DE102017128551A1

DE102017128551A1 - Rotor with cooling

Info

Publication number: DE102017128551A1
Application number: DE102017128551.2A
Authority: DE
Inventors: Klara Hauptmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Ein Elektromotor (10) hat eine Statoranordnung (20) und eine Rotoranordnung (50). Die Statoranordnung (20) hat Statorgehäuse (22) und einen Außenstator (24). Die Rotoranordnung (50) hat eine Welle (52) und einen mit der Welle (52) verbundenen Innenrotor (54). Die Welle (52) ist als Hohlwelle ausgebildet und weist einen Hohlraum (60) auf, welcher Hohlraum (60) auf einer ersten axialen Seite (61) des Innenrotors (54) einen Kühlmitteleinlass (63) und auf einer der ersten axialen Seite (61) gegenüber liegenden zweiten axialen Seite (62) des Innenrotors (54) einen Kühlmittelauslass (64) aufweist, und welcher Hohlraum (60) vom Kühlmitteleinlass (63) zum Kühlmittelauslass (64) hin zumindest bereichsweise breiter wird. Die Statoranordnung (20) hat eine Kammer (23), welche mit dem Kühlmittelauslass (64) in Fluidverbindung steht, und welche Kammer (23) über eine Kühlmittelleitung (30) in Fluidverbindung mit dem Kühlmitteleinlass (63) steht, wobei die Kühlmittelleitung (30) von der Kammer (23) zur ersten axialen Seite (61) hin zumindest bereichsweise abfallend ausgebildet ist, um einen Rücklauf von Kühlmittel (65) über die Kühlmittelleitung (30) zu erleichtern.

An electric motor (10) has a stator assembly (20) and a rotor assembly (50). The stator assembly (20) has stator housings (22) and an external stator (24). The rotor assembly (50) has a shaft (52) and an inner rotor (54) connected to the shaft (52). The shaft (52) is formed as a hollow shaft and has a cavity (60), which cavity (60) on a first axial side (61) of the inner rotor (54) has a coolant inlet (63) and on one of the first axial side (61 ) opposite the second axial side (62) of the inner rotor (54) has a coolant outlet (64), and which cavity (60) from the coolant inlet (63) to the coolant outlet (64) is at least partially wider. The stator assembly (20) has a chamber (23) in fluid communication with the coolant outlet (64) and which chamber (23) is in fluid communication with the coolant inlet (63) via a coolant conduit (30), the coolant conduit (30 ) is formed at least partially sloping from the chamber (23) to the first axial side (61) in order to facilitate a return of coolant (65) via the coolant line (30).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor mit einer Kühlung.The invention relates to a rotor with a cooling.

Die DE 102 59 047 B4 zeigt einen Rotor mit einer Hohlwelle, die innen konusförmig ist. Durch die Zentrifugalkraft wird eine Kühlflüssigkeit durch die Welle gedrängt.The DE 102 59 047 B4 shows a rotor with a hollow shaft which is internally cone-shaped. The centrifugal force forces a cooling fluid through the shaft.

Die DE 10 2014 205 884 A1 zeigt eine Rotorvorrichtung für eine elektrische Maschine. Die Rotorvorrichtung hat ein Getriebe, welches eine Welle mit einem Rotorelement koppelt. Der Durchmesser der Welle nimmt stufenweise zu, und das Öl bewegt sich durch die Fliehkräfte zu einem Bereich mit höherem Durchmesser.The DE 10 2014 205 884 A1 shows a rotor device for an electric machine. The rotor device has a gear coupling a shaft to a rotor element. The diameter of the shaft increases gradually, and the oil moves through the centrifugal forces to a region of higher diameter.

Die DE 10 2014 107 845 A1 zeigt eine Rotorhohlwelle mit einem konischen Trichter auf der Innenseite, über welchen konischen Trichter Kühlmittel gefördert wird.The DE 10 2014 107 845 A1 shows a hollow rotor shaft with a conical funnel on the inside, through which conical funnel coolant is conveyed.

Die JP H09 154 258 A zeigt einen Motor mit einem Innenläufer und einer Hohlwelle, die zur Förderung in Durchflussrichtung breiter wird. In der Hohlwelle sind Löcher vorgesehen, über die ein Kühlmittel austreten kann und die Wickelköpfe des Stators kühlt.The JP H09 154 258 A shows a motor with an inner rotor and a hollow shaft, which is wider for conveying in the direction of flow. In the hollow shaft holes are provided through which a coolant can escape and the winding heads of the stator cools.

