DE102019207312A1 - Cooling arrangement for a heat-generating rotating component of an electrical machine and electrical machine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für ein wärmeerzeugendes rotierendes Bauteil einer elektrischen Maschine (1) umfassendeine drehbar gelagerte Rotorwelle (2), welche sich in einer axialen Richtung (A) um eine Drehachse (D) erstreckt, wobei die Rotorwelle (2) eine Rotorwellenaußenseite (5) und in der axialen Richtung endseitig eine erste Stirnseite (20) und eine zweite Stirnseite (21) aufweist,eine drehbar gelagerte Hohlwelle (11), welche koaxial zur Rotorwelle (2) gelagert ist und mit dieser drehfest verbunden ist, wobei die Hohlwelle (11) eine zur Rotorwelle (2) weisende Hohlwelleninnenseite (12) und einer dieser Hohlwelleninnenseite (12) gegenüberliegenden Hohlwellenaußenseite (13) aufweist, wobei die Hohlwelleninnenseite (12) beabstandet zur Ausbildung eines Ringspaltes (14) von der Rotorwellenaußenseite (5) angeordnet ist,einen Kühlkanal (18) zum Durchströmen von Kühlschmierstoff, welcher sich von der ersten Stirnseite (20) in axialer Richtung (A) nicht durchgängig in der Rotorwelle (2) erstreckt und welcher zur ersten Stirnseite (20) zum Einströmen des Kühlschmierstoffs offen ausgebildet ist,einen in der Rotorwelle (2) angeordneten Umlenkkanal (23), welcher sich vom Kühlkanal (18) in den Ringspalt (14) erstreckt, zum Umlenken des den Kühlkanal (14) durchströmenden Kühlschmierstoffs in den Ringspalt (14),einen Zuflusskanal (17), welcher mit dem Kühlkanal (18), zum Zuführen des Kühlschmierstoffes zum Kühlkanal (18), fluidverbunden ist.Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine.The invention relates to a cooling arrangement for a heat-generating rotating component of an electrical machine (1) comprising a rotatably mounted rotor shaft (2) which extends in an axial direction (A) around an axis of rotation (D), the rotor shaft (2) having a rotor shaft outer side ( 5) and has a first end face (20) and a second end face (21) at the end in the axial direction, a rotatably mounted hollow shaft (11) which is mounted coaxially to the rotor shaft (2) and is non-rotatably connected to it, the hollow shaft (11) has a hollow shaft inside (12) facing the rotor shaft (2) and a hollow shaft outside (13) opposite this hollow shaft inside (12), the hollow shaft inside (12) being arranged at a distance from the rotor shaft outside (5) to form an annular gap (14) , a cooling channel (18) for cooling lubricant to flow through which does not extend continuously from the first end face (20) in the axial direction (A) to the R otor shaft (2) and which is designed to be open to the first end face (20) for the cooling lubricant to flow in, a deflection channel (23) arranged in the rotor shaft (2), which extends from the cooling channel (18) into the annular gap (14), for Diverting the cooling lubricant flowing through the cooling channel (14) into the annular gap (14), an inflow channel (17) which is fluidly connected to the cooling channel (18) for supplying the cooling lubricant to the cooling channel (18). The invention also relates to an electrical machine .

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für ein wärmeerzeugendes rotierendes Bauteil einer elektrischen Maschine umfassend
eine drehbar gelagerte Rotorwelle, welche sich in einer axialen Richtung um eine Drehachse erstreckt, wobei die Rotorwelle eine Rotorwellenaußenseite und in der axialen Richtung endseitig eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweist, sowie eine elektrische Maschine.The invention relates to a cooling arrangement for a heat-generating rotating component of an electrical machine
a rotatably mounted rotor shaft which extends in an axial direction around an axis of rotation, the rotor shaft having a rotor shaft outside and a first end face and a second end face in the axial direction, and an electrical machine.

Elektrische Maschinen mit einem Rotor, welche drehbar um eine Rotorwelle gelagert ist, sowie einem Stator, erwärmen sich während der Energiewandlung von elektrischer in mechanische Energie und umgekehrt. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades, sowie um die elektrischen Maschinen mit höheren Leistungen betreiben zu können, solcher elektrischen Maschinen ist es notwendig, diese zu kühlen.Electrical machines with a rotor, which is mounted rotatably around a rotor shaft, and a stator, heat up during the energy conversion from electrical to mechanical energy and vice versa. To increase the efficiency, as well as to be able to operate the electrical machines with higher powers, such electrical machines need to be cooled.

Es ist bekannt, die Rotorwellen solcher elektrischen Maschinen als Hohlwellen auszubilden, durch welche ein Kühlmedium ein und durchströmen kann. Andere Lösungen sehen ein System vor, bei der die Rotorwelle Bohrungen und mechanisch bearbeitete Rillen aufweist, welche mittels einer Stahlhülse umschlossen werden und so Kühlkanäle ausbilden.It is known to design the rotor shafts of such electrical machines as hollow shafts through which a cooling medium can flow in and through. Other solutions provide a system in which the rotor shaft has bores and mechanically machined grooves which are enclosed by means of a steel sleeve and thus form cooling channels.

Die EP 2562914 A1 offenbart eine Rotationsmaschine, umfassend: ein Gehäuse, in dem ein Stator befestigt ist; ein äußeres Gehäuse, das an einer Außenseite des Gehäuses befestigt ist; eine Rotorwelle, die horizontal durch das Gehäuse verläuft und deren beide Enden an dem Außengehäuse befestigt sind; einen Rotor, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, relativ zu der Rotorwelle drehbar gelagert ist und durch den Stator gedreht wird; einen Rotorwellen-Kühlmittelpfad, der innerhalb der Rotorwelle ausgebildet ist und einen Einlass aufweist, der zur Außenseite des Außengehäuses freigelegt ist, um ein Kühlmittel von der Außenseite der Rotorwelle aufzunehmen und einen Ausgang, der mit einem ringförmigen Spiel zwischen der Rotorwelle und dem Rotor verbunden ist Rotor, um das von dem Einlass aufgenommene Kühlmittel zu dem Ringspalt zu leiten; und einen Rotorkühlmittelpfad, der im Inneren des Rotors ausgebildet ist und einen Einlass aufweist, der mit dem ringförmigen Zwischenraum in Verbindung steht, und eine Auslassöffnung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um das durch den Einlass entnommene Kühlmittel in einen Raum zwischen dem Gehäuse und dem Außengehäuse auszulassen. Der Rotorkühlmittelpfad umfasst dabei einen Einlasspfad und einen Auslasspfad, die innerhalb des Paars von Endringen ausgebildet sind und mit der Einlass- und Auslassöffnung kommunizieren; und einen Spaltweg, der zwischen dem Aufnahmeloch und dem Permanentmagneten ausgebildet ist und den Einlasspfad und den Auslasspfad miteinander verbindet.The EP 2562914 A1 discloses a rotary machine comprising: a housing in which a stator is mounted; an outer case attached to an outside of the case; a rotor shaft which extends horizontally through the housing and both ends of which are fixed to the outer housing; a rotor disposed within the housing, rotatably supported relative to the rotor shaft, and rotated by the stator; a rotor shaft coolant path formed within the rotor shaft and having an inlet exposed to the outside of the outer housing to receive coolant from the outside of the rotor shaft, and an outlet connected to an annular clearance between the rotor shaft and the rotor Rotor to direct the coolant received from the inlet to the annular gap; and a rotor coolant path formed inside the rotor and having an inlet communicating with the annular space, and an outlet port disposed outside the housing to divert the coolant withdrawn through the inlet into a space between the housing and the outer housing. The rotor coolant path comprises an inlet path and an outlet path which are formed within the pair of end rings and which communicate with the inlet and outlet openings; and a gap path that is formed between the accommodation hole and the permanent magnet and connects the inlet path and the outlet path with each other.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlanordnung für rotierende wärmeerzeugende Bauteile einer elektrischen Maschine anzugeben, bei dem einerseits die mechanische Belastung der bewegten Bauteile im Betrieb gering gehalten wird, die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden kann und der axiale Bauraum verringert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide an improved cooling arrangement for rotating heat-generating components of an electrical machine, in which, on the one hand, the mechanical load on the moving components is kept low during operation, the power of the electrical machine can be increased and the axial installation space can be reduced can.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Kühlanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und der Angabe einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15.The object is achieved by specifying a cooling arrangement having the features of claim 1 and specifying an electrical machine having the features of claim 15.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.The subclaims list further advantageous measures that can be suitably combined with one another in order to achieve further advantages.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Kühlanordnung für ein wärmeerzeugendes rotierendes Bauteil einer elektrischen Maschine umfassend eine drehbar gelagerte Rotorwelle, welche sich in einer axialen Richtung um eine Drehachse erstreckt, wobei die Rotorwelle eine sich in der axialen Richtung erstreckende Rotorwellenaußenseite und in der axialen Richtung endseitig eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweist,
eine drehbar gelagerte Hohlwelle, welche koaxial zur Rotorwelle gelagert ist und mit dieser drehfest verbunden ist, wobei die Hohlwelle eine zur Rotorwellenaußenseite weisende Hohlwelleninnenseite und einer dieser Hohlwelleninnenseite gegenüberliegenden Hohlwellenaußenseite aufweist, wobei die Hohlwelleninnenseite in einer radialen Richtung beabstandet zur Ausbildung eines Ringspaltes von der Rotorwellenaußenseite angeordnet ist,
einen Kühlkanal zum Durchströmen von Kühlschmierstoff, welcher sich von der ersten Stirnseite in axialer Richtung nicht durchgängig in der Rotorwelle erstreckt, welcher zur ersten Stirnseite zum Einströmen des Kühlschmierstoffs offen ausgebildet ist und
einen in der Rotorwelle angeordneten Umlenkkanal, welcher sich vom Kühlkanal in den Ringspalt erstreckt, zum Umlenken des den Kühlkanal durchströmenden Kühlschmierstoffs in den Ringspalt,
einen Zuflusskanal, welcher mit dem Kühlkanal, zum Zuführen des Kühlschmierstoffes zum Kühlkanal, fluidverbunden ist.The object is achieved by specifying a cooling arrangement for a heat-generating rotating component of an electrical machine, comprising a rotatably mounted rotor shaft which extends in an axial direction around an axis of rotation, the rotor shaft having a rotor shaft outside extending in the axial direction and in the axial direction has a first end face and a second end face at the end,
a rotatably mounted hollow shaft, which is mounted coaxially to the rotor shaft and is connected to it in a rotationally fixed manner, the hollow shaft having a hollow shaft inside facing the rotor shaft outside and a hollow shaft outside opposite this hollow shaft inside, the hollow shaft inside being arranged in a radial direction at a distance from the rotor shaft outside to form an annular gap is
a cooling channel for cooling lubricant to flow through, which does not extend continuously from the first end face in the axial direction in the rotor shaft, which is open to the first end face for the cooling lubricant to flow in, and
a deflecting duct arranged in the rotor shaft, which extends from the cooling duct into the annular gap, for deflecting the cooling lubricant flowing through the cooling duct into the annular gap,
a supply channel which is fluidly connected to the cooling channel for supplying the cooling lubricant to the cooling channel.

