DE102018202172A1 - Antriebsvorrichtung für ein Luftfahrzeug mit elektrischer Maschine und Kühleinrichtung - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein Luftfahrzeug mit elektrischer Maschine und Kühleinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Luftfahrzeug umfassend: eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4) und eine Kühleinrichtung (10) zum Kühlen der elektrischen Maschine (2), wobei die Kühleinrichtung (10) einen gekapselten ersten Kühlbereich (12) aufweist, in welchem sich eine erste Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Stators (3) und/oder des Rotors (4) befindet, die Kühleinrichtung (10) einen von dem ersten Kühlbereich (12) getrennten, zweiten Kühlbereich (15) aufweist, in welchem sich die zweite Flüssigkeit befindet und die Kühleinrichtung (10) einen internen Wärmetauscher (11) zum Übertragen von Wärme von der ersten Kühlflüssigkeit an die zweite Kühlflüssigkeit aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Luftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor sowie eine Kühleinrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine.
  • Aus dem Stand der Technik sind Luftfahrzeuge bekannt, welche mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung betrieben werden. Eine solche Antriebsvorrichtung umfasst eine elektrische Maschine sowie eine Kühleinrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine. Dabei werden die elektrischen Maschinen unter anderem unter Verwendung brennbarer Flüssigkeiten direkt oder indirekt gekühlt. Diese brennbaren Flüssigkeiten stellen grundsätzlich eine potentielle Feuergefahr hinsichtlich der verwendeten Brandlast der Flüssigkeit und des verwendeten Designs dar. Nachdem die brennbare Flüssigkeit, welche als Kühlflüssigkeit dient, die Wärme im Inneren der elektrischen Maschine aufgenommen hat, wird diese außerhalb der elektrischen Maschine mithilfe eines extern eingebauten Wärmetauschers auf die gewünschte Arbeitstemperatur abgekühlt.
  • In der Luftfahrtindustrie ist unter anderem sicherheitstechnisch zu bewerten, inwieweit die Menge und der räumliche Transport einer brennbaren Flüssigkeit zu einer Gefährdung in der entsprechenden Applikation führen können. Zudem ist zu überprüfen, ob es gegebenenfalls zu einer entsprechenden Klassifikation beziehungsweise Gefährdungseinstufung des beabsichtigten Einbauraums führt. Beispielsweise kann ein solcher Raum dann als sogenannte Designated Fire Zone (DFZ) klassifiziert werden. Entsprechend luftfahrttechnischer Bauvorschriften wird die brennbare Flüssigkeit bewertet und es werden entsprechende Designmaßnahmen zur Gefährdungseinstufung beziehungsweise zur Gefährdungsreduzierung getroffen.
  • Dieses Problem wurde bisher - im Sinne konventioneller Verbrennungstechnik - dadurch gelöst, dass spezielle Designmaßnahmen getroffen werden, indem der Einbauort zu einer sogenannten Designated Fire Zone erklärt wurde und alle darin verbauten Komponenten eine erhöhte Anforderung bezüglich der Feuersicherheit sicherstellen mussten. Dies bedeutet beispielsweise, dass alle Komponenten dort bei einer Temperatur von 2000 °F für eine Dauer von 15 min die volle Funktion erfüllen müssen. Dies führt aber zu einer aufwendigen Designlösung in mehreren Aspekten.
  • Der Einsatz von elektrischen Maschinen beziehungsweise Elektromotoren in der Luftfahrt als primäre Antriebssysteme ist bisher noch nicht etabliert. Daher gibt es zurzeit keine Problemlösung, da diese Fragestellung bis dato nicht existiert. Im Sinne einer Vereinfachung der Anforderungen an die neue Technologiebasis ist es erforderlich, Vereinfachungen von Designlösungen zu erreichen, um zum einen eine Verbesserung gegenüber konventioneller Technik zu erreichen, sowie zum anderen die Vorteile der Technologie bei der Integration in die neue Domäne Luftfahrt zu ermöglichen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein Luftfahrzeug bereitzustellen, welche mit geringem Aufwand sicherer betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein Luftfahrzeug umfasst eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor. Darüber hinaus umfasst die Antriebsvorrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung einen gekapselten ersten Kühlbereich aufweist, in welchem sich eine erste Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Stators und/oder des Rotors befindet. Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung einen von dem ersten Kühlbereich getrennten, zweiten Kühlbereich auf, in welchem sich eine zweite Kühlflüssigkeit befindet. Ferner umfasst die Kühleinrichtung einen internen Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme von der ersten Kühlflüssigkeit an die zweite Kühlflüssigkeit.