Die JP 2006 300 101 A zeigt einen Motor, bei dem ein Schmiermittel über eine in Durchflussrichtung breiter werdende Hohlwelle gefördert wird.The JP 2006 300 101 A shows a motor in which a lubricant is conveyed through a hollow shaft which widens in the direction of flow.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Rotor mit Kühlung bereit zu stellen.It is an object of the invention to provide a new rotor with cooling.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Ein Elektromotor hat eine Statoranordnung und eine Rotoranordnung, welche Statoranordnung ein Statorgehäuse und einen Außenstator aufweist, welche Rotoranordnung eine Welle und einen mit der Welle verbundenen Innenrotor aufweist, welche Welle als Hohlwelle ausgebildet ist und einen Hohlraum aufweist, welcher Hohlraum auf einer ersten axialen Seite des Innenrotors einen Kühlmitteleinlass und auf einer der ersten axialen Seite gegenüber liegenden zweiten axialen Seite des Innenrotors einen Kühlmittelauslass aufweist, und welcher Hohlraum vom Kühlmitteleinlass zum Kühlmittelauslass hin zumindest bereichsweise breiter wird. Die Statoranordnung weist eine Kammer auf, welche Kammer mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, und welche Kammer über eine Kühlmittelleitung in Fluidverbindung mit dem Kühlmitteleinlass steht, wobei die Kühlmittelleitung von der zweiten axialen Seite des Innenrotors zur ersten axialen Seite des Innenrotors außerhalb der Rotoranordnung verläuft und von der Kammer zur ersten axialen Seite hin zumindest bereichsweise abfallend ausgebildet ist, um einen Rücklauf von Kühlmittel über die Kühlmittelleitung zu erleichtern.The object is solved by the subject matter of claim 1.
An electric motor has a stator arrangement and a rotor arrangement, which stator arrangement has a stator housing and an external stator, which rotor arrangement has a shaft and an inner rotor connected to the shaft, which shaft is designed as a hollow shaft and has a cavity, which cavity is on a first axial side of the shaft Inner rotor has a coolant inlet and on a first axial side opposite the second axial side of the inner rotor has a coolant outlet, and which cavity from the coolant inlet to the coolant outlet is at least partially wider. The stator assembly includes a chamber, which chamber is in fluid communication with the coolant outlet, and which chamber is in fluid communication with the coolant inlet via a coolant line, the coolant line extending from the second axial side of the inner rotor to the first axial side of the inner rotor outside the rotor assembly and is formed from the chamber to the first axial side at least partially sloping to facilitate a return of coolant through the coolant line.

