DE102021130020A1 - Process for cooling an electric motor - Google Patents

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DE102021130020A1
DE102021130020A1 DE102021130020.7A DE102021130020A DE102021130020A1 DE 102021130020 A1 DE102021130020 A1 DE 102021130020A1 DE 102021130020 A DE102021130020 A DE 102021130020A DE 102021130020 A1 DE102021130020 A1 DE 102021130020A1
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Thomas Raidt
Bernd Rudert
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Winkelmann Powertrain Components GmbH and Co KG
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Winkelmann Powertrain Components GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors (1), der innerhalb eines Motorgehäuses (2) eine Rotorhohlwelle (3) und einen die Rotorhohlwelle (3) umgebenden Hohlraum (6) aufweist, in dem ein die Rotorhohlwelle (3) umgebender Stator (7) angeordnet ist, wobei ein Kühlmedium durch den Hohlraum (6) und durch einen Wellenhohlraum (9) der Rotorhohlwelle (3) geleitet wird, wobei das Kühlmedium durch wenigstens eine Öffnung (11) des Motorgehäuses (2) sowie durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung (10) am Umfang der Rotorhohlwelle (3) und durch wenigstens eine weitere Öffnung (3b) der Rotorhohlwelle (3) strömt.
Dabei ist verfahrensgemäß vorgesehen, dass als Kühlmedium Umgebungsluft verwendet wird, die von außerhalb des Motorgehäuses (2) durch die wenigstens eine Öffnung (11) des Motorgehäuses (2) oder die wenigstens eine Öffnung (3b) am stirnseitigen Endes (3a) der Rotorhohlwelle (3) in das Motorgehäuse (2) und durch die wenigstens eine Öffnung (3b) oder die wenigstens eine Öffnung (11) aus dem Motorgehäuse (2) nach außen strömt.

Figure DE102021130020A1_0000
The invention relates to a method for cooling an electric motor (1) which, inside a motor housing (2), has a hollow rotor shaft (3) and a cavity (6) surrounding the hollow rotor shaft (3), in which cavity a stator ( 7), wherein a cooling medium is passed through the cavity (6) and through a shaft cavity (9) of the hollow rotor shaft (3), the cooling medium passing through at least one opening (11) in the motor housing (2) and through at least one passage opening ( 10) flows on the circumference of the hollow rotor shaft (3) and through at least one further opening (3b) in the hollow rotor shaft (3).
According to the method, ambient air is used as the cooling medium, which is drawn in from outside the motor housing (2) through the at least one opening (11) in the motor housing (2) or the at least one opening (3b) on the front end (3a) of the hollow rotor shaft ( 3) flows into the motor housing (2) and through the at least one opening (3b) or the at least one opening (11) out of the motor housing (2) to the outside.
Figure DE102021130020A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors, der innerhalb eines Motorgehäuses eine Rotorhohlwelle und einen die Rotorhohlwelle umgebenden Hohlraum aufweist, in dem ein die Rotorhohlwelle umgebender Stator angeordnet ist, wobei ein Kühlmedium durch den Hohlraum und durch den Wellenhohlraum der Rotorhohlwelle geleitet wird, wobei das Kühlmedium durch wenigstens eine Öffnung des Motorgehäuses sowie durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung am Umfang der Rotorhohlwelle und durch wenigstens eine weitere Öffnung der Rotorhohlwelle strömt.The invention relates to a method for cooling an electric motor, which has a hollow rotor shaft and a hollow space surrounding the hollow rotor shaft inside a motor housing, in which a stator surrounding the hollow rotor shaft is arranged, with a cooling medium being passed through the hollow space and through the shaft hollow space of the hollow rotor shaft, wherein the cooling medium flows through at least one opening in the motor housing and through at least one passage opening on the circumference of the hollow rotor shaft and through at least one further opening in the hollow rotor shaft.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, innerhalb dessen eine Rotorhohlwelle angeordnet und ein die Rotorhohlwelle umgebender Hohlraum vorgesehen ist, in welchem ein die Rotorhohlwelle umgebender Stator angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse wenigstens eine Öffnung für ein Kühlmedium zur Durchleitung des Kühlmediums in bzw. aus den Hohlraum aufweist und wobei am Umfang der Rotorhohlwelle wenigstens eine Durchtrittsöffnung für das Kühlmedium vorgesehen ist, wobei die Rotorhohlwelle wenigstens eine weitere Öffnung aufweist, wobei Kühlmediumfördermittel vorgesehen sind.The invention also relates to an electric motor with a motor housing, inside which a hollow rotor shaft is arranged and a cavity surrounding the hollow rotor shaft is provided, in which a stator surrounding the hollow rotor shaft is arranged, the motor housing having at least one opening for a cooling medium for conducting the cooling medium into or comprising the cavity and wherein at least one passage opening for the cooling medium is provided on the circumference of the hollow rotor shaft, wherein the hollow rotor shaft has at least one further opening, cooling medium conveying means being provided.

