DE102018218811A1 - Electrical machine with a fluid cooling device - Google Patents

Electrical machine with a fluid cooling device Download PDF

Info

Publication number
DE102018218811A1
DE102018218811A1 DE102018218811.4A DE102018218811A DE102018218811A1 DE 102018218811 A1 DE102018218811 A1 DE 102018218811A1 DE 102018218811 A DE102018218811 A DE 102018218811A DE 102018218811 A1 DE102018218811 A1 DE 102018218811A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluid
electrical machine
rotor shaft
area
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018218811.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Hacklberger
Clemens Simon
Klaus Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102018218811.4A priority Critical patent/DE102018218811A1/en
Priority to PCT/EP2019/079928 priority patent/WO2020094516A1/en
Publication of DE102018218811A1 publication Critical patent/DE102018218811A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (1) mit einem Stator (4), einem Rotor (7) und mit einer Fluid-Kühleinrichtung (15) beschrieben, wobei der Rotor (10) mittels einer Rotorwelle (10) um eine Achse (A) drehbar zu dem Stator (4) gelagert ist. Die Fluid-Kühleinrichtung (15) weist ein Kühlrohr (16) auf, welches mittels eines ersten Abschnitts (16a) an einem Befestigungsbereich (11f) eines zu dem Stator (4) festen Trägerelements (17) festgelegt ist und welches mit einem Fluideingang (18) in Verbindung steht. Das Kühlrohr (16) erstreckt sich mit einem zweiten freitragenden Abschnitt (16b) axial innerhalb einer zentralen Ausnehmung (10a) der Rotorwelle (10) und bildet zu der Rotorwelle (10) einen Ringraum (10b) aus, so dass das Kühlrohr (16) mit dem Ringraum (10b) und mit einem Fluidausgang (19) in Fluidverbindung steht. Zwischen der Rotorwelle (10) und dem Trägerelement (17) ist ein Dichtbereich (20) mit einem Dichtelement (21) vorgesehen, welches beim Durchströmen eines Kühlfluids vom Fluideingang (18) zum Fluidausgang (19) einen Fluidübertritt in einen außerhalb des Dichtbereichs (20) liegenden Raumbereich (22) der elektrischen Maschine (1) zumindest im Wesentlichen verhindert. Es ist dabei vorgesehen, dass an dem Befestigungsbereich (11f) ein mit dem Fluidausgang (19) in Fluidverbindung stehender Fluid-Rückstromkanal (11g) vorgesehen ist.An electrical machine (1) with a stator (4), a rotor (7) and with a fluid cooling device (15) is described, the rotor (10) being rotatable about an axis (A) by means of a rotor shaft (10) to the stator (4). The fluid cooling device (15) has a cooling tube (16) which is fixed by means of a first section (16a) to a fastening area (11f) of a support element (17) fixed to the stator (4) and which is connected to a fluid inlet (18 ) is connected. The cooling tube (16) extends with a second self-supporting section (16b) axially within a central recess (10a) of the rotor shaft (10) and forms an annular space (10b) with the rotor shaft (10) so that the cooling tube (16) is in fluid communication with the annular space (10b) and with a fluid outlet (19). A sealing area (20) with a sealing element (21) is provided between the rotor shaft (10) and the carrier element (17) ) lying area (22) of the electrical machine (1) at least substantially prevented. It is provided that a fluid return flow channel (11g) which is in fluid communication with the fluid outlet (19) is provided on the fastening area (11f).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, wie diese bereits mit der WO 2016/050534 A1 bekannt geworden ist. Zur Kühlung des Rotors der dort beschriebenen elektrischen Maschine ist in eine abschnittweise als Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle axial ein lanzenförmiges Kühlrohr eingeführt, durch welches ein Kühlfluid in einem zwischen diesem und der Rotorwelle vorhandenen Ringraum einströmen und eine Verlustwärm des Rotors aufnehmen kann. Das Kühlrohr ist axial einseitig mit einem ersten Abschnitt an einem feststehenden Trägerelement festgelegt und ragt mit einem zweiten, freien Abschnitt in die Rotorwelle hinein. Das Kühlmittel kann dabei auf derselben Stirnseite der elektrischen Maschine ein- und ausströmen, wodurch lediglich ein Dichtelement zwischen dem drehenden Rotor und den dazu feststehenden Elementen der Maschine erforderlich ist.The invention relates to an electrical machine with a fluid cooling device according to the preamble of claim 1, as already with the WO 2016/050534 A1 has become known. To cool the rotor of the electrical machine described there, a lance-shaped cooling tube is axially introduced into a section of a rotor shaft designed as a hollow shaft, through which a cooling fluid can flow into an annular space between the latter and the rotor shaft and can absorb heat loss from the rotor. The cooling tube is fixed axially on one side with a first section to a fixed support element and projects into the rotor shaft with a second, free section. The coolant can flow in and out on the same end face of the electrical machine, as a result of which only a sealing element between the rotating rotor and the fixed elements of the machine is required.

Aufgrund von Bauraumzwängen besteht der Wunsch, eine derartige elektrische Maschine kompakter auszubilden.Due to space constraints, there is a desire to make such an electrical machine more compact.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.The above object is achieved by an electrical machine with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the dependent claims and the following description of the figures.

Es wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung vorgeschlagen, welche einen Stator und einen Rotor umfasst und wobei der Rotor mittels einer Rotorwelle um eine Achse drehbar zu dem Stator gelagert ist. Die Fluid-Kühleinrichtung weist ein Kühlrohr auf, welches mittels eines ersten Abschnitts an einem zu dem Stator festen Trägerelement festgelegt ist und welches mit einem Fluideingang in Verbindung steht. Das Kühlrohr erstreckt sich mit einem zweiten freitragenden Abschnitt axial innerhalb einer zentralen Ausnehmung der Rotorwelle und bildet zu der Rotorwelle einen Ringraum aus, so dass das Kühlrohr mit dem Ringraum und mit einem Fluidausgang in Fluidverbindung steht. Zwischen der Rotorwelle und dem Trägerelement ist ein Dichtbereich mit einem Dichtelement vorgesehen, welches beim Durchströmen eines Kühlfluids vom Fluideingang zum Fluidausgang einen Fluidübertritt in einen außerhalb des Dichtbereichs liegenden Raumbereich der elektrischen Maschine zumindest im Wesentlichen verhindert. Die Rotorwelle kann an der dem Fluideingang abgewandten Axialseite fluiddicht verschlossen sein. Weiter können der Fluideingang und der Fluidausgang gemeinsam an ein und derselben Stirnseite der elektrischen Maschine und in noch weiterer Hinsicht insbesondere an einem als Trägerelement fungierenden Lagerschild ausgebildet sein.Within the scope of the present invention, an electrical machine with a fluid cooling device is proposed, which comprises a stator and a rotor and the rotor is mounted rotatably about an axis relative to the stator by means of a rotor shaft. The fluid cooling device has a cooling tube which is fixed by means of a first section to a support element fixed to the stator and which is connected to a fluid inlet. The cooling tube extends with a second self-supporting section axially within a central recess of the rotor shaft and forms an annular space with the rotor shaft, so that the cooling tube is in fluid communication with the annular space and with a fluid outlet. A sealing area with a sealing element is provided between the rotor shaft and the carrier element, which at least substantially prevents fluid from flowing into a space area of the electrical machine that is outside the sealing area when a cooling fluid flows through from the fluid inlet to the fluid outlet. The rotor shaft can be closed in a fluid-tight manner on the axial side facing away from the fluid inlet. Furthermore, the fluid inlet and the fluid outlet can be formed jointly on one and the same end face of the electrical machine and, in still further respects, in particular on a bearing plate functioning as a carrier element.

