkühlung kann zweiteilig ausgeführt sein. Der Teil des Kühlsystems, welcher eine speziell isolierende und niedrig viskose Kühlflüssigkeit enthält, wird in das Maschinengehäuse integriert. Dieses Kühlsystem erfordert einen speziellen Wärmetauscher für die Kopplung des inneren und des äußeren Kühlkreislaufs. Der äußere Kühlkreislauf führt die Wärme der Maschine an deren Umgebung ab.
  • Als Kühlfluid für die Kühlkreisläufe kommen unterschiedliche Substanzen zum Einsatz. Es können Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden. Flüssigkeiten bieten in der Regel den Vorteil eine hohe Wärmekapazität aufzuweisen, und damit besser geeignet zu sein als Gase eine hohe Wärmemenge bzw. Abwärme aus der Maschine abzuführen. Somit kann mit Flüssigkeiten eine gute Kühlung gewährleistet werden. Im Fall der Hohlleiterkühlung ist eine geringe Viskosität der Kühlflüssigkeit vorteilhaft. Eine hohe Viskosität, insbesondere bei geringer Anfangs und/oder Betriebstemperatur erfordert eine hohe Pumpleistung für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf und reduziert so den Wirkungsgrad der Maschine.
  • Kühlflüssigkeiten mit geringer Viskosität können brennbar sein und bei Materialien des Kühlkreislaufs, z.B. Leitungen aus Kunststoffen zu Versprödung führen. Somit ist der Kühlkreislauf mit der brennbaren Kühlflüssigkeit klein zu halten.
  • Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines äußeren Kühlkreislaufs mit einer unproblematischen Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser und einem inneren Kühlkreislauf mit der z.B. brennbaren Kühlflüssigkeit. Zum Wärmeaustausch zwischen dem inneren und dem äußeren Kühlkreislauf dient ein externer Wärmetauscher, welcher Platz verbraucht und mit Zu- und Ableitungen zum inneren Kühlkreislauf das Risiko beim Handling der brennbaren Flüssigkeit erhöht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine elektrische Maschine anzugeben, welche die zuvor beschrieben Probleme löst bzw. bei welcher diese vermieden werden. Insbesondere ist es Aufgabe eine elektrische Maschine mit einer kompakten, preiswerten Kühlung anzugeben, welche den sicheren Einsatz von z.B. brennbaren Kühlfluiden, insbesondere Kühlflüssigkeiten mit geringer Viskosität auch bei Raumtemperatur ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine elektrische Maschine mit einem hohen Wirkungsgrad anzugeben, welche zur Kühlung nur eine geringe Pumpleistung benötigt.
  • Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Maschine gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Grundkörper, einen Rotor und einen Wärmetauscher. Der Grundkörper umfasst zumindest einen Ständer und im Grundkörper sind Kühlkanäle für ein Kühlfluid ausgebildet. Der Rotor ist derart im Grundkörper gelagert, dass der Rotor um eine Rotationsachse drehbar ist. Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher im Grundkörper ausgebildet, d.h. direkt im Gehäuse der elektrischen Maschine. Dazu werden z.B. im Gehäuse Kühlkanäle gefräst, geätzt oder anderweitig eingebracht, welche Teil zweier fluidisch voneinander getrennter Kühlkreisläufe sind. Die Kühlkanäle sind derart benachbart eingebracht, dass sie einen Wärmetauscher im Grundkörper bilden.
  • Durch die Integration des Wärmetauschers direkt im Grundkörper, insbesondere im Gehäuse der elektrischen Maschine werden die zuvor beschriebenen Probleme gelöst. Insbesondere wird der sichere Einsatz brennbarer Kühlfluide, z.B. brennbarer Kühlflüssigkeiten möglich. Diese können eine geringe Viskosität z.B. bei Raumtemperatur aufweisen, womit eine niedrige Pumpleistung benötigt wird und ein hoher Wirkungsgrad der elektrischen Maschine möglich ist. die Integration des Wärmetauschers ermöglicht einen kompakten Aufbau der elektrischen Maschine mit einer preiswerten, sicheren Kühlung.
