DE102013020324A1

DE102013020324A1 - Electric machine i.e. asynchronous machine, for use in drive train of e.g. electric vehicle, has duct element comprising channel running diagonal to axial direction of shaft for guiding coolant from channel of shaft to environment of shaft

Info

Publication number: DE102013020324A1
Application number: DE201310020324
Authority: DE
Inventors: Robert Inderka; Robert Lehmann; Corrado Nizzola
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-07-31

Abstract

The machine (10) has a stator (16), and a rotor (24) rotatable around a rotational axis relative to the stator. The rotor has a rotor shaft (26) with a channel (36) extending over a length area of the shaft in an axial direction, where coolant i.e. oil, flows through the channel. The shaft has an outlet opening (46) in a casing surface (44). A duct element is arranged in the channel, and has a channel running diagonal or perpendicular to the axial direction of the shaft for guiding the coolant from the channel of the shaft to the environment of the shaft over the opening. The rotor is designed as a squirrel-cage rotor.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine Asynchronmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an electrical machine, in particular an asynchronous machine, according to the preamble of patent claim 1.

Im Rahmen der Entwicklung von modernen Fahrzeugen kommt es zunehmend zur Elektrifizierung von Antriebssträngen. Ein solcher Antriebsstrang umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Fahrzeug antreibbar ist. Eine solche elektrische Maschine, die zum Antreiben eines Fahrzeugs dient, wird üblicherweise auch als Traktionsmaschine oder als Traktions-Elektromaschine (TEM) bezeichnet. Die elektrische Maschine ist dabei beispielsweise als Asynchronmaschine ausgebildet.As part of the development of modern vehicles, it increasingly comes to the electrification of powertrains. Such a drive train comprises at least one electric machine, by means of which the vehicle is drivable. Such an electric machine used to drive a vehicle is commonly referred to as a traction machine or traction electric machine (TEM). The electric machine is designed, for example, as an asynchronous machine.

Ein solcher Antriebsstrang kommt beispielsweise bei einem Hybrid-Fahrzeug zum Einsatz. Hierbei umfasst der Antriebsstrang zudem eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Hybrid-Fahrzeug ebenfalls antreibbar ist. Darüber hinaus sind aus dem allgemeinen Stand der Technik Elektrofahrzeuge bekannt, die mittels wenigstens einer elektrischen Maschine angetrieben werden. Hierbei ist keine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftwagens vorgesehen. Eine Verbrennungskraftmaschine dient beispielsweise lediglich zum Antreiben eines Generators zum Bereitstellen von elektrischem Strom, nicht jedoch zum Antreiben des Fahrzeugs.Such a drive train is used, for example, in a hybrid vehicle. In this case, the drive train also includes an internal combustion engine, by means of which the hybrid vehicle is also drivable. In addition, electric vehicles are known from the general state of the art, which are driven by means of at least one electric machine. Here, no internal combustion engine is provided for driving the motor vehicle. An internal combustion engine, for example, serves only for driving a generator for supplying electric power, but not for driving the vehicle.

Zur Realisierung einer hohen Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine ist deren hinreichende Kühlung mittels eines Kühlmittels besonders wichtig. Durch eine hinreichende Kühlung kann ein hinreichender Dauerleistungsbetrieb der elektrischen Maschine dargestellt werden. Mit anderen Worten spielt die Kühlung der elektrischen Maschine eine wichtige Rolle, um zu realisieren, dass die elektrische Maschine hohe Leistungen und Drehmomente auch über eine lange Zeitdauer bereitstellen kann.To realize a high efficiency of the electric machine, its adequate cooling by means of a coolant is particularly important. By sufficient cooling, a sufficient continuous power operation of the electrical machine can be represented. In other words, the cooling of the electric machine plays an important role in realizing that the electric machine can provide high powers and torques even over a long period of time.

Die DE 10 2012 203 697 A1 offenbart eine elektrische Maschine, welche beispielsweise als Asynchronmaschine ausgebildet ist. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator sowie einen Rotor. Der Rotor ist um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar. Darüber hinaus umfasst der Rotor eine Rotorwelle. Die Rotorwelle weist zumindest einen Kanal auf, welcher sich zumindest über einen Längenbereich der Rotorwelle in axialer Richtung dieser erstreckt und von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Mit anderen Worten ist die Rotorwelle zumindest in einem Längenbereich als Hohlwelle ausgebildet, so dass die Rotorwelle in diesem Längenbereich von einem Kühlmittel, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar ist.The DE 10 2012 203 697 A1 discloses an electrical machine, which is designed for example as an asynchronous machine. The electric machine comprises a stator and a rotor. The rotor is rotatable about an axis of rotation relative to the stator. In addition, the rotor comprises a rotor shaft. The rotor shaft has at least one channel, which extends at least over a length range of the rotor shaft in the axial direction of this and can be flowed through by a coolant. In other words, the rotor shaft is designed at least in a longitudinal region as a hollow shaft, so that the rotor shaft in this length range of a coolant, such as a cooling liquid, can flow.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine, insbesondere eine Asynchronmaschine, der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders effektive und effiziente Kühlung der elektrischen Maschine realisieren lässt.The object of the present invention is to further develop an electric machine, in particular an asynchronous machine, of the type mentioned at the outset such that a particularly effective and efficient cooling of the electric machine can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an electric machine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders effektive und effiziente Kühlung der elektrischen Maschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rotorwelle in ihrer den Kanal der Rotorwelle begrenzenden Mantelfläche wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist. Darüber hinaus ist wenigstens ein zumindest teilweise in dem Kanal der Rotorwelle angeordnetes Leitungselement vorgesehen. Das Leitungselement weist zumindest einen schräg oder vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung der Rotorwelle verlaufenden und über wenigstens eine Einströmöffnung mit dem Kanal der Rotorwelle fluidisch verbundenen weiteren Kanal zum Führen von Kühlmittel aus dem ersten Kanal über die Austrittsöffnung an die Umgebung der Rotorwelle auf.In order to develop an electric machine specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly effective and efficient cooling of the electric machine can be realized, it is inventively provided that the rotor shaft has in its the rotor shaft limiting the lateral surface at least one outlet opening. In addition, at least one arranged at least partially in the channel of the rotor shaft line member is provided. The conduit element has at least one further channel running obliquely or preferably perpendicular to the axial direction of the rotor shaft and fluidly connected to the channel of the rotor shaft via at least one inflow opening for guiding coolant out of the first channel via the outlet opening to the surroundings of the rotor shaft.

Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den ersten Kanal der Rotorwelle durchströmendes Kühlmittel, insbesondere Kühlflüssigkeit, aus dem ersten Kanal der Rotorwelle abzuzweigen und mittels des weiteren Kanals des Leitungselements und der Austrittsöffnung der Rotorwelle an die Umgebung dieser, das heißt aus der Rotorwelle herauszuführen. Dadurch, dass das Leitungselement und somit der weitere Kanal zumindest teilweise in dem ersten Kanal der Rotorwelle angeordnet sind, kann den ersten Kanal der Rotorwelle durchströmendes Kühlmittel gezielt und definiert abgezweigt und aus dem ersten Kanal über den weiteren Kanal und die Durchtrittsöffnung aus der Rotorwelle herausgeführt und wenigstens einem zu kühlenden Bauteil der elektrischen Maschine gezielt zugeführt werden.In other words, it is inventively provided, branching off the first channel of the rotor shaft coolant, in particular cooling liquid from the first channel of the rotor shaft and lead out by means of the further channel of the conduit member and the outlet opening of the rotor shaft to the environment of this, that is from the rotor shaft. Characterized in that the conduit element and thus the further channel are at least partially disposed in the first channel of the rotor shaft, the first channel of the rotor shaft flowing through coolant selectively and defined branched and led out of the first channel via the further channel and the passage opening from the rotor shaft and at least one component to be cooled of the electrical machine to be selectively supplied.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zu einer zumindest im Wesentlichen laminaren Strömung des Kühlmittels in der Rotorwelle beziehungsweise in dem ersten Kanal der Rotorwelle kommt, wenn das Kühlmittel in den ersten Kanal der Rotorwelle eingeleitet, insbesondere hineingepumpt, wird und den ersten Kanal axial durchströmt. Zu der laminaren Strömung kommt es dabei insbesondere aufgrund der axialen Strömungsrichtung des Kühlmittels sowie aufgrund der auf das Kühlmittel wirkenden Fliehkraft, welche wiederum aus der Rotation der sich im Betrieb der elektrischen Maschine drehenden Rotorwelle resultiert. Wäre nun beispielsweise die Austrittsöffnung, jedoch nicht das Leitungselement vorgesehen, so dass das Kühlmittel aus dem ersten Kanal der Rotorwelle über die als Durchgangsöffnung ausgebildete Austrittsöffnung aus der Rotorwelle herausströmen könnte, wobei das Kühlmittel aufgrund der Abwesenheit des Leitungselements nicht durch den weiteren Kanal geführt werden würde, so kann die laminare Strömung des Kühlmittels eine gewünschte Strömung und insbesondere eine gewünschte Verteilung des Kühlmittels beeinträchtigen. Insbesondere kann es zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Kühlmittelmenge auf gegenüberliegenden Seiten der elektrischen Maschine kommen.The invention is based on the finding that there is an at least substantially laminar flow of the coolant in the rotor shaft or in the first channel of the rotor shaft when the coolant is introduced into the first channel of the rotor shaft, in particular pumped in, and the first channel axially flows through. The laminar flow is particularly due to the axial flow direction of the coolant and due to the force acting on the coolant centrifugal force, which in turn from the rotation of rotating during operation of the electric machine Rotor shaft results. If, for example, the outlet opening, but not the conduit element, would be provided, so that the coolant could flow out of the rotor shaft via the first passage of the rotor shaft via the outlet opening designed as passage opening, whereby the coolant would not be guided through the further passage due to the absence of the conduit element Thus, the laminar flow of the coolant can affect a desired flow and in particular a desired distribution of the coolant. In particular, there may be an uneven distribution of the amount of coolant on opposite sides of the electric machine.

Durch den Einsatz der Austrittsöffnung in Kombination mit dem wenigstens einen Leitungselement ist nun jedoch eine definierte Führung und in der Folge ein definiertes Herausführen des Kühlmittels aus der Rotorwelle realisierbar, so dass beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf gegenüberliegende Seiten beziehungsweise in gegenüberliegenden Endbereichen der elektrischen Maschine darstellbar ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Kühlung der elektrischen Maschine, realisiert werden, so dass die elektrische Maschine auch besonders hohe Leistungen über lange Zeitspannen hinweg bereitstellen kann.Through the use of the outlet opening in combination with the at least one line element, however, a defined guidance and subsequently a defined lead out of the coolant from the rotor shaft can be realized, so that, for example, an at least substantially uniform distribution of the coolant on opposite sides or in opposite end regions the electric machine can be displayed. In this way, a particularly advantageous cooling of the electric machine can be realized, so that the electric machine can also provide particularly high outputs over long periods of time.

Mittels des Leitungselements ist es nämlich möglich, Kühlmittel aus dem ersten Kanal der Rotorwelle in einem Mittenbereich, das heißt im Bereich der Drehachse der Rotorwelle, abzuzweigen. Durch die Verwendung des Leitungselements und des weiteren Kanals zum Abzweigen des Kühlmittels kann somit der Einfluss der Fliehkraft auf das Kühlmittel beziehungsweise auf die Strömung des Kühlmittels vermieden oder zumindest gering gehalten werden. In der Folge ergeben sich auch Freiheitsgrade hinsichtlich der Konstruktion der Rotorwelle, so dass diese zumindest nahezu beliebig groß, das heißt mit einem zumindest nahezu beliebig großen Durchmesser ausgestaltet werden kann.By means of the conduit element, it is namely possible to divert coolant from the first channel of the rotor shaft in a central region, that is, in the region of the axis of rotation of the rotor shaft. By using the conduit element and the further channel for branching off the coolant, the influence of the centrifugal force on the coolant or on the flow of the coolant can thus be avoided or at least minimized. As a result, there are also degrees of freedom with regard to the design of the rotor shaft, so that it can be designed at least almost arbitrarily large, that is with an at least almost arbitrarily large diameter.

Beispielsweise ist es möglich, mittels der Austrittsöffnung und des Leitungselements auf einer Seite beziehungsweise in einem Endbereich des Stators angeordnete Wickelköpfe des Stators zu kühlen, da die Wickelköpfe gezielt mit dem Kühlmittel beaufschlagt werden können. Somit kann an den Wickelköpfen entstehende Wärme an das Kühlmittel übertragen werden. Im Anschluss daran fließt das Kühlmittel beispielsweise über wenigstens eine Auslassöffnung in einem Gehäuse zurück in einen Kühlkreislauf. Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um eine Kühlflüssigkeit, insbesondere um Öl, wodurch eine besonders effektive und effiziente Kühlung realisierbar ist.For example, it is possible to cool by means of the outlet opening and the line member arranged on one side or in an end region of the stator winding heads of the stator, since the winding heads can be selectively acted upon with the coolant. Thus, heat generated at the winding heads can be transferred to the coolant. Following this, the coolant flows, for example via at least one outlet opening in a housing back into a cooling circuit. The coolant is preferably a cooling fluid, in particular oil, whereby a particularly effective and efficient cooling can be realized.