Gemäß der Erfindung ist bei der elektrischen Maschine vorgesehen, dass an dem, am Trägerelement ausgebildeten Befestigungsbereich für das Kühlrohr ein mit dem Fluidausgang in Fluidverbindung stehender Fluid-Rückstromkanal vorgesehen ist.According to the invention, it is provided in the electrical machine that a fluid backflow channel which is in fluid communication with the fluid outlet is provided on the fastening region for the cooling tube which is formed on the carrier element.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung eines Fluid-Rückstromkanals unmittelbar an dem Befestigungsbereich kann der an diesem stirnseitigen Bereich der elektrischen Maschine vorgesehene Teil der Fluid-Kühleinrichtung kompakter ausgebildet und Bauraum eingespart werden. Ein für einen Durchgang für rückströmendes Kühlfluid zwischen dem feststehenden Abschnitt des Dichtelements und dem Befestigungsbereich vorgehaltener Bauraum kann infolge des Vorschlags eingespart oder anderweitig genutzt werden. Der Fluid-Rückstromkanal kann, wie dieses weiter unten noch beispielhaft ausgeführt ist, auf vielfältige Weise ausgebildet sein.The proposed design of a fluid return flow channel directly on the fastening area allows the part of the fluid cooling device provided on this end area of the electrical machine to be made more compact and space to be saved. A construction space provided for a passage for cooling fluid flowing back between the fixed section of the sealing element and the fastening area can be saved as a result of the proposal or used in some other way. The fluid return flow channel can be designed in a variety of ways, as will be explained below by way of example.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement zweiteilig ausgebildet und mit einem ersten Abschnitt an dem Befestigungsbereich und mit einem zweiten Abschnitt an der Rotorwelle festgelegt sein.According to an advantageous embodiment, the sealing element can be formed in two parts and fixed with a first section on the fastening area and with a second section on the rotor shaft.

Mit Vorteil kann der Befestigungsbereich als ein von einem Grundkörper des Lagerschilds abstehender Axialfortsatz ausgebildet sein. Das Kühlrohr kann an dem Befestigungsbereich in einer einfachen Weise durch eine Presspassung fluiddicht festgelegt werden.The fastening region can advantageously be designed as an axial extension projecting from a base body of the end shield. The cooling tube can be fixed to the fastening area in a simple manner in a fluid-tight manner by an interference fit.

Eine axial besonders kompakte Anordnung kann erzielt werden, indem der Befestigungsbereich koaxial zu der Drehachse ausgebildet ist und zumindest teilweise in die Rotorwelle hineinragt und sich dadurch axial mit dieser überlappt. In weiterer Ausgestaltung kann das Dichtelement mit dem ersten Abschnitt an einem freien Endbereich des Axialfortsatzes und mit dem zweiten Abschnitt an einer Durchmesserstufe der Rotorwelle festgelegt werden. Das Dichtelement kann somit vollständig innerhalb der Rotorwelle angeordnet sein.An axially particularly compact arrangement can be achieved by the fastening region being designed coaxially with the axis of rotation and at least partially protruding into the rotor shaft and thereby axially overlapping with it. In a further embodiment, the sealing element can be fixed with the first section on a free end region of the axial extension and with the second section on a diameter step of the rotor shaft. The sealing element can thus be arranged entirely within the rotor shaft.

Weiterhin kann der außerhalb des Dichtbereichs liegende Raumbereich einen zwischen dem Dichtelement und der Rotorwelle ausgebildeten Ringspalt umfassen, welcher über einen Leckagekanal mit einem Leckageraum in Fluidverbindung steht. Ein durch den Dichtbereich des Dichtelements hindurchtretender Anteil von Kühlfluid kann dadurch zunächst innerhalb der Rotorwelle aufgefangen und gesammelt werden. Auf diese Weise können die miteinander zusammenwirkenden Dichtflächen mit einem vergleichsweise kleinem Durchmesser ausgebildet werden, wodurch die Wirksamkeit des Dichtelements verbessert und der Anteil eines durch das Dichtelement hindurchtretenden Leckagefluids vermindert werden kann.Furthermore, the space area lying outside the sealing area can comprise an annular gap formed between the sealing element and the rotor shaft, which is in fluid communication with a leakage space via a leakage channel. A portion of cooling fluid that passes through the sealing region of the sealing element can thus first be collected and collected within the rotor shaft. In this way, the mutually interacting sealing surfaces with a comparatively small diameter are formed, whereby the effectiveness of the sealing element can be improved and the proportion of a leakage fluid passing through the sealing element can be reduced.

Es versteht sich, dass der Rückstromkanal und der Leckagekanal in günstiger Weise fluidisch getrennt ausgebildet sein sollten. Zur Trennung dieser Kanäle kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Fluid-Rückstromkanal zwischen dem Kühlrohr und dem Befestigungsbereich, insbesondere einem inneren Umfangsbereich des Befestigungsbereichs verlaufen. Gemäß einer fertigungstechnisch günstigen Variante kann der Fluid-Rückstromkanal mindestens eine am Befestigungsbereich an einem inneren Umfangsbereich ausgebildete Nut umfassen, deren offene Seite radial innen durch eine Außenumfangsfläche des Kühlrohrs begrenzt wird. Der Fluid-Rückstromkanal kann ergänzend oder alternativ mit dessen gesamten Querschnitt vollständig im Material des Befestigungsbereichs ausgebildet sein. In noch weiterer Ausgestaltung kann der Fluid-Rückstromkanal auch zwischen dem Befestigungsbereich und dem feststehenden ersten Abschnitt des Dichtelements oder einem weiteren Element, insbesondere einer am Befestigungsbereich angebrachten Abdeckhülse verlaufen. In diesem Fall kann also der Fluid-Rückstromkanal an einem äußeren Umfangsbereich des Befestigungsbereichs vorgesehen sein und dazu insbesondere eine nach radial außen offene Nut umfassen, welche durch den ersten Abschnitt des Dichtelements oder die Abdeckhülse umfangsmäßig verschlossen wird.It goes without saying that the return flow channel and the leakage channel should advantageously be fluidically separated. To separate these channels, according to a preferred embodiment, the fluid return flow channel can run between the cooling tube and the fastening area, in particular an inner peripheral area of the fastening area. According to a variant which is favorable in terms of production technology, the fluid return flow channel can comprise at least one groove formed on the fastening region on an inner circumferential region, the open side of which is delimited radially on the inside by an outer circumferential surface of the cooling tube. The fluid backflow channel can be formed completely or alternatively with its entire cross section in the material of the fastening area. In a further embodiment, the fluid return flow channel can also run between the fastening area and the fixed first section of the sealing element or a further element, in particular a cover sleeve attached to the fastening area. In this case, the fluid return flow channel can therefore be provided on an outer circumferential region of the fastening region and, in particular, comprise a groove that is open radially outwards and is closed circumferentially by the first section of the sealing element or the cover sleeve.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement besonders kompakt als eine axiale Gleitringdichtung ausgebildet sein.According to a further advantageous embodiment, the sealing element can be embodied in a particularly compact manner as an axial mechanical seal.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using an embodiment shown in the figures.

Es zeigen:

  • 1 eine als Fahrzeugachsantrieb ausgebildete elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung mit einem Kühlrohr in einer Axialschnittdarstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein vergrößerter Ausschnitt der Fluid-Kühleinrichtung von 1 im Bereich eines Lagerschildes der elektrischen Maschine;
  • 3 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Maschine im Bereich des Lagerschilds von 3;
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines an einem Gehäuse der elektrischen Maschine ausgebildeten Kühlmittelflansches;
  • 5 eine gegenüber den 1, 2 modifizierte elektrische Maschine mit einer Fluid-Kühleinrichtung mit einem Kühlrohr in einer ausschnittweisen Axialschnittdarstellung im Bereich eines Lagerschildes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 6a eine innere der Fluid-Kühleinrichtung von 5 mit einem an einem Lagerschild vorgesehenen Befestigungsbereich für ein Kühlrohr;
  • 6b eine ausschnittweise stirnseitige Außenansicht des Lagerschilds von 6a mit dem Befestigungsbereich.
Show it:
  • 1 an electrical machine designed as a vehicle axle drive with a fluid cooling device with a cooling tube in an axial sectional view according to a first exemplary embodiment;
  • 2nd an enlarged section of the fluid cooling device of 1 in the area of a bearing plate of the electrical machine;
  • 3rd a perspective view of the electrical machine in the area of the bearing plate of 3rd ;
  • 4th a perspective view of a coolant flange formed on a housing of the electrical machine;
  • 5 one versus the 1 , 2nd modified electrical machine with a fluid cooling device with a cooling tube in a partial axial section in the area of a bearing plate according to a second embodiment;
  • 6a an interior of the fluid cooler of 5 with a fastening area for a cooling pipe provided on a bearing plate;
  • 6b a partial front view of the end shield of 6a with the attachment area.

Die Figuren zeigen eine elektrische Maschine 1, welche insbesondere zum Antreiben eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs vorgesehen und ausgebildet ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine 1 zum Einbau in oder an eine Fahrzeugachse vorgesehen und stellt somit in Verbindung mit weiteren Komponenten einen elektrischen Achsantrieb 2 dar. Die elektrische Maschine 1 gibt ihre Leistung somit an Fahrzeugräder zum Fortbewegen des Fahrzeugs ab. Es werden insofern über die nachfolgend im Detail erläuterte elektrische Maschine 1 hinausgehend ebenso ein elektrischer Fahrzeugantrieb und ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine 1 beschrieben.The figures show an electrical machine 1 , which is provided and designed in particular for driving an electric or hybrid vehicle. In particular, the electrical machine 1 intended for installation in or on a vehicle axle and thus provides an electric axle drive in conjunction with other components 2nd The electrical machine 1 thus delivers its power to vehicle wheels for moving the vehicle. In this respect, the electrical machine explained in detail below 1 going beyond that also an electric vehicle drive and a vehicle with such an electric machine 1 described.

