DE102013104711A1 - Elektrische Maschine mit gekühlter Rotorwelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) mit einer Rotorwelle (3) und einer Einrichtung (12) zum Kühlen der Rotorwelle (3), wobei die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist. Bei einer derartigen Maschine ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühleinrichtung (12) eine stationäre Kühllanze (13) aufweist, die die Hohlwelle (3) axial durchsetzt, wobei die Kühllanze (13) einen Einlass (16) und einen Auslass (17) für ein Kühlmedium, sowie einen mit dem Einlass (16) und dem Auslass (17) verbundenen Kühlkanal (18), der die Kühllanze (13) axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Kühlmediums durch die Kühllanze (13), sowie die Kühllanze (13) einen Einlass (24) und einen Auslass (25) für Öl, sowie einen mit dem Öleinlass (24) und dem Ölauslass (25) verbundenen Ölkanal (26), der die Kühllanze (13) axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Öls durch die Kühllanze (13), wobei der Auslass (25) für das Öl mit einem zwischen der Kühllanze (13) und der Rotorwelle (3) gebildeten Ringraum (27) verbunden ist und der Ringraum (27) eine Öffnung (28) für das Öl aufweist. Eine solche Maschine gewährleistet eine optimale Kühlung der Rotorwelle (3) und eine optimale Ölführung im Bereich der Rotorwelle, ohne wesentliche Erwärmung des Öls.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle und einer Einrichtung zum Kühlen der Rotorwelle, wobei die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist.
  • Eine derartige elektrische Maschine ist aus der EP 0 660 492 A1 bekannt. Bei dieser wird die Rotorwelle mit Getriebeöl eines Getriebes gekühlt, dessen Eingangszahnrad drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist. Getriebeöl wird von einem Getriebekasten in die Rotorwelle als Kühlmittel geleitet und es erfolgt die Rückleitung des Getriebeöls von der Rotorwelle zurück in den Getriebekasten.
  • Nachteilig ist bei dieser Gestaltung der elektrischen Maschine, dass die Kühlung der Rotorwelle vom Volumenstrom und von der Temperatur des Getriebeöls abhängig ist und sich das Getriebeöl beim Durchtritt durch die Rotorwelle aufheizt. Ferner ist es in aller Regel erforderlich, besondere Dichtungen im Bereich der Rotorwelle, zu den das Getriebeöl führenden Bereichen der Rotorwelle vorzusehen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektromaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine optimale Kühlung der Rotorwelle und eine optimale Ölführung im Bereich der Rotorwelle, ohne wesentliche Erwärmung des Öls, gewährleistet ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Kühleinrichtung eine stationäre Kühllanze aufweist, die die Hohlwelle axial durchsetzt, wobei die Kühllanze einen Einlass und einen Auslass für ein Kühlmedium sowie einen mit dem Einlass und mit dem Auslass verbundenen Kühlkanal, der die Kühllanze axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Kühlmediums durch die Kühllanze, sowie die Kühllanze einen Einlass und einen Auslass für Öl, sowie einen mit dem Öleinlass und dem Ölauslass verbundenen Ölkanal, der die Kühllanze axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Öls durch die Kühllanze, wobei der Auslass mit einem zwischen der Kühllanze und der Rotorwelle gebildeten Ringraum verbunden ist und der Ringraum eine Öffnung für das Öl aufweist.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der elektrischen Maschine dient das Öl der Schmierung im Bereich der Rotorwelle und das Kühlmedium dem Kühlen des Rotors. Insbesondere Wärme, die von den an der Rotorwelle anliegenden heißen Rotorblechen auf die Rotorwelle übertragen wird, kann so mittels des Kühlmediums abgeführt werden. Demzufolge kommt dem Öl lediglich die Funktion einer Wärmebrücke zwischen dem Rotor und dem Kühlmedium zu. Dies ermöglicht insbesondere eine von dem Volumenstrom und der Temperatur des Öls unabhängige Kühlung, sowie ggf. den Entfall von Dichtungen im Rotorwellenbereich. Insbesondere ist als Kühlmittel Wasser, zum Beispiel einer normalen Statorkühlung der Elektromaschine, vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist die Kühllanze in einem Getriebegehäuse gelagert. Dieses Getriebegehäuse weist insbesondere eine Gehäuserippe auf, wobei die Gehäuserippe einen Ölkanal aufweist, der mit dem Öleinlass der Kühllanze verbunden ist.
