DE102021212022A1

DE102021212022A1 - Electrical machine and method for operating such an electrical machine

Info

Publication number: DE102021212022A1
Application number: DE102021212022.9A
Authority: DE
Inventors: Christopher Stang; Bernhard Lechl
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) umfassend einem Rotor (16) und einer den Rotor (16) tragenden Rotorwelle (2), die Rotorwelle (2) aufweisend zumindest zwei Lager, zwischen welchen der Rotor (16) in einem Gehäuse drehbar angeordnet ist, und welche zur gehäuseseitigen Abstützung der an der Rotorwelle (2) angreifenden Radialkräfte dienen, wobei eines der Lager als ein Festlager (3) mit einem Lagerinnenring (5) und einem Lageraußenring (4) ausgebildet ist, wobei das Festlager (3) in einem Gehäuselager (9) zur Lagerung der Rotorwelle (2) angeordnet ist, und wobei zwischen dem Festlager (3) und dem Gehäuselager (9) und dem Rotor (16) ein Innenraum (10) ausgebildet ist, und wobei ein Deckel (13,13a) zur Abdeckung des Festlagers (3) an einer der Rotor (16) abgewandten Gehäuselagerseite angeordnet ist, wobeiin dem Gehäuselager (9) zumindest eine sich bis zum Deckel (13,13a) erstreckende Durchgangsöffnung (6) eingebracht ist, so dass eine Fluidverbindung zwischen der Durchgangsöffnung (6) und dem Innenraum (10) ausgebildet ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen elektrischen Maschine.The invention relates to an electrical machine (1) comprising a rotor (16) and a rotor shaft (2) carrying the rotor (16), the rotor shaft (2) having at least two bearings, between which the rotor (16) is rotatably arranged in a housing and which serve to support the radial forces acting on the rotor shaft (2) on the housing side, with one of the bearings being designed as a fixed bearing (3) with a bearing inner ring (5) and a bearing outer ring (4), with the fixed bearing (3) in a housing bearing (9) for supporting the rotor shaft (2), and wherein an inner space (10) is formed between the fixed bearing (3) and the housing bearing (9) and the rotor (16), and wherein a cover (13, 13a) to cover the fixed bearing (3) on a housing bearing side facing away from the rotor (16), at least one through opening (6) extending up to the cover (13, 13a) being made in the housing bearing (9), so that a fluid connection between the through opening (6) and the interior (10). The invention also relates to a method for operating such an electrical machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einem Rotor und einer den Rotor tragenden Rotorwelle, die Rotorwelle aufweisend zumindest zwei Lager zwischen welchen der Rotor in einem Gehäuse drehbar angeordnet ist, und welche zur gehäuseseitigen Abstützung der an der Rotorwelle angreifenden Radialkräfte und Axialkräfte dienen, und wobei eines der Lager als ein Festlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgebildet ist, und wobei das Festlager in einem Gehäuselager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet ist, und wobei zwischen dem Festlager und dem Gehäuselager und dem Rotor ein Innenraum ausgebildet ist, und wobei ein Deckel zur Abdeckung des Festlagers an einer der Rotor abgewandten Gehäuselagerseite angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb mit einer solchen elektrischen Maschine.The invention relates to an electrical machine comprising a rotor and a rotor shaft carrying the rotor, the rotor shaft having at least two bearings between which the rotor is rotatably arranged in a housing and which serve to support the radial forces and axial forces acting on the rotor shaft on the housing side, and wherein one of the bearings is designed as a fixed bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring, and wherein the fixed bearing is arranged in a housing bearing for supporting the rotor shaft, and an interior space is formed between the fixed bearing and the housing bearing and the rotor, and a cover for Cover of the fixed bearing is arranged on a housing bearing side facing away from the rotor. Furthermore, the invention relates to a method for operating with such an electrical machine.

Anordnungen zum Lagern einer Welle eines Getriebes sind aus der Praxis vielfältig bekannt. Bei bekannten elektrischen Maschinen mit jeweils einer einen Rotor tragenden Rotorwelle für Fahrzeugsantriebsstränge sind die Rotorwellen jeweils über zwei Lager, zwischen welchen jeweils der Rotor auf der Rotorwelle angeordnet ist, in gehäusefesten Bereichen drehbar gelagert. Dabei ist eines der Lager nahe einer Antriebswellenverzahnung der Rotorwelle als Festlager ausgeführt, dessen Lagerinnenring sich in Richtung des Rotors beispielsweise an einem Wellenabsatz abstützen kann. Das andere Lager ist dabei als Loslager ausgebildet.Arrangements for mounting a shaft of a transmission are widely known from practice. In known electrical machines, each with a rotor shaft carrying a rotor for vehicle drive trains, the rotor shafts are each rotatably mounted in areas fixed to the housing via two bearings, between which the rotor is arranged on the rotor shaft. One of the bearings is designed as a fixed bearing near a drive shaft toothing of the rotor shaft, the bearing inner ring of which can be supported in the direction of the rotor, for example on a shaft shoulder. The other bearing is designed as a floating bearing.

