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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für einen Rotor einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2011 121 042 A1 beschrieben, eine Kühlanordnung für eine elektrische Maschine bekannt. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten, welche jeweils in einer Magnettasche angeordnet sind, wobei der Rotor ölgekühlt ist. An einem Innenumfang eines Rotorkerns ist eine Mehrzahl von axial verlaufenden ersten Kühlkanälen angeordnet, wobei einer jeden Magnettasche ein separater erster Kühlkanal zugeordnet ist und im Rotorträger jeweils zumindest eine Durchtrittsöffnung zwischen einem Innenraum des Rotors und einem ersten Kühlkanal angeordnet ist. Endseitig des Rotorkerns ist jeweils ein Ölleitring angeordnet, in welchem Kanäle zur fluidischen Koppelung von erstem Kühlkanal und Magnettasche oder stirnseitige Öffnungen der Magnettasche angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kühlanordnung für einen Rotor einer elektrischen Maschine anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kühlanordnung für einen Rotor einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Kühlanordnung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Permanentmagneten umfasst, die jeweils in einer Magnettasche angeordnet sind, ist in Rotorumfangsrichtung seitlich des jeweiligen Permanentmagneten mindestens ein Kühlkanal ausgebildet, welcher in Rotoraxialrichtung verläuft.
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Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Kühlkanal zumindest in Richtung eines Außenumfangs des Rotors durch eine Kunststoffwand verschlossen. D. h. die Kunststoffwand verschließt den Kühlkanal zumindest in Rotorradialrichtung nach außen. Dadurch ist der Kühlkanal in diesem Bereich insbesondere gegenüber einer durch ein Rotorkernmaterial, insbesondere ein Rotorblechpaketmaterial, gebildeten Magnettaschenwand verschlossen, insbesondere fluiddicht verschlossen.
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Dadurch wird eine radiale Abdichtung des Kühlkanals erreicht, da der Kühlkanal radial nach außen, d. h. in Richtung des Außenumfangs des Rotors, durch die Kunststoffwand völlig überdeckt und somit abgedichtet ist. Somit wird durch die erfindungsgemäße Lösung, insbesondere im Betrieb der elektrischen Maschine und somit während einer Rotation des Rotors, ein Austritt von Kühlmittel, beispielsweise Öl, aus dem Kühlkanal in Richtung des Außenumfangs des Rotors und somit in einen Luftspalt zwischen Rotor und Stator verhindert. Diese Gefahr des Austritts des Kühlmittels bestünde insbesondere bei einem aus beispielsweise verpressten, verklemmten oder verbackenen Blechlagen ausgebildeten Rotor, wenn diese Kunststoffwand nicht vorhanden wäre, da dann insbesondere aufgrund der Zentrifugalkraft das Kühlmittel zwischen den Blechlagen hindurchgepresst werden könnte und somit aus dem Kühlkanal in Richtung des Außenumfangs des Rotors und somit in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator entweichen könnte.
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Die Kunststoffwand ist beispielsweise als eine zumindest bereichsweise Umspritzung des Permanentmagneten ausgebildet, insbesondere zur Fixierung des Permanentmagneten in der Magnettasche. Diese Umspritzung ist dann derart ausgebildet, dass sie nicht vollständig am Permanentmagnet anliegt, sondern mindestens eine der Seiten des Permanentmagneten in Roturumfangsrichtung freilässt, so dass hier das Kühlmittel in direktem Kontakt zum Permanentmagnet ist und diesen somit direkt kühlen kann. Sie ist jedoch zumindest derart ausgebildet, dass sie den Kühlkanal in Rotorradialrichtung in Richtung des Außenumfangs abdichtet und somit ein Austreten des Kühlmittels in den Luftspalt verhindert.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird somit eine direkte Kühlung des jeweiligen Permanentmagneten ermöglicht, wodurch ein Einsatz von schweren seltenen Erden für die Permanentmagnete reduziert werden kann oder nicht erforderlich ist. Dadurch wird eine deutliche Kostenreduzierung erreicht. Derartige schwere seltene Erden werden im Stand der Technik verwendet, um die Permanentmagnete derart auszubilden, dass sie auch für hohe Einsatztemperaturen geeignet sind. Durch die Kühlung werden vorteilhafterweise derart hohe Einsatztemperaturen während des Betriebs der elektrischen Maschine vermieden.
