DE102018126320A1

DE102018126320A1 - Rotor for an electrical machine and electrical machine

Info

Publication number: DE102018126320A1
Application number: DE102018126320.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Oechslen; Tobias Engelhardt; Philipp Berendes
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (2) für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Asynchronmaschine (1), mit einer Rotorwelle (3), wobei die Rotorwelle (3) eine Haupterstreckungsachse (100) aufweist, wobei der Rotor (2) ein Rotorblechpaket (4) umfasst, wobei das Rotorblechpaket (4) eine Aussparung (5) aufweist, wobei der Rotor (2) einen Leiterstab (6) umfasst, wobei der Leiterstab (6) in der Aussparung (5) angeordnet ist, wobei-- zwischen einer Wandung (7) der Aussparung (5) und dem Leiterstab (6) mindestens ein erster Kanal (11) und ein zweiter Kanal (12) ausgebildet sind, und/oder-- der Leiterstab (6) einen Leiterstabinnenkanal (21) aufweist, wobei der Leiterstabinnenkanal (21) in radiale Richtung (110), senkrecht zur Haupterstreckungsachse (100), eine größere Ausdehnung aufweist als in Umfangsrichtung (120), senkrecht zur Haupterstreckungsachse (100) und senkrecht zur radialen Richtung (110).The invention relates to a rotor (2) for an electrical machine, in particular for an asynchronous machine (1), with a rotor shaft (3), the rotor shaft (3) having a main axis of extent (100), the rotor (2) being a rotor laminated core ( 4), the rotor core (4) having a recess (5), the rotor (2) comprising a conductor bar (6), the conductor bar (6) being arranged in the recess (5), wherein - between one Wall (7) of the recess (5) and the conductor bar (6) at least a first channel (11) and a second channel (12) are formed, and / or - the conductor bar (6) has an inner conductor channel (21), wherein the inner conductor channel (21) in the radial direction (110), perpendicular to the main extension axis (100), has a greater extent than in the circumferential direction (120), perpendicular to the main extension axis (100) and perpendicular to the radial direction (110).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Asynchronmaschine, mit einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle eine Haupterstreckungsachse aufweist, wobei der Rotor ein Rotorblechpaket umfasst, wobei das Rotorblechpaket eine Aussparung aufweist, wobei der Rotor einen Leiterstab umfasst, wobei der Leiterstab in der Aussparung angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine Asynchronmaschine.The present invention relates to a rotor for an electrical machine, in particular for an asynchronous machine, with a rotor shaft, the rotor shaft having a main axis of extension, the rotor comprising a rotor lamination stack, the rotor lamination stack having a recess, the rotor comprising a conductor bar, the Conductor bar is arranged in the recess. The invention further relates to an electrical machine, in particular an asynchronous machine.

Elektrische Maschinen nutzen Rotor und Stator um mittels elektromagnetischer Induktion elektrische in mechanische Leistung umzuwandeln (Elektromotor) und umgekehrt (Generator). Auftretende Leistungsverluste durch Wärme müssen mittels Kühlung abgeführt werden. Insbesondere bei Asynchronmaschinen sind die Verluste prinzipbedingt im Rotor vergleichsweise groß, insbesondere im Vergleich zu permanenterregten Synchronmaschinen. Die Erwärmung des Rotors limitiert dabei häufig die (Dauer-)Leistungsfähigkeit der Maschinen.Electrical machines use the rotor and stator to convert electrical to mechanical power (electric motor) and vice versa (generator) using electromagnetic induction. Power losses due to heat must be dissipated using cooling. In the case of asynchronous machines in particular, the losses in the rotor are comparatively large due to the principle, in particular in comparison to permanently excited synchronous machines. The heating of the rotor often limits the (continuous) performance of the machines.

Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, eine verbesserte Kühlung des Rotors zu ermöglichen.Against this background, it is desirable to enable improved cooling of the rotor.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Asynchronmaschine, mit einer Rotorwelle bereitzustellen, der eine effiziente Kühlung ermöglicht, insbesondere derart, dass die Dauerleistungsfähigkeit des Rotors bzw. der elektrischen Maschine erhöht werden kann.It is an object of the present invention to provide a rotor for an electrical machine, in particular for an asynchronous machine, with a rotor shaft, which enables efficient cooling, in particular in such a way that the continuous performance of the rotor or the electrical machine can be increased.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Asynchronmaschine, mit einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle eine Haupterstreckungsachse aufweist, wobei der Rotor ein Rotorblechpaket umfasst, wobei das Rotorblechpaket eine Aussparung aufweist, wobei der Rotor einen Leiterstab umfasst, wobei der Leiterstab in der Aussparung angeordnet ist, wobei

-- zwischen einer Wandung der Aussparung und dem Leiterstab mindestens ein erster Kanal und ein zweiter Kanal ausgebildet sind, und/oder
-- der Leiterstab einen Leiterstabinnenkanal aufweist, wobei der Leiterstabinnenkanal in radiale Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsachse, eine größere Ausdehnung aufweist als in Umfangsrichtung, senkrecht zur Haupterstreckungsachse und senkrecht zur radialen Richtung.