  • Der Ständer und/oder der Rotor der elektrischen Maschine können wenigstens eine Hohlleiterwicklung umfassen, mit wenigstens einem Kühlkanal, welcher vom Kühlfluid durchströmbar ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann einen inneren und einen äußeren Kühlkreislauf umfassen, welche über den Wärmetauscher thermisch miteinander verbunden sind. Dabei kann der innere Kühlkreislauf den wenigstens einen Kühlkanal der Holleiterwicklung umfassen und der äußere Kühlkreislauf ausgebildet sein, Wärme an die Umgebung der Maschine abzugeben.
  • Das Kühlfluid des inneren Kühlkreislaufs kann unterschiedlich sein zum Kühlfluid des äußeren Kühlkreislaufs. So kann z.B. im Inneren eine brennbare Flüssigkeit mit niedriger Viskosität und hoher Wärmekapazität verwendet werden. Im äußeren Kühlkreislauf kann eine ungefährliche Flüssigkeit wie Wasser verwendet werden. Der innere und/oder der äußere Kühlkreislauf können fluidisch abgeschlossen und getrennt voneinander ausgebildet sein. Dadurch wird insbesondere beim inneren Kühlkreislauf sichergestellt, dass eine z.B. brennbare Flüssigkeit nicht in Kontakt mit Luft-Sauerstoff der Umgebungsluft der Maschine steht. Eine günstige Auslegung der Kühlkreisläufe kann ein geringes notwendiges Volumen der Flüssigkeiten, insbesondere der brennbaren Flüssigkeit ergeben. So wird z.B. durch das Einsparen von Zu- und Ableitungen nach Außen der Maschine beim inneren Kühlkreislauf notwendiges Fluidvolumen reduziert.
  • Die elektrische Maschine kann wenigstens eine Kühlfluidpumpe umfassen, zum Transport des Kühlfluids im Kühlkreislauf. Die Kühlfluidpumpe kann im Grundkörper ausgebildet sein, insbesondere als elektrischer Kleinantrieb und/oder über den Rotor. Die Verwendung eines elektrischen Kleinantriebs ermöglicht eine von der Maschinendrehzahl unabhängige Förderleistung der Pumpe, welche geregelt oder gesteuert sein kann. Eine Pumpe unter Verwendung des Rotors kann durch mit dem Rotor mechanisch verbundene Schaufelräder realisiert werden. Dies kann Kosten und Aufwand gegenüber zusätzlichen elektrischen Kleinantrieben einsparen.
  • Das Kühlfluid kann eine Flüssigkeit sein, insbesondere Wasser, Öl oder eine brennbare Flüssigkeit. Vorteilhaft wird im äußeren Kühlkreislauf eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser verwendet und im inneren Kühlkreislauf eine brennbare Flüssigkeit mit geringer Viskosität. Dies weist die zuvor beschriebenen Vorteile auf.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
  • Es wird in den Figuren dargestellt:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine nach dem Stand der Technik mit einem externen Wärmetauscher 10, und
  • 2 ein Grundprinzip der Kühlung nach dem Stand der Technik, siehe 1, und
  • 3 ein erfindungsgemäßes Grundprinzip der Kühlung mit in dem Grundkörper 1 integriertem Wärmetauscher 10, und
  • 4 ein geöffnet dargestellter Grundkörper 1 einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit im Grundkörper 1 integriertem Wärmetauscher 10.
  • In 1 ist eine elektrische Maschine nach dem Stand der Technik mit einem Grundkörper 1 dargestellt. Der Grundkörper 1 umfasst zumindest einen Ständer 2. Gegebenenfalls kann der Grundkörper 1 zusätzlich zum Ständer 2 weitere Elemente umfassen, beispielsweise ein Gehäuse 3. Alternativ kann die elektrische Maschine als gehäuselose elektrische Maschine ausgebildet sein. Im Grundkörper 1 – sei es im Ständer 2, sei es in dem eventuell vorhandenen Gehäuse 3 der elektrischen Maschine – sind Kühlkanäle 4 für ein flüssiges Kühlfluid angeordnet. Das Fließen des Kühlfluids in den Kühlkanälen 4 ist in 1 durch entsprechende Pfeile angedeutet, die in 1 mit dem Bezugszeichen A bezeichnet sind. Das flüssige Kühlfluid ist in der Regel im Stand der Technik Wasser.
