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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon eine elektrische Maschine aus der
DE 10 2013 200 105 A1 bekannt, mit einem Gehäuse, in dem ein Stator und ein Rotor angeordnet sind, wobei im Gehäuse an den Stirnseiten von dem Stator und/oder Rotor zwei Gehäusestirnräume gebildet sind, in die jeweils ein Wickelkopf des Stators hineinragt und in denen durch Rotation des Rotors um eine Rotorachse jeweils eine Zirkulation der im Gehäuse befindlichen Luft zur Kühlung der elektrischen Maschine erzeugbar ist. Weiterhin ist eine Leiteinrichtung zum Rückleiten der zirkulierenden Luft aus einem Außenbereich des jeweiligen Gehäusestirnraums in einen Innenbereich des jeweiligen Gehäusestirnraums vorgesehen, wobei die Leiteinrichtung eine Tragscheibe umfasst, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse gesehen beabstandet zu einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist. Zwischen der Tragscheibe und der Stirnseite des Gehäuses ist eine Rückleitung zum Rückleiten der zirkulierenden Luft in den Innenbereich des jeweiligen Gehäusestirnraums gebildet, wobei die Tragscheibe eine zentrale Ausnehmung aufweist, durch die die zirkulierende Luft der Rückleitung in den Innenbereich des jeweiligen Gehäusestirnraums leitbar ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Zirkulation der Luft im Gehäusestirnraum und damit die Kühlung der elektrischen Maschine verbessert wird, indem an der Tragscheibe der Leiteinrichtung, insbesondere an der zentralen Ausnehmung, ein Rücklaufkanal vorgesehen ist, der in axialer Richtung zum Rotor hin in den Gehäusestirnraum vorsteht und zum Weiterleiten der zirkulierenden Luft aus der Rückleitung vorgesehen ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Maschine möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn auf der dem Rotor zugewandten Seite der Tragscheibe Leitschaufeln, insbesondere gekrümmte radiale oder halbaxiale Schaufeln, oder in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse verlaufende Leitrippen vorgesehen sind. Auf diese Weise wird der Volumenstrom der zirkulierenden Luft erhöht und damit die Kühlung der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, verbessert.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Leiteinrichtung eine in axialer Richtung zur Tragscheibe beabstandete Deckscheibe umfasst, die insbesondere einstückig oder als separates Bauteil an der Leiteinrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die zirkulierende Luft gegenüber dem Wickelkopf abgeschirmt am Wickelkopf vorbeigeführt, so dass der Wickelkopf die zirkulierende Luft weniger erwärmt.
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Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind zwischen der Tragscheibe und der Deckscheibe Strömungskanäle gebildet, die gegenüber dem Wickelkopf abgeschirmt am Wickelkopf vorbeiführen und die insbesondere durch die Leitschaufeln oder die Leitrippen voneinander getrennt sind.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Deckscheibe einen einer Stirnseite des Wickelkopfes zugewandten scheibenförmigen Radialabschnitt und einen vom Radialabschnitt in axialer Richtung vorstehenden, einer Innenseite des Wickelkopfes zugewandten ringförmigen Axialabschnitt aufweist. Auf diese Weise wird die zirkulierende Luft besonders gut gegenüber dem Wickelkopf des jeweiligen Gehäusestirnraums abgeschirmt.
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Auch vorteilhaft ist, wenn die Leiteinrichtung in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse gesehen zwischen dem Rücklaufkanal der Tragscheibe und dem Axialabschnitt der Deckscheibe zumindest einen mit dem Innenbereich des Gehäusestirnraums verbundenen Einlass und radial außerhalb des zumindest einen Einlasses zumindest einen in den Außenbereich des Gehäusestirnraums mündenden Auslass aufweist. Auf diese Weise wird beim Rotieren des Rotors eine Zirkulation der Luft im Gehäusestirnraum erzeugt.