Dabei können die Festlager beispielsweise als Kugellager; die Loslager als Rollen- oder Nadellager ausgebildet sein.Here, the fixed bearing, for example, as a ball bearing; the loose bearings can be designed as roller or needle bearings.

In üblicher Weise sind zumindest beim Festlager in Achsrichtung gesehen beispielsweise stirnseitig Radialwellendichtringe vorgesehen, welche das Festlager abdichten, um so z. B. Verunreinigungen, welche in den, zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring ausgebildeten Lagerinnenraum, in dem die Wälzkörper aufgenommen sind, eindringen können, zu verhindern.In the usual way, radial shaft sealing rings are provided at least in the axial direction, seen at the end, which seal the fixed bearing, so that z. B. contaminants, which can penetrate into the bearing interior formed between the bearing outer ring and the bearing inner ring, in which the rolling elements are accommodated.

Da sich die Rotorwelle unter Betriebsbedingungen in der Regel stärker als das Gehäuse erwärmt, treten temperaturbedingte unterschiedliche wärmebedingte Durchmesseränderungen der Lager auf, welche eine Verkürzung der Lebensdauer der Lager, insbesondere des Festlagers, bewirken.Since the rotor shaft usually heats up more than the housing under operating conditions, temperature-related different heat-related diameter changes occur in the bearings, which shorten the service life of the bearings, in particular of the fixed bearing.

Die EP 1741173 B1 offenbart eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, einer ersten Lagereinrichtung, die als Loslager ausgestaltet ist, einer zweiten Lagereinrichtung, die als Festlager ausgestaltet ist, und einer Welle, die mit den beiden Lager in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei die zweite Lagereinrichtung zwei Rillenkugellager aufweist, die zueinander jeweils mit einer Federeinrichtung vorgespannt sind, und wobei einer der Außenringe der Rillenkugellager mit einer Übergangspassung in das Gehäuse eingefügt ist, und der andere Außenring der Rillenkugellager in dem Gehäuse radial freigedreht ist.The EP 1741173 B1 discloses an electrical machine with a housing, a first bearing device which is designed as a floating bearing, a second bearing device which is designed as a fixed bearing, and a shaft which is rotatably mounted with the two bearings in the housing, the second bearing device having two grooved ball bearings which are each biased towards one another by spring means, and wherein one of the outer rings of the deep groove ball bearings is inserted into the housing with an interference fit, and the other outer ring of the deep groove ball bearings is radially free-turned in the housing.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine mit einem langlebigen Lager anzugeben, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen elektrischen Maschine.It is an object of the invention to specify an improved electrical machine with a durable bearing and a method for operating such an electrical machine.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.This object is achieved by an electrical machine having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.Further advantageous measures are listed in the dependent claims, which can be suitably combined with one another in order to achieve further advantages.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine umfassend einem Rotor und einer den Rotor tragenden Rotorwelle, die Rotorwelle aufweisend zumindest zwei Lager zwischen welchen der Rotor in einem Gehäuse drehbar angeordnet ist, und welche zur gehäuseseitigen Abstützung der an der Rotorwelle angreifenden Radialkräfte dienen, wobei eines der Lager als ein Festlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgebildet ist, wobei das Festlager in einem Gehäuselager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet ist, und wobei zwischen dem Festlager und dem Gehäuselager und dem Rotor ein Innenraum ausgebildet ist, und wobei ein Deckel zur Abdeckung des Festlagers an einer der Rotor abgewandten Gehäuselagerseite angeordnet ist, und wobei in dem Gehäuselager zumindest eine sich bis zum Deckel erstreckende Durchgangsöffnung eingebracht ist, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Deckelhohlraum und dem Innenraum ausgebildet ist.The object is achieved by an electrical machine comprising a rotor and a rotor shaft carrying the rotor, the rotor shaft having at least two bearings between which the rotor is rotatably arranged in a housing and which serve to support the radial forces acting on the rotor shaft on the housing side, with one the bearing is designed as a fixed bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring, with the fixed bearing being arranged in a housing bearing for supporting the rotor shaft, and with an interior space being formed between the fixed bearing and the housing bearing and the rotor, and with a cover for covering the Fixed bearing is arranged on a housing bearing side facing away from the rotor, and at least one through-opening extending up to the cover is introduced in the housing bearing, so that a fluid connection is formed between the cover cavity and the interior space.

Der Lagerinnenring kann dabei auf der Rotorwelle montiert sein, vorzugsweise beispielsweise mittels eines Presssitzes.The bearing inner ring can be mounted on the rotor shaft, preferably for example by means of a press fit.

