DE102019211555A1 - Cooling fluid guide arrangement for cooling a rotor of an electrical machine - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines mit einer Rotorwelle verbundenen Rotors (1) einer elektrischen Maschine mit einem geschlossenen Kühlfluidkreislauf vorgeschlagen, wobei eine Kühlfluidführungshülse (2) mit zumindest einem Kühlfluidführungsverlauf (3, 4) entlang des Außenumfanges vorgesehen ist, die von einer axial geteilten Rotorwelle zum Bilden des geschlossenen Kühlfluidkreislaufes aufgenommen ist. Ferner wird eine elektrische Maschine mit einer Kühlfluidführungsanordnung vorgeschlagen.A cooling fluid guide arrangement is proposed for cooling a rotor (1) of an electrical machine connected to a rotor shaft with a closed cooling fluid circuit, a cooling fluid guide sleeve (2) with at least one cooling fluid guide course (3, 4) being provided along the outer circumference, which is divided by an axially Rotor shaft is added to form the closed cooling fluid circuit. Furthermore, an electrical machine with a cooling fluid guide arrangement is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines Rotors einer elektrischen Maschine mit einem geschlossenen Kühlfluidkreislauf. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit der Kühlfluidführungsanordnung.The present invention relates to a cooling fluid guide arrangement for cooling a rotor of an electrical machine with a closed cooling fluid circuit. The invention also relates to an electrical machine with the cooling fluid guide arrangement.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2017 112 835 A1 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem oberflächennahe Kühlstrukturen um eine Rotorwelle des Elektromotors verlaufen. Eine vorgesehene Fremdkühlung des Elektromotors wird durch flache Kühlwasser- und Ölleitungen realisiert, welche entlang der Strukturen verlaufen, wobei die Ölleitungen abschnittsweise zwischen jeweils zwei benachbarten Abschnitten der breiteren Kühlwasserleitungen eingebettet sind. Es hat sich gezeigt, dass die bekannte Kühlanordnung konstruktiv aufwändig und kostenintensiv ist.For example from the publication DE 10 2017 112 835 A1 an electric motor is known in which cooling structures close to the surface run around a rotor shaft of the electric motor. An external cooling of the electric motor is provided by flat cooling water and oil lines, which run along the structures, the oil lines being embedded in sections between two adjacent sections of the wider cooling water lines. It has been shown that the known cooling arrangement is structurally complex and costly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines Rotors einer elektrischen Maschine und eine elektrische Maschine mit der Kühlfluidführungsanordnung vorzuschlagen, welche einerseits eine optimale Kühlung ermöglichen und andererseits konstruktiv einfach und kostengünstig realisierbar sind.The present invention is based on the object of proposing a cooling fluid guide arrangement for cooling a rotor of an electrical machine and an electrical machine with the cooling fluid guide arrangement which, on the one hand, enable optimal cooling and, on the other hand, are structurally simple and inexpensive to implement.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved by the features of patent claim 1 or 11, with advantageous and claimed developments resulting from the subclaims and the description as well as the drawings.

Somit wird eine Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines mit einer Rotorwelle verbundenen Rotors einer elektrischen Maschine mit einem geschlossenen Kühlfluidkreislauf vorgeschlagen. Um eine optimierte und kostengünstige sowie konstruktiv einfach ausgeführte Kühlung vorzusehen, ist eine Kühlfluidführungshülse oder dergleichen mit zumindest einem Kühlfluidführungsverlauf entlang des Außenumfanges vorgesehen, wobei die Kühlfluidführungshülse von einer axial geteilten Rotorwelle zum Bilden des geschlossenen Kühlfluidkreislaufes aufgenommen ist.Thus, a cooling fluid guide arrangement is proposed for cooling a rotor of an electrical machine connected to a rotor shaft with a closed cooling fluid circuit. In order to provide an optimized and cost-effective and structurally simple cooling, a cooling fluid guide sleeve or the like is provided with at least one cooling fluid guide course along the outer circumference, the cooling fluid guide sleeve being received by an axially divided rotor shaft to form the closed cooling fluid circuit.

