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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Brennstoffzellenfahrzeugs, ein System zur Temperierung einer solchen elektrischen Maschine sowie ein entsprechendes Verfahren.
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Maschinen, insbesondere elektrische Maschinen, erzeugen während ihres Betriebs, etwa durch Reibung oder als Folge eines elektrischen Widerstands, unweigerlich Wärme. Dabei ist eine zu starke Wärmeerzeugung in der Regel unerwünscht, da dadurch die Maschine beschädigt oder in ihrer Leistungsfähigkeit beeinträchtigt werden kann. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, die durch eine Maschine erzeugte Wärme abzuführen. Beispielsweise können Komponenten der Maschine passiv gekühlt werden, indem Kühlrippen an den entsprechenden Komponenten vorgesehen sind. Alternativ oder zusätzlich können die Komponenten auch aktiv gekühlt werden, etwa durch Ventilatoren, welche strömende Luft an den entsprechenden Komponenten oder den Kühlrippen zur Verfügung stellen, so dass die abströmende Luft Wärme abführen kann.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Temperierung einer elektrischen Maschine zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Brennstoffzellenfahrzeugs, ein System zur Temperierung einer solchen elektrischen Maschine sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Offenbarung der Ansprüche wird ausdrücklich zu einem Teil der Beschreibung gemacht.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Brennstoffzellenfahrzeugs, einen Rotor mit wenigstens einem Rotorlager und einen durchströmbaren Hohlraum auf, wobei der Hohlraum um das Rotorlager des Rotors der elektrischen Maschine radial angeordnet ist, so dass ein durch den Hohlraum abgeführtes Wärmeübertragungsmedium zur Temperierung der elektrischen Maschine das Rotorlager radial außen umströmt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein System zur Temperierung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach dem ersten Aspekt der Erfindung, vorzugsweise eines Brennstoffzellenfahrzeugs, eine Drucklufteinrichtung, insbesondere einen Kompressor, eingerichtet zur Bereitstellung von komprimiertem Gas, und ein Entspannungsventil auf. Dabei entspannt das komprimierte Gas beim Ausströmen aus dem Entspannungsventil wenigstens teilweise und strömt als Wärmeübertragungsmedium zum Kühlen durch die elektrische Maschine, insbesondere die Hohlwelle.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems zur Temperierung einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs, insbesondere nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, folgende Arbeitsschritte auf: Komprimieren von Umgebungsluft zur Erzeugung von Druckluft; Einströmen der Druckluft über ein Entspannungsventil in eine Hohlwelle eines Rotors an einem zweiten längsseitigen Ende der Hohlwelle, so dass sich die Druckluft wenigstens teilweise entspannt; Durchströmen der Hohlwelle mit der wenigstens teilweise entspannten Druckluft; und Abführen der wenigstens teilweise entspannten Druckluft aus der elektrischen Maschine über wenigstens eine mantelseitige Öffnung der Hohlwelle an einem ersten längsseitigen Ende der Hohlwelle und über einen Hohlraum, so dass die wenigstens teilweise entspannte Druckluft ein Rotorlager eines Rotors der elektrischen Maschine radial außen umströmt.
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Unter einer Entspannung eines komprimierten Gases, etwa Druckluft, im Sinne der Erfindung wird insbesondere die Minderung des Drucks des komprimierten Gases, insbesondere durch Expansion, verstanden. Dabei bleibt die Enthalpie des Gases vorzugsweise im Wesentlichen konstant, so dass der Joule-Thomson-Effekt auftritt und die Temperatur des Gases, insbesondere von Luft, absinkt. Durch die Verwendung eines komprimierten Gases in einem entspannten Zustand kann somit effektiver gekühlt werden, da das Gas eine größere Wärmemenge aufnehmen und beim Abströmen abtransportieren kann.
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Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, ein Wärmeübertragungsmedium zum Abtransport von Wärme, insbesondere eines Rotors einer elektrischen Maschine, durch einen Hohlraum zu strömen, insbesondere abzuströmen, welcher radial um ein Rotorlager des Rotors angeordnet ist. Dabei ist der Hohlraum bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Rotationsachse des Rotors ausgebildet. Durch diese Anordnung wird eine verbesserte Flussrate, insbesondere Abflussrate, des Wärmeübertragungsmediums ermöglicht, wobei keine weiteren Leitungen oder Kanäle zum Führen des Wärmeübertragungsmediums notwendig sind. Dies erleichtert die Konstruktion einer entsprechenden elektrischen Maschine und spart Bauraum.
