DE102020113344A1 - Rotorwelle für elektrische Maschine sowie elektrische Maschine - Google Patents

Rotorwelle für elektrische Maschine sowie elektrische Maschine Download PDF

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DE102020113344A1 DE102020113344.8A DE102020113344A DE102020113344A1 DE 102020113344 A1 DE102020113344 A1 DE 102020113344A1 DE 102020113344 A DE102020113344 A DE 102020113344A DE 102020113344 A1 DE102020113344 A1 DE 102020113344A1
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Bernhard Linz
Daniel Burghardt
Philip Wurzberger
Thorsten Schubert
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle (1) für eine elektrische Maschine (2), mit einer Hohlwelle (3), auf deren Außenumfang ein Rotorbefestigungsbereich (4) ausgebildet ist, an dem ein Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) anbringbar ist, wobei ein erster axialer Bereich (6) der Hohlwelle (3) in einem mit Flüssigkeit gefüllten Nassbereich (7) und ein zweiter axialer Bereich (8) der Hohlwelle (3) in einem Trockenbereich (9) anordenbar ist, wobei die Rotorwelle (1) ein Kühlrohr (10) besitzt, das so ausgebildet und in der Hohlwelle (3) angeordnet ist, dass Flüssigkeit von dem ersten axialen Bereich (6) der Hohlwelle (3) durch den zweiten axialen Bereich der Hohlwelle (3) in den ersten axialen Bereich (6) der Hohlwelle (3) führbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit der Rotorwelle und einem Rotor.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits in einem elektrischen Achsantrieb verwendete elektrische Maschinen sowie Rotorwellen dafür bekannt, etwa aus der DE 10 2017 123 250 A1 . Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass im Betrieb, beispielsweise durch Verlust, entstehende Wärme abgeführt werden muss
  • Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere sollen eine Rotorwelle für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine bereitgestellt werden, bei denen eine ausreichende Kühlung sichergestellt ist. Gleichzeitig soll der Aufbau kostengünstig realisierbar sein und keine negativen Einflüsse auf die Funktionalität der elektrischen Maschine haben. Mit anderen Worten soll eine effiziente Kühlung der elektrischen Maschine als Ganzes erreicht werden und insbesondere eine Kühlung an dem Rotor und/oder der Rotorwelle realisiert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Genauer gesagt wird die Aufgabe durch eine Rotorwelle für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere eines elektrischen Achsantriebs gelöst. Die Rotorwelle weist eine Hohlwelle, auf deren (radialem) Außenumfang ein Rotorbefestigungsbereich ausgebildet ist, an dem ein Rotor der elektrischen Maschine anbringbar ist. Der Rotor ist insbesondere axialfest und drehfest an dem Rotorbefestigungsbereich anbringbar. Ein erster axialer (End-)Bereich der Hohlwelle ist in einem mit Flüssigkeit gefüllten Nassbereich des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere in einem Getriebegehäuse/auf einer Getriebeseite, anordenbar. Ein zweiter axialer (End-)Bereich der Hohlwelle ist in einem Trockenbereich des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, insbesondere in einem Motorgehäuse/Motorinnenraum/auf einer Motorseite, anordenbar. Die Hohlwelle erstreckt sich im Betriebszustand demnach sowohl in den Trockenbereich als auch den davon abgedichtet getrennten Nassbereich. Der Rotorbefestigungsbereich ist in dem zweiten axialen Bereich der Hohlwelle ausgebildet. Das heißt, dass der Rotor in dem Trockenbereich angeordnet ist. Mit anderen Worten wird eine Rotorwelle für eine trocken laufenden elektrische Maschine bereitgestellt. Die Rotorwelle besitzt ein Kühlsystem, insbesondere in Form eines Kühlrohrs. Das Kühlrohr kann die Form einer Lanze besitzen. Das Kühlsystem/das Kühlrohr ist so ausgebildet und in der Hohlwelle, d.h. radial innerhalb der Hohlwelle, angeordnet, dass Flüssigkeit, insbesondere flüssiges Kühlmedium wie Öl, gezielt, d.h. entlang eines definierten Strömungswegs, von dem ersten axialen Bereich der Hohlwelle durch den zweiten axialen Bereich der Hohlwelle (und zurück) in den ersten axialen Bereich der Hohlwelle führbar ist. Vorzugsweise sind das Kühlrohr und die Hohlwelle zueinander konzentrisch/koaxial angeordnet, was eine Unwucht verhindern kann. Mit anderen Worten weist die Rotorwelle einen in der Hohlwelle angeordneter inneren Kühlkreislauf auf.
