DE102019206170A1

DE102019206170A1 - Rotor of an electric motor and method for cooling a rotor of an electric motor

Info

Publication number: DE102019206170A1
Application number: DE102019206170.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dominik Ossadnik
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Es wird ein Rotor (10) eines Elektromotors vorgeschlagen, der eine Rotorinnenwand (11) umfasst, die mindestens eine wendelförmige Begrenzungswand (13) zur Ausbildung mindestens eines wendelförmigen Kühlkanals (31) zum Führen von Kühlmittel (16) zur Kühlung des Rotors (10) aufweist.A rotor (10) of an electric motor is proposed which comprises a rotor inner wall (11) which has at least one helical boundary wall (13) for forming at least one helical cooling channel (31) for guiding coolant (16) for cooling the rotor (10) having.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor eines Elektromotors sowie ein Verfahren zum Kühlen eines Rotors eines Elektromotors.The invention relates to a rotor of an electric motor and a method for cooling a rotor of an electric motor.

Um eine größtmögliche Leistung eines Elektromotors, insbesondere dauerhaft, zu erreichen, ist eine effiziente Kühlung erforderlich. Eine Wasserkühlung für einen Rotor ist beispielsweise aus der DE 3 601 089 A1 bekannt, in der der Rotor des Elektromotors unmittelbar an einen Elektro-Kühlkreislauf angeschlossen ist. Dabei ist der Kühlraum des Rotors als sogenanntes Wärmerohr ausgebildet.In order to achieve the greatest possible output of an electric motor, in particular permanently, efficient cooling is required. Water cooling for a rotor is, for example, from DE 3 601 089 A1 known, in which the rotor of the electric motor is directly connected to an electric cooling circuit. The cooling space of the rotor is designed as a so-called heat pipe.

Obwohl daher eine Kühlung eines Rotors eines Elektromotors an sich bereits bekannt ist, besteht Verbesserungspotential hinsichtlich der Effizienz der Kühlung.Although cooling of a rotor of an electric motor is therefore already known per se, there is potential for improvement with regard to the efficiency of the cooling.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor für einen Elektromotor derart zu verbessern, dass dieser besonders effektiv gekühlt wird, und somit ebenfalls eine maximale Leistung des Elektromotors zu gewährleisten.The object of the present invention is to improve a rotor for an electric motor in such a way that it is cooled particularly effectively, and thus also to ensure maximum output of the electric motor.

Gelöst wird die oben genannte Aufgabe durch einen Rotor eines Elektromotors, der eine Rotorinnenwand umfasst, die mindestens eine wendelförmige Begrenzungswand zur Ausbildung mindestens eines wendelförmigen Kühlkanals zum Führen von Kühlmittel zur Kühlung des Rotors aufweist.The above-mentioned object is achieved by a rotor of an electric motor which comprises an inner rotor wall which has at least one helical boundary wall for forming at least one helical cooling channel for guiding coolant for cooling the rotor.

Insbesondere handelt es sich um einen Elektromotor einer zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Maschine, insbesondere einer zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Maschine für den Automobilbereich, am meisten bevorzugt um ein Fahrzeug.In particular, it is an electric motor of an at least partially electrically driven machine, in particular an at least partially electrically driven machine for the automotive sector, most preferably a vehicle.

Der Rotor weist mindestens eine Begrenzungswand auf, die mindestens einen, insbesondere genau einen, wendelförmigen Kühlkanal bildet. Der Kühlkanal dient zum Kühlen mit Kühlmittel zur Kühlung des Rotors. Ferner bevorzugt kann die Rotorinnenwand mehrere wendelförmige Begrenzungswände, bevorzugterweise zwei oder drei Begrenzungswände aufweisen, die in Umfangsrichtung des Rotors zueinander versetzt angeordnet sind. Diese können in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet zueinander sein. Jede Begrenzungswand bildet vor allem einen Kühlkanal aus. Die Rotorinnenwand weist vorzugweise die Form einer Innenfläche eines Zylinders auf, von der die mindestens eine Begrenzungswand absteht.The rotor has at least one boundary wall which forms at least one, in particular exactly one, helical cooling channel. The cooling channel is used for cooling with coolant to cool the rotor. Furthermore, the inner rotor wall can preferably have a plurality of helical boundary walls, preferably two or three boundary walls, which are arranged offset from one another in the circumferential direction of the rotor. These can be equally spaced from one another in the circumferential direction. Each boundary wall primarily forms a cooling channel. The rotor inner wall preferably has the shape of an inner surface of a cylinder from which the at least one boundary wall protrudes.