Für Kraftfahrzeuge werden im zunehmenden Maße Elektromotoren mit einer hohen Leistungsdichte als Antriebsmaschinen eingesetzt. Beim Betrieb von Elektromotoren ist es meistens erforderlich, die entstehende Wärme mittels eines Kühlfluids abzuführen. Zu diesem Zweck ist in der Regel an der Außenwandung des Elektromotors ein Kühlmantel vorgesehen, durch dessen Kühlraum während des Betriebs des Elektromotors ein Kühlfluid, z.B. Wasser, strömt.Electric motors with a high power density are increasingly being used as drive units for motor vehicles. When operating electric motors, it is usually necessary to dissipate the heat generated by means of a cooling fluid. For this purpose, a cooling jacket is usually provided on the outer wall of the electric motor, through the cooling space of which a cooling fluid, e.g. water, flows during operation of the electric motor.

Es ist grundsätzlich auch bekannt, einen Elektromotor intern zu kühlen, indem durch die Rotorhohlwelle Luft geleitet wird. Eine solche Lösung ist z.B. aus der US 20030146667 A1 bekannt. Dabei kann zur Förderung des Luftstromes im Hohlraum der Rotorhohlwelle ein Lüfterrad drehfest angeordnet sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die mit einer solchen Lösung zu erreichende Kühlleistung in vielen Anwendungsfällen zu gering ist.In principle, it is also known to cool an electric motor internally by passing air through the hollow rotor shaft. Such a solution is for example from the US20030146667A1 known. In this case, a fan wheel can be arranged in a rotationally fixed manner in order to promote the air flow in the hollow space of the hollow rotor shaft. However, it has been found that the cooling capacity that can be achieved with such a solution is too low in many applications.

Es sind auch Elektromotoren mit interner Kühlung bekannt, die die interne Wärme durch wärmeleitende Mittel, also durch Wärmeleitung, aus dem Motor führen. Solche Lösungen sind z.B. aus EP 2 299 565 A1 und DE 10 2014 225 173 A1 bekannt. Die durch Wärmeleitung erreichbare Kühlleistung ist allerdings für viele Anwendungsfälle ebenfalls nicht ausreichend.Electric motors with internal cooling are also known, which conduct the internal heat out of the motor by heat-conducting means, ie by heat conduction. Such solutions are eg EP 2 299 565 A1 and DE 10 2014 225 173 A1 known. However, the cooling capacity that can be achieved by thermal conduction is also not sufficient for many applications.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4 sind aus DE 10 2013 200 450 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein geschlossenes Kühlsystem, wobei innerhalb des geschlossenen Gehäuses ein Strömungsführungsraum vorgesehen ist, dessen Außenwand Kühlrippen aufweist. Über diese Kühlrippen erfolgt durch Wärmeleitung eine indirekte Kühlung der im geschlossenen Gehäuse zirkulierenden Luft. Die Kühlleistung ist dadurch ebenfalls begrenzt.A method with the features of the preamble of claim 1 and an electric motor with the features of the preamble of claim 4 are made DE 10 2013 200 450 A1 known. This publication describes a closed cooling system, a flow guide space being provided within the closed housing, the outer wall of which has cooling ribs. These cooling ribs indirectly cool the air circulating in the closed housing by thermal conduction. This also limits the cooling capacity.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlleistung bei einem Elektromotor auf konstruktiv möglichst einfache Weise zu verbessern.The object of the invention is to improve the cooling capacity of an electric motor in a structurally as simple as possible manner.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Kühlmedium Umgebungsluft verwendet wird, die von außerhalb des Motorgehäuses durch die wenigstens eine Öffnung des Motorgehäuses oder die wenigstens eine Öffnung am stirnseitigen Endes der Rotorhohlwelle in das Motorgehäuse und durch die wenigstens eine Öffnung oder die wenigstens eine Öffnung aus dem Motorgehäuse nach außen strömt.This object is achieved according to the invention with a method of the type described at the outset in that ambient air is used as the cooling medium, which is drawn from outside the motor housing through the at least one opening in the motor housing or the at least one opening at the front end of the hollow rotor shaft into the motor housing and through the at least an opening or the at least one opening flows to the outside of the motor housing.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht somit ein offenes System vor, bei dem von außerhalb des Gehäuses stammende Umgebungsluft durch den gesamten Innenraum des Gehäuses strömt, also sowohl durch den die Rotorhohlwelle umgebenden Hohlraum im Gehäuse als auch entlang der Innenseite des Stators und durch die Blechpakete am Umfang der Rotorhohlwelle sowie durch den Wellenhohlraum der Rotorhohlwelle. Auf diese Weise lässt sich die Kühlleistung bei einem Elektromotor deutlich verbessern, wobei je nach den baulichen Gegebenheiten und Temperaturverhältnissen die Umgebungsluft zunächst in den Hohlraum oder in die Rotorhohlwelle eingeleitet wird.The method according to the invention thus provides an open system in which ambient air coming from outside the housing flows through the entire interior of the housing, i.e. both through the cavity in the housing surrounding the hollow rotor shaft and along the inside of the stator and through the laminated cores on the circumference of the Rotor hollow shaft and through the shaft cavity of the rotor hollow shaft. In this way, the cooling capacity of an electric motor can be significantly improved, with the ambient air first being introduced into the cavity or into the hollow rotor shaft, depending on the structural conditions and temperature conditions.

