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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach dem Gegenstand des Anspruchs 1.
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Elektrische Maschinen sind beispielsweise aus der
EP 2 869 316 B1 bekannt. Problematisch ist, dass sie sich insbesondere bei relativ hohen Leistungsabgaben stark erwärmen, wodurch eine relativ hohe thermische Belastung resultiert, die die zu erwartende Standzeit solcher elektrischen Maschinen in der Regel herabsetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer elektrischen Maschine bereitzustellen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den thermisch relativ hoch belasteten Rotor einer elektrischen Maschine mit einer Kühlfunktion auszustatten.
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Hierzu ist vorgesehen, dass eine elektrische Maschine, die insbesondere durch eine fremderregte elektrische Synchronmaschine oder einen Traktionsmotor für ein Kraftfahrzeug mit Leistungen ab 100 kW, weiter insbesondere 140 kW, realisiert sein kann, einen Stator aufweist, an dem ein um eine Drehachse herum drehverstellbar gelagerter Rotor angeordnet ist. Der Stator weist eine Primärspule aus einem elektrisch leitfähigen Leiter auf, die mit einer am Rotor angeordneten, aus einem elektrisch leitfähigen Leiter gebildeten Sekundärspule induktiv koppelbar oder gekoppelt ist, um elektrische Energie zwischen der Primärspule und der Sekundärspule zu übertragen. Hierdurch kann, wenn von der Primärspule elektrische Energie in die Sekundärspule induziert ist, am Rotor elektrische Energie bereitgestellt werden. Denkbar ist auch, dass am Stator elektrische Energie bereitgestellt werden kann, wenn von der Sekundärspule elektrische Energie in die Primärspule induziert ist. Weiterhin weist der Rotor Polarme auf, an denen eine mit der besagten Sekundärspule elektrisch leitfähig verbundene Erregerspulenanordnung aus zumindest einer Spule angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist jedem Polarm genau eine Spule zugeordnet. Ggf. können zwei Polarme auch eine Spule tragen. Durch die elektrische Kopplung von Erregerspulenanordnung mit der Sekundärspule ist es möglich, dass die Erregerspulenanordnung mit elektrischer Energie versorgbar oder vorsorgt ist, also wenn mittels der Primärspule elektrische Energie in die Sekundärspule induziert ist. Wesentlich ist, dass die elektrische Maschine zum Zweck der Kühlung eine am Rotor angeordnete, von Kühlmittelfluid durchströmbare oder durchströmte Kühleinrichtung aufweist, die die Sekundärspule und die Erregerspulenanordnung kühlt. Dadurch kann im Betrieb der elektrischen Maschine auch bei relativ hohen Leistungsabgaben eine hervorragende Kühlung der Sekundärspule und/oder der Erregerspulenanordnung realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße elektrische Maschine weniger stark thermisch belastet ist, so dass sich insbesondere ihre Standzeit erhöht.
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Die elektrische Maschine gemäß der Erfindung kann für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, wobei sie zweckmäßigerweise als Traktionsmotor realisiert ist und weiter zweckmäßigerweise Leistungen ab 100 kW, insbesondere ab oder bis 140 kW, bereitstellen kann.
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Zweckmäßigerweise ist die Kühlung der Sekundärspule und der Erregerspulenanordnung durch die Kühleinrichtung dabei eine Direktkühlung und/oder eine Indirektkühlung. Die Erfindung versteht unter dem Begriff „direkt“ zweckmäßigerweise eine zwischenstofffreie, unmittelbare Kühlung, in der Art, dass der zu kühlende Körper (Sekundärspule und/oder Erregerspulenanordnung) vom Kühlmittelfluid tatsächlich benetzt ist. Im Unterschied dazu versteht die Erfindung unter dem Begriff „indirekt“ zweckmäßigerweise eine nicht zwischenstofffreie, mittelbare Kühlung, in der Art, dass der zu kühlende Körper (Sekundärspule und/oder Erregerspulenanordnung) vom Kühlmittelfluid nicht tatsächlich benetzt ist, sondern zwischen Kühlmittelfluid und dem zu kühlenden Körper (Sekundärspule und/oder Erregerspulenanordnung) ein weiterer Körper, der insb. fest, flüssig oder gasförmig sein kann, angeordnet ist.