Ein solcher Elektromotor hat in Tests eine gute Kühlwirkung gehabt. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass der Hohlraum in der Welle größer sein kann als bei einem Rotor mit Rückführung im Rotor. Gleichzeitig verringert sich das Gewicht der Welle. Die Rückführung des Kühlmittels außerhalb des Rotors erleichtert konstruktiv andere Funktionen wie beispielsweise eine Kühlung der Lager. Die Welle kann einfach aufgebaut werden, und da keine zusätzlichen Kanäle für die Rückführung erforderlich sind, hat ein solcher Rotor eine geringe Unwucht. Vorteilhaft ist, dass im Rotor keine Lanze erforderlich ist. Hierdurch werden Schwingungs- und Akustikprobleme vermieden. Die Kombination mit dem sich weitenden Hohlraum der Hohlwelle und der abfallenden Kühlmittelleitung ermöglicht eine vorteilhafte Druckverteilung und einen guten Kühlmittelfluss.Such an electric motor has had a good cooling effect in tests. This is achieved, inter alia, that the cavity in the shaft can be larger than a rotor with feedback in the rotor. At the same time, the weight of the shaft is reduced. The return of the coolant outside the rotor facilitates constructive other functions such as a cooling of the bearings. The shaft can be easily assembled, and since no additional channels for the return are required, such a rotor has a slight imbalance. It is advantageous that no lance is required in the rotor. This avoids vibration and acoustic problems. The combination with the expanding cavity of the hollow shaft and the sloping coolant line enables an advantageous pressure distribution and a good coolant flow.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Elektromotor eine Lageranordnung mit einem ersten Lager und einem zweiten Lager auf, welches erste Lager die Welle auf der ersten axialen Seite des Innenrotors lagert und welches zweite Lager die Welle auf der zweiten axialen Seite des Innenrotors lagert. Die Lageranordnung ermöglicht eine gute Lagerung der Welle.According to a preferred embodiment, the electric motor has a bearing arrangement with a first bearing and a second bearing, which first bearing supports the shaft on the first axial side of the inner rotor and which second bearing supports the shaft on the second axial side of the inner rotor. The bearing arrangement allows a good storage of the shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Lager zwischen dem Innenrotor und der Kammer angeordnet. Dies vereinfacht die Ausbildung der Kammer am Ende der Welle.According to a preferred embodiment, the second bearing is arranged between the inner rotor and the chamber. This simplifies the formation of the chamber at the end of the shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Welle mindestens einen ersten Kanal auf, welcher sich vom Hohlraum der Welle bis zur Außenseite der Welle erstreckt, und welcher erste Kanal eine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum der Welle und dem ersten Lager erzeugt. Hierdurch kann das erste Lager gekühlt und ggf. auch geschmiert werden.According to a preferred embodiment, the shaft has at least one first channel which extends from the cavity of the shaft to the outside of the shaft, and which first channel creates a fluid connection between the cavity of the shaft and the first bearing. As a result, the first bearing can be cooled and possibly also lubricated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Welle mindestens einen zweiten Kanal auf, welcher sich vom Hohlraum der Welle bis zur Außenseite der Welle erstreckt, und welcher zweite Kanal eine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum der Welle und dem zweiten Lager erzeugt. Hierdurch kann das zweite Lager gekühlt und ggf. auch geschmiert werden.According to a preferred embodiment, the shaft has at least one second channel which extends from the cavity of the shaft to the outside of the shaft, and which second channel creates a fluid connection between the cavity of the shaft and the second bearing. As a result, the second bearing can be cooled and possibly also lubricated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Elektromotor einen Resolver auf, welcher Resolver in axialer Richtung zwischen dem zweiten Lager und dem Innenrotor angeordnet ist. Diese Anordnung erleichtert die Ausbildung der Kammer. According to a preferred embodiment, the electric motor has a resolver, which resolver is arranged in the axial direction between the second bearing and the inner rotor. This arrangement facilitates the formation of the chamber.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Elektromotor einen Resolver auf, welcher Resolver in axialer Richtung zwischen der Kammer und dem Innenrotor angeordnet ist. Diese Anordnung erleichtert in gleicher Weise die Ausbildung der Kammer.According to a preferred embodiment, the electric motor has a resolver, which resolver is arranged in the axial direction between the chamber and the inner rotor. This arrangement facilitates the formation of the chamber in the same way.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle auf der ersten axialen Seite des Innenrotors mit einer anzutreibenden Vorrichtung verbunden, insbesondere mit einem Getriebe. Das Vorsehen der anzutreibenden Vorrichtung auf der ersten axialen Seite der Welle ist besonders vorteilhaft, da die Hohlwelle dort besonders stabil ist, da der Innendurchmesser des Hohlraums zur ersten axialen Seite hin kleiner wird.According to a preferred embodiment, the shaft is connected on the first axial side of the inner rotor with a device to be driven, in particular with a transmission. The provision of the device to be driven on the first axial side of the shaft is particularly advantageous, since the hollow shaft is particularly stable there, since the inner diameter of the cavity is smaller towards the first axial side.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Kühlmittel vorgesehen, insbesondere ein mineralisches Öl. Das Kühlmittel kann die Wärmeenergie aufnehmen und an anderer Stelle abgeben. Die Verwendung eines Öls, insbesondere eines mineralischen Öls, ermöglicht eine Schmierung der Lager durch das Kühlmittel.According to a preferred embodiment, a coolant is provided, in particular a mineral oil. The coolant can absorb the heat energy and deliver it elsewhere. The use of an oil, especially a mineral oil, allows lubrication of the bearings by the coolant.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Menge des Kühlmittels derart vorgegeben, dass das Niveau des Kühlmittels dann, wenn die Rotoranordnung still steht, unterhalb des Hohlraums der Welle ist. Hierdurch kann das Kühlmittel bei einem Stillstand des Rotors nach unten fließen, und die Hohlwelle leert sich bei einem Stillstand. Dies ist vorteilhaft, da in der Rotorwelle hohe Temperaturen entstehen können. Wenn sich Öl in der Welle befindet und kein Ölfluss auftritt, kann es auf Grund der lokalen hohen Temperaturen zu einer Verkokung des Öls und damit zu einer Verstopfung der Hohlwelle führen.According to a preferred embodiment, the amount of the coolant is predetermined such that the level of the coolant, when the rotor assembly is stationary, below the cavity of the shaft. As a result, the coolant can flow down at a standstill of the rotor, and the hollow shaft empties at a standstill. This is advantageous because high temperatures can occur in the rotor shaft. If there is oil in the shaft and no oil flow occurs, the local high temperatures can lead to coking of the oil and blockage of the hollow shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlmittelleitung im Statorgehäuse ausgebildet. Es kann hierdurch ein Wärmeaustausch zwischen dem Statorgehäuse und der Kühlmittelleitung erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Statorgehäuse bzw. der Statormantel zusätzliche Kühlleitungen aufweist, beispielsweise im Rahmen einer Statormantelkühlung.According to a preferred embodiment, the coolant line is formed in the stator housing. As a result, a heat exchange between the stator housing and the coolant line can take place. This is particularly advantageous if the stator housing or the stator jacket has additional cooling lines, for example in the context of a stator jacket cooling.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:

1 in einem Längsschnitt einen Elektromotor mit Kühlung,
2 in einem Längsschnitt eine Welle des Elektromotors von 1,
3 eine Seitenansicht des Elektromotors von 1,
4 eine Vorderansicht des Elektromotors von 1, und
5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Elektromotors von 1.

