DE102018132044A1 - Electrical machine - Google Patents
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- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
Abstract
Elektrische Maschine umfassend einen Stator (2) mit mehreren Drahtwicklungen mit beidseits sich axial erstreckenden Wickelköpfen (6, 7) sowie einen im Stator (2) aufgenommenen Rotor (3) mit auf einer hohlen, einen Kühlmitteldurchfluss ermöglichenden Rotorwelle (11) angeordneten Rotorblechen (13), wobei sich der Rotor (3) axial bis zu den Wickelköpfen (6, 7) erstreckt, wobei im Rotor (3) an beiden Enden jeweils wenigstens ein radial verlaufender, benachbart zu einem Wickelkopf (6, 7) mündender und über eine rotorwellenseitige Öffnung (16, 17) mit dem Inneren der Rotorwelle (11) kommunizierender, zwischen wenigstens zwei benachbarten Rotorblechen (13) verlaufender Kanal (14, 15) ausgebildet ist.Electrical machine comprising a stator (2) with a plurality of wire windings with winding heads (6, 7) extending axially on both sides and a rotor (3) accommodated in the stator (2) with rotor plates (13) arranged on a hollow rotor shaft (11) which enables coolant to flow through ), the rotor (3) extending axially up to the winding overhangs (6, 7), the rotor (3) having at least one radially extending at both ends, opening adjacent to a winding overhang (6, 7) and via a rotor shaft side Opening (16, 17) with the interior of the rotor shaft (11) communicating between at least two adjacent rotor plates (13) extending channel (14, 15) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit mehreren Drahtwicklungen mit beidseits sich axial erstreckenden Wickelköpfen sowie einen im Stator aufgenommenen Rotor mit auf einer hohlen, einen Kühlmitteldurchfluss ermöglichenden Rotorwelle angeordneten Rotorblechen, wobei sich der Rotor axial bis zu den Wickelköpfen erstreckt.The invention relates to an electrical machine comprising a stator with a plurality of wire windings with winding heads extending axially on both sides and a rotor accommodated in the stator with rotor plates arranged on a hollow rotor shaft that enables coolant to flow through, the rotor extending axially up to the winding heads.
Elektrische Maschinen der beschriebenen Art kommen beispielsweise als Hochleistungs-Traktionsmaschinen in Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte erzeugen sie im Betrieb mehrere kW an Abwärme, welche sicher abgeführt werden muss, um sicherzustellen, dass die elektrische Maschine keinen Schaden nimmt. Um dies zu ermöglichen, ist es bekannt, siehe beispielsweise
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine anzugeben.The invention is based on the problem of specifying an electrical machine which is improved in comparison thereto.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Rotor an beiden Enden jeweils wenigstens ein radial verlaufender, benachbart zu einem Wickelkopf mündender und über eine rotorwellenseitige Öffnung mit dem Inneren der Rotorwelle kommunizierender, zwischen wenigstens zwei benachbarten Rotorblechen verlaufender Kanal ausgebildet ist.To solve this problem, it is provided according to the invention in an electrical machine of the type mentioned at the outset that in the rotor at both ends at least one radially extending, opening adjacent to a winding head and communicating with the interior of the rotor shaft via an opening on the rotor shaft side, between at least two adjacent rotor plates extending channel is formed.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine spezielle, separate Kühlung der axial überständigen Wickelköpfe vom Rotor aus respektive durch den Rotor selbst zu realisieren. Hierzu weist der Rotor wenigstens zwei durch den Rotor geführte Kanäle auf, wobei jeder Kanal einerseits mit der hohlen, einen Kühlmittelzustrom ermöglichenden Rotorwelle kommuniziert, andererseits radial außen am Rotor mündet, und zwar benachbart zu den an einer Axialseite vorgesehenen Wickelköpfen. Der Rotor selbst besteht aus axial auf die Rotorwelle aufgeschobenen Blechen, das heißt, dass der respektive jeder Kanal innerhalb des Blechstapels ausgebildet ist. Die Kanäle sind also im Blechpaket durch entsprechende Ausformung der Bleche ausgebildet. Das über die Rotorwelle zuströmende Kühlmittel, üblicherweise ein Öl, wird dabei mit besonderem Vorteil durch die Zentrifugalkraft in den jeweiligen radial verlaufenden Kanal eingebracht und durch diesen getrieben und entsprechend auf die Wickelköpfe geschleudert, so dass es gleichmäßig auf den Wickelköpfen verteilt werden kann. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, als nur ein geringer Kühlmittelversorgungsdruck benötigt wird, was die benötigte Pumpenleistung reduziert.According to the invention, a special, separate cooling of the axially protruding winding heads from the rotor or through the rotor itself is provided. For this purpose, the rotor has at least two channels guided through the rotor, each channel communicating on the one hand with the hollow rotor shaft, which enables a coolant inflow, and on the other hand opening radially on the outside of the rotor, namely adjacent to the winding heads provided on an axial side. The rotor itself consists of sheets axially pushed onto the rotor shaft, that is to say that the respective or each channel is formed within the sheet stack. The channels are thus formed in the laminated core by appropriate shaping of the metal sheets. The coolant flowing in via the rotor shaft, usually an oil, is particularly advantageously introduced by the centrifugal force into the respective radially extending channel and driven through it and flung accordingly onto the winding heads, so that it can be distributed evenly over the winding heads. This is particularly advantageous in that only a low coolant supply pressure is required, which reduces the pump output required.