Mit der vorgeschlagenen Kühlfluidführungsanordnung wird eine besonders konstruktiv einfache und kostengünstige Kühlanordnung realisiert, die eine optimale Abführung der entstehenden Abwärme des Rotors und der Rotorwelle sowie von Wickelköpfen eines Stators und weiteren im Gehäuse angeordneten Bauteilen ermöglicht. Durch die Verwendung einer Kühlfluidführungshülse mit zumindest einem Kühlfluidführungsverlauf wird in vorteilhafterweise nur ein zusätzliches Bauteil für die Realisierung des abgeschlossenen Kühlfluidkreislaufes verwendet, da durch die axial geteilte Ausführung der vorhandenen Rotorwelle eine Aufnahme der Kühlfluidführungshülse realisiert wird.With the proposed cooling fluid guide arrangement, a particularly structurally simple and inexpensive cooling arrangement is realized which enables optimal dissipation of the waste heat produced by the rotor and the rotor shaft and from the end windings of a stator and other components arranged in the housing. By using a cooling fluid guide sleeve with at least one cooling fluid guide profile, only one additional component is advantageously used to implement the closed cooling fluid circuit, since the axially split design of the existing rotor shaft accommodates the cooling fluid guide sleeve.

Der Kühlfluidführungsverlauf kann auf verschiedene Arten bei der vorgeschlagenen Kühlfluidführungsanordnung realisiert werden. Beispielsweise kann ein mäanderförmiger Verlauf oder dergleichen vorgesehen werden. Ohne weiteres wären jedoch auch andere Verläufe, wie zum Beispiel spiralförmige oder dergleichen gestaltete Verläufe denkbar.The course of the cooling fluid guide can be implemented in various ways with the proposed cooling fluid guide arrangement. For example, a meandering course or the like can be provided. However, other courses, such as, for example, spiral-shaped or similar courses, would also be conceivable without further ado.

Um einen mäanderförmigen Verlauf konstruktiv einfach bei der Kühlfluidführungshülse zu realisieren, ist vorgesehen, dass mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radial vom Außenumfang der Kühlfluidführungshülse abstehende Führungsstege oder dergleichen derart angeordnet sind, dass zumindest der mäanderförmige Kühlführungsverlauf vom Kühlfluidzulauf zum Kühlfluidablauf über den Umfang der Kühlfluidführungshülse vorgesehen ist. Durch die Verwendung von Führungsstegen oder dergleichen wird konstruktiv einfach ein gewünschter Kühlfluidführungsverlauf durch entsprechende Anordnung der Führungsstege ermöglicht.In order to implement a meandering course in the cooling fluid guide sleeve in a structurally simple manner, it is provided that several guide webs or the like, which are distributed over the circumference and project radially from the outer circumference of the cooling fluid guide sleeve, are arranged such that at least the meander-shaped cooling guide course from the cooling fluid inlet to the cooling fluid outlet is provided over the circumference of the cooling fluid guide sleeve is. By using guide webs or the like, a desired cooling fluid guidance course is made possible in a structurally simple manner by appropriate arrangement of the guide webs.

Eine besonders optimierte Kühlung wird dadurch realisiert, dass der Kühlfluidführungsverlauf in einen ersten Kühlfluidverlauf und einen zweiten Kühlfluidverlauf aufgeteilt wird. Hierzu werden die Führungsstege an dem gemeinsamen Kühlfluidzulauf derart ausgerichtet, dass der Kühlfluidstrom in den ersten Kühlfluidverlauf und den zweiten Kühlfluidverlauf aufgeteilt wird, wobei sich der erste Kühlfluidverlauf im Uhrzeigersinn und der zweite Kühlfluidverlauf gegen den Uhrzeigersinn um den Umfang zum gegenüberliegenden gemeinsamen Kühlfluidablauf erstrecken.A particularly optimized cooling is achieved in that the cooling fluid flow path is divided into a first cooling fluid path and a second cooling fluid path. For this purpose, the guide webs on the common cooling fluid inlet are aligned in such a way that the cooling fluid flow is divided into the first cooling fluid course and the second cooling fluid course, the first cooling fluid course extending clockwise and the second cooling fluid course counterclockwise around the circumference to the opposite common cooling fluid drain.