Further details and advantageous developments of the invention will become apparent from the hereinafter described and illustrated in the drawings, in no way as a limitation of the invention to be understood embodiments and from the dependent claims. It shows:

1 in a longitudinal section an electric motor with cooling,
2 in a longitudinal section, a shaft of the electric motor of 1 .
3 a side view of the electric motor of 1 .
4 a front view of the electric motor of 1 , and
5 a side view of another embodiment of the electric motor of 1 ,

1 zeigt in einem Längsschnitt einen Elektromotor 10 mit einer Statoranordnung 20 und einer Rotoranordnung 50. Die Statoranordnung 20 hat ein Statorgehäuse 22 und einen Außenstator 24 mit einem Statorkern (bspw. Statorblechpaket) 26 und einer Wicklungsanordnung 28. Die Rotoranordnung 50 hat eine Welle 52 und einen mit der Welle 52 verbundenen Innenrotor 54. Die Welle 52 ist als Hohlwelle ausgebildet und hat einen Hohlraum 60, welcher auf einer ersten axialen Seite 61 des Innenrotors 54 einen Kühlmitteleinlass 63 und auf einer der ersten axialen Seite 61 gegenüberliegenden zweiten axialen Seite 62 des Innenrotors 54 einen Kühlmittelauslass 64 aufweist. Der Hohlraum 60 wird vom Kühlmitteleinlasse 63 zum Kühlmittelauslass 64 hin zumindest bereichsweise breiter. Im Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 60 konisch ausgebildet, er kann sich aber bspw. auch in Stufen erweitern. Bevorzugt ist der Hohlraum 60 am Kühlmittelauslass 64 breiter als am Kühlmitteleinlass 63. Die Statoranordnung 20 hat eine Kammer 23, welche mit dem Kühlmittelauslass 64 in Fluidverbindung steht. Der Kühlmittelauslass 64 der Welle 52 mündet in die Kammer 23. Die Kammer 23 steht über eine Kühlmittelleitung 30 in Fluidverbindung mit dem Kühlmitteleinlass 63. Die Kühlmittelleitung 30 verläuft von der zweiten axialen Seite 62 des Innenrotors 54 zur ersten axialen Seite 61 des Innenrotors 54 außerhalb der Rotoranordnung 50, und von der Kammer 23 zur ersten axialen Seite 61 hin ist die Kühlmittelleitung 30 zumindest bereichsweise abfallend ausgebildet. 1 shows in a longitudinal section an electric motor 10 with a stator assembly 20 and a rotor assembly 50 , The stator arrangement 20 has a stator housing 22 and an outside stator 24 with a stator core (eg stator lamination stack) 26 and a winding arrangement 28 , The rotor arrangement 50 has a wave 52 and one with the wave 52 connected inner rotor 54 , The wave 52 is designed as a hollow shaft and has a cavity 60 which is on a first axial side 61 of the inner rotor 54 a coolant inlet 63 and on one of the first axial side 61 opposite second axial side 62 of the inner rotor 54 a coolant outlet 64 having. The cavity 60 is from the coolant inlet 63 to the coolant outlet 64 at least partially wider. In the embodiment, the cavity 60 Conically trained, but he may, for example, expand in stages. The cavity is preferred 60 at the coolant outlet 64 wider than at the coolant inlet 63 , The stator arrangement 20 has a chamber 23 , which with the coolant outlet 64 is in fluid communication. The coolant outlet 64 the wave 52 flows into the chamber 23 , The chamber 23 is above a coolant line 30 in fluid communication with the coolant inlet 63 , The coolant line 30 runs from the second axial side 62 of the inner rotor 54 to the first axial side 61 of the inner rotor 54 outside the rotor assembly 50 , and from the chamber 23 to the first axial side 61 there is the coolant line 30 at least partially sloping trained.