Insbesondere erstreckt sich die mindestens eine wendelförmige Begrenzungswand und/oder der mindestens eine wendelförmige Kühlkanal wendelförmig um eine Drehachse des Rotors. Die Begrenzungswand ist insbesondere einstückig mit dem Rotor gebildet. In anderen Worten weist somit der Rotor eine Kontur an seiner Innenwand auf, die durch die wendelförmig ausgebildeten Begrenzungswände mindestens einen Kühlkanal bildet. Auf diese Art und Weise ist der Rotor mit einer Innenkühlung ausgestattet. Die wendelförmige Begrenzungswand dient vor allem zum Aufstauen des Kühlmittels, damit dieses nicht in Folge der Zentrifugalkraft bei einer Drehung des Rotors zu schnell aus dem Rotor abläuft. Durch die Zentrifugalkraft kann das Kühlmittel an die Rotorinnenwand gedrückt werden und den Kühlkanal entlang fließen.In particular, the at least one helical delimitation wall and / or the at least one helical cooling channel extends helically around an axis of rotation of the rotor. The boundary wall is in particular formed in one piece with the rotor. In other words, the rotor thus has a contour on its inner wall which forms at least one cooling channel due to the helically formed boundary walls. In this way, the rotor is equipped with internal cooling. The helical delimitation wall serves primarily to accumulate the coolant so that it does not run off too quickly from the rotor as a result of the centrifugal force when the rotor rotates. Due to the centrifugal force, the coolant can be pressed against the inner wall of the rotor and flow along the cooling channel.

Ferner bevorzugt dient die wendelförmige Begrenzungswand als Kühlrippe, da sie die Wärmeableitung des Rotors in das Kühlmittel durch eine Vergrößerung der Fläche, die in direktem Kontakt mit dem Kühlmittel tritt, unterstützt. Um den Wärmeübergang weiter zu optimieren, können innerhalb des Rotors auch Turbulatoren angeordnet sein, um die Wärmeübertragung zwischen Rotor und Kühlmittel positiv zu beeinflussen. Insgesamt wird durch die Ausbildung der wendelförmigen Begrenzungswand in der Rotorinnenwand eine möglichst effektive Rotorkühlung erreicht, sodass die Leistung des Elektromotors maximiert werden kann.Furthermore, the helical delimitation wall preferably serves as a cooling rib, since it supports the dissipation of heat from the rotor into the coolant by increasing the area that comes into direct contact with the coolant. In order to further optimize the heat transfer, turbulators can also be arranged inside the rotor in order to positively influence the heat transfer between the rotor and the coolant. Overall, the formation of the helical boundary wall in the rotor inner wall achieves the most effective rotor cooling possible, so that the power of the electric motor can be maximized.

Vorteilhafterweise weist der Rotor mindestens ein Blechpaket auf, das sich vorzugsweise über eine erste axiale Länge des Rotors erstreckt. Das Blechpaket umfasst vor allem eine Vielzahl von Blechen, die sich über die gleiche erste axiale Länge erstrecken. Dabei kann sich die wendelförmige Begrenzungswand über mindestens 70 Prozent, vorzugsweise über mindestens 80 Prozent, weiter bevorzugt mindestens über mindestens 90 Prozent, der ersten axialen Länge, am meisten bevorzugt über die gesamte erste axiale Länge, erstrecken. Insbesondere überlappt die Begrenzungswand in axialer Richtung mit dem mindestens einen Blechpaket über eine der vorgenannten Längen. Die wendelförmige Begrenzungswand ist somit insbesondere im Wesentlichen auf gleicher axialer Höhe wie das mindestens eine Blechpaket ausgebildet, sodass dort eine effektive Kühlung stattfinden kann.The rotor advantageously has at least one laminated core, which preferably extends over a first axial length of the rotor. The laminated core primarily comprises a multiplicity of laminations which extend over the same first axial length. The helical boundary wall can extend over at least 70 percent, preferably over at least 80 percent, more preferably over at least 90 percent, of the first axial length, most preferably over the entire first axial length. In particular, the boundary wall overlaps in the axial direction with the at least one laminated core over one of the aforementioned lengths. The helical delimitation wall is thus formed in particular essentially at the same axial height as the at least one laminated core, so that effective cooling can take place there.

Der Rotor weist vorzugsweise einen Kühlmittelzulauf, insbesondere einen Zulaufkanal, zum Zuführen von Kühlmittel auf, wobei der Kühlmittelzulauf radial mittig auf einer Drehachse des Rotors angeordnet ist. Der Kühlmittelzulauf ist insbesondere in Form eines Hohlzylinders ausgebildet, der innerhalb eines Innenraums des Rotors radial mittig angeordnet ist.The rotor preferably has a coolant inlet, in particular an inlet channel, for supplying coolant, the coolant inlet being arranged radially in the center on an axis of rotation of the rotor. The coolant inlet is designed in particular in the form of a hollow cylinder, which is arranged radially centrally within an interior of the rotor.