Das Gehäuselager kann dabei rotationssymmetrisch oder im wesentlichen rotationssymmetrisch als Lagergehäuse/Lagerungsdeckel ausgebildet sein und zumindest teilweise eine radiale Gehäuseseite des Gehäuses ausbilden.The housing bearing can be designed rotationally symmetrical or essentially rotationally symmetrical as a bearing housing/bearing cover and at least partially form a radial housing side of the housing.

Dabei ist das Fluid bevorzugt als Luft ausgebildet. Durch die Durchgangsöffnung kann diese Luft, welche sich im Innenraum befindet, durch die Durchgangsöffnung in den Deckelhohlraum strömen und bei Betrieb die Luft welche sich in der Durchgangsöffnung befindet, erwärmen.The fluid is preferably in the form of air. This air, which is located in the interior, can flow through the through-opening into the cover cavity and during operation, the air that is in the passage opening is heated.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei Betrieb der Lagerinnenring von dem hei-ßen Rotor mehr erwärmt wird als der Lageraußenring. Dieser erfährt durch den angeordneten Deckel eine Wärmeabfuhr im Betrieb, wobei die Wärme am Deckel weiter durch eine Luftanströmung durch den Fahrtwind abgegeben wird. Dadurch entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring. Die hohe Temperaturdifferenz führt zu Verspannungen und Beschädigungen (Lagerausfall) am Festlager.According to the invention, it was recognized that during operation the bearing inner ring is heated more by the hot rotor than the bearing outer ring. This experiences heat dissipation during operation due to the arranged cover, with the heat on the cover being released further by an air flow caused by the relative wind. This creates a temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring. The high temperature difference leads to tension and damage (bearing failure) on the fixed bearing.

Durch die Erwärmung mittels der Durchgangsöffnung kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring, welche im Betrieb entsteht, reduziert oder ausgeglichen werden. Die heiße Innenluft (Innenfluid), welche durch die Durchgangsöffnung in den Deckelhohlraum strömt, erwärmt die Durchgangsöffnung und führt zu einer Erwärmung des Gehäuselagers und damit des Lageraußenrings. Dadurch wird der Lageraußenring erwärmt.The temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring, which arises during operation, can be reduced or compensated for by the heating by means of the passage opening. The hot internal air (internal fluid), which flows through the through-opening into the cover cavity, heats up the through-opening and causes the housing bearing and thus the bearing outer ring to heat up. This heats up the outer ring of the bearing.

Die Nutzung der warmen, durch den Rotor entstehenden Innenluft zur Erwärmung der Luft in der Durchgangsöffnung und des Gehäuselagers führt zu einer Reduktion der Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring und damit zu einer Steigerung der Lagerperformance.The use of the warm internal air produced by the rotor to heat the air in the passage opening and the housing bearing leads to a reduction in the temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring and thus to an increase in bearing performance.

Ferner wird durch die Durchgangsöffnung die Wärmeabfuhr von dem Lageraußenring auf den Deckel unterbrochen, so dass eine zu hohe Abkühlung des Lageraußenrings und damit eine sehr hohe Temperaturdifferenz vermieden wird.Furthermore, the heat dissipation from the bearing outer ring to the cover is interrupted by the passage opening, so that excessive cooling of the bearing outer ring and thus a very high temperature difference is avoided.

Anstatt Luft als Fluid kann auch beispielsweise ein Öl-Luft Gemisch oder ein anderes geeignetes Fluid herangezogen werden.Instead of air as the fluid, an oil-air mixture or another suitable fluid can also be used, for example.

Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung als eine Durchgangsbohrung ausgebildet, wodurch eine einfache Herstellung ermöglicht ist.The through-opening is preferably designed as a through-bore, as a result of which simple production is made possible.

In einer weiteren Ausbildung erwärmt sich bei Betrieb der elektrischen Maschine ein Innenraumfluid im Innenraum und dadurch in der Durchgangsöffnung, so dass eine Erwärmung des Deckels erfolgt, und wobei durch die Erwärmung des Deckels eine Abfuhr der Wärme aus dem Innenraum bewerkstelligt ist. Durch die Durchgangsöffnung als Fluidverbindung kann ein solcher Temperaturpfad ermöglicht werden. Dies kann zusätzlich zur Kühlung des Rotors beitragen.In a further embodiment, during operation of the electric machine, an interior fluid heats up in the interior and thereby in the through-opening, so that the cover is heated and the heat from the interior is removed by the heating of the cover. Such a temperature path can be made possible by the passage opening as a fluid connection. This can also contribute to the cooling of the rotor.