Die bei der vorgeschlagenen Kühlfluidführungsanordnung vorgeschlagene axial geteilte Rotorwelle kann auf konstruktiv verschiedene Weisen realisiert werden. Eine konstruktiv besonders einfache Ausführung kann vorsehen, dass die axial geteilte Rotorwelle durch ein erstes Rotorwellenelement und ein zweites Rotorwellenelement vorgesehen wird. Die quasi Rotorwellenhälften bildenden Rotorwellenelemente werden axialseitig aneinander befestigt, zum Beispiel durch Verpressung oder durch andere Verbindungsmöglichkeiten.The axially divided rotor shaft proposed in the proposed cooling fluid guide arrangement can be implemented in structurally different ways. A particularly simple construction can provide that the axially divided rotor shaft is provided by a first rotor shaft element and a second rotor shaft element. The rotor shaft elements, which quasi-form rotor shaft halves, are fastened to one another on the axial side, for example by pressing or other connection options.

Um den geschlossenen Kühlfluidkreislauf zu realisieren, ist vorgesehen, dass ein Ende der Kühlfluidführungshülse von dem ersten Rotorwellenelement und das andere zweite Ende der Kühlfluidführungshülse von dem zweiten Rotorwellenelement aufgenommen wird. Demzufolge kann durch eine entsprechende Verbindung der beiden Rotorwellenelemente ein geschlossener Kühlfluidkreislauf mit der von der geteilten Rotorwelle umgebenden Kühlfluidführungshülse realisiert werden.In order to implement the closed cooling fluid circuit, it is provided that one end of the cooling fluid guide sleeve is received by the first rotor shaft element and the other, second end of the cooling fluid guide sleeve is received by the second rotor shaft element. Accordingly, a closed cooling fluid circuit with the can by a corresponding connection of the two rotor shaft elements can be realized by the cooling fluid guide sleeve surrounding the split rotor shaft.

Neben der Funktion der Rotorwelle zum Übertragen eines im Rotor entstehenden Drehmomentes auf eine Antriebswelle wird somit eine zweite Funktion durch die Rotorwellenelemente realisiert, einen geschlossenen Kühlfluidkreislauf mit der Kühlfluidführungshülse zu realisieren. Auf diese Weise können Bauteile eingespart werden, wodurch eine konstruktiv einfache und kostengünstige Kühlfluidführungsanordnung realisiert wird.In addition to the function of the rotor shaft for transmitting a torque generated in the rotor to a drive shaft, a second function is thus implemented by the rotor shaft elements to implement a closed cooling fluid circuit with the cooling fluid guide sleeve. In this way, components can be saved, whereby a structurally simple and cost-effective cooling fluid guide arrangement is realized.

Zur drehmomentübertragenden Befestigung kann vorzugsweise eines der Rotorwellenelemente eine besondere Ausführung im Inneren aufweisen. Beispielsweise kann hierzu ein etwa ringförmig axial vorstehender Befestigungszapfen oder dergleichen vorgesehen sein, der die Antriebswelle aufnimmt und somit eine Befestigung mit der Rotorwelle ermöglicht. Es sind auch andere Arten der Befestigung denkbar, aber es hat sich gezeigt, dass diese Art der Befestigung nicht nur konstruktiv einfach, sondern auch kostengünstig ist.For the torque-transmitting fastening, one of the rotor shaft elements can preferably have a special design inside. For example, an axially protruding fastening pin or the like can be provided for this, which receives the drive shaft and thus enables fastening to the rotor shaft. Other types of fastening are also conceivable, but it has been shown that this type of fastening is not only structurally simple, but also inexpensive.