In den meisten Anwendungsfällen ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umgebungsluft in den Hohlraum des Motorgehäuses oder in den Wellenhohlraum eingesaugt wird. Dies geschieht z.B. dadurch, dass das Kühlmedium von wenigstens einem drehfest im Wellenhohlraum der Rotorhohlwelle angeordneten Lüfterrad oder mittels eines im Wellenhohlraum angeordneten konusförmigen Strömungsleitelementes eingesaugt wird.In most applications, it is preferably provided that the ambient air is sucked into the cavity of the motor housing or into the shaft cavity. This is done, for example, by the cooling medium being sucked in by at least one fan wheel arranged in a rotationally fixed manner in the shaft cavity of the hollow rotor shaft or by means of a conical flow guide element arranged in the shaft cavity.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Umgebungsluft in den Hohlraum des Motorgehäuses oder in den Wellenhohlraum eingepumpt wird.Alternatively, it can also be provided that the ambient air is pumped into the cavity of the motor housing or into the shaft cavity.

Die Erfindung betrifft auch einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, innerhalb dessen eine Rotorhohlwelle angeordnet und ein die Rotorhohlwelle umgebender Hohlraum vorgesehen ist, in welchem ein die Rotorhohlwelle umgebender Stator angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse wenigstens eine Öffnung für ein Kühlmedium zur Durchleitung des Kühlmediums in bzw. aus den Hohlraum aufweist und wobei am Umfang der Rotorhohlwelle wenigstens eine Durchtrittsöffnung für das Kühlmedium vorgesehen ist, wobei die Rotorhohlwelle wenigstens eine weitere Öffnung aufweist, wobei Kühlmediumfördermittel vorgesehen sind. Dabei ist vorgesehen, dass die wenigstens eine weitere Öffnung als stirnseitige Öffnung an wenigstens einem Ende der Rotorhohlwelle ausgebildet ist und die wenigstens eine Öffnung und die wenigstens eine stirnseitige Öffnung mit der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses in Verbindung stehen.The invention also relates to an electric motor with a motor housing, inside which a hollow rotor shaft is arranged and a hollow rotor shaft is provided, in which a stator surrounding the rotor hollow shaft is arranged, wherein the motor housing has at least one opening for a cooling medium for conducting the cooling medium into or out of the cavity and wherein at least one passage opening for the cooling medium is provided on the circumference of the rotor hollow shaft , wherein the hollow rotor shaft has at least one further opening, cooling medium conveying means being provided. It is provided that the at least one further opening is designed as a front opening at at least one end of the hollow rotor shaft and the at least one opening and the at least one front opening are connected to the environment outside of the motor housing.