Die elektrische Maschine 1 umfasst einen in einem Gehäuse 3 festgelegten Stator 4 mit einem Statorblechpaket 5 und mit einer Statorwicklung 6 und einen Rotor 7 mit einem Rotorblechpaket 8 und mit einem Kurzschlusskäfig 9. Di elektrische Maschine 1 ist somit als eine Asynchronmaschine ausgebildet. Der Rotor 7 ist mittels einer Rotorwelle 10, einem an einem ersten Lagerschild 11 angeordneten ersten Lager 13 und einem an einem zweiten Lagerschild 12 angeordneten zweiten Lager 14 um eine Achse A drehbar zu dem Stator 4 gelagert. Die Rotorwelle 10 steht mit einem in 1 links dargestellten Getriebe 36 in Wirkverbindung, welches das Motordrehmoment über weitere, hier zeichnerisch nicht dargestellte Übertragungsorgane an Fahrzeugräder übertragen kann.The electrical machine 1 includes one in a housing 3rd fixed stator 4th with a stator laminated core 5 and with a stator winding 6 and a rotor 7 with a rotor laminated core 8th and with a short-circuit cage 9 . The electric machine 1 is thus designed as an asynchronous machine. The rotor 7 is by means of a rotor shaft 10th , one on a first end shield 11 arranged first camp 13 and one on a second end shield 12th arranged second camp 14 around an axis A rotatable to the stator 4th stored. The rotor shaft 10th stands with an in 1 gearbox shown on the left 36 in operative connection, which can transmit the engine torque to vehicle wheels via further transmission elements, not shown here in the drawing.

Die elektrische Maschine 1 weist eine von einem Kühlfluid durchströmbare Fluid-Kühleinrichtung 15 auf, welche eine aufgenommene Verlustwärme an einen außerhalb der elektrischen Maschine 1 befindlichen Wärmetauscher abgeben kann.The electrical machine 1 has a fluid cooling device through which a cooling fluid can flow 15 on, which absorbs a dissipated heat to an outside of the electrical machine 1 heat exchanger located.

Die Fluid-Kühleinrichtung 15 umfasst ein metallisches Kühlrohr 16, welches an einem zum Stator 4 festen Trägerelement 17, insbesondere an dem ersten Lagerschild 11 festgelegt ist und welches über eine axiale Fluid-Eintrittsöffnung 16f mit einem an dem Lagerschild 11 vorgesehenen Fluideingang 18 in Verbindung steht. Das Kühlrohr weist eine lanzenförmige Gestalt auf, wobei dessen axiale Erstreckung L um ein Vielfaches größer als dessen Durchmesser D ist. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Verhältnis L/D > 10, insbesondere ist L/D > 15 und beträgt konkret etwa 17. Das Kühlrohr 16 ist dabei axial lediglich einseitig mittels eines ersten Abschnitts 16a durch das Lagerschild 11 gelagert und erstreckt sich mit dessen größeren zweiten freistehenden Abschnitt 16b in axialer Richtung innerhalb einer zentralen Ausnehmung 10a der Rotorwelle 10 und bildet zu der Rotorwelle 10 einen Ringraum 10b aus. Ein Längenverhältnis einer Länge des ersten Abschnitts 16a zu einer Länge des zweiten Abschnitts 16b, das heißt das Verhältnis der Länge des befestigten Abschnitts 16a zur Länge des unbefestigten, freien Abschnitts 16b ist größer 10 und beträgt konkret etwa 14.The fluid cooler 15 includes a metallic cooling tube 16 which at one to the stator 4th fixed support element 17th , especially on the first end shield 11 is fixed and which one via an axial fluid inlet opening 16f with one on the end shield 11 provided fluid inlet 18th communicates. The cooling tube has one lance-shaped shape, with its axial extension L many times larger than its diameter D is. In the exemplary embodiment, this ratio is L / D> 10, in particular L / D> 15 and is approximately approximately 17th . The cooling pipe 16 is axially only on one side by means of a first section 16a through the end shield 11 stored and extends with its larger second free-standing section 16b in the axial direction within a central recess 10a the rotor shaft 10th and forms to the rotor shaft 10th an annulus 10b out. An aspect ratio of a length of the first section 16a to a length of the second section 16b , that is the ratio of the length of the fastened section 16a to the length of the unpaved, free section 16b is bigger 10th and is approximately approximately 14 .

Das Kühlrohr 16 ist axial beidseitig offen und steht somit in dem mit 1 gezeigten eingebauten Zustand über eine axiale Fluid-Austrittsöffnung 16e gleichzeitig mit dem Ringraum 10b und mit einem gleichfalls am ersten Lagerschild 11 vorgesehenen Fluidausgang 19 in Fluidverbindung. Das erste Lagerschild 11 weist zur Ausbildung des Fluideingangs 18 eine zentrale erste Durchgangsöffnung 11a und zur Ausbildung des Fluidausgangs 19 eine radial zu der ersten Durchgangsöffnung angeordnete zweite Durchgangsöffnung 11b auf. Beide Durchgangsöffnungen 11a, b treten somit an einer dem Rotor 7 abgewandten stirnseitigen Montagefläche 11c aus dem Lagerschild 11 aus.The cooling pipe 16 is axially open on both sides and is therefore in the 1 shown installed state via an axial fluid outlet opening 16e simultaneously with the annulus 10b and also with one on the first end shield 11 provided fluid outlet 19th in fluid communication. The first end shield 11 points to the formation of the fluid inlet 18th a central first through opening 11a and to form the fluid outlet 19th a second through opening arranged radially to the first through opening 11b on. Both through openings 11a , b thus occur on the rotor 7 facing mounting surface 11c from the end shield 11 out.

Zwischen der Rotorwelle 10 und dem als Trägerelement 17 fungierenden Lagerschild 11 ist ein Dichtbereich 20 mit einem Dichtelement 21 vorgesehen. Das Dichtelement 21 hat die Aufgabe, beim Durchströmen des Kühlfluids vom Fluideingang 18 zum Fluidausgang 19 einen Fluidübertritt in einen außerhalb des Dichtbereichs 20 liegenden Raumbereich 22 der elektrischen Maschine 1 zumindest im Wesentlichen zu verhindern.Between the rotor shaft 10th and that as a carrier element 17th acting end shield 11 is a sealing area 20th with a sealing element 21 intended. The sealing element 21 has the task of flowing through the cooling fluid from the fluid inlet 18th to the fluid outlet 19th a fluid transfer into an outside of the sealing area 20th lying area 22 of the electrical machine 1 to prevent at least essentially.

Das Dichtelement 21 ist vorliegend als eine axiale Gleitringdichtung 23 ausgebildet ist. Die Gleitringdichtung 23 umfasst einen ersten Abschnitt 23a, welcher an dem Trägerelement 17 festgelegt ist und umfasst weiter einen zweiten Abschnitt 23b, welcher an der Rotorwelle 10 festgelegt ist und welcher mit dem ersten Abschnitt 23a in Dichtverbindung steht. Dabei ist der zweite Abschnitt 23b der Gleitringdichtung 23 zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Lager 13 angeordnet. Das im Ringraum 10b in axialer Richtung zum Fluidausgang 19 strömende Kühlfluid passiert den Dichtbereich 20 und wird dann durch einen radial zwischen einem Befestigungsbereich 11f des Lagerschilds 11 bzw. allgemein des Trägerelements 17 und dem zweiten Abschnitt 23b ausgebildeten Fluiddurchgang 42 geleitet, um schließlich durch die Durchgangsöffnung 11b zum Fluidausgang 19 zu gelangen. Das Kühlfluid kann radial außerhalb des Befestigungsbereichs 11f vorbeifließen.The sealing element 21 is available as an axial mechanical seal 23 is trained. The mechanical seal 23 includes a first section 23a which on the support element 17th is defined and further comprises a second section 23b which on the rotor shaft 10th is fixed and which one with the first section 23a is in a sealed connection. Here is the second section 23b the mechanical seal 23 at least partially axially overlapping to the first bearing 13 arranged. That in the annulus 10b in the axial direction to the fluid outlet 19th flowing cooling fluid passes the sealing area 20th and is then replaced by a radial between an attachment area 11f of the end shield 11 or generally of the carrier element 17th and the second section 23b trained fluid passage 42 finally passed through the through opening 11b to the fluid outlet 19th to get. The cooling fluid can radially outside the mounting area 11f flow past.