Dabei weist der Rotor insbesondere ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Bevorzugt weist das mindestens eine Blechpaket vorzugsweise ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Dabei ist das erste axiale Ende des Blechpaketes insbesondere in einem Endbereich am ersten axialen Ende des Rotors angeordnet.The rotor has in particular a first axial end and a second axial end. The at least one laminated core preferably has a first axial end and a second axial end. The first axial end of the Laminated core arranged in particular in an end region at the first axial end of the rotor.

Auch der Kühlmittelzulauf weist ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Der Kühlmittelzulauf ist insbesondere derart ausgebildet, dass er Kühlmittel vom zweiten Ende des Rotors in Richtung des ersten Endes fördert. Das zweite Ende des Kühlkanals ist insbesondere derart weit in den Rotorinnenraum hineingeführt, dass dieser in einem Endbereich des Rotors an dessen ersten Ende angeordnet ist. Somit wird auch der Endbereich am ersten Ende des Rotors möglichst effektiv gekühlt. Der Kühlmittelzulauf ist vorzugsweise feststehend ausgebildet und rotiert somit nicht mit dem Rotor mit. Die Einleitung des Kühlmittels erfolgt somit axial von einem zweiten Ende des Rotors bis zu einem Endbereich am ersten axialen Ende des Rotors.The coolant inlet also has a first axial end and a second axial end. The coolant inlet is designed in particular in such a way that it conveys coolant from the second end of the rotor in the direction of the first end. The second end of the cooling channel is in particular led so far into the rotor interior that it is arranged in an end region of the rotor at its first end. Thus, the end area at the first end of the rotor is also cooled as effectively as possible. The coolant inlet is preferably designed to be stationary and therefore does not rotate with the rotor. The coolant is thus introduced axially from a second end of the rotor to an end region at the first axial end of the rotor.

Insbesondere erstreckt sich der Kühlmittelzulauf über mindestens dem 0,5-fachen, ferner bevorzugt mindestens dem 0,6-fachen, noch weiter bevorzugt mindestens dem 0,7-fachen, am meisten bevorzugt mindestens dem 0,8-fachen der ersten axialen Länge des Blechpaketes. Insbesondere überlappt der Kühlmittelzulauf in axialer Richtung mit dem mindestens einen Blechpaket über eine der vorgenannten Längen.In particular, the coolant inlet extends over at least 0.5 times, further preferably at least 0.6 times, even more preferably at least 0.7 times, most preferably at least 0.8 times the first axial length of the Sheet metal package. In particular, the coolant inlet overlaps in the axial direction with the at least one laminated core over one of the aforementioned lengths.

Vorteilhafterweise erstreckt sich die Begrenzungswand in radialer Richtung über eine Höhe, wobei die Höhe mindestens dem 0,1-fachen, weiter bevorzugt mindestens dem 0,2-fachen, am meisten bevorzugt mindestens dem 0,3-fachen, eines Abstandes der Rotorinnenwand von der Drehachse des Rotors beträgt. Die Begrenzungswand kann sich dabei geradlinig in radialer Richtung erstrecken oder in einem Winkel dazu ausbildet sein. Die Höhe beträgt vor allem höchstens dem 0,7-fachen, ferner bevorzugt höchstens dem 0,5-fachen, am meisten bevorzugt höchstens dem 0,3-fachen, des Abstandes der Rotorinnenwand von einer Drehachse des Rotors.Advantageously, the boundary wall extends in the radial direction over a height, the height at least 0.1 times, more preferably at least 0.2 times, most preferably at least 0.3 times, a distance of the rotor inner wall from the The axis of rotation of the rotor is. The boundary wall can extend in a straight line in the radial direction or be formed at an angle thereto. The height is above all at most 0.7 times, further preferably at most 0.5 times, most preferably at most 0.3 times, the distance between the inner wall of the rotor and an axis of rotation of the rotor.

Insbesondere schließt die Begrenzungswand nicht mit dem Kühlmittelzulauf, insbesondere einer Außenwand des Kühlmittelzulaufs, ab. Durch die oben genannten Werte ist die Begrenzungswand derart ausgebildet, dass diese auch bei einem maximalen Kühlmittelvolumenstrom ein „Überlaufen“ von Kühlmittel über die Begrenzungswand in axialer Richtung sicher verhindert, sodass das Kühlmittel entlang des wendelförmig ausgebildeten Kühlkanals fließen muss.In particular, the delimiting wall does not end with the coolant inlet, in particular an outer wall of the coolant inlet. Due to the above-mentioned values, the boundary wall is designed in such a way that it reliably prevents coolant from "overflowing" over the boundary wall in the axial direction even with a maximum coolant volume flow, so that the coolant must flow along the helically formed cooling channel.