  • Es wird als besonders zweckmäßig angesehen, wenn die Kühllanze das Getriebegehäuse nach außen durchsetzt und auf der Außenseite des Getriebegehäuses den Kühlkanaleinlass und Kühlkanalauslass aufweist. Dies ermöglicht ein einfaches Anschließen des Kühlkreislaufs an die Kühllanze.
  • Der Kühlkanal ist insbesondere so gestaltet, dass er zwei in Richtung der Achse des Rotors angeordnete Kanalabschnitte aufweist, wobei im Bereich desselben Endes der Kühllanze der eine Kanalabschnitt den Kühlkanaleinlass und der andere Kanalabschnitt den Kühlkanalauslass aufweist. Die beiden Kanalabschnitte sind im Bereich deren dem Kühlkanaleinlass bzw. Kühlkanalauslass abgewandten Enden mittels eines weiteren Kanalabschnitts miteinander verbunden. Kühlmedium wird somit über den Kühlkanaleinlass in den diesem zugeordneten Kanalabschnitt gefördert, von dort zu dem weiteren Kanalabschnitt und von diesem zu dem anderen Kühlkanalabschnitt, dem der Kühlkanalauslass zugeordnet ist. Wegen der stationären Lagerung der Kühllanze kann die Abdichtung des Kühlmediums im Bereich des Kühlkanaleinlasses und des Kühlkanalauslasses auf einfache Art und Weise bewerkstelligt werden.
  • Der Kühlkanal erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Kühllanze. Demzufolge wird die Kühllanze im Wesentlichen über deren gesamte axiale Länge mittels des Kühlmediums gekühlt.
  • Vorzugsweise ist die Rotorwelle im Bereich eines axialen Endes geschlossen ausgebildet. Demzufolge ist die Rotorwelle nur im Bereich eines Endes offen und es kann über dieses Ende die Kühllanze in die Rotorwelle eingesteckt werden.
  • Vorzugsweise durchsetzt die Kühllanze die Rotorwelle im Wesentlichen über deren gesamte axiale Länge. Die Kühllanze ist somit, bei Ausbildung der Rotorwelle mit einem geschlossenen axialen Ende, bis dicht an dieses Ende herangeführt.
  • Baulich besonders einfach ist die Kühllanze gestaltet, wenn sie zylindrisch ausgebildet ist. In eine solche Kühllanze lassen sich besonders einfach der Ölkanal und der Kühlkanal einbringen. Natürlich sind auch andere Ausbildungen der Querschnitte von Kühllanze bzw. Öl-/Kühlkanal möglich. Beispielsweise kann die Form der Kühllanze optimiert sein bezüglich Strömungsverhalten und/oder Wärmeübergang.
  • Die Rotorwelle der elektrischen Maschine wirkt in aller Regel mit einem Zahnrad eines Getriebes zusammen. Konkret ist die Rotorwelle mit einer Getriebewelle verbunden, die das Zahnrad aufweist. Insbesondere ist die Rotationsachse der Getriebewelle identisch der Rotationsachse der Rotorwelle.
  • Da die Kühllanze in aller Regel ein längliches Bauteil ist, ist es vorteilhaft, diese nicht nur im Bereich des einen Endes stationär zu lagern, insbesondere im Getriebegehäuse zu lagern, sondern auch das andere Ende der Kühllanze abzustützen. Vor diesem Hintergrund wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Kühllanze im Bereich ihres der stationären Lagerung bzw. dem Getriebegehäuse abgewandten Endes über ein Lager in der Rotorwelle gelagert ist.
  • Der die Kühllanze durchsetzende Ölkanal ist vorzugsweise parallel zu den beiden in Achsrichtung des Rotors angeordneten Kanalabschnitten des Kühlkanals angeordnet.
  • Die Öffnung für das Öl, die der Ringraum aufweist, ist insbesondere eine Öffnung zum Ausgeben von Öl aus dem Ringraum. Diese Öffnung zum Ausgeben von Öl kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet sein. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Ausgabeöffnung für das Öl aus dem Ringraum als Staustufe ausgebildet ist. Diese Staustufe ist insbesondere durch einen Übergang des Ringraums zu einem die Getriebewelle durchsetzenden Ölkanal, vorzugsweise zu einem Ölkanal, der in einem Bereich des Lagers und/oder eines Radialwellendichtrings mündet, gebildet.