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Zweckmäßig ist, wenn sich die Kühleinrichtung zumindest abschnittsweise axial und/oder radial bezüglich der Drehachse durch die Polarme und/oder durch eine Rotorwelle des Rotors erstreckt. Durch das durch die Polarme hindurchströmende Kühlmittelfluid kann eine direkte, d.h. unmittelbare Kühlung eines jeweiligen Polarms erreicht werden. Zudem kann die an einem jeweiligen Polarm angeordnete Spule der Erregerspulenanordnung zumindest indirekt, sozusagen mittelbar durch den Polarm hindurch, gekühlt werden. Daneben kann das durch die Rotorwelle, insb. eine Rotorrundwelle, hindurchströmende Kühlmittelfluid eine zusätzliche, indirekte Kühlung der Polarme, der Erregerspulenanordnung sowie ggf. der Primärspule realisieren. Dadurch sind insb. die thermisch relativ stark beanspruchten Bauteile der elektrischen Maschine effizient kühlbar.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Kühleinrichtung zumindest abschnittsweise oder vollständig intern, d.h. innerhalb, am Rotor angeordnet ist. Infolge der internen Anordnung der Kühleinrichtung innerhalb des Rotors kann eine relativ kompakte elektrische Maschine bereitgestellt werden, was hinsichtlich der im Automobilbau und den angrenzenden technischen Gebieten geforderten Packagegrößen von Vorteil ist.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung integral mit dem Rotor ausgebildet oder von demselben gebildet ist. Dadurch kann die Kühleinrichtung insb. leichtbauend und kostengünstig hergestellt werden. Man kann sich zumindest vorstellen, dass nachfolgend noch erwähnte Kühlkanäle der Kühleinrichtung beispielsweise integral von den Polarmen und der Rotorwelle gebildet sind. Die Kühleinrichtung kann natürlich auch durch bezüglich des Rotor separate Bauteile realisiert und nachträglich am Rotor montiert werden.
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Weiter zweckmäßig ist, wenn die Kühleinrichtung zusammenhängende Kühlkanäle aufweist, durch die ein Kühlmittelpfad für einen Kühlmittelstrom aus Kühlmittelfluid führt. Dadurch ist eine vorstellbare Gestalt für die Kühleinrichtung angegeben. Zweckmäßigerweise sollen hierdurch weitere Gestaltungsoptionen nicht ausgeschlossen sein.
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In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, wenn sich ein erster Kühlkanal dieser Kühlkanäle koaxial bezüglich der Drehachse durch eine koaxial bezüglich der Drehachse angeordnete Rotorwelle des Rotors erstreckt, wobei die Polarme an der Rotorwelle angeordnet sind und radial bezüglich der Drehachse von der Rotorwelle wegragen, wobei sich mindestens ein weiterer Kühlkanal dieser Kühlkanäle axial bezüglich der Drehachse und zumindest abschnittsweise oder vollständig durch mindestens einen Polarm der Polarme erstreckt. Mit anderen Worten erstrecken sich durch die Rotorwelle und die Polarme jeweils Kühlkanäle, wobei der zentrale, sich durch die Rotorwelle erstreckende Kühlkanal als erster Kühlkanal und die übrigen Kühlkanäle als weitere Kühlkanäle bezeichnet sind. Zweckmäßig ist, wenn sich durch jeden Polarm der Polarme zumindest ein einziger weiterer Kühlkanal erstreckt. Dabei kann man sich zumindest vorstellen, dass die weiteren Kühlkanäle verzweigt ausgeführt sind, in der Art, dass jeder Polarm axial bezüglich der Drehachse beispielsweise von mehreren, parallelen Kanalzweigen eines weiteren Kühlkanals durchsetzt ist. Hierdurch kann das durch einen Polarm strömbare Kühlmittelfluidvolumen gesteigert werden, so dass mithin die Kühlung verbessert ist. Grundsätzlich kann sich der erste Kühlkanal auch koaxial bezüglich der Rotormittenachse der Rotorwelle durch die Rotorwelle erstecken.
