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Die in Elektromaschinen entstehende Verlustleistung wird in Form von Wärme frei und führt zu einer Temperaturerhöhung. Diese Temperaturerhöhung kann zu einer Reduzierung der Nutzleistung und im Extremfall zu einer Zerstörung der Elektromaschine führen. Daher ist es insbesondere bei leistungsstarken Elektromotoren erforderlich, eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Elektromaschine vorzusehen.
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Die
DE 10 2010 055 821 B4 zeigt eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Außenstator. Der Außenstator hat ein Statorpaket mit Nuten, eine Wicklung und ein Spaltrohr, welches zwischen dem Statorinnenraum und dem Innenrotor angeordnet und am Statorpaket fixiert ist. Dieses Spaltrohr dichtet den Außenstator zum Innenrotor hin ab. Kühlkanäle erstrecken sich durch das Statorpaket.
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Die
US 2013/0009496 A1 zeigt eine Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor. Der Rotor hat axial verlaufende Kühlkanäle, welche mit radial verlaufenden Kühlkanälen verbunden sind und von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmt werden. Die Außenseite des Stators ist mit einem Kühlmantel versehen, der von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt wird. Hierdurch werden der Rotor und die Wickelköpfe mit einem gasförmigen Kühlmittel und der Stator zusätzlich mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt. Die
EP 1 515 417 A2 zeigt eine gekapselte elektrische Maschine mit zwei getrennten Kühlkreisläufen. Ein erster, offener Kühlkreislauf umfasst einen durch das Statorpaket verlaufenden Kühlkanal. Ein zweiter, geschlossener Kühlkreislauf umfasst einen Kühlkanal im Rotor und einen Kühlkanal im Stator. Zwischen den Kühlkreisläufen findet ein Wärmeaustausch statt. Es wird ein gasförmiges Kühlmedium verwendet.
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Die
DE 10 2014 218 453 A1 zeigt einen Elektromotor mit einem Innenrotor und einem Außenstator. Im Innenrotor ist eine sich axial erstreckende Kühlmittelleitung ausgebildet, welche mit sich radial erstreckenden Abgabeöffnungen verbunden ist. Ein Kühlmittel, bevorzugt Öl, wird über die axiale Kühlmittelleitung zugeführt, und im Betrieb drückt die Fliehkraft das Kühlmittel aus den Abgabeöffnungen, um auch eine Kühlung des Stators zu bewirken.
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Die
US 4,182,137 zeigt ein Kühlsystem mit einem elektrischen Antriebsmotor, der einen Kompressor antreibt, mit einem Kondensator und einem Verdampfer. Das Kühlmittel des Kühlsystems wird zusätzlich zur Kühlung des elektrischen Antriebsmotors verwendet.
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Die
US 2015/0035393 A1 zeigt einen flüssigkeitsgekühlten Elektromotor mit einem Außenstator und einem Innenrotor. Eine Pumpe pumpt die Kühlflüssigkeit durch einen Wärmetauscher und von dort weiter in den Elektromotor. Im Elektromotor ist eine Wanne vorgesehen, in der sich die Kühlflüssigkeit anschließend sammelt und wieder der Pumpe zugeführt werden kann. Im Elektromotor ist ein axialer Einlass vorgesehen, von dem aus ein erster Teil der Kühlflüssigkeit durch Kanäle im Rotor fließt und anschließend den Rotor durch Auslässe zur Wanne hin verlässt, und von dem aus ein zweiter Teil der Kühlflüssigkeit am Statorgehäuse entlang gefördert wird und an den Wickelköpfen vorbei zur Wanne hin gelangt.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Elektromaschine mit einer Kühlvorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
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Man erhält somit einen Kühlkreislauf, der über die erste Leitung und die zweite Leitung sowohl eine Kühlung des Stators als auch des Rotors bewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stehen der Auslass und der Einlass des Kühlmittel-Kühlers in Fluidverbindung mit der ersten Leitung und der zweiten Leitung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektromaschine als permanenterregte Elektromaschine ausgebildet, wobei der Rotor Permanentmagnete aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umschließt die zweite Leitung die Wicklungsanordnung zumindest bereichsweise, um eine direkte Kühlung der Wicklungsanordnung durch das Kühlmittel zu ermöglichen.
