DE102015000536A1

DE102015000536A1 - Electric machine and motor vehicle

Info

Publication number: DE102015000536A1
Application number: DE102015000536.7A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Chernogorski
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-01-17
Filing date: 2015-01-17
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-18
Also published as: DE102015000536B4

Abstract

Elektrische Maschine (1), umfassend einen Stator (2), einen um eine Drehachse (3) drehbar gelagerten Rotor (4) und zwei Lagerschilde (7, 8), wobei an wenigstens einem Lagerschild (7, 8) rotorseitig wenigstens ein Kühlelement (11, 12) zur Abgabe von Wärme von Luft (21) im Inneren der elektrischen Maschine (1) an den Lagerschild (7, 8) vorgesehen ist.Electric machine (1), comprising a stator (2), a rotor (4) rotatably mounted about an axis of rotation (3) and two bearing plates (7, 8), at least one cooling element (at least one bearing plate (7, 8) on the rotor side ( 11, 12) for emitting heat from air (21) in the interior of the electrical machine (1) to the bearing plate (7, 8) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator, einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor und zwei Lagerschilde. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an electric machine, comprising a stator, a rotatably mounted about a rotational axis rotor and two end shields. In addition, the invention relates to a motor vehicle.

Solche elektrischen Maschinen werden in modernen Kraftfahrzeugen zu Traktionszwecken eingesetzt, insbesondere als Asynchronmaschinen. Daraus erwachsen besondere Anforderungen an die Kühlung, insbesondere des Rotors. Ohne besondere Kühlmaßnahmen kann der Rotor seine Wärme lediglich über den Luftspalt an den Stator und dieser über ein Gehäuse an das Äußere der elektrischen Maschine abgeben oder über die Welle abführen. Daneben kann der Rotor seine Wärme aber auch an Luft im Inneren der elektrischen Maschine ableiten, welche dann die Wärme über einen Lagerschild abführt. Gerade der letztgenannte Kühlmechanismus weist erhebliches Optimierungspotential auf.Such electrical machines are used in modern motor vehicles for traction purposes, especially as asynchronous machines. This results in special requirements for the cooling, in particular of the rotor. Without special cooling measures, the rotor can deliver its heat only via the air gap to the stator and this via a housing to the outside of the electric machine or dissipate through the shaft. In addition, the rotor can also dissipate its heat in air inside the electric machine, which then dissipates the heat through a bearing plate. Especially the latter cooling mechanism has considerable potential for optimization.

Beim Einsatz elektrischer Maschinen in Kraftfahrzeugen scheidet eine interne Flüssigkeitskühlung des Rotors jedoch in der Regel aus, weil dies einen aufwändigen Fertigungsprozess voraussetzt und im Übrigen einem erheblichen Betriebsrisiko unterliegt. Insbesondere die Gefahr eine Flüssigkeitsaustritts innerhalb der elektrischen Maschine während des Betriebs macht einen solchen Ansatz praktisch unbrauchbar.However, when electrical machines are used in motor vehicles, internal liquid cooling of the rotor is generally ruled out, because this requires a complex manufacturing process and, incidentally, is subject to considerable operational risk. In particular, the risk of liquid leakage within the electrical machine during operation makes such an approach practically useless.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Rotorkühlung anzugeben, die automotiven Erfordernissen gerecht wird.The invention is therefore based on the object to provide an improved rotor cooling, which meets automotive requirements.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an wenigstens einem Lagerschild rotorseitig wenigstens ein Kühlelement zur Abgabe von Wärme von Luft im Inneren der elektrischen Maschine an den Lagerschild vorgesehen ist.This object is achieved in an electrical machine of the type mentioned above in that on at least one bearing plate on the rotor side at least one cooling element for the release of heat from air in the interior of the electric machine is provided on the bearing plate.