This object is achieved by a rotor for an electrical machine, in particular for an asynchronous machine, with a rotor shaft, the rotor shaft having a main axis of extension, the rotor comprising a rotor lamination stack, the rotor lamination stack having a recess, the rotor comprising a conductor bar, wherein the conductor bar is arranged in the recess, wherein

- At least a first channel and a second channel are formed between a wall of the recess and the conductor bar, and / or
- The conductor rod has a conductor rod inner channel, the conductor rod inner channel having a greater extent in the radial direction, perpendicular to the main extension axis than in the circumferential direction, perpendicular to the main extension axis and perpendicular to the radial direction.

Erfindungsgemäß kann dadurch eine vorteilhafte und kosteneffiziente Kühlung des Rotors erzielt werden. Entsprechend kann die Dauerleistungsfähigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden. Ganz besondere Vorteile ergeben sich für Asynchronmaschinen, bei denen typischerweise eine erhöhte Wärmeentstehung am Rotor auftritt. Mithilfe des ersten und zweiten Kanals kann ein axialer Kühlmittelfluss bevorzugt beidseitig am Leiterstab ausgebildet werden, sodass eine verbesserte Wärmeabfuhr erzielbar ist. Mithilfe des Leiterstabinnenkanals ist es denkbar, dass der Leiterstab besonders vorteilhaft von Innen mit einem Kühlmedium in axiale Richtung durchströmt werden kann, wobei der Leiterstabinnenkanal in radiale Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als in Umfangsrichtung. Der Leiterstabinnenkanal ist dabei insbesondere in radiale Richtung und in Umfangsrichtung vom Leiterstab umgeben.According to the invention, advantageous and cost-effective cooling of the rotor can be achieved in this way. The continuous performance of the electrical machine can be increased accordingly. There are very special advantages for asynchronous machines, in which there is typically an increased generation of heat on the rotor. With the aid of the first and second channels, an axial coolant flow can preferably be formed on both sides of the conductor bar, so that improved heat dissipation can be achieved. With the aid of the inner conductor channel, it is conceivable that a cooling medium can flow through the inner conductor particularly advantageously from the inside in an axial direction, the inner conductor channel having a greater extent in the radial direction than in the circumferential direction. The conductor rod inner channel is surrounded in particular in the radial direction and in the circumferential direction by the conductor rod.

Erfindungsgemäß ist denkbar, dass der Leiterstab Aluminium und/oder Kupfer aufweist oder aus Aluminium und/oder Kupfer besteht.According to the invention, it is conceivable that the conductor bar has aluminum and / or copper or consists of aluminum and / or copper.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste und zweite Kanal mithilfe von Einbuchtungen im Leiterstab und/oder mithilfe von Einbuchtungen im Rotorblechpaket geformt sind.According to one embodiment, it is provided that the first and second channels are formed using indentations in the conductor bar and / or using indentations in the rotor laminated core.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen der Wandung der Aussparung und dem Leiterstab ein dritter Kanal und ein vierter Kanal, bevorzugt zusätzlich ein fünfter, sechster, siebter und achter Kanal, ausgebildet. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass zusätzliche Kühlmittelkanäle bereitgestellt werden, um die Kühlleistung zu erhöhen. Gleichzeitig kann durch die Verwendung mehrerer Kanäle eine Wärmeabfuhr an verschiedenen Positionen des Leiterstabs ermöglicht werden, wodurch eine besonders homogene Kühlung erzielbar ist.According to an advantageous embodiment of the invention, a third channel and a fourth channel, preferably additionally a fifth, sixth, seventh and eighth channel, are formed between the wall of the recess and the conductor bar. According to one embodiment of the present invention, this makes it possible for additional coolant channels to be provided in order to increase the cooling capacity. At the same time, the use of several channels allows heat to be dissipated at different positions of the conductor bar, which enables particularly homogeneous cooling to be achieved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der dritte und vierte Kanal in radialer Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsachse, näher an der Rotorwelle angeordnet sind als der erste und zweite Kanal, wobei der erste und zweite Kanal jeweils eine größere Querschnittsfläche, senkrecht zur Haupterstreckungsachse, aufweisen als der dritte und vierte Kanal. Es ist vorteilhafterweise denkbar, dass die Querschnitte der Kanäle, insbesondere bei einer Verwendung von einer Vielzahl von Kanälen, mit zunehmendem Abstand von der Rotorwelle zunehmen, also, dass weiter von der Rotorwelle entfernte Kanäle einen größeren Querschnitt aufweisen als näher an der Rotorwelle angeordnete Kanäle. Entsprechend können weiter von der Rotorwelle entfernte Kanäle mit einer größeren Menge Kühlmedium durchströmt werden als näher an der Rotorwelle angeordnete Kanäle.An advantageous embodiment provides that the third and fourth channels are arranged in the radial direction, perpendicular to the main extension axis, closer to the rotor shaft than the first and second channels, the first and second channels each having a larger cross-sectional area, perpendicular to the main extension axis, than the third and fourth channels. It is advantageously conceivable that the cross sections of the channels, in particular when a plurality of channels are used, increase with increasing distance from the rotor shaft, that is to say that channels further away from the rotor shaft have a larger cross section than channels arranged closer to the rotor shaft. Correspondingly, channels which are further away from the rotor shaft can be flowed through with a larger amount of cooling medium than channels arranged closer to the rotor shaft.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass sich der erste Kanal und/oder der zweite Kanal und/oder der Leiterstabinnenkanal zumindest im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsachse erstrecken, insbesondere derart, dass sie einen Kühlmittelfluss zumindest im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsachse ermöglichen. Somit kann ein vorteilhafter Kühlmittelfluss in axiale Richtung, parallel zur Haupterstreckungsachse, direkt am Leiterstab und/oder innerhalb des Leiterstabs ermöglicht werden.According to one embodiment, it is provided that the first channel and / or the second channel and / or the inner conductor channel extend at least substantially parallel to the main extension axis, in particular in such a way that they allow a coolant flow at least substantially parallel to the main extension axis. An advantageous coolant flow in the axial direction, parallel to the main extension axis, can thus be made possible directly on the conductor bar and / or within the conductor bar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste und zweite Kanal gemeinsam spiegelsymmetrisch bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene des Leiterstabs ausgebildet sind, und/oder dass der Leiterstabinnenkanal spiegelsymmetrisch bezüglich einer Spiegelsymmetrieebene des Leiterstabs ausgebildet ist. Hierdurch ist es gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung möglich, dass eine symmetrische bzw. gleichmäßige Kühlung des Leiterstabs gewährleistet werden kann. Insbesondere ist es zusätzlich oder alternativ denkbar, dass der