Im Ausführungsbeispiel ist die Welle 52 auf der ersten axialen Seite des Innenrotors 54 mit einer anzutreibenden Vorrichtung 90 verbunden. Die anzutreibende Vorrichtung 90 ist bevorzugt ein Getriebe, wobei ein Zahnrad des Getriebes auf der Welle 52 angeordnet ist. Das Zahnrad kann so mit einem weiteren - nicht dargestellten - Zahnrad, welches seitlich angeordnet ist, zusammen wirken. Ein Applikationsgehäuse 92 ist vorgesehen, und die Kühlmittelleitung 30 mündet im Ausführungsbeispiel in das Applikationsgehäuse 92. Im oberen Bereich des Applikationsgehäuses 92 ist ein Kanal 94 vorgesehen, welcher über ein Ölfangblech 96 zum Kühlmitteleinlass 63 der Welle 52 hin verläuft.In the embodiment, the shaft 52 on the first axial side of the inner rotor 54 with a device to be driven 90 connected. The device to be driven 90 is preferably a gear, wherein a gear of the transmission on the shaft 52 is arranged. The gear can thus with another - not shown - gear, which is arranged laterally, cooperate. An application housing 92 is provided, and the coolant line 30 opens in the embodiment in the application housing 92 , In the upper area of the application housing 92 is a channel 94 provided, which via an oil collector 96 to the coolant inlet 63 the wave 52 goes.

Der Elektromotor 10 hat eine Lageranordnung 80 mit einem ersten Lager 81 und einem zweiten Lager 82. Das erste Lager 81 lagert die Welle 52 auf der ersten axialen Seite 61 des Innenrotors 54, und das zweite Lager 82 lagert die Welle 52 auf der zweiten axialen Seite 62 des Innenrotors 54. Das zweite Lager 82 ist zwischen dem Innenrotor 54 und der Kammer 23 angeordnet. Hierbei wird die axiale Richtung betrachtet. Das erste Lager 81 und das zweite Lager 82 sind bevorzugt als Wälzlager ausgebildet, es sind jedoch auch Gleitlager möglich. Das erste Lager 81 und das zweite Lager 82 haben auf ihrer dem Innenrotor 54 zugewandten axialen Seite jeweils einen ersten Radialwellendichtring 83 bzw. einen zweiten Radialwellendichtring 84. Hierdurch werden das erste Lager 81 und das zweite Lager 82 vom Innenraum, in dem der Innenrotor 54 sich dreht, abgedichtet. Die Welle 52 hat einen ersten Kanal 71, welcher sich vom Hohlraum 60 der Welle 52 bis zur Außenseite 53 der Welle 52 erstreckt. Der erste Kanal 71 erzeugt eine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum 60 der Welle 52 und dem ersten Lager 81. In gleicher Weise hat die Welle 52 mindestens einen zweiten Kanal 72, welcher sich vom Hohlraum 60 der Welle 52 bis zur Außenseite 53 der Welle 52 erstreckt, und welcher zweite Kanal 72 eine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum 60 der Welle 52 und dem zweiten Lager 82 erzeugt. Der Innenrotor 54 hat einen Rotorkern 56, der bspw. als Blechpaket ausgebildet ist, und in dem Rotorkern 56 angeordnete Magneten 58. Es sind auch andere Innenrotoren 54 möglich, bspw. Käfigläufer.The electric motor 10 has a bearing arrangement 80 with a first camp 81 and a second camp 82 , The first camp 81 stores the wave 52 on the first axial side 61 of the inner rotor 54 , and the second camp 82 stores the wave 52 on the second axial side 62 of the inner rotor 54 , The second camp 82 is between the inner rotor 54 and the chamber 23 arranged. Here is the considered axial direction. The first camp 81 and the second camp 82 are preferably designed as bearings, but there are also sliding bearings possible. The first camp 81 and the second camp 82 have on their the inner rotor 54 facing axial side in each case a first rotary shaft seal 83 or a second radial shaft seal 84 , This will be the first camp 81 and the second camp 82 from the interior, in which the inner rotor 54 turns, sealed. The wave 52 has a first channel 71 which is from the cavity 60 the wave 52 to the outside 53 the wave 52 extends. The first channel 71 creates a fluid connection between the cavity 60 the wave 52 and the first camp 81 , In the same way, the wave has 52 at least one second channel 72 which is from the cavity 60 the wave 52 to the outside 53 the wave 52 extends, and which second channel 72 a fluid connection between the cavity 60 the wave 52 and the second camp 82 generated. The inner rotor 54 has a rotor core 56 , which is formed, for example, as a laminated core, and in the rotor core 56 arranged magnets 58 , There are also other internal rotors 54 possible, eg squirrel cage.

