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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, mit einem auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor und mit einem Maschinengehäuse, das endseitig jeweils ein Lagerschild aufweist, wobei an jedem der Lagerschilde wenigstens ein Lager zur Lagerung der Rotorwelle um eine Drehachse vorliegt und der Rotor wenigstens ein Lüfterrad zur Erzeugung eines Kühlfluidstroms in einer Kühlfluidkammer des Maschinengehäuses aufweist, dessen Lüfterschaufeln einem der Lagerschilde zugewandt sind, wobei in der Kühlfluidkammer ein separat von dem Maschinengehäuse ausgebildeter Wärmetauscher angeordnet ist, der eine im Querschnitt gesehen teilkreisförmige und das Lager in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse wenigstens bereichsweise umgreifende Kühlmittelleitung sowie von der Kühlmittelleitung ausgehende, in dem Kühlfluidstrom liegende Oberflächenvergrößerungsmittel aufweist, wobei an die in axialer Richtung gesehen in Überdeckung mit dem Lager angeordnete Kühlmittelleitung ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass angeschlossen sind, die aus dem Maschinengehäuse herausgeführt sind.
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Die elektrische Maschine verfügt also zumindest über den Rotor, welcher auf der Rotorwelle angeordnet, insbesondere drehfest mit ihr verbunden ist. Mit Hilfe der Rotorwelle ist der Rotor in dem.Maschinengehäuse um die Drehachse drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind die Lager vorgesehen, welche ihrerseits an den Lagerschilden angeordnet beziehungsweise befestigt sind. Die Lager können grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere liegen die Lager als Gleitlager oder als Wälzlager, beispielsweise Kugellager oder dergleichen, vor. Die Lagerschilde sind in axialer Richtung bezüglich der Drehachse beabstandet voneinander angeordnet. In axialer Richtung gesehen liegt insbesondere der Rotor zwischen den beiden Lagerschilden.
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Die beiden Lagerschilde werden beispielsweise von einem Gehäuseelement miteinander verbunden, in welchem der Rotor und/oder der Stator angeordnet sind. Das Gehäuseelement ist beispielsweise im Wesentlichen zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, oder weist einen im Querschnitt derart geformten Innenumfang auf. In axialer Richtung gesehen ist das Gehäuseelement auf jeder Seite mit einem der Lagerschilde verschlossen. Die Lagerschilde sind hierzu an dem Gehäuseelement befestigt, insbesondere mit diesem verschraubt. Der Rotor ist vorzugsweise in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise von einem Stator umgriffen, welcher besonders bevorzugt ebenfalls in dem Maschinengehäuse angeordnet ist.
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Als nächstliegender Stand der Technik wird die Druckschrift
DE 10 2008 022 105 A1 angesehen. Diese beschreibt eine elektrische Maschine mit einem Maschinengehäuse, in dem ein Rotor und eine Statorwicklung aufgenommen sind, wobei die Statorwicklung auf gegenüberliegenden Seiten in jeweils einem Wickelkopfraum angeordnete Wickelköpfe aufweist, sowie mit einer Kühlvorrichtung, die einen Flüssigkühlkreis mit einer Statormantelkühlung und Kühlrohrschlangen sowie einen mit dem Rotor verbundenen Lüfter zur Luftumwälzung in Maschinengehäuse aufweist.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
WO 98/ 54 819 A1 eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, die Druckschrift
JP H09- 46 974 A einen Hochgeschwindigkeitsmotor mit kombiniertem Kühl- und Schmiersystem, die Druckschrift
GB 490 062 A eine dynamoelektrische Maschine, die Druckschrift
EP 2 945 262 A1 eine elektrische Maschine, die Druckschrift
DE 10 2014 112 821 A1 einen Lüfter mit Leiterplattenkühlkreislauf und die Druckschrift
DE 72 42 113 U einen Elektromotor mit Kühlvorrichtung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten elektrischen Maschinen Vorteile aufweist, insbesondere bei gleichzeitig geringem Herstellungsaufwand eine hervorragende Kühlleistung erzielt.