  • Die Kühlkanäle 4 können nach Bedarf angeordnet sein. Beispielsweise können sie als axial verlaufende Kühlkanäle ausgebildet sein. Der Begriff „axial“ ist hierbei – wie auch im Übrigen – auf eine Rotationsachse 5 der elektrischen Maschine bezogen. Er bedeutet eine Richtung parallel zur Rotationsachse 5.
  • Die Kühlkanäle 4 können im Falle eines axialen Verlaufs einfache durchgehende Kühlkanäle 4 sein, so dass das Einspeisen des flüssigen Kühlfluids an einem axialen Ende und das Ausspeisen des Kühlfluids am anderen axialen Ende erfolgt. In der Regel erfolgen das Ein- und Ausspeisen des flüssigen Kühlfluids jedoch am selben axialen Ende der elektrischen Maschine.
  • Alternativ zu einem axialen Verlauf der Kühlkanäle 4 können die Kühlkanäle tangential verlaufen. Der Begriff „tangential“ ist ebenfalls auf die Rotationsachse 5 bezogen. Er bedeutet eine Richtung in konstantem Abstand von der Rotationsachse 5 um die Rotationsachse 5 herum.
  • Die genaue Ausgestaltung der Kühlkanäle 4 ist als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vielmehr sind die Kühlkanäle 4 und deren mögliche Ausgestaltungen und Anordnungen im Stand der Technik allgemein bekannt.
  • Die elektrische Maschine weist weiterhin eine Rotorwelle 6 auf. Die Rotorwelle 6 ist in Lagern 7 der elektrischen Maschine gelagert. Die Rotorwelle 6 ist daher um die Rotationsachse 5 drehbar.
  • Die Rotorwelle 6 ist gemäß 1 als Hohlwelle ausgebildet. Sie ist kann ebenfalls von dem flüssigen Kühlfluid durchströmt werden. Dies ist in 1 durch Pfeile angedeutet, die mit dem Bezugszeichen B versehen sind. Alternativ kann nur das Gehäuse der Maschine mit Kühlkanälen versehen sein und aktiv gekühlt werden.
  • Die Ausgestaltung der Rotorwelle 6 als Hohlwelle kann nach Bedarf erfolgen. Prinzipiell ist es möglich, das flüssige Kühlfluid am einen axialen Ende der Rotorwelle 6 in die Rotorwelle 6 einzuspeisen und am anderen axialen Ende auszuspeisen. In der Regel ist eine derartige Ausgestaltung jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. In aller Regel weist die Rotorwelle 6 daher ein Innenrohr 8 auf, so dass, wie in 1 dargestellt, das flüssige Kühlfluid zunächst im Innenrohr 8 axial strömt, dann am Ende des Innenrohres 8 aus dem Innenrohr 8 austritt und sodann im Zwischenraum zwischen der Rotorwelle 6 und dem Innenrohr 8 in die Gegenrichtung zurückströmt.
  • Der Übergang des Kühlfluids vom Innenrohr 8 zur Rotorwelle 6 kann nach Bedarf gestaltet sein. Beispielsweise kann das Innenrohr 8, wie in 1 dargestellt, an seinem frontseitigen Ende offen sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Innenrohr 8 Radialbohrungen oder andere Radialausnehmungen aufweisen. Der Begriff „radial“ ist hierbei – ebenso wie die Begriffe „axial“ und „tangential“ auf die Rotationsachse 5 bezogen. Der Begriff „radial“ bezeichnet eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse 5, und zwar auf die Rotationsachse 5 zu bzw. von ihr weg.
  • Als Hohlwelle ausgebildete Rotorwellen 6 mit innen liegendem Innenrohr 8 sind als solche bekannt. Auf Detailerläuterungen zur Ausgestaltung der Rotorwelle 6 soll daher im Weitern verzichtet werden.
  • Aufgrund des Durchströmens der Rotorwelle 6 mit dem flüssigen Kühlfluid wird die Rotorwelle 6 gekühlt. Aufgrund der Kühlung der Rotorwelle 6 wird indirekt ein auf der Rotorwelle 6 drehfest angeordneter Rotor 9 der elektrischen Maschine gekühlt.
  • Die elektrische Maschine nach dem Stand der Technik, z.B. bekannt aus der DE 10 2010 064 010 , weist weiterhin einen externen Wärmetauscher 10 auf. Der Wärmetauscher 10 dient dazu, im flüssigen Kühlfluid enthaltene Wärme an die Umgebung – meist die Umgebungsluft – abzugeben.