  • Dies hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu bekannten Kühlungen von trocken laufenden elektrischen Maschinen, bei denen eine direkte Kühlung des Motorinnenraums im Außenluft nicht möglich ist, nicht nur ein Stator der elektrischen Maschine durch Vorsehen eines inneren mit Kühlmedium durchflossenen Kühlkreislaufs direkt gekühlt wird und der Rotor bzw. die Rotorwelle nur indirekt gekühlt wird, die an der Rotorwelle entstehende Wärme einem Kühlmedium zugeführt wird, so dass die entsprechende Wärmeenergie abgeführt werden kann. Dadurch wird eine verbesserte Kühlung der elektrischen Maschine als Ganzes gewährleistet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kühlrohr so ausgebildet sein, dass die Flüssigkeit durch einen Innenkanal im Inneren des Kühlrohrs von dem ersten axialen Bereich in den zweiten axialen Bereich strömt und durch einen (von dem Innenkanal getrennten) Außenkanal, etwa ein Außenringkanal, außerhalb des Kühlrohrs, insbesondere radial zwischen einer radialen Außenseite des Kühlrohrs und einer radialen Innenseite der Hohlwelle, von dem zweiten axialen Bereich in den ersten axialen Bereich strömt. Die Innenkanal und der Außenkanal sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Alternativ könnte die Flüssigkeit auch den Außenkanal von dem ersten axialen Bereich in den zweiten axialen Bereich und durch den Innenkanal von dem zweiten axialen Bereich in den ersten axialen Bereich strömen. Mit anderen Worten kann das Innere der Hohlwelle durch das in der Hohlwelle befestigte Kühlrohr in einen Innenkanal und einen (von dem Innenkanal getrennten) Außenkanal unterteilt sein. Durch die Unterteilung der Hohlwelle kann ein innerer Kühlkreis gebildet werden. Der Innenkanal weist einen Eingang auf, durch den Kühlmedium in den Innenkanal (aus dem Nassbereich) einströmen kann und den zweiten axialen Bereich durchströmen kann. Dabei wird die Wärme dem Kühlmedium zugeführt. Der Innenkanal weist einen Ausgang auf, durch den das Kühlmedium in den Außenkanal einströmen kann und in dem Außenkanal den zweiten axialen Bereich (zurück/in entgegengesetzt Axialrichtung) durchströmen kann. Dabei wird die Wärme dem Kühlmedium zugeführt. Der Außenkanal weist einen Ausgang auf, durch den das Kühlmedium in den Nassbereich abgegeben wird. Das heißt also, dass der Innenkanal und der Außenkanal in entgegengesetzte (Axial-)Richtungen durchströmt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann das Kühlrohr radial angeordnete erste Auslassöffnungen besitzen, die den Innenkanal mit dem Außenkanal verbinden. Dadurch kann die Flüssigkeit von dem Innenkanal in den Außenkanal eintreten und durch diesen zurück in den ersten axialen Bereich strömen. Somit kann die Flüssigkeit auf der Seite des Nassbereichs aufgenommen und wieder abgegeben werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform können die ersten Auslassöffnungen auf einer dem ersten axialen Bereich abgewandten Seite des Rotorbefestigungsbereichs angeordnet sein. Somit wird sichergestellt, dass der Rotorbefestigungsbereich durchströmt wird, um die dort entstehende Wärme über die Flüssigkeit abzuführen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Hohlwelle radial angeordnete zweite Auslassöffnungen besitzen, die den Außenkanal im Inneren der Hohlwelle mit einem Bereich außerhalb der Hohlwelle verbinden. Dadurch kann die Flüssigkeit, die Wärme aufgenommen hat, aus der Rotorwelle herausströmen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform können die zweiten Auslassöffnungen in dem ersten axialen Bereich, d.h. in dem Nassbereich, angeordnet sein. Somit wird sichergestellt, dass keine Flüssigkeit in den Trockenbereich gelangt und die erwärmte Flüssigkeit in den Nassbereich geführt wird.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann der Außenkanal axial außerhalb der ersten Auslassöffnungen und der zweiten Auslassöffnungen zwischen der radialen Innenseite der Hohlwelle und der radialen Außenseite des Kühlrohrs abgedichtet sein. Dadurch kann ein Strömungsweg der Flüssigkeit beeinflusst werden. Ferner kann die Flüssigkeit somit nicht zwischen der Hohlwelle und dem Kühlrohr in den Trockenbereich entweichen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Kühlrohr in der Hohlwelle durch einen Presssitz befestigt sein. Beispielsweise kann ein erster Pressabschnitt an einem ersten Endbereich des Kühlrohrs in die Hohlwelle, etwa in dem ersten axialen Bereich, und/oder ein zweiter Pressabschnitt an einem zweiten Endbereich des Kühlrohrs in die Hohlwelle, etwa in dem zweiten axialen Bereich, eingepresst sein. So wird ein axialfester Sitz in der Hohlwelle erreicht.