In weiterer Ausbildung ist durch die Rotorwelle, das Festlager und den Deckel ein Hohlraum mit einem Hohlraumfluid ausgebildet, wobei zwischen der zumindest einen Durchgangsöffnung und dem Hohlraum zumindest ein Fluidverbindungskanal im Deckel derart eingebracht ist, so dass eine fluidische Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum mittels der zumindest einen Durchgangsöffnung und dem Fluidverbindungskanal ermöglicht ist. Der Fluidverbindungskanal ist dabei vorzugsweise ein Luftkanal; das Hohlraumfluid vorzugsweise Luft.In a further development, a cavity with a cavity fluid is formed by the rotor shaft, the fixed bearing and the cover, with at least one fluid connection channel being introduced in the cover between the at least one passage opening and the cavity in such a way that a fluid connection between the cavity and the interior space is established by means of the at least one through opening and the fluid connection channel is made possible. The fluid connection channel is preferably an air channel; the cavity fluid is preferably air.

In dem Hohlraum und dem Innenraum herrschen üblicherweise als zwei getrennte Lufträume unterschiedliche Drücke, was ebenfalls zu einer Beschädigung des Festlagers führen kann. Durch die Durchgangsöffnung und den damit verbundenen Fluidverbindungskanal wird eine Verbindung zwischen den beiden Räumen hergestellt, so dass die Druckdifferenz zwischen den beiden Lagerseiten eliminiert wird. Durch die Aufhebung der Druckdifferenz wird eine Verkürzung der Lebensdauer des Festlagers aufgehoben.In the hollow space and the inner space, different pressures usually prevail as two separate air spaces, which can also lead to damage to the fixed bearing. A connection between the two spaces is established through the passage opening and the fluid connection channel connected to it, so that the pressure difference between the two bearing sides is eliminated. By eliminating the pressure difference, a shortening of the service life of the fixed bearing is eliminated.

Durch eine solche Druckdifferenz kann Fett auf einer Seite angezogen werden und aus dem Lager gedrückt werden, was die Lebensdauer des Festlagers deutlich verkürzt. Durch die Verbindung zwischen den beiden Räumen und der damit aufgehobenen Druckdifferenz kann somit eine Verlängerung des Festlagers erzielt werden.Such a pressure differential can attract grease on one side and force it out of the bearing, significantly reducing the life of the fixed bearing. Due to the connection between the two rooms and the resulting pressure difference, an extension of the fixed bearing can be achieved.

In weiterer Ausbildung bildet sich bei Betrieb des Rotors mittels des Fluidverbindungskanals ein Temperaturpfad zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum aus, so dass eine vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring eliminiert oder weiter reduziert ist.In a further development, during operation of the rotor, a temperature path is formed between the cavity and the interior space by means of the fluid connection channel, so that an existing temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring is eliminated or further reduced.

Bei Betrieb des Rotors erhitzt sich das Innenraumfluid /hier die Innenraumluft im hohen Maße und damit der Lagerinnenring. Dieser erwärmt sich im wesentlich höheren Maße als der Lageraußenring, welcher Temperatur durch die Verbindung mit dem Deckel abführen kann.During operation of the rotor, the interior fluid/in this case the interior air heats up to a great extent and with it the bearing inner ring. This heats up to a much greater extent than the bearing outer ring, which can dissipate heat through the connection with the cover.

Durch einen solchen Temperaturpfad wird der Lageraußenring des Festlagers mit beispielsweise warmer Fluid / Luft nahezu vollständig umströmt. Durch die Luftumströmung kann somit die Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring und Lagerau-ßenring besser reduziert werden. Auch wird der Deckel umströmt, so dass mehr Temperatur abgeführt werden kann.Such a temperature path means that warm fluid/air, for example, flows almost completely around the bearing outer ring of the fixed bearing. The temperature difference between the inner ring of the bearing and the outer ring of the bearing can be better reduced by the air flow around it. There is also a flow around the lid so that more temperature can be dissipated.

In weiterer Ausbildung sind drei Durchgangsöffnungen in dem Gehäuselager vorgesehen, welche äquidistant über den Umfang des Gehäuselagers eingebracht sind. Ferner kann zwischen den drei Durchgangsöffnungen und dem Hohlraum jeweils ein Fluidverbindungskanal in dem Deckel eingebracht sein. Dadurch wird der Lagerau-ßenring des vorzugsweise rotationssymmetrischen Festlagers genügend erwärmt. Ferner werden so genügend Temperaturpfade zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum geschaffen, so dass die Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring im hohen Maße reduziert wird.In a further development, three through openings are provided in the housing bearing, which are introduced equidistantly over the circumference of the housing bearing. Furthermore, between the three Through-openings and the cavity can each be introduced a fluid connection channel in the cover. As a result, the bearing outer ring of the preferably rotationally symmetrical fixed bearing is sufficiently heated. Furthermore, sufficient temperature paths are created between the cavity and the interior space, so that the temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring is greatly reduced.