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Die wird erfindungsgemäß mit einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlmittelleitung einen rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist, und dass die Oberflächenvergrößerungsmittel gegenüber einer Hauptdurchströmungsrichtung der Kühlmittelleitung angewinkelte Kühlfluidkanäle für den Kühlfluidstrom ausbilden, wobei die Kühlfluidkanäle in Hauptdurchströmungsrichtung gerade oder wenigstens bereichsweise gekrümmt sind.
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Das Maschinengehäuse ist vorzugsweise fluiddicht ausgestaltet, sodass der Rotor und bevorzugt auch der Stator vollständig gegenüber einer Außenumgebung der elektrischen Maschine gekapselt sind. Um dennoch eine Kühlung der elektrischen Maschine zu realisieren, verfügt der Rotor über das wenigstens eine Lüfterrad. Die Luftschaufeln des Lüfterrads sind einem der Lagerschilde zugewandt. Mit Hilfe des Lüfterrads kann der Kühlfluidstrom in der Kühlfluidkammer des Maschinengehäuses erzeugt werden. Bevorzugt ist in axialer Richtung gesehen beidseitig des Rotors eine derartige Kühlfluidkammer vorgesehen, der jeweils ein Lüfterrad zugeordnet ist. Die Lüfterschaufeln dieser auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors angeordneten Lüfterräder weisen insoweit in axialer Richtung in entgegengesetzte Richtungen, nämlich auf den die jeweilige Kühlfluidkammer abschließenden Lagerschild zu.
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Die Kühlfluidkammern sind strömungstechnisch nahezu vollständig voneinander getrennt. Es ist also nicht vorgesehen, dass Kühlfluid aus einer Kühlfluidkammern in eine der Kühlfluidkammern oder umgekehrt gelangt, wenngleich dies üblicherweise nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Das Lüfterrad ist vorzugsweise als Radiallüfterrad ausgebildet, welches eine Luftströmung im Wesentlichen in radialer Richtung bewirkt. Beispielsweise fördert das Lüfterrad den Kühlfluidstrom in radialer Richtung nach außen, wo es in axialer Richtung hin zu dem jeweiligen Lagerschild strömt. Entlang des Lagerschilds kann das Kühlfluid wieder in radialer Richtung nach innen strömen, wo es erneut von dem Lüfterrad angesaugt und in radialer Richtung nach außen gefördert wird. Als Kühlfluid kommt beispielsweise Luft zum Einsatz. Selbstverständlich kann jedoch auch ein anderes Kühlfluid Verwendung finden.
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Vorstehend wurde erläutert, dass mit Hilfe des Lüfterrads das Kühlfluid lediglich in der Kühlfluidkammer umgewälzt werden kann. Dabei wird zwar Wärme von dem Rotor in Richtung des Maschinengehäuses, insbesondere des Lagerschilds transportiert. Diese kann jedoch nur unzureichend von dem Maschinengehäuse beziehungsweise dem Lagerschild in Richtung der Außenumgebung abgeführt werden, beispielsweise durch natürliche oder erzwungene Konvektion. Aus diesem Grunde kann es vorgesehen sein, dass in dem Maschinengehäuse ein Kühlmittelkanal vorliegt, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Auf diese Weise wird das Maschinengehäuse gekühlt, sodass die von dem Kühlfluid von dem Rotor an das Maschinengehäuse abgegebene Wärme abgeführt werden kann.
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Die Ausbildung eines solchen Kühlmittelkanals in dem Maschinengehäuse ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere falls das Maschinengehäuse zumindest teilweise gegossen wird. In diesem Fall kann es notwendig sein, einen Sandkern zur Herstellung des Kühlmittelkanals zu verwenden. Auch ist das Material des Maschinengehäuses, insbesondere des Lagerschilds, häufig auf eine hohe mechanische Dauerfestigkeit der elektrischen Maschine und nicht auf eine optimale Wärmeabfuhr ausgerichtet. Entsprechend wird eine vergleichsweise geringe Wirkung des den Kühlmittelkanal durchströmenden Kühlmittels erzielt.