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In einer bevorzugten Ausführung ist der Hohlraum durchströmbar, so dass vorzugsweise ein, insbesondere abgeführtes, Wärmeübertragungsmedium zur Temperierung der elektrischen Maschine das Rotorlager außen umströmt. Dadurch kann insbesondere eine besonders zuverlässige Kühlung des Rotorlagers gewährleistet werden.
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Vorzugsweise wird als Wärmeübertragungsmedium komprimierte Umgebungsluft, d.h. Druckluft, eingesetzt, welche beim Abtransport von Wärme, d.h. bei Durchströmen der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, in einem entspannten Zustand vorliegt. Dadurch wird die Temperierung der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, besonders effektiv. Zudem entfallen Dichtungen für flüssige Kühlmittel, insbesondere Öle, wodurch die Konstruktion insbesondere der elektrischen Maschine vereinfacht und die Umweltverträglichkeit erhöht wird.
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Die Verwendung von komprimierter Umgebungsluft zur Kühlung der elektrischen Maschine ist besonders vorteilhaft in elektrischen Maschinen von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen, da beim Betrieb einer Brennstoffzelle in der Regel komprimierte Reaktionsluft zur Erhöhung der Leistungsdichte der Brennstoffzelle verwendet wird, so dass sich eine effiziente Nutzung der komprimierten Umgebungsluft zur Kühlung der elektrischen Maschine anbietet.
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Insgesamt ermöglicht die Erfindung insbesondere eine effektivere Kühlung einer elektrischen Maschine. In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der Rotor eine Hohlwelle auf, welche an einem ersten längsseitigen Ende mit einem ersten längsseitigen Ende des Hohlraums radial fluidisch verbindbar ist, insbesondere an wenigstens einer mantelseitigen, d.h. radial auf der Hohlwelle angeordneten, Öffnung der Hohlwelle an dem ersten längsseitigen Ende. Die Hohlwelle hat dabei insbesondere die Form eines Hohlzylinders mit einem Mantel und/oder weist vorzugsweise einen Wellenhohlraum auf, der sich zumindest über einen Teil der Hohlwelle erstreckt. Bevorzugt ist die Hohlwelle, insbesondere der Wellenhohlraum, dazu eingerichtet, von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt zu werden. Dadurch kann im Rotor erzeugte oder sich sammelnde Wärme besonders zuverlässig abtransportiert werden, ohne dass sich ein Reibungswiderstand des Rotors, etwa durch in einen Spalt zwischen dem Rotor und einem Stator zur Kühlung eingeströmte Luft, erhöht. Entsprechend kann die elektrische Maschine dauerhaft bei höherer Leistung gefahren werden.
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Vorzugsweise stehen der Hohlraum und die Hohlwelle, insbesondere der Wellenhohlraum, miteinander in fluidischer Kommunikation. Dadurch kann durch das Wärmeübertragungsmedium transportierte Wärme einfach und zuverlässig über den Hohlraum abgeführt werden, ohne dass zusätzlicher Bauraum beansprucht wird. Besonders bevorzugt sind dadurch keinen weiteren Mittel zur Kühlung, insbesondere des Rotors, notwendig, wodurch die Konstruktion der elektrischen Maschine besonders einfach wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die wenigstens eine mantelseitige Öffnung der Hohlwelle an dem ersten längsseitigen Ende als ein Schlitz, insbesondere als eine Schrägbohrung, ausgebildet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine mantelseitige Öffnung, insbesondere Schrägbohrung, gegenüber der Rotationsachse des Rotors bzw. der Hohlwelle geneigt. Dadurch kann ein von der Hohlwelle geführtes Wärmeübertragungsmedium besonders einfach aus der Hohlwelle, insbesondere dem Wellenhohlraum, aus- und bevorzugt in den Hohlraum eintreten.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Schrägbohrung in der Weise gegenüber der Rotationsachse des Rotors bzw. der Hohlwelle geneigt, das der aus der Schrägbohrung austretende Strom des Wärmeübertragungsmediums auf den Hohlraum, insbesondere das erste längsseitige Endes des Hohlraums, gerichtet ist. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Hohlwelle, insbesondere dem Wellenhohlraum, besonders zuverlässig.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind mehrere Öffnungen auf gleicher axialer Höhe der Hohlwelle nebeneinander, insbesondere äquidistant, angeordnet. Dadurch wird der Durchsatz des Wärmeübertragungsmediums durch die Hohlwelle, insbesondere den Wellenhohlraum, besonders groß und die Temperierung der elektrischen Maschine besonders zuverlässig.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Hohlwelle an einem zweiten längsseitigen Ende eine Einlassöffnung auf, durch die das Wärmeübertragungsmedium, insbesondere ein komprimiertes Gas, am zweiten längsseitigen Ende in die Hohlwelle einströmen und über die wenigstens eine Öffnung am ersten Ende der Hohlwelle in den Hohlraum ausströmen kann. Dabei strömt das Wärmeübertragungsmedium insbesondere durch den Rotor hindurch, wodurch Wärme des Rotors besonders zuverlässig abtransportiert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung umgibt der Hohlraum das Rotorlager, insbesondere ein Festlager oder Loslager, des Rotors wenigstens teilweise. Dabei ist der Hohlraum dazu eingerichtet, das Rotorlager wenigstens teilweise vom Rest der elektrischen Maschine thermisch zu entkoppeln. Zu diesem Zweck kann der Hohlraum in radialer Richtung eine maximale Ausdehnung aufweisen, so dass beim Durchströmen des Hohlraums mit dem Wärmeübertragungsmedium ein Wärmeübertrag auf das Rotorlager auch mittels Konvektion oder Wärmestrahlung zuverlässig vermieden wird. Dadurch kann eine gezielte Temperierung der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors und/oder des Rotorlagers, gewährleistet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die elektrische Maschine des Weiteren wenigstens eine Abstandseinrichtung auf, welche das Rotorlager in dem Hohlraum fixiert. Die Abstandseinrichtung kann als Lagerbuchse ausgebildet sein und ist insbesondere dazu eingerichtet, das Rotorlager und/oder die mittels des Rotorlagers gelagerte Hohlwelle gegenüber dem Stator und/oder einem Gehäuse der elektrischen Maschine abzustützen. Vorzugsweise ist die Abstandseinrichtung rotationssymmetrisch ausgebildet und weist wenigstens eine Auslassöffnung auf, durch welche das durch den Hohlraum strömende Wärmeübertragungsmedium aus dem Hohlraum abgeführt werden kann. Besonders bevorzugt weist die Abstandseinrichtung dabei mehrere, in regelmäßigen Abständen radial um die Abstandseinrichtung verteilte Auslassöffnungen auf, so dass das Wärmeübertragungsmedium ungehindert durch die Auslassöffnungen abströmen kann und kein Rückstau auftritt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die elektrische Maschine wenigstens teilweise zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Durchfluss des komprimierten Gases durch das Entspannungsventil regelbar, insbesondere elektrisch regelbar. Dadurch kann die Kühlwirkung eingestellt werden. Läuft die elektrische Maschine etwa im Leerlauf, d.h. liegt abtriebsseitig keine Last an, ist die Wärmeentwicklung in der elektrischen Maschine, insbesondere im Rotor, entsprechend gering und nur eine geringe Kühlung notwendig. Läuft die elektrische Maschine dagegen unter Volllast, ist die Wärmeentwicklung entsprechend hoch und eine starke Kühlung notwendig. Daher kann durch die Anpassung der Menge des die Hohlwelle durchströmenden Wärmeübertragungsmediums, insbesondere an einen Betriebsmodus der elektrischen Maschine, besonders flexibel auf Anforderungen zur Temperierung der elektrischen Maschine reagiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Drucklufteinrichtung dazu eingerichtet, eine Brennstoffzelle wenigstens teilweise zu kühlen und/oder einen Sauerstoff-Partialdruck in der Brennstoffzelle zu erhöhen. Besonders vorteilhaft wird dabei ein Teil des für die Verwendung in der Brennstoffzelle komprimierten Gases abgezweigt und zur Kühlung der elektrischen Maschine verwendet. Dies erlaubt eine besonders effiziente Nutzung der Drucklufteinrichtungsleistung.