Der Erfindung liegt also die Überlegung zugrunde, die Kühlung des Rotors über die Luft im Inneren der Maschine und die Lagerschilde dadurch zu verbessern, dass wenigstens ein am Lagerschild angebrachtes Kühlelement eine für den Wärmeaustausch mit dem Lagerschild vorgesehene Oberfläche vergrößert und/oder zu einer verbesserten Wärmeabgabe an den Lagerschild beiträgt. Unter Lagerschild ist dabei jeder Teil des Gehäuses der elektrischen Maschine zu verstehen, der der Stirnseite des Rotors gegenüberliegt und zur Durchführung einer Welle bestimmt ist, wobei es unerheblich ist, ob dieser Bereich einteilig mit dem übrigen Gehäuse ausgeführt ist, oder an diesem deckelartig bzw. zusätzlich angebracht ist. Im Rahmen der Erfindung kann lediglich ein Kühlelement vorgesehen sein, welches zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, welche insbesondere sternförmig ausgebildet sein können. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Lagerschild eine Vielzahl einzelner Kühlelemente, insbesondere wiederum umfassend eine oder mehrere Kühlrippen, aufweist. Dabei ist es sowohl möglich, dass das wenigstens eine Kühlelement als Teil des Lagerschilds ausgebildet ist oder als separates Bauelement an diesem angeordnet, insbesondere befestigt, ist.The invention is therefore based on the consideration to improve the cooling of the rotor via the air inside the machine and the end shields in that at least one mounted on the bearing plate cooling element increases an intended for heat exchange with the bearing plate surface and / or improved heat dissipation contributes to the bearing plate. Under bearing plate is to understand each part of the housing of the electric machine, which is opposite to the end face of the rotor and intended to carry a shaft, it is irrelevant whether this area is integral with the rest of the housing, or on this cover-like or additionally attached. In the context of the invention, only a cooling element can be provided, which expediently has a plurality of cooling fins, which can be configured in particular star-shaped. But it can also be provided that a bearing plate a plurality of individual cooling elements, in particular comprising in turn one or more cooling fins having. It is also possible that the at least one cooling element is formed as part of the bearing plate or arranged as a separate component at this, in particular fixed, is.

Mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine wird somit der Vorteil erreicht, eine größere Wärmemenge vom Rotor über den Lagerschild abzuführen. Die Erfindung zeichnet sich deshalb besonders dadurch aus, dass dafür keine zusätzlichen aktiven Kühlmaßnahmen, wie eine Flüssigkeitskühlung, des Rotors erforderlich sind.With an electric machine according to the invention, the advantage is thus achieved to dissipate a larger amount of heat from the rotor via the end shield. The invention is therefore characterized in particular by the fact that no additional active cooling measures, such as liquid cooling, of the rotor are required.

Es wird bei einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine bevorzugt, wenn an dem wenigstens einen Lagerschild jeweils mehrere radial um die Drehachse verlaufende, in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordnete Kühlelemente vorgesehen sind. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass der der Stirnseite des Rotors gegenüberliegende, für den Wärmeaustausch bestimmte Bereich des Lagerschilds eine ausreichend große Oberfläche aufweist. Es ist dabei besonders zweckmäßig, die Kühlelemente in identischen Abständen anzuordnen, womit in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Wärmeabgabe an den Lagerschild erzielt wird.It is preferred in an electrical machine according to the invention, if a plurality of radially extending around the axis of rotation, circumferentially successively arranged cooling elements are provided on the at least one end shield. This achieves, in particular, that the area of the bearing plate which is opposite the end face of the rotor and which is intended for the heat exchange, has a sufficiently large surface area. It is particularly expedient to arrange the cooling elements at identical intervals, thus advantageously uniform heat dissipation is achieved on the bearing plate.

Um die Luft im Inneren der elektrischen Maschine gezielt in die Richtung der Kühlelemente zu leiten, ist es von besonderem Vorteil, wenn rotorseitig ein Fördermittel vorgesehen ist, das bei einem Drehen des Rotors zur Erzeugung einer Strömung von Luft im Inneren der elektrischen Maschine zu dem wenigstens einen Kühlelement ausgebildet ist. Über die durch Konvektion oder eine ungerichtete Verwirbelung bei dem Drehen des Rotors erzeugte Luftbewegung hinaus kann die durch den Rotor erwärmte Luft so schneller und gezielter mit dem wenigstens einen Kühlelement wechselwirken. Somit kann die Wärmeabgabe des Rotors an die ihm stirnseitig gegenüberliegenden Lagerschilde noch effizienter gestaltet werden.In order to direct the air in the interior of the electrical machine in the direction of the cooling elements, it is particularly advantageous if the rotor side, a conveyor is provided which upon rotation of the rotor for generating a flow of air in the interior of the electric machine to the at least a cooling element is formed. In addition to the air movement generated by convection or an undirected turbulence during the rotation of the rotor, the air heated by the rotor can interact with the at least one cooling element faster and more specifically. Thus, the heat output of the rotor can be made even more efficient at the end face opposite end shields.