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Aus diesem Grund ist nun der Wärmetauscher separat von dem Maschinengehäuse ausgebildet und in der Kühlfluidkammer angeordnet. Der Wärmetauscher verfügt über die Kühlmittelleitung, an der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass strömungstechnisch angeschlossen sind. Der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass sind aus dem Maschinengehäuse herausgeführt, sodass der Kühlmittelleitung über den Kühlmitteleinlass Kühlmittel zugeführt und über den Kühlmittelauslass wieder entnommen werden kann. Weiterhin weist der Wärmetauscher die Oberflächenvergrößerungsmittel auf. Diese liegen in dem Kühlfluidstrom und gehen unmittelbar von der Kühlmittelleitung aus. Insbesondere sind die Oberflächenvergrößerungsmittel an der Kühlmittelleitung befestigt, vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen oder Löten, oder einstückig mit der Kühlmittelleitung ausgestaltet.
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Die Kühlmittelleitung weist bevorzugt eine geringe Wandstärke auf, insbesondere auf derjenigen Seite, an welcher die Oberflächenvergrößerungsmittel vorliegen beziehungsweise befestigt sind. Beispielsweise weist die Kühlmittelleitung zumindest an dieser Stelle eine Materialstärke auf, welche einer Materialstärke der Oberflächenvergrößerungsmittel entspricht oder lediglich geringfügig größer ist als diese. Selbstverständlich kann die Materialstärke der Kühlmittelleitung jedoch größer sein als die Materialstärke der Oberflächenvergrößerungsmittel, insbesondere jedoch bezogen auf diese höchstens 150%, höchstens 200%, höchstens 250%, höchstens 300%, höchstens 400% oder höchstens 500% betragen.
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Die Oberflächenvergrößerungsmittel liegen unmittelbar in dem Kühlfluidstrom, der von dem Lüfterrad erzeugt wird. Die Oberflächenvergrößerungsmittel werden also von dem Kühlfluidstrom überstrichen, sodass auf besonders effiziente Art und Weise von dem Rotor an das Kühlfluid abgegebene Wärme auf die Oberflächenvergrößerungsmittel und/oder die Kühlmittelleitung abgegeben werden kann, sodass sie mittels des in der Kühlmittelleitung strömenden Kühlmittels ohne weiteres aus der elektrischen Maschine abgeführt werden kann.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Kühlmittelleitung im Querschnitt gesehen teilkreisförmig ist und das Lager in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse wenigstens bereichsweise umgreift. Vorzugsweise ist die gesamte Kühlmittelleitung ausgehend von dem Kühlmitteleinlass bis hin zu dem Kühlmittelauslass teilkreisförmig ausgestaltet, ist also im Querschnitt gesehen rund beziehungsweise weist in Umfangsrichtung eine konstante Krümmung auf. Von der Kühlmittelleitung gehen einerseits der Kühlmitteleinlass und andererseits der Kühlmittelauslass aus. Diese können eine von der Kühlmittelleitung verschiedene Form aufweisen. Beispielsweise verlaufen sie zumindest abschnittsweise gerade.
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Die Kühlmittelleitung ist derart in der Kühlfluidkammer angeordnet, dass sie das Lager in Umfangsrichtung zumindest teilweise, insbesondere größtenteils, umgreift. Beispielsweise weist die Kühlmittelleitung in Umfangsrichtung eine Erstreckung von mindestens 180°, mindestens 225°, mindestens 270°, mindestens 315°, mindestens 320°, mindestens 325° oder mindestens 330° auf. Es kann vorgesehen sein, dass die Stellen, an welchen der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass in die Kühlmittelleitung einmünden, einen Abstand voneinander aufweisen, welcher den kleinsten Abstand von Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass voneinander darstellt. Ausgehend von den Mündungsstellen des Kühlmitteleinlasses und des Kühlmittelauslasses in die Kühlmittelleitung laufen insoweit der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass in der der Kühlmittelleitung abgewandten Richtung voneinander fort, sodass sich ihr Abstand voneinander vergrößert.