Als Kühlmittel 65, welches schematisch im Hohlraum 60 angedeutet ist, wird bevorzugt ein Öl vorgesehen, insbesondere ein mineralisches Öl. Es sind auch andere Kühlmittel 65 möglich, und sofern auf eine Schmierung verzichtet werden kann, kann bspw. auch Wasser oder Wasser mit einem Additiv verwendet werden.As a coolant 65 which is schematically in the cavity 60 is indicated, an oil is preferably provided, in particular a mineral oil. There are also other coolants 65 possible, and if it can be dispensed with a lubrication, for example, water or water can be used with an additive.

Ein Resolver 86 ist vorgesehen, um die Drehstellung des Innenrotors 54 bzw. dessen Drehzahl zu ermitteln. Der Resolver 86 ist in axialer Richtung zwischen dem zweiten Lager 82 und dem Innenrotor 54 angeordnet. Hierdurch ist das Ende der Welle 52 mit dem Kühlmittelauslass 64 frei zugänglich, und das Kühlmittel kann ungehindert in die Kammer 23 strömen. Zudem wird ein Kontakt des Kühlmittels 65 mit dem Resolver 86 vermieden.A resolver 86 is provided to the rotational position of the inner rotor 54 or to determine its speed. The resolver 86 is in the axial direction between the second bearing 82 and the inner rotor 54 arranged. This is the end of the shaft 52 with the coolant outlet 64 freely accessible, and the coolant can flow unhindered into the chamber 23 stream. In addition, a contact of the coolant 65 with the resolver 86 avoided.

Im Betrieb, also bei sich drehender Rotoranordnung 50, gelangt Kühlmittel zum Kühlmitteleinlass 63, und durch den sich zum Kühlmittelauslass hin weitenden Hohlraum 60 und die bei der Drehung wirkenden Zentrifugalkraft wird das Kühlmittel 65 zum Kühlmittelauslass 64 hin gefördert und tritt am Kühlmittelauslass 64 aus in die Kammer 23. Von der Kammer 23 verläuft die Kühlmittelleitung 30 zum Applikationsgehäuse 92 hin und fällt dabei zumindest bereichsweise ab. Durch die Gravitationskraft erfolgt auch hier eine Beschleunigung des Kühlmittels 65 zum Applikationsgehäuse 92 hin. Im Applikationsgehäuse 92 muss das Kühlmittel 65 wieder zum Kühlmitteleinlass 63 gefördert werden. Hierfür werden im Folgenden mehrere Möglichkeiten genannt.In operation, so with rotating rotor assembly 50 , coolant enters the coolant inlet 63 , and through the cavity extending to the coolant outlet 60 and the centrifugal force acting on the rotation becomes the coolant 65 to the coolant outlet 64 promoted and occurs at the coolant outlet 64 out into the chamber 23 , From the chamber 23 runs the coolant line 30 to the application housing 92 here and there, at least in some areas. Due to the gravitational force, an acceleration of the coolant also takes place here 65 to the application housing 92 out. In the application housing 92 need the coolant 65 back to the coolant inlet 63 be encouraged. For this purpose, several options are mentioned below.

Zum einen kann eine - nicht dargestellte - Pumpe vorgesehen werden, die das Kühlmittel 65 zum Kühlmitteleinlass 65 hin fördert. Alternativ kann auch die anzutreibende Vorrichtung 90 verwendet werden, um das Kühlmittel 65 zum Kühlmitteleinlass 63 zu fördern. Bei einem sich schnell drehenden Getriebe als anzutreibende Vorrichtung 90 wird bspw. durch ein sich drehendes Getriebezahnrad Kühlmittel 65 mitgenommen und durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert. Um dies auszunutzen, kann bspw. im oberen Bereich des Applikationsgehäuses 92 eine Kühlmittelleitung 94 vorgesehen sein, die über ein Kühlmittelfangblech das Kühlmittel 65 dem Kühlmitteleinlass 63 zuführt. Der Kanal 94 ist im Ausführungsbeispiel im Applikationsgehäuse 92 ausgebildet, es kann aber auch innerhalb des Applikationsgehäuses 92 eine trichterförmige Auffangvorrichtung vorgesehen werden, die unten einen Auslass in Richtung zum Kühlmitteleinlass 63 aufweist.On the one hand, a pump, not shown, can be provided, which is the coolant 65 to the coolant inlet 65 promotes. Alternatively, the device to be driven 90 used to cool the coolant 65 to the coolant inlet 63 to promote. In a fast-rotating gear as a device to be driven 90 For example, by a rotating transmission gear coolant 65 entrained and thrown by the centrifugal force to the outside. To exploit this, for example, in the upper region of the application housing 92 a coolant line 94 be provided, the coolant via a coolant collecting plate 65 the coolant inlet 63 supplies. The channel 94 is in the embodiment in the application housing 92 trained, but it can also be within the application housing 92 a funnel-shaped collecting device is provided, the bottom of an outlet in the direction of the coolant inlet 63 having.