-- dritte und vierte Kanal, und/oder
-- der fünfte und sechste Kanal, und/oder
-- der siebte und achte Kanal

paarweise spiegelsymmetrisch um die Spiegelsymmetrieebene ausgebildet sind.An advantageous embodiment provides that the first and second channels are jointly mirror-symmetrical with respect to a mirror-symmetry plane of the conductor bar, and / or that the conductor-bar inner channel is mirror-symmetrical with respect to a mirror symmetry plane of the conductor bar. According to one embodiment of the present invention, this makes it possible to ensure symmetrical or uniform cooling of the conductor bar. In particular, it is additionally or alternatively conceivable that the

- third and fourth channel, and / or
- the fifth and sixth channel, and / or
- the seventh and eighth channel

are formed mirror-symmetrically in pairs around the mirror symmetry plane.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Querschnittsfläche des ersten Kanals senkrecht zur Haupterstreckungsachse zumindest im Wesentlichen gleich groß ist wie eine Querschnittsfläche des zweiten Kanals senkrecht zur Haupterstreckungsachse. Hierdurch ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, dass eine besonders vorteilhafte gleichmäßige Kühlung erzielbar ist.According to one embodiment of the present invention, it is provided that a cross-sectional area of the first channel perpendicular to the main extension axis is at least substantially the same size as a cross-sectional area of the second channel perpendicular to the main extension axis. According to one embodiment of the present invention, this makes it possible to achieve particularly advantageous uniform cooling.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Leiterstab an einem ersten Ende des Leiterstabs mit einer Wuchtscheibe und/oder einem Kurzschlussring verbunden ist, wobei die Wuchtscheibe und/oder der Kurzschlussring mindestens einen zumindest teilweise in radiale Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsachse, verlaufenden Anschlusskanal aufweist, wobei der erste Kanal und/oder zweite Kanal und/oder Leiterstabinnenkanal mit dem Anschlusskanal verbunden ist, wobei der Leiterstab an einem zweiten Ende des Leiterstabs mit einer weiteren Wuchtscheibe und/oder einem weiteren Kurzschlussring verbunden ist, wobei die weitere Wuchtscheibe und/oder der weitere Kurzschlussring mindestens einen zumindest teilweise in radiale Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsachse, verlaufenden weiteren Anschlusskanal aufweist, wobei der erste Kanal und/oder zweite Kanal und/oder Leiterstabinnenkanal mit dem weiteren Anschlusskanal verbunden ist. Mithilfe des Anschlusskanals und/oder des weiteren Anschlusskanals kann ein Kühlmittelfluss in radiale Richtung innerhalb der Wuchtscheibe bzw. Kurzschlussrings und/oder innerhalb der weiteren Wuchtscheibe und/oder des weiteren Kurzschlussrings ermöglicht werden.An advantageous embodiment of the present invention provides that the conductor bar is connected at a first end of the conductor bar to a balancing disk and / or a short-circuit ring, the balancing disk and / or the short-circuit ring running at least partially at least partially in the radial direction, perpendicular to the main extension axis Connection channel, wherein the first channel and / or second channel and / or conductor rod inner channel is connected to the connection channel, wherein the conductor rod is connected to a further balancing plate and / or a further short-circuit ring at a second end of the conductor rod, the further balancing plate and / or the further short-circuit ring has at least one additional connection channel running at least partially in the radial direction, perpendicular to the main extension axis, the first channel and / or second channel and / or conductor rod inner channel being connected to the further connection channel. A coolant flow in the radial direction within the balancing disk or short-circuit ring and / or within the further balancing disk and / or the further short-circuit ring can be made possible with the aid of the connecting channel and / or the further connecting channel.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Rotorwelle mindestens einen Rotorwellenkanal aufweist, wobei sich der Rotorwellenkanal zumindest teilweise parallel zur Haupterstreckungsachse erstreckt, wobei der Rotorwellenkanal mit dem Anschlusskanal und/oder dem weiteren Anschlusskanal verbunden ist.According to one embodiment, it is provided that the rotor shaft has at least one rotor shaft channel, the rotor shaft channel extending at least partially parallel to the main extension axis, the rotor shaft channel being connected to the connection channel and / or the further connection channel.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor eine Hülse umfasst, wobei die Hülse um das Rotorblechpaket angeordnet ist. Mithilfe der Hülse kann eine besonders vorteilhafte (zusätzliche) Abdichtung erreicht werden, sodass ein Kühlmedium besonders effizient davon abgehalten werden kann, aus den Kanälen in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator einzudringen. Die Hülse ist bevorzugt nicht magnetisch und nicht elektrisch leitend. Besonders bevorzugt umfasst die Hülse einen Faserverbundwerkstoff.According to one embodiment, it is provided that the rotor comprises a sleeve, the sleeve being arranged around the rotor laminated core. A particularly advantageous (additional) seal can be achieved with the aid of the sleeve, so that a cooling medium can be prevented particularly efficiently from penetrating the air gap between the rotor and stator from the channels. The sleeve is preferably non-magnetic and not electrically conductive. The sleeve particularly preferably comprises a fiber composite material.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Rotor eine Vielzahl von Aussparungen aufweist und dass der Rotor eine Vielzahl von Leiterstäben aufweist, wobei die Vielzahl von Leiterstäben identisch zu dem Leiterstab ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Aussparungen identische Querschnitte aufweisen wie die Aussparung, wobei jeweils einer der Vielzahl von Leiterstäben in einer der Vielzahl von Aussparungen angeordnet ist, wobei bevorzugt die Vielzahl von Leiterstäben in Umfangsrichtung jeweils gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.An advantageous embodiment provides that the rotor has a multiplicity of cutouts and that the rotor has a multiplicity of conductor bars, the plurality of conductor bars being designed identically to the conductor bar, the plurality of cutouts having identical cross sections as the cutout, in each case one of the plurality of conductor bars is arranged in one of the plurality of recesses, the plurality of conductor bars preferably being arranged in each case equally spaced in the circumferential direction.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine, insbesondere eine Asynchronmaschine, umfassend einen Rotor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Another object of the present invention is an electrical machine, in particular an asynchronous machine, comprising a rotor according to an embodiment of the present invention.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine können dieselben Ausgestaltungen, Vorteile und Effekte Anwendung finden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor beschrieben worden sind.In the electrical machine according to the invention, the same configurations, advantages and effects can be used that have already been described in connection with the rotor according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.