Eine solche elektrische Maschine kann so weitergebildet werden, dass der Rotor an wenigstens einer Stirnseite als Fördermittel mehrere Schaufelelemente aufweist, welche dazu ausgebildet sind, Wärme des Rotors an die Luft im Inneren der elektrischen Maschine abzugeben. Die Schaufelelemente können dabei als Teil des Rotors ausgebildet sein oder an diesem als separate Bauelemente angeordnet sein. Die einzelnen Schaufelelemente können dabei gerade ausgebildet sein oder aber, insbesondere in Form eines Kreisbogens oder eines Abschnitts einer Kreisevolvente, gekrümmt sein. Es ist darüber hinaus auch denkbar, die Schaufelelemente in grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannter Weise (z. B. mittels Simulationswerkzeugen) auf eine gewünschte Strömungsverteilung optimiert auszubilden, beispielsweise zu einem tragflächenartigen Profil. Bezüglich der Drehachse können die Schaufelelemente dabei auf einer geraden Linie liegen, oder aber in bevorzugter Weise gegen die Drehrichtung des Rotors geneigt sein.Such an electric machine can be further developed such that the rotor has on at least one end face as conveying means a plurality of blade elements, which are designed to deliver heat of the rotor to the air in the interior of the electrical machine. The blade elements may be formed as part of the rotor or be arranged on this as separate components. The individual blade elements may be straight or may be curved, in particular in the form of a circular arc or a section of a circular involute. It is about it In addition, it is also conceivable to design the blade elements in a manner which is basically known from the prior art (eg by means of simulation tools) to a desired flow distribution, for example to form an airfoil-like profile. With regard to the axis of rotation, the blade elements can lie on a straight line, or in a preferred manner be inclined against the direction of rotation of the rotor.

Bei einer elektrischen Maschine mit einem Fördermittel, insbesondere in Form von Schaufelelementen, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn ein, insbesondere mit den Kühlelementen fest verbundenes, Luftleitmittel zur Erzeugung eines Kühlkreislaufs für die Luft im Inneren der Maschine vorgesehen ist. Dadurch bilden sich wenigstens zwei Strömungswege, beispielsweise zum einen zwischen dem Lagerschild und dem Luftleitmittel, andererseits zwischen dem Rotor und dem Luftleitmittel, aus. Entlang dieser beiden Strömungswege kann die Luft nun zirkulieren und an der dem Rotor zugewandten Seite des Kühlkreislaufs Wärme aufnehmen und diese auf der anderen Seite des über die Kühlelemente Luftleitmittels an den Lagerschild abgeben.In an electric machine with a conveying means, in particular in the form of blade elements, it proves to be particularly advantageous if an air guiding means, in particular firmly connected to the cooling elements, is provided for generating a cooling circuit for the air in the interior of the machine. As a result, at least two flow paths, for example, on the one hand between the bearing plate and the air guide, on the other hand between the rotor and the air guide, from. Along these two flow paths, the air can now circulate and absorb heat on the side of the cooling circuit facing the rotor and deliver it to the end shield on the other side of the air guiding device via the cooling elements.