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Alternativ können die aus dem Stand der Technik bekannten Permanentmagnete weiterhin verwendet werden, wobei durch die erfindungsgemäß ermöglichte Kühlung jedoch ein besserer Arbeitspunkt für die Permanentmagnete erreicht wird. D. h. der jeweilige Permanentmagnet kann nun in einem besseren Arbeitspunkt betrieben werden, wodurch eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine gesteigert wird.
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Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine und/oder ein Generator für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine ohne Kühlanordnung,
- 2 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine mit einer Kühlanordnung,
- 3 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine mit einer Kühlanordnung,
- 4 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine mit einer Kühlanordnung, und
- 5 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform eines Rotors für eine elektrische Maschine mit einer Kühlanordnung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 5 zeigen Querschnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen eines Rotors 1 für eine elektrische Maschine, wobei jeweils nur ein Abschnitt, insbesondere ein Kreissegmentabschnitt, des Rotors 1 dargestellt ist. Andere Komponenten der elektrischen Maschine, insbesondere ein Stator, sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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In allen dargestellten Ausführungsformen umfasst der Rotor 1 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 2, die jeweils in einer Magnettasche 3 angeordnet sind. In dem hier jeweils dargestellten Abschnitt des Rotors 1 ist eine solche Magnettasche 3 ausgebildet, in welcher ein Permanentmagnet 2 angeordnet ist.
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Der Rotor 1, genauer gesagt ein Rotorkern des Rotors 1, ist beispielsweise aus mehreren Blechlagen ausgebildet, welche zum Beispiel verpresst, verbacken oder verklemmt sind. Darin sind die Magnettaschen 3 ausgebildet, in welchen jeweils ein Permanentmagnet 2 angeordnet ist. Dies wird auch als vergrabener Permanentmagnet 2 bezeichnet.
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Die Fixierung des Permanentmagneten 2 in der Magnettasche 3 erfolgt beispielsweise durch eine Umspritzung mit einem Kunststoff K. Hierzu ist die Magnettasche 3 größer ausgebildet als der Permanentmagnet 2, so dass nach dem Anordnen des Permanentmagneten 2 in der Magnettasche 3 ein verbleibender Hohlraum durch Einspritzen des Kunststoffs K ausgefüllt werden kann. In den hier dargestellten Beispielen ist insbesondere eine Breite des Permanentmagneten 2 kleiner als eine Breite der Magnettasche 3 in Rotorumfangsrichtung U, so dass nach dem in Rotorumfangsrichtung U im Wesentlichen mittigen Anordnen des Permanentmagneten 2 in der Magnettasche 3 beidseits neben dem Permanentmagnet 2 jeweils ein Hohlraum in der Magnettasche 3 verbleibt.
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In 1 füllt der Kunststoff K in Rotorumfangsrichtung U an beiden Rotorumfangsrichtungsseiten des Permanentmagneten 2 den verbliebenen Hohlraum in der Magnettasche 3, d. h. einen Zwischenraum zwischen dem Permanentmagneten 2 und einer Magnettaschenwand, vollständig aus. In Rotorradialrichtung R liegt der Permanentmagnet 2 sowohl nach außen, d. h. in Richtung eines Außenumfangs A des Rotors 1, als auch nach innen, d. h. in Richtung einer hier nicht dargestellten Rotorachse, an der Magnettaschenwand an. Somit ist der Permanentmagnet 2 mantelseitig vollständig von dem Kunststoff K und einem Rotorkernmaterial RKM, insbesondere einem Rotorblechpaketmaterial, umschlossen, so dass kein Hohlraum zur Durchleitung eines Kühlmittels, beispielsweise Öl, zur Verfügung steht.