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Diese Form der direkten Wicklungskühlung hat sich in Kombination mit der Kühlung des Rotors als besonders effektiv erwiesen und ermöglicht hochperformante und sehr leistungsdichte Elektromaschinen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umschließt die zweite Leitung die ersten Wickelköpfe und bevorzugt auch die zweiten Wickelköpfe zumindest bereichsweise, um in diesem Bereich eine direkte Kühlung durch das Kühlmittel zu ermöglichen. Der Bereich der Wickelköpfe hat sich als besonders empfindlich im Hinblick auf Überhitzung erwiesen, und eine Einbeziehung der Wickelköpfe in die Kühlung durch das Kühlmittel ist besonders effektiv.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Leitung bereichsweise durch mindestens eine der Nuten gebildet. Hierdurch können die Wicklungsanordnung und der Statorkern großflächig gekühlt werden, und Wärme kann gut abgeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Leitung zwischen dem zugeordneten Einlass und Auslass dicht, um ein Eindringen des Kühlmittels in den Luftspalt zu verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Leitung zwischen dem zugeordneten Einlass und Auslass dicht, um ein Eindringen des Kühlmittels in den Luftspalt zu verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Leitung vorgesehen, welche zu einer Pumpenanordnung parallel geschaltet ist, welche dritte Leitung aktivierbar und deaktivierbar ist, um eine Überbrückung der Pumpenanordnung zu ermöglichen. Dies ermöglicht die Überbrückung der Pumpenanordnung, wenn die Förderung des Kühlmittels auch so gewährleistet ist oder nicht benötigt wird. Hierdurch kann der Energieverbrauch reduziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektromaschine dazu ausgebildet, unter mindestens einer vorgegebenen Bedingung die dritte Leitung zu aktivieren und die Pumpenanordnung auszuschalten. Bevorzugt umfasst die mindestens eine vorgegebene Bedingung das Kriterium, dass die Drehzahl der Elektromaschine größer als eine vorgegebene Mindestdrehzahl ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Leitung einen Einlass zur Zuführung des Kühlmittels und einen Auslass auf, wobei der Auslass einen größeren radialen Abstand von der Drehachse des Rotors hat als der Einlass, um so eine Förderwirkung bei der Drehung des Rotors und damit auch der ersten Leitung zu erzielen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pumpenanordnung ein Kühlmittel zugeordnet, um ein Durchströmen der ersten Leitung und der zweiten Leitung mit dem Kühlmittel zu ermöglichen.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt
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1 eine Elektromaschine in einem Teilquerschnitt entlang einer Schnittlinie I-I von 2,
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2 die Elektromaschine von 1 in einem Längsschnitt,
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3 die Elektromaschine von 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung,
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4 die Elektromaschine von 3 in einem Querschnitt,
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5 die Elektromaschine von 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung,
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6 die Elektromaschine von 5 in einem Querschnitt,
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7 eine modifizierte Ausführungsform der Elektromaschine von 1 in einem Längsschnitt, und
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8 die Elektromaschine von 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden gleiche oder gleich wirkende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
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2 zeigt eine Elektromaschine 10 im Längsschnitt, und 1 zeigt einen Teilquerschnitt entlang der Schnittlinie I-I von 2.
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Die Elektromaschine 10 hat einen Stator 20 und einen Rotor 50, welche durch einen Luftspalt 49 voneinander getrennt sind. Der Stator 20 ist als Außenstator und der Rotor 50 als Innenrotor ausgebildet.