Nach einer ersten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Kühlmediumfördermittel von wenigstens einem drehfest im Wellenhohlraum der Rotorhohlwelle angeordneten Lüfterrad gebildet sind. Es können auch zwei gleich- oder gegenläufige Lüfterräder vorgesehen sein.According to a first embodiment, it is provided that the coolant conveying means are formed by at least one fan wheel arranged in a rotationally fixed manner in the shaft cavity of the hollow rotor shaft. Two fan wheels rotating in the same or in opposite directions can also be provided.

Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kühlmediumfördermittel von einem im Wellenhohlraum der Rotorhohlwelle konzentrisch zur Längsachse der Rotorhohlwelle angeordneten konusförmigen Strömungsleitelement gebildet sind, welches den Strömungsquerschnitt zu den Durchtrittsöffnungen kontinuierlich verringert. Der Saugeffekt wird dabei durch die rotierenden Durchtrittsöffnungen der Rotorhohlwelle in Verbindung mit der Strömungsquerschnittsverringerung durch das konusförmige Strömungsleitelement bewirkt.Alternatively, it is preferably provided that the coolant conveying means are formed by a conical flow guide element arranged in the shaft cavity of the hollow rotor shaft concentrically to the longitudinal axis of the hollow rotor shaft, which continuously reduces the flow cross section to the passage openings. The suction effect is brought about by the rotating passage openings of the hollow rotor shaft in connection with the flow cross section reduction by the cone-shaped flow guide element.

Ein besonders guter Saugeffekt wird dabei dadurch erreicht, dass die Durchtrittsöffnungen langlochförmig ausgebildet sind, wobei die Längsachsen aller Durchtrittsöffnungen bevorzugt auf einem gemeinsamen Kreisumfang quer zur Längsachse der Rotorhohlwelle liegen.A particularly good suction effect is achieved in that the through-openings are designed in the form of oblong holes, with the longitudinal axes of all through-openings preferably lying on a common circular circumference transversely to the longitudinal axis of the hollow rotor shaft.

Alternativ können die Kühlmediumfördermittel auch von einer Pumpe gebildet sein, die an der Außenseite des Motorgehäuses angeordnet ist.Alternatively, the cooling medium conveying means can also be formed by a pump, which is arranged on the outside of the motor housing.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in

  • 1 einen Längsschnitt durch einen Elektromotor mit einer Rotorhohlwelle nach einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Seitensicht einer Rotorhohlwelle nach einer zweiten Ausführungsform,
  • 3 einem Schnitt gemäß der Linie III - III in 2 und in
  • 4 ein vergrößertes Detail der 2.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in
  • 1 a longitudinal section through an electric motor with a hollow rotor shaft according to a first embodiment,
  • 2 a side view of a hollow rotor shaft according to a second embodiment,
  • 3 a section along the line III - III in 2 and in
  • 4 an enlarged detail of the 2 .

Ein Elektromotor ist allgemein mit 1 bezeichnet. Der Elektromotor 1 weist ein Motorgehäuse 2 auf, welches, anders als zeichnerisch dargestellt ist, aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen besteht, um die nachfolgend näher beschriebenen Motorkomponenten innerhalb des Motorgehäuses 2 anordnen zu können.An electric motor is generally denoted by 1 . The electric motor 1 has a motor housing 2 which, contrary to what is shown in the drawing, consists of at least two housing parts connected to one another in order to be able to arrange the motor components described in more detail below within the motor housing 2 .

Auf einer Längsachse L ist innerhalb des Motorgehäuses 2 eine Rotorhohlwelle 3 in Lagern 4 und 5 gelagert. Dabei ragt die Rotorhohlwelle 3 mit beiden Stirnseiten über das Motorgehäuse 2 heraus.A hollow rotor shaft 3 is mounted in bearings 4 and 5 within the motor housing 2 on a longitudinal axis L. The hollow rotor shaft 3 protrudes with both end faces over the motor housing 2 .