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Die Permanentmagnete 2 sind jedoch sehr temperatursensitiv. Mit steigender Temperatur verschlechtert sich sowohl eine Leistungsfähigkeit als auch eine Gegenfeldstabilität. Um dem entgegenzuwirken, können die Permanentmagnete 2 mit teuren, schweren seltenen Erden gestärkt werden und/oder der Rotor 1 kann aufwändig gekühlt werden, wodurch eine indirekte Kühlung der Permanentmagnete 2 erreicht wird.
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Eine direkte Kühlung des Permanentmagneten 2 durch ein Kühlmittel, beispielsweise Öl, in der jeweiligen Magnettasche 3 bei solchen vergrabenen Permanentmagneten 2 ist bisher nur schwer zu realisieren, da der Rotor 1, wie bereits beschrieben, aus einem geblechten Eisenkern besteht, in dem die Permanentmagnete 2 eingesetzt sind. Es besteht daher die Gefahr, dass das Kühlmittel, insbesondere bei hohen Drehzahlen, zwischen den Blechlamellen, d. h. zwischen den einzelnen Blechlagen, hindurchtritt und aus dem Rotor 1 in einen Luftspalt zwischen dem Rotor 1 und dem Stator einströmt. Des Weiteren ist das direkte Kühlen des jeweiligen Permanentmagneten 2 bei der in 1 dargestellten Ausführungsform aufgrund des nicht vorhandenen Hohlraums für das Kühlmittel nicht möglich, da die Magnettasche 3 durch das Einspritzen des zur Fixierung des Permanentmagneten 2 verwendeten Kunststoffs K in die Magnettasche 3 vollständig ausgefüllt ist und somit keine Durchströmung des Kühlmittels möglich ist.
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Daher muss bei dieser in 1 dargestellten Ausführungsform, wenn eine Kühlung vorgesehen ist, diese beispielsweise innerhalb einer Rotorwelle und/oder durch Kühlkanäle im Blechpaket erfolgen, jedoch ohne direkten Kontakt zum jeweiligen Permanentmagnet 2 und insbesondere in einer ausreichenden Entfernung zum Außenumfang A des Rotors 1 und somit zum Luftspalt, um ein Austreten des Kühlmittels aus dem Rotor 1 in den Luftspalt zu vermeiden. Dadurch wird jedoch nur eine ineffektive Kühlung erreicht und zudem ist diese Art der Kühlung sehr aufwändig. Alternativ oder zusätzlich werden schwere seltene Erden für die Permanentmagnete 2 verwendet, um diese für hohe Einsatztemperaturen zu befähigen.
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Die 2 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele einer Kühlanordnung für den Rotor 1, durch welche eine direkte Kühlung des jeweiligen Permanentmagneten 2 ermöglicht wird, d. h. es wird ein direkter Kontakt des Kühlmittels, beispielsweise Öl, mit dem jeweiligen Permanentmagnet 2 und dadurch eine optimierte Wärmeübertragung vom jeweiligen Permanentmagnet 2 auf das Kühlmittel ermöglicht. Hierzu ist in Rotorumfangsrichtung U seitlich des jeweiligen Permanentmagneten 2 mindestens ein Kühlkanal 4 ausgebildet, welcher in Rotoraxialrichtung verläuft, d. h. senkrecht zur Rotorradialrichtung R und senkrecht zur Rotorumfangsrichtung U, parallel zur Rotorachse oder Rotorwelle, um welche sich der Rotor 1 in der elektrischen Maschine dreht.
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In den dargestellten Beispielen sind jeweils zwei solche Kühlkanäle 4 vorhanden, an jeder Rotorumfangsrichtungsseite des Permanentmagneten 2 ein Kühlkanal 4. D. h. in Rotorumfangsrichtung U ist an jeder Seite des jeweiligen Permanentmagneten 2 jeweils ein Kühlkanal 4 ausgebildet, welcher in Rotoraxialrichtung verläuft. An den beiden Rotorradialrichtungsseiten des Permanentmagneten 2 ist kein Kühlkanal 4 vorgesehen.