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Des weiteren vorteilhaft ist, wenn zwischen der Tragscheibe und der Stirnseite des Gehäuses Mittel zum Führen der Strömung und/oder zum Befestigen der Leiteinrichtung an der Stirnseite des Gehäuses vorgesehen sind und dass die Mittel insbesondere rippenförmig oder stegförmig ausgebildet sind und insbesondere in radialer Richtung verlaufen. Auf diese Weise wird die zirkulierende Luft in der Rückleitung geführt. Außerdem kann in diesen Mitteln die Befestigung der Tragscheibe als Funktion integriert sein.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Rotor einen Kühlkanal aufweist, der einen in den Gehäusestirnraum mit der Leiteinrichtung mündenden, in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse verlaufenden radialen Kühlkanalabschnitt und einen zur anderen Stirnseite des Rotors verlaufenden axialen Kühlkanalabschnitt aufweist. Auf diese Weise wird eine Förderung von Luft durch den Rotor erzeugt, so dass die Kühlung des Rotors verbessert wird. Die durch den Rotor geförderte Luft mündet in den Gehäusestirnraum und wird dort mittels der Leiteinrichtung zirkuliert.
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Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der axiale Kühlkanalabschnitt des Rotors in einem Rotorblechpaket des Rotors und der radiale Kühlkanalabschnitt in einer an der Stirnseite des Rotorblechpakets vorgesehenen Rotorscheibe ausgebildet, wobei die Rotorscheibe in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse gesehen insbesondere außerhalb des Stators angeordnet ist.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn der radiale Kühlkanalabschnitt des Rotors in radialer Richtung gesehen zwischen dem Axialabschnitt der Deckscheibe der Leiteinrichtung und dem Rücklaufkanal der Tragscheibe in den Gehäusestirnraum mündet. Auf diese Weise wird die aus dem Kühlkanal des Rotors austretende Luft strömungsgünstig in die Leiteinrichtung geleitet und eine Zirkulation der Luft in dem Gehäusestirnraum erzeugt.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt im Schnitt eine Teilansicht der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
- 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
- 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1 und
- 4 eine dreidimensionale Ansicht einer der beiden erfindungsgemäßen Stirnseiten des Gehäuses nach 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine.
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Die elektrische Maschine hat ein Gehäuse 1, in dem ein Stator 2 und ein Rotor 3 angeordnet sind. Im Gehäuse 1 sind zwei Gehäusestirnräume 4 vorgesehen, die jeweils zwischen einer der beiden Stirnseiten 1.1 des Gehäuses 1 und einer der beiden Stirnseiten des Stators 2 und/oder des Rotors 3 gebildet sind. In die Gehäusestirnräume 4 ragt jeweils ein Wickelkopf 5 einer elektrischen Wicklung 6 des Stators 2 hinein. In den Gehäusestirnräumen 4 ist jeweils durch Rotation des Rotors 3 um eine Rotorachse 8 jeweils eine Zirkulation der im Gehäuse 1 befindlichen Luft zur Kühlung der elektrischen Maschine erzeugbar. Die elektrische Maschine weist in zumindest einem der beiden Gehäusestirnräume 4 eine Leiteinrichtung 10 zum Rückleiten der zirkulierenden Luft aus einem Außenbereich 4.1 des jeweiligen Gehäusestirnraums 4 in einen Innenbereich 4.2 des jeweiligen Gehäusestirnraums 4 auf. Die Leiteinrichtung 10 umfasst eine Tragscheibe 11, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8 gesehen beabstandet zu der entsprechenden Stirnseite 1.1 des Gehäuses 1 angeordnet ist. Dadurch wird zwischen der Tragscheibe 11 und der Stirnseite 1.1 des Gehäuses 1 ein Zwischenraum 12 erzeugt, der eine Rückleitung 12 zum Rückleiten der zirkulierenden Luft in den Innenbereich 4.2 des jeweiligen Gehäusestirnraums 4 bildet. Die Tragscheibe 11 hat eine zentrale Ausnehmung 15, durch die die zirkulierende Luft der Rückleitung 12 auf die andere, dem Rotor 3 zugewandte Seite der Tragscheibe 11 leitbar ist.
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Erfindungsgemäß ist an der Tragscheibe 11 der Leiteinrichtung 10, insbesondere an oder im Bereich der zentralen Ausnehmung 15, ein Rücklaufkanal 16 vorgesehen, der in axialer Richtung zum Rotor 3 hin in den entsprechenden Gehäusestirnraum 4 vorsteht und zum Weiterleiten der zirkulierenden Luft aus der Rückleitung 12 auf die dem Rotor 3 zugewandte Seite der Tragscheibe 11 in den Innenbereich 4.2 des entsprechenden Gehäusestirnraums 4 vorgesehen ist. Der Rücklaufkanal 16 ist eine Fortsetzung der Rückleitung 12 und ist beispielsweise hohlzylinderförmig oder ringförmig ausgeführt.