  • Die beschriebene, erfindungsgemäße elektrische Maschine einschließlich der beschriebenen vorteilhaften Weiterentwicklungen dieser elektrischen Maschine weist eine Vielzahl von Vorteilen auf:
    • – Die gehäusefeste Kühllanze erstreckt sich vom Getriebe, über/durch eine Getriebeeingangswelle, bis in den Rotor der E-Maschine. Die Kühllanze verfügt hierbei über Maßnahmen bzw. Einrichtungen zur Ölführung und zur Führung eines Kühlmediums. Vom Getriebe wird Öl über die Kühllanze in die Hohlwelle der elektrischen Maschine gefördert bzw. gepumpt, dies kann mittels Ölpumpe oder, zum Beispiel bei Tauchschmierung, mittels entsprechender Ölführung erfolgen. Mittels einer Staustufe und/oder Abdichtungen bzw. Dichtungen wird der Ringspalt zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und der Kühllanze mit Öl gefüllt und der Rotor hierdurch thermisch an die Kühllanze angebunden. Die Kühllanze wird vom Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit durchströmt und somit gekühlt. Die Staustufe führt aufgrund der Rotationsbewegung der Rotorwelle zu einer – in Axialrichtung gesehen – gleichmäßigen Benetzung der Oberfläche des Ölverteilers mit Öl. Die Wärme im Rotor kann somit über den Ölringspalt, die Kühllanze und das Kühlmedium abgeführt werden.
    • – Das Öl dient primär für den Wärmeübergang. An der Wärmeabfuhr ist das Öl, dem jeweiligen Ölvolumenstrom entsprechend, nun anteilsweise beteiligt.
    • – Aufgrund des Wärmetransports über die Kühllanze kann die Öltemperatur im Rotorinneren, auch bei geringem Ölvolumenstrom, auf einem niedrigerem Niveau gehalten werden, als dies bei Systemen ohne Kühllanze der Fall ist.
    • – An der Schnittstelle von Rotorwelle und Getriebe kann das vom Rotor kommende Öl zur Schmierung von Komponenten der elektrischen Maschine und/oder des Getriebes genutzt werden. Hierbei ist die vergleichsweise geringe Öltemperatur, die geringer ist als die Temperatur der Rotorwelle, von Vorteil.
    • – Im Vergleich zu bekannten elektrischen Maschinen mit gekühlter Rotorwelle sind für das Kühlsystem keine rotierenden Dichtungen, wie zum Beispiel Radialwellendichtringe und dergleichen erforderlich.
    • – Umlaufende Dichtungen für das Kühlmedium, wie sie bekannten hydraulischen Kühlsystemen zur Rotorinnenkühlung erforderlich sind, können entfallen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigt:
  • 1 für den Bereich einer elektrischen Maschine und eines mit dieser zusammenwirkenden Getriebes einen Längsmittelschnitt, insbesondere durch eine Rotorwelle der elektrischen Maschine und eine in einem Getriebegehäuse gelagerte Kühllanze, die die hohl ausgebildete Rotorwelle durchsetzt,
  • 2 ein Schnitt durch die Kühllanze im Bereich der Linie A-A.
  • Figurenbeschreibung
  • Schematisch ist der Bereich einer elektrischen Maschine 1 und der Bereich eines unmittelbar mit der elektrischen Maschine 1 zusammenwirkenden Getriebes 2 veranschaulicht.
  • Die elektrische Maschine 1 weist eine als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 3 auf. Diese ist im Bereich abgewandter Enden in Wälzlagern 4 und 5 gelagert. Im Bereich des Wälzlagers 4 ist die Rotorwelle 3 offen ausgebildet und im Bereich des Wälzlagers 5 geschlossen ausgebildet. Im Bereich des offenen Endes ist die Rotorwelle 3 mit einer Getriebewelle 6 verbunden, die in Wälzlagern 7 und 8 gelagert ist. Ein Getriebegehäuse 9 des Getriebes 2 ist über einen Radialwellendichtring 10 zur elektrischen Maschine 1 hin abgedichtet.