Das Niveau 97 des Kühlmittels 65 bei sich drehender Rotoranordnung 50 ist eingezeichnet, und es liegt im Ausführungsbeispiel so hoch, dass das Kühlmittel 65 in Kontakt mit der anzutreibenden Vorrichtung 90 ist.The level 97 of the coolant 65 with rotating rotor assembly 50 is drawn, and it is in the embodiment so high that the coolant 65 in contact with the device to be driven 90 is.

Bevorzugt ist im Elektromotor 10 nur so viel Kühlmittel 65 vorgesehen, dass das Kühlmittel 65 dann, wenn die Rotoranordnung 50 still steht und kein neues Kühlmittel 65 zum Kühlmitteleinlass 63 gelangt, aus der Welle 52 nach unten abfließt. Die Menge des Kühlmittels 65 muss also entsprechend dosiert sein, und beispielhaft ist ein Niveau 98 eingezeichnet, auf dem sich das Kühlmittel 65 befindet, wenn die Rotoranordnung 50 still steht. Dies ist vorteilhaft, da bei einem Stillstand der Rotoranordnung 50 und ohne Bewegung des Kühlmittels 65 in der Welle 52 sehr hohe Temperaturen auftreten können. Eine solche lokale Überhitzung des Kühlmittels 65 kann beispielsweise bei einer Verwendung von Getriebeöl als Kühlmittel 65 zu einer Verkokung und damit zu einer Blockade des Kühlmittelflusses führen.Preferred is in the electric motor 10 only so much coolant 65 provided that the coolant 65 then, if the rotor assembly 50 stands still and no new coolant 65 to the coolant inlet 63 gets out of the shaft 52 flows down. The amount of coolant 65 must therefore be dosed accordingly, and exemplary is a level 98 drawn on which the coolant 65 located when the rotor assembly 50 stands still. This is advantageous because at a standstill of the rotor assembly 50 and without movement of the coolant 65 in the wave 52 very high temperatures can occur. Such local overheating of the coolant 65 For example, when using gear oil as a coolant 65 lead to coking and thus to a blockage of the coolant flow.

Im Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zum Kühlmitteleinlass 63 und Kühlmittelauslass 64 der erste Kanal 71 und der zweite Kanal 72 vorgesehen. Diese Kanäle 71, 72 münden auf der Außenseite 53 der Welle jeweils im Bereich des ersten Lagers 81 bzw. zweiten Lagers 82. Durch die Zentrifugalkraft wird das Kühlmittel 65 mit einer Kraft nach außen beaufschlagt, und es strömt somit zum ersten Lager 82 bzw. zweiten Lager 82. Vom ersten Lager 81 kann das Kühlmittel 65 anschließend in das Applikationsgehäuse 92 strömen, und vom zweiten Lager 82 kann das Kühlmittel 65 zur Kammer 23 hin strömen. Sofern als Kühlmittel 65 ein Öl, insbesondere ein mineralisches Öl verwendet wird, kann durch das Kühlmittel 65 gleichzeitig eine Kühlung und eine Schmierung erzielt werden.In the embodiment, in addition to the coolant inlet 63 and coolant outlet 64 the first channel 71 and the second channel 72 intended. These channels 71 . 72 lead to the outside 53 the shaft respectively in the area of the first bearing 81 or second camp 82 , Due to the centrifugal force is the coolant 65 with a force applied to the outside, and thus it flows to the first camp 82 or second bearing 82 , From the first camp 81 can the coolant 65 then into the application housing 92 stream, and from the second camp 82 can the coolant 65 to the chamber 23 pour down. If used as a coolant 65 An oil, especially a mineral oil, can be used by the coolant 65 at the same time cooling and lubrication can be achieved.

2 zeigt in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel der Welle 52 von 1. Die Welle 52 hat den Kühlmitteleinlass 63, den Kühlmittelauslass 64, den mindestens einen ersten Kanal 71 und den mindestens einen zweiten Kanal 72, welche Kanäle 71, 72 im Bereich eines jeweiligen Lagersitzes münden. 2 shows in a longitudinal section an embodiment of the shaft 52 from 1 , The wave 52 has the coolant inlet 63 , the coolant outlet 64 , the at least one first channel 71 and the at least one second channel 72 which channels 71 . 72 in the area of a respective bearing seat.