Diese Ausführungsform kann bevorzugt dadurch weitergebildet werden, dass das Luftleitmittel als Kühlring, die mehreren, insbesondere radial verlaufend in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, Kühlelemente rotorseitig abdeckend, ausgebildet ist. Diese radialsymmetrische Anordnung der Kühlelemente und des Kühlrings trägt wiederum zu einer gleichmäßigen Wärmeabfuhr bei. Da der Kühlring zwei benachbarte Kühlelemente jeweils rotorseitig abschließt, entsteht ein Strömungsraum mit zwei Öffnungen. Es ist nun besonders günstig, wenn die Schaufelelemente derart geneigt ausgebildet sind, dass sie beim Überstreichen des Kühlrings an einer Öffnung jeweils einen Überdruck und an der anderen Öffnung einen Unterdruck erzeugen, so dass der Kühlkreislauf kontinuierlich aufrecht erhalten wird. Auf diese Weise kann eine maximale Wärmeabgabe an den Lagerschild erfolgen und eine besonders intensive Kühlung des Rotors erreicht werden. Es ist dabei besonders bevorzugt, dass der Kühlring selbst zur Wärmeaufnahme und -ableitung über das wenigstens eine Kühlelement an den Lagerschild ausgebildet ist.This embodiment can preferably be further developed in that the air guiding means is designed as a cooling ring, which covers a plurality of, in particular radially extending in the circumferential direction successive, cooling elements on the rotor side. This radially symmetrical arrangement of the cooling elements and the cooling ring in turn contributes to a uniform heat dissipation. Since the cooling ring terminates two adjacent cooling elements on the rotor side, a flow space with two openings is created. It is particularly advantageous if the blade elements are designed to be inclined so that when they pass over the cooling ring at one opening in each case generate an overpressure and at the other opening a negative pressure, so that the cooling circuit is maintained continuously. In this way, a maximum heat transfer to the end plate can be done and a particularly intensive cooling of the rotor can be achieved. It is particularly preferred that the cooling ring itself is designed to absorb and dissipate heat via the at least one cooling element on the bearing plate.

Bei einer elektrischen Maschine mit Schaufelelementen erweist es sich als besonders vorzugswürdig, dass die Schaufelelemente auf einer Halterungsvorrichtung für einen Kurzschlussring des Rotors vorgesehen sind. Insbesondere Asynchronmaschinen weisen an der Stirnseite des Rotors einen Kurzschlussring auf, der häufig von einer Halterungsvorrichtung, insbesondere einem Haltering, gehaltert ist. Da bei automotiven Anwendungen für erfindungsgemäße elektrische Maschinen Drehzahlen bis zu 15.000 min^–1 erreicht werden können, sind derartige Halterungsvorrichtungen zur Kompensation der auftretenden Fliehkräfte praktisch zwingend erforderlich. Es ist daher besonders vorteilhaft, die Schaufelelemente auf diesen Halterungsvorrichtungen vorzusehen. Dabei ist es besonders bevorzugt, die Schaufelelemente als Teil der Halterungsvorrichtung auszubilden, da diese typischerweise bereits aus einem Werkstoff mit hohen Festigkeitsanforderungen, wie beispielsweise einem hochfesten Aluminium, bestehen. Darüber hinaus ist es besonders sinnvoll, wenn die Halterungsvorrichtung aus einem nichtmagnetischen Material, also aus einem diamagnetischen oder paramagnetischen Material, ausgebildet ist, um einen Schluss eines magnetischen Kreises über die Halterungsvorrichtung zu vermeiden.In an electric machine with blade elements, it proves to be particularly preferable that the blade elements are provided on a mounting device for a short-circuit ring of the rotor. In particular, asynchronous machines have on the front side of the rotor on a short-circuit ring, which is often supported by a mounting device, in particular a retaining ring. Since speeds up to 15,000 can be achieved min ^-1 in automotive applications for electrical machines according to the invention, such support means for compensating for the centrifugal forces are virtually mandatory. It is therefore particularly advantageous to provide the blade elements on these support devices. It is particularly preferred to form the blade elements as part of the support device, since these are typically already made of a material with high strength requirements, such as a high-strength aluminum. In addition, it is particularly useful if the mounting device is made of a non-magnetic material, that is, of a diamagnetic or paramagnetic material, in order to avoid a closure of a magnetic circuit via the mounting device.