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Der Stator 20 hat einen Statorrücken 22, der auch als magnetischer Rückschluss bezeichnet wird, und Statorzähne 24, die Nuten 25 ausbilden. Eine Wicklungsanordnung 26 ist vorgesehen, welche zumindest teilweise in den Nuten 25 angeordnet ist. Der Statorrücken 22 und die Statorzähne 24 werden als Statorkern bezeichnet, und dieser ist üblicherweise als Blechpaket ausgebildet. Die Wicklungsanordnung 26 wird üblicherweise aus isoliertem Metalldraht ausgebildet, bevorzugt aus lackisoliertem Kupferdraht.
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Der Rotor 50 hat einen Rotorkern 52 mit Taschen 54, in denen Permanentmagnete 56 angeordnet sind. Der Rotorkern 52 ist üblicherweise als Blechpaket ausgebildet.
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Bei der Verwendung der Elektromaschine als Elektromotor wird die Wicklungsanordnung 26 bestromt und hierdurch ein Drehmoment am Rotor 50 erzeugt.
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2 zeigt zusätzlich in schematischer Darstellung erste Wickelköpfe 31 und zweite Wickelköpfe 32 der Wicklungsanordnung 26, und eine Welle 64 des Rotors 50. Die Welle 64 definiert eine axiale Richtung und eine radiale Richtung der Elektromaschine 10. Die ersten Wickelköpfe 31 sind auf einer ersten axialen Seite des Statorkerns 22, 24 vorgesehen, und die zweiten Wickelköpfe 32 sind auf einer zweiten axialen Seite des Statorkerns 22, 24 vorgesehen, welche der ersten axialen Seite gegenüberliegt.
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Die Welle 64 ist über eine Lageranordnung 61, 62 mit einem ersten Lager 61 und einem zweiten Lager 62 drehbar gelagert. Als Lageranordnung 61, 62 kann bspw. ein Kugellager oder ein Rollenlager verwendet werden, bevorzugt ein Rillenkugellager.
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Zur Kühlung der Elektromaschine 10 ist eine erste Leitung 66 im Bereich des Rotors 50 und eine zweite Leitung 34 im Bereich des Stators 20 vorgesehen.
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Die zweite Leitung 34 hat einen Einlass 35 und einen Auslass 36, und sie verläuft durch mindestens eine Nut 25 des Stators 20. Bevorzugt werden hierzu die mindestens eine Nut 25 definierenden Statorzähne 24 zur Bildung bzw. Begrenzung der zweiten Leitung 34 verwendet. Hierdurch kann ein Kühlmittel 80, welches dem Einlass 35 der zweiten Leitung 34 zugeführt wird, direkt durch die Nuten 25 hindurch fließen und somit direkt die Wicklungsanordnung 26 in diesem Bereich kühlen. Zur Abdichtung der Nuten 25 in Richtung zum Rotor 50 hin wird bevorzugt ein Spaltrohr 28 (vgl. 3 und 5) vorgesehen. Ein Spaltrohr ist eine Hülse, welche den Stator 20 auf der Innenseite abdichtet.
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Bevorzugt ist der Bereich um die ersten Wickelköpfe 31 herum und um die zweiten Wickelköpfe 32 herum jeweils in Umfangsrichtung verbunden, so dass sich das Kühlmittel im Bereich der ersten Wickelköpfe 31 über die ersten Wickelköpfe 31 und damit auch über die Nuten 25 verteilen kann und anschließend im Bereich der zweiten Wickelköpfe 32 wieder zusammen geführt werden kann.
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Das Kühlmittel 80 verlässt die zweite Leitung 34 durch den Auslass 36. Da das Kühlmittel 80 auch an den ersten Wickelköpfen 31 und den zweiten Wickelköpfen 32 entlang geleitet wird, spricht man von einer direkten Wickelkopfkühlung.