1 zeigt eine schematische, axial geschnittene Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors einer Asynchronmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen Maschine gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen Maschine gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen Maschine gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Further details, features and advantages of the invention result from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not restrict the inventive concept.

1 shows a schematic, axially sectioned illustration of a rotor of an electrical machine according to an embodiment of the present invention;
2nd shows a schematic cross-sectional view of an electrical machine according to an embodiment of the present invention;
3rd shows a perspective view of a rotor of an electrical machine according to an embodiment of the present invention;
4th shows a perspective view of a rotor of an asynchronous machine according to an embodiment of the present invention;
5 shows a schematic cross-sectional view of an electrical machine according to a first exemplary embodiment of the present invention;
6 shows a schematic cross-sectional representation of an electrical machine according to a second exemplary embodiment of the present invention; and
7 shows a schematic cross-sectional representation of an electrical machine according to a third exemplary embodiment of the present invention.

In 1 ist eine schematische, axial geschnittene Darstellung eines Rotors 2 einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Rotor 2 umfasst eine Rotorwelle 3 mit einer Haupterstreckungsachse 100. Ferner umfasst der Rotor 2 ein Rotorblechpaket 4 mit einer Aussparung 5, in der ein Leiterstab 6 angeordnet ist (vgl. auch 3, 5, 6 und 7). Ein oder mehrere Kühlmittelkanäle 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 18, 21 sind schematisch dargestellt. Bei den Kühlmittelkanälen 11, 12, 13, 14,15,16,17, 18, 21 kann es sich insbesondere gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zumindest um einen zwischen einer Wandung 7 der Aussparung 5 und dem Leiterstab 6 ausgebildeten ersten Kanal 11 und zweiten Kanal 12 handeln, und/oder um einen Leiterstabinnenkanal 21, der in im Leiterstab 6 ausgebildet ist. Die Kühlmittelkanäle 11, 12, 13, 14,15,16,17, 18, 21 erstrecken sich parallel zur Haupterstreckungsachse 100 von einem axialen ersten Ende 41 des Leiterstabs 6 bis zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 42 des Leiterstabs 6. Am ersten Ende 41 des Leiterstabs 6 ist eine Wuchtscheibe 24 und/oder ein Kurzschlussring 25 angeordnet. Die Wuchtscheibe 24 bzw. der Kurzschlussring 25 weist dabei einen Anschlusskanal 26 auf, der mit dem ersten Kanal 11 und/oder dem zweiten Kanal 12 und/oder dem Leiterstabinnenkanal 21 (bzw. den Kanälen 11, 12, 13, 14 ,15 ,16 ,17, 18, 21) verbunden ist. Am zweiten Ende 42 des Leiterstabs 6 ist eine weitere Wuchtscheibe 27 und/oder ein weiterer Kurzschlussring 28 angeordnet. Die weitere Wuchtscheibe 27 bzw. der weitere Kurzschlussring 28 weist dabei einen weiteren Anschlusskanal 29 auf, der mit dem ersten Kanal 11 und/oder dem zweiten Kanal 12 und/oder dem Leiterstabinnenkanal 21 (bzw. den Kanälen 11, 12, 13, 14 ,15 ,16 ,17, 18, 21) verbunden ist. Der Anschlusskanal 26 und der weitere Anschlusskanal 29 erstrecken sich im Wesentlich in radiale Richtung 110, also senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100. In der Rotorwelle 3 ist ein Rotorwellenkanal 33 angeordnet, der sich zumindest teilweise parallel zur Haupterstreckungsachse 100 erstreckt. Der Rotorwellenkanal 33 ist mit dem weiteren Anschlusskanal 29 verbunden. Ein in der Rotorwelle 3 ausgebildeter weiterer Rotorwellenkanal 35 ist mit dem Anschlusskanal 26 verbunden. Mithilfe der Kanäle 11, 12, 13, 14 ,15,16,17, 18, 21, 26, 29, 33, 35 kann ein vorteilhafter Kühlmittelfluss durch den Rotor 2 realisiert werden. Umgeben wird das Rotorblechpaket 4 von einer Hülse 34, welche als zusätzliche Abdichtung fungiert, sodass ein Kühlmittelaustritt aus den Kanälen in den Luftspalt 50 besonders vorteilhaft unterbunden werden kann.In 1 is a schematic, axially sectioned illustration of a rotor 2nd one as an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to an embodiment of the present invention. The rotor 2nd includes a rotor shaft 3rd with a main extension axis 100 . The rotor also includes 2nd a rotor laminated core 4th with a recess 5 in which a ladder bar 6 is arranged (see also 3rd , 5 , 6 and 7 ). One or more coolant channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 are shown schematically. With the coolant channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 In particular, according to embodiments of the present invention, it can be at least one between a wall 7 the recess 5 and the ladder 6 trained first channel 11 and second channel 12th act, and / or a conductor rod inner channel 21 who is in the ladder 6 is trained. The coolant channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 extend parallel to the main axis of extension 100 from an axial first end 41 of the head staff 6 to an opposite second end 42 of the head staff 6 . At the first end 41 of the head staff 6 is a balancing disk 24th and / or a short-circuit ring 25th arranged. The balancing disk 24th or the short-circuit ring 25th has a connection channel 26 on that with the first channel 11 and / or the second channel 12th and / or the inner conductor channel 21 (or the channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 ) connected is. At the second end 42 of the head staff 6 is another balancing disk 27 and / or another short-circuit ring 28 arranged. The further balancing disk 27 or the further short-circuit ring 28 has another connection channel 29 on that with the first channel 11 and / or the second channel 12th and / or the inner conductor channel 21 (or the channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 ) connected is. The connection channel 26 and the further connection channel 29 extend essentially in the radial direction 110 , i.e. perpendicular to the main extension axis 100 . In the rotor shaft 3rd is a rotor shaft channel 33 arranged, which is at least partially parallel to the main axis of extent 100 extends. The rotor shaft channel 33 is with the further connection channel 29 connected. One in the rotor shaft 3rd trained further rotor shaft channel 35 is with the connection channel 26 connected. Using the channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 21 , 26 , 29 , 33 , 35 can be an advantageous coolant flow through the rotor 2nd will be realized. The rotor core is surrounded 4th from a sleeve 34 , which acts as an additional seal, so that coolant escapes from the channels into the air gap 50 can be prevented particularly advantageously.

In 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung bzw. Radialschnittdarstellung einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Asynchronmaschine 1 umfasst einen Rotor 2. Der Rotor 2 besitzt eine Haupterstreckungsachse 100. Die Querschnittsdarstellung der 2 zeigt den Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100, also in radiale Richtung 110 und Umfangsrichtung 120. Die Asynchronmaschine 1 umfasst ferner einen Stator 60 mit einer Drehstromwicklung. Zusätzlich umfasst der Stator 60 Nuten 60 mit einer Ständerwicklung. Zwischen Stator 60 und Rotor 2 ist ein Luftspalt 50 ausgebildet. Der Rotor 2 umfasst eine Vielzahl von Leiterstäben 6, die in einer Vielzahl von Aussparungen 5 eines Rotorblechpakets 4 angeordnet sind.In 2nd is a schematic cross-sectional view or radial sectional view of an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to an embodiment of the present invention. The asynchronous machine 1 includes a rotor 2nd . The rotor 2nd has a main axis of extension 100 . The cross-sectional representation of the 2nd shows the cross section perpendicular to the main axis of extension 100 , i.e. in the radial direction 110 and circumferential direction 120 . The asynchronous machine 1 further includes a stator 60 with a three-phase winding. The stator also includes 60 Grooves 60 with a stator winding. Between stator 60 and rotor 2nd is an air gap 50 educated. The rotor 2nd includes a variety of ladder bars 6 that are in a variety of recesses 5 of a rotor laminated core 4th are arranged.