  • Gemäß der weiter bevorzugten Ausführungsform kann die Abdichtung durch eine oder mehrere Dichtungen, wie einen O-Ring, gebildet sein. Dadurch kann eine radiale Dichtung erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Abdichtung durch den Presssitz, etwa durch den ersten Pressabschnitt und/oder den zweiten Pressabschnitt, gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Dichtung notwendig ist und/oder dass eine der Dichtungen durch den Presssitz ersetzt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Kühlrohr einseitig zum dem Bereich außerhalb der Hohlwelle offen und einseitig durch einen Deckel geschlossen sein. Insbesondere ist das Kühlrohr an seinem ersten Endbereich (an seinem Nassbereich nahem Ende) geöffnet und an seinem zweiten Endbereich (an seinem Nassbereich fernen Ende) geschlossen. So kann die Flüssigkeit in dem ersten Endbereich einströmen und nicht in dem zweiten Endbereich entweichen, sondern nur über die ersten Auslassöffnungen in den Außenkanal einströmen. Somit wird ein definierter Strömungsweg sichergestellt.
  • Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform kann der das Kühlrohr verschließende Deckel in die Hohlwelle eingepresst sein, so dass der Deckel vorteilhafterweise gleichzeitig den zweiten Pressabschnitt und/oder eine Abdichtung zwischen der Hohlwelle und dem Kühlrohr bildet. Dadurch kann eine kostengünstige Konstruktion bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Rotorwelle einen Rücklaufschutz besitzen, der an der Hohlwelle und/oder an dem Kühlrohr so angebracht ist, dass ein Ausströmen/Zurückströmen aus dem Inneren des Kühlrohrs und/oder der Hohlwelle in den Bereich außerhalb der Hohlwelle gesperrt ist. Dadurch kann die Flüssigkeit nur in die eine Richtung strömen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Rotorwelle einen Einführtrichter besitzen, durch den Flüssigkeit aus dem Nassraum in den Innenraum der Hohlwelle und/oder des Kühlrohrs einströmt/einströmen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine elektrische Maschine für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang gelöst. Die elektrische Maschine besitzt eine beschriebene Rotorwelle, einen an dem Rotorbefestigungsbereich der Rotorwelle angebrachten Rotor, einen Nassbereich, in dem der erste axiale Bereich der Rotorwelle angeordnet ist, und einen zu dem Nassbereich abgedichteten Trockenbereich, in dem der Rotor und der zweite axiale Bereich der Rotorwelle angeordnet ist. Vorzugsweise besitzt die elektrische Maschine einen konzentrisch zu dem Rotor angeordneten Stator. Insbesondere kann der Stator eine separate Kühlung besitzen.
  • Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Innenkühlung einer Rotorwelle in einer elektrischen Maschine, bei der eine Beölungslanze/Kühllanze vorgesehen ist, die im Innenraum der Rotorwelle befestigt ist, getriebeseitig Öl aufnimmt, durchführt und mittels radial angeordneter Öffnungen über die Rotorwelle an das Getriebe wieder abgibt.