Der Kühlkanal ist dabei vorzugsweise mittig in der Rotorwelle bevorzugt als zylindrische Ausnehmung in der Rotorwelle koaxial zur Drehachse angeordnet. Der Kühlkanal ist dabei weiterhin vorzugsweise nicht durchgängig als Sacklochbohrung ausgebildet. Der Kühlkanal ist dabei zum Durchströmen von Kühlschmierstoff ausgebildet. Der Umlenkkanal ist dabei ebenfalls vorzugsweise als Bohrung ausgeführt und vorzugsweise im Sackloch des Kühlkanals angeordnet, um den Kühlschmierstoff vom Kühlkanal in den Ringspalt umzulenken. Somit kann der Kühlschmierstoff in den Ringspalt ausgelassen werden.
Der Umlenkkanal kann dabei als eine sich in einer radialen Richtung erstreckende Bohrung ausgestaltet sein. Auch eine schräge Bohrung ist hierbei möglich oder eine anders ausgestaltete Durchgangsöffnung.The cooling channel is preferably arranged centrally in the rotor shaft, preferably as a cylindrical recess in the rotor shaft, coaxially to the axis of rotation. The cooling channel is also preferably not designed as a blind hole throughout. The cooling channel is designed for cooling lubricant to flow through. The deflection channel is also preferably designed as a bore and is preferably arranged in the blind hole of the cooling channel in order to deflect the cooling lubricant from the cooling channel into the annular gap. The cooling lubricant can thus be released into the annular gap.
The deflection channel can be designed as a bore extending in a radial direction. An inclined bore or a differently configured through opening is also possible here.

Die Kühlanordnung ist insbesondere für eine elektrische Maschine geeignet, welche einen wärmeproduzierenden Rotor aufweist, welcher drehfest auf der Hohlwelle gelagert ist. Ferner kann die elektrische Maschine noch einen Stator, der im Betrieb mit dem Rotor magnetisch zusammenwirkt, aufweisen. Bei Betrieb einer solchen elektrischen Maschine wird der Rotor in Drehung versetzt und erzeugt Abwärme. Diese Abwärme muss zur besseren Betriebsweise der elektrischen Maschine abgeführt werden. Die Kühlanordnung eignet sich jedoch auch für andere Bauteile, die thermisch mit der Hohlwelle verbunden sind.The cooling arrangement is particularly suitable for an electrical machine which has a heat-producing rotor which is rotatably mounted on the hollow shaft. Furthermore, the electrical machine can also have a stator which interacts magnetically with the rotor during operation. When such an electrical machine is operated, the rotor is set in rotation and generates waste heat. This waste heat must be dissipated for better operation of the electrical machine. However, the cooling arrangement is also suitable for other components that are thermally connected to the hollow shaft.

Durch die erfindungsgemäße Kühlanordnung kann Abwärme, welche beispielsweise in dem Rotor, der drehfest an der Hohlwelle verbunden ist oder von anderen wärmeerzeugenden Bauteilen, die mit der Hohlwelle thermisch verbunden sind, abgeführt werden. Das von dem Kühlkanal zu dem Ringspalt geführte und anschließend im Ringspalt strömende Kühlschmiermittel führt Abwärme von der Hohlwelle, die selber, Abwärme aufnimmt, weg. Somit können die wärmeerzeugenden Bauteile gekühlt werden. Durch die Erfindung kann flüssiges Kühlschmiermittel wie Wasser oder Öl aber auch Kühlschmiermittel wie Luft verwendet werden, um eine effiziente Kühlung zu erzielen. Die Nähe des Kühlschmiermittels zu den wärmeerzeugenden Bauteilen, wie dem Rotor, ermöglicht einen sehr guten Wärmeabtransport durch das Kühlschmiermittel und somit eine längere Lebensdauer der wärmeerzeugenden Bauteile. Ein Kontakt des Kühlschmiermittels mit Teilen von Bauteilen, die im Betrieb elektrischen Strom führen, wird mittels der Erfindung vermieden. Weiterhin wird vermieden, dass das Kühlschmiermittel aufgrund seiner Masse die Drehung der Hohlwelle und der Rotorwelle beeinträchtigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als Kühlschmiermittel eine Kühlflüssigkeit verwendet wird. Ferner kann eine Kühlung auch dann schon erfolgen, wenn die elektrische Maschine nicht im Betrieb ist.With the cooling arrangement according to the invention, waste heat, for example in the rotor, which is non-rotatably connected to the hollow shaft, or from other heat-generating components that are thermally connected to the hollow shaft, can be removed. The cooling lubricant, which is guided from the cooling channel to the annular gap and then flows in the annular gap, removes waste heat from the hollow shaft, which itself absorbs waste heat. Thus, the heat-generating components can be cooled. As a result of the invention, liquid cooling lubricants such as water or oil but also cooling lubricants such as air can be used in order to achieve efficient cooling. The proximity of the cooling lubricant to the heat-generating components, such as the rotor, enables very good heat dissipation through the cooling lubricant and thus a longer service life of the heat-generating components. Contact of the cooling lubricant with parts of components that carry electrical current during operation is avoided by means of the invention. Furthermore, it is avoided that the cooling lubricant impairs the rotation of the hollow shaft and the rotor shaft due to its mass. This is particularly the case when a cooling liquid is used as the cooling lubricant. Furthermore, cooling can also take place when the electrical machine is not in operation.

Durch das im Ringspalt geführte Kühlschmiermittel können Verzahnungen, die in den Ringspalt hineinragen, geschmiert werden. Somit kann auf eine separate Schmierung dieser Bauteile verzichtet werden.The cooling lubricant guided in the annular gap can be used to lubricate teeth that protrude into the annular gap. Separate lubrication of these components can therefore be dispensed with.

Vorzugsweise ist ein Geberrad, welches an der ersten Stirnseite der Rotorwelle angeordnet ist, vorgesehen, wobei der Zuflusskanal sich in axialer Richtung durchgängig in dem Geberrad erstreckt, so dass der Zuflusskanal mit dem Kühlkanal fluidverbunden ist.A transmitter wheel, which is arranged on the first end face of the rotor shaft, is preferably provided, the inflow channel extending continuously in the axial direction in the transmitter wheel, so that the inflow channel is fluidly connected to the cooling channel.

Weiterhin vorzugsweise ist der Zuflusskanal als Durchgangsbohrung ausgestaltet. Dadurch ist eine einfache Herstellung des Zuflusskanales möglich.Furthermore, the inflow channel is preferably designed as a through hole. A simple production of the inflow channel is thereby possible.

Vorzugsweise weist das Geberrad entlang seines Außenumfangs verschiedene Zähne auf. Dadurch können mittels beispielsweise eines Hall- oder eines Induktivsensors und einem Magneten die durch die Zähne hervorgerufenen Magnetfeldänderungen registriert werden, wodurch Informationen wie Drehzahl und Drehrichtung des Geberrads bzw. der Rotorwelle, mit welcher das Geberrad drehfest verbunden ist, geliefert werden können.
Vorzugsweise ist das Geberrad mit der Hohlwelle kraftschlüssig verbunden. Dies kann vorzugsweise mittels einer Pressverbindung bewerkstelligt werden. Auch können das Geberrad und die Hohlwelle mittels einer Schraubverbindung kraftschlüssig verbunden sein.The encoder wheel preferably has different teeth along its outer circumference. As a result, for example, a Hall or an inductive sensor and a magnet can be used to register the changes in the magnetic field caused by the teeth, whereby information such as the speed and direction of rotation of the encoder wheel or the rotor shaft to which the encoder wheel is rotationally fixed can be supplied.
The encoder wheel is preferably connected to the hollow shaft in a non-positive manner. This can preferably be accomplished by means of a press connection. The encoder wheel and the hollow shaft can also be connected in a force-locking manner by means of a screw connection.

Vorzugsweise weist die Kühlanordnung eine Buchse mit einem ersten Buchsenabschnitt und einem zweiten Buchsenabschnitt auf, wobei der Kühlkanal an der ersten Stirnseite zur Aufnahme des ersten Buchsenabschnitts ausgebildet ist und der Zuflusskanal an seiner zur Rotorwelle hingewandten Seite zur Aufnahme des zweiten Buchsenabschnitts ausgebildet ist, so dass die Rotorwelle an der ersten Stirnseite durch die Buchse axial fixiert ist. Dadurch wird zudem die Rotorwelle an das Geberrad fixiert. Die Rotorwelle und das Geberrad können zur Aufnahme beispielsweise eine sich in radialer Richtung erstreckende Aufweitung aufweisen.The cooling arrangement preferably has a bushing with a first bushing section and a second bushing section, the cooling channel being designed on the first end face to receive the first bushing section and the inflow channel being designed to receive the second bushing section on its side facing the rotor shaft, so that the The rotor shaft is axially fixed on the first end face by the bushing. This also fixes the rotor shaft to the sender wheel. The rotor shaft and the encoder wheel can for example have a widened portion extending in the radial direction for the purpose of receiving them.

Vorzugsweise weist der erste Buchsenabschnitt ein Außengewinde und der Kühlkanal ein zum Außengewinde zugehöriges Innengewinde auf. Dadurch kann die Buchse sicher und einfach im Kühlkanal fixiert werden.The first bushing section preferably has an external thread and the cooling channel has an internal thread associated with the external thread. This allows the socket to be fixed safely and easily in the cooling duct.

Vorzugsweise ist der zweite Buchsenabschnitt in dem Zuflusskanal verklemmt. Dadurch kann die Buchse im Zuflusskanal sicher fixiert werden.
Somit ist eine sichere axiale Fixierung des Zuflusskanals zum Kühlkanal gewährleistet, wodurch eine sichere Strömung des Kühlschmierstoffes vom Zuflusskanal in den Kühlkanal gewährleistet wird.The second socket section is preferably clamped in the inflow channel. This allows the socket to be securely fixed in the inflow channel.
This ensures a secure axial fixation of the inflow channel to the cooling channel, whereby a safe flow of the cooling lubricant from the inflow channel into the cooling channel is guaranteed.

Vorzugsweise ist ein drehstarrer Lagerdeckel vorgesehen, welcher an einer rotorwellenabgewandten Seite des Geberrades angeordnet ist, wobei der Lagerdeckel einen sich in axialer Richtung erstreckenden und an den Zuflusskanal angrenzenden Durchgang aufweist,
und wobei ein Hydraulikverbindungselement, insbesondere eine Buchse, und ein Hydraulikelement, insbesondere eine Hydraulikverschraubung, vorgesehen sind, wobei im Durchgang das Hydraulikverbindungselement angeordnet ist, wobei das Hydraulikelement mit dem Hydraulikverbindungselement verbunden, insbesondere verklemmt, ist, so dass das Hydraulikelement über das Hydraulikverbindungselement mit dem Zuflusskanal eine Fluidverbindung ausbildet.A torsionally rigid bearing cover is preferably provided, which is arranged on a side of the encoder wheel facing away from the rotor shaft, the bearing cover extending in the axial direction has a passage extending and adjoining the inflow channel,
and wherein a hydraulic connection element, in particular a socket, and a hydraulic element, in particular a hydraulic screw connection, are provided, the hydraulic connection element being arranged in the passage, the hydraulic element being connected to the hydraulic connection element, in particular being clamped, so that the hydraulic element is connected to the hydraulic connection element via the hydraulic connection element Inflow channel forms a fluid connection.

Somit kann der Kühlschmierstoff einfach in den Kühlkanal eingebracht werden. Zudem können an das Hydraulikelement Hydraulikleitungen angeschlossen werden, zum einfachen Zuführen des Kühlschmierstoffes.The cooling lubricant can thus be easily introduced into the cooling channel. In addition, hydraulic lines can be connected to the hydraulic element for easy supply of the cooling lubricant.