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Die direkte Kühlung der Wicklungsanordnung hat sich insbesondere bei leistungsstarken Elektromaschinen als sehr effektiv erwiesen, und sie ermöglicht eine größere Wärmeabfuhr und Temperatursenkung im Bereich des Stators als eine Kühlung mit einem den Stator umgebenden Kühlmantel, bei dem das Kühlmittel keinen direkten Kontakt zur Wicklungsanordnung hat.
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Über die erste Leitung 66 kann zusätzlich eine Kühlung des Rotors 50 erfolgen. Die erste Leitung 66 hat einen Einlass 67 zur Zuführung des Kühlmittels 80 und einen Auslass 68. Beispielhaft erstreckt sich die erste Leitung 66 vom Einlass 67 her zentral in die Welle 64 hinein, in einem Bereich 69 erstreckt sich die erste Leitung 66 radial nach außen, also in einen dezentralen Bereich, und anschließend erstreckt sich die Leitung dezentral entlang der Welle 64 zum Auslass 68. Die Darstellung ist schematisch, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel muss sich die erste Leitung 66 im dezentralen Bereich innerhalb des ersten Lagers 61 nach außen erstrecken. Die erste Leitung 66 kann bspw. durch eine zentrale Bohrung in der Welle 64 und durch zusätzliche dezentrale Bohrungen ausgebildet werden, wobei der Bereich 69 bevorzugt durch zusätzliche radiale Bohrungen oder durch ein zusätzliches Bauteil ausgebildet wird. Es ist auch möglich, den Einlass 67 und den Auslass 68 an einander gegenüber liegenden Seiten der Elektromaschine 10 vorzusehen.
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Da die erste Leitung 66 in der rotierenden Welle 64 angeordnet ist, ist am Einlass 67 und am Auslass 68 bevorzugt eine rotatorische Dichtung 71 (vgl. 3) vorgesehen, die einen zentralen Zufluss und einen dezentralen, bevorzugt konzentrischen äußeren Abfluss bereit stellt. Als rotatorische Dichtung 71 kann bspw. eine Radialwellendichtung oder eine Stopfbuchse verwendet werden.
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Naturgemäß können der Zufluss 67 und der Abfluss 68 auch vertauscht werden.
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Bevorzugt ist die erste Leitung 66 zwischen dem zugeordneten Einlass 67 und Auslass 68 dicht ausgebildet, um ein Eindringen des Kühlmittels 80 in den Luftspalt 49 zu verhindern.
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Bevorzugt ist die zweite Leitung 34 zwischen dem zugeordneten Einlass 35 und Auslass 36 dicht, um ein Eindringen des Kühlmittels 80 in den Luftspalt 49 zu verhindern.
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Als Kühlmittel 80 wird bevorzugt ein flüssiges Kühlmittel verwendet, weiter bevorzugt ein Öl oder eine wasserhaltige Flüssigkeit oder ein bei Wärmezufuhr verdampfendes Kältemittel. Es sind aber grundsätzlich auch gasförmige Kühlmittel möglich.
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Die in der Elektromaschine 10 entstehende Wärme kann hiermit insbesondere durch Wärmeleitung und Konvektion mit Hilfe des Kühlmittels 80 abgeführt werden.
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3 zeigt einen schematischen Aufbau der Kühlanordnung. Eine Pumpenanordnung 100 hat einen Auslass 103 und einen Einlass 104. Der Auslass 102 ist über eine Leitung 110 mit dem Einlass 67 der ersten Leitung 66 zur Kühlung des Rotors 50 verbunden. Der Auslass 68 ist über eine Leitung 111 mit dem Einlass 35 für die Kühlung des Stators 20 verbunden. Die rotatorische Kupplung 71 verbindet die mit der Welle 64 rotierende erste Leitung 66 mit den Leitungen 110, 111. Der Auslass 36 ist über eine Leitung 112 mit einem Kühlmittel-Kühler 102 verbunden, und der Kühlmittel-Kühler 102 ist über eine Leitung 114 mit dem Einlass 104 der Pumpenanordnung 100 verbunden. Die Förderrichtung der Pumpenanordnung 100 ist durch einen Pfeil 101 gekennzeichnet. Der Kühlmittel-Kühler 102 ist dazu vorgesehen, das Kühlmittel 80 abzukühlen und die Wärme an die Umgebung abzugeben.