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Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelleitung einen rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist. Hierunter ist zu verstehen, dass die Kühlmittelleitung in Umfangsrichtung bezüglich ihrer Längsmittelachse, also im Querschnitt, zumindest von vier Leitungswänden begrenzt ist, wobei jeweils zwei benachbarte dieser Leitungswände senkrecht zueinander angeordnet sind und jeweils zwei der Leitungswände parallel zueinander vorliegen. Die Leitungswände können senkrecht unmittelbar aufeinander treffen oder über Rundungen beziehungsweise Radien miteinander verbunden sein. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Kühlmittelleitung wird eine optimale Ausnutzung des Bauraums in dem Maschinengehäuse erzielt.
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Zudem sieht die Erfindung vor, dass die Oberflächenvergrößerungsmittel Kühlfluidkanäle für den Kühlfluidstrom ausbilden, wobei die Kühlfluidkanäle in Hauptdurchströmungsrichtung gerade oder wenigstens bereichsweise, insbesondere durchgehend, gekrümmt sind. Die Kühlfluidkanäle werden beispielsweise allein von den Oberflächenvergrößerungsmitteln begrenzt, sodass diese randoffen in Richtung der Kühlfluidkammer vorliegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Oberflächenvergrößerungsmittel die Kühlfluidkanäle oder zumindest einen Teil der Kühlfluidkanäle gemeinsam mit der Kühlmittelleitung begrenzt, sodass die Kühlfluidkanäle randgeschlossen sind.
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Die Kühlfluidkanäle weisen jeweils eine Hauptdurchströmungsrichtung auf, welche vorzugsweise ihrer jeweiligen Längsmittelachse entspricht. Die Hauptdurchströmungsrichtung kann zumindest teilweise, insbesondere über die gesamte Erstreckung des jeweiligen Kühlfluidkanals gerade sein oder eine Krümmung aufweisen. Hierbei kann beispielsweise eine durchgehende Krümmung realisiert sein, insbesondere eine durchgehend konstante Krümmung. Die Krümmung kann sich jedoch auch entlang des jeweiligen Kühlfluidkanals verändern, beispielsweise in radialer Richtung von außen nach innen zunehmen.
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Auch sieht die Erfindung vor, dass die Kühlfluidkanäle gegenüber einer Hauptdurchströmungsrichtung der Kühlmittelleitung angewinkelt sind. Die Hauptdurchströmungsrichtung der Kühlmittelleitung fällt bevorzugt wiederum mit der Längsmittelachse der Kühlmittelleitung zusammen oder liegt zumindest parallel zu dieser vor. Die Hauptdurchströmungsrichtung liegt beispielsweise in Richtung der größten Geschwindigkeitskomponente des die Kühlmittelleitung durchströmenden Kühlmittels vor.
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Die Hauptdurchströmungsrichtungen beziehungsweise Längsmittelachsen der Kühlfluidkanäle sind nun jeweils bezüglich der Hauptdurchströmungsrichtung beziehungsweise der Längsmittelachse der Kühlmittelleitung schräg angeordnet, also angewinkelt. Insbesondere liegen sie - im Querschnitt beziehungsweise in Draufsicht bezüglich der Drehachse gesehen unter einem von 90° verschiedenen Winkeln zueinander vor. Beispielsweise sind die Kühlfluidkanäle dabei derart ausgerichtet, dass sie zumindest in radialer Richtung außen tangential zu dem Kühlfluidstrom ausgerichtet sind, sodass die Strömungsverluste des Kühlfluids in der Kühlfluidkammer gering sind.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kühlfluidkanäle in mehreren Lagen angeordnet sind, die in axialer Richtung aneinander angrenzen oder voneinander beabstandet sind. Die Oberflächenvergrößerungsmittel bilden insoweit nicht lediglich Kühlfluidkanäle aus, die in axialer Richtung vollständig in Überdeckung zueinander vorliegen. Dies kann jedoch selbstverständlich vorgesehen sein, wenn lediglich eine derartige Lage an Kühlfluidkanälen realisiert werden soll. Bevorzugt sind jedoch mehrere Lagen an Kühlfluidkanälen vorgesehen, sodass die Kühlwirkung des Wärmetauschers gegenüber einer Ausführungsform mit lediglich einer einzigen Lage vergrößert wird. Die Lagen können in axialer Richtung unmittelbar aneinander angrenzen oder voneinander beabstandet sein. Letzteres ist beispielsweise der Fall, wenn zwischen den Kühlfluidkanälen ein Trennelement angeordnet ist, welches beispielsweise in Form eines Blechs ausgestaltet ist.