  • Die Kühllanze/Beölungslanze wird mit eingepresstem Verschlussdeckel im Innenraum der Rotorwelle mit einem Presssitz befestigt und mit Hilfe von zwei in der Kühllanze eingelegten Dichtungen, insbesondere O-Ringen positioniert. Alternativ wird die Kühllanze/Beölungslanze mit Hilfe eines verbundenen Deckels im Innenraum der Rotorwelle mit zwei Presssitzen befestigt. Mit Hilfe eines Öleinführtrichters wird der Innenraum der Kühllanze/Beölungslanze mit Kühlmedium/Öl aus dem Getrieberaum/Nassbereich befüllt. Vorzugsweise ist in der Rotorwelle ein Rücklaufschutz integriert, der ein Zurücklaufen des Öles in das Getriebe/den Getrieberaum/Nassbereich verhindert, so dass das Kühlmedium durch die Kühllanze/Beölungslanze fließt und mit Hilfe von radial angeordneten Auslassbohrungen am Ende der Kühllanze/Beölungslanze durch Fliehkraft in den Innenraum der Hohlwelle/Rotorwelle abgeführt wird. Das Kühlmedium fließt im Innenraum der Hohlwelle/Rotorwelle zurück in Richtung Getriebe und wird erneut mit Hilfe von radial angeordneter Auslassbohrungen durch Fliehkraft in den Getrieberaum/Nassbereich wieder abgegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Längsschnittdarstellung einer Rotorwelle mit einem darin eingesetztem Kühlrohr gemäß einer ersten Ausführungsform, und
    • 2 eine Längsschnittdarstellung der Rotorwelle mit einem darin eingesetztem Kühlrohr gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
  • 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen einer Rotorwelle 1 für eine elektrische Maschine 2 eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang ist als ein elektrischer Achsantrieb ausgebildet. Die Rotorwelle 1 besitzt Hohlwelle 3, auf deren Außenumfang ein Rotorbefestigungsbereich 4 ausgebildet ist, an dem ein Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 anbringbar ist. Der Rotor 5 der elektrischen Maschine 2 ist radial innerhalb und konzentrisch zu einem nicht dargestellten Stator der elektrischen Maschine 2 angeordnet. Der Rotor 5 ist drehfest und axialfest mit der Rotorwelle 1 verbunden.
  • Die Hohlwelle 3 weist einen ersten axialen Bereich 6 auf. Der erste axiale Bereich 6 ist ein Endbereich der Hohlwelle 3. Der erste axiale Bereich 6 ist im Betrieb in einem mit Flüssigkeit gefüllten Nassbereich 7 der elektrischen Maschine 2 bzw. des Kraftfahrzeugantriebsstrangs angeordnet. Die Hohlwelle 3 weist einen zweiten axialen Bereich 8 auf. Der zweite axiale Bereich 8 ist ein Endbereich der Hohlwelle 3. Der zweite axiale Bereich 8 ist im Betrieb in einem Trockenbereich 9 der elektrischen Maschine 2 bzw. des Kraftfahrzeugantriebsstrangs angeordnet. Der Rotorbefestigungsbereich 4 ist in dem ersten axialen Bereich 6 der Hohlwelle angeordnet. Es handelt sich also um eine trockenlaufende elektrische Maschine 2.
  • Die Rotorwelle 1 besitzt ein Kühlrohr 10. Das Kühlrohr 10 ist in der Hohlwelle 3 angeordnet. Das Kühlrohr 10 ist mit der Hohlwelle 3 fest verbunden. Das Kühlrohr 10 ist so ausgebildet und in der Hohlwelle 3 angeordnet, dass Flüssigkeit/ein Kühlmedium/Öl (aus dem Nassbereich) gezielt entlang eines definierten Strömungswegs von dem ersten axialen Bereich 6 der Hohlwelle 3 durch den zweiten axialen Bereich 8 der Hohlwelle 3 zurück in den ersten axialen Bereich 6 der Hohlwelle 3 führbar ist. Insbesondere unterteilt das Kühlrohr 10 einen Innenraum der Hohlwelle 3 in zwei Kanäle. In den dargestellten Ausführungsformen unterteilt das Kühlrohr 10 den Innenraum der Hohlwelle 3 in einen Innenkanal 11 radial innerhalb des Kühlrohrs 10 und in einen Außenkanal 12 radial außerhalb des Kühlrohrs, d.h. radial zwischen einer Innenseite der Hohlwelle 3 und einer Außenseite des Kühlrohrs 10.