  • Zur elektrischen Maschine 1 sind ferner Rotorbleche 11 veranschaulicht, die sich im Betrieb der elektrischen Maschine 1 erhitzen und an der Rotorwelle 3 anliegen. Über die Rotorbleche 11 wärmt sich somit die Rotorwelle 3 auf.
  • Die elektrische Maschine 1 weist eine Kühleinrichtung 12 zum Kühlen der Rotorwelle 3 auf. Die Kühleinrichtung 12 weist eine Kühllanze 13 auf, die stationär ist, konkret im Getriebegehäuse 9 gelagert ist und hierbei das Getriebegehäuse 9 durchsetzt. Auf der dem Gehäuseraum des Getriebegehäuses 9 zugewandten Seite weist das Getriebegehäuse 9, zumindest im Bereich der Kühllanze 13, eine Gehäuserippe 14 auf.
  • Die Kühllanze 13 ist zylindrisch ausgebildet und durchsetzt die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 3 axial. Hierbei ist die Kühllanze 13 im Bereich des der Kühlrippe 14 abgewandten Endes über ein Lager 15 in der Rotorwelle 3 gelagert.
  • Die Kühllanze 13 weist einen Einlass 16 und einen Auslass 17 für ein Kühlmedium auf, wobei es sich bei diesem Kühlmedium insbesondere um eine Kühlflüssigkeit handelt. Dieses Kühlmittel kann Wasser sein, das zum Beispiel bei einer normalen Statorkühlung der elektrischen Maschine vorgesehen ist. Mit den Einlass 16 und dem Auslass 17 ist ein Kühlkanal 18 verbunden, der die Kühllanze 13 axial durchsetzt. Dieser Kühlkanal 18 dient dem Durchleiten des Kühlmediums durch die Kühllanze 13.
  • Konkret weist der Kühlkanal 18 zwei in Richtung der Achse 19 von Rotorwelle 3 und Getriebewelle 6 angeordnete Kanalabschnitte 20 und 21 auf, ferner einen weiteren Kanalabschnitt 22, der die Kanalabschnitte 20 und 21 in deren, einem Boden 23 der Rotorwelle 3 zugewandten Endbereichen verbindet. Der Kühlkanal 18 erstreckt sich somit, bezogen auf die Länge des jeweiligen Kanalabschnitts 20 bzw. 21, im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Kühllanze 13. Die Kühllanze 13 durchsetzt die Rotorwelle 3 im Wesentlichen über deren gesamte axiale Länge.
  • Die Kühllanze 13 weist ferner einen Einlass 24 und einen Auslass 25 für Öl, konkret für Getriebeöl, sowie einen mit dem Öleinlass 24 und dem Ölauslass 25 verbundenen Ölkanal 26, der die Kühllanze 13 durchsetzt, auf, zum Durchleiten des Öls durch die Kühllanze 13. Der Auslass 25 ist mit einem zwischen der Kühllanze 13 und der Rotorwelle 3 gebildeten Ringraum 27 bzw. Ringspalt verbunden. Dieser weist eine Öffnung 28 für das Öl auf.
  • Die Gehäuserippe 14 weist einen Ölkanal 29 auf, der mit dem Öleinlass 24 der Kühllanze 13 verbunden ist.
  • Der die Kühllanze 13 durchsetzende Ölkanal 26 ist parallel zu den beiden in Achsrichtung der Rotorwelle 3 angeordneten Kanalabschnitten 20 und 21 angeordnet. Hierbei ist in der Darstellung der 1 die Anordnung der Kanalabschnitte 20 und 21 bezüglich des Ölkanals 26 ausschließlich unter dem Aspekt eines besseren Verständnisses der Funktion der elektrischen Maschine mit Kühleinrichtung veranschaulicht. Aus der Darstellung der 2 ergibt sich die exakte Anordnung der beiden Kühlabschnitte 20 und 21 sowie des Ölkanals 26, bezogen auf den Querschnitt der Kühllanze 13.
  • Die Öffnung 28, durch die Öl aus dem Ringraum 27 ausgegeben wird, ist durch eine Staustufe 30 gebildet. Konkret ist die Staustufe 30 durch den Übergang des Ringraums 27 zu einem die Getriebewelle 3 durchsetzenden Ölkanal 31 gebildet, der in einem Bereich eines Lagers, vorliegend des Wälzlagers 8 und/oder eines Radialwellendichtrings, mündet.