Zur Realisierung einer besonders effektiven und effizienten Kühlung wird als Kühlmittel beispielsweise Getriebeöl, insbesondere eines Handschaltgetriebes, verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Kühlmittel mit einem Volumenstrom in einem Bereich von einschließlich 7 bis einschließlich 8 Litern pro Minute gefördert wird beziehungsweise den ersten Kanal der Rotorwelle durchströmt.To realize a particularly effective and efficient cooling, for example gear oil, in particular a manual transmission, is used as the coolant. Alternatively or additionally, it is provided that the coolant is conveyed with a volume flow in a range of 7 to 8 liters inclusive per minute or flows through the first channel of the rotor shaft.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitungselement in der Austrittsöffnung angeordnet und erstreckt sich ausgehend von der Austrittsöffnung zumindest in den ersten Kanal der Rotorwelle hinein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Leitungselement die Austrittsöffnung zumindest überwiegend oder vollständig durchdringt. Hierdurch kann eine exakte und vorteilhafte Führung des Kühlmittels realisiert werden, da das Kühlmittel nicht oder nur sehr geringfügig zwischen dem Leitungselement und der Rotorwelle hindurchströmen kann. Ferner ist dadurch beispielsweise im Vergleich zu einer Anordnung des Leitungselements auf Stoß mit der Rotorwelle eine einfache Herstellung der elektrischen Maschine, insbesondere eine einfache Montage des Leitungselements an der Rotorwelle, darstellbar. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass das Leitungselement über seine Anordnung in der Austrittsöffnung mit der Rotorwelle verbunden, das heißt an dieser gehalten ist.In an advantageous embodiment of the invention, the conduit element is arranged in the outlet opening and extends from the outlet opening at least into the first channel of the rotor shaft. For example, it can be provided that the conduit element at least predominantly or completely penetrates the outlet opening. In this way, an exact and advantageous guidance of the coolant can be realized, since the coolant can not or only very slightly flow between the line element and the rotor shaft. Further, this is for example in comparison to an arrangement of the line member in shock with the rotor shaft, a simple production of the electric machine, in particular a simple assembly of the conduit member to the rotor shaft, represented. In this case, it is possible, for example, that the line element is connected via its arrangement in the outlet opening with the rotor shaft, that is held on this.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Einströmöffnung des Leitungselements, über welche Kühlmittel aus dem ersten Kanal in den weiteren Kanal einströmen kann, auf der Drehachse, das heißt auf Höhe der Drehachse der Rotorwelle angeordnet ist. Hierdurch kann der Einfluss der Fliehkraft auf die Führung des Kühlmittels sowie der Einfluss von weiteren Parametern auf die Führung und insbesondere auf die Verteilung des Kühlmittels vermieden oder zumindest besonders gering gehalten werden.It has proven to be particularly advantageous if the inflow opening of the line element, via which coolant can flow from the first channel into the further channel, is arranged on the axis of rotation, that is to say at the level of the axis of rotation of the rotor shaft. In this way, the influence of the centrifugal force on the guidance of the coolant as well as the influence of further parameters on the guide and in particular on the distribution of the coolant can be avoided or at least kept particularly low.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotorwelle in ihrer den Kanal begrenzenden Mantelfläche wenigstens eine zweite Austrittsöffnung aufweist, wobei sich das Leitungselement zumindest von der ersten Austrittsöffnung bis zu der zweiten Austrittsöffnung erstreckt. Ferner ist der weitere Kanal zum Führen von Kühlmittel aus dem ersten Kanal über die Austrittsöffnungen an die Umgebung der Rotorwelle ausgebildet. Mit anderen Worten kann Kühlmittel aus dem ersten Kanal über die Einströmöffnung in den weiteren Kanal des Leitungselements einströmen und über den weiteren Kanal und die wenigstens zwei Austrittsöffnungen aus der Rotorwelle herausgeführt werden. Hierdurch kann eine besonders effektive Kühlung der elektrischen Maschine realisiert werden, da dem wenigstens einen Bauteil, insbesondere den Wickelköpfen der elektrischen Maschine, Kühlmittel aus der Rotorwelle nicht nur über die erste Austrittsöffnung, sondern auch über die zweite Austrittsöffnung zugeführt werden kann.A further embodiment is characterized in that the rotor shaft has at least one second outlet opening in its lateral surface bounding the channel, wherein the line element extends at least from the first outlet opening to the second outlet opening. Furthermore, the further channel for guiding coolant out of the first channel is formed via the outlet openings to the surroundings of the rotor shaft. In other words, coolant can flow from the first channel via the inflow opening into the further channel of the line element and be led out of the rotor shaft via the further channel and the at least two outlet openings. In this way, a particularly effective cooling of the electric machine can be realized, as the at least one component, in particular the Winding heads of the electric machine, coolant from the rotor shaft can be supplied not only via the first outlet opening, but also via the second outlet opening.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Austrittsöffnung auf einer ersten Seite der Rotorwelle und die zweite Austrittsöffnung auf einer der ersten Seite in radialer Richtung der Rotorwelle gegenüberliegenden, zweiten Seite der Rotorwelle angeordnet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Versorgung des wenigstens einen zu kühlenden Bauteils realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Geometrie des Leitungselements besonders einfach auszugestalten.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first outlet opening on a first side of the rotor shaft and the second outlet opening on one of the first side in the radial direction of the rotor shaft opposite, second side of the rotor shaft is arranged. As a result, a particularly advantageous supply of the at least one component to be cooled can be realized. In addition, it is possible to design the geometry of the conduit element particularly simple.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die zweite Austrittsöffnung in radialer Richtung der Rotorwelle der ersten Austrittsöffnung gegenüberliegend angeordnet ist. Hierdurch können die Austrittsöffnungen besonders einfach gefertigt werden. Beispielsweise können die Austrittsöffnungen als Bohrungen hergestellt werden. Darüber hinaus kann dadurch das zu kühlende Bauteil bei mehrmaligen, vollständigen Umdrehungen der Rotorwelle über beide Austrittsöffnungen im gleichen Bereich mit dem Kühlmittel versorgt werden.It has proven to be particularly advantageous if the second outlet opening is arranged opposite in the radial direction of the rotor shaft of the first outlet opening. As a result, the outlet openings can be made particularly simple. For example, the outlet openings can be produced as bores. In addition, the component to be cooled can be supplied with the coolant through multiple outlet openings in the same area over multiple, complete rotations of the rotor shaft.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Leitungselement zumindest von der ersten Austrittsöffnung zur zweiten Austrittsöffnung gerade beziehungsweise geradlinig erstreckt. Hierbei ist das Leitungselement beispielsweise als gerade Hülse ausgebildet. Dadurch können die Kosten der elektrischen Maschine besonders gering gehalten werden. Gleichzeitig können besonders vorteilhafte Strömungsbedingungen für das in dem weiteren Kanal des Leitungselements strömende Kühlmittel dargestellt werden.Another embodiment is characterized in that the conduit element extends straight or straight at least from the first outlet opening to the second outlet opening. Here, the line element is formed for example as a straight sleeve. As a result, the cost of the electric machine can be kept very low. At the same time, particularly advantageous flow conditions for the coolant flowing in the further channel of the line element can be represented.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Einströmöffnung in einer den weiteren Kanal begrenzenden Mantelfläche des Leitungselements vorgesehen.In a further advantageous embodiment of the invention, the inflow opening is provided in a lateral surface delimiting the further channel of the conduit element.

Dadurch kann das den ersten Kanal der Rotorwelle durchströmende Kühlmittel besonders vorteilhaft abgezweigt und in den weiteren Kanal eingeleitet werden, insbesondere dann, wenn das Leitungselement in beiden Austrittsöffnungen angeordnet ist und sich von der ersten Austrittsöffnung bis zu der zweiten Austrittsöffnung und insbesondere in diese hinein erstreckt. Dann kann das Kühlmittel aus der Rotorwelle über die in der Mantelfläche vorgesehene Einströmöffnung in den weiteren Kanal einströmen und beispielsweise beidenends stirnseitig aus dem Leitungselement ausströmen.As a result, the coolant flowing through the first channel of the rotor shaft can be branched off in a particularly advantageous manner and introduced into the further channel, in particular if the line element is arranged in both outlet openings and extends from the first outlet opening to the second outlet opening and, in particular, into this. Then, the coolant can flow from the rotor shaft via the opening provided in the lateral surface inlet opening into the other channel and, for example, both ends flow out of the line element at both ends.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Leitungselement als separat von der Rotorwelle ausgebildetes und an dieser gehaltenes Bauteil ausgebildet ist. Hierdurch können die Rotorwelle und das Leitungselement einfach und kostengünstig hergestellt werden. Darüber hinaus kann das Leitungselement besonders einfach an der Rotorwelle befestigt werden.Finally, it has proven to be advantageous if the line element is formed as a separate from the rotor shaft formed and held on this component. As a result, the rotor shaft and the line element can be produced easily and inexpensively. In addition, the conduit element can be attached to the rotor shaft in a particularly simple manner.

Zur Befestigung des Leitungselements an der Rotorwelle ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Leitungselement mit einer Passung, insbesondere einer Presspassung, in der wenigstens einen Austrittsöffnung der Rotorwelle angeordnet ist. Dadurch ist das Leitungselement besonders fest an der Rotorwelle fixiert.For fastening the line element to the rotor shaft, it is provided, for example, that the line element is arranged with a fit, in particular a press fit, in which at least one outlet opening of the rotor shaft. As a result, the line element is fixed particularly firmly on the rotor shaft.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht einer elektrischen Maschine, mit einem Stator und einem um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbaren Rotor, welcher eine Rotorwelle umfasst, die einen sich zumindest über einen Längenbereich der Rotorwelle in axialer Richtung dieser erstreckenden und von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal sowie wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, die einerseits in den Kanal und andererseits an die Umgebung der Rotorwelle mündet, wobei 1 zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient; 1 a schematic and perspective longitudinal sectional view of an electric machine having a stator and a rotatable about an axis of rotation relative to the stator rotor, which comprises a rotor shaft having a at least over a length range of the rotor shaft in the axial direction of this extending and through a coolant channel and Has at least one outlet opening, which opens on the one hand in the channel and on the other hand to the environment of the rotor shaft, wherein 1 to explain the background of the invention;