Bei der vorgeschlagenen Kühlfluidführungsanordnung kann eine bevorzugte Ausführung der Kühlfluidversorgung vorsehen, dass die Kühlfluidführungsanordnung mit Kühlfluid von einer außerhalb des Gehäuses angeordneten gehäuseseitigen Kühlfluidversorgung versorgt wird. Da die mit den Rotorwellenelementen drehbar gelagerte Kühlfluidführungshülse im Unterschied zur gehäuseseitigen Kühlfluidversorgung drehbar ist, kann der Kühlfluidkreislauf über eine Drehdurchführung strömungsmäßig verbunden werden.In the proposed cooling fluid guide arrangement, a preferred embodiment of the cooling fluid supply can provide that the cooling fluid guide arrangement is supplied with cooling fluid from a housing-side cooling fluid supply arranged outside the housing. Since the cooling fluid guide sleeve rotatably mounted with the rotor shaft elements is rotatable in contrast to the cooling fluid supply on the housing side, the cooling fluid circuit can be connected in terms of flow via a rotary leadthrough.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass eine elektrische Maschine mit der vorbeschriebenen Kühlfluidführungsanordnung beansprucht wird, sodass sich die vorbeschriebenen Vorteile und weitere Vorteile ergeben.Another aspect of the present invention provides that an electrical machine with the cooling fluid guide arrangement described above is claimed, so that the advantages described above and other advantages result.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlfluidführungsanordnung in einer elektrischen Maschine;
  • 2 eine Einzelteilansicht einer Kühlfluidführungshülse der Kühlfluidführungsanordnung mit mäanderförmigen Kühlfluidführungsverläufen der Kühlfluidzuführung;
  • 3 eine Einzelteilansicht der Kühlfluidführungshülse der Kühlfluidführungsanordnung mit mäanderförmigen Kühlfluidführungsverläufen der Kühlfluidabführung aus einer anderen Perspektive;
  • 4 eine dreidimensionale Einzelteilansicht eines ersten Rotorwellenelements der axial geteilten Rotorwelle;
  • 5 eine geschnittene Ansicht des ersten Rotorwellenelements;
  • 6 eine dreidimensionale Ansicht eines zweiten Rotorwellenelements der axial geteilten Rotorwelle; und
  • 7 eine geschnittene Ansicht des zweiten Rotorwellenelements.
The present invention is further explained below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a partially sectioned view of a cooling fluid guide arrangement according to the invention in an electrical machine;
  • 2 a detail view of a cooling fluid guide sleeve of the cooling fluid guide arrangement with meandering cooling fluid guide courses of the cooling fluid supply;
  • 3 a detail view of the cooling fluid guide sleeve of the cooling fluid guide arrangement with meandering cooling fluid guide courses of the cooling fluid discharge from a different perspective;
  • 4th a three-dimensional detail view of a first rotor shaft element of the axially divided rotor shaft;
  • 5 a sectional view of the first rotor shaft member;
  • 6 a three-dimensional view of a second rotor shaft element of the axially divided rotor shaft; and
  • 7th a sectional view of the second rotor shaft member.

In den 1 bis 7 ist eine beispielhaft dargestellte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kühlfluidführungsanordnung beispielhaft in einer elektrischen Maschine dargestellt. Als Kühlfluid kann vorzugsweise Wasser oder ein Wasser-Glykolgemisch oder auch andere Fluide, wie zum Beispiel Öl, verwendet werden.In the 1 to 7th an exemplary embodiment variant of a cooling fluid guide arrangement according to the invention is shown as an example in an electrical machine. The cooling fluid used can preferably be water or a water-glycol mixture or other fluids, such as oil.

Die Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines mit einer axial geteilten Rotorwelle verbundenen Rotors 1 und eines Stators 17 der elektrischen Maschine umfasst einen geschlossenen Kühlfluidkreis, der von einer Kühlfluidversorgung mit Kühlfluid versorgt wird. Um eine besonders optimierte Kühlung und zudem eine konstruktiv einfache und kostengünstige Kühlfluidführungsanordnung zu realisieren, ist vorgesehen, dass eine Kühlfluidführungshülse 2 mit zumindest einen Kühlfluidführungsverlauf 3, 4 entlang des Außenumfanges der Kühlfluidführungshülse 2 vorgesehen ist, wobei die Kühlfluidführungshülse 2 von der axial geteilten Rotorwelle zum Bilden des geschlossenen Kühlfluidkreislaufes aufgenommen ist.The cooling fluid guide arrangement for cooling a rotor connected to an axially divided rotor shaft 1 and a stator 17th The electrical machine comprises a closed cooling fluid circuit which is supplied with cooling fluid from a cooling fluid supply. In order to achieve a particularly optimized cooling and also a structurally simple and inexpensive cooling fluid guide arrangement, it is provided that a cooling fluid guide sleeve 2 with at least one cooling fluid flow path 3 , 4th along the outer circumference of the cooling fluid guide sleeve 2 is provided, the cooling fluid guide sleeve 2 is received by the axially divided rotor shaft to form the closed cooling fluid circuit.