  • Insbesondere ist das Kühlrohr 10 so ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit durch den Innenkanal 11 im Inneren des Kühlrohrs 10 von dem ersten axialen Bereich 6 in den zweiten axialen Bereich 8 strömt und durch den Außenkanal 12 außerhalb des Kühlrohrs 10 von dem zweiten axialen Bereich 8 in den ersten axialen Bereich 6 strömt. So wird innerhalb der Rotorwelle 1 ein Kühlkreis gebildet.
  • In den dargestellten Ausführungsformen besitzt das Kühlrohr 10 radial angeordnete erste Auslassöffnungen 13 besitzt, die den Innenkanal 11 mit dem Außenkanal 12 verbinden. Der Innenkanal 11 und der Außenkanal 12 sind im Wesentlichen, d.h. beispielsweise abgesehen von den ersten Auslassöffnungen 13 voneinander getrennt. Das heißt, dass sich die Fluidströme des Innenkanals 11 und des Außenkanals 12 nicht mischen. Die ersten Auslassöffnungen 13 sind auf einer dem ersten axialen Bereich 6 abgewandten Seite des Rotorbefestigungsbereichs 4 angeordnet. Die Flüssigkeit durchströmt also in dem Innenkanal 11 den Rotorbefestigungsbereich 4.
  • In den dargestellten Ausführungsformen besitzt die Hohlwelle 3 radial angeordnete zweite Auslassöffnungen 14, die den Außenkanal 12 im Inneren der Hohlwelle 3 mit einem Bereich außerhalb der Hohlwelle 3 verbinden. So kann die Flüssigkeit aus der Rotorwelle 1 austreten. Insbesondere sind die zweiten Auslassöffnungen 14 in dem ersten axialen Bereich 6 der Hohlwelle 3 angeordnet. Die Flüssigkeit tritt also in dem ersten axial Bereich 6 aus der Rotorwelle 1. Dadurch entweicht die Flüssigkeit in den Nassbereich 7. Die zweiten Auslassöffnungen 14 sind auf einer dem ersten axialen Bereich 6 zugewandten Seite des Rotorbefestigungsbereichs 4 angeordnet. Die Flüssigkeit durchströmt demnach auch in dem Außenkanal 12 den Rotorbefestigungsbereich 4.
  • In den dargestellten Ausführungsformen ist der Außenkanal 12 axial außerhalb der ersten Auslassöffnungen 13 und der zweiten Auslassöffnungen 14 zwischen der radialen Innenseite der Hohlwelle 3 und der radialen Außenseite des Kühlrohrs 10 abgedichtet. Eine erste Dichtstelle 15 ist auf der dem ersten axialen Bereich 6 zugewandten Axialseite des Rotorbefestigungsbereichs 4 angeordnet. Eine zweite Dichtstelle 16 ist auf der dem ersten axialen Bereich 6 abgewandten Axialseite des Rotorbefestigungsbereichs 4 angeordnet.
  • Das Kühlrohr 10 ist einseitig zum dem Bereich außerhalb der Hohlwelle 3 offen. An seinem ersten axialen Ende (dem ersten axialen Bereich 6 nahen Ende) ist das Kühlrohr 10 offen. Das erste axiale Ende bildet einen Strömungseingang 17. Das Kühlrohr 10 ist einseitig durch einen Deckel 18 geschlossen. An seinem zweiten axialen Ende (dem zeiten axialen Bereich 6 nahen Ende) ist das Kühlrohr 10 geschlossen. Das zweite axiale Ende bildet keinen Strömungsausgang, da die Flüssigkeit durch die ersten Auslassöffnungen 13 in den Außenkanal 12 einströmt.