2 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht einer elektrischen Maschine, mit einem Stator und einem um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbaren Rotor, welcher eine Rotorwelle umfasst, die einen sich zumindest über einen Längenbereich der Rotorwelle in axialer Richtung dieser erstreckenden und von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal aufweist, wobei die Rotorwelle in ihrer den Kanal begrenzenden Mantelfläche wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, und wobei wenigstens ein zumindest teilweise in dem Kanal angeordnetes Leitungselement vorgesehen ist, welches zumindest einen schräg oder senkrecht zur axialen Richtung der Rotorwelle verlaufenden und über wenigstens eine Einströmöffnung mit dem Kanal der Rotorwelle fluidisch verbundenen weiteren Kanal zum Führen von Kühlmittel aus dem ersten Kanal über die Austrittsöffnung an die Umgebung der Rotorwelle aufweist; 2 a schematic and perspective longitudinal sectional view of an electric machine having a stator and a rotatable about an axis of rotation relative to the stator rotor, which comprises a rotor shaft having a at least over a longitudinal region of the rotor shaft in the axial direction extending and through which a coolant flowed through channel wherein the rotor shaft has at least one outlet opening in its circumferential surface bounding the channel, and wherein at least one conduit element is provided at least partially extending in the channel at least one obliquely or perpendicularly to the axial direction of the rotor shaft and via at least one inflow opening with the channel Rotor shaft fluidly connected another channel for guiding coolant from the first channel via having the outlet opening to the vicinity of the rotor shaft;

3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der elektrischen Maschine gemäß 2; 3 in sections, a schematic longitudinal sectional view of the electric machine according to 2 ;

4 eine schematische Perspektivansicht des Leitungselements, welches als Hülse ausgebildet ist; 4 a schematic perspective view of the conduit member which is formed as a sleeve;

5 eine schematische Vorderansicht des Leitungselements; 5 a schematic front view of the conduit element;

6 eine schematische Längsschnittansicht des Leitungselements entlang einer in 5 gezeigten Schnittlinie B-B; und 6 a schematic longitudinal sectional view of the conduit element along a in 5 shown section line BB; and

7 eine schematische Längsschnittansicht durch den Rotor mit der Rotorwelle gemäß einer zweiten Ausführungsform. 7 a schematic longitudinal sectional view through the rotor with the rotor shaft according to a second embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Längsschnittansicht eine elektrische Maschine 10 in Form einer Asynchronmaschine. Die elektrische Maschine 10 wird beispielsweise in einem Antriebsstrang eines als Hybrid-Fahrzeug oder vorzugsweise als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftwagens verwendet, wobei der Kraftwagen mittels der elektrischen Maschine 10 antreibbar ist. Die elektrische Maschine 10 wird daher auch als Traktionsmaschine oder als Traktions-Elektromaschine (TEM) bezeichnet. Die elektrische Maschine 10 weist beispielsweise eine Leistung von 35 Kilowatt und einen Drehmoment von 60 Newtonmetern auf. Als äußere Dimensionen weist die elektrische Maschine 10 einen Außendurchmesser von 160 Millimetern und eine Länge von 140 Millimetern auf. 1 shows a schematic and perspective longitudinal sectional view of an electric machine 10 in the form of an asynchronous machine. The electric machine 10 For example, in a drive train of a motor vehicle designed as a hybrid vehicle or preferably as an electric vehicle, the motor vehicle by means of the electric machine 10 is drivable. The electric machine 10 is therefore also referred to as a traction machine or as a traction electric machine (TEM). The electric machine 10 For example, it has a power of 35 kilowatts and a torque of 60 Newton meters. As external dimensions, the electric machine 10 an outer diameter of 160 millimeters and a length of 140 millimeters.

Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, durch welches ein Aufnahmeraum 14 begrenzt ist. In dem Aufnahmeraum 14 ist eine Mehrzahl von Komponenten der elektrischen Maschine 10 angeordnet.The electric machine 10 includes a housing 12 through which a reception room 14 is limited. In the recording room 14 is a plurality of components of the electric machine 10 arranged.

Bei einer dieser Komponenten handelt es sich um einen im Ganzen mit 16 bezeichneten Stator der elektrischen Maschine 10. Der Stator 16 umfasst Wickelköpfe 18, 20. Die Wickelköpfe 18, 20 sind auf jeweiligen Stirnseiten beziehungsweise in jeweiligen Endbereichen des Stators 16 angeordnet. Der Wickelkopf 18 ist auf einer sogenannten B-Seite der elektrischen Maschine 10 angeordnet, wobei der Wickelkopf 20 auf einer sogenannten A-Seite der elektrischen Maschine 10 angeordnet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die A-Seite der B-Seite abgewandt ist. Der Stator 16 umfasst auch in 1 besonders schematisch dargestellte Wicklungen 22, welche an den Wickelköpfen 18, 20 gehalten beziehungsweise um diese gewickelt sind.One of these components is one in total with 16 designated stator of the electric machine 10 , The stator 16 includes winding heads 18 . 20 , The winding heads 18 . 20 are on respective end faces or in respective end regions of the stator 16 arranged. The winding head 18 is on a so-called B-side of the electric machine 10 arranged, wherein the winding head 20 on a so-called A side of the electric machine 10 is arranged. Out 1 it can be seen that the A-side faces away from the B-side. The stator 16 also includes in 1 particularly schematically illustrated windings 22 , which at the winding heads 18 . 20 held or wound around these are.

Die elektrische Maschine 10 umfasst auch einen im Ganzen mit 24 bezeichneten Rotor. Der Rotor 24 ist um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse 12 und relativ zu dem Stator 16 drehbar und umfasst eine um die Drehachse drehbare Rotorwelle 26. Darüber hinaus umfasst der Rotor 24 ein Rotorelement 28, welches auf der Rotorwelle 26 angeordnet und mit dieser drehbar verbunden ist. Somit ist auch das Rotorelement 28 um die Drehachse relativ zum Stator 16 drehbar.The electric machine 10 also includes one in total 24 designated rotor. The rotor 24 is about an axis of rotation relative to the housing 12 and relative to the stator 16 rotatable and includes a rotatable about the axis of rotation rotor shaft 26 , In addition, the rotor includes 24 a rotor element 28 which is on the rotor shaft 26 arranged and rotatably connected thereto. Thus, the rotor element is also 28 around the axis of rotation relative to the stator 16 rotatable.

Der Rotor 24 ist vorzugsweise als Kurzschlussläufer ausgebildet. Hierbei umfasst das Rotorelement 28 ein Blechpaket 30, an welchem in 1 nicht erkennbare Leiterstäbe fixiert sind. Die Leiterstäbe sind beispielsweise zumindest teilweise in das Blechpaket 30 eingebettet. Üblicherweise werden die Leiterstäbe auch als Läuferstäbe bezeichnet.The rotor 24 is preferably designed as a squirrel-cage rotor. In this case, the rotor element comprises 28 a laminated core 30 at which in 1 unrecognizable conductor bars are fixed. The conductor bars are for example at least partially in the laminated core 30 embedded. Usually, the conductor bars are also referred to as rotor bars.

Ferner umfasst das Rotorelement 28 Kurzschlussringe 32, 34. Aus 1 ist erkennbar, dass der Kurzschlussring 32 auf der B-Seite angeordnet ist, während der Kurzschlussring 34 auf der A-Seite angeordnet ist. Über die Kurzschlussringe 32, 34 sind die Leiterstäbe gegenseitig kurzgeschlossen, wodurch ein Kurzschlusskäfig des Rotorelements 28, insbesondere des Kurzschlussläufers, gebildet ist.Furthermore, the rotor element comprises 28 Short circuit rings 32 . 34 , Out 1 it can be seen that the short-circuit ring 32 is located on the B side while the shorting ring 34 arranged on the A side. About the shorting rings 32 . 34 the conductor bars are short-circuited to each other, creating a short-circuit cage of the rotor element 28 , in particular of the squirrel cage, is formed.