Weiterhin weist das erste Lager 13 sowohl an der der Gleitringdichtung 23 zugewandten Axialseite als auch an der dem Rotorblechpaket 8 zugewandten Axialseite eine zwischen einem radial inneren Lagerring 13a und einem radial äußeren Lagerring 13b wirkende Dichtungsanordnung 13c mit zwei Dichtscheiben 13d, e auf. Der Lagerinnenraum 13f ist weiter mittels eines Hochdrehzahl-Fetts gegenüber einem Eindringen von Kühlfluid abgedichtet ist. Dadurch wird einerseits das Lager 13 geschmiert und andererseits wird durch die geschaffene Fett-Barriere ein Eindringen von Fluid in den inneren Raumbereich 22 der elektrischen Maschine 1 vermieden.Furthermore, the first camp 13 both on the mechanical seal 23 facing axial side as well as on the rotor core 8th facing axial side between a radially inner bearing ring 13a and a radially outer bearing ring 13b acting sealing arrangement 13c with two sealing washers 13d , e on. The warehouse interior 13f is further sealed against ingress of cooling fluid by means of a high speed grease. On the one hand, this makes the warehouse 13 lubricated and on the other hand, the created grease barrier prevents fluid from penetrating into the inner space 22 of the electrical machine 1 avoided.

Zu einer merklichen Vergrößerung der fluidgekühlten Innenumfangsfläche der Rotorwelle 10 und damit zum Zwecke einer weiteren Verbesserung der Kühlwirkung kann ein Innendurchmesser 10c der Rotorwelle 10 bzw. der dort vorhandenen zentralen Ausnehmung 10a im Bereich einer axialen Erstreckung des Rotorblechpakets 8 größer ausgebildet sein als im Bereich des ersten Lagers 13.For a noticeable increase in the fluid-cooled inner circumferential surface of the rotor shaft 10th and thus for the purpose of further improving the cooling effect, an inner diameter 10c the rotor shaft 10th or the central recess there 10a in the area of an axial extension of the rotor laminated core 8th be larger than in the area of the first bearing 13 .

Wie erkennbar, ist die Rotorwelle 10 als eine Hohlwelle ausgebildet und an der dem Fluideingang 18 abgewandten Axialseite fluiddicht durch einen Verschluss 24 verschlossen. Die Fluidströmung erfährt durch die koaxiale Anordnung von Rotorwelle 10 und Kühlrohr 16 eine Richtungsumkehr entgegen der Einströmrichtung und kann auf der Axialseite des Fluideingangs 18 wieder ausströmen, wozu lediglich auf dieser Seite eine Dichtungsanordnung in Form des Dichtelements 21 erforderlich ist.As can be seen, the rotor shaft 10th formed as a hollow shaft and at the fluid inlet 18th Axial side facing away fluid-tight by a closure 24th locked. The fluid flow is experienced by the coaxial arrangement of the rotor shaft 10th and cooling pipe 16 a reversal of direction against the inflow direction and can on the axial side of the fluid inlet 18th flow out again, for which purpose only a sealing arrangement in the form of the sealing element on this side 21 is required.

Von dem ersten Lagerschild 11 sind somit das Kühlrohr 16, das erste Lager 13 und der statorfeste Abschnitt 23a des Dichtelements 23 aufgenommen. Das erste Lagerschild 11 nimmt zudem ein mit der Rotorwelle 10 zusammenwirkendes elektrisches Potenzialausgleichselement 25 auf. Vorliegend ist als Potenzialausgleichselement 25 eine Schleifringanordnung 26 vorgesehen, welche als Wellenspannungen auftretende Potenzialunterschiede zwischen dem Stator 4 und dem Rotor 7 durch elektrischen Kurzschluss abbaut. Das Potenzialausgleichselement 25 ist axial benachbart zu dem ersten Lager 13 angeordnet, insbesondere axial zwischen dem Lager 13 und dem Rotorblechpaket 8.From the first end shield 11 are the cooling pipe 16 , the first camp 13 and the stator-fixed section 23a of the sealing element 23 added. The first end shield 11 also takes one with the rotor shaft 10th interacting electrical equipotential bonding element 25th on. This is a potential equalization element 25th a slip ring arrangement 26 provided, which occurs as shaft voltages potential differences between the stator 4th and the rotor 7 degrades through electrical short circuit. The potential equalization element 25th is axially adjacent to the first bearing 13 arranged, in particular axially between the bearing 13 and the rotor laminated core 8th .

Das Kühlrohr 16 ist an dem am Lagerschild 11 bzw. allgemein am Trägerelement 17 vorgesehenen Befestigungsbereich 11f fluiddicht festgelegt. Insbesondere ist das Kühlrohr 16 mittels einer Presspassung in einen von einem Grundkörper 11d des Lagerschilds 11 abstehenden rohrförmigen Axialfortsatz 11e angeordnet, welcher den Befestigungsbereich 11f ausbildet. Der Befestigungsbereich 11f und die Rotorwelle 10 sind zueinander koaxial um die Achse A ausgebildet. Es ist in den Figuren erkennbar, dass sich der Befestigungsbereich 11f axial teilweise mit dem statorfesten Abschnitt 23a des Dichtelements 21 bzw. der Gleitringdichtung 23 überdeckt.The cooling pipe 16 is on the one on the end shield 11 or generally on the support element 17th provided attachment area 11f fixed in a fluid-tight manner. In particular, the cooling pipe 16 by means of a press fit into one of a base body 11d of the end shield 11 protruding tubular axial extension 11e arranged which the fastening area 11f trains. The attachment area 11f and the rotor shaft 10th are coaxial with each other around the axis A educated. It can be seen in the figures that the fastening area 11f axially partially with the stator-fixed section 23a of the sealing element 21 or the mechanical seal 23 covered.

Zurückkommend zu der Montagefläche 11c ist dort ein Deckelement 27 aus einem Kunststoff mit einer Steganordnung 27a fluiddicht angeordnet. Dabei sind durch die Steganordnung 27a zwischen dem Lagerschild 11 und dem Deckelement 27 ein Fluidzulaufkanal 28 und ein Fluidablaufkanal 29 ausgebildet. Die genannten Kanäle 28, 29 können zumindest auch abschnittweise allein von dem Deckelement 27 berandet sein. Bei Verzicht auf ein solches Deckelement 27 können der Fluidzulaufkanal 28 und der Fluidablaufkanal 29 ebenso in dem ersten Lagerschild 11 ausgebildet sein.Returning to the assembly area 11c is a cover element there 27 made of a plastic with a web arrangement 27a arranged in a fluid-tight manner. Are by the web arrangement 27a between the end shield 11 and the cover element 27 a fluid feed channel 28 and a fluid drain channel 29 educated. The channels mentioned 28 , 29 can at least in sections alone from the cover element 27 be bordered. If such a cover element is dispensed with 27 can the fluid inlet channel 28 and the fluid drain channel 29 also in the first end shield 11 be trained.