In einer weiteren Ausführungsform ist durch die Rotorwelle, das Festlager und den Deckel ein Hohlraum mit einem Hohlraumfluid ausgebildet, wobei der Deckel als Hohldeckel mit einem zu dem Festlager weisenden Deckelhohlraum ausgebildet ist, wobei der Deckelhohlraum die zumindest eine Durchgangsöffnung und den Hohlraum zumindest teilweise überspannt, so dass zwischen dem Innenraum und dem Hohlraum eine fluidische Verbindung ausgebildet ist.In a further embodiment, a cavity with a cavity fluid is formed by the rotor shaft, the fixed bearing and the cover, the cover being designed as a hollow cover with a cover cavity pointing towards the fixed bearing, the cover cavity at least partially spanning the at least one through-opening and the cavity, so that a fluidic connection is formed between the interior space and the cavity.

Ferner bildet sich bei Betrieb des Rotors mittels des Deckelhohlraums ein Temperaturpfad zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum aus, so dass eine vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring eliminiert oder reduziert ist. Ferner kann durch die fluidische Verbindung eine im Betrieb entstehende Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum eliminiert werden.Furthermore, during operation of the rotor, a temperature path between the cavity and the interior is formed by means of the cover cavity, so that an existing temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring is eliminated or reduced. Furthermore, the fluidic connection can eliminate a pressure difference between the cavity and the interior that occurs during operation.

Durch eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise auf einzelne Fluidverbindungskanäle verzichtet werden. Ferner kann dadurch eine höhere Abfuhr von hohen Temperaturen im Innenraum bewerkstelligt werden, da mehr Temperatur durch den Hohldeckel, welcher durch den Fahrtwind angeströmt wird und diesen damit kühlt, nach Außen abgeführt werden kann.Such a configuration makes it possible, for example, to dispense with individual fluid connection channels. Furthermore, a higher dissipation of high temperatures in the interior can be effected as a result, since more temperature can be dissipated to the outside through the hollow cover, which is flown through by the relative wind and thus cools it.

In einer weiteren Ausbildung ist der Deckel mit dem Gehäuselager mittels zumindest einem Befestigungselement verschraubt. Dabei ist das Befestigungselement vorzugsweise eine Schraube.In a further embodiment, the cover is screwed to the housing bearing by means of at least one fastening element. In this case, the fastening element is preferably a screw.

In weiterer Ausbildung ist die zumindest eine Durchgangsöffnung im Bereich des Lageraußenrings im Gehäuselager angeordnet. Dadurch kann eine gute Erwärmung des Lageraußenrings erzielt werden.In a further embodiment, the at least one through opening is arranged in the area of the bearing outer ring in the housing bearing. As a result, good heating of the bearing outer ring can be achieved.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer, insbesondere wie oben beschriebenen, elektrischen Maschine mit einem Rotor, wobei die elektrische Maschine eine, einen Rotor tragende Rotorwelle aufweist, und wobei die Rotorwelle zumindest zwei Lager, zwischen welchen der Rotor in einem Gehäuse drehbar angeordnet ist, und welche zur gehäuseseitigen Abstützung der an der Rotorwelle angreifenden Radialkräfte dienen, aufweist und wobei eines der Lager als ein Festlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgebildet ist, wobei das Festlager in einem Gehäuselager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet ist, und wobei zwischen dem Festlager und dem Gehäuselager und dem Rotor ein Innenraum ausgebildet ist und wobei ein Deckel zur Abdeckung des Festlagers an einer der Rotor abgewandten Gehäuselagerseite angeordnet ist, und wobei mittels zumindest einer sich bis zum Deckel erstreckenden Durchgangsöffnung in dem Gehäuselager, die zumindest eine Durchgangsöffnung und der Innenraum fluidisch verbunden werden.The object is also achieved by a method for operating an electrical machine, in particular as described above, with a rotor, the electrical machine having a rotor shaft carrying a rotor, and the rotor shaft having at least two bearings between which the rotor is in a housing is rotatably arranged, and which serve to support the radial forces acting on the rotor shaft on the housing side, and wherein one of the bearings is designed as a fixed bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring, wherein the fixed bearing is arranged in a housing bearing for supporting the rotor shaft, and wherein an interior space is formed between the fixed bearing and the housing bearing and the rotor, and wherein a cover for covering the fixed bearing is arranged on a housing bearing side facing away from the rotor, and wherein by means of at least one through-opening in the housing bearing extending up to the cover, the at least one through-opening and the interior can be fluidly connected.

Die Vorteile in Bezug auf die elektrische Maschine können auch auf das Verfahren übertragen werden.The advantages relating to the electrical machine can also be transferred to the method.