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Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Kühlmittelleitung und dem die Kühlfluidkammer begrenzenden Lagerschild eine Isolierung angeordnet ist. Die Kühlmittelleitung kann sich an dem Lagerschild abstützen. Dabei liegt sie jedoch nicht unmittelbar an dem Lagerschild an. Vielmehr stützt sie sich über die Isolierung an dem Lagerschild ab. Die Isolierung liegt in Form einer thermischen Isolierung vor, weist also vorzugsweise einen Wärmeleitungsköeffizienten auf, der kleiner ist als der Wärmeleitungskoeffizient der Kühlmittelleitung und/oder der Wärmeleitungskoeffizient des Lagerschilds. Auf diese Art und Weise wird ein Wärmeeintrag von der Kühlmittelleitung in das Lagerschild verhindert.
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Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, die Kühlmittelleitung wärmeübertragend an das Lagerschild anzubinden, beispielsweise durch eine stoffschlüssige Befestigung, insbesondere durch Schweißen oder Löten. In diesem Fall kann mittels der Kühlmittelleitung auch das ebenfalls in dem Lagerschild angeordnete Lager zuverlässig gekühlt werden.
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Schließlich sieht die Erfindung vor, dass die Kühlmittelleitung in axialer Richtung gesehen in Überdeckung mit dem Lager angeordnet ist. Auf diese Art und Weise kann der in der elektrischen Maschine verfügbare Bauraum effizient genutzt werden. Beispielsweise weist das Lagerschild einen Lagervorsprung auf, an welchem sich in radialer Richtung von innen das Lager abstützt, und der in radialer Richtung außen von der Kühlmittelleitung in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgriffen ist. Beispielsweise stützt sich dabei die Kühlmittelleitung ebenfalls an dem Vorsprung ab, bevorzugt über die Isolierung.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenvergrößerungsmittel in radialer Richtung gesehen in Überdeckung mit dem Lüfterrad, insbesondere den Lüfterschaufeln, vorliegen. Bevorzugt erstrecken sich die Oberflächenvergrößerungsmittel und mithin die Kühlfluidkanäle in radialer Richtung nach außen und/oder nach innen über die Lüfterschaufeln hinaus. Somit wird verhindert, dass Kühlfluid in axialer Richtung aus den Lüfterschaufeln hinausgelangt und beispielsweise in einen der Kühlfluidkanäle übertritt, bevor das Kühlfluid das in radialer Richtung außenliegende Ende der Lüfterschaufeln erreicht hat.
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Beispielsweise schließen die Oberflächenvergrößerungsmittel beziehungsweise die Kühlfluidkanäle in radialer Richtung beidseitig, also sowohl in radialer Richtung außen als auch in radialer Richtung innen, bündig mit den Lüfterschaufeln ab. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich die Oberflächenvergrößerungsmittel beziehungsweise die Kühlfluidkanäle in radialer Richtung weiter nach außen und/oder weiter nach innen erstrecken als die Lüfterschaufeln.