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Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
- 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Querschnitt;
- 2 eine Ausführungsform von Öffnungen einer Hohlwelle; und
- 3 eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Querschnitt.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 3 in einem Querschnitt. Der Rotor 3 sitzt dabei einer Welle 4 auf, welche über Rotorlager 5, 8, die als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sein können, vorzugsweise in Bezug auf ein Gehäuse 6 der elektrischen Maschine 1 und/oder den Stator 2, drehbar gelagert ist.
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An einem ersten längsseitigen Ende 7 der Welle 4, insbesondere an einem abtriebsseitigen Ende der Welle 4, an welchem die Welle 4 radial von dem Rotorlager 5 umschlossen wird, ist ein, insbesondere durchströmbarer, Hohlraum 9 angeordnet. Insbesondere ist der Hohlraum 9 radial um das Rotorlager 5 am ersten längsseitigen Ende 7 der Welle 4 angeordnet. Vorzugsweise wird der Hohlraum 9 dabei von dem Rotorlager 5 einerseits und dem Gehäuse 6 andererseits radial begrenzt.
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Die Welle 4 ist vorzugsweise als Hohlwelle 4 ausgebildet und weist einen, insbesondere durchströmbaren, Wellenhohlraum 10 auf, welcher bevorzugt im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Insbesondere ist die Hohlwelle 4 zumindest teilweise als Hohlzylinder ausgebildet.
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Der Rotor 3 sitzt vorzugsweise auf einer äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 4 auf, bevorzugt in einem Bereich, in dem der Wellenhohlraum 10 angeordnet ist. Insbesondere sitzt der Rotor 3 auf der äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 4 in einem Bereich der Hohlwelle 4 auf, in welchem die Hohlwelle 4 von einem Wärmeübertragungsmedium 14, etwa komprimierter Luft, durchströmt wird oder werden kann. Das die Hohlwelle 4, insbesondere den Wellenhohlraum 10, durchströmende Wärmeübertragungsmedium 14 kann im Betrieb der elektrischen Maschine 1 im oder am Rotor 3 erzeugte Wärme daher besonders effizient abtransportieren. Der Fluss des Wärmeübertragungsmediums 14 ist in der vorliegenden Figur durch mehrere Pfeile angedeutet.
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Die Hohlwelle 4, insbesondere die äußere Mantelfläche der Hohlwelle 4, weist an dem ersten längsseitigen Ende 7, insbesondere im Bereich des Hohlraums 9, bevorzugt wenigstens eine Öffnung 11 auf, durch welche den Wellenhohlraum 10 durchströmendes Wärmeübertragungsmedium 14, vorzugsweise radial, aus der Hohlwelle 4 austreten kann. Die wenigstens eine Öffnung 11 ist bevorzugt dazu ausgebildet, insbesondere in der Weise angeordnet bzw. geformt, dass die Hohlwelle 4 an dem ersten längsseitigen Ende 7 mit einem ersten längsseitigen Ende 12 des Hohlraums 9, insbesondere fluidleitend bzw. fluidisch, verbindbar ist. Bevorzugt steht die Hohlwelle 4, insbesondere der Wellenhohlraum 10, über die wenigstens eine Öffnung 11 mit dem Hohlraum 9 in fluidischer Kommunikation.
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Aus der Hohlwelle 4 durch die wenigstens eine Öffnung 11 austretendes Wärmeübertragungsmedium 14 strömt deshalb an dem Rotorlager 5 vorbei durch den Hohlraum 9. Insbesondere wird das Rotorlager 5, insbesondere zumindest ein Teil des Rotorlagers 5, bei Betrieb der elektrischen Maschine 1 von aus der wenigstens einen Öffnung 11 austretendem Wärmeübertragungsmedium 14, bevorzugt radial außen, umströmt.
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Die wenigstens eine Öffnung 11 ist dabei vorzugsweise als Bohrung, etwa als Schlitz- bzw. Schrägbohrung, ausgebildet und bevorzugt, insbesondere um etwa 45°, gegenüber einer Rotationsachse des Rotors 3 bzw. einer Längsachse der Hohlwelle 4 derart geneigt, das aus der wenigstens einen Öffnung 11 austretendes Wärmeübertragungsmedium 14 in Richtung des Hohlraums 9 geführt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders zuverlässige, insbesondere fluidische, Verbindung zwischen der Hohlwelle 4 und dem Hohlraum 9.