In einem Radialschnitt weist die Begrenzungswand in axialer Richtung voneinander beabstandete Abschnitte auf, wobei der Abstand benachbarter Abschnitte nicht konstant ausgebildet ist. Der Abstand ist vor allem als Teilung zu verstehen. In anderen Worten erstreckt sich die Begrenzungswand wendelförmig über mehr als 360°, sodass sie mehrere in axialer Richtung voneinander beabstandete Abschnitte aufweist.In a radial section, the delimiting wall has sections spaced apart from one another in the axial direction, the spacing between adjacent sections not being constant. The distance is to be understood primarily as a division. In other words, the delimitation wall extends helically over more than 360 °, so that it has a plurality of sections spaced apart from one another in the axial direction.

Vor allem weist die Begrenzungswand ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Das erste axiale Ende der Begrenzungswand ist vor allem in einem Endbereich am ersten axialen Ende des Rotors angeordnet. Insbesondere nimmt der Abstand ausgehend von dem ersten axialen Ende der Begrenzungswand in Richtung des zweiten axialen Endes der Begrenzungswand, vorzugsweise kontinuierlich, ab. Somit weist der mindestens eine ausgebildete Kühlkanal keine konstante Steigung auf, sondern die Steigung ist derart ausgebildet, dass diese in Richtung des zweiten axialen Endes des Rotors abnimmt. Dies soll der abnehmenden Temperaturdifferenz zwischen dem Rotor und dem Kühlmittel entgegenwirken. Da das Wasser ausgehend vom Endbereich am ersten Ende des Rotors, in dem das Wasser zugeführt wird, in Richtung des zweiten axialen Endes des Rotors wärmer wird, da es die Wärme aus dem Rotor aufnimmt, nimmt die Temperaturdifferenz zwischen Rotor und Kühlmittel in Richtung des zweiten Endes ab. Durch die kontinuierliche Abnahme der Teilung der Begrenzungswand wird dem Kühlmittel zum zweiten Ende hin mehr Zeit gegeben, Wärme aufzunehmen. Die Ausbildung der nicht konstanten Steigung dient somit dem Ziel einer gleichmäßigen Wärmeabfuhr über die gesamte axiale Ausdehnung des Rotors.Above all, the boundary wall has a first axial end and a second axial end. The first axial end of the boundary wall is arranged primarily in an end region at the first axial end of the rotor. In particular, the distance decreases, preferably continuously, starting from the first axial end of the boundary wall in the direction of the second axial end of the boundary wall. Thus, the at least one formed cooling channel does not have a constant slope, but the slope is formed in such a way that it decreases in the direction of the second axial end of the rotor. This is intended to counteract the decreasing temperature difference between the rotor and the coolant. Since the water, starting from the end area at the first end of the rotor, in which the water is supplied, becomes warmer in the direction of the second axial end of the rotor, as it absorbs the heat from the rotor, the temperature difference between rotor and coolant increases in the direction of the second The end. The continuous decrease in the division of the boundary wall gives the coolant more time to absorb heat towards the second end. The formation of the inconstant slope thus serves the goal of uniform heat dissipation over the entire axial extent of the rotor.

Insbesondere entspricht der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Abständen der Begrenzungswand am zweiten Ende der Begrenzungswand höchstens 90 Prozent, ferner bevorzugt höchstens 75 Prozent, am meisten bevorzugt höchstens 60 Prozent, des axialen Abstands zwischen benachbarten Abschnitten der Begrenzungswand am ersten Ende der Begrenzungswand.In particular, the axial distance between two adjacent distances of the boundary wall at the second end of the boundary wall corresponds to at most 90 percent, further preferably not more than 75 percent, most preferably at most 60 percent, of the axial distance between adjacent sections of the boundary wall at the first end of the boundary wall.

Alternativ kann die Begrenzungswand derart ausgebildet sein, dass der axiale Abstand zwischen benachbarten Abschnitten der Begrenzungswand in einem mittleren Bereich kleiner ist, während er in den Bereichen an den axialen Enden der Begrenzungswand größer ausgebildet ist. Dadurch kann insbesondere einer ungleichmäßigen Erwärmung des Rotors Rechnung getragen werden, da dieser in der Mitte wärmer als an den axialen Rändern ist.Alternatively, the delimitation wall can be designed such that the axial distance between adjacent sections of the delimitation wall is smaller in a central region, while it is formed larger in the regions at the axial ends of the delimitation wall. In this way, in particular, uneven heating of the rotor can be taken into account, since it is warmer in the middle than at the axial edges.