Das Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 1 ist als Gußteil aus einem Leichtmetallwerkstoff, vorliegend aus einem Aluminiumwerkstoff ausgebildet. Das Gehäuse 3 bildet gleichzeitig einen den Stator 4 außen umgebenden Fluid-Kühlmantel 30 mit einer Fluidkanalanordnung 31 aus. Das Gehäuse 3 weist auf der dem ersten Lagerschild 11 zugewandten Seite einen damit integral ausgebildeten Kühlmittelflansch 32 mit zwei Fluid-Kanalabschnitten 32a, b auf, welche hier mit dem Fluidzulaufkanal 28 und dem Fluidablaufkanal 29 des Deckelements 27 in Fluidverbindung stehen. Der Fluid-Kanalabschnitt 32a bildet dabei einen externen Kühlmittelanschluss 40 aus. Ein weiterer, hier zeichnerisch nicht dargestellter externer Kühlmittelanschluss kann beispielsweise an einer anderen Position des Statorkühlmantels oder an einer Leistungselektronik zum Ansteuern der elektrischen Maschine 1 angeordnet sein, welche mit deren Gehäuse und mit deren Kühlkreislauf mit der elektrischen Maschine 1 und mit der dort ausgebildeten Fluid-Kühleinrichtung 15 verbunden ist. Der weitere Fluid-Kanalabschnitt 32b bildet hingegen einen Verbindungskanal zu dem Fluid-Kühlmantel 30 des Stators 4 aus. Die Fluid-Kühleinrichtung 15 kann somit einen Kühlabschnitt 15a zur Kühlung des Rotors 7 und einen Kühlabschnitt 15b zur Kühlung des Stators 4 aufweisen, welche nacheinander von dem Kühlfluid durchflossen werden und wobei eine zwischen diesen vorgesehene Fluidverbindung als ein fester, schlauchloser Verbindungskanal 32b ausgebildet ist.The housing 3rd of the electrical machine 1 is a cast part made of a light metal material, in the present case made of an aluminum material. The housing 3rd forms a stator at the same time 4th external fluid cooling jacket 30th with a fluid channel arrangement 31 out. The housing 3rd points to the first end shield 11 facing side an integrally formed coolant flange 32 with two fluid channel sections 32a , b on which here with the fluid inlet channel 28 and the fluid drain channel 29 of the cover element 27 are in fluid communication. The fluid channel section 32a forms an external coolant connection 40 out. Another external coolant connection, not shown here in the drawing, can be located, for example, in another position of the stator cooling jacket or in power electronics for controlling the electrical machine 1 be arranged, which with their housing and with their cooling circuit with the electrical machine 1 and with the fluid cooling device formed there 15 connected is. The further fluid channel section 32b forms a connection channel to the fluid cooling jacket 30th of the stator 4th out. The fluid cooler 15 can thus have a cooling section 15a for cooling the rotor 7 and a cooling section 15b for cooling the stator 4th have, which are successively flowed through by the cooling fluid and a fluid connection provided between them as a solid, tubeless connection channel 32b is trained.

Außerhalb des Dichtelements 21, also an der dem strömenden Kühlfluid abgewandten Seite der Gleitringdichtung 23 ist ein Leckageraum 33 mit einem Fluid-Sammelbereich 34 vorgesehen, in welchen ein durch den Dichtbereich 20 hindurchtretender Anteil des Kühlfluids eintreten und gesammelt werden kann. Der Leckageraum 33 weist weiterhin einen Gas-Sammelbereich 35 auf, welcher in einer Betriebslage der elektrischen Maschine 1 gegenüber dem Fluid-Sammelbereich 34 geodätisch höher angeordnet ist. Bei Verwendung eines Kühlfluids mit stofflich zumindest einer flüchtigen Komponente kann diese über die Gleitringdichtung 23 entweichen und sich in dem Gas-Sammelbereich 35 sammeln.Outside the sealing element 21 , that is on the side of the mechanical seal facing away from the flowing cooling fluid 23 is a leakage room 33 with a fluid collection area 34 provided in which a through the sealing area 20th passing portion of the cooling fluid can enter and be collected. The leakage room 33 also has a gas collection area 35 on which in an operating position of the electrical machine 1 opposite the fluid collection area 34 is geodetically higher. When using a cooling fluid with at least one volatile component, this can be done via the mechanical seal 23 escape and get into the gas collection area 35 collect.

Sofern das Kühlfluid beim Entweichen der flüchtigen Komponente eine feststoffförmige Komponente ausscheidet, so wird diese gleichfalls von dem Fluid-Sammelbereich 34 aufgenommen. Zur Entnahme des feststoffförmigen Bestandteiles ist an dem Fluid-Sammelbereich 34 eine verschließbare Eingriffsöffnung 34a mit einem abnehmbaren Verschlussdeckel 34b vorgesehen.If the cooling fluid exudes a solid-shaped component when the volatile component escapes, this component is also removed from the fluid collection area 34 added. To remove the solid-form component is at the fluid collection area 34 a lockable opening 34a with a removable cover 34b intended.

Zur Entfernung eines in dem Fluid-Sammelbereich 34 vorhandenen Kühlfluids ist an diesem eine verschließbare Fluid-Ablassöffnung 34c mit einem Ablasselement 34d, insbesondere einer Ablassschraube oder einem Ablassstopfen vorgesehen. Die Fluid-Ablassöffnung 34c ist in einer Betriebslage der elektrischen Maschine 1 im Wesentlichen geodätisch nach unten ausgerichtet und gegenüber einer Gas-Ablassöffnung 35a des Gas-Sammelbereichs 35 geodätisch tiefer angeordnet. Zur leichten Entnahme von feststoffförmigen Bestandteilen ist die Eingriffsöffnung des Verschlussdeckels 34b mit einem größeren Querschnitt als die Fluid-Ablassöffnung 35a ausgebildet.To remove one in the fluid collection area 34 Existing cooling fluid is a closable fluid drain opening 34c with a drain element 34d , in particular a drain plug or a drain plug. The fluid drain opening 34c is in an operating position of the electrical machine 1 oriented essentially geodetically downwards and opposite a gas discharge opening 35a of the gas collection area 35 geodetically arranged lower. The engagement opening of the cover is for easy removal of solids-like components 34b with a larger cross section than the fluid drain opening 35a educated.

Die Fluid-Ablassöffnung 34c ist zumindest näherungsweise auf einer 06Uhr-Position vorgesehen, das heißt etwa zwischen einer 05Uhr- und einer 07Uhr-Position. Die Gas-Ablassöffnung 35a ist demgegenüber zumindest näherungsweise auf einer 12Uhr-Position vorgesehen, das heißt etwa zwischen einer 11Uhr- und einer 01Uhr-Position. Der Fluid-Sammelbereich 34 und der Gas-Sammelbereich 35 sind zumindest näherungsweise auf derselben axialen Position vorgesehen. Des Weiteren kann sich auch die Gleitringdichtung 23 an dieser axialen Position befinden oder sich zumindest axial mit dem Fluid-Sammelbereich 34 und/oder dem Gas-Sammelbereich 35 überlappen.The fluid drain opening 34c is provided at least approximately at a 6 o'clock position, that is to say between a 5 o'clock and a 7 o'clock position. The gas drain opening 35a on the other hand is provided at least approximately at a 12 o'clock position, that is to say between an 11 o'clock and a 01 o'clock position. The fluid collection area 34 and the gas collection area 35 are provided at least approximately in the same axial position. The mechanical seal can also be used 23 are at this axial position or at least axially with the fluid collection area 34 and / or the gas collection area 35 overlap.

Die Gas-Ablassöffnung 35a des Gas-Sammelbereichs 35 weist weiterhin ein Druckausgleichselement 41 auf, wodurch wird ein Entweichen von Gasen aus dem Gas-Sammelbereich 35 ermöglicht wird. Das Druckausgleichselement 41 umfasst eine semipermeable Membran, welche zur Ermöglichung eines Druckausgleichs luftdurchlässig, jedoch nicht fluid-durchlässig ist.The gas drain opening 35a of the gas collection area 35 also has a pressure compensation element 41 on, causing gas to escape from the gas collection area 35 is made possible. The pressure compensation element 41 comprises a semipermeable membrane which is permeable to air to allow pressure equalization, but is not permeable to fluid.

Wie bereits vorher angesprochen, ist zur Lagerung des Rotors 7 zusätzlich zu dem ersten Lager 13 axial beabstandet das zweite Lager 14 vorgesehen, welches bei Bedarf ebenso axial ein- oder beidseitig mit Dichtringen und mit einer Schmiermittelfüllung ausgeführt sein kann. Das Lager 14 ist radial zwischen der Rotorwelle 10 und dem zweiten Lagerschild 12 vorgesehen, wobei sich das Rotorblechpaket 8 in einem axialen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Lager 11, 12 erstreckt. Wie erkennbar, erstreckt sich zum Zwecke einer verbesserten Kühlung die zentrale Ausnehmung 10a innerhalb der Rotorwelle 10 axial durch das zweite Lager 14 hindurch. Das Kühlrohr 16 erstreckt sich innerhalb der Rotorwelle 10 axial gleichfalls über das zweite Lager 12 hinaus. Wie weiter erkennbar, ist der Innendurchmesser der Rotorwelle 10 im Bereich der axialen Erstreckung des Rotorblechpakets 8 und im Bereich des zweiten Lagers 12 größer als im Bereich des ersten Lagers 11.As mentioned earlier, is for bearing the rotor 7 in addition to the first camp 13 axially spaced the second bearing 14 provided which, if necessary, can also be designed axially on one or both sides with sealing rings and with a lubricant filling. The warehouse 14 is radial between the rotor shaft 10th and the second End shield 12th provided, with the rotor core 8th in an axial space between the first and second bearings 11 , 12th extends. As can be seen, the central recess extends for the purpose of improved cooling 10a inside the rotor shaft 10th axially through the second bearing 14 through it. The cooling pipe 16 extends within the rotor shaft 10th axially also via the second bearing 12th out. As can be seen further, the inside diameter of the rotor shaft 10th in the area of the axial extension of the rotor laminated core 8th and in the area of the second warehouse 12th larger than in the area of the first warehouse 11 .