Vorzugsweise ist das Hydraulikelement L-förmig ausgebildet. Damit kann der Bauraum in axialer Richtung beschränkt werden.The hydraulic element is preferably L-shaped. This allows the installation space to be restricted in the axial direction.

Vorzugsweise ist ein drehstarrer Lagerdeckel vorgesehen, welcher an einer rotorwellenabgewandten Seite des Geberrades angeordnet ist, wobei der Lagerdeckel einen durchgängigen L-förmigen Lagerdeckelkanal, insbesondere eine Lagerdeckelbohrung, aufweist, welche mit dem Zuflusskanal fluidverbunden ist, so dass ein Einströmen des Kühlschmierstoffes über den Lagerdeckelkanal in den Zuflusskanal bewerkstelligbar ist.A torsionally rigid bearing cover is preferably provided, which is arranged on a side of the encoder wheel facing away from the rotor shaft, the bearing cover having a continuous L-shaped bearing cover channel, in particular a bearing cover bore, which is fluidly connected to the inflow channel so that the cooling lubricant flows into the bearing cover channel the inflow channel is manageable.

Der Lagerdeckelkanal erstreckt sich vorzugsweise von einer Mantelfläche des Lagerdeckels bis zu dem Zuflusskanal und bildet mit diesem eine Fluidverbindung aus. Dadurch kann beispielsweise Öl über Ölleitungen in den Lagerdeckelkanal eingebracht werden, und strömt anschließend über den Lagerdeckelkanal zu dem Zuflusskanal. Da der Lagerdeckelkanal im Lagerdeckel integriert ist und nicht stirnseitig angeordnet ist, können somit stirnseitig am Lagerdeckel weitere Bauteile angeordnet werden.The bearing cover channel preferably extends from a jacket surface of the bearing cover to the inflow channel and forms a fluid connection therewith. In this way, for example, oil can be introduced into the bearing cover channel via oil lines and then flows via the bearing cover channel to the inflow channel. Since the bearing cover channel is integrated in the bearing cover and is not arranged at the end, further components can thus be arranged at the end of the bearing cover.

Vorzugsweise weist die Hohlwelleninnenseite ringförmig angeordnete Nuten und/oder sich in axialer Richtung erstreckende und/oder wendelförmig ausgestaltete Nuten auf. Mithilfe der Nuten, welche vorzugsweise als Hinterdrehung ausgestaltet sind, kann der Kühlschmierstoff näher an wärmebelastete Bauteile, wie beispielsweise ein Loslager oder Festlager, mit welchem die Hohlwelle im Gehäuse gelagert ist, gebracht werden.The inner side of the hollow shaft preferably has annularly arranged grooves and / or grooves which extend in the axial direction and / or are helically configured. With the help of the grooves, which are preferably designed as an undercut, the cooling lubricant can be brought closer to heat-loaded components, such as a floating bearing or fixed bearing with which the hollow shaft is mounted in the housing.

Vorzugsweise weist die Rotorwellenaußenseite an der ersten Stirnseite einen sich in axialer Richtung erstreckenden ersten Verzahnungsabschnitt mit einer ersten umfangsseitigen Mitnahmeverzahnung auf, und die Hohlwelleninnenseite einen zu dem ersten Verzahnungsabschnitt gegenüberliegenden zweiten Verzahnungsabschnitt mit einer zweiten umfangsseitigen Mitnahmeverzahnung, wobei die erste Mitnahmeverzahnung und die zweite Mitnahmeverzahnung miteinander im Eingriff sind. Mittels der Mitnahmeverzahnungen kann die Hohlwelle vereinfacht drehfest an die Rotorwelle angebracht werden.Preferably, the outside of the rotor shaft has on the first end face a first toothing section extending in the axial direction with a first peripheral driving toothing, and the hollow shaft inside has a second toothing section, opposite to the first toothing section, with a second peripheral driving toothing, the first driving toothing and the second driving toothing with one another Are engaging. By means of the driving teeth, the hollow shaft can be attached to the rotor shaft in a simplified manner in a rotationally fixed manner.

Vorzugsweise weist der Kühlkanal eine sich in axialer Richtung erstreckende Länge auf, wobei die Länge größer als der erste bzw. zweite Verzahnungsabschnitt ist. Somit strömt das Kühlschmiermittel erst nach der Mitnahmeverzahnung in den Ringspalt ein.The cooling channel preferably has a length extending in the axial direction, the length being greater than the first or second toothed section. This means that the cooling lubricant only flows into the annular gap after the driving teeth.

Vorzugsweise ist der Kühlschmierstoff Öl. Öl eignet sich besonders gut, da es die Abwärme sehr gut aufnehmen kann und gleichzeitig ein sehr guter Schmierstoff ist. Darüber hinaus hat Öl den Vorteil, dass es elektrisch nichtleitend ist.The cooling lubricant is preferably oil. Oil is particularly suitable because it can absorb the waste heat very well and at the same time is a very good lubricant. In addition, oil has the advantage that it is electrically non-conductive.

Vorzugsweise ist ein Ölsumpf und ein Rückführungskanal vorgesehen, welcher mit dem Ringspalt fluidverbunden ist, zum Führen des Öls aus dem Ringspalt in den Ölsumpf. Dadurch kann ein geschlossener Kühlkreislauf erzielt werden. Vorzugsweise wird der Kühlschmierstoff in einem geschlossenen Kühlkreislauf, der einen außerhalb der elektrischen Maschine angeordneten Wärmetauscher und eine Pumpe enthält, bewegt. Vorzugsweise ist der Rückführungskanal in axialer Richtung in Richtung zweiter Stirnseite nach dem Ringspalt angeordnet.An oil sump and a return channel are preferably provided, which are fluidly connected to the annular gap, for guiding the oil from the annular gap into the oil sump. This enables a closed cooling circuit to be achieved. The cooling lubricant is preferably moved in a closed cooling circuit which contains a heat exchanger arranged outside the electrical machine and a pump. The return channel is preferably arranged in the axial direction in the direction of the second end face after the annular gap.

Vorzugsweise umfasst die Hohlwellenaußenseite eine zylindrische Mantelfläche mit mehreren parallel zueinander angeordneten Längsnuten, welche sich entlang der axialen Richtung erstrecken. Durch die Längsnuten ergibt sich eine im Wesentlichen sternförmige Form der Hohlwelle. Dadurch entsteht sowohl an einer Kontaktfläche zwischen der Hohlwellenaußenseite und beispielsweise dem Rotor eine gute Wärmeableitung, als auch bei den Längsnuten durch Wärmestrahlung eine gute Wärmeabgabe über die Hohlwelle an das Kühlschmiermittel.The outer side of the hollow shaft preferably comprises a cylindrical jacket surface with a plurality of longitudinal grooves which are arranged parallel to one another and extend along the axial direction. The longitudinal grooves give the hollow shaft an essentially star-shaped shape. This results in good heat dissipation on a contact surface between the outer side of the hollow shaft and, for example, the rotor, and good heat dissipation via the hollow shaft to the cooling lubricant in the longitudinal grooves through thermal radiation.

Vorzugsweise umfasst die Hohlwellenaußenseite eine zylindrische Mantelfläche, wodurch sich ebenfalls eine gute Wärmeableitung eines mit der Hohlwelle thermisch verbundenen Bauteils ergibt.The outer side of the hollow shaft preferably comprises a cylindrical jacket surface, which also results in good heat dissipation of a component thermally connected to the hollow shaft.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe einer elektrischen Maschine mit einer wie oben beschriebenen Kühlanordnung, wobei die Kühlanordnung einen Rotor aufweist, welcher koaxial zur Hohlwelle gelagert ist und mit dieser Hohlwelle drehfest verbunden ist.The object is also achieved by specifying an electrical machine with a cooling arrangement as described above, the cooling arrangement having a rotor which is mounted coaxially to the hollow shaft and is connected to this hollow shaft in a rotationally fixed manner.

Durch die Erfindung kann die Abwärme einer solchen elektrischen Maschine gut abgeführt werden. Somit kann die elektrische Maschine mit hohen Leistungen betrieben werden. Wärmebelastete Bauteile, wie beispielsweise Loslager oder Festlager, können somit gekühlt werden. Dadurch wird die Lebensdauer solcher Bauteile erhöht. Mittels der Erfindung ist es möglich, eine solche elektrische Maschine zu kühlen, ohne die einzelnen Bauteile zu schädigen.The invention enables the waste heat from such an electrical machine to be dissipated well. The electrical machine can thus be operated with high power. Components exposed to heat such as floating bearings or fixed bearings can thus be cooled. This increases the service life of such components. By means of the invention it is possible to cool such an electrical machine without damaging the individual components.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

  • 1: eine erste Ausgestaltung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung,
  • 2: die erfindungsgemäße elektrische Maschine der ersten Ausgestaltung im Betrieb,
  • 3: eine zweite Ausgestaltung einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung,
  • 4: die erfindungsgemäße elektrische Maschine der zweiten Ausgestaltung im Betrieb,
  • 5: eine erste Ausgestaltung einer Hohlwelle,
  • 6: eine zweite Ausgestaltung einer Hohlwelle.
Further features, properties and advantages of the present invention emerge from the following description with reference to the accompanying figures. They show schematically:
  • 1 : a first embodiment of an electrical machine according to the invention,
  • 2 : the electrical machine according to the invention of the first embodiment in operation,
  • 3 : a second embodiment of an electrical machine according to the invention,
  • 4th : the electrical machine according to the invention of the second embodiment in operation,
  • 5 : a first embodiment of a hollow shaft,
  • 6th : a second embodiment of a hollow shaft.

1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 mit einem Rotor 9. 1 shows an electrical machine according to the invention 1 with a rotor 9 .

Die elektrische Maschine 1 weist eine Rotorwelle 2 in einem Gehäuse 6 auf, welche sich in einer axialen Richtung A um eine Drehachse D erstreckt. Die Rotorwelle 2 weist eine Rotorwellenaußenseite 5 auf. Ferner weist die Rotorwelle 2 in der axialen Richtung A endseitig eine erste Stirnseite 20 und eine zweite Stirnseite 21 auf. Vorzugsweise ist der Kühlschmierstoff Öl, welcher hier einem Ölsumpf 29 entnommen wird. Auch andere Kühlschmierstoffe sind jedoch möglich.The electric machine 1 has a rotor shaft 2 in one housing 6th on which extends in an axial direction A. around an axis of rotation D. extends. The rotor shaft 2 has a rotor shaft outside 5 on. Furthermore, the rotor shaft 2 in the axial direction A. end a first end face 20th and a second face 21st on. The cooling lubricant is preferably oil, which here is an oil sump 29 is removed. However, other cooling lubricants are also possible.

Die Rotorwelle 2 weist einen sich in axialer Richtung A erstreckenden Kühlkanal 18 auf, welcher zum Durchströmen von Öl ausgebildet ist. Der Kühlkanal 18 ist dabei vorzugsweise mittig in der Rotorwelle 2, bevorzugt als zylindrische Ausnehmung koaxial zur Drehachse D, angeordnet. Der Kühlkanal 18 ist dabei vorzugsweise als Sacklochbohrung ausgebildet.The rotor shaft 2 shows you in the axial direction A. extending cooling channel 18th on, which is designed for the flow of oil. The cooling duct 18th is preferably in the middle of the rotor shaft 2 , preferably as a cylindrical recess coaxial to the axis of rotation D. , arranged. The cooling duct 18th is preferably designed as a blind hole.