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Um ein Austreten des Kühlmittels aus dem jeweiligen Kühlkanal 4 in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 und damit durch ein Rotorblechpaket des Rotorkerns hindurch in den Luftspalt zwischen Rotor 1 und Stator zu verhindern, ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 5 der jeweilige Kühlkanal 4 zumindest in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 durch eine Kunststoffwand 5 verschlossen. Diese Kunststoffwand 5 liegt an der Magnettaschenwand an und bedeckt eine gesamte dem Außenumfang A des Rotors 1 zugewandte Seite der Magnettaschenwand bis an den Permanentmagnet 2 heran.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird daher der jeweilige Kühlkanal 4 durch den Permanentmanget 2, die Kunststoffwand 5 und das die Magnettaschenwand bildende Rotorkernmaterial RKM gebildet, wobei eine rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 durch die Kunststoffwand 5 gebildet ist, eine gegenüberliegende rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung der Rotorachse durch die Magnettaschenwand und somit durch das Rotorkernmaterial RKM gebildet ist, eine rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch den Permanentmagnet 2 gebildet ist und eine gegenüberliegende rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch die Magnettaschenwand und somit durch das Rotorkernmaterial RKM gebildet ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegt die Kunststoffwand 5 zusätzlich an der durch das Rotorkernmaterial RKM gebildeten rotorumfangsrichtungsseitigen Magnettaschenwand an und bedeckt diese, so dass die Kunststoffwand 5 den jeweiligen einen Kühlkanal 4 zusätzlich in Rotorumfangsrichtung U auf der vom Permanentmagnet 2 abgewandten Seite verschließt. D. h. hier ist die rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 durch die Kunststoffwand 5 gebildet, die gegenüberliegende rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung der Rotorachse ist durch die Magnettaschenwand und somit durch das Rotorkernmaterial RKM gebildet, die eine rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand ist durch den Permanentmagnet 2 gebildet und die gegenüberliegende andere rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand ist ebenfalls durch die Kunststoffwand 5 gebildet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 liegt die Kunststoffwand 5 zusätzlich an der durch das Rotorkernmaterial RKM gebildeten rotorradialrichtungsseitigen Magnettaschenwand in Richtung der Rotorachse an und bedeckt diese, so dass die Kunststoffwand 5 den jeweiligen Kühlkanal 4 auch in Richtung der Rotorachse verschließt. D. h. hier ist der jeweilige Kühlkanal 4 durch den Permanentmanget 2 und die Kunststoffwand 5 gebildet, wobei die rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1, die gegenüberliegende rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung der Rotorachse und die vom Permanentmagnet 2 abgewandte rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch die Kunststoffwand 5 gebildet sind und die gegenüberliegende rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch den Permanentmagnet 2 gebildet ist. Somit ist hier der jeweilige Kühlkanal 4 mit Ausnahme der durch den Permanentmagnet 2 gebildeten Kanalwand durch den Kunststoff K wandseitig ausgekleidet, wodurch im Bereich des jeweiligen Kühlkanals 4 das Rotorkernmaterial RKM vollständig mit dem Kunststoff K bedeckt ist. Dadurch ist der jeweilige Kühlkanal 4 durch den Kunststoff K gegenüber dem Rotorkernmaterial RKM abgedichtet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 erstreckt sich die Kunststoffwand 5 zusätzlich zwischen eine der Rotorachse zugewandte Unterseite des Permanentmagneten 2 und die durch das Rotorkernmaterial RKM gebildete Magnettaschenwand, wobei hier eine zusammenhängende Kunststoffwand 5 für die beiden seitlich des jeweiligen Permanentmagneten 2 verlaufenden Kühlkanäle 4 ausgebildet ist. Hierzu ist eine Höhe des Permanentmagneten 2 kleiner als eine Höhe der Magnettasche 3 in Rotorradialrichtung R, so dass auch in Rotorradialrichtung R ein Hohlraum zwischen Permanentmagnet 2 und Magnettaschenwand verbleibt, der mit dem Kunststoff K auszufüllen ist.
