DE102020121724A1 - Electrical machine with internally cooled rotor shaft - Google Patents

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DE102020121724A1
DE102020121724A1 DE102020121724.2A DE102020121724A DE102020121724A1 DE 102020121724 A1 DE102020121724 A1 DE 102020121724A1 DE 102020121724 A DE102020121724 A DE 102020121724A DE 102020121724 A1 DE102020121724 A1 DE 102020121724A1
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tube
electrical machine
rotor shaft
rotor
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Application number
DE102020121724.2A
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German (de)
Inventor
Robert Schieck
Radovan Knotek
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • 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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) verdrehbar gelagerten Rotor (3), wobei der Rotor (3) eine Rotorwelle (4) mit einem hohl ausgebildeten Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) aufweist und wobei der Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) eine sich zu einem axialen Ende (6) hin konisch verjüngende radiale Innenwandung (7) aufweist, wobei der Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) als ein in einem Hohlraum (8) der Rotorwelle (4) aufgenommenes, in mehrere Umfangssegmente (9a, 9b) unterteiltes Rohr (10) ausgebildet ist.

Figure DE102020121724A1_0000
The invention relates to an electric machine (1) for a motor vehicle drive, having a stator (2) and a rotor (3) which is rotatably mounted relative to the stator (2), the rotor (3) having a rotor shaft (4) with a hollow shaft coolant distribution section (5) and wherein the coolant distribution section (5) has a radial inner wall (7) tapering conically towards an axial end (6), the coolant distribution section (5) being a cavity (8) of the rotor shaft (4) tube (10) which is accommodated and divided into a plurality of peripheral segments (9a, 9b).
Figure DE102020121724A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Stator und einem relativ zum Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle mit einem hohl ausgebildeten Kühlmittelverteilungsabschnitt aufweist und wobei der Kühlmittelverteilungsabschnitt eine sich zu einem axialen Ende hin konisch verjüngende radiale Innenwandung aufweist.The invention relates to an electric machine for a motor vehicle drive, with a stator and a rotor which is mounted such that it can rotate relative to the stator, the rotor having a rotor shaft with a hollow coolant distribution section and the coolant distribution section having a radial inner wall which tapers conically towards an axial end.

Aus dem Stand der Technik sind bereits gattungsgemäße elektrische Maschinen mit entsprechenden Kühlmittelverteilungssystemen bekannt. Demnach offenbart bspw. die US 2 330 121 A1 eine elektrische Maschine mit einer Welle, die eine konische Innenfläche aufweist, um im Betrieb mittels entsprechender Leitschaufeln ein Fluid zirkulieren zu lassen.Generic electrical machines with corresponding coolant distribution systems are already known from the prior art. Accordingly, disclosed, for example, the U.S. 2,330,121 A1 an electric machine with a shaft having a conical inner surface for circulating a fluid in use by means of corresponding guide vanes.

Diese bekannten Kühlmittelverteilungssysteme sind jedoch im Aufbau relativ aufwändig, sodass die elektrische Maschine einen relativ hohen Herstellaufwand sowie Montageaufwand aufweist.However, these known coolant distribution systems are relatively complex in terms of construction, so that the electric machine has a relatively high manufacturing outlay and assembly outlay.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei fehlender externer Kühlmittelpumpe einen verlässlichen Kühlmittelstrom erzeugt, im Herstellaufwand jedoch deutlich reduziert ist.It is therefore the object of the present invention to provide an electrical machine which generates a reliable flow of coolant, in particular when there is no external coolant pump, but which is significantly reduced in terms of manufacturing effort.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlmittelverteilungsabschnitt als ein in einem Hohlraum der Rotorwelle aufgenommenes, in mehrere Umfangssegmente unterteiltes Rohr ausgebildet ist.According to the invention, this is achieved in that the coolant distribution section is designed as a tube which is accommodated in a cavity of the rotor shaft and is divided into a plurality of circumferential segments.