Vorteilhafterweise weist der Rotor eine Kühlmittelpumpe umfassend ein Pumpenrad auf.. Insbesondere kann es sich bei der Kühlmittelpumpe um eine Zentrifugalpumpe handeln.The rotor advantageously has a coolant pump comprising an impeller. In particular, the coolant pump can be a centrifugal pump.

Unter dem Begriff Rotorinnenraum ist insbesondere der vom Rotor eingeschlossene Raum zu verstehen. Der Antrieb der Kühlmittelpumpe erfolgt insbesondere über den Rotor und/oder einen Elektromotor zum Antrieb der Kühlmittelpumpe. Besonders bevorzugt erfolgt der Antrieb der Kühlmittelpumpe ausschließlich über den Rotor.The term rotor interior is to be understood in particular as the space enclosed by the rotor. The coolant pump is driven in particular via the rotor and / or a Electric motor to drive the coolant pump. The coolant pump is particularly preferably driven exclusively via the rotor.

Damit die Pumpendrehzahl und somit auch der Volumenstrom nicht nur von der Rotordrehzahl abhängig ist, können der Rotor, der Elektromotor und das Pumpenrad über ein Planetengetriebe verschaltet sein. Das Planetengetriebe kann ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenradträger und gegebenenfalls ein zusätzliches Zahnrad aufweisen, wobei beispielhaft das Sonnenrad auf dem Rotor sitzt, das Pumpenrad über dem Planetenradträger angetrieben wird und der Elektromotor über ein zusätzliches Zahnrad das Hohlrad antreiben kann. Das Hohlrad kann hierzu eine zusätzliche Außenverzahnung aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem oben beschriebenen Rotor.So that the pump speed and thus also the volume flow are not only dependent on the rotor speed, the rotor, the electric motor and the pump wheel can be connected via a planetary gear. The planetary gear can have a sun gear, a ring gear, a planet gear carrier and optionally an additional gear, with the sun gear sitting on the rotor, the pump gear being driven via the planet gear carrier and the electric motor being able to drive the ring gear via an additional gear. For this purpose, the ring gear can have an additional external toothing. In particular, the invention relates to an electric motor with a rotor as described above.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen eines Rotors eines Elektromotors, der vorzugsweise wie oben beschrieben ausgebildet ist. Der Rotor weist somit eine Rotorinnenwand auf, wobei die Rotorinnenwand mindestens eine wendelförmige Begrenzungswand zur Ausbildung mindestens eines wendelförmigen Kühlkanals zum Führen von Kühlmittel zur Kühlung des Rotors aufweist. Dabei umfasst das Verfahren das Führen des Kühlmittels durch den wendelförmigen Kühlkanal.In a further aspect, the invention relates to a method for cooling a rotor of an electric motor, which is preferably designed as described above. The rotor thus has an inner wall of the rotor, the inner wall of the rotor having at least one helical boundary wall for forming at least one helical cooling channel for guiding coolant for cooling the rotor. The method includes guiding the coolant through the helical cooling channel.

Insbesondere umfasst das Verfahren das Fördern des Kühlmittels durch den wendelförmigen Kühlkanal, und zwar insbesondere mittels der oben beschriebenen Kühlmittelpumpe. Das Verfahren umfasst insbesondere das Antreiben der Kühlmittelpumpe durch den Rotor und/oder einen wie oben beschriebenen Elektromotor. Das Verfahren umfasst somit das Zuführen von Kühlmittel durch einen Kühlmittelzulauf, der insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet ist, vorzugsweise in einen Endbereich des Rotors an dessen ersten axialen Ende. Ferner umfasst das Verfahren das Führen des Kühlmittels durch den wendelförmigen Kühlkanal und im Anschluss insbesondere das Leiten des Kühlmittels in Richtung eines Wärmetauschers bzw. Kühlers. Dabei kann das Kühlmittel insbesondere durch einen Kühlmittelauslauf geleitet werden, der vorzugsweise radial angeordnet ist. Insbesondere wird das Kühlmittel vom Wärmetauscher wieder in Richtung Kühlmittelzulauf geführt, sodass der Kreislauf von vorne beginnen kann.In particular, the method comprises conveying the coolant through the helical cooling channel, in particular by means of the coolant pump described above. The method comprises in particular driving the coolant pump by the rotor and / or an electric motor as described above. The method thus comprises the supply of coolant through a coolant inlet, which is designed in particular as described above, preferably into an end region of the rotor at its first axial end. Furthermore, the method includes guiding the coolant through the helical cooling channel and then in particular guiding the coolant in the direction of a heat exchanger or cooler. The coolant can in particular be conducted through a coolant outlet which is preferably arranged radially. In particular, the coolant is fed back from the heat exchanger in the direction of the coolant inlet so that the cycle can start over.