Die Kühlfluidführungshülse 2 weist als Kühlfluidführungsverlauf 3, 4 beispielhaft mäanderförmige Verläufe auf. Diese Verläufe werden durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radial vom Außenumfang der Kühlfluidführungshülse 2 abstehende Führungsstege 5 realisiert, wobei die Führungsstege 5 derart angeordnet sind, dass der Kühlfluidführungsverlauf 3, 4 am gemeinsamen Kühlfluidzulauf 6 in einen ersten Kühlfluidführungsverlauf 3 und einen zweiten Kühlfluidführungsverlauf 4 durch die Anordnung der Führungsstege 5 aufgeteilt wird. Der erste Kühlfluidführungsverlauf 3 erstreckt sich im Uhrzeigersinn um den Umfang der Kühlfluidführungshülse 2 zum gegenüberliegenden gemeinsamen Kühlfluidablauf 7. The cooling fluid guide sleeve 2 has as a cooling fluid guide course 3 , 4th exemplary meandering courses. These courses are defined by several radially distributed over the circumference from the outer circumference of the cooling fluid guide sleeve 2 protruding guide bars 5 realized, with the guide bars 5 are arranged such that the cooling fluid guide course 3 , 4th at the common cooling fluid inlet 6 in a first cooling fluid guidance course 3 and a second cooling fluid routing course 4th through the arrangement of the guide bars 5 is divided. The first cooling fluid routing course 3 extends clockwise around the circumference of the cooling fluid guide sleeve 2 to the opposite common cooling fluid drain 7th .

Der zweite Kühlfluidführungsverlauf 4 erstreckt sich durch die Anordnung der Führungsstege 5 gegen den Uhrzeigersinn um den Umfang der Kühlfluidführungshülse 2 zum gegenüberliegenden gemeinsamen Kühlfluidablauf 7. Dies ist durch Pfeile in den Einzelteilansichten gemäß 2 und 3 angedeutet.The second cooling fluid routing course 4th extends through the arrangement of the guide bars 5 counterclockwise around the circumference of the cooling fluid guide sleeve 2 to the opposite common cooling fluid drain 7th . This is indicated by arrows in the component views 2 and 3 indicated.

Wie in den 1 und 4 bis 7 ersichtlich ist, wird die axial geteilte Rotorwelle durch ein erstes Rotorwellenelement 8 quasi als erste Rotorwellenhälfte und durch ein zweites Rotorwellenelement 9 als zweite Rotorwellenhälfte realisiert. Das erste Rotorwellenelement 8 und das zweite Rotorwellenelement 9 werden axialseitig miteinander verbunden, zum Beispiel durch Verpressung oder dergleichen. Zum Bilden des geschlossenen Kühlfluidkreislaufes nimmt das erste Rotorwellenelement 8 ein erstes Ende der Kühlfluidführungshülse 2 und das zweite Rotorwellenelement 9 ein zweites Ende der Kühlfluidführungshülse 2 auf.As in the 1 and 4th to 7th As can be seen, the axially divided rotor shaft is provided by a first rotor shaft element 8th as a first rotor shaft half and a second rotor shaft element 9 realized as a second rotor shaft half. The first rotor shaft element 8th and the second rotor shaft element 9 are connected to one another on the axial side, for example by pressing or the like. The first rotor shaft element takes up to form the closed cooling fluid circuit 8th a first end of the cooling fluid guide sleeve 2 and the second rotor shaft element 9 a second end of the cooling fluid guide sleeve 2 on.