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Zweckmäßigerweise kann sich der erste Kühlkanal in einer parallel zu einer Rotormittenachse der Rotorwelle verlaufenden Axialwellenrichtung über minimal 30% der Rotorwelle erstrecken. Dadurch ist die Rotorwelle, insb. eine Rotorrundwelle, bezogen auf ihre axiale Länge sozusagen nur innerhalb eines vorgegebenen Abschnitts mit dem ersten Kühlkanal ausgestattet. Eine solche Rotorwelle kann relativ kostengünstig hergestellt werden. Der Abschnitt der Rotorwelle, durch welchen sich der erste Kühlkanal nicht erstreckt, kann durch eine Vollrundwelle realisiert sein. Mit anderen Worten kann die Rotorwelle in einer parallel zu der Rotormittenachse verlaufenden Axialwellenrichtung über maximal 70% der Rotorwelle von einer Vollrundwelle gebildet sein.
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Weiter zweckmäßig ist, wenn sich der erste Kühlkanal in einer parallel zu einer Rotormittenachse der Rotorwelle verlaufenden Axialwellenrichtung über maximal 70% oder vollständig über der Rotorwelle erstreckt. Dadurch ist die Rotorwelle, insb. eine Rotorrundwelle, bezogen auf ihre axiale Länge innerhalb eines relativ großen, vorgegebenen Abschnitts mit dem ersten Kühlkanal ausgestattet. Eine solche Rotorwelle kann ebenfalls relativ kostengünstig hergestellt werden. Der Abschnitt der Rotorwelle, durch welchen sich der erste Kühlkanal nicht erstreckt, kann durch eine Vollrundwelle realisiert sein. Mit anderen Worten kann die Rotorwelle in einer parallel zu der Rotormittenachse verlaufenden Axialwellenrichtung über maximal 30% der Rotorwelle von einer Vollrundwelle gebildet sein. Soweit sich der erste Kühlkanal vollständig durch die Rotorwelle erstreckt, ist es vorstellbar, dass die Rotorwelle durch einen Hohlrundzylinder gebildet ist. Diese Rotorwellen lassen sich beispielsweise kostengünstig durch entsprechende Hohlrundzylinder-Rohlinge in großen Stückzahlen fertigen.
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Zweckmäßig sind auch Ausführungsformen, bei welchen sich der erste Kühlkanal in einer parallel zu einer Rotormittenachse der Rotorwelle verlaufenden Axialwellenrichtung über minimal 30% bis maximal 70% über der Rotorwelle erstreckt.
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Zweckmäßig ist, wenn die weiteren Kühlkanäle dieser Kühlkanäle über einen gemeinsamen, von Kühlmittelfluid durchströmbaren oder durchströmten Einlassverteilerkanal mit dem ersten Kühlkanal fluidisch verbunden sind, so dass diese mit Kühlmittelfluid speisbar oder gespeist sind. Dadurch kann Kühlmittelfluid vom zentralen, ersten Kühlkanal in die weiteren, sich durch die Polarme erstreckenden Kühlkanäle strömen. Das Kühlmittelfluid wird dabei bevorzugt gleichmäßig auf die weiteren Kühlmittelkanäle verteilt. Der Einlassverteilerkanal wirkt mit dem Kühlmittelfluid zweckmäßigerweise so strömungstechnisch zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer zweiten Strömungsrichtung durch die weiteren Kühlkanäle strömt, die bezüglich einer ersten Strömungsrichtung, mit welcher das Kühlmittelfluid durch den ersten Kühlkanal strömt, um 180° umgelenkt ist.
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Zweckmäßigerweise kann der besagte Einlassverteilerkanal axial bezüglich der Drehachse zwischen einem axialen Endabschnitt mindestens eines Polarms der Polarme und einem den Polarmen axial gegenüberliegenden, an einer bezüglich des Einlassverteilerkanals abgewandten Seite die Sekundärspule tragenden Deckel einer am Rotor angeordneten Rotorkappe gebildet oder begrenzt sein. Hierdurch ist die zumindest eine Spule der Erregerspulenanordnung zumindest abschnittsweise oder vollständig innerhalb und die Sekundärspule vollständig außerhalb des Einlassverteilerkanals angeordnet, so dass die zumindest eine Spule der Erregerspulenanordnung, insbesondere an einem Spulenbiegeabschnitt, von Kühlmittelfluid durchströmbar oder durchströmt oder zumindest umströmbar ist.