Aus 1 ist ferner erkennbar, dass der Kurzschlussring 34 in radialer Richtung des Rotors 24, insbesondere der Rotorwelle 26, nach außen hin durch den Wickelkopf 20 überdeckt ist. Darüber hinaus ist der auf der B-Seite angeordnete Kurzschlussring 32 in radialer Richtung nach außen hin durch den Wickelkopf 18 überdeckt. Die Rotorwelle 26 ist zumindest in einem Längenbereich als Hohlwelle ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Rotorwelle 26 zumindest in dem Längenbereich einen ersten Kanal 36 aufweist, welcher sich in axialer Richtung der Rotorwelle 26 in dieser erstreckt.Out 1 It can also be seen that the short-circuit ring 34 in the radial direction of the rotor 24 , in particular the rotor shaft 26 , outward through the winding head 20 is covered. In addition, the shorting ring arranged on the B side is 32 in the radial direction outwards through the winding head 18 covered. The rotor shaft 26 is formed at least in a length range as a hollow shaft. This means that the rotor shaft 26 at least in the length range, a first channel 36 which, in the axial direction of the rotor shaft 26 in this extends.

Der erste Kanal 36 ist von einem Kühlmittel in Form von Öl durchströmbar. Im Betrieb der elektrischen Maschine 10 wird das Öl beispielsweise mittels wenigstens einer Pumpe gefördert und über eine stirnseitige und als Durchgangsöffnung ausgebildete Eintrittsöffnung 38 der Rotorwelle 26 in den Kanal 36 hineingepumpt. Aus 1 ist erkennbar, dass die Rotorwelle 26 auf einer der Eintrittsöffnung 38 gegenüberliegenden Stirnseite 40 geschlossen ausgebildet ist. Die Strömung des Öls in den ersten Kanal 36 hinein und durch diesen hindurch ist in 1 durch Richtungspfeile 42 veranschaulicht.The first channel 36 is traversed by a coolant in the form of oil. In operation of the electric machine 10 the oil is conveyed, for example, by means of at least one pump and via an end face and formed as a passage opening 38 the rotor shaft 26 in the channel 36 pumped. Out 1 it can be seen that the rotor shaft 26 on one of the entrance opening 38 opposite end face 40 is formed closed. The flow of oil in the first channel 36 into and through this is in 1 by directional arrows 42 illustrated.

Die Rotorwelle 26 weist darüber hinaus in ihrer den ersten Kanal 36 in radialer Richtung begrenzenden Mantelfläche 44 Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 auf, die als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Somit durchdringen die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 die Mantelfläche 44, das heißt eine den ersten Kanal 36 in radialer Richtung der Rotorwelle 26 begrenzende Wandung der Rotorwelle 26 vollständig. Die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 münden somit einerseits in den ersten Kanal 36 und andererseits an die Umgebung der Rotorwelle 26.The rotor shaft 26 also has the first channel in it 36 in the radial direction limiting lateral surface 44 outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 on, which are formed as through holes. Thus penetrate the outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 the lateral surface 44 that means one the first channel 36 in the radial direction of the rotor shaft 26 limiting wall of the rotor shaft 26 Completely. The outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 thus lead on the one hand to the first channel 36 and on the other hand to the surroundings of the rotor shaft 26 ,

Aus 1 ist erkennbar, dass die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 bezogen auf das Blechpaket 30 überdeckungsfrei angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Austrittsöffnungen 46, 48 in radialer Richtung nach außen nicht durch das Blechpaket 30 überdeckt sind.Out 1 it can be seen that the outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 based on the laminated core 30 are arranged without cover. This means that the outlet openings 46 . 48 in the radial direction outward not through the laminated core 30 are covered.

Da die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 die Mantelfläche 44 vollständig durchdringen, kann das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl über die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 aus der Rotorwelle 26 heraustreten und somit an die Umgebung der Rotorwelle 26 strömen. Dieses Ausströmen des Öls aus dem ersten Kanal 36 an die Umgebung der Rotorwelle 26 ist in 1 durch Richtungspfeile 50 veranschaulicht. Mittels des Öls kann die Rotorwelle 26 selbst gekühlt werden. Insbesondere ist es möglich, mittels des Öls das Blechpaket 30 infolge eines Wärmeübergangs von dem Blechpaket 30 an die Rotorwelle 26 und weiter an das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl zu kühlen. Darüber hinaus können – wie durch die Richtungspfeile 50 veranschaulicht ist – die Wickelköpfe 18, 20 mit dem aus den Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 ausströmenden Öl beaufschlagt und dadurch gekühlt werden. Nach dem Kühlen der Wickelköpfe 18, 20 kann das Öl beispielsweise über wenigstens eine Ausströmöffnung des Gehäuses 12 aus diesem ausströmen und beispielsweise zur Pumpe zurückströmen, so dass ein Kühlkreislauf geschlossen ist.Because the outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 the lateral surface 44 completely penetrate, this can be the first channel 36 flowing oil through the outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 from the rotor shaft 26 emerge and thus to the environment of the rotor shaft 26 stream. This outflow of oil from the first channel 36 to the surroundings of the rotor shaft 26 is in 1 by directional arrows 50 illustrated. By means of the oil, the rotor shaft 26 to be self-cooled. In particular, it is possible by means of the oil, the laminated core 30 due to a heat transfer from the laminated core 30 to the rotor shaft 26 and on to the first channel 36 Cooling oil to cool. In addition, can - as by the directional arrows 50 is illustrated - the winding heads 18 . 20 with the out of the outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 outflowing oil is applied and thereby cooled. After cooling the winding heads 18 . 20 For example, the oil may be via at least one outflow opening of the housing 12 flow out of this and flow back to the pump, for example, so that a cooling circuit is closed.

Wie aus 1 erkennbar ist, sind die Austrittsöffnungen 48, 49 auf der B-Seite angeordnet, so dass die Austrittsöffnungen 48, 49 dem Wickelkopf 18 zugeordnet sind. Mittels des die Austrittsöffnungen 48, 49 durchströmenden Öls kann somit der Wickelkopf 18 gekühlt werden. Die Austrittsöffnungen 46, 47 hingegen sind auf der A-Seite angeordnet und somit dem Wickelkopf 20 zugeordnet, so dass mittels des die Austrittsöffnungen 46, 47 durchströmenden Öls der Wickelkopf 20 gekühlt werden kann.How out 1 can be seen, are the outlet openings 48 . 49 arranged on the B side, leaving the outlet openings 48 . 49 the winding head 18 assigned. By means of the outlet openings 48 . 49 flowing oil can thus the winding head 18 be cooled. The outlet openings 46 . 47 however, are arranged on the A side and thus the winding head 20 assigned, so that by means of the outlet openings 46 . 47 flowing through the winding head 20 can be cooled.

Die Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 erstrecken sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung. Darüber hinaus sind die Austrittsöffnungen 46, 48 auf einer ersten Seite 52 der Rotorwelle 26 angeordnet. Die Austrittsöffnungen 47, 49 sind auf einer zweiten Seite 54 der Rotorwelle 26 angeordnet. Die zweite Seite 54 liegt dabei in radialer Richtung gegenüber der ersten Seite 52. Darüber hinaus ist die Austrittsöffnung 47 in radialer Richtung gegenüber der Austrittsöffnung 46 angeordnet, wobei die Austrittsöffnung 49 in radialer Richtung gegenüber der Austrittsöffnung 48 angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Austrittsöffnungen 46, 47 in radialer Richtung der Rotorwelle 26 in gegenseitiger Überdeckung angeordnet. Analog dazu sind auch die Austrittsöffnungen 48, 49 in radialer Richtung der Rotorwelle 26 in gegenseitiger Überdeckung angeordnet.The outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 extend at least substantially in the radial direction. In addition, the outlet openings 46 . 48 on a first page 52 the rotor shaft 26 arranged. The outlet openings 47 . 49 are on a second page 54 the rotor shaft 26 arranged. The second page 54 lies in the radial direction relative to the first side 52 , In addition, the outlet opening 47 in the radial direction relative to the outlet opening 46 arranged, with the outlet opening 49 in the radial direction relative to the outlet opening 48 is arranged. In other words, the outlet openings 46 . 47 in the radial direction of the rotor shaft 26 arranged in mutual overlap. Analogous to this are the outlet openings 48 . 49 in the radial direction of the rotor shaft 26 arranged in mutual overlap.