Durch ein derart ausgebildetes mehrteiliges Rohr wird der Herstellaufwand des Kühlmittelverteilungsabschnittes deutlich reduziert. Bei einem Gießverfahren zur Herstellung des Rohres werden die Umfangssegmente dann einzeln möglichst einfach hergestellt, da auf bisher verwendete Kern- oder Schieberelemente verzichtet werden kann. A multi-part pipe designed in this way significantly reduces the manufacturing cost of the coolant distribution section. In a casting process for producing the tube, the peripheral segments are then produced individually as simply as possible, since the core or slide elements used up to now can be dispensed with.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.

Demnach ist es auch von Vorteil, wenn das Rohr mehrteilig, bevorzugt zweiteilig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ein besonders geeigneter Kompromiss zwischen einer Bauteilanzahl und dem Herstellaufwand. Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass das Rohr auch aus mehr als zwei Teilen, etwa drei- oder vierteilig ausgebildet sein kann.Accordingly, it is also advantageous if the pipe is designed in several parts, preferably in two parts. This results in a particularly suitable compromise between the number of components and the manufacturing effort. In this regard, it should also be pointed out that the tube can also be formed from more than two parts, for example three or four parts.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn das Rohr aus einem Kunststoff hergestellt ist. Dadurch wird der Herstellaufwand deutlich reduziert und das Rohr effizient in Serie herstellbar.Furthermore, it is expedient if the tube is made of a plastic. This significantly reduces the manufacturing effort and the pipe can be efficiently mass-produced.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Umfangssegment über mehrere in Vertiefungen eines zweiten Umfangssegmentes kraftschlüssig und/oder formschlüssig eingeschobene Haltelaschen mit dem zweiten Umfangssegment verbunden ist. Bevorzugt sind entlang des ersten Umfangssegmentes mehrere zueinander beabstandete Haltelaschen ausgebildet, die einzeln oder paarweise in eine (nutartige) Vertiefung des anderen zweiten Umfangssegmentes eingedrückt / eingepresst sind.In addition, it is advantageous if a first peripheral segment is connected to the second peripheral segment via a plurality of retaining tabs which are pushed into depressions in a second peripheral segment in a non-positive and/or positive manner. A plurality of retaining tabs, which are spaced apart from one another, are preferably formed along the first peripheral segment and are pressed/pressed individually or in pairs into a (groove-like) indentation in the other second peripheral segment.

Demnach ist es ebenso von Vorteil, wenn das zweite Umfangssegment über mehrere in Vertiefungen des ersten Umfangssegmentes kraftschlüssig und/oder formschlüssig eingeschobene Haltelaschen mit dem ersten Umfangssegment verbunden ist. Dadurch ist eine möglichst einfache Montierbarkeit des Rohrs sichergestellt. Dadurch wird die Haltekraft zwischen den Umfangssegmenten weiter erhöht.Accordingly, it is also advantageous if the second peripheral segment is connected to the first peripheral segment via a plurality of retaining tabs which are pushed into depressions in the first peripheral segment in a non-positive and/or positive manner. This ensures that the pipe can be assembled as simply as possible. This further increases the holding force between the circumferential segments.

Für eine zentrierte sowie robuste Aufnahme des Rohrs ist es auch zweckmäßig, wenn das Rohr mit seinem ersten Ende an einem Absatz der Rotorwelle axial abgestützt ist.For a centered and robust mounting of the tube, it is also expedient if the tube is supported axially with its first end on a shoulder of the rotor shaft.

Ist die Rotorwelle zudem in ihrem das erste Ende des Rohrs aufnehmenden Endbereich mit einer zur Umgebung hin austretenden (axialen) Öffnung versehen, ist der Hohlraum auf möglichst einfache Weise mit weiteren Bereichen einer Kühlmittelversorgung koppelbar.If the rotor shaft is also provided with an (axial) opening protruding to the environment in its end region accommodating the first end of the tube, the cavity can be coupled to other regions of a coolant supply in the simplest possible manner.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein zweites Ende des Rohrs radiale Durchtrittslöcher aufweist, über die ein radialer Innenraum des Rohrs mit einem radial zwischen der Hohlwelle und dem Rohr gebildeten Spaltraum verbunden ist. Der Spaltraum verläuft bevorzugt weiterhin gegenläufig zu dem Innenraum und bildet eine Kühlmittelrückführung mit aus. Dadurch ergibt sich eine möglichst einfache, jedoch effizient den Rotor im Betrieb kühlende Kanalstruktur.Furthermore, it is advantageous if a second end of the tube has radial through-holes, via which a radial inner space of the tube is connected to a gap space formed radially between the hollow shaft and the tube. The gap space preferably continues to run in the opposite direction to the interior and also forms a coolant return. This results in a channel structure that is as simple as possible, but efficiently cools the rotor during operation.

Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn die Rotorwelle in ihrem ersten Endbereich mit radialen Austrittsöffnungen (Bohrungen) versehen ist, über die das Kühlmittel wiederum dem entsprechenden Kühlmittelkreislauf rückgeführt wird.Accordingly, it is also expedient if the rotor shaft is provided with radial outlet openings (bores) in its first end region, via which the coolant is in turn fed back to the corresponding coolant circuit.

Axial benachbart zu dem zweiten Ende (des Rohrs) ist die Rotorwelle weiter bevorzugt mit einem den Hohlraum hin abschließenden Verschlusskörper versehen. Dadurch wird die Rotorwelle sicher zu ihrem, dem ersten Endbereich entgegengesetzten, zweiten Endbereich abgedichtet.Axially adjacent to the second end (of the tube), the rotor shaft is more preferably provided with a closure body that closes off the cavity. This locks the rotor shaft securely sealed at its second end region opposite the first end region.

Sind die beiden Umfangssegmente als zwei sich zu dem Rohr ergänzende Halbschalen ausgebildet, ist es möglich, die Umfangssegmente als Gleichteile zu realisieren und somit den Herstellaufwand weiter zu senken.If the two peripheral segments are designed as two half-shells that complement each other to form the tube, it is possible to implement the peripheral segments as identical parts and thus to further reduce the manufacturing effort.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine spezielle Welleninnenkühlung einer E-Achse vorgesehen, die mit einem Konus (konische Innenwandung des Rohrs) sowie unter Verwendung von Schnappnasen / Quetschrippen (Haltelaschen) in Verbindung mit Vertiefungen ausgestattet ist.In other words, according to the invention, a special internal shaft cooling of an E-axis is provided, which is equipped with a cone (conical inner wall of the tube) and using snap lugs/crushing ribs (retaining tabs) in connection with depressions.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

  • 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine im Betrieb erzeugte Kühlmittelströmung gut zu erkennen ist,
  • 2 eine explodierte Darstellung eines in einer Rotorwelle der elektrischen Maschine nach 1 eingesetzten Rohrs zur Ausbildung eines Kühlmittelverteilungsabschnittes, wobei mehrere miteinander zusammenwirkende Haltelaschen und Vertiefungen an den Umfangssegmenten gut zu erkennen sind,
  • 3 eine perspektivische Darstellung eines der beiden als Gleichteile ausgebildeten Umfangssegmente nach 2,
  • 4 eine perspektivische Darstellung des Rohrs im zusammengebauten Zustand,
  • 5 eine perspektivische Darstellung des in Querrichtung geschnittenen Rohres, wodurch eine Verbindung der beiden Umfangssegmente mittels einer Haltelasche und einer Vertiefung gut zu erkennen ist,
  • 6 eine perspektivische Darstellung eines in der Rotorwelle im montierten Zustand fest aufgenommenen Endabschnittes des Rohres, sowie
  • 7 eine schematische Darstellung eines Herstellvorgangs eines Umfangssegmentes.
Show it:
  • 1 a longitudinal sectional view of an electrical machine according to the invention according to a preferred exemplary embodiment, with a coolant flow generated during operation being clearly visible,
  • 2 an exploded representation of one in a rotor shaft of the electrical machine 1 tube used to form a coolant distribution section, with several interacting retaining tabs and indentations being clearly visible on the peripheral segments,
  • 3 a perspective view of one of the two peripheral segments designed as identical parts 2 ,
  • 4 a perspective view of the tube in the assembled state,
  • 5 a perspective view of the tube cut in the transverse direction, whereby a connection of the two peripheral segments by means of a retaining tab and a recess can be clearly seen,
  • 6 a perspective view of an end section of the tube that is firmly accommodated in the rotor shaft in the assembled state, and
  • 7 a schematic representation of a manufacturing process of a peripheral segment.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