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Weiterhin kann der besagte Einlassverteilerkanal radial bezüglich der Drehachse zwischen der Rotorwelle und einer der Rotorwelle radial gegenüberliegenden Umfangswand der am Rotor angeordneten Rotorkappe gebildet oder begrenzt sein. Dadurch ist eine bevorzugte Ausführungsform für einen Einlassverteilerkanal angegeben. Insb. kann der Einlassverteilerkanal ringförmig ausgeführt sein und einen Einlassverteilerringkanal bilden. Die besagte Rotorkappe, deren Deckel und Umfangswand zweckmäßigerweise integral ausgeführt sind, so dass die Rotorkappe eine Baueinheit bildet, kann mit ihrer Umfangswand an den Polarmen und mit ihrem Deckel an der Rotorwelle abgestützt sein.
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Zweckmäßig ist weiterhin, wenn der erste Kühlkanal dieser Kühlkanäle unter Ausbildung mindestens einer, die Rotorwelle vollständig durchsetzenden Einströmqueröffnung in den Einlassverteilerkanal einmündet. Zweckmäßigerweise können die Einströmqueröffnungen jeweils durch eine Bohrung realisiert sein. Dadurch kann Kühlmittelfluid vom ersten Kühlkanal in den Einlassverteilerkanal einströmen. Um das in den Einlassverteilerkanal einströmbare Kühlmittelfluidvolumen zu steigern kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere Einströmqueröffnungen vorgesehen werden. Diese Einströmqueröffnungen können dann ggf. gleichmäßig, d.h. insb. mit gleichem Umfangsabstand zueinander und zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen, bezüglich der Drehachse orthogonal orientierten Ebene liegend über den Außenumfang der Rotorwelle verteilt sein. Zumindest eine Einströmqueröffnung kann die Rotorwelle radial oder orthogonal bezüglich der Drehachse durchsetzen. Die Einströmqueröffnungen wirken dabei mit dem Kühlmittelfluid zweckmäßigerweise so strömungstechnisch zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer dritten Strömungsrichtung in den Einlassverteilerkanal einströmt, die bezüglich einer ersten Strömungsrichtung, mit welcher das Kühlmittelfluid durch den ersten Kühlkanal strömt, um 90° umgelenkt ist.
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Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn der Einlassverteilerkanal unter Ausbildung mindestens einer, die Umfangswand der Rotorkappe durchsetzenden Ausströmqueröffnung in einen zwischen Rotor und Stator gebildeten Maschineninnenraum mündet. Zweckmäßigerweise können die Ausströmqueröffnungen jeweils durch eine Bohrung realisiert sein. Dadurch kann Kühlmittelfluid aus dem Einlassverteilerkanal ausströmen. Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere Ausströmqueröffnungen vorgesehen sind. Diese können dann ggf. gleichmäßig, d.h. insb. mit gleichem Umfangsabstand zueinander, über den Außenumfang der Umfangswand der Rotorkappe verteilt sein. Zumindest eine Ausströmqueröffnung kann die besagte Umfangswand radial oder orthogonal bezüglich der Drehachse durchsetzen.
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Zweckmäßig ist, wenn zumindest ein oder alle weiteren Kühlkanäle dieser Kühlkanäle über einen gemeinsamen, von Kühlmittelfluid durchströmbaren oder durchströmten Auslassverteilerkanal mit einem zwischen Rotor und Stator gebildeten Maschineninnenraum fluidisch verbunden sind, so dass Kühlmittelfluid aus diesen abströmbar ist oder abströmt. Weiterhin kann der Auslassverteilerkanal axial bezüglich der Drehachse zwischen einem axialen Gegen-Endabschnitt des mindestens einen Polarms der Polarme, welcher bezüglich dem besagten axialen Endabschnitt des mindestens einen Polarms der Polarme axial entgegengesetzt ist, und einer an den Polarmen angeordneten Gegen-Rotorkappe gebildet oder begrenzt sein. Hierdurch kann die zumindest eine Spule der Erregerspulenanordnung vollständig oder zumindest abschnittsweise innerhalb des Auslassverteilerkanals angeordnet sein, so dass die zumindest eine Spule der Erregerspulenanordnung, insbesondere an einem Spulenbiegeabschnitt, von Kühlmittelfluid durchströmbar oder durchströmt ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Auslassverteilerkanal unter Ausbildung mindestens einer, die Gegen-Rotorkappe durchsetzenden weiteren Ausströmqueröffnung in den besagten Maschineninnenraum mündet. Zweckmäßigerweise können die weiteren Ausströmqueröffnungen jeweils durch eine Bohrung realisiert sein. Dadurch kann Kühlmittelfluid aus dem Auslassverteilerkanal ausströmen. Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere weitere Ausströmqueröffnungen vorgesehen sind. Diese können dann ggf. gleichmäßig, d.h. insb. mit gleichem Umfangsabstand zueinander, über einen Außenumfang der Gegen-Rotorkappe verteilt sein. Zumindest eine weitere Ausströmqueröffnung kann die besagten Gegen-Rotorkappe radial oder orthogonal bezüglich der Drehachse durchsetzen. Die weiteren Ausströmqueröffnungen wirken dabei mit dem Kühlmittelfluid zweckmäßigerweise so strömungstechnisch zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer vierten Strömungsrichtung in den Maschineninnenraum einströmt, die bezüglich einer zweiten Strömungsrichtung, mit welcher das Kühlmittelfluid durch die Polarme strömt, um 90° umgelenkt ist.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine elektrische Maschine, insb. eine fremderregte elektrische Synchronmaschine, mit einem Stator und einem an demselben um eine Drehachse herum drehverstellbar gelagerten Rotor, mit einer am Stator angeordneten Primärspule sowie einer am Rotor angeordneten Sekundärspule, wobei die Sekundärspule zur induktiven Übertragung elektrischer Energie mit der Primärspule koppelbar oder gekoppelt ist, wobei der Rotor Polarme aufweist, an denen eine mit der Sekundärspule elektrisch leitfähig verbundene Erregerspulenanordnung aus zumindest einer Spule angeordnet ist, so dass die Erregerspulenanordnung mit elektrischer Energie speisbar oder gespeist ist, wobei die elektrische Maschine eine am Rotor angeordnete, von Kühlmittelfluid durchströmbare oder durchströmte Kühleinrichtung aufweist, die die Sekundärspule und die Erregerspulenanordnung kühlt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und
- 2 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Die 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele einer im Gesamten mit der Bezugsziffer 1 bezeichneten elektrischen Maschine, die beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
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In 1 ist eine elektrische Maschine 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel illustriert, wobei die einzelnen Komponenten stark vereinfacht angedeutet und daher rein symbolisch zu verstehen sind. Die elektrische Maschine 1 weist einen Stator 2 und einen um eine Drehachse 3 herum drehverstellbar am Stator 2 gelagerten Rotor 4 auf. Am Stator 2 ist eine Primärspule 5 angeordnet, die mit einer am Rotor 4 angeordneten Sekundärspule 6 induktiv zusammenwirkt, um elektrische Energie zwischen der Primärspule 5 und der Sekundärspule 6 hin und her zu übertragen. Der Rotor 4 weist eine eine Rotormittenachse 16 definierende Rotorwelle 15 auf, beispielsweise eine Rotorrundwelle mit rundem Querschnittsprofil. Vorliegend ist die Rotorwelle 15 koaxial zur Drehachse 3 ausgerichtet, so dass die Drehachse 3 und die Rotormittenachse 16 deckungsgleich aufeinanderliegen. Der Rotor 4 weist ferner mehrere Polarme 7, 11 auf, von denen vorliegend in 1 und 2 lediglich zwei zu erkennen sind. Die beiden Polarme 7, 11 sind rein exemplarisch an zueinander diametral entgegengesetzten Seiten an der Rotorwelle 15 angeformt, ragen radial bezüglich der Drehachse 3 über dieselbe weg und erstrecken sich in Richtung der Drehachse 3 über die Rotorwelle 15. An den Polarmen 7, 11 ist eine mit der Sekundärspule 6 elektrisch leitfähig verbundene Erregerspulenanordnung 8 angeordnet, die aus zumindest einer Spule 9 aufgebaut ist. Durch die elektrische Koppelung der Sekundärspule 6 mit der Erregerspulenanordnung 8 ist es möglich, dass elektrische Energie, wenn die Primärspule 5 und die Sekundärspule 6 entsprechend zusammenwirken und elektrische Energie am Rotor 4 bereitgestellt ist, dass die Erregerspulenanordnung 8 mit elektrischer Energie speisbar oder gespeist ist, so dass die elektrische Maschine 1 betreibbar ist.