In dem erläuterten Ausführungsbeispiel weist die Rotorwelle 10 einen sich axial über das zweite Lager 12 hinausragenden und in das Getriebe 36 führenden Wellenabschnitt mit einem als Zahnrad 37 ausgebildeten Abtriebselement 38 auf. Die zentrale Ausnehmung 10a der Rotorwelle 10 erstreckt sich axial bis in den Bereich des Abtriebselements 38 und kann somit ebenso von dem Kühlfluid durchströmt werden. Gemäß einer Modifikation der Anordnung kann sich das Kühlrohr 16 gleichfalls axial bis in den genannten Bereich erstrecken. Das Abtriebselement 38 und damit in Wärmeaustausch stehende weitere Elemente und/oder ein außerhalb der Rotorwelle 10 befindliches Schmier- oder Kühlmittel können somit ebenfalls in den Wirkungsbereich der Fluid-Kühleinrichtung 15 gelangen und gekühlt werden.In the illustrated embodiment, the rotor shaft has 10th one axially over the second bearing 12th protruding and into the transmission 36 leading shaft section with a gear wheel 37 trained output element 38 on. The central recess 10a the rotor shaft 10th extends axially into the area of the driven element 38 and can thus also be flowed through by the cooling fluid. According to a modification of the arrangement, the cooling pipe can 16 also extend axially into the area mentioned. The output element 38 and thus further elements in heat exchange and / or one outside the rotor shaft 10th Lubricant or coolant present can thus also be in the range of action of the fluid cooling device 15 arrive and be cooled.

Wie noch weiter in den Figuren erkennbar, ist das Abtriebselement 38 an der Rotorwelle 10 axial zwischen dem zweiten Lager 14 und einem dritten Lager 39 angeordnet. Dabei reicht die zentrale Ausnehmung 10a der Rotorwelle 10 axial bis in den Bereich des dritten Lagers 39 heran und wird also bis zu dieser Position von dem Kühlfluid durchströmt. Das dritte Lager 39 befindet sich somit gleichfalls im Wirkungsbereich der vorstehend beschriebenen Fluid-Kühleinrichtung 15.As can be seen further in the figures, the output element 38 on the rotor shaft 10th axially between the second bearing 14 and a third camp 39 arranged. The central recess is sufficient 10a the rotor shaft 10th axially to the area of the third bearing 39 approach and is thus flowed through by the cooling fluid up to this position. The third camp 39 is thus also in the effective range of the fluid cooling device described above 15 .

Die 5, 6a und 6b zeigten in einer ausschnittweisen Darstellung einer gegenüber der Anordnung von 1 im Bereich des ersten Lagerschilds 11, des Fluidausgangs 19 und der Gleitringdichtung 23 modifizierten Fluid-Kühleinrichtung 15, welche nachfolgend detailliert beschrieben wird. Dieses Ausführungsbeispiel basiert auf demselben, vorstehend anhand der 1-4 erläuterten Grundaufbau. Die dazu beschriebenen Merkmale und Ausgestaltungsvarianten sollen hierbei bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede gleichfalls zutreffen bzw. vorhanden sein.The 5 , 6a and 6b showed a detail of one versus the arrangement of 1 in the area of the first end shield 11 , the fluid outlet 19th and the mechanical seal 23 modified fluid cooling device 15 , which is described in detail below. This embodiment is based on the same, above with reference to the 1-4 explained basic structure. The features and design variants described for this purpose should also apply or be present except for the differences described below.

Das Kühlrohr 16 ist wiederum mit dem ersten Abschnitt 16a an dem Befestigungsbereich 11f festgelegt und erstreckt sich mit dem zweiten freitragenden Abschnitt 16b axial innerhalb der zentralen Ausnehmung 10a der Rotorwelle 10. Das Kühlrohr 16 bildet zu der Rotorwelle 10 den Ringraum 10b aus, so dass das Kühlrohr 16 mit dem Ringraum 10b und mit dem Fluidausgang 19 in Fluidverbindung steht. Die Rotorwelle 10 ist ebenso, wie zuvor erläutert an der dem Fluideingang 18 abgewandten Axialseite fluiddicht verschlossen, wozu die Ausnehmung 10a axial nur einseitig offen ausgeführt ist. Der Fluideingang 18 und der Fluidausgang 19 sind hierbei gemeinsam an ein und derselben Stirnseite der elektrischen Maschine 1 und insbesondere an dem als Trägerelement 17 fungierenden Lagerschild 11 ausgebildet. Zwischen der Rotorwelle 10 und dem Trägerelement 17 ist gleichfalls der Dichtbereich 20 mit dem Dichtelement 21 vorgesehen, welches beim Durchströmen eines Kühlfluids vom Fluideingang 18 zum Fluidausgang 19 einen Fluidübertritt in den außerhalb des Dichtbereichs 20 liegenden Raumbereich 22 der elektrischen Maschine 1 zumindest im Wesentlichen verhindert.The cooling pipe 16 is again with the first section 16a at the attachment area 11f fixed and extending with the second cantilevered section 16b axially within the central recess 10a the rotor shaft 10th . The cooling pipe 16 forms to the rotor shaft 10th the annulus 10b out so the cooling tube 16 with the annulus 10b and with the fluid outlet 19th is in fluid communication. The rotor shaft 10th is, as previously explained, at the fluid inlet 18th facing away from the axial side fluid-tight, including the recess 10a is only axially open on one side. The fluid inlet 18th and the fluid outlet 19th are here together on one and the same end face of the electrical machine 1 and in particular on the as a carrier element 17th acting end shield 11 educated. Between the rotor shaft 10th and the carrier element 17th is also the sealing area 20th with the sealing element 21 provided which, when a cooling fluid flows through from the fluid inlet 18th to the fluid outlet 19th a fluid transfer into the outside of the sealing area 20th lying area 22 of the electrical machine 1 at least essentially prevented.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Befestigungsbereich 11f ein mit dem Fluidausgang 19 in Fluidverbindung stehender Fluid-Rückstromkanal 11g ausgebildet ist.In this embodiment it is provided that on the fastening area 11f one with the fluid outlet 19th fluid backflow channel in fluid communication 11g is trained.

Im weiteren Unterschied zu dem vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel ist die axiale Gleitringdichtung 23 mit dem ersten Abschnitt 23a unmittelbar an dem Befestigungsbereich 11f und mit dem zweiten Abschnitt 23b an der Rotorwelle 10 festgelegt. Der Befestigungsbereich 11f ist wieder als ein von einem Grundkörper 11d des Lagerschilds 11 abstehender Axialfortsatz 11e ausgebildet, an dem das Kühlrohr 16 durch eine Presspassung fluiddicht festgelegt ist. Der Befestigungsbereich 11f ist koaxial zur Achse A ausgebildet, ragt zumindest teilweise in die Rotorwelle 10 hinein und überlappt sich axial mit dieser. Wie in 5 erkennbar, ist das Dichtelement 21 mit dem ersten Abschnitt 23a an einem freien Endbereich 11h des Axialfortsatzes 11e und mit dem zweiten Abschnitt 23b an einer Durchmesserstufe 10d der Rotorwelle 10 festgelegt.Another difference from the first exemplary embodiment explained above is the axial mechanical seal 23 with the first section 23a immediately at the attachment area 11f and with the second section 23b on the rotor shaft 10th fixed. The attachment area 11f is again as one of a basic body 11d of the end shield 11 protruding axial process 11e trained on the cooling tube 16 is fluid-tight by an interference fit. The attachment area 11f is coaxial to the axis A formed, at least partially protrudes into the rotor shaft 10th and axially overlaps with it. As in 5 recognizable is the sealing element 21 with the first section 23a at a free end area 11h of the axial process 11e and with the second section 23b at a diameter step 10d the rotor shaft 10th fixed.

Wie weiter erkennbar, umfasst der außerhalb des Dichtbereichs 20 liegende Raumbereich 22 einen zwischen dem Dichtelement 21 und der Rotorwelle 10 ausgebildeten Ringspalt 22a, welcher über einen Leckagekanal 33a mit dem Leckageraum 33 in Fluidverbindung steht. Ein durch den Dichtbereich 20 des Dichtelements 21 hindurchtretender Anteil von Kühlfluid kann dadurch zunächst innerhalb der Rotorwelle 10 aufgefangen und gesammelt werden. Das Dichtelement 21 ist somit vollständig innerhalb der Rotorwelle 10 angeordnet.As can be seen further, this includes outside the sealing area 20th lying area 22 one between the sealing element 21 and the rotor shaft 10th trained annular gap 22a which has a leakage channel 33a with the leakage room 33 is in fluid communication. One through the sealing area 20th of the sealing element 21 As a result, the proportion of cooling fluid that passes through can initially be inside the rotor shaft 10th to be caught and collected. The sealing element 21 is therefore completely within the rotor shaft 10th arranged.