  • Das Kühlrohr 10 ist in die Hohlwelle 3 eingepresst. In den dargestellten Ausführungsformen weist das Kühlrohr 10 einen ersten Presssitz 19 auf, an dem die Außenseite des Kühlrohrs 10 an der Innenseite der Hohlwelle 3 befestigt ist. Der erste Presssitz 19 ist in dem ersten axialen Bereich 6 angeordnet. Der erste Presssitz 19 ist auf einer dem zweiten axialen Bereich 8 abgewandten Axialseite der zweiten Auslassöffnungen 14 angeordnet. Die Hohlwelle 3 verjüngt sich in dem ersten axialen Bereich 6. Der erste Presssitz 19 ist in dem verjüngten Bereich ausgebildet.
  • In der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform ist die erste Dichtstelle 15 durch einen ersten O-Ring gebildet, der die Innenseite der Hohlwelle 3 und die Außenseite des Kühlrohrs 10 radial abdichtet. Die zweite Dichtstelle 16 ist durch einen zweiten O-Ring gebildet, der die Innenseite der Hohlwelle 3 und die Außenseite des Kühlrohrs 10 radial abdichtet. Die O-Ringe positionieren das Kühlrohr 10 in der Hohlwelle 3. Der Deckel 18 ist in das Kühlrohr 10 eingepresst.
  • In der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform ist die erste Dichtstelle 15 durch den ersten Presssitz 19 gebildet. Das Kühlrohr 10 weist einen zweiten Presssitz 20 auf, an dem die Außenseite des Kühlrohrs 10 an der Innenseite der Hohlwelle 3 befestigt ist. Die zweite Dichtstelle 16 wird durch den zweiten Presssitz 20 gebildet. Der zweite Presssitz 20 ist in dem zweiten axialen Bereich 8 angeordnet. Der zweite Presssitz 20 ist auf einer dem ersten axialen Bereich 6 abgewandten Axialseite der ersten Auslassöffnungen 13 angeordnet. Der Deckel 18 ist mit dem Kühlrohr 10 verbunden und in die Hohlwelle 3 eingepresst. Der Deckel 18 bildet den zweiten Presssitz 20.
  • In den dargestellten Ausführungsformen weist die Rotorwelle 1 einen Einführtrichter 21 auf, durch den die Flüssigkeit in das Innere der Hohlwelle 3 und damit des Kühlrohrs 10 eingeleitet wird. Die Rotorwelle 1 weist einen Rücklaufschutz 22 auf, der ein Rückströmen der Flüssigkeit aus dem Strömungseingang 17 verhindert.
  • Ein Strömungsweg der Flüssigkeit ist in den Figuren mit Pfeilen 23 eingezeichnet. Die Flüssigkeit strömt durch den Einführtrichter 21 und den Rücklaufschutz 22 in den Strömungseingang 17 ein. Dann strömt die Flüssigkeit durch den Innenkanal 11 von dem ersten axialen Bereich 6 in den zweiten axialen Bereich 8. Aufgrund der Fliehkraft strömt die Flüssigkeit durch die ersten Auslassöffnungen 13 von dem Innenkanal 11 in den Außenkanal 12. Durch die zweite Dichtstelle 16 kann die Flüssigkeit nicht entweichen und strömt durch den Außenkanal von dem zweiten axialen Bereich 8 entlang des zu kühlenden Rotorbefestigungsbereichs 4 in den ersten axialen Bereich 6. Aufgrund der Fliehkraft strömt die Flüssigkeit durch die zweiten Auslassöffnungen 14 in den Bereich außerhalb der Rotorwelle 1, in den Nassbereich 7. Die zweiten Auslassöffnungen 14 bilden einen Strömungsausgang 24.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rotorwelle
    2
    elektrische Maschine
    3
    Hohlwelle
    4
    Rotorbefestigungsbereich
    5
    Rotor
    6
    erster axialer Bereich
    7
    Nassbereich
    8
    zweiter axialer Bereich
    9
    Trockenbereich
    10
    Kühlrohr
    11
    Innenkanal
    12
    Außenkanal
    13
    erste Auslassöffnungen
    14
    zweite Auslassöffnungen
    15
    erste Dichtstelle
    16
    zweite Dichtstelle
    17
    Strömungseingang
    18
    Deckel
    19
    erster Presssitz
    20
    zweiter Presssitz
    21
    Einführtrichter
    22
    Rücklaufschutz
    23
    Strömungsweg
    24
    Strömungsausgang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017123250 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Rotorwelle (1) für eine elektrische Maschine (2) eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit einer Hohlwelle (3), auf deren Außenumfang ein Rotorbefestigungsbereich (4) ausgebildet ist, an dem ein Rotor (5) der elektrischen Maschine (2) anbringbar ist, wobei ein erster axialer Bereich (6) der Hohlwelle (3) in einem mit Flüssigkeit gefüllten Nassbereich (7) und ein zweiter axialer Bereich (8) der Hohlwelle (3) in einem Trockenbereich (9) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (1) ein Kühlrohr (10) besitzt, das so ausgebildet und in der Hohlwelle (3) angeordnet ist, dass Flüssigkeit gezielt entlang eines definierten Strömungswegs von dem ersten axialen Bereich (6) der Hohlwelle (3) durch den zweiten axialen Bereich der Hohlwelle (3) in den ersten axialen Bereich (6) der Hohlwelle (3) führbar ist.