Ferner ist eine sich in axialer Richtung A um die Drehachse D erstreckende Hohlwelle 11 vorgesehen. Diese ist koaxial und beabstandet zur Rotorwelle 2 angeordnet. Dabei weist die Hohlwelle 11 eine Hohlwelleninnenseite 12, welche zur Rotorwelle 2 zeigt und eine der Hohlwelleninnenseite 12 gegenüberliegende Hohlwellenaußenseite 13 auf.Furthermore, one is in the axial direction A. around the axis of rotation D. extending hollow shaft 11 intended. This is coaxial and at a distance from the rotor shaft 2 arranged. The hollow shaft 11 a hollow shaft inside 12 , which to the rotor shaft 2 shows and one of the hollow shaft inside 12 opposite hollow shaft outside 13 on.

Die Hohlwelleninnenseite 12 ist radial beabstandet von der Rotorwellenaußenseite 5 angeordnet, wodurch ein Ringspalt 14 ausgebildet wird.The hollow shaft inside 12 is radially spaced from the outside of the rotor shaft 5 arranged, creating an annular gap 14th is trained.

Am ersten Stirnende 20 der Rotorwelle 2 ist an der Rotorwellenaußenseite 5 eine erste Mitnahmeverzahnung 15 angeordnet, wobei sich die erste Mitnahmeverzahnung 15 über einen vorgegebenen ersten Verzahnungsabschnitt in axialer Richtung A erstreckt. Die Hohlwelleninnenseite 12 weist einen zu dem ersten Verzahnungsabschnitt korrespondierenden zweiten Verzahnungsabschnitt auf. Korrespondierend zu der ersten Mitnahmeverzahnung ist auf der Hohlwelleninnenseite 12 über den zweiten Verzahnungsabschnitt eine zweite Mitnahmeverzahnung 16 angeordnet, welche mit der ersten Mitnahmeverzahnung 15 in Eingriff steht. Durch die erste Mitnahmeverzahnung 15 und die zweite Mitnahmeverzahnung 16 sind die Rotorwelle 2 und die Hohlwelle 11 drehfest miteinander verbunden.At the first end of the forehead 20th the rotor shaft 2 is on the outside of the rotor shaft 5 a first driving gear 15th arranged, wherein the first driving toothing 15th over a predetermined first toothed section in the axial direction A. extends. The hollow shaft inside 12 has a second toothed section corresponding to the first toothed section. Corresponding to the first driving toothing is on the inside of the hollow shaft 12 A second driving toothing via the second toothing section 16 arranged, which with the first driving teeth 15th is engaged. With the first drive gearing 15th and the second driving gear 16 are the rotor shaft 2 and the hollow shaft 11 non-rotatably connected to each other.

Vorzugsweise erstreckt sich der Kühlkanal 18 in Richtung der zweiten Stirnseite 21 über den ersten bzw. zweiten Verzahnungsabschnitt und somit über die erste Mitnahmeverzahnung 15 und die zweite Mitnahmeverzahnung 16 hinaus.The cooling channel preferably extends 18th towards the second face 21st via the first or second toothed section and thus via the first driving toothing 15th and the second driving gear 16 out.

In der Rotorwelle 2 ist ein Umlenkkanal 23 angeordnet, welcher sich vom Kühlkanal 18 in den Ringspalt 14 erstreckt, zum Umlenken des den Kühlkanal 18 durchströmenden Öls in den Ringspalt 14.In the rotor shaft 2 is a deflection channel 23 arranged, which is from the cooling channel 18th into the annular gap 14th extends to deflect the cooling channel 18th flowing oil into the annular gap 14th .

Der Umlenkkanal 23 ist dabei vorzugweise als eine sich in radialer Richtung R erstreckende zylindrische Bohrung ausgestaltet.The deflection channel 23 is preferably as one in the radial direction R. extending cylindrical bore configured.

Die Rotorwelle 1 ist auf einer ersten Stirnseite 20 mit einem Geberrad 3 drehfest verbunden. Das Geberrad 3 ist koaxial zur Drehachse D angeordnet. Als Geberrad D werden beispielsweise Scheiben bezeichnet, die drehfest mit einer rotierbaren (Rotor)Welle verbindbar sind. Das Geberrad 3 weist bevorzugt entlang seines Außenumfangs verschiedene Zähne (nicht gezeigt) und einen Hall- oder einen Induktivsensor (nicht gezeigt) auf. Wird ein mit Zähnen ausgestaltetes Geberrad 3 an dem Hall- oder dem Induktivsensor (nicht gezeigt) vorbeibewegt, in dessen Nähe sich ein Magnet befindet, kann der Hall- oder der Induktivsensor die durch die Zähne hervorgerufenen Magnetfeldänderungen registrieren und so Informationen über die Drehlage des Geberrads 3 bzw. der mit dem Geberrad 3 verbundenen Rotorwelle 2 liefern. Alternativ können die Zähne (nicht gezeigt) beispielsweise mit einer Markierung versehen sein, die von einem dafür ausgestalteten Sensor (nicht gezeigt) erfasst werden können.The rotor shaft 1 is on a first face 20th with a sender wheel 3 non-rotatably connected. The encoder wheel 3 is coaxial to the axis of rotation D. arranged. As a sender wheel D. for example, disks are designated which can be connected to a rotatable (rotor) shaft in a rotationally fixed manner. The encoder wheel 3 preferably has various teeth (not shown) and a Hall or an inductive sensor (not shown) along its outer circumference. Becomes a gear wheel designed with teeth 3 Moved past the Hall or inductive sensor (not shown), in the vicinity of which there is a magnet, the Hall or inductive sensor can register the changes in the magnetic field caused by the teeth and thus provide information about the rotational position of the encoder wheel 3 or the one with the sender wheel 3 connected rotor shaft 2 deliver. Alternatively, the teeth (not shown) can be provided with a marking, for example, which can be detected by a sensor (not shown) designed for this purpose.

Das Geberrad 3 ist kraftschlüssig an der Hohlwelle 11 beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Pressverbindung verbunden.The encoder wheel 3 is non-positive on the hollow shaft 11 for example connected by means of a screw connection or by means of a press connection.

Die Hohlwelle 11 ist endseitig mittels eines fettgeschmierten Loslagers 8b und einem Festlager 8a in einem Gehäuse 6 gelagert.The hollow shaft 11 is at the end by means of a grease-lubricated floating bearing 8b and a fixed camp 8a in one housing 6th stored.

An der geberradabgewandten zweiten Stirnseite 21 kann die Rotorwelle 2 eine Befestigungsscheibe/Flansch und eine Befestigungsschraube aufweisen.On the second face facing away from the encoder wheel 21st can the rotor shaft 2 have a mounting washer / flange and a mounting screw.

Ferner erstreckt sich ein Zuflusskanal 17 in axialer Richtung A durchgängig durch das Geberrad 3, so dass er in den Kühlkanal 18 einmündet bzw. mit diesem fluidverbunden ist. Der Zuflusskanal 17 ist ebenfalls vorzugsweise als zylindrische Bohrung ausgestaltet. Vorzugsweise sind der Zuflusskanal 17 und der Kühlkanal 18 als eine gemeinsame zylindrische Bohrung ausgestaltet.An inflow channel also extends 17th in the axial direction A. through the sender wheel 3 so that he is in the cooling duct 18th opens or is fluidly connected to this. The inflow channel 17th is also preferably designed as a cylindrical bore. Preferably the inflow channel 17th and the cooling duct 18th designed as a common cylindrical bore.

Die Rotorwelle 2 und das Geberrad 3 sind durch einen (dreh)starren Lagerdeckel 4 abgedeckt. Der Lagerdeckel 4 weist vorzugsweise einen tragenden Bereich auf, der mit der Rotorwelle 2 und dem Geberrad 3 korrespondiert sowie Befestigungsbereiche zur Verbindung des Lagerdeckels 4 mit einem Gehäuse 6 beispielsweise mittels Schrauben 7. Bei Drehung des Geberrades 3 und Drehung der Rotorwelle 2 nimmt der Lagerdeckel 4 Kräfte auf.The rotor shaft 2 and the encoder wheel 3 are through a (rotating) rigid bearing cover 4th covered. The bearing cap 4th preferably has a load-bearing area that connects to the rotor shaft 2 and the encoder wheel 3 corresponds as well as fastening areas for connecting the bearing cover 4th with a housing 6th for example by means of screws 7th . When turning the sender wheel 3 and rotation of the rotor shaft 2 takes the bearing cap 4th Forces on.

Zwischen dem Geberrad 3 und der Hohlwelleninnenseite 12 in Richtung des Lagerdeckels 4 ist eine Lagerdichtung 24, vorzugweise ein O-Ring angeordnet, um ein unkontrolliertes Ausströmen des Kühlschmierstoffes, zum beispielsweise fettgeschmierten Festlager 8a oder zu anderen Bauteile der elektrischen Maschine 1 zu verhindern. Der O-Ring sitz dabei vorzugsweise im Lagerdeckel 4. Andere Dichtringe oder Dichtungspakete anstatt des O-Rings können ebenfalls verwendet werden wie z.B. eine Dichtung über einen Presssitz.Between the sender wheel 3 and the inside of the hollow shaft 12 towards the bearing cap 4th is a bearing seal 24 , preferably an O-ring arranged to prevent uncontrolled outflow of the cooling lubricant, for example to the grease-lubricated fixed bearing 8a or to other components of the electrical machine 1 to prevent. The O-ring is preferably located in the bearing cover 4th . Other sealing rings or sealing packages instead of the O-ring can also be used, such as a seal via a press fit.

Der Lagerdeckel 4 weist einen Durchgang auf, welcher in axialer Richtung A in den Zuflusskanal 17 mündet. Der Durchgang kann als zylindrische Bohrung in axialer Richtung A ausgeführt sein, an welcher sich der Zuflusskanal 17 anschließt. Im Durchgang ist ein Hydraulikverbindungselement 22, insbesondere eine Buchse angeordnet, zum Anbinden eines Hydraulikelements 26, insbesondere eine Hydraulikschraubverbindung. Insbesondere ist das Hydraulikverbindungselement 22, beispielsweise die Buchse kraftschlüssig in dem Durchgang eingebracht. Dies kann beispielsweise mittels einer Pressverbindung durch ein Einschrauben bewerkstelligt werden. Beim Einschrauben weist der Durchgang ein Innengewinde und das Hydraulikverbindungselement 22 ein Außengewinde auf.
Um beim Einschrauben das Herausströmen des Öls in axialer Richtung A in die elektrische Maschine 1 zu verhindern ist, ist zwischen dem Durchgang und dem Hydraulikverbindungselement 22 eine Dichtung, beispielsweise ein O-Ring 36 angeordnet.The bearing cap 4th has a passage which extends in the axial direction A. into the inflow channel 17th flows out. The passage can be a cylindrical bore in the axial direction A. be executed on which the inflow channel 17th connects. There is a hydraulic connector in the passage 22nd , in particular a socket arranged for connecting a hydraulic element 26th , in particular a hydraulic screw connection. In particular, the hydraulic connector 22nd , for example, the socket introduced into the passage with a force fit. This can be accomplished, for example, by screwing in a press connection. When screwing in, the passage has an internal thread and the hydraulic connection element 22nd an external thread.
To allow the oil to flow out in the axial direction when screwing in A. into the electric machine 1 is to be prevented is between the passage and the hydraulic connector 22nd a seal such as an O-ring 36 arranged.

Ferner ist auch ein Einkleben des Hydraulikverbindungselements 22 in dem Durchgang mit einem Flüssigdichtmittel möglich.Gluing in the hydraulic connection element is also possible 22nd possible in the passage with a liquid sealant.