Schließlich ist es bei einer elektrischen Maschine der erfindungsgemäßen Art besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine eine Kühleinrichtung, insbesondere eine Flüssigkeitskühleinrichtung, zum Abführen der an den wenigstens einen Lagerschild abgegebenen Wärme aufweist. Eine solche nicht innerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschine verlaufende Kühleinrichtung wird auch automotiven Anforderungen gerecht. Zweckmäßigerweise wird dabei Kühlmittel der Kühleinrichtung in einem Kühlkanal innerhalb des Lagerschildes mit möglichst geringem Abstand zu den Kühlelementen geführt, wobei der Verlauf des Kühlkanals der Anordnung und/oder dem Verlauf der Kühlelemente folgen kann. Die Kühlleistung kann damit signifikant verstärkt werden, da die von den Kühlelementen aufgenommene Wärme beschleunigt aus dem Inneren der elektrischen Maschine abgeführt werden kann. Es ergibt sich mithin eine mittelbare Flüssigkeitskühlung des Rotors.Finally, in the case of an electrical machine of the type according to the invention, it is particularly advantageous if the electric machine has a cooling device, in particular a liquid cooling device, for discharging the heat released to the at least one end shield. Such a cooling device that does not run within the housing of the electrical machine also meets automotive requirements. Conveniently, coolant of the cooling device is guided in a cooling channel within the bearing plate with the smallest possible distance to the cooling elements, wherein the course of the cooling channel of the arrangement and / or the course of the cooling elements can follow. The cooling capacity can thus be significantly increased, since the heat absorbed by the cooling elements can be accelerated dissipated from the interior of the electrical machine. This results in an indirect liquid cooling of the rotor.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. Sämtliche Ausführungen zur elektrischen Maschine lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erzielt werden können.In addition, the invention relates to a motor vehicle comprising an electrical machine according to the invention. All versions of the electric machine can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, so that even with this already mentioned advantages can be achieved.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:

1 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine; 1 a schematic representation of a section through an electrical machine according to the invention;

2 eine Detailansicht im Bereich eines Schaufelelements an einem Rotor der elektrischen Maschine; 2 a detailed view in the region of a blade element on a rotor of the electric machine;

3 den Rotor mit Lüfterschaufeln der erfindungsgemäßen Maschine; 3 the rotor with fan blades of the machine according to the invention;

4 einen Ausschnitt eines Lagerschilds der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit Kühlelementen; und 4 a section of a bearing plate of the electric machine according to the invention with cooling elements; and

5 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug. 5 an inventive motor vehicle.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine elektrische Maschine 1 mit einem Stator 2, einem um eine Drehachse 3 drehbar gelagerten Rotor 4 und einer mit diesem fest verbundene Welle 5. Diese sind in einem Gehäuse 6, umfassend zwei Lagerschilde 7, 8, angeordnet, wobei die Lagerschilde 7, 8 jeweils ein Lager 9, 10 zur drehbaren Lagerung der Welle 5 aufweisen. An den Lagerschilden 7, 8 sind rotorseitig jeweils mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Kühlelemente 11, 12 ausgebildet, welche in gleichem Abstand von der Drehachse radial als Teil der Lagerschilde 7, 8 ausgebildet sind. Die Kühlelemente 11, 12 eines jeden Lagerschildes 7, 8 sind jeweils mit einem aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildeten Kühlring 13, 14 rotorseitig abgeschlossen. Ihnen liegen an den Stirnseiten 15, 16 des Rotors 4 mehrere ebenfalls radial um die Drehachse 3 in Umfangsrichtung verlaufende Schaufelelemente 17, 18 gegenüber. Diese sind als Teil jeweils eines Halterings 19, 20, der nicht näher dargestellte Kurzschlussringe des Rotors 4 haltert, ausgebildet. Die Halteringe 19, 20 dienen dem Schutz der Kurzschlussringe vor starken, bei Betrieb der elektrischen Maschine 1 auftretenden Fliehkräften, weswegen die Halteringe 19, 20 aus einem hochfesten Aluminium oder einer hochfesten Aluminiumlegierung ausgeführt sind. Darüber hinaus sind innerhalb der Lagerschilde 7, 8 jeweils Kühlkanäle 31, 32 als aktive Flüssigkeitskühlung ausgebildet. Diese sind auf Höhe der Kühlelemente 11, 12 angeordnet, um eine möglichst effiziente mittelbare Flüssigkeitskühlung zu erreichen. 1 shows a schematic diagram of a section through an electric machine 1 with a stator 2 , one around a rotation axis 3 rotatably mounted rotor 4 and a shaft fixed to it 5 , These are in a housing 6 comprising two end shields 7 . 8th , arranged, with the end shields 7 . 8th one warehouse each 9 . 10 for rotatably supporting the shaft 5 exhibit. At the end shields 7 . 8th are each a plurality of circumferentially extending cooling elements on the rotor side 11 . 12 formed, which at the same distance from the axis of rotation radially as part of the end shields 7 . 8th are formed. The cooling elements 11 . 12 of each end shield 7 . 8th are each with a formed of aluminum or an aluminum alloy cooling ring 13 . 14 completed on the rotor side. They lie on the front sides 15 . 16 of the rotor 4 several also radially about the axis of rotation 3 circumferentially extending blade elements 17 . 18 across from. These are as part of each retaining ring 19 . 20 , The short circuit rings of the rotor, not shown 4 holds, educates. The retaining rings 19 . 20 serve to protect the short-circuiting rings against strong, when operating the electrical machine 1 occurring centrifugal forces, which is why the retaining rings 19 . 20 are made of a high strength aluminum or a high strength aluminum alloy. In addition, inside the end shields 7 . 8th each cooling channels 31 . 32 designed as active liquid cooling. These are at the height of the cooling elements 11 . 12 arranged to achieve the most efficient indirect liquid cooling possible.