Ferner kann durch die Rotorwelle, das Festlager und den Deckel ein Hohlraum ausgebildet werden, wobei zwischen der zumindest einen Durchgangsöffnung und dem Hohlraum zumindest ein Fluidverbindungskanal in dem Deckel eingebracht wird, so dass eine fluidische Verbindung zwischen dem Hohlraum und den Innenraum entsteht und wobei bei Betrieb des Rotors mittels der fluidischen Verbindung ein Temperaturpfad zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum mittels der zumindest einen Durchgangsöffnung und des Fluidverbindungskanals bewerkstelligt wird, so dass eine vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring eliminiert oder reduziert wird und wobei ferner eine im Betrieb entstehende Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum mittels der fluidischen Verbindung eliminiert wird.Furthermore, a cavity can be formed by the rotor shaft, the fixed bearing and the cover, with at least one fluid connection channel being introduced in the cover between the at least one through opening and the cavity, so that a fluid connection is created between the cavity and the interior space and wherein during operation of the rotor by means of the fluidic connection, a temperature path is established between the cavity and the interior by means of the at least one through-opening and the fluid connection channel, so that an existing temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring is eliminated or reduced and a pressure difference occurring during operation between the Cavity and the interior is eliminated by means of the fluidic connection.

Ferner kann der Deckel als Hohldeckel mit einem zu dem Festlager weisenden Deckelhohlraum ausgebildet sein, wobei der Deckelhohlraum die zumindest eine Durchgangsöffnung und den Hohlraum zumindest teilweise überspannt, so dass zwischen dem Innenraum und dem Hohlraum eine fluidische Verbindung ausgebildet ist und wobei bei Betrieb des Rotors mittels der fluidischen Verbindung ein Temperaturpfad zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum mittels der zumindest einen Durchgangsöffnung und dem Deckelhohlraum bewerkstelligt wird, so dass eine vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring eliminiert oder reduziert wird und wobei ferner eine im Betrieb entstehende Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Innenraum mittels der fluidischen Verbindung eliminiert wird.Furthermore, the cover can be designed as a hollow cover with a cover cavity facing the fixed bearing, with the cover cavity at least partially spanning the at least one through-opening and the cavity, so that a fluidic connection is formed between the interior and the cavity, and with operation of the rotor by means of the fluidic connection, a temperature path between the cavity and the interior is created by means of the at least one through-opening and the cover cavity, so that an existing temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring is eliminated or reduced and a pressure difference occurring during operation between the cavity and the Interior space is eliminated by means of the fluidic connection.

Dadurch wird der Lageraußenring im Betrieb mit warmen Fluid, hier Luft umströmt, und erwärmt sich, was zu einer Reduktion der Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring und damit zu einer Steigerung der Lagerperformance führt.As a result, warm fluid, in this case air, flows around the bearing outer ring during operation and heats it up, which leads to a reduction in the temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring and thus leads to an increase in warehouse performance.

Somit wird durch die Erwärmung eine im Betrieb entstehende Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring reduziert.Thus, a temperature difference between the bearing inner ring and the bearing outer ring that occurs during operation is reduced by the heating.

Ebenfalls kann durch die Eliminierung der Druckdifferenz die Lebensdauer des Festlagers erhöht werden.
Vorzugsweise wird das Verfahren auf einer wie oben beschriebenen elektrischen Maschine durchgeführt.The service life of the fixed bearing can also be increased by eliminating the pressure difference.
The method is preferably carried out on an electrical machine as described above.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

1: eine elektrische Maschine gemäß dem Stand der Technik,
2: die elektrische Maschine mit Festlager gemäß dem Stand der Technik im Betrieb,
3: eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit Festlager,
4: die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit Festlager im Betrieb,
5: einen Deckel mit Fluidverbindungskanal im Detail,
6: ein Gehäuselager im Detail.

Further properties and advantages of the present invention emerge from the following description with reference to the enclosed figures. It shows schematically:

1 : an electrical machine according to the prior art,
2 : the electrical machine with a fixed bearing according to the state of the art in operation,
3 : an electrical machine according to the invention with a fixed bearing,
4 : the electric machine according to the invention with a fixed bearing in operation,
5 : a cover with fluid connection channel in detail,
6 : a housing bearing in detail.

1 zeigt eine elektrische Maschine 100 gemäß dem Stand der Technik als Schnittansicht, wie sie beispielsweise als Radantriebe für Busachsen Verwendung finden können. 1 shows an electrical machine 100 according to the prior art as a sectional view, as can be used, for example, as wheel drives for bus axles.

Die elektrische Maschine 100 weist einen Rotor 101 auf, welcher beispielsweise als Blechpaket ausgebildet sein kann.The electrical machine 100 has a rotor 101, which can be designed, for example, as a laminated core.

Der Rotor 101 ist drehfest mit der Rotorwelle 102 verbunden. Die Rotorwelle 102 ist über zwei Lager, zwischen welchen der Rotor 101 auf der Rotorwelle 102 angeordnet ist, in einem Gehäuse gelagert.The rotor 101 is connected to the rotor shaft 102 in a torque-proof manner. The rotor shaft 102 is mounted in a housing via two bearings, between which the rotor 101 is arranged on the rotor shaft 102 .