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Vorzugsweise ist die Hohlwelle 4 an ihrem ersten längsseitigen Ende 7, insbesondere in einem Bereich 19, welcher von dem Rotorlager 5 und dem Hohlraum 9 radial umschlossen wird, massiv ausgebildet, wodurch die Stabilität der Hohlwelle 4, insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen Rotors 3, gewährleistet wird. Bevorzugt weist der massiv ausgebildete Bereich 19 der Hohlwelle 4 auf einer dem Wellenhohlraum 10 zugewandten Seite eine, insbesondere konvexe, Krümmung bzw. Rundung 13 auf, so dass der Wellenhohlraum 10 durch die Rundung 13 einseitig begrenzt wird. Die Rundung 13 gewährleistet, dass die Hohlwelle 4 durchströmendes Wärmeübertragungsmedium 14, insbesondere laminar, in die wenigstens eine Öffnung 11 geführt wird, wodurch die, insbesondere fluidische, Verbindung zwischen der Hohlwelle 4 und dem Hohlraum 9 besonders zuverlässig, insbesondere aufgrund der Vermeidung von Wirbelbildung effizient, wird.
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An einem zweiten längsseitigen Ende 15 der Hohlwelle 4 ist bevorzugt eine Einlassöffnung angeordnet, durch welche Kühlmittel 14, vorzugsweise axial, in die Hohlwelle 4, insbesondere in den Wellenhohlraum 10, einströmen kann. Die Einlassöffnung kann dabei als Entspannungsventil 16 ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das Entspannungsventil 16 einen austrittsseitigen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser der Hohlwelle 4, insbesondere des Wellenhohlraums 10. Beim Austreten aus dem Entspannungsventil 16 bzw. beim Einströmen in die Hohlwelle 4 expandiert das Wärmeübertragungsmedium 14 daher im Rahmen einer im Wesentlichen isenthalpen Zustandsänderung und kühlt ab, wodurch die Kühlwirkung, d.h. der Wärmeabtransport beim Durchströmen der Hohlwelle 4, weiter gesteigert werden kann. Der Kühlungseffekt der isenthalpen Zustandsänderung wird noch größer, wenn das Wärmeübertragungsmedium 14 als komprimiertes Gas, etwa komprimierte Luft, ausgebildet bzw. zur Verfügung gestellt wird. Dies kann etwa durch Anordnen eines Kompressors von der Einlassöffnung bzw. dem Entspannungsventil 16 erreicht werden. Dabei kann der Kompresser auch an anderer Stelle, insbesondere in einem Fahrzeug, angeordnet und über eine Zuleitung mit der Einlassöffnung bzw. dem Entspannungsventil 16 verbunden sein.
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2 zeigt eine Ausführungsform von Öffnungen 11 einer Hohlwelle 4. Die Öffnungen 11 sind schlitzförmig, etwa als Schlitz- oder Schrägbohrungen, ausgebildet und in regelmäßigen Abständen radial um die Hohlwelle 4 verteilt.
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Vorzugsweise sind die Öffnungen 11 an einem ersten längsseitigen Ende 7 der Hohlwelle 4, insbesondere axial vor einem Bereich der Hohlwelle 4, der radial von einem Rotorlager 5 oder zumindest einem Teil eines Rotorlagers 5, umschlossen wird, angeordnet, so dass aus den Öffnungen 11 austretendes Wärmeübertragungsmedium 14 das Rotorlager 5, insbesondere radial außen, umströmen kann.
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3 zeigt eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Querschnitt, wobei Rotor und Stator nicht dargestellt sind. Eine Welle, insbesondere Hohlwelle 4 mit einem Wellenhohlraum 10 ist analog zu der Ausführung in 1 drehbar um eine Rotationsachse 17 des nicht dargestellten Rotors gelagert. Abtriebsseitig ist zu diesem Zweck ein Rotorlager 5 vorgesehen, welches die Hohlwelle 4 an einem ersten längsseitigen, d.h. einem abtriebsseitigen, Ende 7 der Hohlwelle 4 radial umschließt. Ein weiteres Rotationslager an einem dem ersten längsseitigen Ende gegenüberliegendem zweiten längsseitigen Ende 15 der Hohlwelle 4 ist nicht dargestellt.