Wie durch die Richtungspfeile 42 angedeutet ist, strömt das Öl zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung durch den ersten Kanal 36. Ferner dreht sich der Rotor 24 im Betrieb der elektrischen Maschine 10, so dass auf das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl eine Fliehkraft wirkt. Es wurde gefunden, dass es durch diese Fliehkraft und die axiale Strömungsrichtung des Öls zu einer zumindest im Wesentlichen laminaren Strömung des Öls in der Rotorwelle 26 kommt. Dadurch kann es zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Ölmenge auf der A-Seite und der B-Seite kommen. Diese ungleichmäßige, schlechte Verteilung der Ölmenge kann die Leistung und insbesondere die darstellbare Dauerleistung der elektrischen Maschine 10 beeinträchtigen.As by the directional arrows 42 is indicated, the oil flows at least substantially in the axial direction through the first channel 36 , Further, the rotor rotates 24 during operation of the electric machine 10 , so that on the first channel 36 flowing oil acts as a centrifugal force. It has been found that by this centrifugal force and the axial flow direction of the oil to an at least substantially laminar flow of the oil in the rotor shaft 26 comes. This can lead to an uneven distribution of the oil quantity on the A side and the B side. This uneven, poor distribution of the amount of oil, the performance and in particular the representable continuous power of the electric machine 10 affect.

Um nun eine effiziente und effektive Kühlung der elektrischen Maschine 10 zu realisieren, so dass diese hohe Leistungen auch über eine lange Zeitspanne hinweg bereitstellen kann, werden – wie aus 2 bis 7 erkennbar ist – eigensteife Leitungselemente in Form von eigensteifen Röhrchen 56, 58 verwendet. Die Röhrchen 56, 58 sind gleich ausgebildet und anhand von 4 bis 6 am Beispiel des Röhrchens 56 näher veranschaulicht. Das zuvor und im Folgenden zum Röhrchen 56 Geschilderte kann somit ohne weiteres auch auf das andere Röhrchen 58 übertragen werden und umgekehrt.To now have an efficient and effective cooling of the electric machine 10 so that it can provide high levels of performance over a long period of time as well 2 to 7 recognizable - rigid pipe elements in the form of rigid tubes 56 . 58 used. The tubes 56 . 58 are equally trained and based on 4 to 6 the example of the tube 56 illustrated in more detail. This before and below to the tube 56 So can easily be described on the other tube 58 be transferred and vice versa.

Das jeweilige Röhrchen 56, 58 ist hülsenartig ausgebildet und weist einen weiteren Kanal 60 auf, was insbesondere aus 6 zu erkennen ist. Das Röhrchen 56 ist teilweise in dem ersten Kanal 36 der Rotorwelle 26, teilweise in der Austrittsöffnung 46 und teilweise in der Austrittsöffnung 47 angeordnet, weist eine gerade beziehungsweise geradlinige Erstreckung auf und erstreckt sich ausgehend von der Austrittsöffnung 46 in den ersten Kanal 36 hinein bis zur Austrittsöffnung 47. Beispielsweise ist die jeweilige Austrittsöffnung 46, 47 vollständig von dem Röhrchen 56 durchdrungen, so dass das Röhrchen 56 zumindest im Wesentlichen bündig mit einer außenumfangsseitigen Oberfläche der Mantelfläche 44 angeordnet ist.The respective tube 56 . 58 is sleeve-shaped and has another channel 60 on what particular out 6 can be seen. The tube 56 is partially in the first channel 36 the rotor shaft 26 , partly in the outlet 46 and partly in the exit opening 47 arranged, has a straight or rectilinear extent and extends starting from the outlet opening 46 in the first channel 36 in to the outlet opening 47 , For example, the respective outlet opening 46 . 47 completely from the tube 56 penetrated, leaving the tube 56 at least substantially flush with an outer peripheral surface of the lateral surface 44 is arranged.

Analoges trifft auf das Röhrchen 58 zu. Das Röhrchen 58 ist teilweise im ersten Kanal 36, teilweise in der Austrittsöffnung 48 und teilweise in der Austrittsöffnung 49 angeordnet, weist eine gerade beziehungsweise geradlinige Erstreckung auf und erstreckt sich ausgehend von der Austrittsöffnung 48 in den erste Kanal 36 hinein bis zur Austrittsöffnung 49. Das Röhrchen 56 ist beispielsweise mit einer Presspassung in der Austrittsöffnung 46 und/oder in der Austrittsöffnung 47 angeordnet, so dass das Röhrchen 56 über diese Presspassung an der Rotorwelle 26 fixiert ist. Somit ist eine kraftschlüssige Befestigung des Röhrchens 56 an der Rotorwelle 26 vorgesehen. Entsprechend dazu kann auch das Röhrchen 58 mit einer Presspassung in der Austrittsöffnung 48 und/oder der Austrittsöffnung 49 angeordnet sein, so dass das Röhrchen 58 über diese Presspassung an der Rotorwelle 26 gehalten ist. Somit ist auch das Röhrchen 58 kraftschlüssig mit der Rotorwelle 26 verbunden.The same applies to the tube 58 to. The tube 58 is partly in the first channel 36 , partly in the outlet 48 and partly in the exit opening 49 arranged, has a straight or straight extension and extending from the outlet opening 48 in the first channel 36 in to the outlet opening 49 , The tube 56 is for example with a press fit in the outlet opening 46 and / or in the outlet opening 47 arranged so that the tube 56 about this interference fit on the rotor shaft 26 is fixed. Thus, a frictional attachment of the tube 56 on the rotor shaft 26 intended. The tube can be used accordingly 58 with a press fit in the outlet opening 48 and / or the outlet opening 49 be arranged so that the tube 58 about this interference fit on the rotor shaft 26 is held. Thus, the tube is 58 frictionally engaged with the rotor shaft 26 connected.

Das jeweilige Röhrchen 56, 58 weist wenigstens eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Einströmöffnung 62 auf, über die der jeweilige weitere Kanal 60 mit dem ersten Kanal 36 fluidisch verbunden ist. Dadurch kann den ersten Kanal 36 durchströmendes Öl über die jeweilige Einströmöffnung 62 in den jeweiligen weiteren Kanal 60 einströmen, wobei der jeweilige weitere Kanal 60 – wie in 2 durch Richtungspfeile 64 angedeutet ist – zum Führen des Öls aus dem ersten Kanal 36 über die jeweiligen Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 an die Umgebung der Rotorwelle 26 ausgebildet ist.The respective tube 56 . 58 has at least one inlet opening formed as a passage opening 62 on, over which the respective further channel 60 with the first channel 36 is fluidically connected. This can be the first channel 36 flowing oil through the respective inflow opening 62 in the respective further channel 60 inflow, with the respective further channel 60 - as in 2 by directional arrows 64 is indicated - to guide the oil from the first channel 36 over the respective outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 to the surroundings of the rotor shaft 26 is trained.

Die jeweilige Einströmöffnung 62 ist in einer jeweiligen, den jeweiligen weiteren Kanal 60 begrenzenden Mantelfläche 66 des jeweiligen Röhrchens 56, 58 vorgesehen. Dadurch kann das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl in axialer Richtung der Rotorwelle 26 die Einströmöffnung 62 durch- und in den Kanal 60 einströmen. Durch das jeweilige Röhrchen 56, 58 wird das in den Kanal 60 eingeströmte Öl in die radiale Richtung der Rotorwelle 26 umgelenkt, so dass das den jeweiligen Kanal 60 durchströmende Öl in radialer Richtung durch die jeweiligen Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 durchströmen und an die Umgebung der Rotorwelle 26 in den Aufnahmeraum 14 strömen kann.The respective inflow opening 62 is in a respective, the respective further channel 60 limiting lateral surface 66 of the respective tube 56 . 58 intended. This can be the first channel 36 flowing oil in the axial direction of the rotor shaft 26 the inflow opening 62 through and into the canal 60 flow. Through the respective tube 56 . 58 this will be in the channel 60 incoming oil in the radial direction of the rotor shaft 26 diverted so that the respective channel 60 flowing oil in the radial direction through the respective outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 flow through and to the surroundings of the rotor shaft 26 in the recording room 14 can flow.