  • Die Kühllanze 13 verfügt somit über Maßnahmen bzw. Einrichtungen zur Ölführung und zur Führung des Kühlmediums bzw. der Kühlflüssigkeit. Vom Getriebe 2 wird Öl über die Kühllanze 13 in die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 3 der elektrischen Maschine 1 gefördert bzw. gepumpt. Dies kann mittels Ölpumpe oder, zum Beispiel bei Tauchschmierung, mittels entsprechender Ölführung erfolgen. Mittels der Staustufe 30 und/oder Dichtungen bzw. Abdichtungen wird der Ringraum 27 bzw. Ringspalt zwischen der Rotorwelle 3 und der Kühllanze 13 mit Öl gefüllt und die Rotorwelle 3 hierdurch thermisch an die Kühllanze 13 angebunden. Die Kühllanze 13 wird von der Kühlflüssigkeit bzw. dem Kühlmedium durchströmt und somit gekühlt. Die Wärme in der Rotorwelle 3 kann somit über den Ringraum 27, die Kühllanze 13 und das Kühlmittel, das durch die Kühllanze 13 strömt, abgeführt werden.
  • Das Öl dient somit primär für den Wärmeübergang. An der Wärmeabfuhr ist das Öl, dem jeweiligen Ölvolumenstrom entsprechend, nur anteilsweise beteiligt. Aufgrund des Wärmetransports über die Kühllanze 13 kann die Öltemperatur im Inneren der Rotorwelle 3, auch bei geringem Ölvolumenstrom, auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Das aus dem Ölkanal 31 austretende Öl weist eine vergleichsweise geringe Öltemperatur auf und kann zur Schmierung von Komponenten der elektrischen Maschine und des Getriebes genutzt werden.
  • Die Pfeile 32 veranschaulichen den Strömungsweg des Kühlmediums, die Pfeile 33 den Strömungsweg des Öls. Die Pfeile 34 verdeutlichen die Wärmeabfuhr (Kühlung) mittels Kühllanze 13 und Kühlmedium.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektrische Maschine
    2
    Getriebe
    3
    Rotorwelle
    4
    Wälzlager
    5
    Wälzlager
    6
    Getriebewelle
    7
    Wälzlager
    8
    Wälzlager
    9
    Getriebegehäuse
    10
    Radialwellendichtung
    11
    Rotorblech
    12
    Kühleinrichtung
    13
    Kühllanze
    14
    Gehäuserippe
    15
    Lager
    16
    Einlass
    17
    Auslass
    18
    Kühlkanal
    19
    Achse
    20
    Kanalabschnitt
    21
    Kanalabschnitt
    22
    Kanalabschnitt
    23
    Boden
    24
    Einlass
    25
    Auslass
    26
    Ölkanal
    27
    Ringraum
    28
    Öffnung
    29
    Ölkanal
    30
    Staustufe
    31
    Ölkanal
    32
    Pfeil Kühlmedium
    33
    Pfeil Öl
    34
    Pfeil Wärmeabfuhr
  • 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
    • EP 0660492 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Elektrische Maschine (1) mit einer Rotorwelle (3) und einer Einrichtung (12) zum Kühlen der Rotorwelle (3), wobei die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) eine stationäre Kühllanze (13) aufweist, die die Hohlwelle (3) axial durchsetzt, wobei die Kühllanze (13) einen Einlass (16) und einen Auslass (17) für ein Kühlmedium, sowie einen mit dem Einlass (16) und dem Auslass (17) verbundenen Kühlkanal (18), der die Kühllanze (13) axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Kühlmediums durch die Kühllanze (13), sowie die Kühllanze (13) einen Einlass (24) und einen Auslass (25) für Öl, sowie einen mit dem Öleinlass (24) und dem Ölauslass (25) verbundenen Ölkanal (26), der die Kühllanze (13) axial durchsetzt, aufweist, zum Durchleiten des Öls durch die Kühllanze (13), wobei der Auslass (25) für das Öl mit einem zwischen der Kühllanze (13) und der Rotorwelle (3) gebildeten Ringraum (27) verbunden ist und der Ringraum (27) eine Öffnung (28) für das Öl aufweist.