Der Fluid-Rückstromkanal 11g und der Leckagekanal 33a sind fluidisch getrennt ausgebildet. Der Fluid-Rückstromkanal 11g umfasst vorliegend vier am Innenumfang des Befestigungsbereichs 11f ausgebildete axial verlaufende Nuten 111g, 112g, 113g, 114g, welche an der nunmehr offenen Innenumfangsfläche 11j durch eine Außenumfangsfläche 16c des Kühlrohrs 16 verschlossen sind. Anstelle der Durchgangsöffnung 11b des ersten Ausführungsbeispiels (2) sind jeweils schräg verlaufender Kanalabschnitte 11k bzw. 111k, 112k, 113k, 114k vorgesehen, welche an der Montagefläche 11c gemeinsam in eine bogenförmige Ausnehmung 11l des Fluidausgangs 19 münden. Die Nuten 111g-114g sind aus fertigungstechnischen Gründen axial durchgehend ausgeführt und münden im Fluideingang 18.The fluid backflow channel 11g and the leakage channel 33a are fluidically separated. The fluid backflow channel 11g in the present case comprises four on the inner circumference of the fastening area 11f trained axially extending grooves 111g , 112g , 113g , 114g which on the now open inner peripheral surface 11j through an outer peripheral surface 16c of the cooling pipe 16 are closed. Instead of the through opening 11b of the first embodiment ( 2nd ) are inclined channel sections 11k respectively. 111k , 112k , 113k , 114k provided which on the mounting surface 11c together in an arcuate recess 11l of the fluid outlet 19th flow out. The grooves 111g-114g are axially continuous for manufacturing reasons and flow into the fluid inlet 18th .

An dieser Position ist der Fluidkreislauf fluidisch kurz geschlossen, wodurch ein in funktionaler Hinsicht vernachlässigbares Totfluidareal erzeugt wird. Die ansonsten fluiddichte Verbindung des Kühlrohres 16 zu dem Befestigungsbereich 11f ist somit im Bereich der Nuten 111g, 112g, 113g, 114g aufgehoben. Alternativ können die Nuten 111g, 112g, 113g, 114g am Lagerschild 11 stirnseitig auch verschlossen sein, um dadurch den Fluideingang 18 vom Fluidausgang 19 strömungsmäßig zu trennen. Beispielweise kann dazu an dem dort befindlichen axialen Ende des Kühlrohres 16 ein Ringbund vorgesehen werden, welcher die Nuten 111g, 112g, 113g, 114g radial überdeckt und somit an dieser Position axial verschließt.At this position, the fluid circuit is briefly closed fluidically, which creates a functionally negligible dead fluid area. The otherwise fluid-tight connection of the cooling pipe 16 to the attachment area 11f is therefore in the area of the grooves 111g , 112g , 113g , 114g canceled. Alternatively, the grooves 111g , 112g , 113g , 114g on the end shield 11 also be closed at the end, thereby the fluid inlet 18th from the fluid outlet 19th to separate in terms of flow. For example, at the axial end of the cooling tube located there 16 a collar should be provided, which the grooves 111g , 112g , 113g , 114g radially covered and thus axially closes at this position.

In der vorstehenden Beschreibung wurden Bezeichnungen von Funktionselementen teilweise mit Bezug auf eine feste Strömungsrichtung gewählt. Bei der erläuterten elektrischen Maschine ist die Strömungsrichtung des Kühlfluids innerhalb der Fluid-Kühleinrichtung grundsätzlich umkehrbar. Die mit Bezug zur Strömungsrichtung bezeichneten Funktionselemente erhalten bei umgekehrter Strömungsrichtung die entsprechend gegenläufige Bedeutung. Das heißt, dass beispielsweise ein als Fluideingang bezeichneter Abschnitt oder Bereich nunmehr den Fluidausgang bildet usw.In the above description, designations of functional elements have been chosen in part with reference to a fixed flow direction. In the electrical machine explained, the direction of flow of the cooling fluid within the fluid cooling device is fundamentally reversible. The functional elements designated with reference to the direction of flow are given the opposite meaning when the direction of flow is reversed. This means that, for example, a section or area designated as a fluid inlet now forms the fluid outlet, etc.

BezugszeichenlisteReference list

11
elektrische Maschineelectrical machine
22nd
AchsantriebFinal drive
33rd
Gehäusecasing
44th
Statorstator
55
StatorblechpaketStator laminated core
66
StatorwicklungStator winding
77
Rotorrotor
88th
RotorblechpaketRotor laminated core
99
KurzschlusskäfigShort circuit cage
1010th
RotorwelleRotor shaft
10a10a
AusnehmungRecess
10b10b
RingraumAnnulus
10c10c
InnendurchmesserInside diameter
10d10d
DurchmesserstufeDiameter step
1111
LagerschildEnd shield
11a11a
DurchgangsöffnungThrough opening
11b11b
DurchgangsöffnungThrough opening
11c11c
MontageflächeMounting surface
11d11d
GrundkörperBasic body
11e11e
AxialfortsatzAxial process
11f11f
BefestigungsbereichFastening area
11 g11 g
Fluid-RückstromkanalFluid backflow channel
111g111g
Fluid-RückstromkanalFluid backflow channel
112g112g
Fluid-RückstromkanalFluid backflow channel
113g113g
Fluid-RückstromkanalFluid backflow channel
114g114g
Fluid-RückstromkanalFluid backflow channel
11h11h
EndbereichEnd area
11j11j
InnenumfangsflächeInner circumferential surface
11k11k
KanalabschnittCanal section
111k111k
KanalabschnittCanal section
112k112k
KanalabschnittCanal section
113k113k
KanalabschnittCanal section
114k114k
KanalabschnittCanal section
111111
AusnehmungRecess
1212th
LagerschildEnd shield
1313
Lagerwarehouse
13a13a
innerer Lagerringinner bearing ring
13b13b
äußerer Lagerringouter bearing ring
13c13c
DichtungsanordnungSealing arrangement
13d, e13d, e
DichtscheibeSealing washer
13f13f
LagerinnenraumWarehouse interior
1414
Lagerwarehouse
1515
Fluid-KühleinrichtungFluid cooling device
15a15a
RotorkühlabschnittRotor cooling section
15b15b
StatorkühlabschnittStator cooling section
1616
KühlrohrCooling pipe
16a16a
erster Abschnittfirst section
16b16b
zweiter Abschnittsecond part
16c16c
AußenumfangsflächeOuter peripheral surface
16f16f
axiale Fluideintrittsöffnungaxial fluid inlet opening
1717th
TrägerelementCarrier element
1818th
FluideingangFluid inlet
19 19th
FluidausgangFluid outlet
2020th
DichtbereichSealing area
2121
DichtelementSealing element
2222
RaumbereichRoom area
22a22a
RingspaltAnnular gap
2323
GleitringdichtungMechanical seal
23a23a
erster Abschnittfirst section
23b23b
zweiter Abschnitt second part
2424th
VerschlussClasp
2525th
PotenzialausgleichselementEquipotential bonding element
2626
SchleifringanordnungSlip ring arrangement
2727
DeckelementCover element
27a27a
SteganordnungBridge arrangement
2828
FluidzulaufkanalFluid inlet channel
2929
FluidablaufkanalFluid drain channel
3030th
FluidkühlmantelFluid cooling jacket
3131
FluidkanalanordnungFluid channel arrangement
3232
KühlmittelflanschCoolant flange
32a, b32a, b
FluidkanalabschnittFluid channel section
3333
LeckageraumLeakage room
33a33a
LeckagekanalLeakage channel
3434
Fluid-SammelbereichFluid collection area
34a34a
verschließbare Eingriffsöffnung lockable opening
34b34b
VerschlussdeckelSealing cover
34c34c
Fluid-AblassöffnungFluid drain opening
34d34d
AblasselementDrain element
3535
Gas-SammelbereichGas collection area
35a35a
Gas-AblassöffnungGas drain opening
3636
Getriebetransmission
3737
Zahnradgear
3838
AbtriebselementOutput element
3939
Lagerwarehouse
4040
externer Kühlmittelanschlussexternal coolant connection
4141
DruckausgleichselementPressure compensation element
4242
FluiddurchgangFluid passage
AA
DrehachseAxis of rotation
DD
Durchmesserdiameter
LL
axiale Erstreckungaxial extension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for better information for the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2016/050534 A1 [0001]WO 2016/050534 A1 [0001]