Hierzu weist das jeweilige Röhrchen 56, 58 – wie besonders gut aus 6 erkennbar ist – auf seinen jeweiligen Stirnseiten 68, 70 Ausströmöffnungen 72 auf. Über die Ausströmöffnungen 72 kann das den Kanal 60 durchströmende Öl aus dem jeweiligen Röhrchen 56, 58 und somit aus der Rotorwelle 26 in radialer Richtung dieser ausströmen. Wie anhand der Richtungspfeile 64 erkennbar ist, kann das in radialer Richtung aus dem jeweiligen Röhrchen 56, 58 ausströmende Öl die Wickelköpfe 18, 20 an- und umströmen, so dass die Wickelköpfe 18, 20 wie bei 1 gekühlt werden können. Im Unterschied zu 1 jedoch ist es bei der elektrischen Maschine 10 gemäß 2 bis 7 mittels der Röhrchen 56, 58 ermöglicht, dass die axiale Strömung und die Fliehkraft auf die Verteilung des Öls keinen oder nur noch einen sehr geringen Einfluss haben. Mittels der Röhrchen 56, 58 kann nämlich das Öl aus dem Kanal 36 gezielt abgezweigt, umgelenkt und an die Umgebung der Rotorwelle 26 geführt werden.For this purpose, the respective tube 56 . 58 - how very good 6 recognizable - on its respective faces 68 . 70 outflow 72 on. About the outflow openings 72 Can this be the channel 60 flowing oil from the respective tube 56 . 58 and thus from the rotor shaft 26 in the radial direction of this flow. As with the directional arrows 64 can be seen, that in the radial direction from the respective tube 56 . 58 escaping oil the winding heads 18 . 20 on and around, so that the windings 18 . 20 as in 1 can be cooled. In contrast to 1 however, it is the electric machine 10 according to 2 to 7 by means of the tubes 56 . 58 allows the axial flow and the centrifugal force have no or only a very small influence on the distribution of the oil. By means of the tubes 56 . 58 can the oil from the channel 36 selectively branched, deflected and to the environment of the rotor shaft 26 be guided.

Mit anderen Worten hat insbesondere die Fliehkraft aufgrund der Verwendung der hohlen Röhrchen 56, 58 keinen Einfluss auf die Verteilung des Öls, da das Öl nur dann aus der Rotorwelle 26 beziehungsweise aus dem ersten Kanal 36 an die Umgebung der Rotorwelle 26 ablaufen kann, wenn die Rotorwelle 26 beziehungsweise ihr erster Kanal 36 vollständig mit dem Öl gefüllt ist.In other words, in particular, the centrifugal force has due to the use of the hollow tube 56 . 58 does not affect the distribution of the oil, since the oil only from the rotor shaft 26 or from the first channel 36 to the surroundings of the rotor shaft 26 can expire when the rotor shaft 26 or her first channel 36 completely filled with the oil.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Röhrchen 56, 58 aus einem ersten Werkstoff und die Rotorwelle 26 aus einem zweiten Werkstoff gebildet sind, wobei der erste Werkstoff und der zweite Werkstoff vorzugsweise den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dabei kann der erste Werkstoff dem zweiten Werkstoff entsprechen. Hierdurch kann eine sichere Fixierung der Röhrchen 56, 58 an der Rotorwelle 26 gewährleistet werden. Die Rotorwelle 26 und/oder das jeweilige Röhrchen 56, 58 sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Ferner ist eine hinreichend große Dimensionierung der Einströmöffnung 62, des weiteren Kanals 60 und der Ausströmöffnungen 72 vorteilhaft, so dass diese nicht durch in dem Öl etwaig enthaltene Partikel verstopft werden und/oder dass die Entstehung eines übermäßigen Drucks in der Rotorwelle 26 vermieden werden kann. Darüber hinaus ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Rotorwelle 26 und insbesondere die Röhrchen 56, 58 aus einem Material gebildet sind, das bis 200 Grad Celsius temperaturbeständig ist.It is preferably provided that the tubes 56 . 58 from a first material and the rotor shaft 26 are formed of a second material, wherein the first material and the second material preferably have the same thermal expansion coefficient. In this case, the first material may correspond to the second material. This allows a secure fixation of the tubes 56 . 58 on the rotor shaft 26 be guaranteed. The rotor shaft 26 and / or the respective tube 56 . 58 are preferably formed of a metallic material. Furthermore, a sufficiently large dimensioning of the inflow opening 62 , the further channel 60 and the outflow openings 72 advantageous, so that they are not clogged by any particles contained in the oil and / or that the emergence of excessive pressure in the rotor shaft 26 can be avoided. In addition, it is preferably provided that the rotor shaft 26 and especially the tubes 56 . 58 are made of a material that is temperature resistant up to 200 degrees Celsius.

Aus 3 ist besonders gut zu erkennen, dass sich der jeweilige weitere Kanal 60 zwischen den jeweils korrespondierenden Austrittsöffnungen 46, 47 beziehungsweise 48, 49 geradlinig in radialer Richtung der Rotorwelle 26 erstreckt.Out 3 is particularly good to recognize that the respective further channel 60 between the respective corresponding outlet openings 46 . 47 respectively 48 . 49 straight in the radial direction of the rotor shaft 26 extends.

Das jeweilige Röhrchen 56, 58 ist als separat von der Rotorwelle 26 ausgebildetes und an dieser gehaltenes Bauteil ausgebildet, wobei die Halterung des jeweiligen Röhrchens 56, 58 an der Rotorwelle 26 beispielsweise über die genannte Presspassung erfolgt.The respective tube 56 . 58 is as separate from the rotor shaft 26 trained formed and held on this component, wherein the holder of the respective tube 56 . 58 on the rotor shaft 26 for example, takes place via said press fit.

Das Rotorelement 28 ist beispielsweise auf die Rotorwelle 26 aufgepresst und befindet sich in Kontakt mit der Rotorwelle 26, so dass infolge eines Wärmeübergangs vom Rotorelement 28 auf die Rotorwelle 26 und weiter auf das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl auch das Rotorelement 28 gekühlt werden kann.The rotor element 28 is for example on the rotor shaft 26 pressed and is in contact with the rotor shaft 26 , so that as a result of heat transfer from the rotor element 28 on the rotor shaft 26 and continue on to the first channel 36 flowing oil also the rotor element 28 can be cooled.

Der Stator 16, insbesondere die Wickelköpfe 18, 20, hingegen werden durch Spritzöl gekühlt, welches auf die geschilderte Weise aus dem ersten Kanal 36 über die jeweilige Einströmöffnung 62, den jeweiligen Kanal 60, die jeweiligen Austrittsöffnungen 46, 47, 48, 49 und die jeweiligen Ausströmöffnungen 72 austritt.The stator 16 , in particular the winding heads 18 . 20 , however, are cooled by spray oil, which in the manner out of the first channel 36 over the respective inflow opening 62 , the respective channel 60 , the respective outlet openings 46 . 47 . 48 . 49 and the respective outflow openings 72 exit.

Mittels der Röhrchen 56, 58 können die Wickelköpfe 18, 20 besonders gut gekühlt werden, und zwar dadurch, dass das Öl besonders gleichmäßig auf die A-Seite und die B-Seite verteilt wird. Dadurch können die Wickelköpfe 18, 20 mit zumindest im Wesentlichen gleichen Ölmengen und somit hinreichend mit Öl versorgt und gekühlt werden.By means of the tubes 56 . 58 can the windings 18 . 20 To be cooled very well, namely by the fact that the oil is distributed evenly on the A-side and the B-side. This allows the windings 18 . 20 be supplied with at least substantially equal amounts of oil and thus sufficiently with oil and cooled.