  • Der Wärmetauscher 10 kann nach Bedarf ausgebildet sein. Oftmals ist der Wärmetauscher 10 als Lamellenkühler ausgebildet. Lamellenkühler sind als solche bei wassergekühlten Kraftfahrzeugmotoren allgemein bekannt. Ihm kann weiterhin ggf. ein Lüfter zugeordnet sein, um die Kühlleistung des Wärmetauschers 10 zu optimieren.
  • Der Wärmetauscher 10, die Rotorwelle 6 und die Kühlkanäle 4 können fließtechnisch paarweise miteinander verbunden sein. Der Wärmetauscher 10 kann also mit der Rotorwelle 6 einerseits und den Kühlkanälen 4 andererseits verbunden sein. Ebenso kann die Rotorwelle 6 mit dem Wärmetauscher 10 einerseits und den Kühlkanälen 4 andererseits verbunden sein. Ebenso können in analoger Weise die Kühlkanäle 4 mit dem Wärmetauscher 10 einerseits und mit der Rotorwelle 6 andererseits verbunden sein.
  • Um eine Zwangsumwälzung des flüssigen Kühlfluids zu erreichen, ist ein Förderelement 11 vorhanden, das in den geschlossenen Kühlkreislauf für das flüssige Kühlfluid eingeschleift ist. Das Förderelement 11 ist gemäß der 1 auf der Rotorwelle 6 drehfest angeordnet, so dass es beim Rotieren der Rotorwelle 6 ebenfalls rotiert. Alternativ kann ein elektrischer Antrieb mit Förderelement 11 vorgesehen sein. Mittels des Förderelements 11 wird das flüssige Kühlfluid beim Rotieren der Rotorwelle 6 um die Rotationsachse 5 in dem geschlossenen Kreislauf für das flüssige Kühlfluid zwangsumgewälzt. Die Förderrichtung des flüssigen Kühlfluids ist vorzugsweise derart, dass das flüssige Kühlfluid aufgrund der Zwangsumwälzung durch das Förderelement 11 vom Wärmetauscher 10 zur Rotorwelle 6, von der Rotorwelle 6 zu den Kühlkanälen 4 und von den Kühlkanälen 4 zurück zum Wärmetauscher 10 strömt. Selbstverständlich durchströmt das flüssige Kühlfluid, nachdem es vom Wärmetauscher 10 zur Rotorwelle 6 geströmt ist, die Rotorwelle 6, bevor es zu den Kühlkanälen 4 strömt. Ebenso durchströmt das flüssige Kühlfluid die Kühlkanäle 4, bevor es zurück zum Wärmetauscher 10 strömt. Alternativ kann auch eine umgekehrte Strömungsrichtung gewählt werden.
  • Das Förderelement 11 kann prinzipiell an beliebiger Stelle in den geschlossenen Kreislauf für das flüssige Kühlfluid eingeschleift sein. Vorzugsweise ist das Förderelement 11 entsprechend der Darstellung der 1 zwischen der Rotorwelle 6 und den Kühlkanälen 4 in den geschlossenen Kreislauf für das flüssige Kühlfluid eingeschleift. In diesem Fall kann gemäß den 1 in mechanisch-konstruktiver Hinsicht insbesondere das Förderelement 11 als Schaufelrad ausgebildet sein, das die Rotorwelle 6 radial außen umgibt und das flüssige Kühlfluid von radial innen nach radial außen fördert. Das Förderelement 11 ist bei dieser Ausgestaltung von einem Fördergehäuse 12 umgeben, das drehfest am Grundkörper 1 angeordnet ist. Die Rotorwelle 6 weist in diesem Fall in einem Bereich, der vom Fördergehäuse 12 umgeben ist, mindestens eine Radialausnehmung 13 auf. Weiterhin ist in diesem Fall eine Verbindung von der Rotorwelle 6 zu den Kühlkanälen 4, durch die das flüssige Kühlfluid von der Rotorwelle 6 zu den Kühlkanälen 4 strömt, als Verbindungsleitung 14 ausgebildet, die radial außen vom Fördergehäuse 12 abgeht.