Die Erfindung wird anhand der folgenden rein schematischen Figur näher erläutert. Dabei zeigt

1 einen radialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor.

The invention is explained in more detail with reference to the following purely schematic figure. It shows

1 a radial section through a rotor according to the invention.

1 stellt einen radialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor 10 dar. Der Rotor 10 weist ein erstes axiales Ende 10a und ein zweites axiales Ende 10b auf. Ferner weist der Rotor 10 eine Rotorinnenwand 11 und einen Rotorinnenraum 12 auf, der durch die Rotorinnenwand 11 eingeschlossen wird. Als Rotorinnenraum wird insbesondere der von der Rotorinnenwand 11 eingeschlossene Raum verstanden. In 1 ist deutlich die axiale Richtung 32 und die radiale Richtung 33 des Rotors 10 zu sehen. 1 represents a radial section through a rotor according to the invention 10 represent. The rotor 10 has a first axial end 10a and a second axial end 10b on. Furthermore, the rotor 10 a rotor inner wall 11 and a rotor interior 12th through the inner wall of the rotor 11 is included. In particular, that of the rotor inner wall is used as the rotor interior 11 understood enclosed space. In 1 is clearly the axial direction 32 and the radial direction 33 of the rotor 10 to see.

Der Rotor weist ferner ein Blechpaket 17 auf, das ebenfalls jeweils ein erstes axiales Ende 17a und ein zweites axialen Ende 17b aufweist Das Blechpaket erstreckt sich ausgehend vom ersten axialen Ende 17a bis zum zweiten axialen Ende 17b entlang der ersten axialen Länge 17c.The rotor also has a laminated core 17th on, each also having a first axial end 17a and a second axial end 17b The laminated core extends from the first axial end 17a to the second axial end 17b along the first axial length 17c .

Die Rotorinnenwand 11 weist eine Begrenzungswand 13 auf, die wendelförmig ausgebildet ist. In anderen Worten erstreckt sich die Begrenzungswand 13 entlang der Rotorinnenwand 11 wendelförmig um eine Drehachse 10c des Rotors 10. Die Begrenzungswand 13 weist ein erstes axiales Ende 13a und ein zweites axiales Ende 13b auf. Die Begrenzungswand 13 bildet einen wendelförmigen Kühlkanal 31.The inner wall of the rotor 11 has a boundary wall 13 on, which is helical. In other words, the boundary wall extends 13 along the inner wall of the rotor 11 helically around an axis of rotation 10c of the rotor 10 . The boundary wall 13 has a first axial end 13a and a second axial end 13b on. The boundary wall 13 forms a helical cooling channel 31 .

In dem in 1 dargestellten Radialschnitt weist die Begrenzungswand 13 axial zueinander beabstandete Abschnitte 14 auf. Insgesamt sind acht Abschnitte, und zwar ein erster Abschnitt 14a, ein zweiter Abschnitt 14b, ein dritter Abschnitt 14c, ein vierter Abschnitt 14d, ein fünfter Abschnitt 14e, ein sechster Abschnitt 14f, ein siebter Abschnitt 14g und ein achter Abschnitt 14h zu sehen.In the in 1 The radial section shown has the boundary wall 13 axially spaced apart sections 14th on. There are eight sections in total, including a first section 14a , a second section 14b , a third section 14c , a fourth section 14d , a fifth section 14e , a sixth section 14f , a seventh section 14g and an eighth section 14h to see.

Vom ersten axialen Ende 13a ausgehend in Richtung des zweiten axialen Endes 13b nimmt der Abstand 29 zwischen den Abschnitten 14 in axialer Richtung 32 kontinuierlich ab. Beispielhaft sind zwei Abstände 29, und zwar ein erster Abstand 29a am ersten axialen Ende 13a der Begrenzungswand 13, und zwar zwischen dem ersten Abschnitt 14a und dem zweiten Abschnitt 14b, und ein zweiter Abstand 29b am zweiten axialen Ende 13b der Begrenzungswand 13, und zwar zwischen dem siebten Abschnitt 14g und dem achten Abschnitt 14h, in 1 eingezeichnet.From the first axial end 13a starting in the direction of the second axial end 13b the distance takes 29 between sections 14th in the axial direction 32 continuously from. Two distances are exemplary 29 , namely a first distance 29a at the first axial end 13a the boundary wall 13 between the first section 14a and the second section 14b , and a second distance 29b at the second axial end 13b the boundary wall 13 between the seventh section 14g and the eighth section 14h , in 1 drawn.