  • Die Antriebsvorrichtung kann in einem Luftfahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug, verwendet werden, welches elektrisch angetrieben wird. Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung in einem Elektroflugzeug verwendet werden. Die elektrische Maschine der Antriebsvorrichtung kann beispielsweise zum Antrieb einer Turbine oder eines Propellers des Luftfahrzeugs verwendet werden. Die elektrische Maschine umfasst den Stator und den Rotor, welcher insbesondere drehbar zu dem Stator ausgebildet sein kann. Insbesondere ist der Rotor innenliegend zu dem Stator ausgebildet. Die Kühleinrichtung der Antriebsvorrichtung dient dazu, die elektrische Maschine im Betrieb zu kühlen. Insbesondere wird die Kühleinrichtung dazu verwendet, Wicklungen des Stators zu kühlen.
  • Dabei weist die Kühleinrichtung einen gekapselten ersten Kühlbereich auf, in welchem sich die erste Kühlflüssigkeit befindet. Bei dieser ersten Kühlflüssigkeit kann es sich insbesondere um eine brennbare Kühlflüssigkeit handeln. Mithilfe der ersten Kühlflüssigkeit wird insbesondere der Stator der elektrischen Maschine im Betrieb gekühlt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser Stator entsprechende Wicklungen aufweist, in denen im Betrieb relevante Leistungsverluste entstehen. Diese Verluste werden in Wärme umgewandelt, welche mithilfe der ersten Kühlflüssigkeit abgeführt werden kann. Der erste Kühlbereich, in dem sich die erste Kühlflüssigkeit befindet, kann eine entsprechende Wandung aufweisen. Diese Wandung kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein. Der erste Kühlbereich kann einen oder mehrere Hohlräume umfassen, in welchem beziehungsweise in welchen sich die erste Kühlflüssigkeit befindet. Der erste Kühlbereich kann auch einen oder mehrere Kühlkanäle umfassen. Insbesondere ist der erste Kühlbereich flüssigkeitsdicht beziehungsweise dicht für die erste Kühlflüssigkeit ausgebildet. Somit befindet sich die erste Kühlflüssigkeit, welche insbesondere brennbar ist, in einem geschlossenen Raum und wird insbesondere außerhalb der elektrischen Maschine nicht verwendet. Damit ergibt sich ein geringeres Gefährdungspotential. Zudem weist die Kühleinrichtung den internen Wärmetauscher auf, mit welchem die Wärme von der ersten Kühlflüssigkeit an die zweite Kühlflüssigkeit übertragen werden kann. Der Wärmetauscher ist also insbesondere als sogenannter Fluid/Fluid-Wärmetauscher ausgebildet. Die zweite Kühlflüssigkeit befindet sich in einem zweiten Kühlbereich, welcher getrennt zu dem ersten Kühlbereich ausgebildet ist. Somit besteht der verwendete Fluid/Fluid-Wärmetauscher aus zwei getrennten unabhängigen Kammersystemen, sodass die beiden verwendeten Kühlflüssigkeiten nicht in direktem Kontakt zueinander stehen. Somit kann insgesamt mit geringem Aufwand eine zuverlässige Kühlung der elektrischen Maschine erreicht werden.
  • Bevorzugt ist die erste Kühlflüssigkeit eine brennbare Flüssigkeit und die zweite Kühlflüssigkeit ist eine nicht brennbare Flüssigkeit. Bei der ersten Kühlflüssigkeit kann es sich beispielsweise um ein entsprechendes Öl handeln. Bei der zweiten Kühlflüssigkeit kann es sich um Wasser oder um eine Wasser-Glykol-Mischung handeln. Bei der vorliegend verwendeten Kühleinrichtung bleibt die erste, brennbare Flüssigkeit gekapselt in dem ersten Kühlbereich. Die zweite Kühlflüssigkeit, welche nicht brennbar ist, kann auch außerhalb der elektrischen Maschine verwendet werden beziehungsweise außerhalb der elektrischen Maschine geleitet werden. Somit kann eine neuartige Kühleinrichtung bereitgestellt werden, welche eine gekapselte Anwendung einer brennbaren Kühlflüssigkeit beziehungsweise der ersten Kühlflüssigkeit ermöglicht. Auf diese Weise können die Luftfahrtanforderungen erfüllt werden.