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Die Kunststoffwand 5 verschließt somit auch bei diesem Ausführungsbeispiel, analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 4, den jeweiligen Kühlkanal 4 in Rotorradialrichtung R in Richtung des Außenumfangs A und in Richtung der Rotorachse des Rotors 1 und in Rotorumfangsrichtung U auf der vom Permanentmagnet 2 abgewandten Seite der Magnettasche. Die in Rotorumfangsrichtung U gegenüberliegende Seite des Kühlkanals wird auch hier durch den Permanentmagnet 2 gebildet. D. h. auch hier ist der jeweilige Kühlkanal 4 durch den Permanentmanget 2 und die Kunststoffwand 5 gebildet, wobei die rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1, die gegenüberliegende rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung der Rotorachse und die vom Permanentmagnet 2 abgewandte rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch die Kunststoffwand 5 gebildet sind und die gegenüberliegende rotorumfangsrichtungsseitige Kanalwand durch den Permanentmagnet 2 gebildet ist. Somit ist auch hier der jeweilige Kühlkanal 4 mit Ausnahme der durch den Permanentmagnet 2 gebildeten Kanalwand durch den Kunststoff K wandseitig ausgekleidet, wodurch im Bereich des jeweiligen Kühlkanals 4 das Rotorkernmaterial RKM vollständig mit dem Kunststoff K bedeckt ist. Dadurch ist der jeweilige Kühlkanal 4 durch den Kunststoff K gegenüber dem Rotorkernmaterial RKM abgedichtet.
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Die beiden rotorumfangsrichtungsseitigen Seitenwände des Permanentmagneten 2 sind somit in allen Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 5 nicht mit dem Kunststoff K bedeckt, sondern der Kunststoff K ist in diesem Bereich vom Permanentmagnet 2 beabstandet, so dass das Kühlmittel direkt am Permanentmagnet 2 entlangströmen kann und somit in direktem Kontakt zum Permanentmagnet 2 ist. Dadurch wird eine Wärmeübertragung vom Permanentmagnet 2 auf das Kühlmittel und somit die Kühlung des Permanentmagneten 2 optimiert.
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Besonders vorteilhaft dient die Kunststoffwand 5 nicht nur der Abdichtung der Magnettasche 3, sondern gleichzeitig auch der Fixierung des Permanentmagneten 2 in der Magnettasche 3.
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Beispielsweise wird die Kunststoffwand 5 durch eine entsprechende bereichsweise Umspritzung des Permanentmagneten 2 mit dem Kunststoff K ausgebildet, wobei diese Umspritzung derart ausgebildet wird, dass der jeweilige Kühlkanal 4 darin eingebracht wird, genauer gesagt durch die Umspritzung ausgebildet wird. Hierzu wird der Kunststoff K auf die beschriebene Weise von den rotorumfangsrichtungsseitigen Seitenwänden des Permanentmagneten 2 beabstandet. Dies kann beispielsweise durch das Anordnen eines Platzhalters zur Ausbildung des Freiraums für den jeweiligen Kühlkanal 4 erfolgen, welcher nach dem erfolgten Umspritzen entfernt wird. Dabei werden beispielsweise der Permanentmagnet 2 und der jeweilige Platzhalter zur Ausbildung des jeweiligen Kühlkanals 4 in der jeweiligen Magnettasche 3 angeordnet und anschließend wird der verbleibende Hohlraum mit dem Kunststoff K ausgefüllt. Nach einem ausreichenden Erstarren des Kunststoffs K kann der jeweilige Platzhalter entfernt werden, so dass an dessen Position ein Kanalhohlraum verbleibt, welcher den Kühlkanal 4 bildet.
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Somit wird der jeweilige Kühlkanal 4 in die Kunststoffumspritzung des Permanentmagneten 2 eingebracht, um die direkte Kühlung des Permanentmagneten 2 an seiner jeweiligen Stirnseite, d. h. an der jeweiligen rotorumfangsrichtungsseitigen Seitenwand, zu ermöglichen. Die Umspritzung wird dabei derart gestaltet, dass sie den Permanentmagneten 2 fixiert und zudem die Magnettasche 3 radial, d. h. in Rotorradialrichtung R, zumindest in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 abdichtet und somit das Austreten des Kühlmittels, beispielsweise Öl, aus dem Rotor 1 in den Luftspalt zwischen Rotor 1 und Stator verhindert.