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Die erste Leitung 66 und die zweite Leitung 34 sind somit in Serie geschaltet, und über den Kühlmittel-Kühler 102 und die Pumpenanordnung 100 wird ein Kühlmittel-Kreislauf bereitgestellt.
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Das Kühlmittel 80 fließt zuerst durch den Rotor 50 und anschließend durch den Stator 20. Dies ist in der Regel vorteilhaft, da das kühle Kühlmittel von der Pumpenanordnung 100 zuerst die Wärme vom Rotor 50 aufnehmen kann, die mit dem Kühlmittel 80 von innen nach außen zum Stator 20 und anschließend weg vom Elektroantrieb 10 geleitet wird. Anders ausgedrückt steht der Auslass 103 der Pumpenanordnung 100 mit der zweiten Leitung 34 über die erste Leitung 66 in Fluidverbindung, und der Einlass 104 steht mit der ersten Leitung 66 über die zweite Leitung 34 in Fluidverbindung. Der Kühlmittel-Kreislauf kann aber auch entgegengesetzt betrieben werden, indem beispielsweise die Förderrichtung der Pumpenanordnung 100 umgekehrt wird. In diesem Fall steht der Auslass 103 der Pumpenanordnung 100 mit der ersten Leitung 66 über die zweite Leitung 34 in Fluidverbindung, und der Einlass 104 steht mit der zweiten Leitung 34 über die erste Leitung 66 in Fluidverbindung.
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Die Anordnung der Pumpenanordnung 100 und des Kühlmittel-Kühlers 102 kann vertauscht werden.
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Der Begriff Leitungen umfasst alle Mittel, die zur Leitung eines Kühlmittels 80 bzw. Fluids geeignet sind. Außerhalb des Elektroantriebs 10 können als Leitungen beispielsweise Schläuche und Rohre verwendet werden, innerhalb Kanäle und Bohrungen. Soweit es nicht anders definiert ist, kann eine Leitung auch mehrere Leitungsstränge aufweisen, beispielsweise im Bereich der Nuten 25. Der Begriff Leitung kann folglich auch einen durchströmten Raum beschreiben. Im Bereich des Stators kann dieser durchströmte Raum, bzw. die Leitung, je nach Ausführungsform durch das Blechpaket, die Wicklungen und/oder das Spaltrohr örtlich begrenzt sein.
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4 zeigt einen Querschnitt durch die Elektromaschine 10 von 3. Durch Pfeile 90 ist angedeutet, dass im Betrieb Wärme aus dem Bereich des Rotors 50 nach außen in den Stator 20 übertragen wird. Dabei durchströmt das Kühlmittel die Nuten axial. Die Kühlung des Stators 20 führt also auch zu einer zusätzlichen Kühlung des Rotors 50, und umgekehrt.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kühlvorrichtung in schematischer Darstellung. Anders als in 3 sind die erste Leitung 66 und die zweite Leitung 34 zwischen dem Auslass 103 und dem Einlass 104 der Pumpenanordnung 100 parallel geschaltet, so dass das von der Pumpenanordnung 100 geförderte Kühlmittel 80 (vgl. 2) teilweise durch die erste Leitung 66 und teilweise durch die zweite Leitung 34 strömt. Hierzu ist die Pumpenanordnung 100 über die Leitung 110 mit einer Verzweigung 131 verbunden, und in der Verzweigung 131 erfolgt eine Aufteilung in eine Leitung 117 und eine Leitung 118. Die Leitung 117 ist mit dem Einlass 67 der ersten Leitung 66 verbunden, und die Leitung 118 ist mit dem Einlass 35 der zweiten Leitung 34 verbunden. Der Auslass 68 der ersten Leitung 66 ist über eine Leitung 119 mit einer Verzweigung 132 verbunden, und der Auslass 36 ist über eine Leitung 120 mit der Verzweigung 132 verbunden. Die Verzweigung 132 ist über die Leitung 112 mit dem Kühlmittel-Kühler 102 verbunden, und dieser ist über die Leitung 114 mit der Pumpenanordnung 100 verbunden.