In 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Rotors 2 einer als Asynchronmaschine 1 ausgestalteten elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Rotorblechpaket 4 umfasst eine Vielzahl von Aussparungen 5. In den Aussparungen 5 ist eine Vielzahl von Leiterstäben 6 angeordnet. Zu Illustrationszwecken sind einige der Leiterstäbe 6 außerhalb der Aussparungen 5 dargestellt. Im zusammengebauten Zustand des Rotors 2 sind jedoch alle Leiterstäbe 6 in ihre jeweilige Aussparung 5 eingesetzt. Die Vielzahl von Leiterstäben 6 und die Vielzahl von Aussparungen 5 sind über den gesamten Umfang des Rotorblechpakets 4 jeweils gleichmäßig beabstandet angeordnet.In 3rd is a perspective view of a rotor 2nd one as an asynchronous machine 1 configured electrical machine according to an embodiment of the present invention. The rotor core package 4th includes a variety of cutouts 5 . In the recesses 5 is a variety of ladder bars 6 arranged. Some of the ladder bars are for illustration purposes 6 outside the recesses 5 shown. When the rotor is assembled 2nd but are all ladder bars 6 in their respective recess 5 used. The variety of ladder bars 6 and the variety of cutouts 5 are over the entire circumference of the rotor laminated core 4th each evenly spaced.

In 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Rotors 2 einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere umfasst der Rotor 2 einen Kurschlussring 25 und einen weiteren Kurzschlussring 28. In 4th is a perspective view of a rotor 2nd one as an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to an embodiment of the present invention. In particular, the rotor comprises 2nd a short ring 25th and another short circuit ring 28 .

In 5 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt (linker Teil der 5). Die Querschnittsdarstellung der 5 zeigt den Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100 der Rotorwelle 3, also in radiale Richtung 110 und Umfangsrichtung 120.In 5 is a schematic cross-sectional view of an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to a first exemplary embodiment of the present invention shown (left part of the 5 ). The cross-sectional representation of the 5 shows the cross section perpendicular to the main axis of extension 100 the rotor shaft 3rd , i.e. in the radial direction 110 and circumferential direction 120 .

Im rechten Teil der 5 ist eine vergrößerte Darstellung einer Aussparung 5 eines Rotorblechpakets 4 des Rotors 2 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In der Aussparung 5 ist ein Leiterstab 6 angeordnet. Zwischen einer Wandung 7 der Aussparung 5 und dem Leiterstab 6 sind ein erster Kanal 11 und ein zweiter Kanal 12 ausgebildet. Der Leiterstab 6 umfasst Einbuchtungen 20, 20', mit deren Hilfe ein erster und ein zweiter Kanal 11, 12 geformt sind. Alternativ oder zusätzlich wäre es denkbar, dass der erste und/oder zweite Kanal 11, 12 mithilfe von Einbuchtungen im Rotorblechpaket 4 bzw. in der Wandung 7 ausgebildet sind (nicht dargestellt). Ferner sind zwischen der Wandung 7 der Aussparung 5 und dem Leiterstab ein dritter Kanal 13, vierter Kanal 14, fünfter Kanal 15, sechster Kanal 16, siebter Kanal 17 und achter Kanal 18 ausgebildet. Auch diese Kanäle 13, 14, 15, 16, 17, 18 sind jeweils mithilfe von Einbuchtungen im Leiterstab 6 ausgebildet. Jeweils zwei der Kanäle 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 sind paarweise spiegelsymmetrisch um eine Spiegelsymmetrieebene 200 des Leiterstabs 6 ausgebildet. Entsprechend ist es möglich, dass die Kühlung zu beiden Seiten der Symmetrieebene 200 gleichmäßig ermöglicht wird. Der erste und zweite Kanal 11, 12 sind dabei in radiale Richtung 110 weiter vom Zentrum des Rotors 2 (also der Haupterstreckungsachse 100 der Rotorwelle 3) entfernt als der dritte und vierte Kanal 13, 14. Der fünfte und sechste Kanal 15, 16 sind wiederum näher am Zentrum des Rotors 2 angeordnet als der dritte und vierte Kanal 13, 14. Der siebte und achte Kanal 17, 