Die Rotorhohlwelle 3 ist von einem Hohlraum 6 umgeben, in welchem ein die Rotorhohlwelle 3 umgebender Stator 7 angeordnet ist, welcher mit seiner radialen Außenumfangsfläche am Motorgehäuse 2 anliegt.The hollow rotor shaft 3 is surrounded by a hollow space 6 in which a stator 7 is arranged which encloses the hollow rotor shaft 3 and bears against the motor housing 2 with its radial outer peripheral surface.

Auf der Rotorhohlwelle 3 sind außenseitig allgemein mit 8 bezeichnete Blechpakete angeordnet.On the outside of the hollow rotor shaft 3 there are generally laminated cores designated 8 .

Die Rotorhohlwelle 3 weist im Inneren einen Wellenhohlraum 9 auf und verjüngt sich axial außerhalb des Bereiches der Blechpakete 8 beidseitig. Wenigstens ein stirnseitiges Ende 3a der Rotorhohlwelle 3 ist offen, also als Öffnung 3b ausgebildet. Auf dem dem stirnseitigen Ende 3a der Rotorhohlwelle 3 abgewandten Endbereich der Rotorhohlwelle 3 weist die Rotorhohlwelle 3 sich radial oder radial/ axial erstreckende Durchtrittsöffnungen 10 auf, die den Wellenhohlraum 9 strömungstechnisch mit dem Hohlraum 6 des Motorgehäuses 2 verbinden.The hollow rotor shaft 3 has a shaft cavity 9 inside and tapers axially outside the area of the laminated cores 8 on both sides. At least one front end 3a of the hollow rotor shaft 3 is open, that is to say it is designed as an opening 3b. On the end region of the hollow rotor shaft 3 facing away from the front end 3a of the hollow rotor shaft 3, the hollow rotor shaft 3 has radially or radially/axially extending passage openings 10, which fluidically connect the shaft cavity 9 with the cavity 6 of the motor housing 2.

Das Motorgehäuse 2 weist beim Ausführungsbeispiel an seiner Stirnseite 2a, die auf derselben Seite liegt wie die Stirnseite 3a der Rotorhohlwelle 3, wenigstens eine Öffnung 11 auf, beim Ausführungsbeispiel sind auf einem gemeinsamen Radius umlaufend eine Vielzahl von Öffnungen 11 vorgesehen.In the exemplary embodiment, the motor housing 2 has at least one opening 11 on its end face 2a, which lies on the same side as the end face 3a of the hollow rotor shaft 3. In the exemplary embodiment, a plurality of openings 11 are provided circumferentially on a common radius.

Der Bereich dieser Öffnungen 11 ist nach außen durch einen Gehäusedeckel 12 unter Ausbildung eines Freiraumes 13 verschlossen. Dieser Freiraum 13 ist radial außenseitig von einem ringförmigen Staubfilter 14 abgeschlossen, wobei dieser den Durchtritt von Umgebungsluft ermöglicht.The area of these openings 11 is closed to the outside by a housing cover 12 forming a free space 13 . This free space 13 is closed radially on the outside by an annular dust filter 14, which allows ambient air to pass through.

Innerhalb des Wellenhohlraumes 9 der Rotorhohlwelle 3 ist beim Ausführungsbeispiel nach 1 ein Lüfterrad 15 drehfest angeordnet, d.h. bei Drehung der Rotorhohlwelle 3 dreht sich automatisch und zwangsweise das Lüfterrad 15 mit. Letzteres ist bevorzugt axial beabstandet von den Durchtrittsöffnungen 10 angeordnet und so ausgebildet, dass es im Sinne der Figur im Wellenhohlraum 9 rechts vom Lüfterrad 15 einen Unterdruck erzeugt.Within the shaft cavity 9 of the hollow rotor shaft 3 is in the embodiment 1 a fan wheel 15 is arranged in a rotationally fixed manner, ie when the rotor hollow shaft 3 rotates automatically and forcibly the fan wheel 15 also rotates. The latter is preferably arranged at an axial distance from the passage openings 10 and is designed in such a way that it generates a negative pressure in the shaft cavity 9 to the right of the fan wheel 15 in the sense of the figure.