Die beiden Lager sind hier als Loslager 106 und als Festlager 103 ausgebildet, welche die Rotorwelle 102 zumindest in radialer Richtung R im Gehäuse abstützen.The two bearings are designed here as floating bearings 106 and as fixed bearings 103, which support the rotor shaft 102 at least in the radial direction R in the housing.

Das Festlager 103 ist dabei in einem Gehäuselager 109 an der Rotorwelle 102 angeordnet.The fixed bearing 103 is arranged in a housing bearing 109 on the rotor shaft 102 .

Das Festlager 103 weist einen zur Rotorwelle 102 hinweisenden Lagerinnenring 105 und einen Lageraußenring 104 auf.The fixed bearing 103 has an inner bearing ring 105 pointing towards the rotor shaft 102 and an outer bearing ring 104 .

Zur Abdichtung des Festlagers 103 weist dieses beispielsweise stirnseitig in Achsrichtung gesehen einen erste Dichtscheibe 111 auf, welcher zum Rotor 101 hinweisend angeordnet ist und einen gegenüberliegenden zweite Dichtscheibe 112 auf.To seal the fixed bearing 103 , it has, for example, a first sealing disk 111 on the face side, viewed in the axial direction, which is arranged pointing towards the rotor 101 and a second sealing disk 112 lying opposite.

Die beiden Dichtscheiben 111, 112 dichten das Festlager 103 ab, um so beispielsweise Verunreinigungen, welche in den zwischen dem Lageraußenring 104 und den Lagerinnenring 105 ausgebildeten Lagerinnenraum, in dem vorhandene Wälzkörper aufgenommen sind, eindringen können, zu verhindern.The two sealing disks 111, 112 seal the fixed bearing 103 in order to prevent, for example, contamination which can penetrate into the bearing interior formed between the bearing outer ring 104 and the bearing inner ring 105, in which existing rolling elements are accommodated.

Zwischen dem Rotor 101, der Rotorwelle 102 und dem Gehäuselager 109 bzw. dem Festlager 103 ist ein Innenraum 110 ausgebildet.An interior space 110 is formed between the rotor 101, the rotor shaft 102 and the housing bearing 109 or the fixed bearing 103.

Ferner ist ein, im Wesentlichen radialsymmetrischer Deckel 113 vorhanden, zur Abdichtung des Festlagers 103 auf der rotorabgewandten Seite.Furthermore, there is a substantially radially symmetrical cover 113 for sealing the fixed bearing 103 on the side facing away from the rotor.

Der Deckel 113 ist mit dem Gehäuselager 109 mittels Schrauben 108 lösbar verschraubt.The cover 113 is detachably screwed to the housing bearing 109 by means of screws 108 .

Zwischen dem Deckel 113, dem Festlager 103 und der Rotorwelle 102 ist fertigungstechnisch ein Hohlraum 107 vorhanden.A cavity 107 is present between the cover 113, the fixed bearing 103 and the rotor shaft 102 in terms of manufacturing technology.

2 zeigt die elektrische Maschine 101 mit entsprechenden Wärmepfaden im Betrieb. 2 shows the electric machine 101 with corresponding heat paths in operation.

Im Betrieb erzeugt der sich drehende Rotor 101 als auch der dazu feststehende Stator (nicht gezeigt) (Ab)wärme. Die Kühlung des Stators kann dabei mittels einer Luft-Wasserkühlung erfolgen; die Kühlung des Rotors 101 mittels einer Luftkühlung.During operation, the rotating rotor 101 and the stationary stator (not shown) generate (waste) heat. The stator can be cooled by means of air-water cooling; the cooling of the rotor 101 by means of air cooling.

Im Innenraum 110 befindet sich Luft, welche den sich drehenden, heißen Rotor 101 kühlt und dadurch erhitzt wird. Diese heiße Luft und der Rotor 101 erwärmen als einen ersten Wärmepfad 114 den Lagerinnenring 105 und den Lageraußenring 104.The interior 110 contains air which cools the rotating, hot rotor 101 and is thereby heated. This hot air and the rotor 101 heat the bearing inner ring 105 and the bearing outer ring 104 as a first heat path 114.

Durch den Deckel 113 wird eine Abkühlung des Lageraußenrings 104, welcher mit dem Deckel 113 thermisch verbunden ist, bewerkstelligt. Als zweiten Wärmepfad 115 wird daher eine Wärmeabführung von den Lageraußenring 104 auf den Deckel 113 bewerkstelligt.The cover 113 causes the outer bearing ring 104, which is thermally connected to the cover 113, to cool down. A heat dissipation from the bearing outer ring 104 to the cover 113 is therefore effected as the second heat path 115 .

Ferner wird der Deckel 113 durch eine Luftanströmung (hier durch schwarze Pfeile angedeutet) durch den Fahrtwind gekühlt (dritter Wärmepfad 116).Furthermore, the cover 113 is cooled by an air flow (indicated here by black arrows) by the relative wind (third heat path 116).