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Schließlich kann es vorgesehen sein, dass die Kühlmittelleitung und/oder die Oberflächenvergrößerungsmittel aus Metall bestehen. Beispielsweise bestehen die Kühlmittelleitung und die Oberflächenvergrößerungsmittel dabei aus demselben Material. Durch die Verwendung von Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer beziehungsweise eine entsprechende Legierung ist eine hohe Kühlwirkung des Wärmetauschers gegeben. Die Oberflächenvergrößerungsmittel liegen beispielsweise in Form von Kühllamellen vor, welche wellenförmig entlang der Kühlmittelleitung verlaufen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Bereichs einer elektrischen Maschine mit einem von einem Maschinengehäuse separat ausgebildeten Wärmetauscher,
- 2 eine schematische Draufsicht auf den Wärmetauscher,
- 3 eine schematische Seitenansicht des Wärmetauschers, sowie
- 4 eine schematische Detailschnittdarstellung des Wärmetauschers.
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Die 1 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines Teils einer elektrischen Maschine 1, die über ein Maschinengehäuse 2 sowie einen in diesem gelagerten Rotor 3 verfügt. Von dem Maschinengehäuse 2 ist hier lediglich ein Lagerschild 4 dargestellt, an welchem ein Lager 5 befestigt ist, mittels welchem eine Rotorwelle 6, auf der der Rotor 3 angeordnet ist, um eine Drehachse 7 drehbar gelagert ist. Das Lager 5 liegt beispielsweise als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, vor.
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Das Lagerschild 4 schließt das Maschinengehäuse 2 in axialer Richtung ab. Besonders bevorzugt verfügt das Maschinengehäuse 2 neben dem hier dargestellten Lagerschild 4 über ein dem Lagerschild 4 in axialer Richtung bezüglich des Rotors 3 gegenüberliegendes weiteres Lagerschild. Das Lagerschild 4 begrenzt zumindest in axialer Richtung eine Kühlfluidkammer 8. In der Kühlfluidkammer 8 ist ein Lüfterrad 9 angeordnet, welches drehfest mit dem Rotor 3 verbunden ist. Das Lüfterrad 9 verfügt über mehrere Lüfterschaufeln 10. Bevorzugt ist das Lüfterrad 9 als Radiallüfterrad ausgestaltet, sodass es den durch die Pfeile 11 angedeuteten Kühlfluidstrom in der Kühlfluidkammer 8 bewirkt. Es ist erkennbar, dass die Lüfterschaufeln 10 in axialer Richtung ausgehend von dem Rotor 3 dem die Kühlfluidkammer 8 begrenzenden Lagerschild 4 entgegentreten. Die Lüfterschaufeln 10 liegen insoweit auf der dem Lagerschild 4 zugewandten Seite des Rotors 3 vor.
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Das Lager 5 stützt sich in radialer Richtung an einem Vorsprung 12, insbesondere Axialvorsprung 12, des Lagerschilds 4 ab. Auf der dem Lager 5 abgewandten Seite des Axialvorsprungs 12 ist ein Wärmetauscher 13 angeordnet, der separat von dem Maschinengehäuse 2, insbesondere von dem Lagerschild 4, ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 13 verfügt über eine Kühlmittelleitung 14, von der Oberflächenvergrößerungsmittel 15 ausgehen. Diese liegen insbesondere in Form von Kühllamellen 16 vor. Es ist erkennbar, dass die Oberflächenvergrößerungsmittel 15 beziehungsweise die Kühllamellen 16 in dem Kühlfluidstrom liegen. Hierzu liegen Sie auf der dem Rotor 3 beziehungsweise dem Lüfterrad 9 zugewandten Seite der Kühlmittelleitung 14 vor. Die Oberflächenvergrößerungsmittel 15 sind vorzugsweise fest mit der Kühlmittelleitung 14 verbunden, insbesondere stoffschlüssig.