Durch diesen Unterdruck wird Umgebungsluft von außerhalb des Motorgehäuses 2 durch die Öffnungen 11 im Motorgehäuse 2 angesaugt und strömt, angedeutet durch Strömungspfeile 16, zunächst durch den Hohlraum 6 sowie zwischen den Blechpaketen 8 und dem Stator 7 und durch die Blechpakete 8 selbst in den Bereich des Hohlraumes 6 rechts neben den Blechpaketen 8 und anschließend durch die Durchtrittöffnungen 10 durch den Wellenhohlraum 9 der Rotorhohlwelle 3 und durch die Öffnung 3b aus dem stirnseitigen Ende 3a der Rotorhohlwelle 3 aus dem Motorgehäuse 2 wieder aus. Auf diese Weise wird das gesamte Motorgehäuse 2 im Inneren gekühlt.Due to this negative pressure, ambient air is drawn in from outside the motor housing 2 through the openings 11 in the motor housing 2 and flows, indicated by flow arrows 16, first through the cavity 6 and between the laminated cores 8 and the stator 7 and through the laminated cores 8 themselves in the area of the Cavity 6 to the right of the laminated core 8 and then through the passage openings 10 through the shaft cavity 9 of the hollow rotor shaft 3 and through the opening 3b from the front end 3a of the hollow rotor shaft 3 from the motor housing 2 again. In this way, the entire motor housing 2 is cooled inside.

Der Strömungsverlauf kann auch genau umgekehrt sein, indem entsprechend das Lüfterrad 15 so gestaltet ist, dass links vom Lüfterrad ein Unterdruck erzeugt wird.The course of the flow can also be exactly the opposite, in that the fan wheel 15 is designed in such a way that a negative pressure is generated to the left of the fan wheel.

Alternativ kann auch eine Pumpe vorgesehen sein, die außerhalb des Motorgehäuses 2 angeordnet ist und Umgebungsluft oder ein anderes Kühlmedium in das Motorgehäuse 2 durch die Öffnungen 11 oder in den Wellenhohlraum 9 der Rotorhohlwelle 3 pumpt.Alternatively, a pump can also be provided, which is arranged outside the motor housing 2 and pumps ambient air or another cooling medium into the motor housing 2 through the openings 11 or into the shaft cavity 9 of the hollow rotor shaft 3 .

An beiden axialen Enden der Blechpakete 8 kann jeweils eine Wuchtscheibe 19 angeordnet sein. Diese Wuchtscheiben 19 können außenseitig eine Geometrie aufweisen, die eine Verwirbelung der Kühlluft begünstigt.A balancing disk 19 can be arranged at each of the two axial ends of the laminated cores 8 . These balancing disks 19 can have a geometry on the outside that promotes turbulence of the cooling air.

In den 2 bis 4 ist eine zweite Ausführungsform einer Rotorhohlwelle 3 für den ansonsten unveränderten Elektromotor 1 dargestellt. Diese Rotorhohlwelle 3 ist in nachfolgend näher beschriebener Weise so gestaltet, dass Umgebungsluft durch die Öffnung 3b und die Durchtrittsöffnungen 10 angesaugt wird und in Richtung der Strömungspfeile 16 durch den Wellenhohlraum 9 und von den Durchtrittsöffnungen 10 in zur 1 umgekehrter Richtung zu den Öffnungen 11 und aus diesen wieder in die Umgebung strömt. Dabei ist kein Staubfilter 14 im Bereich der Öffnungen 11 notwendig.In the 2 until 4 a second embodiment of a hollow rotor shaft 3 for the otherwise unchanged electric motor 1 is shown. This rotor hollow shaft 3 is designed in the manner described in more detail below so that ambient air is sucked in through the opening 3b and the passage openings 10 and in the direction of the flow arrow 16 through the shaft cavity 9 and from the passage openings 10 in to 1 reverse direction to the openings 11 and flows out of these back into the environment. In this case, no dust filter 14 in the area of the openings 11 is necessary.