2 zeigt die zuvor beschriebene elektrische Maschine 1 in einer Detailansicht im Bereich der Schaufelelemente 18 des Rotors 4 zur Verdeutlichung des Wirkungsprinzips der Erfindung. Bei einer Bewegung des Rotors 4 um die Drehachse 3 versetzen die Schaufelelemente 18 Luft 21 im Inneren der elektrischen Maschine 1 in eine Bewegung entlang eines ersten Strömungsweges 22, der sich zwischen dem Schaufelelement 18 und dem Kühlring 14 erstreckt, wobei gleichzeitig eine Abgabe von Wärme des Rotors 4 an die Luft 21 im Inneren der elektrischen Maschine 1 erfolgt. Diese Wärme wird teilweise an dem Kühlring 14 abgegeben und über die Kühlelemente 12 an den Lagerschild 8 weitergegeben. Dieser Effekt ist jedoch weniger dominant als jener, der entsteht, wenn die Luft 21 statorseitig außen am Kühlring 14 vorbeiströmt, und dann entlang eines zweiten Strömungsweges 23 durch mehrere durch zwei benachbarte Kühlelemente 12, den Kühlring 14 und den Lagerschild 8 begrenzte Strömungsräume strömt. Dadurch wird eine größere Wärmemenge der Luft 21 direkt oder indirekt über das Kühlelement 12 und den Kühlring 14 an den Lagerschild 8 abgegeben. Die nunmehr abgekühlte Luft 21 strömt daraufhin wellenseitig innen am Kühlring 14 vorbei in den Zwischenraum zwischen Schaufelelement 18 und Kühlring 14, so dass ein Kühlkreislauf entsteht. Dieser wird dadurch aufrechterhalten, dass die Schaufelelemente 18 so angeordnet sind, dass bei einem Überstreichen eine positive Druckdifferenz zwischen dem Anfang und dem Ende des ersten Strömungsweges 22 entsteht. 2 shows the electric machine described above 1 in a detailed view in the area of the blade elements 18 of the rotor 4 to illustrate the principle of action of the invention. With a movement of the rotor 4 around the axis of rotation 3 move the blade elements 18 air 21 inside the electric machine 1 in a movement along a first flow path 22 that is between the blade element 18 and the cooling ring 14 extends, wherein at the same time a discharge of heat of the rotor 4 to the air 21 inside the electric machine 1 he follows. This heat is partly due to the cooling ring 14 discharged and over the cooling elements 12 to the end shield 8th passed. However, this effect is less dominant than that which occurs when the air 21 stator side outside on the cooling ring 14 flowed past, and then along a second flow path 23 through several by two adjacent cooling elements 12 , the cooling ring 14 and the end shield 8th limited flow spaces flows. This will cause a larger amount of heat in the air 21 directly or indirectly via the cooling element 12 and the cooling ring 14 to the end shield 8th issued. The now cooled air 21 then flows on the shaft side inside the cooling ring 14 passing in the space between the blade element 18 and cooling ring 14 , so that a cooling circuit is created. This is maintained by the fact that the blade elements 18 are arranged so that when sweeping a positive pressure difference between the beginning and the end of the first flow path 22 arises.