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Bevorzugt umfasst die Verzweigung 131 und/oder die Verzweigung 132 mindestens ein steuerbares Ventil, um den Volumenstrom des Kühlmittels durch den Stator 20 bzw. durch den Rotor 50 zu beeinflussen. Die Steuerung des Ventils der Verzweigung 131, 132 kann dabei manuell erfolgen oder aber automatisch durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung, die bspw. mit nicht dargestellten Temperatursensoren im Bereich des Stators 20 und/oder Rotors 50 vorgesehen sind.
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Die Parallelschaltung der ersten Leitung 66 mit der zweiten Leitung 34 hat den Vorteil, dass der Volumenstrom voneinander unterschiedlich sein kann. Dies ermöglicht eine gezielte räumliche Steuerung der Kühlleistung.
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6 zeigt einen Querschnitt durch den Elektroantrieb von 5 und entspricht 4.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kühlvorrichtung. Der Einlass 35 und der Auslass 36 sind einer Leitung 34a zur Kühlung der ersten Wickelköpfe 31 zugeordnet, und ein Einlass 37 und ein Auslass 38 sind einer Leitung 34b zur Kühlung der zweiten Wickelköpfe 32 zugeordnet. Es werden also die im Hinblick auf eine Überhitzung besonders empfindlichen Wickelköpfe 31, 32 gekühlt. Eine Kühlung im Bereich der Nuten 25 erfolgt dagegen nicht direkt durch diese Leitungen 34a, 34b. Die Wicklungsanordnung 26 kann im Bereich der Nuten 25 (vgl. 1) mit einer gut Wärme leitenden Vergussmasse durchtränkt werden. Die erste Leitung 66 (Kühlung des Rotors 50) und die Leitungen zur Kühlung des Stators 20 können in Serie geschaltet werden, parallel geschaltet werden, oder teilweise seriell und teilweise parallel geschaltet werden. Beispielsweise können die Leitungen zur Kühlung des Stators 20 parallel geschaltet werden, und zusammen mit der ersten Leitung 66 in Serie geschaltet werden.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Kühlkreislauf mit der Pumpenanordnung 100 und dem Kühlmittel-Kühler 102 ist wie in 3 mit dem Elektroantrieb 10 verbunden, und im Folgenden wird auf die Unterschiede zur 3 eingegangen.
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Eine Leitung 142 ist vorgesehen, welche über eine Verzweigung 140 mit der Leitung 114 und über eine Verzweigung 144 mit der Leitung 100 verbunden ist. Somit ist die Leitung 142 zur Pumpenanordnung parallel geschaltet. Die Verzweigung 140 und/oder die Verzweigung 144 haben bevorzugt ein steuerbares Ventil, um eine Aktivierung bzw. Deaktivierung der Leitung 142 zu ermöglichen. Ein entsprechendes steuerbares Ventil kann auch direkt in der Leitung 142 vorgesehen werden, wobei dies nicht dargestellt ist.
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Über die Leitung 140 kann das Kühlmittel 80 an der Pumpenanordnung 100 vorbei geführt werden.
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Bevorzugt ist es über die Verzweigung 140 und/oder die Verzweigung 144 bzw. über das darin vorgesehene steuerbare Ventil zusätzlich möglich, den Kühlmittelfluss durch die Pumpenanordnung zu aktivieren oder zu deaktivieren. Auch hier kann das steuerbare Ventil alternativ im Bereich der Pumpenanordnung 100 zwischen der Verzweigung 140 und der Verzweigung 144 vorgesehen werden.