18 sind noch näher an der Rotorwelle angeordnet als der fünfte und sechste Kanal 15, 16. Der erste und zweite Kanal 11, 12 besitzen jeweils eine größere Querschnittsfläche 30, 30', senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100, als der dritte und vierte Kanal 13, 14. Die Querschnittsflächen des fünften und sechsten Kanals 15, 16 sind kleiner als die Querschnittsflächen des dritten und vierten Kanals 13, 14. Die Querschnittsflächen des siebten und achten Kanals 17, 18 sind noch kleiner als die Querschnittsflächen des fünften und sechsten Kanals 15, 16. Entsprechend kann ein erhöhter Kühlmittelfluss in den weiter von der Rotorwelle 3 entfernten Teilen/Kanälen des Leiterstabs 6 ermöglicht werden. Insgesamt ist der Leiterstab 6, inklusive der Kanäle 11, 12, 13, 14 ,15,16 ,17, 18, spiegelsymmetrisch um die Spiegelsymmetrieebene 200 ausgebildet. Es wäre alternativ denkbar, dass eine andere Anzahl an Kanälen zwischen Wandung 7 und Leiterstab 6 ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Anzahl der zwischen Wandung 7 und Leiterstab 6 ausgebildeten Kanäle gerade, so dass eine symmetrische Anordnung der Kanäle ermöglicht wird.In the right part of the 5 is an enlarged view of a recess 5 of a rotor laminated core 4th of the rotor 2nd according to the first exemplary embodiment. In the recess 5 is a ladder 6 arranged. Between a wall 7 the recess 5 and the ladder 6 are a first channel 11 and a second channel 12th educated. The chief of staff 6 includes indentations 20th , 20 ' , with the help of a first and a second channel 11 , 12th are shaped. Alternatively or additionally, it would be conceivable for the first and / or second channel 11 , 12th with the help of indentations in the rotor laminated core 4th or in the wall 7 are formed (not shown). Furthermore are between the wall 7 the recess 5 and a third channel to the conductor bar 13 , fourth channel 14 , fifth channel 15 , sixth channel 16 , seventh channel 17th and eighth channel 18th educated. These channels too 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th are each with the help of indentations in the ladder bar 6 educated. Two of the channels at a time 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th are mirror-symmetric in pairs about a mirror-symmetry plane 200 of the head staff 6 educated. Accordingly, it is possible that the cooling on both sides of the plane of symmetry 200 evenly. The first and second channel 11 , 12th are in the radial direction 110 further from the center of the rotor 2nd (i.e. the main extension axis 100 the rotor shaft 3rd ) removed as the third and fourth channels 13 , 14 . The fifth and sixth channels 15 , 16 are again closer to the center of the rotor 2nd arranged as the third and fourth channels 13 , 14 . The seventh and eighth channel 17th , 18th are located closer to the rotor shaft than the fifth and sixth channels 15 , 16 . The first and second channel 11 , 12th each have a larger cross-sectional area 30th , 30 ' , perpendicular to the main extension axis 100 than the third and fourth channels 13 , 14 . The cross-sectional areas of the fifth and sixth channels 15 , 16 are smaller than the cross-sectional areas of the third and fourth channels 13 , 14 . The cross-sectional areas of the seventh and eighth channels 17th , 18th are even smaller than the cross-sectional areas of the fifth and sixth channels 15 , 16 . Accordingly, an increased coolant flow in the farther from the rotor shaft 3rd removed parts / channels of the conductor rod 6 be made possible. Overall, the ladder staff 6 , including the channels 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , mirror symmetric about the mirror symmetry plane 200 educated. It would alternatively be conceivable for a different number of channels between the walls 7 and ladder 6 is trained. The number of between the walls is particularly preferred 7 and ladder 6 trained channels straight, so that a symmetrical arrangement of the channels is made possible.