Nach dem Ausführungsbeispiel sind auf der dem Rotor 3 zugewandten Seite der Tragscheibe 11 Leitschaufeln 17, insbesondere gekrümmte radiale oder halbaxiale Schaufeln, vorgesehen. Alternativ könnten auf der dem Rotor 3 zugewandten Seite der Tragscheibe 11 auch in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8 verlaufende Leitrippen ausgebildet sein. Die Leiteinrichtung 10 kann zusätzlich eine in axialer Richtung zur Tragscheibe 11 beabstandete Deckscheibe 18 aufweisen, die insbesondere einstückig oder als separates Bauteil an der Leiteinrichtung 10 vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausführung sind, wie in 1 und 2 gezeigt, zwischen der Tragscheibe 11 und der Deckscheibe 18 Strömungskanäle 19 gebildet, die gegenüber dem Wickelkopf 5 abgeschirmt am Wickelkopf 5 vorbeiführen und die insbesondere durch die Leitschaufeln 17 oder die Leitrippen voneinander getrennt sind. Auf diese Weise kann die Leiteinrichtung 10 wie ein geschlossenes radiales oder halbaxiales Laufrad einer Strömungsmaschine ausgeführt sein. Die Deckscheibe 18 hat nach dem Ausführungsbeispiel einen einer Stirnseite des Wickelkopfes 5 zugewandten scheibenförmigen Radialabschnitt 18.1 und einen radial innen vom Radialabschnitt 18.1 in axialer Richtung vorstehenden, einer Innenseite des Wickelkopfes 5 zugewandten ringförmigen Axialabschnitt 18.2.
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Die Leiteinrichtung 10 weist, wie in 1 und 3 gezeigt, in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8 gesehen zwischen dem Rücklaufkanal 16 der Tragscheibe 11 und dem Axialabschnitt 18.2 der Deckscheibe 18 zumindest einen mit dem Innenbereich 4.2 des entsprechenden Gehäusestirnraums 4 verbundenen Einlass 22 und radial außerhalb des zumindest einen Einlasses 22 zumindest einen in den Außenbereich 4.1 des entsprechenden Gehäusestirnraums 4 mündenden Auslass 23 auf.
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Der Rotor 3 hat nach dem Ausführungsbeispiel zumindest einen Kühlkanal 24, der einen in den entsprechenden Gehäusestirnraum 4 mündenden, in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8 verlaufenden radialen Kühlkanalabschnitt 24.1 und einen zur anderen Stirnseite des Rotors 3 verlaufenden axialen Kühlkanalabschnitt 24.2 aufweist. Der axiale Kühlkanalabschnitt 24.2 des Rotors 3 ist beispielsweise in einem Rotorblechpaket 3.1 des Rotors 3 und der radiale Kühlkanalabschnitt 24.1 in einer an der Stirnseite des Rotorblechpakets 3.1 vorgesehenen Rotorscheibe 3.2 ausgeführt.
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Die Rotorscheibe 3.2 des Rotors 3 ist nach dem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8 gesehen insbesondere außerhalb des Stators 2 angeordnet. Der radiale Kühlkanalabschnitt 24.1 des Rotors 3 mündet beispielsweise in radialer Richtung gesehen zwischen dem Axialabschnitt 18.2 der Deckscheibe 18 der Leiteinrichtung 10 und dem Rücklaufkanal 16 der Tragscheibe 11 in den entsprechenden Gehäusestirnraum 4. Der Ausgang 30 des radialen Kühlkanalabschnitts 24.1 des Rotors 3 kann der Innenseite des Wickelkopfes 5 oder dem Axialabschnitt 18.2 der Deckscheibe z18 zugewandt sein.
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Die Leiteinrichtung 10 ist durch Befestigungsmittel 25 am Gehäuse 1 befestigt, beispielsweise zumindest mittelbar an der entsprechenden Stirnseite des Gehäuses 1.
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4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer der beiden erfindungsgemäßen Stirnseiten des Gehäuses nach 1.
Beispielsweise sind an der entsprechenden Stirnseite 1.1 des Gehäuses 1 Mittel 26 zum Führen der Strömung in der Rückleitung 12 vorgesehen, an denen die Leiteinrichtung 10, wie in 1 gezeigt, mittels der Befestigungsmittel 25 auch befestigt sein kann. Die Mittel 26 sind beispielsweise rippenförmig oder stegförmig ausgebildet und verlaufen insbesondere in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013200105 A1 [0002]