3 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht des Elektromotors 10 mit dem Statorgehäuse 22 und dem Applikationsgehäuse 92. Am Statorgehäuse 22 ist die Kammer 23 vorgesehen, und von der Kammer 23 verläuft die Kühlmittelleitung 30 außerhalb der Rotoranordnung 50 zum Applikationsgehäuse 92. 3 shows a schematic representation of a side view of the electric motor 10 with the stator housing 22 and the application housing 92 , At the stator housing 22 is the chamber 23 provided, and from the chamber 23 runs the coolant line 30 outside the rotor assembly 50 to the application housing 92 ,

4 zeigt den Elektromotor 10 von 3 von vorne. Von der Kammer 23 erstreckt sich die Kühlmittelleitung 30 in einem ersten Abschnitt horizontal oder abfallend nach außen und anschließend zum Applikationsgehäuse 92 hin zumindest bereichsweise abfallend. 4 shows the electric motor 10 from 3 from the front. From the chamber 23 extends the coolant line 30 in a first section horizontally or sloping outwards and then to the application housing 92 down at least partially sloping.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektromotors 10, bei dem die Kühlmittelleitung 30 im Statorgehäuse 22 ausgebildet ist. Dies spart zum einen Bauraum, und zum anderen kann das Statorgehäuse 22 als Kühlkörper für die Kühlmittelleitung 30 verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform, wenn im Statorgehäuse 22 eine zusätzliche Kühlung, bspw. mit Wasser, vorgesehen ist. 5 shows a further embodiment of the electric motor 10 in which the coolant line 30 in the stator housing 22 is trained. This saves on a space, and on the other hand, the stator housing 22 as a heat sink for the coolant line 30 be used. This embodiment is particularly advantageous when in the stator housing 22 an additional cooling, eg. With water, is provided.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.Naturally, various modifications and modifications are possible within the scope of the present invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10259047 B4 [0002]
DE 102014205884 A1 [0003]
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JP H09154258 A [0005]
JP 2006300101 A [0006]

Claims

An electric motor (10) comprising a stator assembly (20) and a rotor assembly (50), said stator assembly (20) including a stator housing (22) and an outer stator (24), said rotor assembly (50) including a shaft (52) and shaft (52) has an associated inner rotor (54), which shaft (52) is designed as a hollow shaft and has a cavity (60), which cavity (60) on a first axial side (61) of the inner rotor (54) has a coolant inlet (63). and on one of the first axial side (61) opposite the second axial side (62) of the inner rotor (54) has a coolant outlet (64), and which cavity (60) from the coolant inlet (63) to the coolant outlet (64) at least partially wider which stator assembly (20) has a chamber (23), which chamber (23) is in fluid communication with the coolant outlet (64), and which chamber (23) is in fluid communication with the coolant inlet (63) via a coolant line (30) , where i the coolant line (30) extends from the second axial side (62) of the inner rotor (54) to the first axial side (61) of the inner rotor (54) outside the rotor assembly (50) and from the chamber (23) to the first axial side ( 61) is formed at least partially sloping down to facilitate a return of coolant (65) via the coolant line (30).

Electric motor after Claim 1 comprising a bearing assembly (80) having a first bearing (81) and a second bearing (82), the first bearing (81) supporting the shaft (52) on the first axial side (61) of the inner rotor (54) and which second bearing (82) supports the shaft (52) on the second axial (62) side of the inner rotor (54).

Electric motor after Claim 2 in which the second bearing (82) is disposed between the inner rotor (54) and the chamber (23).

Electric motor after Claim 2 or 3 in that the shaft (52) has at least one first channel (71) extending from the cavity (60) of the shaft (52) to the outside (53) of the shaft (52) and which first channel (71) Fluid communication between the cavity (60) of the shaft (52) and the first bearing (81) generated.

Electric motor according to one of the Claims 2 to 4 in which the shaft (52) has at least one second channel (72) extending from the cavity (60) of the shaft (52) to the outside (53) of the shaft (52) and which second channel (72) extends Fluid communication between the cavity (60) of the shaft (52) and the second bearing (82) generates.

Electric motor according to one of the Claims 2 to 5 comprising a resolver (86), which resolver (86) is arranged in the axial direction between the second bearing (82) and the inner rotor (54).

Electric motor according to one of the preceding claims, in which the shaft (52) on the first axial side (61) of the inner rotor (54) is connected to a device (90) to be driven, in particular with a gear.

Electric motor according to one of the preceding claims, in which a coolant (65) is provided, in particular a mineral oil.

Electric motor according to one of the preceding claims, wherein the amount of the coolant (65) is predetermined such that the level of the coolant (65), when the rotor assembly (50) is stationary, below the cavity (60) of the shaft (52) is.

Electric motor according to one of the preceding claims, wherein the coolant line (30) in the stator housing (22) is formed.