Das Hydraulikelement 26 mit dem Hydraulikverbindungselement 22 bildet einen Einlass aus, so dass Öl in den Zuflusskanal 17 strömen kann. Vorzugsweise ist das Hydraulikelement 26 als Hydraulikverschraubung ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist das Hydraulikelement 26 L-förmig gebogen. Somit können in axialer Richtung A noch weitere Bauteile am Lagerdeckel 4 angeordnet werden. Das Hydraulikelement 26 dient als Umlenkung für eine Hydraulikleitung, welche hier von einem Ölsumpf 29 zu der Hydraulikverschraubung führt. Die Hydraulikleitung ist in dem Hydraulikelement 26 eingeschraubt oder anderweitig befestigt. Dadurch kann ein einfaches Umleiten des Öls vom Ölsumpf 29 in das Hydraulikelement 26 bewerkstelligt werden.The hydraulic element 26th with the hydraulic connector 22nd forms an inlet so that oil enters the inflow channel 17th can flow. The hydraulic element is preferably 26th designed as a hydraulic screw connection. More preferably, the hydraulic element 26 is bent in an L-shape. Thus, in the axial direction A. more components on the bearing cover 4th to be ordered. The hydraulic element 26th serves as a deflection for a hydraulic line, which here from an oil sump 29 leads to the hydraulic screw connection. The hydraulic line is in the hydraulic element 26th screwed in or otherwise attached. This allows a simple rerouting of the oil from the oil sump 29 in the hydraulic element 26th be accomplished.

Durch das Hydraulikelement 26 kann das Öl einfach über das Hydraulikverbindungselement 22 vom Ölsumpf 29 zu dem Zuflusskanal 17 geführt werden.Through the hydraulic element 26th can the oil simply via the hydraulic connection element 22nd from the oil sump 29 to the inflow channel 17th be guided.

Ferner ist eine ringförmige Aussparung 19 vorgesehen, welche zwischen dem Lagerdeckel 4 und dem Geberrad 3 in Richtung der Drehachse D angeordnet ist. In der ringförmigen Aussparung 19 ist eine ringförmige Abdichtung 25 angeordnet. Das heißt, dass sich die ringförmige Aussparung 19 zwischen Geberrad 3 und Lagerdeckel 4 in radialer Richtung R erstreckt. Die Abdichtung 25 kann beispielsweise als eine Radialwellendichtung oder als ein Dichtring in Kombination mit einem Prallblech ausgestaltet sein. Die Abdichtung 25 verhindert das Austreten von Öl zwischen dem Geberrad 3 und dem Lagerdeckel 4, das heißt zwischen Hydraulikelement 26 und Zuflusskanal 17. Dadurch können die elektrischen Bauteile der elektrischen Maschine 1 vor heraustretendem Öl geschützt werden.There is also an annular recess 19th provided between the bearing cap 4th and the encoder wheel 3 in the direction of the axis of rotation D. is arranged. In the annular recess 19th is an annular seal 25th arranged. That is, the annular recess 19th between sender wheel 3 and bearing cap 4th in the radial direction R. extends. The waterproofing 25th can for example be designed as a radial shaft seal or as a sealing ring in combination with a baffle plate. The waterproofing 25th prevents oil from escaping between the sender wheel 3 and the bearing cap 4th , that is, between the hydraulic element 26th and inflow channel 17th . This allows the electrical components of the electrical machine 1 be protected from leaking oil.

Die elektrische Maschine 1 weist einen Rotor 9 in dem Gehäuse 6 auf, welcher koaxial zur Rotorwelle 2 gelagert ist und welcher mit der Hohlwelle 11 mittels einer kraftschlüssigen Pressverbindung 28, insbesondere einer zylindrischen Pressverbindungen, drehfest verbunden ist. Dadurch entsteht eine Kontaktfläche, an welcher der Rotor 9 Abwärme an die Hohlwelle 12 abgeben kann. Weiterhin ist ein Stator (nicht gezeigt) vorgesehen, welcher in dem Gehäuse 6 befestigt ist und bevorzugt mit dem Rotor 9 magnetisch zusammenwirkt.The electric machine 1 has a rotor 9 in the case 6th which is coaxial with the rotor shaft 2 is mounted and which with the hollow shaft 11 by means of a force-fit press connection 28 , in particular a cylindrical press connection, is rotationally fixed. This creates a contact surface on which the rotor 9 Waste heat to the hollow shaft 12 can deliver. Furthermore, a stator (not shown) is provided, which is in the housing 6th is attached and preferably with the rotor 9 interacts magnetically.

Die elektrische Maschine 1 weist vorzugsweise einen Rückführungskanal 30 auf, zum Rückführen des Öls, wobei der Rückführungskanal 30 mit dem Ringspalt 14 und dem Ölsumpf 29 fluidverbunden ist. Der Rückführungskanal 30 erstreckt sich vorzugsweise bis zu dem Ölsumpf 29. Vorzugsweise ist der Rückführungskanal 30 dem Ringspalt 14 in Richtung zweiter Stirnseite 21 nachgeordnet angeordnet.The electric machine 1 preferably has a return channel 30th on, for returning the oil, the return channel 30th With the annular gap 14th and the oil sump 29 is fluid-connected. The return channel 30th preferably extends to the oil sump 29 . Preferably the return channel is 30th the annular gap 14th towards the second face 21st arranged downstream.

Im Betrieb erzeugt der Rotor 9 Abwärme. Für einen besseren Betrieb und zur Erhöhung der Lebensdauer der elektrischen Maschine 1 muss diese Abwärme abgeführt werden.The rotor generates during operation 9 Waste heat. For better operation and to increase the service life of the electrical machine 1 this waste heat must be dissipated.

Über das Hydraulikelement 26 wird Öl in den Zuflusskanal 17 eingeströmt. Von dort strömt das Öl weiter über den Kühlkanal 18 und den Umlenkkanal 23 in den Ringspalt 14. Während des Durchströmens durch den Kühlkanal 18, durch den Umlenkkanal 23 und durch den Ringspalt 14 nimmt das Öl die Abwärme des Rotors 9 auf und führt diese mit sich. Das heißt, dass sich das Öl erwärmt und somit die Abwärme abführt. Somit ist ein besserer Betrieb der elektrischen Maschine 1 möglich. Durch die Verwendung von Öl, welches aus dem Ölsumpf 29 über eine Hydraulikleitung entnommen wird und anschließend nach der Aufnahme der Abwärme des Rotors 9 wieder in den Ölsumpf 29 zurückgeführt wird, kann ein geschlossener Ölkühlkreislauf angegeben werden. Ölverluste werden dadurch minimiert.Via the hydraulic element 26th gets oil in the inflow channel 17th flowed in. From there, the oil continues to flow over the cooling channel 18th and the deflection channel 23 into the annular gap 14th . While flowing through the cooling channel 18th , through the deflection channel 23 and through the annular gap 14th the oil takes the waste heat from the rotor 9 and carries them with you. This means that the oil warms up and thus dissipates the waste heat. Thus, the electrical machine operates better 1 possible. By using oil that is extracted from the oil sump 29 is taken via a hydraulic line and then after the absorption of the waste heat from the rotor 9 back into the oil sump 29 is fed back, a closed oil cooling circuit can be specified. This minimizes oil losses.

Durch das Entlangströmen des Öls im Ringspalt 14 und anschließend an der Rotoraußenwellenseite 5 können alle Mitnahmeverzahnungen, hier beispielsweise die erste Mitnahmeverzahnung 15 und die zweite Mitnahmeverzahnung 16 als auch andere an der Rotorwellenaußenseite 5 angeordnete Verzahnungen, geschmiert werden. Dadurch kann auf eine separate Schmierung verzichtet werden. Somit kann der Ölsumpf 29 derart angeordnet werden, dass Planschverluste, d.h. Verluste von Öl vermieden werden können. Solche Planschverluste können die Funktionen der elektrischen Maschine 1 beeinträchtigen indem z.B. das Öl erhitzt wird und damit auch die Achse erhitzt wird und/oder der Wirkungsgrad der Achse vermindert wird. Durch das Entlangströmen des Öls an der Rotorwellenaußenseite 5 ist sichergestellt, dass für Verzahnungen an der Rotorwellenaußenseite 5 und/oder Hohlwelleninnenseite 12 stets eine ausreichende Menge von Schmieröl zur Verfügung steht, so dass eine sichere Schmierung und ein schadensfreier Betrieb gewährleistet ist.By the oil flowing along in the annular gap 14th and then on the rotor outer shaft side 5 can use all driving gears, here for example the first driving gearing 15th and the second driving gear 16 as well as others on the outside of the rotor shaft 5 arranged gears, are lubricated. This means that separate lubrication can be dispensed with. Thus, the oil sump 29 be arranged such that splashing losses, ie losses of oil, can be avoided. Such splash losses can affect the functions of the electrical machine 1 by heating the oil and thus also heating the axle and / or reducing the efficiency of the axle. By the oil flowing along the outside of the rotor shaft 5 it is ensured that for toothing on the outside of the rotor shaft 5 and / or hollow shaft inside 12 A sufficient quantity of lubricating oil is always available so that reliable lubrication and damage-free operation are guaranteed.

Ferner weist die Hohlwelleninnenseite 12 ringförmig ausgestaltete Nuten 27 auf. Die Nuten 27 können auch als Längsnuten ausgestaltet sein oder wendelförmig in die Hohlwelleninnenseite 12 eingebracht werden. Die Nuten 27 bringen das Öl näher an die thermisch belasteten Bauteile der elektrischen Maschine 1 heran, so dass die Abwärme besser von den thermisch belasteten Bauteilen abgeführt werden kann. Die Nuten 27 sind hier beispielshaft im Bereich der ersten Stirnseite 20 an der Hohlwelleninnenseite 12 angeordnet, da dort eine Kühlung des Festlagers 8a notwendig ist.Furthermore, the hollow shaft inside 12 ring-shaped grooves 27 on. The grooves 27 can also be designed as longitudinal grooves or helically in the inside of the hollow shaft 12 be introduced. The grooves 27 bring the oil closer to the thermally stressed components of the electrical machine 1 approach so that the waste heat can be better dissipated from the thermally stressed components. The grooves 27 are here for example in the area of the first end face 20th on the inside of the hollow shaft 12 arranged because there is a cooling of the fixed bearing 8a necessary is.

Auch an anderen Stellen der Hohlwelleninnenseite 12 können solche Nuten 27 zur Verringerung der thermischen Belastung von temperaturempfindlichen Bauteilen in der elektrischen Maschine 1 angeordnet werden.Also in other places on the inside of the hollow shaft 12 can such grooves 27 to reduce the thermal load on temperature-sensitive components in the electrical machine 1 to be ordered.

2 zeigt die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 von 1 im Betrieb (durch Pfeile gekennzeichnet). 2 shows the electrical machine according to the invention 1 from 1 in operation (indicated by arrows).

Öl wird dabei von einer nicht gezeigten Ölfördereinrichtung beispielsweise einer elektrischen oder mechanischen Ölpumpe durch eine Hydraulikölleitung (nicht gezeigt) in das L-förmig ausgebildete Hydraulikelement 26 gepumpt. Das Hydraulikelement 26 weist insbesondere einen 90 Grad Winkel auf.In this case, oil is fed from an oil delivery device (not shown), for example an electrical or mechanical oil pump, through a hydraulic oil line (not shown) into the L-shaped hydraulic element 26th pumped. The hydraulic element 26th in particular has a 90 degree angle.