Dieser Kühlkreislauf sorgt für eine kontinuierliche, gezielte Wärmeabgabe des Rotors 4 an den Lagerschild 8, so dass eine effektive Rotorkühlung bewirkt wird, ohne aktive Kühlkomponenten, wie eine Flüssigkeitskühlung, am Rotor vorzusehen. Im Vergleich dazu werden umfangreiche konstruktive Änderungen am Rotor 4 vermieden, die insbesondere für die Sicherstellung der Dichtigkeit beispielsweise einer Flüssigkeitskühlung erforderlich wären. Darüber hinaus kann die von den Schaufelelementen 18 erzeugte Strömung weitere Zirkulationsschleifen anregen, mithin eine Luftströmung in Nebenkreisläufen verursachen, die zur Kühlung weiterer Komponenten der elektrischen Maschine 1, beispielsweise des Stators 2 und/oder seiner Wickelkopfe, geeignet sind. Die Ausführungen zu 2 lassen sich analog auf die weiteren Bereiche in der Umgebung der Kühlringe 13, 14 der elektrischen Maschine 1 übertragen.This cooling circuit ensures a continuous, targeted heat dissipation of the rotor 4 to the end shield 8th so that effective rotor cooling is effected without providing active cooling components, such as liquid cooling, to the rotor. By comparison, extensive structural changes are made to the rotor 4 avoided, which would be required in particular for ensuring the tightness, for example, a liquid cooling. In addition, that of the blade elements 18 flow generated stimulate further circulation loops, thus causing an air flow in secondary circuits, which are used to cool other components of the electric machine 1 , for example, the stator 2 and / or its winding heads, are suitable. The remarks to 2 can be analogously to the other areas in the vicinity of the cooling rings 13 . 14 the electric machine 1 transfer.

3 zeigt den Rotor 4, umfassend ein Blechpaket 24, zwei Halteringe 19, 20 und die entlang der Drehachse 3 angeordnete Welle 5. An den Stirnseiten 15, 16 weisen die Halteringe 19, 20 jeweils sechzehn Schaufelelemente 17, 18 auf, die, wie bereits beschrieben, zur Wärmeabgabe und zur Erzeugung einer Strömung ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schaufelelemente 17, 18 als Teil der Halteringe 19, 20 ausgebildet, was aufgrund der auftretenden Fliehkräfte bevorzugt ist. Zudem sind die Schaufelelemente 17, 18 gerade und geneigt ausgestaltet, um den in 2 beschriebenen gerichteten Kühlkreislauf zu erzeugen. Die Neigung der Schaufelelemente 17, 18 ist dabei insbesondere von der gewünschten Zirkulationsrichtung des Kühlkreislaufs abhängig. 3 shows the rotor 4 comprising a laminated core 24 , two retaining rings 19 . 20 and along the axis of rotation 3 arranged wave 5 , At the front ends 15 . 16 have the retaining rings 19 . 20 sixteen blade elements each 17 . 18 on, which, as already described, are designed for heat dissipation and for generating a flow. In the present embodiment, the blade elements 17 . 18 as part of the retaining rings 19 . 20 formed, which is preferred due to the centrifugal forces occurring. In addition, the blade elements 17 . 18 straight and inclined to the in 2 described directed cooling circuit to produce. The inclination of the blade elements 17 . 18 is in particular dependent on the desired direction of circulation of the cooling circuit.