In 6 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt (linker Teil der 6). Die Querschnittsdarstellung der 6 zeigt den Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100 der Rotorwelle 3, also in radiale Richtung 110 und Umfangsrichtung 120.In 6 is a schematic cross-sectional view of an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to a second exemplary embodiment of the present invention shown (left part of the 6 ). The cross-sectional representation of the 6 shows the cross section perpendicular to the main axis of extension 100 the rotor shaft 3rd , i.e. in the radial direction 110 and circumferential direction 120 .

Im rechten Teil der 6 ist eine vergrößerte Darstellung einer Aussparung 5 eines Rotorblechpakets 4 des Rotors 2 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In der Aussparung 5 ist ein Leiterstab 6 angeordnet. Der Leiterstab 6 umfasst einen Leiterstabinnenkanal 21. Der Leiterstabinnenkanal 21 wird dabei in radiale Richtung 110 und in Umfangsrichtung 120 gänzlich von dem Leiterstab 6 umgeben. Der Leiterstabinnenkanal 21 weist in radiale Richtung 110 eine erste Ausdehndung 22 auf und in Umfangsrichtung 120 eine zweite Ausdehnung 23. Die erste Ausdehnung 22 ist dabei größer als die zweite Ausdehnung 23. Ferner weist der Leiterstab 6 eine Spiegelsymmetrieebene 200 auf, bezüglich der der Leiterstab 6 spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Auch der Leiterstabinnenkanal 21 ist bezüglich der Spiegelsymmetrieebene 200 spiegelsymmetrisch ausgebildet.In the right part of the 6 is an enlarged view of a recess 5 of a rotor laminated core 4th of the rotor 2nd according to the second exemplary embodiment. In the recess 5 is a ladder 6 arranged. The chief of staff 6 includes an inner conductor channel 21 . The inner conductor channel 21 is in the radial direction 110 and in the circumferential direction 120 entirely from the ladder staff 6 surround. The inner conductor channel 21 points in the radial direction 110 a first stretch 22 on and in the circumferential direction 120 a second extension 23 . The first expansion 22 is larger than the second dimension 23 . Furthermore, the conductor bar 6 a mirror symmetry plane 200 on which the ladder rod 6 is mirror-symmetrical. Also the inner conductor channel 21 is with respect to the plane of mirror symmetry 200 mirror-symmetrical.