  • In einer Ausführungsform ist der interne Wärmetauscher innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der Stator und der Rotor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse kann insbesondere geschlossen ausgebildet sein und somit zum Abdichten des Stators und des Rotors vor äußeren Umwelteinflüssen dienen. Ferner können auch Teile des Gehäuses dazu dienen, das von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmoment zu übertragen. Wenn der interne Wärmetauscher innerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet ist, kann erreicht werden, dass die brennbare Kühlflüssigkeit beziehungsweise die erste Kühlflüssigkeit innerhalb des Gehäuses bleibt. Somit kann die Sicherheit im Betrieb der elektrischen Maschine beziehungsweise der Antriebsvorrichtung erhöht werden.
  • Bevorzugt weist der Stator ein Blechpaket auf und der interne Wärmetauscher ist an dem Blechpaket angeordnet. An dem Blechpaket des Stators können die Wicklung beziehungsweise Spulen der Wicklung angeordnet sein. Die Spulen können an Zähnen des Stators beziehungsweise des Blechpakets angeordnet sein. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der interne Wärmetauscher das Blechpaket in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise umgibt. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der interne Wärmetauscher nach Art einer Mantelkühlung ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die im Betrieb der elektrischen Maschine am Stator erzeugte Wärme effektiv abgeleitet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Maschine ein Spaltrohr zwischen dem Stator und dem Rotor auf und der erste Kühlbereich erstreckt sich von dem Spaltrohr zu einer Wand des Wärmetauschers. Das Spaltrohr kann im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein und zwischen dem Stator und dem Rotor in dem Luftspalt angeordnet sein. Wie bereits erläutert, kann der interne Wärmetauscher den Stator in Umfangsrichtung zumindest bereichsweise umgeben. Der erste Kühlbereich kann sich somit von dem Spaltrohr zu einer Wand des Wärmetauschers, welche dem Spaltrohr beziehungsweise dem Stator zugewandt ist, erstrecken. Somit ergibt sich ein gekapselter Bereich, welcher den ersten Kühlbereich bildet oder einen Teil des ersten Kühlbereichs bildet. Somit kann insbesondere die Wärme von dem Stator effektiv abtransportiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der interne Wärmetauscher an einer Außenseite eines Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet. Beispielsweise kann der interne Wärmetauscher das Gehäuse zumindest bereichsweise umgeben. Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass die Lage des Gehäuses der elektrischen Maschine und des internen Wärmetauschers auch beliebig in Reihenfolge und in Anordnung entsprechend der Designanforderungen variiert werden kann. Somit kann die Kühleinrichtung an die Ausgestaltung der elektrischen Maschine angepasst werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühleinrichtung einen externen Wärmetauscher zum Kühlen der zweiten Kühlflüssigkeit auf. Die Kühleinrichtung kann also einen weiteren Wärmetauscher beziehungsweise den externen Wärmetauscher aufweisen, welcher sich insbesondere außerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschine befindet. Wenn mittels des internen Wärmetauschers die Wärme von der ersten Kühlflüssigkeit an die zweite Kühlflüssigkeit übertragen wurde, kann mittels des externen Wärmetauschers die zweite Kühlflüssigkeit wieder entsprechend abgekühlt werden. Beispielsweise kann der interne Wärmetauscher einen entsprechenden Einlass aufweisen, über welchen die mittels des externen Wärmetauschers abgekühlte zweite Kühlflüssigkeit zu dem internen Wärmetauscher gelangt. Ferner kann der interne Wärmetauscher einen entsprechenden Auslass aufweisen, über welchen die erwärmte zweite Kühlflüssigkeit an den externen Wärmetauscher übertragen werden kann. Der interne Wärmetauscher und der externe Wärmetauscher können über entsprechende Leitungen beziehungsweise Schläuche miteinander verbunden sein. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass sich der externe Wärmetauscher an einem gut gelüfteten Bereich oder einem Raum des Luftfahrzeugs befindet. Dies ermöglicht einen effektiven Betrieb der Kühleinrichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung und/oder die elektrische Maschine derart ausgebildet sind, dass die erwärmte zweite Kühlflüssigkeit die Wärme über das Gehäuse der elektrischen Maschine oder über das Gehäuse des Wärmetauschers nach außen abtransportiert. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine beziehungsweise das Gehäuse der elektrischen Maschine entsprechende Kühlrippen aufweist, um die Wärme der zweiten Kühlflüssigkeit abzutransportieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Wärme der zweiten Kühlflüssigkeit über das Gehäuse abgeführt wird und ein weiterer Teil an den externen Wärmetauscher übertragen wird, um die zweite Kühlflüssigkeit abzukühlen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Kühleinrichtung ausgebildet, dass im Betrieb der elektrischen Maschine die erste Kühlflüssigkeit im Vergleich zu der zweiten Kühlflüssigkeit eine höhere Temperatur aufweist. Der interne Wärmetauscher und gegebenenfalls der externe Wärmetauscher können also so dimensioniert sein und/oder betrieben werden, dass die erste Kühlflüssigkeit eine höhere Temperatur aufweist als die zweite Kühlflüssigkeit. Somit entsteht ein Wärmetransport zwischen der brennbaren ersten Kühlflüssigkeit und der nicht brennbaren zweiten Kühlflüssigkeit. Somit kann die im Betrieb der elektrischen Maschine entstehende Wärme besonders effektiv abgeführt werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der interne Wärmetauscher mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist. Beispielsweise kann der interne Wärmetauscher mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt werden. Durch die Verwendung von additiven Fertigungsverfahren besteht die Möglichkeit zur Herstellung komplexer geometrischer Formen des Wärmetauschers. Ferner kann die Formgebung des internen Wärmetauschers so gestaltet werden, dass die Wärmeübertragung optimiert wird. Ferner können neuartige Materialkombinationen bereitgestellt werden. Darüber hinaus können durch die Verwendung von additiven Fertigungsverfahren für den Fluid/Fluid-Wärmetauscher gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten zu den mechanischen Schnittstellen realisiert werden. Mithilfe des additiven Fertigungsverfahrens kann der interne Wärmetauscher so hergestellt werden, dass dieser eine hohe Wärmeübertragung bei einem geringen Zusatzgewicht aufweist. Ferner können die Anschlüsse für die Kühlflüssigkeiten beziehungsweise der Einlass und der Auslass für den externen Wärmetauscher variabel gestaltet werden. Beispielsweise können die Anschlüsse in radialer Richtung oder in axialer Richtung der elektrischen Maschine verlaufen. Des Weiteren wird die Möglichkeit geboten, ein redundantes Kühlsystem zu realisieren. Es kann auch vorgesehen sein, durch einen geeignete Konstruktion einen Kühlung der Zähne des Stators, beispielsweise mittels der kühleren zweiten Kühlflüssigkeit, erreicht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Maschine als permanenterregte Synchronmaschine mit Oberflächenmagneten ausgebildet. Eine derart ausgebildete elektrische Maschine ist besonders wartungsarm und erzeugt ein ausreichendes Drehmoment zum Antrieb des elektrisch betriebenen Luftfahrzeugs.
  • Ein erfindungsgemäßes Luftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung. Das Luftfahrzeug kann insbesondere als Elektroflugzeug ausgebildet sein. Das Luftfahrzeug kann auch zumindest teilweise elektrisch betrieben werden. Bei dem Luftfahrzeug kann es sich beispielsweise auch um einen Hubschrauber oder dergleichen handeln. Falls die Antriebsvorrichtung den externen Wärmetauscher aufweist, ist es insbesondere vorgesehen, dass dieser an einem Bereich des Flugzeugs angeordnet ist, bei welchem dieser beispielsweise von einem Kühlluftstrom umströmt werden kann. Beispielsweise kann der externe Wärmetauscher in einem gut belüfteten Raum und/oder einer gut belüfteten Region des Luftfahrzeugs angeordnet sein.
  • Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Luftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung.