Ein prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, wie sie bevorzugt in einem Antriebsstrang eines hybridisch oder rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges eingesetzt ist, ist in 1 gut zu erkennen. Die elektrische Maschine 1 ist vorzugsweise in einer E-Achse, d. h. einer Antriebseinheit mit einem ihr nachgeschalteten, koaxial zu einer Abtriebsachse angeordneten Getriebe, eingesetzt. Die elektrische Maschine 1 weist auf typische Weise einen im Wesentlichen ringförmigen, in einem Gehäuse aufgenommenen Stator 2 sowie einen radial innerhalb des Stators 2 drehbar gelagerten Rotor 3 auf. Der Rotor 3 dient im Betrieb auf übliche Weise zum Antreiben einer Eingangswelle des der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellten Getriebes.A basic structure of an electric machine 1 according to the invention, as is preferably used in a drive train of a hybrid or purely electrically driven motor vehicle, is shown in 1 clearly visible. The electrical machine 1 is preferably used in an E-axis, ie a drive unit with a downstream gear arranged coaxially to an output axis. The electrical machine 1 typically has an essentially ring-shaped stator 2 accommodated in a housing and a rotor 3 rotatably mounted radially inside the stator 2 . During operation, the rotor 3 is used in the usual way to drive an input shaft of the transmission, which is not shown in detail for the sake of clarity.

Der Rotor 3 weist in dieser Ausführung eine integrierte Kühleinrichtung 23 auf. Diese Kühleinrichtung 23 ist mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Kühlmittelzuführung, etwa einem Reservoir, verbunden. Die Kühleinrichtung 23 dient dazu, bei rotierendem Rotor 3 einen Kühlmittelkreislauf selbsttätig aufzubauen, um den Rotor 3 zu kühlen.In this embodiment, the rotor 3 has an integrated cooling device 23 . This cooling device 23 is connected to a coolant supply, for example a reservoir, which is not shown here for the sake of clarity. The cooling device 23 is used to automatically build up a coolant circuit when the rotor 3 is rotating in order to cool the rotor 3 .

Der Rotor 3 weist eine Rotorwelle 4 auf, auf der ein Rotorkörper 24 aufgesetzt und befestigt ist. Der Rotorkörper 24 weist bevorzugt mehrere, hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Bleche auf, die axial zu einem Blechpaket gestapelt sind und fest miteinander sowie mit der Rotorwelle 4 weiter verbunden sind. Zudem weist der Rotorkörper 24 auf übliche Weise mehrere der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht dargestellte Magnetelemente auf, die mit Spulen des Stators 2 auf übliche Weise zusammenwirken.The rotor 3 has a rotor shaft 4 on which a rotor body 24 is placed and fixed. The rotor body 24 preferably has a plurality of laminations, not shown here for the sake of clarity, which are stacked axially to form a laminated core and are firmly connected to one another and to the rotor shaft 4 . In addition, the rotor body 24 has, in the usual way, a plurality of magnet elements, likewise not shown for the sake of clarity, which interact with coils of the stator 2 in the usual way.

Es ist zu erkennen, dass die Rotorwelle 4 zu jeder axialen Seite des Rotorkörpers 24 um eine bestimmte Länge über diese Seite hinausragt. Demnach weist die Rotorwelle 4 einen ersten Endbereich 14, der zu einer ersten axialen Seite des Rotorkörpers 24 hinausragt und einen zweiten Endbereich 22, der zu einer zweiten axialen Seite des Rotorkörpers 24 hinausragt, auf.It can be seen that the rotor shaft 4 projects beyond this side by a specific length on each axial side of the rotor body 24 . Accordingly, the rotor shaft 4 has a first end area 14 which protrudes to a first axial side of the rotor body 24 and a second end area 22 which protrudes to a second axial side of the rotor body 24 .

Der zweite Endbereich 22 ist unmittelbar über ein Lager 25 relativ zu einem Gehäuse drehbar gelagert ist.The second end area 22 is rotatably supported directly via a bearing 25 relative to a housing.

Die Rotorwelle 4 ist durchgängig hohl ausgebildet. Die Rotorwelle 4 weist folglich einen radial innerhalb des Rotorkörpers 24 angeordneten, über die gesamte Länge des Rotorkörpers 24 hinweg verlaufenden Hohlraum 8 auf.The rotor shaft 4 is hollow throughout. The rotor shaft 4 consequently has a cavity 8 which is arranged radially inside the rotor body 24 and runs over the entire length of the rotor body 24 .

Zu dem zweiten Endbereich 22 hin ist der Hohlraum 8 mit einem direkt in die Rotorwelle 4 eingepressten Verschlusskörper 20, hier einem Verschlussstopfen, abgedichtet.The hollow space 8 is sealed towards the second end area 22 with a sealing body 20 pressed directly into the rotor shaft 4 , here a sealing plug.

Zu dem ersten Endbereich 14 hin ist die Rotorwelle 4 mit einer axialen Öffnung 15 versehen, die weiter mit einer Kühlmittelzuführung der Kühleinrichtung 23 gekoppelt ist. Durch die Öffnung 15 gelangt folglich im Betrieb zentral ein Kühlmittel / Kühlfluid axial in den Hohlraum 8 hinein.Toward the first end region 14 , the rotor shaft 4 is provided with an axial opening 15 which is further coupled to a coolant supply of the cooling device 23 . During operation, a coolant/cooling fluid consequently passes axially into the cavity 8 through the opening 15 .

Zur Verteilung und Förderung des im Betrieb durch die Öffnung 15 in den Hohlraum 8 eintretenden Kühlmittels ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kühlmittelverteilungsabschnitt 5 vorgesehen. Dieser Kühlmittelverteilungsabschnitt 5 ist als ein von der Rotorwelle 4 separates Rohr 10 ausgebildet.A coolant distribution section 5 designed according to the invention is provided for distributing and conveying the coolant entering through the opening 15 into the cavity 8 during operation. This coolant distribution section 5 is designed as a pipe 10 separate from the rotor shaft 4 .

Das Rohr 10 ist erfindungsgemäß mehrteilig realisiert. Das Rohr 10 ist auch in Verbindung mit den 2 bis 6 detailliert dargestellt. In dieser Ausführung ist das Rohr 10 zweiteilig realisiert, in diesem Zusammenhang sei jedoch auch darauf hingewiesen, dass das Rohr 10 gemäß weiteren Ausführungen auch mehr als zweiteilig, etwa drei- oder vierteilig, ausbildbar ist.According to the invention, the tube 10 is realized in several parts. The tube 10 is also in connection with the 2 until 6 shown in detail. In this embodiment, the tube 10 is realized in two parts, but in this context it should also be pointed out that, according to further embodiments, the tube 10 can also be formed in more than two parts, for example three or four parts.

Das Rohr 10 ist aus einem Kunststoff hergestellt. Somit sind mehrere Umfangssegmente 9a, 9b, hier zwei an der Zahl, jeweils aus einem Kunststoff hergestellt.The tube 10 is made of a plastic. Thus, several peripheral segments 9a, 9b, here two in number, each made of a plastic.

Es ist zudem zu erkennen, dass die Umfangssegmente 9a, 9b als Gleichteile realisiert sind. Die Umfangssegmente 9a, 9b bilden somit jeweils eine Halbschale, wobei sich die beiden Halbschalen im miteinander verbundenen Zustand gemäß 1 und 4 zu dem Rohr 10 vervollständigen.It can also be seen that the peripheral segments 9a, 9b are realized as identical parts. The peripheral segments 9a, 9b thus each form a half-shell, with the two half-shells in the connected state according to 1 and 4 to complete the tube 10.

Zu einem ersten axialen Ende 6 des Rohrs 10 bildet das Rohr 10 einen ringförmigen Bund 26, der unmittelbar axial an einem Absatz 13 der Rotorwelle 4 anliegt. Dieser Bund 26 ist zudem seitens einer radialen Stützfläche 27 der Rotorwelle 4 zentriert relativ zu der Rotorwelle 4 abgestützt. Beginnend von dem Bund 26 erstreckt sich eine radiale Innenwandung 7 des Rohrs 10, wie sie durch die Innenseiten der beiden Umfangssegmente 9a, 9b gebildet wird, in axialer Richtung konisch. Von dem ersten Ende 6 beginnend erweitert sich somit die Innenwandung 7 des Rohrs 10 zu dem zweiten Ende 16 hin. Umgekehrt bedeutet dies, dass sich das Rohr 10 ausgehend von dem zweiten Ende 16 seitens seiner Innenwandung 7 hin zu dem ersten Ende 6 konisch verjüngt.At a first axial end 6 of the tube 10, the tube 10 forms an annular collar 26 which bears directly axially against a shoulder 13 of the rotor shaft 4. This collar 26 is also centered relative to the rotor shaft 4 on the part of a radial support surface 27 of the rotor shaft 4 . Starting from the collar 26, a radial inner wall 7 of the tube 10, as formed by the inner sides of the two peripheral segments 9a, 9b, extends conically in the axial direction. Beginning at the first end 6 , the inner wall 7 of the tube 10 widens toward the second end 16 . Conversely, this means that the pipe 10 tapers conically starting from the second end 16 on the part of its inner wall 7 towards the first end 6 .

Die konische Erstreckung der Innenwandung 7 erfolgt kontinuierlich über annähernd die gesamte Länge des Rohrs 10 hinweg. Insbesondere weist das Rohr 10 über die gesamte Länge seines axial den Rotorkörper 24 durchdringenden Abschnittes / Bereiches diese konische Erstreckung auf.The conical extent of the inner wall 7 is continuous over almost the entire length of the pipe 10 . In particular, the tube 10 has this conical extension over the entire length of its section/area axially penetrating the rotor body 24 .

An dem zweiten Ende 16 sind in dem Rohr 10 mehrere in Umfangsrichtung des Rohrs 10 verteilt angeordnete, radiale Durchtrittslöcher 17 eingebracht. Dadurch wird ein radial innerhalb des Rohrs 10 ausgebildeter Innenraum 18 mit einem radial außerhalb des Rohrs 10, nämlich radial zwischen dem Rohr 10 und der Rotorwelle 4, umgesetzten Spaltraum 19 verbunden.At the second end 16 a plurality of radial passage holes 17 distributed in the circumferential direction of the tube 10 are made in the tube 10 . As a result, an interior space 18 formed radially inside the tube 10 is connected to a gap space 19 implemented radially outside the tube 10 , namely radially between the tube 10 and the rotor shaft 4 .

Eine radiale Außenwandung 28 des Rohrs 10 verläuft auf typische Weise bevorzugt ebenfalls konisch und erweitert sich (gegensinnig zu der Innenwandung 7) von dem zweiten Ende 16 zu dem ersten Ende 6 hin. Somit erweitert sich der Spaltraum 19 zum ersten Endbereich 14 der Rotorwelle 4 hin. In dem aus dem Rotorkörper 24 hinausragenden ersten Endbereich 14 sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Austrittsöffnungen 21 in Form von Radialbohrungen umgesetzt, um eine Rückführung des Kühlmittels zu ermöglichen. Somit kommt es zu einer effizienten Kühlung des Rotors 3 im Betrieb.A radially outer wall 28 of the tube 10 typically also preferably tapers and widens (in the opposite direction to the inner wall 7) from the second end 16 to the first end 6. The gap space 19 thus widens toward the first end region 14 of the rotor shaft 4 . In the first end region 14 protruding from the rotor body 24, a plurality of outlet openings 21 distributed in the circumferential direction are implemented in the form of radial bores in order to enable the coolant to be returned. This results in efficient cooling of the rotor 3 during operation.

Mit den 2 bis 6 ist auch die nähere Befestigung der Umfangssegmente 9a, 9b aneinander dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das jeweilige Umfangssegment 9a, 9b mehrere in Längsrichtung verteilt angeordnete Haltelaschen 12 auf. Die Haltelaschen 12 werden in eine Vertiefungen 11 des anderen Umfangssegmentes 9a, 9b eingepresst. Es ist zu erkennen, dass axial zwischen je zwei Paaren an Haltelaschen 12 eine längliche Vertiefung 11 vorhanden ist, in die ein Paar an Haltelaschen 12 des anderen Umfangssegmentes 9a, 9b eingepresst ist. Dadurch kommt es zu einer kraft- sowie formschlüssigen Verbindung der beiden Umfangssegmente 9a, 9b im montierten Zustand.With the 2 until 6 is also the closer attachment of the peripheral segments 9a, 9b shown together. In this exemplary embodiment, the respective peripheral segment 9a, 9b has a plurality of holding tabs 12 distributed in the longitudinal direction. The retaining tabs 12 are pressed into a recess 11 of the other peripheral segment 9a, 9b. It can be seen that axially between every two pairs of retaining tabs 12 there is an elongate recess 11 into which a pair of retaining tabs 12 of the other peripheral segment 9a, 9b is pressed. This results in a non-positive and positive connection of the two peripheral segments 9a, 9b in the assembled state.

Mit 7 wird schließlich noch auf den Herstellvorteil bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Rohr 10 hingewiesen, woraus gut zu erkennen ist, dass bei einem entsprechenden Kunststoffspritzvorgang das jeweilige Umfangssegment 9a, 9b ohne Kern- oder Schieberelement hergestellt werden kann, sondern lediglich durch Einsatz zweier Werkzeugformen 29a, 29b.with 7 Finally, reference is also made to the manufacturing advantage of the pipe 10 used according to the invention, from which it is easy to see that with a corresponding plastic injection molding process, the respective peripheral segment 9a, 9b can be manufactured without a core or slide element, but only by using two tool molds 29a, 29b.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß der konische Zylinder (Rohr 10) in axialer Richtung geschnitten und mehrteilig, etwa zweiteilig, ausgeführt. Dies hat insbesondere dahingehend Vorteile, als dass ein für die Fertigung des Zylinders verwendetes Werkzeug keinen Schieber mehr haben braucht, der aus dem inneren herausgezogen werden muss. Dadurch sinken Werkzeugkosten und Komplexität. Des Weiteren braucht eine bisher notwendige Entformungsschräge von 1,5° auf dem inneren Zylinder nicht eingehalten werden. Dadurch kann der Bauraum auf dem Innendurchmesser der Welle kleiner gestaltet werden. Zudem kann eine Geometrie auf die Innenfläche aufgebracht werden (wird hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt).In other words, according to the invention, the conical cylinder (tube 10) is cut in the axial direction and designed in several parts, for example in two parts. This has particular advantages in that a tool used to manufacture the cylinder no longer needs to have a slide that needs to be pulled out from the inside. This reduces tool costs and complexity. Furthermore, a previously necessary draft angle of 1.5° on the inner cylinder does not have to be maintained. As a result, the installation space on the inside diameter of the shaft can be made smaller. In addition, a geometry can be applied to the inner surface (not shown here for the sake of clarity).

Bezugszeichenlistereference list

11
elektrische Maschineelectric machine
22
Statorstator
33
Rotorrotor
44
Rotorwellerotor shaft
55
Kühlmittelverteilungsabschnittcoolant distribution section
66
erstes Endefirst end
77
Innenwandunginner wall
88th
Hohlraumcavity
9a9a
erstes Umfangssegmentfirst circumferential segment
9b9b
zweites Umfangssegmentsecond circumferential segment
1010
Rohrpipe
1111
Vertiefungdeepening
1212
Haltelascheretaining tab
1313
Absatzunit volume
1414
erster Endbereichfirst end area
1515
Öffnungopening
1616
zweites Endesecond end
1717
Durchtrittslochthrough hole
1818
Innenrauminner space
1919
Spaltraumgap space
2020
Verschlusskörperclosure body
2121
Austrittsöffnungexit port
2222
zweiter Endbereichsecond end area
2323
Kühleinrichtungcooling device
2424
Rotorkörperrotor body
2525
Lagercamp
2626
BundFederation
2727
Stützflächesupport surface
2828
Außenwandungouter wall
29a29a
erste Werkzeugformfirst tool mold
29b29b
zweite Werkzeugformsecond tool mold

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2330121 A1 [0002]US 2330121 A1 [0002]

Claims (10)

Elektrische Maschine (1) für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) verdrehbar gelagerten Rotor (3), wobei der Rotor (3) eine Rotorwelle (4) mit einem hohl ausgebildeten Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) aufweist und wobei der Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) eine sich zu einem axialen Ende (6) hin konisch verjüngende radiale Innenwandung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelverteilungsabschnitt (5) als ein in einem Hohlraum (8) der Rotorwelle (4) aufgenommenes, in mehrere Umfangssegmente (9a, 9b) unterteiltes Rohr (10) ausgebildet ist.Electrical machine (1) for a motor vehicle drive, having a stator (2) and a rotor (3) which is rotatably mounted relative to the stator (2), the rotor (3) having a rotor shaft (4) with a hollow coolant distribution section (5) and wherein the coolant distribution section (5) has a radial inner wall (7) tapering conically towards an axial end (6), characterized in that the coolant distribution section (5) is accommodated as a cavity (8) in the rotor shaft (4). , In several peripheral segments (9a, 9b) divided tube (10) is formed. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist.Electrical machine (1) according to claim 1 , characterized in that the tube (10) is formed in two or more parts. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) aus einem Kunststoff hergestellt ist.Electrical machine (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that the tube (10) is made of a plastic. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Umfangssegment (9a) über mehrere in Vertiefungen (11) eines zweiten Umfangssegmentes (9b) kraftschlüssig und/oder formschlüssig eingeschobene Haltelaschen (12) mit dem zweiten Umfangssegment (9b) verbunden ist.Electrical machine (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that a first peripheral segment (9a) is connected to the second peripheral segment (9b) via a plurality of retaining tabs (12) which are pushed into depressions (11) in a second peripheral segment (9b) in a non-positive and/or positive manner. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Umfangssegment (9b) über mehrere in Vertiefungen (11) des ersten Umfangsegmentes (9a) kraftschlüssig und/oder formschlüssig eingeschobene Haltelaschen (12) mit dem ersten Umfangssegment (9a) verbunden ist.Electrical machine (1) according to claim 4 , characterized in that the second peripheral segment (9b) is connected to the first peripheral segment (9a) via a plurality of retaining tabs (12) which are pushed into depressions (11) in the first peripheral segment (9a) in a non-positive and/or positive manner. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) mit seinem ersten Ende (6) an einem Absatz (13) der Rotorwelle (4) axial abgestützt ist.Electrical machine (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the tube (10) is supported axially with its first end (6) on a shoulder (13) of the rotor shaft (4). Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (4) in ihrem das ersten Ende (6) des Rohrs (10) aufnehmenden Endbereich (14) mit einer zur Umgebung hin austretenden Öffnung (15) versehen ist.Electrical machine (1) according to claim 6 , characterized in that the rotor shaft (4) is provided in its end region (14) accommodating the first end (6) of the tube (10) with an opening (15) exiting towards the environment. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) mit einem zweiten Ende (16) radiale Durchtrittslöcher (17) aufweist, über die ein radialer Innenraum (18) des Rohrs (10) mit einem radial zwischen der Rotorwelle (4) und dem Rohr (10) gebildeten Spaltraum (19) verbunden ist.Electrical machine (1) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the tube (10) has a second end (16) radial through holes (17) via which a radial interior (18) of the tube (10) with a radial between the rotor shaft (4) and the tube ( 10) formed gap space (19) is connected. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (4) axial benachbart zu dem zweiten Ende (16) des Rohrs (10) mit einem den Hohlraum (8) hin abschließenden Verschlusskörper (20) versehen ist.Electrical machine (1) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the rotor shaft (4) is provided axially adjacent to the second end (16) of the tube (10) with a closure body (20) closing off the cavity (8). Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Umfangssegmente (9a, 9b) als zwei sich zu dem Rohr (10) ergänzende Halbschalen ausgebildet sind.Electrical machine (1) according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the two peripheral segments (9a, 9b) are designed as two half-shells that complement each other to form the tube (10).
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US2330121A (en) 1940-10-04 1943-09-21 Jack & Heintz Inc Motor cooling system
DE102018204691A1 (en) 2018-03-27 2019-10-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Fluid distributor for fluid cooling of a hollow shaft

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