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Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass dadurch, dass der Einlass 67 zentral angeordnet ist beziehungsweise zumindest radial weiter innen angeordnet ist als der Auslass 68, eine Förderwirkung in Folge der Rotation des Rotors 50 auftritt. Bevorzugt ist der Abstand der ersten Leitung 66 im Rotor 50 vom Einlass 67 zum Auslass 68 hin bereichsweise entweder gleich bleibend oder zunehmend.
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Die Förderwirkung ist unter anderem abhängig von der Erhöhung des radialen Abstands zur Achse des Rotors 50 zwischen dem Einlass 67 und dem Auslass 68, und von der Drehzahl des Rotors 50.
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Dies hat den positiven Effekt, dass bei hohen Drehzahlen, bei denen besonders viel Kühlleistung benötigt wird, eine große Förderwirkung durch den Elektroantrieb selbst vorhanden ist.
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Bevorzugt wird ab einer vorgegebenen Drehzahl n1 die Leitung 142 aktiviert und die Pumpenanordnung 100 deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Die Pumpenanordnung arbeitet somit nur unterhalb der vorgegebenen Drehzahl n1, und sie kann kleiner bzw. leistungsschwächer ausgelegt werden als eine Pumpenanordnung, die auch bei hohen Drehzahlen des Rotors 50 für den Kühlmittelfluss benötigt wird.
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Die vorgegebene Drehzahl n1 kann experimentell für den Typ der Elektromaschine 10 ermittelt werden. Es sind auch andere Steuerungen bzw. Regelungen möglich, bei denen beispielsweise die Deaktivierung der Pumpenanordnung 100 in Abhängigkeit von der Temperatur an der Elektromaschine 10 oder in Abhängigkeit von dieser Temperatur und der Drehzahl des Rotors 50 erfolgt. Entsprechende Bedingungen für die Aktivierung/Deaktivierung mit zugeordneten Kriterien werden bevorzugt für einen Bautyp der Elektromaschine einheitlich vorgegeben.
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Sofern eine Kühlung im unteren Drehzahlbereich nicht erforderlich ist und im oberen Bereich durch die Förderwirkung der Elektromaschine gewährleistet wird, kann auf die Pumpenanordnung 100 auch vollständig verzichtet werden, und der Auslass 114 des Kühlmittel-Kühlers 102 kann direkt über die Leitung 142 mit dem Einlass 67 der ersten Leitung 66 verbunden werden.
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Das Vorsehen der Leitung 142 kann in Fällen vorteilhaft sein, in denen die Förderung unter vorgegebenen Bedingungen auch ohne die Pumpenanordnung gewährleistet ist, beispielsweise dann, wenn die Elektromaschine 10 eine eigene Pumpenvorrichtung hat, die bei sich drehender Elektromaschine 10 wirksam ist.
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Die übrigen oben beschriebenen Modifikationen zur 3 wie die separate Wickelkopfkühlung der 7 können naturgemäß ebenfalls mit der bevorzugten Ausführungsform der 8 verwirklicht werden.
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Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen einen geschlossenen Kühlkreislauf. Dieser ist bevorzugt, es kann aber auch ein zumindest teilweise offener Kühlkreislauf vorgesehen werden.
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Die Elektromaschine kann alternativ als Asynchronmotor ausgebildet werden.
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Die in den Figuren gezeigten Elektromaschinen sind Innenläufer mit einem Innenrotor 50 und einem Außenstator 20. Die Erfindung kann aber auch bei Außenläufern mit einem Außenrotor 50 und einem Innenstator 20 verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010055821 B4 [0002]
- US 2013/0009496 A1 [0003]
- EP 1515417 A2 [0003]
- DE 102014218453 A1 [0004]
- US 4182137 [0005]
- US 2015/0035393 A1 [0006]