  • Die Figur zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer geschnittenen Darstellung. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2. Diese elektrische Maschine 2 umfasst wiederum einen Stator 3 sowie einen Rotor 4. Dabei ist der Rotor 4 innenliegend und drehbar zu dem Stator 3 ausgebildet. Zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 4 ist ein Luftspalt 5 ausgebildet. In diesem Luftspalt 5 befindet sich ein Spaltrohr 6, welches hohlzylinderförmig ausgebildet sein kann. Der Stator 3 der elektrischen Maschine 2 weist ein Blechpaket 7 auf, an welchem Spulen 8 einer Wicklung der elektrischen Maschine 2 angeordnet sind. Die elektrische Maschine 2 kann insbesondere als permanenterregte Synchronmaschine mit Oberflächenmagneten ausgebildet sein. Dabei sind die Oberflächenmagnete beziehungsweise die Permanentmagnete an dem Rotor 4 angeordnet. Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine 2 ein Gehäuse 9.
  • Darüber hinaus umfasst die Antriebsvorrichtung 1 eine Kühleinrichtung 10. Diese Kühleinrichtung 10 umfasst einen internen Wärmetauscher 11, welcher dazu dient, die Wärme von einer ersten Kühlflüssigkeit an eine zweite Kühlflüssigkeit zu übertragen. Dabei befindet sich die erste Kühlflüssigkeit in einem ersten Kühlbereich 12. Dieser erste Kühlbereich 12 erstreckt sich vorliegend von dem Spaltrohr 6 zu einer Wand 13 des internen Wärmetauschers 11. Ferner umfasst der erste Kühlbereich 12 entsprechende Kühlkanäle 13, in welchen sich die erste Kühlflüssigkeit befindet. Im Betrieb der elektrischen Maschine 2 erwärmen sich der Stator 3 der elektrischen Maschine 2 und insbesondere dessen Wicklungen 8. Dadurch erwärmt sich auch die erste Kühlflüssigkeit. Bei der ersten Kühlflüssigkeit handelt es sich um eine brennbare Kühlflüssigkeit. Diese erste Kühlflüssigkeit wird dann von dem Bereich zwischen dem Spaltrohr 6 und der Wand 13 des internen Wärmetauschers 11 in die Kühlkanäle 13 geleitet, welche entlang einer axialen Richtung a der elektrischen Maschine 2 verlaufen und welche Teil des internen Wärmetauschers 11 sind.
  • Der interne Wärmetauscher 11 umfasst weitere Kühlkanäle 14, welche ebenfalls in axialer Richtung a verlaufen und welche einem zweiten Kühlbereich 15 zugeordnet sind beziehungsweise den zweiten Kühlbereich 15 bilden. Bei der zweiten Kühlflüssigkeit handelt es sich um eine nicht brennbare Kühlflüssigkeit, beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glykol. Vorliegend sind die Kühlkanäle 13, in denen sich die erste Kühlflüssigkeit fließt, und die Kühlkanäle 14, in den sich die zweite Kühlflüssigkeit fließt, entlang einer Umfangsrichtung U der elektrischen Maschine 2 alternierend zueinander angeordnet.
  • Der interne Wärmetauscher 11 ist als Fluid/Fluid-Wärmetauscher ausgebildet und besteht aus zwei getrennten, unabhängigen Kammersystemen, nämlich dem ersten Kühlbereich 12 und dem zweiten Kühlbereich 15. Der erste Kühlbereich 12 und der zweite Kühlbereich 15 sind so ausgebildet, dass die erste Kühlflüssigkeit und die zweite Kühlflüssigkeit nicht im direkten Kontakt zueinander stehen. Dadurch wird die intern verwendete brennbare Flüssigkeit beziehungsweise die erste Kühlflüssigkeit durch die Wände des Wärmetauschers 11 mithilfe der nicht brennbaren Flüssigkeit beziehungsweise der zweiten Kühlflüssigkeit gekühlt. Die Temperatur der zweiten Kühlflüssigkeit ist dabei höher als die Temperatur der ersten Kühlflüssigkeit. Somit entsteht ein Wärmetransport zwischen der ersten Kühlflüssigkeit und der zweiten Kühlflüssigkeit.