Ferner weist die Begrenzungswand eine Höhe 15 auf, die deutlich kleiner ist als der Abstand 30 zwischen der Rotorinnenwand 11 und der Drehachse 10c des Rotors 10. Ein Kühlmittelzulauf 18 ist auf der Drehachse 10c angeordnet. Dieser erstreckt sich von einem ersten axialen Ende des Kühlmittelzulaufs 18a bis zu einem zweiten axialen Ende des Kühlmittelzulaufs 18b. Das zweite axiale Ende 18b ist in einem Endbereich am ersten axialen Ende 10a des Rotors 10 beziehungsweise an dem ersten axialen Ende 17a des Blechpaketes 17 angeordnet.Furthermore, the boundary wall has a height 15th which is significantly smaller than the distance 30th between the inner wall of the rotor 11 and the axis of rotation 10c of the rotor 10 . A coolant inlet 18th is on the axis of rotation 10c arranged. This extends from a first axial end of the coolant inlet 18a up to a second axial end of the coolant inlet 18b . The second axial end 18b is in an end region at the first axial end 10a of the rotor 10 or at the first axial end 17a of the laminated core 17th arranged.

Der Rotor 10 umfasst eine Kühlmittelpumpe 20, die ein Pumpenrad 21 und ein Pumpengehäuse 22 aufweist. Das Pumpenrad 21 kann dabei zum Teil im Rotorgehäuse und zum Teil im Gehäuse des Elektromotors angeordnet sein.The rotor 10 includes a coolant pump 20th who have favourited an impeller 21st and a pump housing 22nd having. The impeller 21st can be arranged partly in the rotor housing and partly in the housing of the electric motor.

Die Kühlmittelpumpe 20 wird durch den Rotor 10 angetrieben. Zusätzlich oder alternativ kann die Kühlmittelpumpe 20 durch einen Elektromotor 23 angetrieben sein, der über ein Planetengetriebe 24 verschaltet ist. Und zwar sitzt das Sonnenrad 27 auf dem Rotor 10, während der Elektromotor 23 über ein zusätzliches Zahnrad 34 das Hohlrad 25 antreibt. Das zusätzliche Zahnrad 34 ist fest an einem Gehäuse des Elektromotors fixiert. Das Planetenrad 26 ist über den Planetenradträger mit dem Pumpenrad 21 verbunden. Somit ist der Volumenstrom der Kühlmittelpumpe 20 nicht nur von der Rotordrehzahl abhängig.The coolant pump 20th is made by the rotor 10 driven. Additionally or alternatively, the coolant pump 20th by an electric motor 23 be driven by a planetary gear 24 is connected. The sun wheel sits 27 on the rotor 10 while the electric motor 23 via an additional gear 34 the ring gear 25th drives. The extra gear 34 is firmly fixed to a housing of the electric motor. The planet gear 26th is via the planet carrier with the pump wheel 21st connected. This is the volume flow of the coolant pump 20th not only dependent on the rotor speed.