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Die Kühlmittelleitung 14 ist im Querschnitt gesehen teilkreisförmig und umgreift das Lager 5 in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise. Von der Kühlmittelleitung 14 zweigt einerseits ein hier nicht dargestellter Kühlmitteleinlass 17 und andererseits ein Kühlmittelauslass 18 ab. Der Kühlmitteleinlass 17 und der Kühlmittelauslass 18 sind aus dem Maschinengehäuse 2 herausgeführt. Über den Kühlmitteleinlass 17 ist der Kühlmittelleitung 14 ein Kühlmittel zuführbar, während es ihr über den Kühlmittelauslass 18 wieder entnehmbar ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Kühlmittelleitung 14 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen oder zumindest einen nahezu rechteckigen Durchströmungsquerschnitt aufweist. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Querschnittsformen der Kühlmittelleitung 14 möglich.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher 13 in axialer Richtung. Deutlich erkennbar sind die Kühllamellen 16, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Die Kühllamellen 16 beziehungsweise die Oberflächenvergrößerungsmittel 15 bilden Kühlfluidkanäle 19 aus, von welchen wiederum lediglich einige gekennzeichnet sind. Wie durch die Pfeile 11 angedeutet, verläuft der Kühlfluidstrom bereichsweise durch die Kühlfluidkanäle 19, bevorzugt in radialer Richtung von außen nach innen. Das bedeutet, dass das Lüfterrad 19 das Kühlfluid zunächst in radialer Richtung von innen nach außen fördert und es anschließend durch die Kühlfluidkanäle 19 wieder in radialer Richtung nach innen strömt, wo es erneut von dem Lüfterrad 9 angesaugt wird.
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Die Kühlfluidkanäle 19 können in Hauptdurchströmungsrichtung gerade sein, oder - wie hier dargestellt - wenigstens bereichsweise, insbesondere durchgehend, gekrümmt verlaufen. Zudem können die Kühlfluidkanäle 19 gegenüber einer Hauptdurchströmungsrichtung der Kühlmittelleitung 14 angewinkelt sein, mit dieser also einen von 90° verschiedenen Winkel einschließen. Die Kühlfluidkanäle 19 sind dabei bevorzugt derart ausgerichtet, dass sie zumindest in radialer Richtung außen tangential zu dem Kühlfluidstrom vorliegen, sodass dieser mit geringem Druckverlust in sie einströmen beziehungsweise sie durchströmen kann.
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Zu erkennen sind weiterhin der Kühlmitteleinlass 17 sowie der Kühlmittelauslass 18, die in die Kühlmittelleitung 14 einmünden. Durch den Kühlmitteleinlass 17 kann in Richtung des Pfeils 20 der Kühlmittelleitung 14 Kühlmittel zugeführt und in Richtung des Pfeils 21 durch den Kühlmittelauslass 18 wieder entnommen werden. Der Kühlmitteleinlass 17 und der Kühlmittelauslass 18 können wenigstens bereichsweise gerade verlaufen, insbesondere parallel zueinander.
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Die 3 zeigt eine Seitenansicht des Wärmetauschers 13. Dabei ist zu erkennen, dass die Kühlfluidkanäle 19 in mehreren Lagen, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in zwei Lagen 22 und 23, angeordnet sind. Die Lagen 22 und 23 sind dabei in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 7 voneinander beabstandet, insbesondere durch ein Trennelement 24. Das Trennelement 24 liegt beispielsweise als Trennblech vor. Selbstverständlich kann lediglich eine einzige Lage 22 vorgesehen sein, welche unmittelbar an dem Kühlfluidkanal 19 angeordnet ist. Es können jedoch auch mehr als die beiden dargestellten Lagen 22 und 23 realisiert werden, wenn der Kühlbedarf der elektrischen Maschine 1 dies erfordert.
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Die 4 zeigt eine Detailschnittdarstellung des Wärmetauschers 13. Deutlich ist hier nochmals zu erkennen, dass die Oberflächenvergrößerungsmittel 15 in Form der Kühllamellen 16 vorliegen, zwischen welchen die Kühlfluidkanäle 19 vorliegen. Mit der hier beschriebenen elektrischen Maschine 1 kann eine effiziente Kühlung des Rotors 3 mit vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand realisiert werden. Die elektrische Maschine 1 liegt dabei beispielsweise als Asynchronmaschine vor.