Vorzugsweise ist ein Volumenstrom des Öls vorgesehen, welcher in einem Bereich von einschließlich 7 Litern pro Minute bis einschließlich 8 Litern pro Minute liegt. Durch die gleichmäßige Verteilung des Öls auf die A-Seite und die B-Seite kann eine besonders hohe Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 10 realisiert werden, so dass die elektrische Maschine 10 hohe Leistungen auch über lange Zeitspannen hinweg bereitstellen kann. Dadurch kann die elektrische Maschine 10 besonders vorteilhaft als Traktionsmaschine für ein Hybrid-Fahrzeug oder insbesondere ein Elektrofahrzeug verwendet werden.Preferably, a volume flow of the oil is provided which is in a range of from 7 liters per minute up to and including 8 liters per minute. Due to the even distribution of the oil on the A-side and the B-side can be a particularly high performance of the electric machine 10 be realized, so that the electric machine 10 can deliver high performance over long periods of time. This allows the electric machine 10 be used particularly advantageous as a traction engine for a hybrid vehicle or in particular an electric vehicle.

Die Einströmöffnungen 62 sind dabei auf der Drehachse der Rotorwelle 26 angeordnet. Dadurch kann das den ersten Kanal 36 durchströmende Öl im Bereich der Drehachse und somit aus einem Mittenbereich der Rotorwelle 26 aus dem ersten Kanal 36 abgezweigt und zu den Wickelköpfen 18, 20 geleitet werden. Dadurch kann der Einfluss der Fliehkraft sowie der Einfluss von anderweitigen Parametern auf die Ölverteilung vermieden oder gering gehalten werden. Ferner kann der Einfluss von unterschiedlichen und/oder wechselnden Randbedingungen auf die Ölverteilung vermieden oder gering gehalten werden. Mit anderen Worten ist es möglich, trotz unterschiedlicher Drehzahlen des Rotors 24 im Betrieb der elektrischen Maschine 10 und somit trotz unterschiedlicher, aus den unterschiedlichen Drehzahlen resultierenden Fliehkräften und trotz abwechselnder und unterschiedlicher Strömungen des Öls in der Rotorwelle 26 eine gleichmäßige Ölverteilung auf die A-Seite und die B-Seite sicherzustellen.The inflow openings 62 are on the axis of rotation of the rotor shaft 26 arranged. This can be the first channel 36 flowing oil in the region of the axis of rotation and thus from a central region of the rotor shaft 26 from the first channel 36 branched off and to the winding heads 18 . 20 be directed. As a result, the influence of the centrifugal force and the influence of other parameters on the oil distribution can be avoided or minimized. Furthermore, the influence of different and / or changing boundary conditions on the oil distribution can be avoided or minimized. In other words, it is possible despite different speeds of the rotor 24 during operation of the electric machine 10 and thus despite different, resulting from the different speeds centrifugal forces and despite alternating and different flows of the oil in the rotor shaft 26 ensure even oil distribution on the A side and the B side.

7 zeigt den Rotor 24 mit der Rotorwelle 26 und dem Rotorelement 28 gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 7 sind insbesondere die Austrittsöffnungen 46, 47 der Rotorwelle 26 erkennbar. Die Röhrchen 56, 58 sind in 7 nicht dargestellt. Ferner ist aus 7 die mit 74 bezeichnete Drehachse des Rotors 24 erkennbar. 7 shows the rotor 24 with the rotor shaft 26 and the rotor element 28 according to a second embodiment. In 7 are in particular the outlet openings 46 . 47 the rotor shaft 26 recognizable. The tubes 56 . 58 are in 7 not shown. Furthermore, it is off 7 with 74 designated axis of rotation of the rotor 24 recognizable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: elektrische Maschineelectric machine
1212: Gehäusecasing
1414: Aufnahmeraumaccommodation space
1616: Statorstator
1818: Wickelkopfwinding
2020: Wickelkopfwinding
2222: Wicklungenwindings
2424: Rotorrotor
2626: Rotorwellerotor shaft
2828: Rotorelementrotor member
3030: Blechpaketlaminated core
3232: KurzschlussringShorting ring
3434: KurzschlussringShorting ring
3636: erster Kanalfirst channel
3838: Eintrittsöffnunginlet opening
4040: Stirnseitefront
4242: Richtungspfeiledirectional arrows
4444: Mantelflächelateral surface
4646: Austrittsöffnungoutlet opening
4747: Austrittsöffnungoutlet opening
4848: Austrittsöffnungoutlet opening
4949: Austrittsöffnungoutlet opening
5050: Richtungspfeilarrow
5252: erste Seitefirst page
5454: zweite Seitesecond page
5656: Röhrchentube
5858: Röhrchentube
6060: weiterer Kanalanother channel
6262: Einströmöffnunginflow
6464: Richtungspfeilarrow
6666: Mantelflächelateral surface
6868: Stirnseitefront
7070: Stirnseitefront
7272: Ausströmöffnungoutflow
7474: Drehachseaxis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012203697 A1 [0005]

Claims

Electric machine ( 10 ), in particular asynchronous machine, with a stator ( 16 ) and one about a rotation axis ( 74 ) relative to the stator ( 16 ) rotatable rotor ( 24 ), which has a rotor shaft ( 26 ) which at least over a length range of the rotor shaft ( 26 ) in the axial direction of this extending and through a coolant channel ( 36 ), characterized in that the rotor shaft ( 26 ) in her the channel ( 36 ) limiting lateral surface ( 44 ) at least one outlet opening ( 46 ), wherein at least one at least partially in the channel ( 36 ) arranged line element ( 56 ) is provided, which at least one obliquely or perpendicular to the axial direction of the rotor shaft ( 26 ) and via at least one inflow opening ( 62 ) with the channel ( 36 ) of the rotor shaft ( 26 ) fluidly connected further channel ( 60 ) for conducting coolant from the first channel ( 36 ) via the outlet opening ( 46 ) to the surroundings of the rotor shaft ( 26 ) having.

Electric machine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the conduit element ( 56 ) in the outlet opening ( 46 ) is arranged and starting from this at least in the first channel ( 36 ) of the rotor shaft ( 26 ) extends into it.

Electric machine ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inflow opening ( 62 ) on the axis of rotation ( 74 ) of the rotor shaft ( 26 ) is arranged.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft ( 26 ) in her the channel ( 36 ) limiting lateral surface ( 44 ) at least one second outlet opening ( 47 ), wherein the line element ( 56 ) at least from the first exit opening ( 46 ) to the second exit opening ( 47 ) and the further channel ( 60 ) for conducting coolant from the first channel ( 36 ) via the outlet openings ( 46 . 47 ) to the surroundings of the rotor shaft ( 26 ) is trained.

Electric machine ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the first outlet opening ( 46 ) on a first page ( 52 ) of the rotor shaft ( 26 ) and the second exit opening ( 47 ) on one of the first page ( 52 ) in the radial direction of the rotor shaft ( 26 ) opposite, second side ( 54 ) of the rotor shaft ( 26 ) is arranged.

Electric machine ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the second outlet opening ( 47 ) in the radial direction of the rotor shaft ( 26 ) of the first exit opening ( 46 ) is arranged opposite.

Electric machine ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the further channel ( 60 ) at least between the outlet opening ( 46 . 47 ) straight in the radial direction of the rotor shaft ( 26 ).

Electric machine ( 10 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the line element ( 56 ) at least from the first exit opening ( 46 ) to the second exit opening ( 47 ) just extends.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow opening ( 62 ) in a further channel ( 60 ) limiting lateral surface ( 66 ) of the conduit element ( 56 ) is provided.

Electric machine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the conduit element ( 56 ) as separate from the rotor shaft ( 26 ) formed and held on this component is formed.