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Vorzugsweise weist die Hohlwelle 4 dabei an dem linksseitigen Ende 7 eine Verjüngung 18 auf. Insbesondere weist die Hohlwelle 4 in einem, vorzugsweise massiv ausgebildeten, Bereich 19 am linksseitigen Ende 7 einen geringeren Durchmesser auf als in einem Bereich der Hohlwelle 4, in welchem der Wellenhohlraum 10 angeordnet ist bzw. die Hohlwelle 4 von einem Wärmeübertragungsmedium 14 durchströmt werden kann. Das Rotorlager 5 umschließt die Hohlwelle 4 insbesondere in dem verjüngt ausgebildeten Bereich 19, wodurch eine bessere Stabilität der Hohlwelle 4 bei Rotation, insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen, gewährleistet und gleichzeitig Bauraum gespart werden kann.
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Durch eine an einem zweiten linksseitigen Ende 15 der Hohlwelle 4 angeordnete Öffnung kann ein Wärmeübertragungsmedium 14, insbesondere ein komprimierte Gas, in die Hohlwelle 4 einströmen. Nach durchströmen des Wellenhohlraums 10 tritt das Wärmeübertragungsmedium 14 durch im Bereich des linksseitigen Endes 7 der Hohlwelle 4 angeordnete Öffnungen 11 der Hohlwelle 4 aus der Hohlwelle 4 aus und tritt in einen Hohlraum 9 ein, welcher im Bereich des ersten längsseitigen Endes 7 der Hohlwelle 4 angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Hohlraum 9 als länglicher Kanal oder Schacht ausgebildet, welcher Radial außerhalb des Rotorlagers 5 in Richtung einer abtriebsseitigen Seite der elektrischen Maschine, insbesondere des Gehäuses 6 der elektrischen Maschine, verläuft, so dass aus den Öffnungen 11 austretendes Wärmeübertragungsmedium 14 das Rotorlager 5, insbesondere radial außen, umströmt.
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Um das Rotorlager 5 in dem Hohlraum 9 zu fixieren, ist bevorzugt eine Abstandseinrichtung 20 im Bereich des ersten längsseitigen Endes 7 der Hohlwelle 4, insbesondere im Bereich einer abtriebsseitigen Seite der elektrischen Maschine, insbesondere des Gehäuses 6 der elektrischen Maschine, angeordnet. Die Abstandseinrichtung 20 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Rotorlager 5, insbesondere an dem Gehäuse 6 der elektrischen Maschine, abzustützen und kann insbesondere als Lagerbuchse ausgebildet sein.
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Damit das den Hohlraum 9 durchströmende Wärmeübertragungsmedium 14 aus dem Hohlraum 9, insbesondere aus der elektrischen Maschine bzw. aus dem Gehäuse 6 der elektrischen Maschine, austreten kann, weist die Abstandseinrichtung 20 wenigstens eine Auslassöffnung 21 auf. Vorzugsweise ist die Abstandseinrichtung 20 dadurch mit dem Hohlraum 9, insbesondere fluidleitend bzw. fluidisch, verbunden. Bevorzugt weist die Abstandseinrichtung 20 mehrere Auslassöffnungen 21 auf, welche insbesondere in gleichen Abständen radial um die Abstandseinrichtung 20 verteilt sind und einen verbesserten Durchsatz des abströmenden Wärmeübertragungsmediums 14 gewährleisten, wodurch ein Rückstau des Wärmeübertragungsmediums 14 vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Hohlwelle
- 5
- Rotorlager
- 6
- Gehäuse
- 7
- erstes längsseitiges Ende der Hohlwelle
- 8
- Rotorlager
- 9
- Hohlraum
- 10
- Wellenhohlraum
- 11
- Öffnung
- 12
- erstes längsseitiges Ende des Hohlraums
- 13
- Rundung
- 14
- Wärmeübertragungsmedium
- 15
- zweites längsseitiges Ende der Hohlwelle
- 16
- Entspannungsventil
- 17
- Rotationsachse des Rotors
- 18
- Verjüngung
- 19
- massiver Bereich der Hohlwelle
- 20
- Abstandseinrichtung
- 21
- Auslassöffnung