Ferner ist ein Wärmetauscher 28 bzw. Kühler vorgesehen, in den das Kühlmittel durch einen Kühlmittelablauf 19 gelangt Die Kühlmittelpumpe 20 fördert Kühlmittel 16 durch den Kühlmittelzulauf 18 von dem ersten axialen Ende 18a zum zweiten axialen Ende 18b, an dem das Kühlmittel aus dem Kühlmittelzulauf tritt. Das Kühlmittel 16 wird durch die Rotation des Rotors 10 an die Rotorinnenwand 11 gedrückt und läuft ausgehend vom ersten Ende 13a der Begrenzungswand 13 den wendelförmigen Kühlkanal 31 in Richtung des zweiten Endes 13b der Begrenzungswand entlang. Dabei staut sich das Kühlmittel 16 in Richtung des zweiten axialen Endes 13b der Begrenzungswand 13 stärker auf, da die Steigung des Kühlkanals 31 in diese Richtung abnimmt. Dies ist in 1 übertrieben dargestellt, indem der „Wasserstand“ zum zweiten axialen Ende 13b hin stark zunimmt. Von dort aus gelangt das Kühlmittel 16 über den Kühlmittelablauf 19 in die Kühlmittelpumpe 20, von dem es zum Wärmetauscher 28 geführt wird. Das mittels des Wärmetauschers 28 gekühlte Kühlmittel 16 wird wieder dem Kühlmittelzulauf 18 zugeführt, sodass der Kreislauf von vorne beginnen kann.There is also a heat exchanger 28 or cooler is provided, in which the coolant through a coolant drain 19th The coolant pump arrives 20th promotes coolant 16 through the coolant inlet 18th from the first axial end 18a to the second axial end 18b at which the coolant emerges from the coolant inlet. The coolant 16 is made by the rotation of the rotor 10 to the inner wall of the rotor 11 and runs starting from the first end 13a the boundary wall 13 the helical cooling channel 31 towards the second end 13b along the boundary wall. The coolant builds up in the process 16 towards the second axial end 13b the boundary wall 13 stronger because of the slope of the cooling channel 31 decreases in this direction. This is in 1 exaggerated by adding the "water level" to the second axial end 13b increases sharply. The coolant arrives from there 16 via the coolant drain 19th into the coolant pump 20th from which it is to the heat exchanger 28 to be led. That by means of the heat exchanger 28 chilled coolant 16 is back to the coolant supply 18th so that the cycle can start over.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Rotorrotor
10a10a: erstes axiales Ende des Rotorsfirst axial end of the rotor
10b10b: zweites axiales Ende des Rotorssecond axial end of the rotor
10c10c: Drehachse des RotorsRotation axis of the rotor
1111: RotorinnenwandRotor inner wall
1212: RotorinnenraumRotor interior
1313: BegrenzungswandBoundary wall
13a13a: erstes axiales Ende der Begrenzungswandfirst axial end of the boundary wall
13b13b: zweites axiales Ende der Begrenzungswandsecond axial end of the boundary wall
1414th: Abschnittsection
14a14a: erster Abschnittfirst section
14b14b: zweiter Abschnittsecond part
14c14c: dritter Abschnittthird section
14d14d: vierter Abschnittfourth section
14e14e: fünfter Abschnittfifth section
14f14f: sechster Abschnittsixth section
14g14g: siebter Abschnittseventh section
14h14h: achter Abschnitteighth section
1515th: Höheheight
1616: KühlmittelCoolant
1717th: BlechpaketLaminated core
17a17a: erstes axiales Ende des Blechpaketesfirst axial end of the laminated core
17b17b: zweites axiales Ende des Blechpaketessecond axial end of the laminated core
17c17c: erste axiale Längefirst axial length
1818th: KühlmittelzulaufCoolant supply
18a18a: erstes axiales Ende des Kühlmittelzulaufsfirst axial end of the coolant inlet
18b18b: zweites axiales Ende des Kühlmittelzulaufssecond axial end of the coolant inlet
1919th: KühlmittelablaufCoolant drain
2020th: KühlmittelpumpeCoolant pump
2121st: Pumpenrad Impeller
2222nd: PumpengehäusePump housing
2323: ElektromotorElectric motor
2424: PlanetengetriebePlanetary gear
2525th: HohlradRing gear
2626th: PlanetenradPlanetary gear
2727: SonnenradSun gear
2828: WärmetauscherHeat exchanger
2929: Abstanddistance
29a29a: erster Abstandfirst distance
29b29b: zweiter Abstandsecond distance
3030th: Abstand Rotorinnenwand und DrehachseDistance between rotor inner wall and axis of rotation
3131: KühlkanalCooling duct
3232: axiale Richtungaxial direction
3333: radiale Richtungradial direction
3434: Zahnradgear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 3601089 A1 [0002]

Claims

Rotor (10) of an electric motor, wherein the rotor (10) comprises an inner rotor wall (11), characterized in that the inner rotor wall (11) has at least one helical boundary wall (13) for forming at least one helical cooling channel (31) for guiding coolant ( 16) for cooling the rotor (10).

Rotor (10) Claim 1 , characterized in that the rotor (10) comprises at least one laminated core (17), wherein the at least one laminated core (17) extends over a first axial length (17c), the helical boundary wall (13) extending over at least 70 percent of the first axial length (17c).

Rotor (10) after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the rotor (10) comprises a coolant inlet (18) for supplying coolant (16), the coolant inlet (18) being arranged radially centrally on an axis of rotation (10c) of the rotor (10).

Rotor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall (13) extends in the radial direction (33) of the rotor (10) over a height (15), the height (15) at least 0.1 - times a distance (30) between the rotor inner wall (11) and an axis of rotation (10c) of the rotor (10).

Rotor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall (13) has sections (14) spaced apart from one another in a radial section in the axial direction (32), the spacing (29) between adjacent sections (14) not being constant .

Rotor (10) Claim 5 , characterized in that the distance (29) between adjacent sections (14) decreases starting from a first axial end of the boundary wall (13a) in the direction of a second axial end (13b) of the rotor (10).

Rotor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (10) has a coolant pump (20) comprising a pump wheel (21).

Rotor (10) Claim 7 , characterized in that the coolant pump (20) is driven via the rotor (10) and / or an electric motor (23).

Rotor (10) Claim 8 , characterized in that the rotor (10), the electric motor (23) and the pump wheel (21) are interconnected via a planetary gear (24).

Method for cooling a rotor according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the rotor (10) comprises an inner rotor wall (11), the inner rotor wall (11) having at least one helical boundary wall (13) for forming at least one helical cooling channel (31) for guiding coolant (16) for cooling the rotor (10) characterized in that the method comprises guiding the coolant (16) through the helical cooling channel (31).