Zur Ansaugung von kühlender Umgebungsluft durch die Öffnung 3b in den Wellenhohlraum 9 ist im Wellenhohlraum 9 konzentrisch zur Längsachse L der Rotorhohlwelle 3 ein konusförmiges Strömungsleitelement 18 angeordnet, welches den Strömungsquerschnitt zu den Durchtrittsöffnungen 10 kontinuierlich verringert, d.h. die Spitze des konusförmigen Strömungsleitelementes 18 ist in Richtung zur Öffnung 3b orientiert. Ein besonders guter Saugeffekt wird dabei dadurch erreicht, dass die Durchtrittsöffnungen 10 langlochförmig ausgebildet sind, wobei die Längsachsen 19 aller Durchtrittsöffnungen 10 bevorzugt auf einem gemeinsamen Kreisumfang quer zur Längsachse L der Rotorhohlwelle 3 liegen. Die Form der Durchtrittsöffnungen 10 ist dadurch etwa „bohnenförmig“. Es hat sich herausgestellt, dass sich dadurch ein besonders guter Saugeffekt erreichen lässt. Dabei können die Durchtrittsöffnungen 10 in einem verjüngten, radial/axial erstreckten Bereich 3c der Rotorhohlwelle ausgebildet sein, so dass sie sich radial/ axial erstrecken.In order to draw in cooling ambient air through the opening 3b into the shaft cavity 9, a cone-shaped flow guide element 18 is arranged in the shaft cavity 9 concentrically to the longitudinal axis L of the rotor hollow shaft 3, which continuously reduces the flow cross-section to the passage openings 10, i.e. the tip of the cone-shaped flow guide element 18 is in the direction oriented towards the opening 3b. A particularly good suction effect is achieved in that the passage openings 10 are in the form of oblong holes, with the longitudinal axes 19 of all passage openings 10 preferably lying on a common circular circumference transverse to the longitudinal axis L of the hollow rotor shaft 3 . The shape of the passage openings 10 is thus approximately “bean-shaped”. It has been found that a particularly good suction effect can be achieved in this way. The passage openings 10 can be formed in a tapered, radially/axially extending area 3c of the hollow rotor shaft, so that they extend radially/axially.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektromotorelectric motor
22
Motorgehäusemotor housing
2a2a
Stirnseiteface
33
Rotorhohlwellehollow rotor shaft
3a3a
Stirnseitiges EndeFace end
3b3b
Öffnungopening
3c3c
Bereicharea
44
Lagerwarehouse
55
Lagerwarehouse
66
Hohlraumcavity
77
Statorstator
88th
Blechpaketelaminated cores
99
Wellenhohlraumshaft cavity
1010
Durchtrittsöffnungpassage opening
1111
Öffnungopening
1212
Gehäusedeckelhousing cover
1313
Freiraumfree space
1414
Staubfilterdust filter
1515
Lüfterradfan wheel
1616
Strömungspfeileflow arrows
1717
Wuchtscheibenbalancing discs
1818
Strömungsleitelementflow guide element
1919
Längsachsenlongitudinal axes
LL
Längsachselongitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 20030146667 A1 [0004]US20030146667A1 [0004]
  • EP 2299565 A1 [0005]EP 2299565 A1 [0005]
  • DE 102014225173 A1 [0005]DE 102014225173 A1 [0005]
  • DE 102013200450 A1 [0006]DE 102013200450 A1 [0006]

Claims (8)

Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors (1), der innerhalb eines Motorgehäuses (2) eine Rotorhohlwelle (3) und einen die Rotorhohlwelle (3) umgebenden Hohlraum (6) aufweist, in dem ein die Rotorhohlwelle (3) umgebender Stator (7) angeordnet ist, wobei ein Kühlmedium durch den Hohlraum (6) und durch einen Wellenhohlraum (9) der Rotorhohlwelle (3) geleitet wird, wobei das Kühlmedium durch wenigstens eine Öffnung (11) des Motorgehäuses (2) sowie durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung (10) am Umfang der Rotorhohlwelle (3) und durch wenigstens eine weitere Öffnung (3b) der Rotorhohlwelle (3) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium Umgebungsluft verwendet wird, die von außerhalb des Motorgehäuses (2) durch die wenigstens eine Öffnung (11) des Motorgehäuses (2) oder die wenigstens eine Öffnung (3b) am stirnseitigen Endes (3a) der Rotorhohlwelle (3) in das Motorgehäuse (2) und durch die wenigstens eine Öffnung (3b) oder die wenigstens eine Öffnung (11) aus dem Motorgehäuse (2) nach außen strömt.Method for cooling an electric motor (1) which has a hollow rotor shaft (3) inside a motor housing (2) and a hollow space (6) surrounding the hollow rotor shaft (3), in which cavity a stator (7) surrounding the hollow rotor shaft (3) is arranged , wherein a cooling medium is passed through the cavity (6) and through a shaft cavity (9) of the hollow rotor shaft (3), the cooling medium passing through at least one opening (11) in the motor housing (2) and through at least one through-opening (10) on the circumference of the rotor hollow shaft (3) and through at least one further opening (3b) of the rotor hollow shaft (3), characterized in that ambient air is used as the cooling medium, which flows from outside the motor housing (2) through the at least one opening (11) of the motor housing ( 2) or the at least one opening (3b) at the front end (3a) of the hollow rotor shaft (3) into the motor housing (2) and through the at least one opening (3b) or the at least one opening (11) out of the motor housing (2) flows outwards. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluft in den Hohlraum (6) des Motorgehäuses (2) oder in den Wellenhohlraum (9) eingesaugt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the ambient air is sucked into the cavity (6) of the motor housing (2) or into the shaft cavity (9). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluft in den Hohlraum (6) des Motorgehäuses (2) oder in den Wellenhohlraum (9) eingepumpt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the ambient air is pumped into the cavity (6) of the motor housing (2) or into the shaft cavity (9). Elektromotor (1) mit einem Motorgehäuse (2), innerhalb dessen eine Rotorhohlwelle (3) angeordnet und ein die Rotorhohlwelle (3) umgebender Hohlraum (6) vorgesehen ist, in welchem ein die Rotorhohlwelle (3) umgebender Stator (7) angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse (2) wenigstens eine Öffnung (11) für ein Kühlmedium zur Durchleitung des Kühlmediums in bzw. aus den Hohlraum (6) aufweist und wobei am Umfang der Rotorhohlwelle (3) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (10) für das Kühlmedium vorgesehen ist, wobei die Rotorhohlwelle (3) wenigstens eine weitere Öffnung (3b) aufweist, wobei Kühlmediumfördermittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Öffnung (3b) als stirnseitige Öffnung an wenigstens einem Ende (3a) der Rotorhohlwelle (3) ausgebildet ist und die wenigstens eine Öffnung (11) und die wenigstens eine stirnseitige Öffnung (3b) mit der Umgebung außerhalb des Motorgehäuses (2) in Verbindung stehen.Electric motor (1) with a motor housing (2), within which a hollow rotor shaft (3) is arranged and a cavity (6) surrounding the hollow rotor shaft (3) is provided, in which cavity a stator (7) surrounding the hollow rotor shaft (3) is arranged, wherein the motor housing (2) has at least one opening (11) for a cooling medium for conducting the cooling medium into or out of the cavity (6), and wherein at least one passage opening (10) for the cooling medium is provided on the circumference of the hollow rotor shaft (3), the hollow rotor shaft (3) has at least one further opening (3b), cooling medium conveying means being provided, characterized in that the at least one further opening (3b) is designed as a front opening on at least one end (3a) of the hollow rotor shaft (3) and the at least one opening (11) and the at least one end opening (3b) are connected to the environment outside of the motor housing (2). Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmediumfördermittel von wenigstens einem drehfest im Wellenhohlraum (9) der Rotorhohlwelle (3) angeordneten Lüfterrad (15) gebildet sind.electric motor after claim 4 , characterized in that the coolant conveying means are formed by at least one fan wheel (15) arranged in a rotationally fixed manner in the shaft cavity (9) of the hollow rotor shaft (3). Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmediumfördermittel von einem im Wellenhohlraum (9) der Rotorhohlwelle (3) konzentrisch zur Längsachse (L) der Rotorhohlwelle (3) angeordneten konusförmigen Strömungsleitelement (18) gebildet sind, welches den Strömungsquerschnitt zu den Durchtrittsöffnungen (10) kontinuierlich verringert.electric motor after claim 4 , characterized in that the coolant conveying means are formed by a conical flow guide element (18) which is arranged in the shaft cavity (9) of the hollow rotor shaft (3) concentrically to the longitudinal axis (L) of the hollow rotor shaft (3) and which continuously reduces the flow cross section to the passage openings (10). . Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (10) langlochförmig ausgebildet sind.electric motor after claim 6 , characterized in that the passage openings (10) are in the form of elongated holes. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmediumfördermittel von einer Pumpe gebildet sind, die an der Außenseite des Motorgehäuses (2) angeordnet ist.electric motor after claim 4 , characterized in that the cooling medium conveying means are formed by a pump which is arranged on the outside of the motor housing (2).
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