  • Darüber hinaus umfasst die Kühleinrichtung 10 einen externen Wärmetauscher 16, welcher sich außerhalb des Gehäuses 9 der elektrischen Maschine 2 befindet. Der externe Wärmetauscher 16 dient zum Kühlen der zweiten Kühlflüssigkeit. Der interne Wärmetauscher 11 weist einen Auslass 17 auf, durch welchen die erwärmte zweite Kühlflüssigkeit austritt. Dieser Auslass 17 ist über einen Schlauch 18 beziehungsweise eine Leitung mit dem externen Wärmetauscher 16 verbunden. Darüber hinaus weist der interne Wärmetauscher 11 einen Einlass 19 auf, durch welchen die zweite Kühlflüssigkeit zu dem internen Wärmetauscher 11 gelangt. Der Einlass 19 ist über einen Schlauch 20 beziehungsweise eine Leitung mit dem externen Wärmetauscher 16 verbunden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der externe Wärmetauscher 16 an einem gut belüfteten beziehungsweise gekühlten Bereich des Luftfahrzeugs befindet.
  • Bei der Kühleinrichtung 10 bleibt die erste Kühlflüssigkeit beziehungsweise die brennbare Flüssigkeit damit in einem Raum zwischen dem Spaltrohr 6 und den Wänden 13 des internen Wärmetauschers 11 gekapselt. Somit reduziert sich die Feuergefahr aufgrund der reduzierten Menge der brennbaren Flüssigkeit. Mithilfe des internen Wärmetauschers 11 beziehungsweise des Fluid/Fluid-Wärmetauschers werden die gefährlichen Quantitäten der verwendeten Kühlmedien beziehungsweise Kühlflüssigkeiten reduziert. Des Weiteren ergibt sich eine einfache Handhabung an der Schnittstelle zu dem externen Wärmetauscher 16, welcher mit der nicht brennbaren Flüssigkeit beziehungsweise der zweiten Kühlflüssigkeit betrieben wird. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Anordnung des internen Wärmetauschers 11 und des Gehäuses 9 in einer radialen Richtung r der elektrischen Maschine 2 in beliebiger Reihenfolge erfolgen kann.

Claims (11)

  1. Antriebsvorrichtung (1) für ein Luftfahrzeug umfassend: - eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4) und - eine Kühleinrichtung (10) zum Kühlen der elektrischen Maschine (2), dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühleinrichtung (10) einen gekapselten ersten Kühlbereich (12) aufweist, in welchem sich eine erste Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Stators (3) und/oder des Rotors (4) befindet, - die Kühleinrichtung (10) einen von dem ersten Kühlbereich (12) getrennten, zweiten Kühlbereich (15) aufweist, in welchem sich eine zweite Flüssigkeit befindet und - die Kühleinrichtung (10) einen internen Wärmetauscher (11) zum Übertragen von Wärme von der ersten Kühlflüssigkeit an die zweite Kühlflüssigkeit aufweist.
  2. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlflüssigkeit eine brennbare Flüssigkeit ist und die zweite Kühlflüssigkeit eine nicht brennbare Flüssigkeit ist.
  3. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Wärmetauscher (11) innerhalb eines Gehäuses (9) der elektrischen Maschine (2) angeordnet ist.
  4. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) ein Blechpaket (7) aufweist und der interne Wärmetauscher (11) an dem Blechpaket (7) angeordnet ist.
  5. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) ein Spaltrohr (6) zwischen dem Stator (3) und dem Rotor (4) aufweist und sich der erste Kühlbereich (12) von dem Spaltrohr (6) zu einer Wand (13) des internen Wärmetauschers (11) erstreckt.
  6. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Wärmetauscher (11) an einer Außenseite eines Gehäuses (9) der elektrischen Maschine (2) angeordnet ist.
  7. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (10) einen externen Wärmetauscher (16) zum Kühlen der zweiten Kühlflüssigkeit aufweist.
  8. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass im Betrieb der elektrischen Maschine (2) die erste Kühlflüssigkeit im Vergleich zu der zweiten Kühlflüssigkeit eine höhere Temperatur aufweist.
  9. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Wärmetauscher (11) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.
  10. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) als permanenterregte Synchronmaschine mit Oberflächenmagneten ausgebildet ist.
  11. Luftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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