  • Alternativ zum in 1 dargestelltem Kühlsystem kann auch eine Kühlung nur der Ständerwicklungen z.B. über Hohlleiterkühlung erfolgen. Dies führt zu einer Vereinfachung des Aufbaus.
  • Das Grundprinzip der Kühlung nach dem Stand der Technik, wie er in 1 dargestellt ist, wird in 2 vereinfacht gezeigt. Ein kaltes Kühlfluid, z.B. eine Flüssigkeit wie Wasser wird dem Kühlkanal 4 vom Wärmetauscher 10 kommend, von außerhalb der Maschine über einen Zulauf zugeführt und durchströmt im Gegenstromprinzip die zu kühlenden Einrichtungen wie z.B. Ständerwicklungen. Über eine Verbindungsstelle 18 ist der Vor- und Rücklauf 16, 17 miteinander fluidisch verbunden. Das erwärmte Kühlfluid tritt über einen Ablauf aus der Maschine aus und wird dem externen Wärmetauscher 10 zugeführt, wo es abgekühlt wird. In dem in 2 dargestellten Grundprinzip erfolgt eine Zuführung von Verlustleistung der Maschine in Form von Wärme zu dem Kühlfluid in Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Die Kühlkanäle können z.B. in Wendel-, Spiral- und/oder Mäander-Form im Grundkörper 1 der elektrischen Maschine ausgebildet sein. Ein Wärmetransport findet über die Wandung zwischen z.B. Vor- und Rücklauf 16, 17 entsprechend Pfeil C statt.
  • In 3 ist das erfindungsgemäße Grundprinzip der Kühlung der elektrischen Maschine mit in dem Grundkörper 1 integriertem Wärmetauscher 10 dargestellt. Der Wärmetauscher 10 ist wie in 4 gezeigt in dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine integriert. Dabei sind in der Wandung des Außengehäuses 4 fluiddichte Kühlkanäle eingebracht, z.B. durch Fräsen, Ätzen oder Laserbearbeitung. In 4 ist ein schraubenförmiger Kühlkanal 4 beispielhaft dargestellt, welcher ohne Abdeckung zur besseren Veranschaulichung des Kanals 4 gezeigt ist. Dieser Kanal 4, 20 wird über eine nicht dargestellte Abdeckung fluiddicht zur Umgebung der Maschine abgedeckt. Ein analoger Kanal 4, 19 kann an der Innenseite des Gehäuses 3 angeordnet sein oder direkt in dem Ständer 2, analog dem in 1 und 2 dargestelltem Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
  • Der innere und äußere Kanal 19, 20 kann jeweils einen Zu- und Ablauf 21, 22 für das jeweilige Kühlfluid aufweisen, wie er beispielhaft in 4 für einen Kanal 19, 20 dargestellt ist. Der innere Kanal 19 kann analog dem in 4 dargestellten äußeren Kanal 20 in der Wandung des Gehäuses 3 eingebracht sein, oder in dem Ständer 2 als Hohlleiter. Hohlleiterkanäle im Ständer 2 können auch fluidisch mit einem Kanal 20 in der Wandung des Gehäuses 3, insbesondere zu einem geschlossenen Fluidkreislauf verbunden sein.
  • Der innere Kanal 19 kann, wie in 3 dargestellt ist in einer Richtung A von einem Kühlfluid durchströmt werden. Dabei kann z.B. eine brennbare Flüssigkeit als Kühlfluid verwendet werden, da bei einem abgeschlossenen inneren Kühlsystem, welches vollständig in der Maschine integriert ist, ein Abschluss gegenüber Luftsauerstoff der Umgebung der Maschine erfolgen kann. Dazu kann auch auf Zu- und Abfluss verzichtet werden. Eine Entzündung und Verbrennung unter Beteiligung von äußerem Luftsauerstoff kann so wirksam vermieden werden. Dies ermöglicht den sicheren Betrieb der Maschine.
  • Der innere Kanal 19 kann direkt die Maschine über das Gehäuse 3 kühlen oder indirekt durch eine fluidische Verbindung zu einem Kanal 4 der 2 z.B. in einem Ständer 2. Die Kanäle 4 der 2 und 19 der 3 bilden einen abgeschlossenen Kühlkreislauf, z.B. mit einer der Einfachheit halber nicht dargestellten integrierten Pumpe. In den Fluidkreislauf können auch Kühlkanäle im Rotor 6, wie in 1 dargestellt ist, einbezogen werden.