Claims (9)

Elektrische Maschine (1) mit einer Fluid-Kühleinrichtung (15), umfassend - einen Stator (4), - einen Rotor (7), welcher mittels einer Rotorwelle (10) um eine Achse (A) drehbar zu dem Stator (4) gelagert ist und wobei - die Fluid-Kühleinrichtung (15) ein Kühlrohr (16) aufweist, welches mittels einem ersten Abschnitt (16a) an einem Befestigungsbereich (11f) eines zu dem Stator (4) festen Trägerelements (17) festgelegt ist und mit einem Fluideingang (18) in Verbindung steht und welches sich mit einem zweiten freitragenden Abschnitt (16b) axial innerhalb einer zentralen Ausnehmung (10a) der Rotorwelle (10) und unter Ausbildung eines Ringraumes (10b) zu der Rotorwelle (10) erstreckt, wobei - das Kühlrohr (16) mit dem Ringraum (10b) und mit einem Fluidausgang (19) in Fluidverbindung steht und wobei - zwischen der Rotorwelle (10) und dem Trägerelement (17) ein Dichtbereich (20) mit einem Dichtelement (21) vorgesehen ist, welches beim Durchströmen eines Kühlfluids vom Fluideingang (18) zum Fluidausgang (19) einen Fluidübertritt in einen außerhalb des Dichtbereichs (20) liegenden Raumbereich (22) der elektrischen Maschine (1) zumindest im Wesentlichen verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Befestigungsbereich (11f) ein mit dem Fluidausgang (19) in Fluidverbindung stehender Fluid-Rückstromkanal (11g) vorgesehen ist.Electrical machine (1) with a fluid cooling device (15), comprising - a stator (4), - a rotor (7) which is rotatably mounted about an axis (A) to the stator (4) by means of a rotor shaft (10) the fluid cooling device (15) has a cooling tube (16) which is fixed by means of a first section (16a) to a fastening area (11f) of a support element (17) fixed to the stator (4) and with a fluid inlet (18) is connected and which extends with a second self-supporting section (16b) axially within a central recess (10a) of the rotor shaft (10) and with the formation of an annular space (10b) to the rotor shaft (10), wherein - the cooling tube (16) is in fluid connection with the annular space (10b) and with a fluid outlet (19) and wherein - between the rotor shaft (10) and the carrier element (17) a sealing area (20) with a sealing element (21) is provided, which at Flow of a cooling fluid from the fluid inlet (18) to the fluid outlet (19) at least substantially prevents a fluid transfer into a space (22) of the electrical machine (1) lying outside the sealing area (20), characterized in that on the fastening area (11f) a fluid connection is made with the fluid outlet (19) standing fluid backflow channel (11g) is provided. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (21; 23) mit einem ersten Abschnitt (23a) an dem Befestigungsbereich (11f) und mit einem zweiten Abschnitt (23b) an der Rotorwelle (10) festgelegt ist.Electrical machine after Claim 1 , characterized in that the sealing element (21; 23) is fixed with a first section (23a) on the fastening area (11f) and with a second section (23b) on the rotor shaft (10). Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (11f) als ein von einem Grundkörper (11d) des Lagerschilds (11) abstehender Axialfortsatz (11e) ausgebildet ist.Electrical machine after Claim 1 or 2nd , characterized in that the fastening area (11f) is designed as an axial extension (11e) projecting from a base body (11d) of the bearing plate (11). Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (11f) koaxial zu der Achse A ausgebildet ist und zumindest teilweise in die Rotorwelle (10) hineinragt und sich axial mit dieser überlappt.Electrical machine according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the fastening area (11f) is coaxial with the axis A and at least partially protrudes into the rotor shaft (10) and overlaps axially with the latter. Elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (23a) an einem freien Endbereich (11h) des Axialfortsatzes (11e) und der zweite Abschnitt (23b) an einer Durchmesserstufe (10d) der Rotorwelle (10) festgelegt sind.Electrical machine after Claim 3 or 4th characterized in that the first section (23a) is fixed to a free end region (11h) of the axial extension (11e) and the second section (23b) is fixed to a diameter step (10d) of the rotor shaft (10). Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb des Dichtbereichs (20) liegende Raumbereich (22) einen zwischen dem Dichtelement (21) und der Rotorwelle (10) ausgebildeten Ringspalt (22a) umfasst, welcher über einen Leckagekanal (33a) mit einem Leckageraum (33) in Fluidverbindung steht.Electrical machine according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the space area (22) lying outside the sealing area (20) comprises an annular gap (22a) formed between the sealing element (21) and the rotor shaft (10), which has a leakage channel (33a) via a leakage channel (33a) is in fluid communication. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstromkanal (11g) und der Leckagekanal (33a) fluidisch getrennt ausgebildet sind.Electrical machine after Claim 6 , characterized in that the return flow channel (11g) and the leakage channel (33a) are fluidically separate. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluid-Rückstromkanal (11g) eine zwischen dem Kühlrohr (16) und dem Befestigungsbereich (11f) ausgebildete Nut (111g; 112g; 113g; 114g) umfasst.Electrical machine according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the fluid return flow channel (11g) comprises a groove (111g; 112g; 113g; 114g) formed between the cooling tube (16) and the fastening area (11f). Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (21) als eine axiale Gleitringdichtung (23) ausgebildet ist.Electrical machine according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the sealing element (21) is designed as an axial mechanical seal (23).
DE102018218811.4A 2018-11-05 2018-11-05 Electrical machine with a fluid cooling device Pending DE102018218811A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018218811.4A DE102018218811A1 (en) 2018-11-05 2018-11-05 Electrical machine with a fluid cooling device
PCT/EP2019/079928 WO2020094516A1 (en) 2018-11-05 2019-10-31 Electric machine with a fluid-type cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018218811.4A DE102018218811A1 (en) 2018-11-05 2018-11-05 Electrical machine with a fluid cooling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018218811A1 true DE102018218811A1 (en) 2020-05-07

Family

ID=68461787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018218811.4A Pending DE102018218811A1 (en) 2018-11-05 2018-11-05 Electrical machine with a fluid cooling device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018218811A1 (en)
WO (1) WO2020094516A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016050534A1 (en) 2014-09-30 2016-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Liquid-cooled electric machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60128464U (en) * 1984-01-31 1985-08-29 株式会社安川電機 Cooling device for rotating electrical machines
DE102012203695A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine with a dual-circuit cooling
EP3564560B1 (en) * 2016-12-29 2023-02-15 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical seal

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016050534A1 (en) 2014-09-30 2016-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Liquid-cooled electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020094516A1 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018218815A1 (en) Electrical machine with a fluid cooling device
DE112011101542B4 (en) Vehicle propulsion device
DE102012202460A1 (en) Electromotive gear device with one-piece housing
EP3225449A1 (en) Wheel hub drive assembly
WO2015018575A1 (en) Cooling system for a hybrid drive arrangement
DE112012000043T5 (en) generator motor
DE112013001787T5 (en) Electric circulating machine
WO2020094510A1 (en) Electric machine with a fluid-type cooling device
DE102014207470A1 (en) Electric machine with a cooled rotor
EP0688090B1 (en) Motor cooling system
DE102022116149A1 (en) ENGINE AND DRIVE DEVICE
DE102018218820A1 (en) Electrical machine with a fluid cooling device
WO2015055295A2 (en) Driving device
DE102018218817A1 (en) Electrical machine with a fluid cooling device
DE102012204774A1 (en) Electric machine assembly of motor vehicle, has stator which is supported on housing via annular stator carrier that is inserted into receiving opening of hybrid housing
EP3584910B1 (en) Electrical machine with improved discharge of thermal losses
DE102018218813A1 (en) Electrical machine with a fluid cooling device
DE102018218811A1 (en) Electrical machine with a fluid cooling device
DE102016218154A1 (en) Electric drive unit with cooling sleeve
DE102021208704A1 (en) Housing cover and planetary gear
DE102019208301A1 (en) Heat sink for an electrical machine
DE102019208304A1 (en) Heat sink for an electrical machine
DE202017102761U1 (en) Transmission, in particular for use in a drive train of rail vehicles, and rail vehicle with this transmission
DE102021117520A1 (en) Coolant supply system for an electric machine
DE102019204815A1 (en) Arrangement for liquid cooling of an electrical machine