In 7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer als Asynchronmaschine 1 ausgebildeten elektrischen Maschine gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt (linker Teil der 7). Die Querschnittsdarstellung der 7 zeigt den Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsachse 100 der Rotorwelle 3, also in radiale Richtung 110 und Umfangsrichtung 120.In 7 is a schematic cross-sectional view of an asynchronous machine 1 trained electrical machine according to a third exemplary embodiment of the present invention shown (left part of the 7 ). The cross-sectional representation of the 7 shows the cross section perpendicular to the main axis of extension 100 the rotor shaft 3rd , i.e. in the radial direction 110 and circumferential direction 120 .

Im rechten Teil der 7 ist eine vergrößerte Darstellung einer Aussparung 5 eines Rotorblechpakets 4 des Rotors 2 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In der Aussparung 5 ist ein Leiterstab 6 angeordnet. In der dritten beispielhaften Ausführungsform sind sowohl der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Kanal 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 der ersten beispielhaften Ausführungsform (vgl. 5) als auch der Leiterstabinnenkanal 21 der zweiten beispielhaften Ausführungsform (vgl. 6) vorhanden.In the right part of the 7 is an enlarged view of a recess 5 of a rotor laminated core 4th of the rotor 2nd according to the third exemplary embodiment. In the recess 5 is a ladder 6 arranged. In the third exemplary embodiment, both the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth channels are 11 , 12th , 13 , 14 , 15 , 16 , 17th , 18th the first exemplary embodiment (cf. 5 ) as well as the inner conductor channel 21 the second exemplary embodiment (cf. 6 ) available.

Claims

Rotor (2) for an electrical machine, in particular for an asynchronous machine (1), with a rotor shaft (3), the rotor shaft (3) having a main axis of extension (100), the rotor (2) comprising a rotor laminated core (4), wherein the rotor laminated core (4) has a recess (5), the rotor (2) comprising a conductor rod (6), the conductor rod (6) being arranged in the recess (5), characterized in that - between a wall (7) of the recess (5) and the conductor bar (6) at least a first channel (11) and a second channel (12) are formed, and / or - that the conductor bar (6) has a conductor bar inner channel (21), wherein the inner conductor channel (21) in the radial direction (110), perpendicular to the main extension axis (100), has a greater extent than in the circumferential direction (120), perpendicular to the main extension axis (100) and perpendicular to the radial direction (110).

Rotor (2) after Claim 1 The first and second channels (11, 12) are formed using indentations (20, 20 ') in the conductor bar (6) and / or using indentations in the rotor laminated core (4).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein between the wall (7) of the recess (5) and the conductor bar (6) a third channel (13) and a fourth channel (14), preferably additionally a fifth, sixth, seventh and eighth channel (15, 16, 17, 18) are formed.

Rotor (2) after Claim 3 , wherein the third and fourth channels (13, 14) in the radial direction (110), perpendicular to the main extension axis (100), are arranged closer to the rotor shaft (3) than the first and second channels (11, 12), the first and the second channel (11, 12) each have a larger cross-sectional area (30, 30 '), perpendicular to the main extension axis (100), than the third and fourth channels (13, 14).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the first channel (11) and / or the second channel (12) and / or the conductor rod inner channel (21) extend at least substantially parallel to the main extension axis (100), in particular in such a way that they allow a coolant flow at least substantially parallel to the main extension axis (100).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the first and second channels (11, 12) are jointly mirror-symmetrical with respect to a mirror symmetry plane (200) of the conductor bar (6), and / or wherein the conductor bar inner channel (21) is mirror-symmetrical with respect to a mirror symmetry plane (200) of the conductor bar (6) is formed.

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein a cross-sectional area (30) of the first channel (11) perpendicular to the main extension axis (100) is at least substantially the same size as a cross-sectional area (30 ') of the second channel (12) perpendicular to the main extension axis (100).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the conductor bar (6) is connected at a first end (41) of the conductor bar (6) to a balancing disk (24) and / or a short-circuit ring (25), the balancing disk (24 ) and / or the short circuit ring (25) has at least one connection channel (26) running at least partially in the radial direction (110), perpendicular to the main extension axis (100), the first channel (11) and / or second channel (12) and / or the conductor rod inner channel (21) is connected to the connection channel (26), the conductor rod (6) being connected at a second end (42) of the conductor rod (6) to a further balancing disk (27) and / or a further short circuit ring (28) The further balancing disk (27) and / or the further short-circuit ring (28) has at least one additional connection channel (29) running at least partially in the radial direction (110), perpendicular to the main extension axis (100), the first channel (11 ) and / or second channel al (12) and / or inner conductor channel (21) is connected to the further connection channel (29).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the rotor shaft (3) has at least one rotor shaft channel (33), the rotor shaft channel (33) extending at least partially parallel to the main extension axis (100), the rotor shaft channel (33) with the connecting channel (26) and / or the further connection channel (29) is connected.

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the rotor (2) comprises a sleeve (34), the sleeve (34) being arranged around the rotor laminated core (4).

Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein the rotor (2) has a plurality of recesses (5) and wherein the rotor (2) has a plurality of conductor bars (6), wherein the plurality of conductor bars (6) are identical to the conductor bar (6) are formed, the plurality of recesses (5) having identical cross sections as the recess (5), one of the plurality of Conductor rods (6) are arranged in one of the plurality of cutouts (5), the plurality of conductor rods (6) preferably being arranged at an even distance in the circumferential direction (120).

Electrical machine, in particular asynchronous machine (1), comprising a rotor (2) according to one of the preceding claims.