4 zeigt einen Ausschnitt des Lagerschilds 8, an dem mehrere Kühlelemente 12 als ein Teil ausgebildet und mit dem Kühlring 14 rotorseitig abgeschlossen sind. Die einteilige Ausbildung der Kühlelemente 12 mit dem Lagerschild 8 wird dabei bevorzugt. Dies gilt auch dafür, dass der Kühlring 14 ein separates Bauelement bildet und aus einer Aluminiumlegierung besteht, der mit mehreren Befestigungselementen 25 an den Kühlelementen 12 befestigt ist. An die Wärmeleitfähigkeiten der Kühlelemente 12 und des Kühlrings 14 werden dabei keine über die üblichen Materialeigenschaften hinausgehenden Anforderungen gestellt. Diese Ausführungen gelten analog für den anderen Lagerschild 7. 4 shows a section of the bearing plate 8th at which several cooling elements 12 formed as a part and with the cooling ring 14 completed on the rotor side. The one-piece design of the cooling elements 12 with the end shield 8th is preferred. This is also true that the cooling ring 14 forms a separate component and consists of an aluminum alloy, with several fasteners 25 on the cooling elements 12 is attached. On the thermal conductivities of the cooling elements 12 and the cooling ring 14 In doing so, no requirements exceeding the usual material properties are set. These versions apply analogously to the other end shield 7 ,

Schließlich zeigt 5 ein Kraftfahrzeug 26 mit einer elektrischen Maschine 1 für Traktionszwecke. Dazu ist die elektrische Maschine 1 über eine Getriebevorrichtung 27 mit einer Vorderachse 28 zum Antrieb der Räder 29, 30 verbunden. Die elektrische Maschine 1 kann aber selbstverständlich auch bei Kraftahrzeugen mit Heck- oder Allradantrieb sowie für Fahrzeuge mit mehr als zwei Achsen oder einspurige Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen.Finally shows 5 a motor vehicle 26 with an electric machine 1 for traction purposes. This is the electrical machine 1 via a transmission device 27 with a front axle 28 to drive the wheels 29 . 30 connected. The electric machine 1 but can of course also be used in motor vehicles with rear or all-wheel drive and for vehicles with more than two axles or single-track motor vehicles.

Claims

Electric machine ( 1 ) comprising a stator ( 2 ), one around a rotation axis ( 3 ) rotatably mounted rotor ( 4 ) and two end shields ( 7 . 8th ), characterized in that on at least one end shield ( 7 . 8th ) at least one cooling element ( 11 . 12 ) for the release of heat from air ( 21 ) inside the electric machine ( 1 ) to the end shield ( 7 . 8th ) is provided.

Electric machine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that on the at least one end shield ( 7 . 8th ) each a plurality of radially about the axis of rotation ( 3 ) extending in the circumferential direction successively arranged cooling elements ( 11 . 12 ) are provided.

Electric machine ( 1 ) According to claim 1 or 2, characterized in that the rotor side a conveyor is provided (upon rotation of the rotor 4 ) for generating a flow of air ( 21 ) inside the electric machine ( 1 ) to the at least one cooling element ( 11 . 12 ) is trained.

Electric machine ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the rotor ( 4 ) on at least one end face ( 15 . 16 ) as conveying a plurality of blade elements ( 17 . 18 ), which are adapted to heat the rotor ( 4 ) to the air ( 21 ) inside the electrical machine.

Electric machine ( 1 ) According to claim 3 or 4, characterized in that a, in particular with the cooling elements ( 11 . 12 ), firmly connected air guiding means for generating a cooling circuit for the air ( 21 ) inside the electric machine ( 1 ) is provided.

Electric machine ( 1 ) according to claim 5, that the air guiding means as a cooling ring ( 13 . 14 ), the plurality, in particular radially extending circumferentially successive, cooling elements ( 11 . 12 ) on the rotor side covering, is formed.

Electric machine ( 1 ) According to one of claims 4 to 6, characterized in that the blade elements ( 17 . 18 ) on a mounting device ( 19 . 20 ) for a short-circuit ring of the rotor ( 4 ) are provided.

Electric machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 1 ) a cooling device, in particular a liquid cooling device, for discharging the at least one end shield ( 7 . 8th ) has emitted heat.

Motor vehicle ( 26 ) comprising an electric machine ( 1 ) according to any one of the preceding claims.