  2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllanze (13) in einem Getriebegehäuse (9) gelagert ist.
  3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (9) eine Gehäuserippe (14) aufweist, wobei die Gehäuserippe (14) einen Ölkanal (29) aufweist, der mit dem Öleinlass (24) der Kühllanze (13) verbunden ist.
  4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllanze (13) das Getriebegehäuse (9) nach außen durchsetzt und auf der Außenseite des Getriebegehäuses (9) den Kühlkanaleinlass (16) und den Kühlkanalauslass (17) aufweist.
  5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (18) zwei in Richtung der Achse (19) der Rotorwelle (3) angeordnete Kanalabschnitte (20, 21) aufweist, wobei, im Bereich desselben Endes der Kühllanze (13), der eine Kanalabschnitt (20) den Kühlkanaleinlass (16) und der andere Kanalabschnitt (21) den Kühlkanalauslass (17) aufweist, wobei die beiden Kanalabschnitte (20, 21) im Bereich deren dem Kühlkanaleinlass (16) bzw. Kühlkanalauslass (17) abgewandten Enden mittels eines weiteren Kanalabschnitts (22) miteinander verbunden sind.
  6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlkanal (18) im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Kühllanze (13) erstreckt.
  7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (3) im Bereich eines axialen Endes geschlossen ausgebildet ist.
  8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllanze (13) die Rotorwelle (3) im Wesentlichen über deren gesamte axiale Länge durchsetzt.
  9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllanze (13) zylindrisch ausgebildet ist.
  10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Rotorwelle (3) eine Getriebewelle (6) verbunden ist, wobei die Rotationsachse (19) der Getriebewelle (6) der Rotationsachse der Rotorwelle (3) entspricht.
  11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die fest mit dem Getriebegehäuse (9) verbundene Kühllanze (13) im Bereich des dem Getriebegehäuse (9) abgewandten Endes über ein Lager (15) in der Rotorwelle (3) gelagert ist.
  12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kühllanze (13) durchsetzende Ölkanal (26) parallel zu den beiden in Achsrichtung der Rotorwelle (3) angeordneten Kanalabschnitten (20, 21) angeordnet ist.
  13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (28) für das Öl, die der Ringraum (27) aufweist, eine Öffnung (28) zum Ausgeben von Öl aus dem Ringraum (27) ist.
  14. Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeöffnung (28) für das Öl aus dem Ringraum (27) als Staustufe ausgebildet ist.
  15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Staustufe durch einen Übergang des Ringraums (27) zu einem die Getriebewelle (6) durchsetzenden Ölkanal (31), insbesondere einen Ölkanal, der in einem Bereich eines Lagers (8) und/oder eines Radialwellendichtrings mündet, gebildet ist.
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KR1020140051238A KR101597425B1 (ko) 2013-05-07 2014-04-29 냉각된 회전자 샤프트를 갖는 전기 기계
JP2014093363A JP5739566B2 (ja) 2013-05-07 2014-04-30 冷却ロータシャフトを有する電気機械
CN201410180976.1A CN104143884B (zh) 2013-05-07 2014-04-30 具有冷却转子轴的电动机器
US14/269,612 US9148041B2 (en) 2013-05-07 2014-05-05 Electric machine having a cooled rotor shaft
FR1454073A FR3005538B1 (fr) 2013-05-07 2014-05-06 Machine electrique pourvue d'un arbre de rotor refroidi

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015218519A1 (de) * 2015-09-25 2016-09-29 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine
DE102015214309A1 (de) * 2015-07-29 2017-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hohlwellenkühlung für einen Antrieb eines Elektrofahrzeugs
DE102016218819A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Audi Ag Kühlsystem
CN109921575A (zh) * 2019-03-19 2019-06-21 张祝 基于液气电的混合动力转子的集成方法
DE102018102024A1 (de) * 2018-01-30 2019-08-01 EEO Tech GmbH Rotierende elektrische Maschine in Innenläuferausführung zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie oder umgekehrt