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Zum Zwecke der Kühlung ist der Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 mit einer internen, von Kühlmittelfluid durchströmbaren oder durchströmten Kühleinrichtung 10 ausgestattet, die die Sekundärspule 6 und die Erregerspulenanordnung 8 kühlt. Dadurch kann im Betrieb der elektrischen Maschine 1 auch bei relativ hohen Leistungsabgaben eine hervorragende Kühlung der Sekundärspule 6 und/oder der Erregerspulenanordnung 8 realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die elektrische Maschine 1 weniger stark thermisch belastet ist, so dass sich insb. ihre Standzeit erhöht.
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Rein exemplarisch ist die Kühleinrichtung 10 mit mehreren, in 1 nur vereinfacht angedeuteten, fluidisch zusammenhängenden Kühlkanälen 14, 17 ausgestattet, durch die sich ein Kühlmittelpfad 12 für einen Kühlmittelstrom 13 aus Kühlmittelfluid erstreckt. Mit Bezug auf 1 und 2 ist vorgesehen, dass sich ein erster Kühlkanal 14 dieser Kühlkanäle 14, 17 koaxial bezüglich der Drehachse 3 sowie der Rotormittenachse 16 der Rotorwelle 15 durch die Rotorwelle 15 und mindestens ein weiterer Kühlkanal 17 dieser Kühlkanäle 14, 17 axial bezüglich der Drehachse 3 durch den einen Polarm 7 und den anderen Polarm 11 erstrecken. Während sich die weiteren Kühlkanäle 17 in den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 jeweils axial vollständig durch einen Polarm 7, 11 hindurchziehen, ist der erste Kühlkanal 14 gemäß 1 in einer parallel zu der Rotormittenachse 16 der Rotorwelle 15 verlaufenden Axialwellenrichtung 18, die in 1 durch einen Pfeil angedeutet ist, lediglich über etwa 30% der Rotorwelle 15 erstreckt. Im Unterschied dazu erstreckt sich der erste Kühlkanal 14 gemäß 2 in einer parallel zu der Rotormittenachse 16 der Rotorwelle 15 verlaufenden Axialwellenrichtung 18, die dort wie in 1 durch einen Pfeil angedeutet ist, vollständig durch die Rotorwelle 15.
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In 1 und 2 kann man weiterhin erkennen, dass die weiteren Kühlkanäle 17 über einen gemeinsamen, von Kühlmittelfluid durchströmbaren oder durchströmten Einlassverteilerkanal 19 mit dem ersten Kühlkanal 14 fluidisch verbunden sind.
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Der Einlassverteilerkanal 19 ist dabei exemplarisch axial bezüglich der Drehachse 3 zwischen axialen Endabschnitten 24 der beiden Polarme 7, 11 und einem den Polarmen 7, 11 axial gegenüberliegenden, an einer bezüglich des Einlassverteilerkanals 19 abgewandten Seite die Sekundärspule 6 tragenden Deckel 28 einer am Rotor 4 angeordneten Rotorkappe 26 gebildet oder begrenzt. Radial bezüglich der Drehachse 3 ist der Einlassverteilerkanal 19 zwischen einerseits der Rotorwelle 15 und andererseits einer der Rotorwelle 15 radial gegenüberliegenden Umfangswand 27 der am Rotor 4 angeordneten Rotorkappe 26 gebildet oder begrenzt. Dadurch ist, was insbesondere in 2 gut ersichtlich ist, der Einlassverteilerkanal 19 etwa ringförmig ausgeführt. Zudem ist die zumindest eine Spule 9 der Erregerspulenanordnung 8 vollständig innerhalb des Einlassverteilerkanals 19 angeordnet, während die Sekundärspule 6 vollständig außerhalb des Einlassverteilerkanals 19 positioniert ist.