Nach durchströmen des Hydraulikelements 26, hier der Hydraulikverschraubung, strömt das Öl über das Hydraulikverbindungselement 22, hier der Buchse, in den Zuflusskanal 17 und anschließend in den Kühlkanal 18.After flowing through the hydraulic element 26th , here the hydraulic screw connection, the oil flows over the hydraulic connection element 22nd , here the socket, in the inflow channel 17th and then into the cooling duct 18th .

Vom Kühlkanal 18 strömt das Öl durch den Umlenkkanal 23 in den Ringspalt 14 ein. Im Ringspalt 14 und im Kühlkanal 18 wird das Öl durch die Abwärme, welche über die Pressverbindung 28 vom Rotor 9 an die Hohlwelle 11, abgegeben wird, erwärmt. Im Ringspalt 14 strömt das Öl in Richtung erster Stirnseite 20 als auch zweiter Stirnseite 21.From the cooling duct 18th the oil flows through the deflection channel 23 into the annular gap 14th one. In the annular gap 14th and in the cooling duct 18th is the oil through the waste heat, which is over the press connection 28 from the rotor 9 to the hollow shaft 11 , is released, heated. In the annular gap 14th the oil flows in the direction of the first face 20th as well as the second face 21st .

Das Öl fließt somit den Ringspalt 14 entlang, und dient somit zur notwendigen Schmierung von hochbelasteten Bauteilen, wie Verzahnungen, beispielsweise der ersten Mitnahmeverzahnung 15 und der zweiten Mitnahmeverzahnung 16. Auf eine separate Schmierung dieser Verzahnungen kann somit verzichtet werden. Dadurch kann der Ölsumpf 29 so im Gehäuse 6 angeordnet sein, das Planschverluste reduziert werden können. Somit kann der Wirkungsgrad durch Verminderung von Planschverlusten erhöht werden.The oil thus flows through the annular gap 14th along, and thus serves for the necessary lubrication of highly stressed components, such as gears, for example the first driving gear 15th and the second driving gear 16 . A separate lubrication of these gears can therefore be dispensed with. This can cause the oil sump 29 so in the case 6th be arranged, the splashing losses can be reduced. The efficiency can thus be increased by reducing splash losses.

Ferner fließt das Öl auch in die ringförmig angeordneten Nuten 27, welche hier beispielsweise als Hinterdrehungen ausgestaltet sind. Dadurch wird in diesen Nuten 27 durch das Öl eine erhöhte Aufnahme von Abwärme, die Bauteile wie beispielsweise das Festlager 8a schädigen können, bewerkstelligt, da das kühlende Öl näher an diese Bauteile gebracht werden kann. Durch die Einbringung von Nuten 27 in die Hohlwelleninnenseite 12 kann somit dadurch das fettgeschmierte Festlager 8a besonders gut gekühlt werden. Dadurch kann eine erhöhte Lebensdauer dieses Bauteils bewirkt werden.Furthermore, the oil also flows into the annular grooves 27 , which are designed here, for example, as undercuts. This will be in these grooves 27 the oil increases the absorption of waste heat, the components such as the fixed bearing 8a can damage, done because the cooling oil can be brought closer to these components. By making grooves 27 into the inside of the hollow shaft 12 can thus the grease-lubricated fixed bearing 8a be cooled particularly well. This can increase the service life of this component.

Dadurch ist eine effiziente Kühlung des Rotors 9 bzw. anderer Bauteile in der elektrischen Maschine 1 möglich. Dies ist auch bei einer hohen Drehzahl des Rotors 9 möglich. Zudem ergibt sich aufgrund der Konstruktion nur ein geringer Druckverlust. Ferner sind lediglich einfache Konstruktionsänderungen notwendig, da die erste Mitnahmeverzahnung 15 und die zweite Mitnahmeverzahnung 16 ebenfalls durch Öl geschmiert werden müssen.This ensures efficient cooling of the rotor 9 or other components in the electrical machine 1 possible. This is also the case with a high speed of the rotor 9 possible. In addition, there is only a small pressure loss due to the design. Furthermore, only simple design changes are necessary, since the first driving gear 15th and the second driving gear 16 must also be lubricated by oil.

Nach durchströmen des Ringspalts 14 fließt das Öl durch den Rückführungskanal 30, welcher mit dem Ringspalt 14 und dem Ölsumpf 29 fluidverbunden ist, zu dem Ölsumpf 29 zurück. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Ölkühlkreislauf für die elektrische Maschine 1.After flowing through the annular gap 14th the oil flows through the return channel 30th , which one with the annular gap 14th and the oil sump 29 is fluidly connected to the oil sump 29 back. This results in a closed oil cooling circuit for the electrical machine 1 .

Der Kühlkanal 18 und/oder der Zuflusskanal 17 und/oder der Umlenkkanal 23 sind bevorzugt als Bohrungen ausgeführt. Diese können beispielsweise eine Innenbeschichtung oder eine Innenstrukturierung zur verbesserten Ölführung aufweisen. Somit kann eine verbesserte laminare Strömung erzielt werden.The cooling duct 18th and / or the inflow channel 17th and / or the deflection channel 23 are preferably designed as bores. These can, for example, have an internal coating or an internal structure for improved oil guidance. An improved laminar flow can thus be achieved.

In der Hydraulikölleitung (nicht gezeigt) kann ein Kühler beispielsweise in Form eines Wärmetauschers angeordnet sein, welches das erwärmte Öl herunterkühlt.A cooler, for example in the form of a heat exchanger, which cools down the heated oil, can be arranged in the hydraulic oil line (not shown).

3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Maschine 1a. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Elemente. 3 shows a further embodiment of an electrical machine 1a . The same reference symbols identify the same elements.

Der Zuflusskanal 17 erstreckt sich dabei wie in 1 durchgängig in axialer Richtung A durch das Geberrad 3. Auch andere Ausbildungen des Zuflusskanals 17 sind jedoch möglich.The inflow channel 17th extends as in 1 continuously in the axial direction A. through the sender wheel 3 . Also other configurations of the inflow channel 17th however, are possible.

Der Lagerdeckel 4 weist als Einlass eine Lagerdeckelbohrung 31 auf, welche in axialer Richtung A in den Zuflusskanal 17 mündet. Die Lagerdeckelbohrung 31 ist L-förmig ausgebildet, vorzugsweise eine Bohrung in L-Form, welche in dem Lagerdeckel 4 angeordnet ist. Auch kann die Lagerdeckelbohrung 31 als ein mittels eines anderen, beispielsweise zerspanenden, Fertigungsverfahren hergestellter L-förmiger Durchlass sein.The bearing cap 4th has a bearing cap bore as inlet 31 on which in the axial direction A. into the inflow channel 17th flows out. The bearing cap bore 31 is L-shaped, preferably an L-shaped hole, which is in the bearing cap 4th is arranged. The bearing cap bore 31 than an L-shaped passage produced by means of another, for example machining, manufacturing process.

Die Lagerdeckelbohrung 31 erstreckt sich von einer Mantelfläche 32 des Lagerdeckels 4 bis zu dem Zuflusskanal 17 und bildet mit diesem eine Fluidverbindung aus. Dadurch kann Öl über Ölleitungen in die Lagerdeckelbohrung 31 eingebracht werden, und strömt anschließend über die Lagerdeckelbohrung 31 zu dem Zuflusskanal 17. Da die Lagerdeckelbohrung 31 im Lagerdeckel 4 integriert ist und nicht stirnseitig angeordnet ist, können stirnseitig am Lagerdeckel 4 weitere Bauteile angeordnet werden. Somit kann Bauraum in axialer Richtung A eingespart werden. Somit kann ein Einströmen des Öls von der Lagerdeckelbohrung 31 in den Zuflusskanal 17 einfach bewerkstelligt werden.The bearing cap bore 31 extends from a lateral surface 32 of the bearing cap 4th up to the inflow channel 17th and forms a fluid connection therewith. This allows oil to enter the bearing cover bore via oil lines 31 are introduced, and then flows over the bearing cover bore 31 to the inflow channel 17th . As the bearing cap bore 31 in the bearing cap 4th is integrated and is not arranged on the front side, can on the front side on the bearing cover 4th further components are arranged. This allows installation space in the axial direction A. can be saved. This prevents the oil from flowing in from the bearing cap bore 31 into the inflow channel 17th can be easily done.

Zur einfacheren Anbindung der Ölleitung an die Lagerdeckelbohrung 31 ist an der Lagerdeckelbohrung 31 ein Verbindungselement angeordnet, welches hier als Hydraulikverschraubung 33 ausgebildet ist, wobei die Hydraulikverschraubung 33 teilweise in der Lagerdeckelbohrung 31 eingebracht ist. Die Lagerdeckelbohrung 31 weist hierzu ein Innengewinde und die Hydraulikverschraubung 33 das dazu korrespondierende Außengewinde auf. Die Lagerdeckelbohrung 31 kann im Bereich des Innengewindes einen angepassten vergrößerten Durchmesser aufweisen.For easier connection of the oil line to the bearing cover bore 31 is on the bearing cap bore 31 a connecting element arranged, which here as a hydraulic screw connection 33 is formed, the hydraulic screw connection 33 partly in the bearing cover bore 31 is introduced. The bearing cap bore 31 has an internal thread and the hydraulic screw connection 33 the corresponding external thread. The bearing cap bore 31 can have an adapted enlarged diameter in the area of the internal thread.

Ferner ist eine Buchse vorgesehen, welche aus einen ersten Buchsenabschnitt 34 und einem zweiten Buchsenabschnitt 35 besteht, wobei der Kühlkanal 18 der Rotorwelle 2 an der ersten Stirnseite 20 zur Aufnahme des ersten Buchsenabschnitts 34 ausgebildet ist und der Zuflusskanal 17 an seiner zur Rotorwelle 2 hingewandten Seite zur Aufnahme des zweiten Buchsenabschnitts 35 ausgebildet ist, so dass das Geberrad 3 mit der Rotorwelle 2 an der ersten Stirnseite 20 durch die Buchse axial fixiert ist. Hier für weist der erste Buchsenabschnitt 34 ein Außengewinde und der Kühlkanal 18 ein zugehöriges Innengewinde auf. Der Kühlkanal 18 weist hierfür bevorzugt an der ersten Stirnseite 20 eine sich in radialer Richtung R erstreckende Aufweitung auf. Das heißt, der Kühlkanal 18 kann einen angepassten vergrößerten Durchmesser aufweisen, in dem das Innengewinde angeordnet ist, so dass sich für das durchströmende Öl keine Verengung ergibt.Furthermore, a socket is provided which consists of a first socket section 34 and a second socket section 35 consists, the cooling channel 18th the rotor shaft 2 on the first face 20th for receiving the first socket section 34 is formed and the inflow channel 17th on his to the rotor shaft 2 facing side for receiving the second socket section 35 is designed so that the encoder wheel 3 with the rotor shaft 2 on the first face 20th is axially fixed by the socket. Here for has the first socket section 34 an external thread and the cooling channel 18th an associated internal thread. The cooling duct 18th points for this purpose preferably on the first end face 20th one moving in the radial direction R. extensive expansion. That is, the cooling duct 18th can have an adapted enlarged diameter in which the internal thread is arranged, so that there is no constriction for the oil flowing through.

