DE102014101039A1

DE102014101039A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102014101039A1
Application number: DE102014101039.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Hinrich
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (3) mit einem Stator (2) und einem Rotor (1), wobei der Rotor (1) ringförmig ausgebildet ist und radial außerhalb des Stators drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor (1) zumindest einen Kanal (4) zur Durchströmung von einem Fluid aufweist, welcher den ringförmigen Rotor (4) in Umfangsrichtung in Form einer Sekante schneidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Elektrische Maschinen werden insbesondere bei Hybridfahrzeugen mit Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine als Antriebsmaschinen oder bei Elektrofahrzeugen mit reinem elektrischem Antrieb als Antriebsmaschine eingesetzt.
Dabei entsteht in der elektrischen Maschine ein erhebliches Maß an Abwärme, die abzuführen ist, um die elektrische Maschine vor Schäden zu schützen und die Leistung der elektrischen Maschine zu gewährleisten.
Im Stand der Technik ist zur Kühlung der elektrischen Maschine eine Flüssigkeitskühlung in einem Gehäuse vorgesehen, in welchem die elektrische Maschine angeordnet ist. Eine solche Kühlung ist durch die JP 59-83557 bekannt geworden.
Die CN 202034857 A offenbart eine Luftkühlung einer elektrischen Maschine mit einem ersten Kühlluftkanal radial außen im Gehäuse und einem zweiten Kühlluftkanal radial innerhalb des Rotors.
Auch die EP 21 605 380 A2 , die US 6 087 744 A und die US 2005/0206250 A1 offenbaren elektrische Maschinen mit Luftströmungen parallel zur Drehachse des Rotors.
Die bekannten elektrischen Maschinen zeigen noch Verbesserungsbedarf hinsichtlich der abgeführten Wärmeleistung.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Maschine zu schaffen, welche eine verbesserte Kühlung aufweist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor ringförmig ausgebildet ist und radial außerhalb des Stators drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor zumindest einen Kanal zur Durchströmung von einem Fluid aufweist, welcher den ringförmigen Rotor in Umfangsrichtung in Form einer Sekante schneidet. Dadurch wird eine Luftströmung durch den Kanal aufgrund der Drehung des Rotors bewirkt, welcher eine Kühlwirkung auf den Rotor bewirkt.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rotor eine ringförmige Außenwandung aufweist und der Kanal zur Durchströmung des Fluids die ringförmige Außenwandung in zwei beabstandeten Punkten durchstößt. Dadurch wird ein Kanal erzeugt, der innerhalb des Rotors eine gewisse vorteilhafte Länge aufweist. Dadurch wird erreicht, dass die Luft entlang einer vorgebbaren Länge durch den Kanal strömt und dadurch einen gewünschten Kühleffekt bewirkt, wenn die Luft kälter ist als der Rotor selbst.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kanal zwischen den Punkten geradlinig verläuft. Dadurch wird ein definierter Kanal geschaffen, der auch einfach herstellbar ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kanal einen runden oder eckigen Querschnitt aufweist. Bei einem runden Querschnitt ist diese besonders einfach durch Bohrungen herstellbar. Bei rechteckigen Querschnitten sind diese leicht durch Verbauen parallel zueinander angeordneter Bleche mit Aussparungen zu erzeugen.
Auch ist es zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Kanälen vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind und/oder die über den Umfang des Rotors verteilt angeordnet sind. Dadurch kann der gesamte Kanalquerschnitt hinsichtlich der Durchströmung optimiert werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die über den Umfang verteilt angeordnete Mehrzahl von Kanälen derart angeordnet sind, dass sich ihre Linien nicht überkreuzen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine perspektivische Teilansicht einer elektrischen Maschine,
2 eine Ansicht eines Rotors im Schnitt, und
3 eine Ansicht eines Rotors im Schnitt.
Die 1 zeigt einen Rotor 1 radial außerhalb eines Stators 2 einer elektrischen Maschine 3, die als Außenläufermotor ausgebildet ist. Der Rotor 1 ist als ringförmiges Element ausgebildet und weist zumindest einen Kanal 4 auf, welcher der Durchströmung von einem Fluid, wie insbesondere von Luft, dient. Dabei schneidet der Kanal 4 den ringförmigen Rotor 1 in Umfangsrichtung in Form einer Sekante.
Dabei weist der Rotor eine ringförmige Außenwandung 5 auf und der Kanal 4 zur Durchströmung des Fluids durchstößt die ringförmige Außenwandung 5 in zwei beabstandeten Punkten 6, 7.
Die 1 zeigt, dass der Kanal 4 zwischen den Punkten 6, 7 geradlinig verläuft. Alternativ könnte er auch einen gekrümmten beispielsweise bogenförmigen Verlauf annehmen.
In den 2 und 3 sind beispielsweise Darstellungen eines Rotors 11, 21 im Schnitt parallel zur Drehachse dargestellt. Dabei sind jeweils eine Mehrzahl von parallelen Kanälen 12, 22 dargestellt. In 2 sind die Kanäle 12 mit einem runden Querschnitt gezeigt, während in 3 die Kanäle einen rechteckigen Querschnitt zeigen.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl von Kanälen vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind und/oder die über den Umfang des Rotors verteilt angeordnet sind. In der 1 ist nur ein Ausschnitt des Rotors 1 mit einem Kanal gezeigt. So kann auch ein weiterer Kanal 4 oder weitere Kanäle 4 vorgesehen sein, welche über den Umfang des Rotors 1 verteilt angeordnet sind. Dies ist jedoch nicht gezeigt. Dabei ist es bevorzugt, wenn die über den Umfang verteilt angeordnete Mehrzahl von Kanälen derart angeordnet sind, dass sich ihre Linien nicht überkreuzen. So sind die Punkte 6, 7 der einzelnen Kanäle 4 von einander beabstandet bzw. liegen aufeinander. Im letzteren Falle würden die Enden der Kanäle zusammen fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 59-83557 [0004]
CN 202034857 A [0005]
EP 21605380 A2 [0006]
US 6087744 A [0006]
US 2005/0206250 A1 [0006]

Claims

Elektrische Maschine (3) mit einem Stator (2) und einem Rotor (1), wobei der Rotor (1) ringförmig ausgebildet ist und radial außerhalb des Stators drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor zumindest einen Kanal (4) zur Durchströmung von einem Fluid aufweist, welcher den ringförmigen Rotor in Umfangsrichtung in Form einer Sekante schneidet.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) eine ringförmige Außenwandung (5) aufweist und der Kanal (4) zur Durchströmung des Fluids die ringförmige Außenwandung (5) in zwei beabstandeten Punkten (6, 7) durchstößt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) zwischen den Punkten (6, 7) geradlinig verläuft.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) einen runden oder eckigen Querschnitt aufweist.
Elektrische Maschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Kanälen (4) vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind und/oder die über den Umfang des Rotors (1) verteilt angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Umfang verteilt angeordnete Mehrzahl von Kanälen (4) derart angeordnet sind, dass sich ihre Linien nicht überkreuzen.