Wie insbesondere aus den Einzelteilansichten gemäß 4 bis 7 ersichtlich ist, sind das erste Rotorwellenelement 8 und das zweite Rotorwellenelement 9 jeweils hülsenförmig ausgeführt. Das erste Rotorwellenelement 8 und das zweite Rotorwellenelement 9 weist jeweils einen kleineren Innendurchmesser 10, 10A zum Aufnehmen einer Antriebswelle 11 und einen größeren Innendurchmesser 12, 12A zum Aufnehmen der jeweils zugeordneten Enden der Kühlfluidführungshülse 2 auf.As in particular from the individual views according to 4th to 7th can be seen are the first rotor shaft element 8th and the second rotor shaft element 9 each designed as a sleeve. The first rotor shaft element 8th and the second rotor shaft element 9 each has a smaller inner diameter 10 , 10A for receiving a drive shaft 11 and a larger inner diameter 12 , 12A for receiving the respectively assigned ends of the cooling fluid guide sleeve 2 on.

Wie insbesondere aus der Einzelteilansicht gemäß 7 ersichtlich ist, ist der kleinere Innendurchmesser 10A des zweiten Rotorwellenelements 9 durch einen ringförmigen axial vorstehenden Befestigungszapfen 13 zur drehmomentübertragenden Befestigung mit der Antriebswelle 11 vorgesehen. Auf diese Weise wird nicht nur das zugeordnete Ende der Kühlfluidführungshülse 2, sondern auch die Antriebswelle 11 an dem zweiten Rotorwellenelement 9 und somit an dem gesamten Rotor 1 sicher befestigt.As shown in particular from the detail view 7th can be seen is the smaller inside diameter 10A of the second rotor shaft member 9 by an annular axially protruding fastening pin 13 for torque-transmitting attachment to the drive shaft 11 intended. In this way, not only is the associated end of the cooling fluid guide sleeve 2 but also the drive shaft 11 on the second rotor shaft element 9 and thus on the entire rotor 1 securely attached.

Wie aus der geschnittenen Ansicht gemäß 1 ersichtlich ist, weist das zweite Rotorwellenelement 9 einen mit dem Kühlfluidzulauf 6 der Kühlfluidführungshülse 2 strömungsmäßig verbundenen Kühlfluidzulaufkanal 14 auf. Ferner ist ein mit dem gegenüberliegend angeordneten Kühlfluidablauf 7 der Kühlfluidführungshülse 2 strömungsmäßig verbundener Kühlfluidablaufkanal 15 vorgesehen. Der Kühlfluidzulaufkanal 14 und der Kühlfluidablaufkanal 15 sind wie auch der Kühlfluidzulauf 6 und der Kühlfluidablauf 7 am Umfang des zweiten Rotorwellenelements 9 gegenüberliegend angeordnet.As shown in the cut view 1 As can be seen, the second rotor shaft element 9 one with the cooling fluid inlet 6 the cooling fluid guide sleeve 2 fluidly connected cooling fluid inlet channel 14th on. Furthermore, there is a cooling fluid drain arranged opposite one another 7th the cooling fluid guide sleeve 2 fluidly connected cooling fluid drainage channel 15th intended. The cooling fluid inlet channel 14th and the cooling fluid drainage channel 15th are like the cooling fluid inlet 6 and the cooling fluid drain 7th on the circumference of the second rotor shaft element 9 arranged opposite one another.

Ferner ergibt sich aus der Schnittdarstellung gemäß 1, dass bei der vorgeschlagenen Kühlfluidführungsanordnung sowohl die axial geteilte Rotorwelle mit dem Rotor 1 beziehungsweise die Rotorwellenelemente 8, 9 als auch die Kühlfluidführungshülse 2 sowie die Antriebswelle 11 koaxial zueinander angeordnet sind.Furthermore, from the sectional illustration according to FIG 1 that in the proposed cooling fluid guide arrangement, both the axially split rotor shaft and the rotor 1 or the rotor shaft elements 8th , 9 as well as the cooling fluid guide sleeve 2 as well as the drive shaft 11 are arranged coaxially to one another.

Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante wird der geschlossene Kühlfluidkreislauf über eine ortsfeste außerhalb des Gehäuses liegende Kühlfluidversorgung strömungsmäßig versorgt. Hierzu ist vorgesehen, dass der Kühlfluidzulaufkanal 14 und der Kühlfluidablaufkanal 15 des zweiten Rotorwellenelements 9 über eine gemeinsame Drehdurchführung 16 mit dem Kühlfluidversorgungskreislauf strömungsmäßig verbunden sind.In the embodiment variant shown by way of example, the closed cooling fluid circuit is supplied in terms of flow via a stationary cooling fluid supply located outside the housing. For this purpose, it is provided that the cooling fluid inlet channel 14th and the cooling fluid drainage channel 15th of the second rotor shaft member 9 via a common rotating union 16 are fluidly connected to the cooling fluid supply circuit.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Rotorrotor
22
KühlfluidführungshülseCooling fluid guide sleeve
33
erster Kühlfluidführungsverlauffirst cooling fluid guidance course
44th
zweiter Kühlfluidführungsverlaufsecond cooling fluid guidance course
55
FührungsstegGuide bar
66th
KühlfluidzulaufCooling fluid inlet
77th
KühlfluidablaufCooling fluid drain
88th
erstes Rotorwellenelementfirst rotor shaft element
99
zweites Rotorwellenelementsecond rotor shaft element
10, 10A10, 10A
kleinerer Innendurchmessersmaller inside diameter
1111
Antriebswelledrive shaft
12, 12A12, 12A
größerer Innendurchmesserlarger inside diameter
1313
BefestigungszapfenMounting pin
1414th
KühlfluidzulaufkanalCooling fluid inlet channel
1515th
KühlfluidablaufkanalCooling fluid drainage channel
1616
DrehdurchführungRotating union
1717th
Statorstator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017112835 A1 [0002]DE 102017112835 A1 [0002]

Claims (11)