Ferner ist der zweite Buchsenabschnitt 35 in dem Zuflusskanal 17 verklemmt. Der Zuflusskanal 17 kann hierfür eine sich in radialer Richtung R erstreckende Aufweitung, insbesondere eine zweistufige Aufweitung, aufweisen. Das heißt, der Zuflusskanal 17 kann einen angepassten, vergrößerten Durchmesser aufweisen, so dass sich für das durchströmende Öl keine Verengung ergibt. Der zweite Buchsenabschnitt 35 weist bevorzugt hierfür einen radialen Klemmabschnitt auf, welcher in der Aufweitung des Zuflusskanal 17 verklemmt ist.Furthermore, the second socket section 35 in the inflow channel 17th uptight. The inflow channel 17th can do this in a radial direction R. have extending widening, in particular a two-stage widening. That is, the inflow channel 17th can have an adapted, enlarged diameter so that there is no constriction for the oil flowing through. The second socket section 35 preferably has a radial clamping section for this purpose, which is located in the widening of the inflow channel 17th is jammed.

4 zeigt die elektrische Maschine 1a der 3 mit einer Lagerdeckelbohrung 31 und einer Buchse mit dem ersten Buchsenabschnitt 34 und mit dem zweiten Buchsenabschnitt 35 im Betrieb (durch Pfeile gekennzeichnet), wobei als Kühlschmierstoff Öl verwendet wird. Das Öl wird aus dem Ölsumpf 29 mittels Pumpen in eine Hydraulikölleitung gepumpt. Anschließend wird das Öl von der Hydraulikölleitung über die Hydraulikverschraubung, welche in der Lagerdeckelbohrung 31 des Lagerdeckels 4 angeordnet ist, in die Lagerdeckelbohrung 31 eingepumpt. 4th shows the electric machine 1a the 3 with a bearing cap bore 31 and a socket with the first socket portion 34 and with the second socket section 35 in operation (indicated by arrows), oil being used as cooling lubricant. The oil comes from the oil sump 29 pumped into a hydraulic oil line by means of pumps. The oil is then transferred from the hydraulic oil line via the hydraulic screw connection, which is in the bearing cover bore 31 of the bearing cap 4th is arranged in the bearing cap bore 31 pumped in.

Das Öl strömt durch die Lagerdeckelbohrung 31 in den Zuflusskanal 17, welcher als zylindrischer Durchlass in axialer Richtung A in dem Geberrad 3 ausgebildet ist. Über den Zuflusskanal 17 und den im Zuflusskanal 17 angeordneten zweiten Buchsenabschnitt 35 wird das Öl über den im Kühlkanal 18 angeordneten ersten Buchsenabschnitt 34 in den Kühlkanal 18 eingeströmt. Durch den im Kühlkanal 18 angeordneten ersten Buchsenabschnitt 34 und den im Zuflusskanal 17 angeordneten zweiten Buchsenabschnitt 35 wird die Rotorwelle 2 an das Geberrad 3 in axialer Richtung A fixiert.The oil flows through the bearing cover bore 31 into the inflow channel 17th , which as a cylindrical passage in the axial direction A. in the sender wheel 3 is trained. Via the inflow channel 17th and the one in the inflow channel 17th arranged second socket section 35 the oil is in the cooling duct 18th arranged first socket section 34 in the cooling duct 18th flowed in. Through the one in the cooling duct 18th arranged first socket section 34 and the one in the inflow channel 17th arranged second socket section 35 becomes the rotor shaft 2 to the sender wheel 3 in the axial direction A. fixed.

Das Öl strömt anschließend den Kühlkanal 18 entlang und in den Umlenkkanal 23, welcher sich vom Kühlkanal 18 bis zum Ringspalt 14 erstreckt, ein. Von dort strömt das Öl in den Ringspalt 14 ein.The oil then flows through the cooling channel 18th along and into the deflection channel 23 , which is from the cooling duct 18th up to the annular gap 14th extends, a. From there the oil flows into the annular gap 14th one.

Das Öl im Ringspalt 14 und im Kühlkanal 18 nimmt einerseits beim Entlangströmen die Abwärme vom Rotor 9 auf. Die Abwärme wird dabei vom Rotor 9 erzeugt, und über die Pressverbindung 28 an die Hohlwelle 11 geleitet. Dort wird mittels der Abwärme das Öl im Ringspalt 14 und im Kühlkanal 18 erwärmt. Dadurch wird der Rotor 9 gekühlt.The oil in the annular gap 14th and in the cooling duct 18th takes the waste heat from the rotor when flowing along 9 on. The waste heat is taken from the rotor 9 generated, and via the press connection 28 to the hollow shaft 11 directed. There, the oil is stored in the annular gap using the waste heat 14th and in the cooling duct 18th warmed up. This will make the rotor 9 chilled.

Andererseits können mit dem Öl im Ringspalt 14 zu schmierende Bauteile geschmiert werden. Dies dient zur Verringerung von Reibung und Verschleiß dieser Bauteile, beispielsweise der ersten Mitnahmeverzahnung 15 und der zweiten Mitnahmeverzahnung 16. Somit kann auf eine separate Schmierung von in dem Ringspalt 14 hineinragenden Bauteilen verzichtet werden. Dadurch kann der Ölsumpf 29 so im Gehäuse 6 angeordnet sein, das Planschverluste reduziert werden können. Somit kann der Wirkungsgrad durch Verminderung von Planschverlusten erhöht werden.On the other hand, with the oil in the annular gap 14th Components to be lubricated are lubricated. This serves to reduce the friction and wear of these components, for example the first drive toothing 15th and the second driving gear 16 . This means that separate lubrication can be used in the annular gap 14th protruding components are dispensed with. This can cause the oil sump 29 so in the case 6th be arranged, the splashing losses can be reduced. The efficiency can thus be increased by reducing splash losses.

Nach Durchströmen des Ringspalt 14 strömt das erwärmte Öl durch einen im Gehäuse 6 angeordneten Rückführungskanal 30, welcher mit dem Ringspalt 14 und dem Ölsumpf 29 fluidverbunden ist, in den Ölsumpf 29 zurück. Dadurch kann ein geschlossener Ölkühlkreislauf bewerkstelligt werden.After flowing through the annular gap 14th the heated oil flows through one in the housing 6th arranged return channel 30th , which one with the annular gap 14th and the oil sump 29 is fluid connected, in the oil sump 29 back. This enables a closed oil cooling circuit to be achieved.

5 zeigt eine erste Ausgestaltung der Hohlwelle 11. Diese weist eine im Wesentlichen zylindrische Hohlwelleninnenseite 12 (1) und eine Hohlwellenaußenseite 13 mit zylindrischer Mantelfläche auf. 5 shows a first embodiment of the hollow shaft 11 . This has an essentially cylindrical hollow shaft inside 12 ( 1 ) and a hollow shaft outside 13 with a cylindrical surface.

Durch die zylindrische Mantelfläche der Hohlwellenaußenseite 13 wird eine große Kontaktfläche zum Rotor 9 hergestellt. Dadurch kann der Rotor 9 die entstehende Abwärme an das in dem Ringspalt 14 durchströmende Öl leiten. Dadurch ergibt sich eine effiziente Kühlung des Rotors 2. An der Hohlwelle 11 können endseitig verschiedene Elemente zur Befestigung der Hohlwelle im Gehäuse 6 oder an der Rotorwelle 2 angeordnet sein oder diese kann mit diesen verbunden sein oder einstückig ausgebildet sein.Through the cylindrical surface of the hollow shaft outside 13 becomes a large contact area with the rotor 9 manufactured. This allows the rotor 9 the resulting waste heat to that in the annular gap 14th direct flowing oil. This results in efficient cooling of the rotor 2 . On the hollow shaft 11 can end different elements for fastening the hollow shaft in the housing 6th or on the rotor shaft 2 be arranged or this can be connected to these or be formed in one piece.

Die Hohlwelle 11 kann endseitig Befestigungsabschnitte 38 aufweisen.The hollow shaft 11 can end fastening sections 38 exhibit.

6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Hohlwelle 11. Diese weist die im Wesentlichen zylindrische Hohlwelleninnenseite 12 und die Hohlwellenaußenseite 13 auf. Die Hohlwellenaußenseite 13 weist eine zylindrische Mantelfläche mit mehreren parallel zueinander angeordneten Nuten, hier als Hohlwellennuten 37 bezeichnet auf, welche sich entlang der axialen Richtung A (1) erstrecken. 6th shows another embodiment of a hollow shaft 11 . This has the essentially cylindrical hollow shaft inside 12 and the outside of the hollow shaft 13 on. The hollow shaft outside 13 has a cylindrical outer surface with several grooves arranged parallel to one another, here as hollow shaft grooves 37 refers to which extends along the axial direction A. ( 1 ) extend.

Die Hohlwellennuten 37 sind dabei gleichmäßig sternförmig über den Außenumfang der Hohlwelle 11 verteilt und weisen gleiche Abmessungen, wie Tiefe oder Breite auf. Durch die Hohlwellennuten 37 wird die Außenfläche der Hohlwelle 11 vergrößert. Die Fläche hin zum Öl in den Hohlwellenkanälen ist bei einer Ausführung mit Hohlwellennuten 37 durch die Längsnutenseitenflächen größer. Dadurch ergibt sich einerseits durch Wärmeleitung bei der Pressverbindung 28 zwischen Rotor 9 und Hohlwelle 11 eine gute Wärmeabfuhr der Abwärme vom Rotor 9 an das Öl in dem Ringspalt 14.The hollow shaft grooves 37 are evenly star-shaped over the outer circumference of the hollow shaft 11 distributed and have the same dimensions, such as depth or width. Through the hollow shaft grooves 37 becomes the outer surface of the hollow shaft 11 enlarged. The surface towards the oil in the hollow shaft channels is in a design with hollow shaft grooves 37 larger due to the longitudinal groove side surfaces. On the one hand, this results from heat conduction in the press connection 28 between rotor 9 and hollow shaft 11 good heat dissipation of the waste heat from the rotor 9 to the oil in the annular gap 14th .

Andererseits ergibt sich auch durch Wärmestrahlung in den Hohlwellennuten 37 eine gute Wärmeabfuhr der Abwärme vom Rotor 9 an das Öl in den Ringspalt 14.On the other hand, there is also heat radiation in the hollow shaft grooves 37 good heat dissipation of the waste heat from the rotor 9 to the oil in the annular gap 14th .