  2. Rotorwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (10) so ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit durch einen Innenkanal (11) im Inneren des Kühlrohrs (10) von dem ersten axialen Bereich (6) in den zweiten axialen Bereich (8) strömt und durch einen Außenkanal (12) außerhalb des Kühlrohrs (10) von dem zweiten axialen Bereich (8) in den ersten axialen Bereich (6) strömt.
  3. Rotorwelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (10) radial angeordnete erste Auslassöffnungen (13) besitzt, die den Innenkanal (11) mit dem Außenkanal (12) verbinden.
  4. Rotorwelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Auslassöffnungen (13) auf einer dem ersten axialen Bereich (6) abgewandten Seite des Rotorbefestigungsbereichs (4) angeordnet sind.
  5. Rotorwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3) radial angeordnete zweite Auslassöffnungen (14) besitzt, die den Außenkanal (12) im Inneren der Hohlwelle (3) mit einem Bereich außerhalb der Hohlwelle (3) verbinden.
  6. Rotorwelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Auslassöffnungen (14) in dem ersten axialen Bereich (6) der Hohlwelle (3) angeordnet sind.
  7. Rotorwelle (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkanal (12) axial außerhalb der ersten Auslassöffnungen (13) und der zweiten Auslassöffnungen (14) zwischen der radialen Innenseite der Hohlwelle (3) und der radialen Außenseite des Kühlrohrs (10) durch eine Abdichtung (15, 16) abgedichtet ist.
  8. Rotorwelle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr in der Hohlwelle (3) durch einen Presssitz (19, 20) befestigt ist und/oder die Abdichtung (15, 16) axial außerhalb der ersten Auslassöffnungen (13) und der zweiten Auslassöffnungen (14) durch den Presssitz (19, 20) und/oder eine oder mehrere Dichtungen (15, 16) gebildet ist.
  9. Rotorwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (10) einseitig zum dem Bereich außerhalb der Hohlwelle (3) offen ist und einseitig durch einen Deckel (18) geschlossen ist.
  10. Elektrische Maschine (2) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Rotorwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einem an dem Rotorbefestigungsbereich (4) der Rotorwelle (1) angebrachten Rotor (5), einem Nassbereich (7), in dem der erste axiale Bereich (6) der Hohlwelle (3) angeordnet ist, und einem zu dem Nassbereich (7) abgedichteten Trockenbereich (9), in dem der Rotor (5) und der zweite axiale Bereich (8) der Hohlwelle (3) angeordnet ist.
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DE2900133A1 (de) 1978-01-16 1979-07-19 Sundstrand Corp Rotorwelle fuer elektrische maschine
DE102017123250B3 (de) 2017-10-06 2018-12-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektromechanische Antriebseinrichtung für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug
DE102018101641B3 (de) 2018-01-25 2019-01-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Kühlung einer Rotorwelle eines Elektromotors
DE102018204691A1 (de) 2018-03-27 2019-10-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Fluidverteiler zur Fluidkühlung einer Hohlwelle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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