Da die Kanäle in dem Blechpaket integriert sind, sind des Weiteren keine speziellen Bauteile nötig, da lediglich die Blechgeometrie die Kanäle definiert. Der Abschluss nach innen und außen, axial gesehen, der einzelnen Kanäle wie auch radial erfolgt ausschließlich über die Blechanordnung respektive Blechgeometrie, so dass keine separaten, rotorseitig anzuordnenden Führungs- oder Leitbauteile oder dergleichen erforderlich sind. Auch besteht hierdurch die Möglichkeit, die Kanäle quasi beliebig bezogen auf die axiale Länge des Rotors platzieren zu können, da sie, wie ausgeführt, in den Blechpaketstapel integriert sind.Furthermore, since the channels are integrated in the laminated core, no special components are necessary, since only the sheet metal geometry defines the channels. The closure inwards and outwards, viewed axially, of the individual channels as well as radially takes place exclusively via the sheet metal arrangement or sheet metal geometry, so that no separate guide or guide components or the like to be arranged on the rotor side are required. This also gives the possibility of being able to place the channels as desired in relation to the axial length of the rotor, since, as stated, they are integrated in the stack of laminated cores.
Erfindungsgemäß können wenigstens zwei benachbarte Rotorbleche mit mehreren in radialer Richtung verlaufenden Durchbrechungen versehen sein, wobei sich die Durchbrechungen überlappen. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung sind also zwei benachbarte Rotorbleche mit beispielsweise runden oder länglichen Durchbrechungen versehen, die einander überlappen, so dass sich quasi, in radialer Richtung gesehen, eine mäandernder Kanal durch den Blechstapel ergibt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann eines der beiden benachbarten Rotorbleche mit einer den Kanal bildenden Vertiefung um das benachbarte Rotorblech ebenflächig sein. Gemäß dieser Ausgestaltung ist beispielsweise ein Rotorblech mit einer radial verlaufenden, länglichen und rinnenartigen Vertiefung versehen, die den Kanal definiert, wenn das benachbarte Rotorblech ebenflächig ist und die gegenüberliegende Kanalwand bildet. Gemäß einer dritten Alternative kann schließlich vorgesehen sein, dass beide Rotorbleche mit zwei einander zu dem Kanal ergänzenden Vertiefungen versehen sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht wiederum die Verwendung von Gleichteilen in Bezug auf die Kanalausbildung. Denn hier sind beide Rotorbleche mit einer länglichen, rinnenartigen und radial verlaufenden Vertiefung versehen, die deckungsgleich zueinander angeordnet werden, so dass sich die beiden Vertiefungen zu einem gemeinsamen Kanal ergänzen. Während bei der ersten Alternative also Durchbrechungen in Form von Bohrungen oder Langlöchern oder dergleichen vorgesehen sind, sind bei den beiden anderen Alternativen entsprechende Vertiefungen eingeprägt.According to the invention, at least two adjacent rotor laminations can be provided with a plurality of openings running in the radial direction, the openings overlapping. According to this embodiment of the invention, two adjacent rotor laminations are provided with, for example, round or elongated openings which overlap one another, so that, seen in the radial direction, there is a meandering channel through the stack of laminations. According to an alternative embodiment, one of the two adjacent rotor plates with a recess forming the channel around the adjacent rotor plate can be flat. According to this embodiment, for example, a rotor plate is provided with a radially extending, elongated and groove-like depression which defines the channel when the adjacent rotor plate is flat and forms the opposite channel wall. According to a third alternative, it can finally be provided that both rotor laminations are provided with two depressions which complement one another to form the channel. This configuration in turn enables the use of identical parts in relation to the channel formation. Because here both rotor plates are provided with an elongated, channel-like and radially extending recess, which are congruent to one another so that the two wells complement each other to form a common channel. While openings in the form of bores or elongated holes or the like are provided in the first alternative, corresponding recesses are embossed in the other two alternatives.