DE102018215572A1 (de) * 2018-09-13 2020-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit Rotorwellenkühlung
EP3530989B1 (de) 2018-02-23 2020-08-05 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Anordnung mit einer elektrischen maschine und einem getriebe und fahrzeug
DE102020117719A1 (de) 2020-07-06 2022-01-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
DE102021205261A1 (de) 2021-05-21 2022-11-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Rotorwellensystem für eine elektrische Maschine

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6145120B2 (ja) * 2015-02-13 2017-06-07 ファナック株式会社 冷却流体用流路を有する回転子及び該回転子を備える電動機
US9954260B2 (en) 2015-03-16 2018-04-24 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system with heat exchange device
US10703211B2 (en) 2015-03-16 2020-07-07 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery pack, battery charging station, and charging method
US10173687B2 (en) 2015-03-16 2019-01-08 Wellen Sham Method for recognizing vehicle driver and determining whether driver can start vehicle
US9550406B2 (en) 2015-03-16 2017-01-24 Thunder Power Hong Kong Ltd. Thermal dissipation system of an electric vehicle
DE102017215784A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102017223490B3 (de) * 2017-12-21 2019-06-27 Audi Ag Kühlmittelverteiler für eine Maschinenanordnung sowie entsprechende Maschinenanordnung
US11489408B2 (en) 2019-02-13 2022-11-01 Hamilton Sundstrand Corporation Dual fluid rotating shaft
US11108302B2 (en) 2019-03-26 2021-08-31 Pratt & Whitney Canada Corp. Electric generator having a liquid coolant system
US11692466B2 (en) 2019-05-30 2023-07-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Machine having a liquid lubrication system and a shaft
US10965183B2 (en) * 2019-06-14 2021-03-30 Honeywell International Inc. Integrated traction drive system
DE102019117637A1 (de) * 2019-07-01 2021-01-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Anordnung zum Kühlen einer Elektromaschine bei einem Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben der Anordnung
US11603842B2 (en) 2019-08-14 2023-03-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Method of priming a pump of an aircraft engine
US11489386B2 (en) * 2019-12-18 2022-11-01 Ge Aviation Systems Llc Wet and dry cavity generator systems and methods of manufacturing the same
FR3106943B1 (fr) 2020-02-05 2023-05-26 Leviathan Dynamics Dispositif de refroidissement de rotor et machine tournante le comportant
DE102020103875A1 (de) * 2020-02-14 2021-08-19 Winkelmann Powertrain Components GmbH & Co. KG. Rotorhohlwelle
US11626776B2 (en) 2020-05-08 2023-04-11 Dana Belgium N.V. Methods and systems for oil cooled rotor laminations
CN112803643B (zh) * 2021-03-18 2021-06-22 西安兴航航空科技股份有限公司 用于航空构件加工的大功率电主轴转子内热管冷却装置
US11799362B2 (en) 2021-09-20 2023-10-24 Dana Automotive Systems Group, Llc Methods and systems for oil cooled rotor laminations
US12046955B2 (en) 2022-02-15 2024-07-23 Dana Automotive Systems Group, Llc Methods and systems for cooling an electric machine
FR3138859B1 (fr) 2022-08-10 2024-09-06 Ifp Energies Now Rotor de machine électrique avec canal de refroidissement
EP4333267A1 (de) 2022-08-29 2024-03-06 Walter Henrich GmbH Modulare rotorwelle mit integrierten kühlkanälen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE949757C (de) * 1952-09-25 1956-09-27 Siemens Ag Einrichtung zur Innenkuehltung der Laeuferwicklung von elektrischen Stromerzeugern
US5394040A (en) * 1993-09-07 1995-02-28 Heat Pipe Technology, Inc. Electric motor having internal heat dissipator
EP0660492A1 (de) 1993-12-23 1995-06-28 ABB VERKEHRSTECHNIK Gesellschaft m.b.h. Kühlsystem für einen Motor
US20040080218A1 (en) * 2000-06-21 2004-04-29 Bae Systems Controls Inc. Rotating machine with cooled hollow rotor bars
US20040145252A1 (en) * 2002-04-01 2004-07-29 Minoru Arimitsu Stator cooling structure for multi-shaft, multi-layer electric motor
DE102007054355B4 (de) * 2006-11-17 2012-02-02 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren eines achsenversetzten Motors/Generators