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Alternativ zur Umspritzung, d. h. zum Einspritzen eines flüssigen Kunststoffs K in die Magnettasche 3, welcher dann darin aushärtet, kann beispielsweise ein Kunststoffformteil vorgesehen sein, welches in die Magnettasche 3 beispielsweise eingepresst oder eingeschmolzen wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst der Permanentmagnet 2 in der Magnettasche 3 angeordnet wird und anschließend das Kunststoffformteil in die Magnettasche 3 eingepresst oder eingeschmolzen wird, oder es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst der Permanentmagnet 2 im Kunststoffformteil angeordnet wird, beispielsweise durch ein Umspritzen des Permanentmagneten 2 außerhalb der Magnettasche 3 mit dem Kunststoff K, und anschließend wird das Kunststoffformteil zusammen mit dem bereits darin angeordneten Permanentmagnet 2 in der Magnettasche 3 angeordnet, beispielsweise darin eingepresst oder eingeschmolzen.
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Alternativ zu den beispielhaft beschriebenen Möglichkeiten bestehen auch vielfältige weitere Möglichkeiten der Anordnung des Kunststoffs K in der Magnettasche 3 zur Fixierung des Permanentmagneten 2 und zur Ausbildung des jeweiligen Kühlkanals 4 und insbesondere dessen rotorradialrichtungsseitiger Abdichtung in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1.
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Bei der beschriebenen und in den 2 bis 5 beispielhaft dargestellten Lösung wird somit der Kunststoff K zur Befestigung des jeweiligen Permanentmagneten 2 in der jeweiligen Magnettasche 3 derart angeordnet, dass nicht der ganze Permanentmagnet 2 vom Kunststoff K umschlossen wird, sondern ein wesentlicher Teil frei bleibt und der Hohlraum zwischen Permanentmagnet 2, Kunststoff K und Magnettasche 3 als Kühlkanal 4 dient. Das Anordnen des Kunststoffs K kann hierbei, wie bereits erwähnt, beispielsweise als Kunststoffumspritzung des Permanentmagneten 2, d. h. durch Einspritzen von Kunststoff K in die Magnettasche 3, oder auf andere Weise erfolgen.
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Hierbei wird jedoch auf die radiale Abdichtung des jeweiligen Kühlkanals 4 insbesondere in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 geachtet, d. h. zumindest die rotorradialrichtungsseitige Kanalwand in Richtung des Außenumfangs A des Rotors 1 wird durch die Kunststoffwand 5 gebildet, so dass die Kunststoffwand 5 den Kühlkanal 4 zumindest rotorradial nach außen hin völlig überdeckt und damit abdichtet. Dadurch wird insbesondere im Betrieb der elektrischen Maschine und auch trotz der dann auf das Kühlmittel wirkenden hohen Zentrifugalkräfte ein Austreten des Kühlmittels aus dem Kühlkanal 4 in Richtung des Luftspaltes vermieden. Des Weiteren wird der Kunststoff K derart in der jeweiligen Magnettasche 3 angeordnet, dass die Fixierung des Permanentmagneten 2 in der jeweiligen Magnettasche 3 sichergestellt ist, d. h. insbesondere eine Bewegung des Permanentmagneten 2 in der Magnettasche 3 unterbunden wird.
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Durch die mittels der beschriebenen Kühlanordnung erreichte direkte Kühlung des jeweiligen Permanentmagneten 2 kann der Einsatz von schweren seltenen Erden zur Ausbildung der Permanentmagnete 2 reduziert oder vermieden werden, wodurch eine deutliche Kosteneinsparung erreicht wird. Alternativ können die ursprünglichen Permanentmagnete 2, d. h. die mittels der schweren seltenen Erden ausgebildeten Permanentmagnete 2, weiterhin verwendet werden, wobei diese durch die direkte Kühlung jedoch in einem besseren Arbeitspunkt betrieben werden können, wodurch eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine gesteigert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Permanentmagnet
- 3
- Magnettasche
- 4
- Kühlkanal
- 5
- Kunststoffwand
- A
- Außenumfang
- K
- Kunststoff
- R
- Rotorradialrichtung
- RKM
- Rotorkernmaterial
- U
- Rotorumfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011121042 A1 [0002]