Kühlfluidführungsanordnung zum Kühlen eines mit einer Rotorwelle verbundenen Rotors (1) einer elektrischen Maschine mit einem geschlossenen Kühlfluidkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlfluidführungshülse (2) mit zumindest einem Kühlfluidführungsverlauf (3, 4) entlang des Außenumfanges vorgesehen ist, die von einer axial geteilten Rotorwelle zum Bilden des geschlossenen Kühlfluidkreislaufes aufgenommen ist.Cooling fluid guide arrangement for cooling a rotor (1), connected to a rotor shaft, of an electrical machine with a closed cooling fluid circuit, characterized in that a cooling fluid guide sleeve (2) with at least one cooling fluid guide path (3, 4) is provided along the outer circumference, which is supported by an axially divided rotor shaft is added to form the closed cooling fluid circuit. Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidführungshülse (2) als Kühlfluidführungsverlauf (3, 4) einen mäanderförmigen Verlauf aufweist.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 1 , characterized in that the cooling fluid guide sleeve (2) has a meandering course as the cooling fluid guide course (3, 4). Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radial vom Außenumfang der Kühlfluidführungshülse (2) abstehende Führungsstege (5) derart angeordnet sind, dass zumindest ein mäanderförmiger Kühlfluidführungsverlauf (3, 4) vom Kühlfluidzulauf (6) zum Kühlfluidablauf (7) über den Umfang der Kühlfluidführungshülse (2) vorgesehen ist.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that a plurality of guide webs (5) distributed over the circumference and projecting radially from the outer circumference of the cooling fluid guide sleeve (2) are arranged in such a way that at least one meandering cooling fluid guide course (3, 4) from the cooling fluid inlet (6) to the cooling fluid outlet (7) via the The circumference of the cooling fluid guide sleeve (2) is provided. Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlfluidführungsverlauf (3, 4) am gemeinsamen Kühlfluidzulauf (6) in einen ersten Kühlfluidführungsverlauf (3) und einen zweiten Kühlfluidführungsverlauf (4) durch die Anordnung der Führungsstege (5) aufteilbar ist, wobei sich der erste Kühlfluidführungsverlauf (3) im Uhrzeigersinn und der zweite Kühlfluidführungsverlauf (4) gegen den Uhrzeigersinn um den Umfang zum gegenüberliegenden gemeinsamen Kühlfluidablauf (7) erstreckt.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 3 , characterized in that the cooling fluid guidance course (3, 4) at the common cooling fluid inlet (6) can be divided into a first cooling fluid guidance course (3) and a second cooling fluid guidance course (4) by the arrangement of the guide webs (5), the first cooling fluid guidance course (3 ) clockwise and the second cooling fluid guide course (4) extends counterclockwise around the circumference to the opposite common cooling fluid drain (7). Kühlfluidführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axial geteilte Rotorwelle durch ein erstes Rotorwellenelement (8) und durch ein zweites Rotorwellenelement (9) vorgesehen ist.Cooling fluid guide arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the axially divided rotor shaft is provided by a first rotor shaft element (8) and by a second rotor shaft element (9). Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorwellenelement (8) ein Ende der Kühlfluidführungshülse (2) und das zweite Rotorwellenelement (9) ein zweites Ende der Kühlfluidführungshülse (2) aufnehmen.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 5 , characterized in that the first rotor shaft element (8) receives one end of the cooling fluid guide sleeve (2) and the second rotor shaft element (9) receives a second end of the cooling fluid guide sleeve (2). Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorwellenelement (8) und das zweite Rotorwellenelement (9) jeweils hülsenförmig ausgeführt sind, wobei ein kleinerer Innendurchmesser (10, 10A) zum Aufnehmen einer Antriebswelle (11) und ein größerer Innendurchmesser(12, 12A) zum Aufnehmen des jeweils zugeordneten Endes der Kühlfluidführungshülse (2) vorgesehen ist.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 5 or 6 , characterized in that the first rotor shaft element (8) and the second rotor shaft element (9) are each designed in the form of a sleeve, a smaller inner diameter (10, 10A) for receiving a drive shaft (11) and a larger inner diameter (12, 12A) for receiving of the respectively assigned end of the cooling fluid guide sleeve (2) is provided. Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Innendurchmesser (10A) des zweiten Rotorwellenelements (9) durch einen ringförmigen axial vorstehenden Befestigungszapfen (13) zur drehmomentübertragenden Befestigung mit der Antriebswelle (11) vorgesehen ist.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 7 , characterized in that the smaller inner diameter (10A) of the second rotor shaft element (9) is provided by an annular, axially projecting fastening pin (13) for torque-transmitting fastening to the drive shaft (11). Kühlfluidführungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rotorwellenelement (9) einen mit dem Kühlfluidzulauf (6) der Kühlfluidführungshülse (2) strömungsmäßig verbundenen Kühlfluidzulaufkanal (14) und einen mit dem Kühlfluidablauf (7) der Kühlfluidführungshülse (2) strömungsmäßig verbundenen Kühlfluidablaufkanal (15) aufweist, wobei der Kühlfluidzulaufkanal (14) und der Kühlfluidablaufkanal (15) am Umfang des zweiten Rotorwellenelements (9) gegenüberliegend angeordnet sind.Cooling fluid guide arrangement according to one of the Claims 5 to 8th , characterized in that the second rotor shaft element (9) has a cooling fluid inlet channel (14) connected in terms of flow to the cooling fluid inlet (6) of the cooling fluid guide sleeve (2) and a cooling fluid outlet channel (15) connected in terms of flow to the cooling fluid outlet (7) of the cooling fluid guide sleeve (2), wherein the cooling fluid inlet channel (14) and the cooling fluid outlet channel (15) are arranged opposite one another on the circumference of the second rotor shaft element (9). Kühlfluidführungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlfluidzulaufkanal (14) und der Kühlfluidablaufkanal (15) des zweiten Rotorwellenelements (9) über eine Drehdurchführung (16) mit einem gehäuseseitigen Kühlfluidversorgungskreislauf strömungsmäßig verbunden sind.Cooling fluid guide arrangement according to Claim 9 , characterized in that the cooling fluid inlet channel (14) and the cooling fluid outlet channel (15) of the second rotor shaft element (9) are fluidly connected to a housing-side cooling fluid supply circuit via a rotary feedthrough (16). Elektrische Maschine mit einer Kühlfluidführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.Electrical machine with a cooling fluid guide arrangement according to one of the preceding claims.
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