  • Über den Grundkörper 1 bzw. das Gehäuse 3 steht der innere Kühlkanal 19 mit dem äußeren Kühlkanal 20 in thermischen Kontakt und kann Wärme vom Kühlfluid des inneren Kanals 19, z.B. einer brennbaren Flüssigkeit auf das Kühlfluid des äußeren Kanals 20, z.B. Wasser übertragen und die Maschine kann somit gekühlt werden. Der Grundkörper 1, insbesondere das Gehäuse 3 des Grundkörpers 1 mit den integrierten Kühlkanälen des inneren und äußeren Kühlkreislaufs 19, 20 bilden bzw. umfassen somit den Wärmetauscher 10. Der äußere Kühlkanal 20 kann über einen Zu- und Abfluss 21, 22 insbesondere über eine externe Pumpe zu einem geschlossenen Kühlkreislauf verbunden werden.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander und mit Ausführungsbeispielen, bekannt aus dem Stand der Technik kombiniert werden. So kann z.B. ein zusätzlicher Wärmetauscher mit Kühllamellen mit dem äußeren Kühlkreislauf 20 verbunden werden, um eine verbesserte Abgabe der Wärme an die Umgebungsluft als nur über das Gehäuse 3 zu ermöglichen.
  • Durch die Integration des Wärmetauschers 10 im Grundkörper 2, insbesondere im Gehäuse 3 der elektrischen Maschine wird bei kompaktem Aufbau eine fluidische Trennung von einem inneren und einem äußeren Kühlkreislauf 19, 20 möglich. Der innere Kühlkreislauf 19 kann z.B. mit einem brennbaren oder giftigem Kühlfluid, insbesondere Flüssigkeit betrieben bzw. befüllt werden, wobei durch den kompakten Aufbau nur wenig Kühlflüssigkeitsvolumen notwendig ist und durch Luftabschluss in einem abgeschlossenen Kreislauf ein sicherer Betrieb der Kühlung und somit der Maschine ermöglicht wird. Über den im Grundkörper 2, insbesondere im Gehäuse 3 der elektrischen Maschine integrierten Wärmetauscher 10 kann Abwärme der Maschine über einen äußeren Kühlkreislauf 20, welcher mit einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit wie Wasser befüllt und betrieben werden kann, sicher und zuverlässig an die Umwelt abgeführt werden.
  • 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 102010064010 [0002, 0033]

Claims (8)

  1. Elektrische Maschine mit einem Grundkörper (1), einem Rotor (9) und einem Wärmetauscher (10), wobei der Grundkörper (1) zumindest einen Ständer (2) umfasst und im Grundkörper (1) Kühlkanäle (4) für ein Kühlfluid ausgebildet sind, und wobei der Rotor (9) derart im Grundkörper (1) gelagert ist, dass der Rotor (9) um eine Rotationsachse (5) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) im Grundkörper (1) ausgebildet ist.
  2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (2) und/oder Rotor (9) wenigstens eine Hohlleiterwicklung umfassen, mit wenigstens einem Kühlkanal (4), welcher vom Kühlfluid durchströmbar ausgebildet ist.
  3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer und ein äußerer Kühlkreislauf (19, 20) umfasst sind, welche über den Wärmetauscher (10) thermisch miteinander verbunden sind, wobei der innere Kühlkreislauf (19) den wenigstens einen Kühlkanal (4) der Holleiterwicklung umfasst und der äußere Kühlkreislauf (20) ausgebildet ist, Wärme an die Umgebung der Maschine abzugeben.
  4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid des inneren Kühlkreislaufs (19) unterschiedlich ist zum Kühlfluid des äußeren Kühlkreislaufs (20).
  5. Elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und/oder der äußere Kühlkreislauf (19, 20) jeweils fluidisch abgeschlossen ausgebildet sind.
  6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlfluidpumpe umfasst ist zum Transport des Kühlfluids im Kühlkreislauf (19, 20).
  7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidpumpe im Grundkörper (1) ausgebildet ist, insbesondere als elektrischer Kleinantrieb und/oder über den Rotor (9).
  8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid eine Flüssigkeit ist, insbesondere Wasser, Öl oder eine brennbare Flüssigkeit.
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