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Damit Kühlmittelfluid vom ersten Kühlkanal 14 in den Einlassverteilerkanal 19 einströmen kann ist vorgesehen, dass der erste Kühlkanal 14 unter Ausbildung mehrerer, die Rotorwelle 15 radial bezüglich der Drehachse 3 durchsetzender Einströmqueröffnung 29 in den Einlassverteilerkanal 19 einmündet, so dass eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Kühlkanal 14 und dem Einlassverteilerkanal 19 ausgebildet ist. Die Einströmqueröffnungen 29 wirken dabei mit dem Kühlmittelfluid so strömungstechnisch zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer Strömungsrichtung 22, die als dritte Strömungsrichtung 22 bezeichnet wird, in den Einlassverteilerkanal 19 einströmt. Die dritte Strömungsrichtung 22 ist dabei bezüglich einer parallel zur Drehachse 3 ausgerichteten, ersten Strömungsrichtung 20, mit welcher das Kühlmittelfluid durch den ersten Kühlkanal 14 strömt, um 90° umgelenkt. Das hat den Vorteil, dass der Einlassverteilerkanal 19 mit Kühlmittelfluid vorsorgbar oder versorgt ist, wodurch die zumindest eine Spule 9 der Erregerspulenanordnung 8 von Kühlmittelfluid umströmt und gekühlt werden kann.
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Damit das in den Einlassverteilerkanal 19 eingeströmte Kühlmittelfluid in die weiteren Kühlkanäle 17 strömen kann ist vorgesehen, dass das Kühlmittelfluid mittels des Einlassverteilerkanals 19 gleichmäßig auf die weiteren Kühlmittelkanäle 17 verteilt wird. Der Einlassverteilerkanal 19 wirkt dabei exemplarisch so strömungstechnisch mit dem Kühlmittelfluid zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer zweiten Strömungsrichtung 21 durch die weiteren Kühlkanäle 17 strömt, die bezüglich der ersten Strömungsrichtung 20, mit welcher das Kühlmittelfluid durch den ersten Kühlkanal 14 strömt, um 180° umgelenkt ist. Das hat den Vorteil, dass Kühlmittelfluid vom zentralen, ersten Kühlkanal 14 relativ einfach in die weiteren Kühlkanäle 17 strömen kann, wodurch auch die Polarme 7, 11 kühlbar sind.
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Der Einlassverteilerkanal 19 verfügt ferner über mindestens eine, die Umfangswand 27 der besagten Rotorkappe 26 radial bezüglich der Drehachse 3 durchsetzende Ausströmqueröffnung 30. Durch diese kann Kühlmittelfluid aus dem Einlassverteilerkanal 19 in einen zwischen Rotor 4 und Stator 2 gebildeten Maschineninnenraum 32 strömen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die weiteren Kühlkanäle 17 stromab des Einlassverteilerkanals 19 und nach Durchströmung der Polarme 7, 11 in einen gemeinsamen, von Kühlmittelfluid durchströmbaren oder durchströmten Auslassverteilerkanal 31 münden, so dass sich durch die Polarme 7, 11 geströmtes Kühlmittelfluid sozusagen im Auslassverteilerkanal 31 sammelt.
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Der Auslassverteilerkanal 31 ist hierbei exemplarisch axial bezüglich der Drehachse 3 zwischen axialen Gegen-Endabschnitten 25 der beiden Polarme 7, 11, welche bezüglich den besagten axialen Endabschnitten 24 der beiden Polarme 7, 11 axial entgegengesetzt sind, und einer an den Polarmen 7, 11 angeordneten Gegen-Rotorkappe 33 gebildet oder begrenzt. Dadurch sind auch die dort vorgesehenen Spulen 9 der Erregerspulenanordnung 8 vollständig im Auslassverteilerkanal 31 angeordnet, wodurch diese ebenfalls von Kühlmittelfluid umströmt und gekühlt werden können.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das im Auslassverteilerkanal 31 gesammelte Kühlmittelfluid in den besagten Maschineninnenraum 32 abströmt. Hierzu weist der Auslassverteilerkanal 31 mehrere, die Gegen-Rotorkappe 33 radial bezüglich der Drehachse 3 durchsetzende, weitere Ausströmqueröffnungen 34 auf, die in den Maschineninnenraum 32 einmünden. Dadurch kann Kühlmittelfluid aus dem Auslassverteilerkanal 31 in den Maschineninnenraum 32 ausströmen. Die weiteren Ausströmqueröffnungen 34 wirken dabei so strömungstechnisch mit dem Kühlmittelfluid zusammen, dass das Kühlmittelfluid mit einer vierten Strömungsrichtung 23 in den Maschineninnenraum 32 einströmt, welche bezüglich der zweiten Strömungsrichtung 21 um 90° umgelenkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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