DE112011100712T5 (de) * 2010-06-08 2012-12-27 Aisin Aw Co., Ltd. Antriebsvorrichtung für ein fahrzeug

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358937A (en) * 1980-12-01 1982-11-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Device for conducting cooling liquid in and out of liquid cooled rotor type rotary electric machine
US4364241A (en) * 1980-12-02 1982-12-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Device for draining cooling liquid from rotary electric machine with liquid cooled rotor
US5019733A (en) * 1987-09-25 1991-05-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha AC generator
DE4321172C2 (de) * 1993-06-25 1996-04-04 Licentia Gmbh Elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug
US6351045B1 (en) * 1999-09-30 2002-02-26 Reliance Electric Technologies, Llc Croyogenic rotary transfer coupling for superconducting electromechanical machine
US6657333B2 (en) * 2001-09-17 2003-12-02 Reliance Electric Technologies, Llc Vacuum coupling of rotating superconducting rotor
JP2007043817A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Meidensha Corp 回転電機の回転子冷却装置
EP2058085B1 (de) 2007-11-08 2011-04-06 Step-Tec AG Wellenkühlung für eine Werkzeug-Motorspindel
JP5158861B2 (ja) * 2008-03-11 2013-03-06 Ntn株式会社 インホイールモータ駆動装置
US8022582B2 (en) * 2008-12-30 2011-09-20 Caterpillar Inc. Liquid cooled permanent magnet rotor
CN101499697B (zh) * 2009-03-10 2012-04-25 武汉唯特特种电机有限公司 一种液冷电机
US8450888B2 (en) * 2009-04-20 2013-05-28 General Electric Company Integrated brushless starter/generator system
DE112010004773T5 (de) * 2010-03-24 2012-10-18 Aisin Aw Co. Ltd. Rotor für eine drehende elektrische Maschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE949757C (de) * 1952-09-25 1956-09-27 Siemens Ag Einrichtung zur Innenkuehltung der Laeuferwicklung von elektrischen Stromerzeugern
US5394040A (en) * 1993-09-07 1995-02-28 Heat Pipe Technology, Inc. Electric motor having internal heat dissipator
EP0660492A1 (de) 1993-12-23 1995-06-28 ABB VERKEHRSTECHNIK Gesellschaft m.b.h. Kühlsystem für einen Motor
US20040080218A1 (en) * 2000-06-21 2004-04-29 Bae Systems Controls Inc. Rotating machine with cooled hollow rotor bars
US20040145252A1 (en) * 2002-04-01 2004-07-29 Minoru Arimitsu Stator cooling structure for multi-shaft, multi-layer electric motor
DE102007054355B4 (de) * 2006-11-17 2012-02-02 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren eines achsenversetzten Motors/Generators
DE112011100712T5 (de) * 2010-06-08 2012-12-27 Aisin Aw Co., Ltd. Antriebsvorrichtung für ein fahrzeug

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015214309A1 (de) * 2015-07-29 2017-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hohlwellenkühlung für einen Antrieb eines Elektrofahrzeugs
DE102015218519A1 (de) * 2015-09-25 2016-09-29 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine
DE102016218819A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Audi Ag Kühlsystem
EP3301787A1 (de) 2016-09-29 2018-04-04 Audi Ag Elektrische maschine mit kühlsystem
DE102016218819B4 (de) 2016-09-29 2018-10-11 Audi Ag Kühlsystem
DE102018102024A1 (de) * 2018-01-30 2019-08-01 EEO Tech GmbH Rotierende elektrische Maschine in Innenläuferausführung zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie oder umgekehrt
EP3530989B1 (de) 2018-02-23 2020-08-05 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Anordnung mit einer elektrischen maschine und einem getriebe und fahrzeug
DE102018215572A1 (de) * 2018-09-13 2020-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit Rotorwellenkühlung
CN109921575A (zh) * 2019-03-19 2019-06-21 张祝 基于液气电的混合动力转子的集成方法
CN109921575B (zh) * 2019-03-19 2021-01-29 苏州萨伯工业设计有限公司 基于液气电的混合动力转子的集成方法
DE102020117719A1 (de) 2020-07-06 2022-01-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
DE102021205261A1 (de) 2021-05-21 2022-11-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Rotorwellensystem für eine elektrische Maschine

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US9148041B2 (en) 2015-09-29

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