Die Hohlwellennuten 37 können zur besseren Wärmeübertragung mit einer Wärmeleitpaste zumindest teilweise gefüllt sein.The hollow shaft grooves 37 can be at least partially filled with a thermal paste for better heat transfer.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1,1a1.1a
Elektrische MaschineElectric machine
22
RotorwelleRotor shaft
33
GeberradEncoder wheel
44th
LagerdeckelBearing cap
55
RotorwellenaußenseiteRotor shaft outside
66
Gehäusecasing
77th
SchraubenScrews
8a8a
FestlagerFixed bearing
8b8b
LoslagerFloating bearing
99
Rotorrotor
1111
HohlwelleHollow shaft
1212
HohlwelleninnenseiteHollow shaft inside
1313
HohlwellenaußenseiteHollow shaft outside
1414th
RingspaltAnnular gap
1515th
Erste MitnahmeverzahnungFirst drive gearing
1616
zweite Mitnahmeverzahnungsecond drive toothing
1717th
ZuflusskanalInflow channel
1818th
KühlkanalCooling duct
1919th
AussparungRecess
2020th
erste Stirnseitefirst face
2121st
zweite Stirnseitesecond face
2222nd
HydraulikverbindungHydraulic connection
2323
UmlenkkanalDeflection channel
2424
LagerdichtungBearing seal
2525th
Ringförmige AbdichtungAnnular seal
2626th
HydraulikverbindungselementHydraulic connector
2727
NutenGrooves
2828
PressverbindungPress connection
2929
ÖlsumpfOil sump
3030th
RückführungskanalReturn channel
3131
Lagerdeckelkanal Bearing cover channel
3232
Mantelfläche des LagerdeckelsOuter surface of the bearing cover
3333
HydraulikverschraubungHydraulic screw connection
3434
erster Buchsenabschnittfirst socket section
3535
zweiter Buchsenabschnittsecond socket section
3636
O-RingO-ring
3737
HohlwellennutenHollow shaft grooves
3838
BefestigungsabschnittFastening section
DD.
DrehachseAxis of rotation
AA.
Axiale RichtungAxial direction
RR.
Radiale RichtungRadial direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2562914 A1 [0004]EP 2562914 A1 [0004]

Claims (14)

Kühlanordnung für ein wärmeerzeugendes rotierendes Bauteil einer elektrischen Maschine (1, 1a) umfassend eine drehbar gelagerte Rotorwelle (2), welche sich in einer axialen Richtung (A) um eine Drehachse (D) erstreckt, wobei die Rotorwelle (2) eine sich in der axialen Richtung (A) erstreckende Rotorwellenaußenseite (5) und in der axialen Richtung endseitig eine erste Stirnseite (20) und eine zweite Stirnseite (21) aufweist, eine drehbar gelagerte Hohlwelle (11), welche koaxial zur Rotorwelle (2) gelagert ist und mit dieser drehfest verbunden ist, wobei die Hohlwelle (11) eine zur Rotorwellenaußenseite (5) weisende Hohlwelleninnenseite (12) und einer dieser Hohlwelleninnenseite (12) gegenüberliegenden Hohlwellenaußenseite (13) aufweist, wobei die Hohlwelleninnenseite (12) in einer radialen Richtung (R) beabstandet zur Ausbildung eines Ringspaltes (14) von der Rotorwellenaußenseite (5) angeordnet ist, einen Kühlkanal (18) zum Durchströmen von Kühlschmierstoff, welcher sich von der ersten Stirnseite (20) in axialer Richtung (A) nicht durchgängig in der Rotorwelle (2) erstreckt und welcher zur ersten Stirnseite (20) zum Einströmen des Kühlschmierstoffs offen ausgebildet ist, einen in der Rotorwelle (2) angeordneten Umlenkkanal (23), welcher sich vom Kühlkanal (18) in den Ringspalt (14) erstreckt, zum Umlenken des den Kühlkanal (14) durchströmenden Kühlschmierstoffs in den Ringspalt (14), einen Zuflusskanal (17), welcher mit dem Kühlkanal (18), zum Zuführen des Kühlschmierstoffes zum Kühlkanal (18), fluidverbunden ist.Cooling arrangement for a heat-generating rotating component of an electrical machine (1, 1a) comprising a rotatably mounted rotor shaft (2) which extends in an axial direction (A) around an axis of rotation (D), the rotor shaft (2) having a rotor shaft outer side (5) extending in the axial direction (A) and in the axial direction has a first end face (20) and a second end face (21) at the end, a rotatably mounted hollow shaft (11) which is mounted coaxially to the rotor shaft (2) and is non-rotatably connected to it, the hollow shaft (11) having a hollow shaft inside (12) facing the rotor shaft outside (5) and a hollow shaft outside opposite this hollow shaft inside (12) (13), the hollow shaft inside (12) being arranged in a radial direction (R) at a distance from the rotor shaft outside (5) to form an annular gap (14), a cooling channel (18) for the flow of cooling lubricant, which does not extend continuously from the first end face (20) in the axial direction (A) into the rotor shaft (2) and which is open to the first end face (20) for the cooling lubricant to flow in, a deflection channel (23) arranged in the rotor shaft (2), which extends from the cooling channel (18) into the annular gap (14), for deflecting the cooling lubricant flowing through the cooling channel (14) into the annular gap (14), a feed channel (17) which is fluidly connected to the cooling channel (18) for supplying the cooling lubricant to the cooling channel (18). Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geberrad (3), welches an der ersten Stirnseite (20) der Rotorwelle (2) angeordnet ist, vorgesehen ist, wobei der Zuflusskanal (17) sich in axialer Richtung (A) durchgängig in dem Geberrad (3) erstreckt, so dass der Zuflusskanal (17) mit dem Kühlkanal (18) fluidverbunden ist.Cooling arrangement according to Claim 1 , characterized in that a transmitter wheel (3) which is arranged on the first end face (20) of the rotor shaft (2) is provided, the inflow channel (17) extending continuously in the axial direction (A) in the transmitter wheel (3) extends so that the inflow channel (17) is fluidly connected to the cooling channel (18). Kühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflusskanal (17) als eine Durchgangsbohrung ausgestaltet ist.Cooling arrangement according to Claim 2 , characterized in that the inflow channel (17) is designed as a through hole. Kühlanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (3) mit der Hohlwelle (11) kraftschlüssig verbunden ist.Cooling arrangement according to Claim 2 or 3 , characterized in that the encoder wheel (3) is non-positively connected to the hollow shaft (11). Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung eine Buchse mit einem ersten Buchsenabschnitt (34) und einem zweiten Buchsenabschnitt (35) aufweist, wobei der Kühlkanal (18) an der ersten Stirnseite (20) zur Aufnahme des ersten Buchsenabschnitts (34) ausgebildet ist und der Zuflusskanal (17) an seiner zur Rotorwelle (2) hingewandten Seite zur Aufnahme des zweiten Buchsenabschnitts (35) ausgebildet ist, so dass die Rotorwelle (2) an der ersten Stirnseite (20) durch die Buchse axial fixiert ist.Cooling arrangement according to one of the preceding Claims 2 to 4th , characterized in that the cooling arrangement has a socket with a first socket section (34) and a second socket section (35), the cooling channel (18) being designed on the first end face (20) for receiving the first socket section (34) and the Inflow channel (17) is designed on its side facing the rotor shaft (2) to receive the second bushing section (35), so that the rotor shaft (2) is axially fixed on the first end face (20) by the bushing. Kühlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Buchsenabschnitt (34) ein Außengewinde aufweist, und der Kühlkanal (18) ein zum Außengewinde zugehöriges Innengewinde aufweist.Cooling arrangement according to Claim 5 , characterized in that the first socket section (34) has an external thread, and the cooling channel (18) has an internal thread associated with the external thread. Kühlanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Buchsenabschnitt (35) in dem Zuflusskanal (17) verklemmt ist.Cooling arrangement according to Claim 5 or 6th , characterized in that the second socket section (35) is clamped in the inflow channel (17). Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehstarrer Lagerdeckel (4) zur Lagerung des Geberrades (3) vorgesehen ist, welcher an einer rotorwellenabgewandten Seite des Geberrades (3) angeordnet ist, wobei der Lagerdeckel (4) einen sich in axialer Richtung (A) erstreckenden und an den Zuflusskanal (17) angrenzenden Durchgang aufweist, und wobei ein Hydraulikverbindungselement (22), insbesondere eine Buchse, und ein Hydraulikelement (26), insbesondere eine Hydraulikverschraubung, vorgesehen sind, wobei im Durchgang das Hydraulikverbindungselement (22) angeordnet ist, und das Hydraulikelement (26) mit dem Hydraulikverbindungselement (22) verbunden, insbesondere verklemmt, ist, so dass das Hydraulikelement (26) über das Hydraulikverbindungselement (22) mit dem Zuflusskanal (17) eine Fluidverbindung ausbildet.Cooling arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a torsionally rigid bearing cover (4) is provided for mounting the encoder wheel (3), which is arranged on a side of the encoder wheel (3) facing away from the rotor shaft, the bearing cover (4) extending axially Direction (A) extending and adjoining the inflow channel (17), and wherein a hydraulic connection element (22), in particular a socket, and a hydraulic element (26), in particular a hydraulic screw connection, are provided, the hydraulic connection element (22) in the passage. is arranged, and the hydraulic element (26) is connected, in particular clamped, to the hydraulic connection element (22), so that the hydraulic element (26) forms a fluid connection with the inflow channel (17) via the hydraulic connection element (22). Kühlanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement (26) L-förmig ausgebildet ist.Cooling arrangement according to Claim 8 , characterized in that the hydraulic element (26) is L-shaped. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehstarrer Lagerdeckel (4) zur Lagerung des Geberrades (3) vorgesehen ist, welcher an einer rotorwellenabgewandten Seite des Geberrades (3) angeordnet ist, wobei der Lagerdeckel (4) einen durchgängigen L-förmigen Lagerdeckelkanal, insbesondere eine Lagerdeckelbohrung (31) aufweist, welche mit dem Zuflusskanal (17) fluidverbunden ist, so dass ein Einströmen des Kühlschmierstoffes über den Lagerdeckelkanal in den Zuflusskanal (17) bewerkstelligbar ist.Cooling arrangement according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a torsionally rigid bearing cover (4) is provided for mounting the encoder wheel (3), which is arranged on a side of the encoder wheel (3) facing away from the rotor shaft, the bearing cover (4) having a continuous L-shaped bearing cover channel, in particular a bearing cover bore (31), which is fluidly connected to the inflow channel (17), so that the cooling lubricant can flow into the inflow channel (17) via the bearing cover channel. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelleninnenseite (12) ringförmig angeordnete Nuten (27) und/oder sich in axialer Richtung (A) erstreckende und/oder wendelförmig ausgestaltete Nuten aufweist.Cooling arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the inner side of the hollow shaft (12) has annular grooves (27) and / or grooves which extend in the axial direction (A) and / or have helical grooves. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwellenaußenseite (5) an der ersten Stirnseite (20) einen sich in axialer Richtung (A) erstreckenden ersten Verzahnungsabschnitt mit einer ersten umfangsseitigen Mitnahmeverzahnung (15) aufweist, und die Hohlwelleninnenseite (12) einen zu dem ersten Verzahnungsabschnitt gegenüberliegenden zweiten Verzahnungsabschnitt mit einer umfangsseitigen zweiten Mitnahmeverzahnung (16) wobei die erste Mitnahmeverzahnung (15) und die zweite Mitnahmeverzahnung (16) miteinander im Eingriff sind.Cooling arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft outer side (5) has on the first end face (20) a first toothed section extending in the axial direction (A) with a first peripheral driving toothing (15), and the hollow shaft inner side (12) a second toothed section opposite to the first toothed section with a circumferential second driving toothing (16) wherein the first driving toothing (15) and the second driving toothing (16) are in engagement with one another. Kühlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschmierstoff als Öl ausgebildet ist.Cooling arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling lubricant is designed as an oil. Kühlanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölsumpf (29) und ein Rückführungskanal (30) vorgesehen ist, welcher mit dem Ringspalt (14) fluidverbunden ist, zum Führen des Öls aus dem Ringspalt (14) in den Ölsumpf (29). 15. Elektrische Maschine (1,1a) mit einer Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (9) vorgesehen ist, welcher koaxial zur Hohlwelle (11) gelagert ist und mit dieser Hohlwelle (11) drehfest verbunden ist.Cooling arrangement according to Claim 13 , characterized in that an oil sump (29) and a return channel (30) are provided which are fluidly connected to the annular gap (14) for guiding the oil from the annular gap (14) into the oil sump (29). 15. Electrical machine (1,1a) with a cooling arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a rotor (9) is provided which is mounted coaxially to the hollow shaft (11) and is non-rotatably connected to this hollow shaft (11).
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