Ist ein Kanal durch mehr als zwei Rotorbleche, die aufeinanderfolgend auf der Rotorwelle angeordnet sind, gebildet, sind auch diese mehreren Rotorbleche mit einander überlappenden Durchbrechungen versehen. Dies bietet einerseits die Möglichkeit, den in diesem Fall mäanderförmigen Kanal deutlich breiter auszugestalten, und darüber hinaus die Möglichkeit, wiederum Gleichteile zu verwenden, das heißt, dass bevorzugt zwei Typen durchbrochener Rotorbleche mit radial versetzten Durchbrechungsanordnungen vorgesehen sind, wobei die beiden Typen einander abwechselnd an der Rotorwelle angeordnet sind.If a channel is formed by more than two rotor plates, which are arranged in succession on the rotor shaft, these several rotor plates are also provided with overlapping openings. On the one hand, this offers the possibility of making the channel, which in this case is meandering, significantly wider, and, moreover, the possibility of using identical parts again, that is to say that two types of perforated rotor laminations with radially offset perforation arrangements are preferably provided, the two types alternatingly the rotor shaft are arranged.
Der Rotor selbst erstreckt sich zweckmäßigerweise bis zum Ende der jeweiligen Wickelköpfe, wobei der Rotor über ein endständiges, geschlossenes Rotorblech, das den jeweiligen Kanal verschließt, geschlossen ist.The rotor itself expediently extends to the end of the respective end windings, the rotor being closed via a terminal, closed rotor plate which closes the respective channel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, -
2 eine Explosionsdarstellung des Rotors der elektrischen Maschine aus1 , -
3 eine Perspektivansicht des Rotors, und -
4 eine Seitenansicht des Rotors.
-
1 2 shows a sectional view through an electrical machine according to the invention, -
2nd an exploded view of the rotor of theelectrical machine 1 , -
3rd a perspective view of the rotor, and -
4th a side view of the rotor.
Der Rotor
Auf der Rotorwelle
Wie durch die Flusspfeile
Dabei kommen zwei Typen von gleichartigen Rotorblechen
Die Rotorbleche
Natürlich weisen ein Teil der Rotorbleche
Wie insbesondere
Anstelle der durchbrochenen Rotorbleche wäre es auch denkbar, Rotorbleche zu verwenden, die mittels eines Umformwerkzeugs rinnenartige, radial verlaufende Vertiefungen aufweist, die die Kanäle bilden.Instead of the perforated rotor plates, it would also be conceivable to use rotor plates which, by means of a forming tool, have channel-like, radially extending depressions which form the channels.
Wie insbesondere
Das heißt, dass bei dem erfindungsgemäßen Rotor aufgrund der Integration der Kanäle
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- elektrische Maschineelectrical machine
- 22nd
- Statorstator
- 33rd
- Rotorrotor
- 44th
- KühleinrichtungCooling device
- 55
- StatorwicklungStator winding
- 66
- WickelkopfEnd winding
- 77
- WickelkopfEnd winding
- 88th
- MaschinengehäuseMachine housing
- 99
- Wälzlagerroller bearing
- 1010th
- Wälzlagerroller bearing
- 1111
- RotorwelleRotor shaft
- 1212
- RotorblechpaketRotor laminated core
- 1313
- RotorblechRotor plate
- 1414
- Kanalchannel
- 1515
- Kanalchannel
- 1616
- Bohrungdrilling
- 1717th
- Bohrungdrilling
- 1818th
- Durchbrechung Breakthrough
- P1P1
- FlusspfeilRiver arrow
- P2P2
- FlusspfeilRiver arrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016208770 A1 [0002]DE 102016208770 A1 [0002]
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018132044.2A DE102018132044A1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018132044.2A DE102018132044A1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Electrical machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018132044A1 true DE102018132044A1 (en) | 2020-06-18 |
Family
ID=70858360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018132044.2A Withdrawn DE102018132044A1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Electrical machine |
Country Status (1)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016208770A1 (en) | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Magna powertrain gmbh & co kg | Electric machine |
-
2018
- 2018-12-13 DE DE102018132044.2A patent/DE102018132044A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102016208770A1 (en) | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Magna powertrain gmbh & co kg | Electric machine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |