DE102020215450A1

DE102020215450A1 - Rotor of an electrical machine

Info

Publication number: DE102020215450A1
Application number: DE102020215450.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Kuehbacher; Karoly Vincze; Felix Bensing; Martin Kuehnemund
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-06-09
Also published as: CN116569448A; WO2022122352A1

Abstract

Rotor einer elektrischen Maschine (2) mit einem um eine Rotorachse (3) drehbaren Rotorkörper (4), insbesondere einem Rotorblechpaket, in dem Innenkühlkanäle (9) und Außenkühlkanäle (10) vorgesehen sind, wobei die Außenkühlkanäle (10) bezüglich der Rotorachse (3) radial außerhalb der Innenkühlkanäle (9) angeordnet und insbesondere in Permanentmagnete (8) aufnehmenden Kanälen (7) ausgebildet sind, wobei sich die Innenkühlkanäle (9) und die Außenkühlkanäle (10) jeweils als Durchgangsöffnung von einer Stirnseite des Rotorkörpers (4) zur anderen Stirnseite des Rotorkörpers (4) erstrecken, wobei an den Stirnseiten des Rotorkörpers (4) jeweils mehrere Verbindungskanäle (11) vorgesehen sind, die jeweils zumindest einen der Innenkühlkanäle (9) mit zumindest einem der Außenkühlkanäle (10) zu einem Kühlpfad (12) strömungsverbinden, wobei an den Stirnseiten des Rotorkörpers (4) jeweils eine erste Endscheibe (15) vorgesehen ist, in der jeweils die Verbindungskanäle (11) verlaufen, wobei der Kühlpfad (12) jeweils zwischen einem Pfadeinlass (12.1) und einem Pfadauslass (12.2) verläuft, wobei der Pfadeinlass (12.1) und der Pfadauslass (12.2) desselben Kühlpfades (12) jeweils auf derselben Stirnseite des Rotorkörpers (4) liegen, wobei jede erste Endscheibe (15) derart ausgebildet ist, dass über den Umfang des Rotorkörpers (4) gesehen mehrere der Kühlpfade (12) gebildet sind, wobei die Pfadeinlässe (12.1) jeweils in einen der Innenkühlkanäle (9) und die Pfadauslässe (12.2) jeweils in einen der Außenkühlkanäle (10) münden,dadurch gekennzeichnet, dassdie ersten Endscheiben (15) derart ausgebildet sind, dass der Kühlstrom der jeweiligen Innenkühlkanäle (9) vollständig über den jeweiligen Verbindungskanal (11) in den zugeordneten Außenkühlkanal (10) gelangt.Rotor of an electric machine (2) with a rotor body (4) rotatable about a rotor axis (3), in particular a laminated rotor core, in which inner cooling ducts (9) and outer cooling ducts (10) are provided, the outer cooling ducts (10) relative to the rotor axis (3 ) are arranged radially outside of the inner cooling channels (9) and are formed in particular in channels (7) accommodating permanent magnets (8), the inner cooling channels (9) and the outer cooling channels (10) each being a through opening from one end face of the rotor body (4) to the other end face of the rotor body (4), with several connecting channels (11) being provided on the end faces of the rotor body (4), each of which flow-connects at least one of the inner cooling channels (9) to at least one of the outer cooling channels (10) to form a cooling path (12). , Wherein a first end plate (15) is provided on the end faces of the rotor body (4), in each case the connecting channels (11) run, wherein the cooling plate d (12) each runs between a path inlet (12.1) and a path outlet (12.2), the path inlet (12.1) and the path outlet (12.2) of the same cooling path (12) each lying on the same end face of the rotor body (4), with each first The end plate (15) is designed in such a way that, viewed over the circumference of the rotor body (4), several cooling paths (12) are formed, with the path inlets (12.1) each entering one of the internal cooling channels (9) and the path outlets (12.2) each entering one of the outer cooling ducts (10), characterized in that the first end plates (15) are designed in such a way that the cooling flow of the respective inner cooling ducts (9) reaches the associated outer cooling duct (10) completely via the respective connecting duct (11).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a rotor of an electrical machine according to the species of the main claim.

Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der US 6,234,767 B1 bekannt, mit einem um eine Rotorachse drehbaren Rotorkörper, insbesondere einem Rotorblechpaket, in dem Innenkühlkanäle und Außenkühlkanäle vorgesehen sind, wobei die Außenkühlkanäle bezüglich der Rotorachse radial außerhalb der Innenkühlkanäle angeordnet und in Permanentmagnete aufnehmenden Kanälen ausgebildet sind, wobei sich die Innenkühlkanäle und die Außenkühlkanäle jeweils als Durchgangsöffnung von einer Stirnseite des Rotorkörpers zur anderen Stirnseite des Rotorkörpers erstrecken, wobei an den Stirnseiten des Rotorkörpers jeweils mehrere Verbindungskanäle vorgesehen sind, die jeweils zumindest einen der Innenkühlkanäle mit zumindest einem der Außenkühlkanäle zu einem Kühlpfad strömungsverbinden, wobei an den Stirnseiten des Rotorkörpers jeweils eine erste Endscheibe vorgesehen ist, in der jeweils die Verbindungskanäle verlaufen, wobei der Kühlpfad jeweils zwischen einem Pfadeinlass und einem Pfadauslass verläuft, wobei der Pfadeinlass und der Pfadauslass desselben Kühlpfades jeweils auf derselben Stirnseite des Rotorkörpers liegen, wobei jede erste Endscheibe derart ausgebildet ist, dass über den Umfang des Rotorkörpers gesehen mehrere der Kühlpfade gebildet sind, wobei die Pfadeinlässe jeweils in einen der Innenkühlkanäle und die Pfadauslässe jeweils in einen der Außenkühlkanäle münden. Jeder Kühlpfad ist am Ausgang des jeweiligen Innenkühlkanals offen ausgebildet, so dass der im jeweiligen Innenkühlkanal verlaufende Kühlstrom am Ausgang des jeweiligen Innenkühlkanals aufgeteilt wird in einen ersten Kühlstrom zur Kühlung einer Statorwicklung eines Stators der elektrischen Maschine und in einen zweiten Kühlstrom zur Kühlung des Rotors im Bereich des jeweiligen Außenkühlkanals. Nachteilig ist, dass die Kühlleistung in den Außenkühlkanälen der jeweiligen Kühlpfade vergleichsweise gering ist, da nur ein Teil der durch die Innenkühlkanäle fließenden Kühlströme in die Außenkühlkanäle gelangt.It's already a rotor of an electrical machine from the US 6,234,767 B1 known, with a rotor body rotatable about a rotor axis, in particular a laminated rotor core, in which inner cooling ducts and outer cooling ducts are provided, with the outer cooling ducts being arranged radially outside of the inner cooling ducts with respect to the rotor axis and being formed in ducts accommodating permanent magnets, with the inner cooling ducts and the outer cooling ducts each being as through-opening extending from one end face of the rotor body to the other end face of the rotor body, with a plurality of connecting channels being provided on the end faces of the rotor body, each of which flow-connects at least one of the inner cooling channels with at least one of the outer cooling channels to form a cooling path, with a first End plate is provided, in which each run the connecting channels, wherein the cooling path runs between a path inlet and a path outlet, the path inlet and the path outlet of the same cooling path each because they lie on the same end face of the rotor body, with each first end disk being designed in such a way that, viewed over the circumference of the rotor body, a plurality of cooling paths are formed, with the path inlets each opening into one of the inner cooling channels and the path outlets each opening into one of the outer cooling channels. Each cooling path is designed to be open at the exit of the respective internal cooling duct, so that the cooling flow running in the respective internal cooling duct is divided at the output of the respective internal cooling duct into a first cooling flow for cooling a stator winding of a stator of the electrical machine and a second cooling flow for cooling the rotor in the area of the respective external cooling channel. It is disadvantageous that the cooling capacity in the outer cooling channels of the respective cooling paths is comparatively low, since only part of the cooling streams flowing through the inner cooling channels reach the outer cooling channels.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der erfindungsgemäße Rotor der elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kühlleistung in den Außenkühlkanälen der Kühlpfade erhöht wird, indem die ersten Endscheiben derart ausgebildet sind, dass der Kühlstrom der jeweiligen Innenkühlkanäle vollständig über den jeweiligen Verbindungskanal in den zugeordneten Außenkühlkanal gelangt. Durch die durchgängig kanalförmige Verbindung zumindest eines der Innenkühlkanäle mit zumindest einem der Außenkühlkanäle wird bei Rotation des Rotors eine Luftkühlung des Rotors mit höherer Kühlleistung erreicht, da die radiale Längserstreckung der Verbindungskanäle gegenüber dem Stand der Technik erhöht ist, wodurch der fliehkraftgetriebene Ansaugeffekt und damit der Kühlstrom pro Kühlpfad bei Rotation des Rotors erhöht werden kann.The rotor of the electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the cooling capacity in the outer cooling ducts of the cooling paths is increased by the first end plates being designed in such a way that the cooling flow of the respective inner cooling ducts flows completely via the respective connecting duct into the associated Outside cooling channel reached. Due to the continuous channel-like connection of at least one of the inner cooling channels with at least one of the outer cooling channels, air cooling of the rotor with higher cooling capacity is achieved when the rotor rotates, since the radial longitudinal extension of the connecting channels is increased compared to the prior art, whereby the centrifugally driven suction effect and thus the cooling flow can be increased per cooling path during rotation of the rotor.

Die erhöhte Kühlleistung in den Außenkühlkanälen kann beispielsweise zur besseren Kühlung von im Rotor angeordneten Permanentmagneten genutzt werden, wodurch eine höhere Leistung der elektrischen Maschine erreichbar ist oder wodurch alternativ bei gleicher Leistung der elektrischen Maschine günstigeres Material für die Permanentmagnete verwendbar ist oder die Komponenten der elektrischen Maschine hinsichtlich des Bauraums kleiner ausgelegt werden können.The increased cooling capacity in the external cooling channels can be used, for example, for better cooling of the permanent magnets arranged in the rotor, which means that a higher performance of the electrical machine can be achieved or alternatively, with the same performance of the electrical machine, cheaper material can be used for the permanent magnets or the components of the electrical machine can be designed smaller in terms of space.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors der elektrischen Maschine möglich.Advantageous developments and improvements of the rotor of the electrical machine specified in the main claim are possible as a result of the measures listed in the subclaims.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die beiden ersten Endscheiben identisch ausgebildet sind, wobei die erste Endscheibe auf der einen Stirnseite des Rotors gegenüber der ersten Endscheibe auf der anderen Stirnseite des Rotors in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse versetzt ist, insbesondere derart, dass im Rotor separate Kühlpfade mit entgegengesetzter Strömungsrichtung gebildet werden. Dadurch wird auf einfache und kostengünstige Weise eine Rotorkühlung erzielt, die in einem für die elektrische Maschine vorgesehenen Gehäuse keinen Druckunterschied zwischen den auf beiden Stirnseiten des Rotors ausgebildeten Stirnräumen aufbaut. Die Rotorkühlung arbeitet in dem Gehäuse somit druckausgeglichen.It is particularly advantageous if the two first end disks are of identical design, with the first end disk on one end face of the rotor being offset relative to the first end disk on the other end face of the rotor in the circumferential direction with respect to the rotor axis, in particular in such a way that separate cooling paths with are formed in the opposite direction of flow. As a result, rotor cooling is achieved in a simple and cost-effective manner, which in a housing provided for the electrical machine does not build up a pressure difference between the front spaces formed on the two end faces of the rotor. The rotor cooling works pressure-balanced in the housing.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die ersten Endscheiben aus Kunststoff hergestellt sind. Auf diese Weise können die ersten Endscheiben sehr kostengünstig, beispielsweise durch Spritzguss, gefertigt werden. Außerdem können die in den ersten Endscheiben verlaufenden Verbindungskanäle dadurch auf einfache Weise hinsichtlich ihrer Ausbildung und/oder ihres Verlaufes strömungsoptimiert ausgebildet werden.It is also advantageous if the first end plates are made of plastic. In this way, the first end disks can be manufactured very inexpensively, for example by injection molding. In addition, the connecting channels running in the first end disks can be designed in a simple way to be flow-optimized in terms of their design and/or their course.

Sehr vorteilhaft ist, wenn die ersten Endscheiben jeweils mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete, insbesondere kreissektorförmige Scheibenabschnitte aufweisen, die erste Scheibenabschnitte für jeweils zumindest einen Kühlpfad und zweite Scheibenabschnitte für jeweils zumindest einen entgegengesetzten Kühlpfad umfassen, wobei in den ersten Scheibenabschnitten jeweils zumindest einer der Verbindungskanäle verläuft und wobei die zweiten Scheibenabschnitte jeweils zumindest einen der Pfadauslässe oder einen Konturrücksprung zum Bilden eines der Pfadauslässe im Rotorkörper aufweisen. Auf diese Weise werden im Rotor mehrere separate Kühlpfade in Umfangsrichtung gesehen hintereinander ausgebildet.It is very advantageous if the first end disks each have a plurality of disk sections arranged one behind the other in the circumferential direction, in particular in the shape of a sector of a circle, the first disk sections for at least one cooling path each and the second disk sections for each comprise at least one opposing cooling path, at least one of the connecting channels running in each of the first disk sections and the second disk sections each having at least one of the path outlets or a contour recess for forming one of the path outlets in the rotor body. In this way, several separate cooling paths are formed one behind the other in the rotor, viewed in the circumferential direction.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind in jeder ersten Endscheibe eine oder mehrere Abfolgen von jeweils einem oder mehreren ersten Scheibenabschnitten und einem oder mehreren zweiten Scheibenabschnitten vorgesehen, insbesondere mehrere Abfolgen von jeweils von einem ersten Scheibenabschnitt und einem zweiten Scheibenabschnitt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei gleicher Anzahl von ersten und zweiten Scheibenabschnitten pro erster Endscheibe kein Druckunterschied zwischen den auf beiden Stirnseiten des Rotors ausgebildeten Stirnräumen des Gehäuses aufgebaut wird.According to an advantageous embodiment, one or more sequences of one or more first disk sections and one or more second disk sections are provided in each first end disk, in particular several sequences of a first disk section and a second disk section. In this way it is achieved that with the same number of first and second disk sections per first end disk, no pressure difference is built up between the end chambers of the housing formed on both end faces of the rotor.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die zweiten Scheibenabschnitte jeder ersten Endscheibe jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung aufweisen, die jeweils unmittelbar in einen der Innenkühlkanäle des Rotors mündet. Auf diese Weise können die Durchgangsöffnungen Pfadeinlässe bilden, sofern keine zweiten Endscheiben vorgesehen sind.It is also advantageous if the second disk sections of each first end disk each have at least one through opening, which in each case opens directly into one of the internal cooling channels of the rotor. In this way, the through-openings can form path inlets if no second end plates are provided.

Auch vorteilhaft ist, wenn auf die ersten Endscheiben jeweils eine zweite Endscheibe aufgesetzt ist, die insbesondere eine metallische Wuchtscheibe ist, wobei die zweiten Endscheiben Durchgangsöffnungen aufweisen, die Pfadeinlässe bilden und unmittelbar in die Durchgangsöffnungen der zweiten Scheibenabschnitte der zugeordneten ersten Endscheibe münden. Auf diese Weise werden die Kühlpfade im Rotor mittels der ersten und zweiten Endscheiben erreicht.It is also advantageous if a second end disk is placed on each of the first end disks, which is in particular a metal balancing disk, the second end disks having through-openings which form path inlets and open directly into the through-openings of the second disk sections of the associated first end disk. In this way the cooling paths in the rotor are achieved by means of the first and second end plates.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Verbindungskanäle in den zweiten Scheibenabschnitten der ersten Endscheiben jeweils als Ausnehmung oder Vertiefung ausgebildet sind, die entlang der radialen Längserstreckung auf der dem Rotorkörper abgewandten Seite jeweils abschnittsweise geschlossen und abschnittsweise offen ausgeführt ist, wobei der offene Abschnitt der Ausnehmung bzw. Vertiefung von der jeweiligen zweiten Endscheibe abgedeckt ist. Auf diese Weise lassen sich die ersten Endscheiben einfacher mittels Spritzguss herstellen.According to the exemplary embodiment, it is advantageously provided that the connecting channels in the second disk sections of the first end disks are each designed as a recess or indentation, which along the radial longitudinal extent on the side facing away from the rotor body is closed in sections and open in sections, with the open section of the Recess or depression is covered by the respective second end plate. In this way, the first end disks can be produced more easily by means of injection molding.

Nach einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Verbindungskanäle in den zweiten Scheibenabschnitten der ersten Endscheiben jeweils auch als Ausnehmung oder Vertiefung ausgebildet sein, die entlang der radialen Längserstreckung auf der dem Rotorkörper abgewandten Seite jeweils durchgängig geschlossen ist. Diese alternative Lösung erfordert keine zweite Endscheibe.According to an alternative exemplary embodiment, not shown, the connecting channels in the second disk sections of the first end disks can each also be designed as a recess or indentation which is continuously closed along the radial longitudinal extension on the side facing away from the rotor body. This alternative solution does not require a second end plate.

Weiter vorteilhaft ist, wenn die ersten Endscheiben jeweils einen Innenringabschnitt aufweisen, der radial innerhalb der Innenkühlkanäle vorgesehen ist, mehrere Scheibenabschnitte der jeweiligen ersten Endscheibe miteinander verbindet und insbesondere ringförmig oder teilringförmig ausgebildet ist. Der Innenringabschnitt ermöglicht auf einfache Weise das Aufpressen der jeweiligen ersten Endscheibe auf die Rotorwelle. Außerdem kann er dazu dienen, eine ausreichende Festigkeit der ersten Endscheibe zu erreichen.It is also advantageous if the first end disks each have an inner ring section which is provided radially inside the inner cooling channels, connects a plurality of disk sections of the respective first end disk to one another and is in particular ring-shaped or partially ring-shaped. The inner ring section enables the respective first end disk to be pressed onto the rotor shaft in a simple manner. In addition, it can serve to achieve sufficient strength of the first end plate.

In vorteilhafter Weise können die Pfadauslässe jeder ersten Endscheibe jeweils Stege umfassen, die insbesondere die in den Außenkühlkanälen angeordneten Permanentmagnete in axialer Richtung fixieren. Durch die Stege kann ein Herausbewegen der Permanentmagnete aus den Magnettaschen zuverlässig verhindert werden.Advantageously, the path outlets of each first end disk can each comprise webs which, in particular, fix the permanent magnets arranged in the outer cooling channels in the axial direction. The webs reliably prevent the permanent magnets from moving out of the magnet pockets.

Figurenlistecharacter list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine,
2 eine erste Schnittansicht des Rotors nach 1 entlang der Linie II-II in 1,
3 eine zweite Schnittansicht des Rotors nach 1 entlang der Linie III-III in 1,
4 eine Ansicht auf eine der beiden Stirnseiten des Rotors nach 1 unter Ausblendung der zweiten Endscheibe nach 1, und
5 eine Ansicht auf die andere der beiden Stirnseiten des Rotors nach 1 unter Ausblendung der zweiten Endscheibe nach 1.

An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

1 shows an embodiment of a rotor according to the invention of an electrical machine,
2 a first sectional view of the rotor 1 along line II-II in 1 ,
3 a second sectional view of the rotor 1 along line III-III in 1 ,
4 a view of one of the two end faces of the rotor 1 after fading out the second end plate 1 , and
5 a view of the other of the two end faces of the rotor 1 after fading out the second end plate 1 .

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine. 1 shows an embodiment of a rotor according to the invention of an electrical machine.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine 2 umfasst einen um eine Rotorachse 3 drehbaren Rotorkörper 4, insbesondere ein Rotorblechpaket. Die elektrische Maschine 2 weist neben dem Rotor 1 in bekannter Weise einen mit dem Rotor 1 elektromagnetisch zusammenwirkenden Stator 5 sowie ein Gehäuse 6 auf.The rotor 1 according to the invention of an electrical machine 2 comprises a rotor body 4 which can be rotated about a rotor axis 3, in particular a laminated rotor core. In addition to the rotor 1, the electrical machine 2 has a rotor 1 in a known manner the rotor 1 electromagnetically interacting stator 5 and a housing 6 on.

2 zeigt eine erste Schnittansicht des Rotors nach 1 entlang der Linie II-II in 1. 3 zeigt eine zweite Schnittansicht des Rotors nach 1 entlang der Linie III-III in 1. 2 shows a first sectional view of the rotor 1 along line II-II in 1 . 3 12 shows a second sectional view of the rotor 1 along line III-III in 1 .

In dem Rotorkörper 4 sind Innenkühlkanäle 9 und Außenkühlkanäle 10 vorgesehen, wobei die Außenkühlkanäle 10 bezüglich der Rotorachse 3 radial außerhalb der Innenkühlkanäle 9 angeordnet und beispielsweise in Permanentmagnete 8 aufnehmenden Kanälen bzw. Magnettaschen 7 ausgebildet sind. Die Innenkühlkanäle 9 und die Außenkühlkanäle 10 erstrecken sich in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 jeweils als Durchgangsöffnung von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite des Rotorkörpers 4.Internal cooling ducts 9 and external cooling ducts 10 are provided in the rotor body 4, with the external cooling ducts 10 being arranged radially outside of the internal cooling ducts 9 with respect to the rotor axis 3 and being formed, for example, in ducts or magnet pockets 7 accommodating permanent magnets 8. The inner cooling ducts 9 and the outer cooling ducts 10 extend in the axial direction with respect to the rotor axis 3 as a through opening from one end face to the other end face of the rotor body 4.

Die Außenkühlkanäle 10 können bei einem Rotor einer permanentmagneterregten Synchronmaschine derart ausgebildet sein, dass die Luftströmung unmittelbar oder mittelbar mit bestimmtem Abstand an den Permanentmagneten 8 vorbeigeleitet wird. Nach dem Ausführungsbeispiel sind in jeder Magnettasche 7 des Rotors 1 mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Permanentmagnete 8 angeordnet, wobei an zwei sich gegenüberliegenden Seiten, beispielsweise Schmalseiten, der Permanentmagnete 8 jeweils ein Außenkühlkanal 10 vorgesehen ist. Dadurch sind pro Magnettasche 7 zwei Außenkühlkanäle 10 gebildet, wobei die in axialer Richtung hintereinander angeordneten Permanentmagnete 8 der jeweiligen Magnettasche 7 zwischen den zwei Außenkühlkanälen 10 liegen.In the case of a rotor of a synchronous machine excited by permanent magnets, the external cooling channels 10 can be designed in such a way that the air flow is conducted directly or indirectly past the permanent magnets 8 at a certain distance. According to the exemplary embodiment, a plurality of permanent magnets 8 arranged one behind the other in the axial direction are arranged in each magnet pocket 7 of the rotor 1, with an external cooling channel 10 being provided on two opposite sides, for example narrow sides, of the permanent magnets 8. As a result, two external cooling channels 10 are formed per magnetic pocket 7 , with the permanent magnets 8 of the respective magnetic pocket 7 , which are arranged one behind the other in the axial direction, lying between the two external cooling channels 10 .

An den Stirnseiten des Rotorkörpers 4 sind jeweils mehrere Verbindungskanäle 11 vorgesehen, die jeweils zumindest einen der Innenkühlkanäle 9 mit zumindest einem der Außenkühlkanäle 10 zu einem Kühlpfad 12 strömungsverbinden. In jedem Kühlpfad 12 wird bei Rotation des Rotors 1 aufgrund der auf die Luft wirkenden Fliehkraft ein Ansaugeffekt erzielt, der zu einer kühlenden Luftströmung durch den Kühlpfad 12 führt. An den Stirnseiten des Rotorkörpers 4 ist jeweils eine erste Endscheibe 15 angeordnet, in der jeweils die Verbindungskanäle 11 verlaufen. Der Kühlpfad 12 verläuft jeweils zwischen einem Pfadeinlass 12.1 und einem Pfadauslass 12.2, wobei der Pfadeinlass 12.1 und der Pfadauslass 12.2 desselben Kühlpfades 12 jeweils auf derselben Stirnseite des Rotorkörpers 4 liegen, so dass in jedem Kühlpfad 12 eine Strömungsumlenkung notwendig ist, die durch den jeweiligen Verbindungskanal 11 erreicht wird.A plurality of connecting ducts 11 are provided on the end faces of the rotor body 4 , each of which flow-connects at least one of the internal cooling ducts 9 to at least one of the external cooling ducts 10 to form a cooling path 12 . When the rotor 1 rotates, a suction effect is achieved in each cooling path 12 due to the centrifugal force acting on the air, which leads to a cooling air flow through the cooling path 12 . A first end disk 15 is arranged on each of the end faces of the rotor body 4, in each of which the connecting channels 11 run. The cooling path 12 runs between a path inlet 12.1 and a path outlet 12.2, with the path inlet 12.1 and the path outlet 12.2 of the same cooling path 12 each lying on the same end face of the rotor body 4, so that a flow deflection is necessary in each cooling path 12, which is caused by the respective connecting duct 11 is reached.

Jede erste Endscheibe 15 ist derart ausgebildet, dass über den Umfang des Rotorkörpers 4 gesehen mehrere der Kühlpfade 12, jeweils getrennt voneinander, gebildet sind. Die Pfadeinlässe 12.1 münden jeweils in zumindest einen der Innenkühlkanäle 9 und die Pfadauslässe 12.2 jeweils in zumindest einen der Außenkühlkanäle 10. Für die Pfadeinlässe 12.1 ist beispielsweise eine axiale Einströmung und für die Pfadauslässe 12.2 beispielsweise eine axiale Ausströmung vorgesehen.Each first end disk 15 is designed in such a way that, viewed over the circumference of the rotor body 4, a plurality of cooling paths 12 are formed, each separately from one another. The path inlets 12.1 each open into at least one of the internal cooling ducts 9 and the path outlets 12.2 each open into at least one of the external cooling ducts 10. An axial inflow is provided for the path inlets 12.1, for example, and an axial outflow is provided for the path outlets 12.2, for example.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die ersten Endscheiben 15 derart ausgebildet sind, dass der Kühlstrom der jeweiligen Innenkühlkanäle 9 vollständig über den jeweiligen Verbindungskanal 11 in den zugeordneten Außenkühlkanal 10 gelangt. Auf diese Weise wird der bei Rotation des Rotors wirkende Ansaugeffekt in jedem der Kühlpfade 12 erhöht, so dass die Kühlleistung der Luftkühlung des Rotors 1 entsprechend erhöht wird.According to the invention, it is provided that the first end plates 15 are designed in such a way that the cooling flow of the respective inner cooling ducts 9 reaches the associated outer cooling duct 10 completely via the respective connecting duct 11 . In this way, the suction effect acting when the rotor rotates is increased in each of the cooling paths 12, so that the cooling capacity of the air cooling of the rotor 1 is increased accordingly.

Auf die ersten Endscheiben 15 kann nach dem Ausführungsbeispiel jeweils eine zweite Endscheibe 20 aufgesetzt sein, die beispielsweise eine metallische Wuchtscheibe ist. Die zweiten Endscheiben 20 haben Durchgangsöffnungen 21, die die Pfadeinlässe 12.1 bilden und unmittelbar in die Durchgangsöffnungen 18 der zweiten Scheibenabschnitte 16 der zugeordneten ersten Endscheibe 15 münden. Die zweiten Endscheiben 20 können zur Befestigung am Rotor 1 beispielsweise auf eine Rotorwelle 17 des Rotors 1 aufgepresst sein. Jede erste bzw. zweite Endscheibe 15,20 ist gegenüber der zugehörigen zweiten bzw. ersten Endscheibe 15,20 mittels von formschlüssigen Positioniermitteln 22 in Umfangsrichtung ausgerichtet. Nach dem Ausführungsbeispiel sind an den ersten Endscheiben 15 stiftförmige Positioniermittel 22 vorgesehen, die beispielsweise paarweise mit einer der Durchgangsöffnungen 21 der jeweiligen zweiten Endscheibe 20 formschlüssig zusammenwirken. Durch die Positioniermittel 22 ist sichergestellt, dass jede erste bzw. zweite Endscheibe 15,20 in einer definierten Position zur zugeordneten zweiten bzw. ersten Endscheibe 15,20 angeordnet ist.According to the exemplary embodiment, a second end disk 20 can be placed on the first end disks 15, which is, for example, a metallic balancing disk. The second end disks 20 have through-openings 21 which form the path inlets 12.1 and open directly into the through-openings 18 of the second disk sections 16 of the associated first end disk 15. The second end disks 20 can be pressed, for example, onto a rotor shaft 17 of the rotor 1 for attachment to the rotor 1 . Each first or second end plate 15,20 is aligned in the circumferential direction relative to the associated second or first end plate 15,20 by means of positive positioning means 22. According to the exemplary embodiment, pin-shaped positioning means 22 are provided on the first end disks 15, which interact in a form-fitting manner, for example in pairs, with one of the through-openings 21 of the respective second end disk 20. The positioning means 22 ensure that each first or second end plate 15,20 is arranged in a defined position relative to the associated second or first end plate 15,20.

4 zeigt eine Ansicht auf eine der beiden Stirnseiten des Rotors nach 1 unter Ausblendung der zweiten Endscheibe nach 1. 5 zeigt eine Ansicht auf die andere der beiden Stirnseiten des Rotors nach 1 unter Ausblendung der zweiten Endscheibe nach 1. 4 shows a view of one of the two end faces of the rotor 1 after fading out the second end plate 1 . 5 shows a view of the other of the two end faces of the rotor 1 after fading out the second end plate 1 .

Die ersten Endscheiben 15 haben jeweils mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete, beispielsweise kreissektorförmige, Scheibenabschnitte 16, die erste Scheibenabschnitte 16.1 für jeweils zumindest einen Kühlpfad 12 und zweite Scheibenabschnitte 16.2 für jeweils zumindest einen entgegengesetzten Kühlpfad 12 umfassen. In den ersten Scheibenabschnitten 16.1 verläuft jeweils zumindest einer der Verbindungskanäle 11. Die zweiten Scheibenabschnitte 16.2 weisen jeweils zumindest einen der Pfadauslässe 12.2 oder einen Konturrücksprung zum Bilden eines der Pfadauslässe 12.2 im Rotorkörper 4 auf.The first end disks 15 each have a plurality of disk sections 16 arranged one behind the other in the circumferential direction, for example in the shape of a sector of a circle, which include first disk sections 16.1 for each at least one cooling path 12 and second disk sections 16.2 for each at least one opposite cooling path 12. At least one of the connecting channels 11 runs in each of the first disk sections 16.1. The second disk sections 16.2 each have at least one of the path outlets 12.2 or a contour recess for forming one of the path outlets 12.2 in the rotor body 4.

Die beiden ersten Endscheiben 15 sind beispielsweise identisch ausgebildet, wobei die erste Endscheibe 15 auf der einen Stirnseite des Rotors 1 gegenüber der ersten Endscheibe 15 auf der anderen Stirnseite des Rotors 1 in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse 3 versetzt ist, beispielsweise um einen Scheibenabschnitt 16, beispielsweise derart, dass im Rotor 1 separate Kühlpfade 12 mit entgegengesetzter Strömungsrichtung gebildet werden.The two first end disks 15 are, for example, of identical design, with the first end disk 15 on one end face of the rotor 1 being offset in the circumferential direction with respect to the rotor axis 3 in relation to the first end disk 15 on the other end face of the rotor 1, for example by a disk section 16, for example such that in the rotor 1 separate cooling paths 12 are formed with opposite flow directions.

Die ersten Endscheiben 15 sind beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und können zur Befestigung am Rotor 1 auf die Rotorwelle 17 des Rotors 1 aufgepresst sein.The first end disks 15 are made of plastic, for example, and can be pressed onto the rotor shaft 17 of the rotor 1 for attachment to the rotor 1 .

Die zweiten Scheibenabschnitte 16 jeder ersten Endscheibe 15 weisen jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung 18 auf, die jeweils unmittelbar in einen der Innenkühlkanäle 9 des Rotors 1 mündet.The second disk sections 16 of each first end disk 15 each have at least one through opening 18 which in each case opens directly into one of the internal cooling channels 9 of the rotor 1 .

Die Verbindungskanäle 11 sind in den zweiten Scheibenabschnitten 16.2 der ersten Endscheiben 15 jeweils als Ausnehmung oder Vertiefung ausgebildet, die entlang der radialen Längserstreckung auf der dem Rotorkörper 4 abgewandten Seite jeweils abschnittsweise geschlossen und abschnittsweise offen ausgebildet ist. Nach dem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungskanäle 11 bezüglich ihrer Ausführung in der jeweiligen ersten Endscheibe 15 jeweils in einem radial äußeren Längsabschnitt auf der dem Rotorkörper 4 abgewandten Seite geschlossen und in einem daran anschließenden radial inneren Längsabschnitt auf der dem Rotorkörper 4 abgewandten Seite offen ausgebildet. Die in der jeweiligen ersten Endscheibe 15 offen ausgebildeten Abschnitte der Verbindungskanäle 11 sind von der jeweiligen zweiten Endscheibe 20 abgedeckt, um die Verbindungskanäle 11 durch das Zusammenwirken von zwei Endscheiben 15,20 durchgängig geschlossen auszubilden. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung können die Verbindungskanäle 11 in den zweiten Scheibenabschnitten 16.2 der ersten Endscheiben 15 jeweils als Ausnehmung oder Vertiefung ausgebildet sein, die entlang der radialen Längserstreckung auf der dem Rotorkörper 4 abgewandten Seite durchgängig geschlossen ist. In dieser alternativen Ausführung sind die Verbindungskanäle 11 vollständig in den ersten Endscheiben 15 ausgeführt.The connecting channels 11 are formed in the second disk sections 16.2 of the first end disks 15 as recesses or indentations that are closed in sections and open in sections along the radial longitudinal extension on the side facing away from the rotor body 4. According to the exemplary embodiment, the connection channels 11 are closed in a radially outer longitudinal section on the side facing away from the rotor body 4 with regard to their execution in the respective first end disk 15 and are open in an adjoining radially inner longitudinal section on the side facing away from the rotor body 4 . The sections of the connecting channels 11 that are designed to be open in the respective first end plate 15 are covered by the respective second end plate 20 in order to form the connecting channels 11 continuously closed through the interaction of two end plates 15,20. In an alternative embodiment, not shown, the connecting channels 11 in the second disk sections 16.2 of the first end disks 15 can each be designed as a recess or indentation which is continuously closed along the radial longitudinal extent on the side facing away from the rotor body 4. In this alternative embodiment, the connecting channels 11 are made entirely in the first end plates 15 .

Die ersten Endscheiben 15 können jeweils einen Innenringabschnitt 25 aufweisen, der radial innerhalb der Innenkühlkanäle 9 vorgesehen ist, mehrere Scheibenabschnitte 16 der jeweiligen ersten Endscheibe 15 miteinander verbindet und insbesondere ringförmig oder teilringförmig ausgebildet ist.
Außerdem können die ersten Endscheiben 15 jeweils einen Außenringabschnitt 26 haben, der mehrere Scheibenabschnitte 16 der jeweiligen ersten Endscheibe 15 miteinander verbindet und insbesondere ringförmig oder teilringförmig ausgebildet ist.The first end disks 15 can each have an inner ring section 25 which is provided radially inside the inner cooling channels 9, connects several disk sections 16 of the respective first end disk 15 to one another and is in particular ring-shaped or partially ring-shaped.
In addition, the first end disks 15 can each have an outer ring section 26 which connects a plurality of disk sections 16 of the respective first end disk 15 to one another and is in particular designed in the shape of a ring or part of a ring.

Die Pfadauslässe 12.2 jeder ersten Endscheibe 15 können jeweils Stege 28 umfassen, die die in den Außenkühlkanälen 10 angeordneten Permanentmagnete 8 in axialer Richtung fixieren.The path outlets 12.2 of each first end plate 15 can each include webs 28 which fix the permanent magnets 8 arranged in the outer cooling channels 10 in the axial direction.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US6234767B1 [0002]

Claims

Rotor of an electric machine (2) with a rotor body (4) rotatable about a rotor axis (3), in particular a laminated rotor core, in which inner cooling ducts (9) and outer cooling ducts (10) are provided, the outer cooling ducts (10) relative to the rotor axis (3 ) are arranged radially outside of the inner cooling channels (9) and are formed in particular in channels (7) accommodating permanent magnets (8), the inner cooling channels (9) and the outer cooling channels (10) each being a through opening from one end face of the rotor body (4) to the other end face of the rotor body (4), with several connecting channels (11) being provided on the end faces of the rotor body (4), each of which flow-connects at least one of the inner cooling channels (9) to at least one of the outer cooling channels (10) to form a cooling path (12). , Wherein a first end plate (15) is provided on the end faces of the rotor body (4), in which the connecting channels (11) run, the cooling plate d (12) each runs between a path inlet (12.1) and a path outlet (12.2), the path inlet (12.1) and the path outlet (12.2) of the same cooling path (12) each lying on the same end face of the rotor body (4), with each first The end plate (15) is designed in such a way that, viewed over the circumference of the rotor body (4), several cooling paths (12) are formed, with the path inlets (12.1) each entering one of the internal cooling channels (9) and the path outlets (12.2) each entering one of the outer cooling ducts (10), characterized in that the first end plates (15) are designed in such a way that the cooling flow of the respective inner cooling ducts (9) reaches the associated outer cooling duct (10) completely via the respective connecting duct (11).

rotor after claim 1 , characterized in that the two first end disks (15) are of identical design, with the first end disk (15) on one end face of the rotor (1) opposite the first end disk (15) on the other end face of the rotor (1) in the circumferential direction is offset with respect to the rotor axis (3), in particular such that separate cooling paths (12) with opposite flow directions are formed in the rotor (1).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the first end disks (15) each have a plurality of disk sections (16) arranged one behind the other in the circumferential direction, in particular in the shape of a sector of a circle, the first disk sections (16.1) for in each case at least one cooling path (12) and second disk sections ( 16.2) each for at least one opposing cooling path (12), with at least one of the connecting channels (11) running in each of the first pane sections (16.1) and with the second pane sections (16.2) each having at least one of the path outlets (12.2) or a contour setback to the forming one of the path outlets (12.2) in the rotor body (4).

rotor after claim 3 , characterized in that in each first end disk (15) one or more sequences of one or more first disk sections (16.1) and one or more second disk sections (16.2) are provided, in particular several sequences of one first disk section (16.1) and a second disc section (16.2).

Rotor after one of claims 3 or 4 , characterized in that the second disk sections (16.2) of each first end disk (15) each have at least one through-opening (18) which in each case opens directly into one of the internal cooling channels (9) of the rotor (1).

rotor after claim 5 , characterized in that a second end disk (20) is placed on each of the first end disks (15), which is in particular a metal balancing disk, the second end disks (20) having through openings (21) which form path inlets (12.1) and directly open into the passage openings (18) of the second disk sections (16.2) of the associated first end disk (15).

rotor after claim 6 , characterized in that the connecting channels (11) in the second disk sections (16.2) of the first end disks (15) are each designed as a recess or indentation which along the radial longitudinal extension on the side facing away from the rotor body (4) is closed in sections and in sections is designed to be open, the open section of the recess or indentation being covered by the respective second end plate (20).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting channels (11) in the second disk sections (16.2) of the first end disks (15) are each designed as a recess or indentation, which along the radial longitudinal extent faces away from the rotor body (4). side is completely closed.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the first end plates (15) each have an inner ring portion (25) radially inside the Internal cooling ducts (9) are provided, several disk sections (16) of the respective first end disk (15) are connected to one another and are in particular ring-shaped or partially ring-shaped.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the path outlets (12.2) of each first end plate (15) each comprise webs (28) which in particular fix the permanent magnets (8) arranged in the outer cooling channels (10) in the axial direction.

Electrical machine with a stator and a rotor (1) according to one of the preceding claims.