Dies kann zu einer großen Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 105 und Lageraußenring 104 führen.This can lead to a large temperature difference between bearing inner ring 105 and bearing outer ring 104 .

Die dadurch entstehende hohe Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 105 und Lageraußenring 104 erzeugen Verspannungen im Festlager 103, die wiederum einen Lagerschaden verursachen können.The resulting high temperature difference between bearing inner ring 105 and bearing outer ring 104 generates tension in fixed bearing 103, which in turn can cause bearing damage.

Ferner entsteht zwischen dem Hohlraum 107 und dem Innenraum 110 im Betrieb eine hohe Druckdifferenz, da diese voneinander getrennte Lufträume ausbilden, was zu einer Beschädigung des Festlagers 103 führen kann.Furthermore, a high pressure difference arises between the cavity 107 and the interior space 110 during operation, since these form separate air spaces, which can lead to damage to the fixed bearing 103 .

Durch eine solche Druckdifferenz wird beispielsweise unter anderem Fett auf einer Lagerseite anzogen und aus dem Lager gedrückt, was die Lebensdauer des Festlagers 103 deutlich verkürzt.Due to such a pressure difference, for example, grease is attracted to one side of the bearing and pressed out of the bearing, which significantly shortens the service life of the fixed bearing 103 .

3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 weist ebenfalls einen Rotor 16 auf, welcher beispielsweise als Blechpaket ausgebildet sein kann. 3 shows schematically an electrical machine 1 according to the invention. The electrical machine 1 also has a rotor 16, which can be designed, for example, as a laminated core.

Der Rotor 16 ist drehfest mit der Rotorwelle 2 verbunden. Die Rotorwelle 2 ist über zwei Lager, zwischen welchen der Rotor 16 auf der Rotorwelle 2 angeordnet ist, in einem Gehäuse gelagert, einem Festlager 3 und einem Loslager.The rotor 16 is connected to the rotor shaft 2 in a torque-proof manner. The rotor shaft 2 is mounted in a housing via two bearings, between which the rotor 16 is arranged on the rotor shaft 2, a fixed bearing 3 and a floating bearing.

Das Festlager 3 ist dabei in einem Gehäuselager 9 an der Rotorwelle 2 angeordnet. Das Festlager 3 weist einen zur Rotorwelle 2 hinweisenden Lagerinnenring 5 und einen Lageraußenring 4 auf. Dabei kann das Festlager 3 stirnseitig einen ersten Radialwellendichtring 11 und einen zweiten Radialwellendichtring 12 aufweisen.The fixed bearing 3 is arranged in a housing bearing 9 on the rotor shaft 2 . The fixed bearing 3 has an inner bearing ring 5 pointing towards the rotor shaft 2 and an outer bearing ring 4 . The fixed bearing 3 can have a first radial shaft sealing ring 11 and a second radial shaft sealing ring 12 on the face side.

Ferner weist die elektrische Maschine 1 einen Deckel 13 zur Abdeckung des Festlagers 3 auf der rotorabgewandten Seite auf.Furthermore, the electrical machine 1 has a cover 13 for covering the fixed bearing 3 on the side facing away from the rotor.

Der Deckel 13 ist dabei als Hohldeckel mit einem zu dem Festlager 3 weisenden Deckelhohlraum 17 ausgebildet.The cover 13 is designed as a hollow cover with a cover cavity 17 pointing towards the fixed bearing 3 .

Der Deckel 13 ist dabei mit dem Gehäuselager 9 mittels Schrauben 8 verschraubt. Zwischen dem Rotor 16, der Rotorwelle 2 und dem Gehäuselager 9 bzw. dem Festlager 3 ist ein Innenraum 10 ausgebildet.The cover 13 is screwed to the housing bearing 9 by means of screws 8 . An inner space 10 is formed between the rotor 16 , the rotor shaft 2 and the housing bearing 9 or the fixed bearing 3 .

Zwischen dem Deckel 13, dem Festlager 3 und der Rotorwelle 2 ist in diesem Anwendungsbeispiel fertigungstechnisch ein Hohlraum 7 vorhanden.Between the cover 13, the fixed bearing 3 and the rotor shaft 2, a cavity 7 is present in this example of production.

Die elektrische Maschine 1 weist zudem eine Durchgangsöffnung 6 auf. Diese kann als Bohrung ausgebildet sein. Die Durchgangsöffnung 6 erstreckt sich dabei durch das Gehäuselager 9 bis zum Deckel 13 in den Deckelhohlraum 17 hinein. Ferner ist die Durchgangsöffnung 6 im Bereich des Lageraußenrings 4 im Gehäuselager 9 angeordnet.The electrical machine 1 also has a through-opening 6 . This can be designed as a bore. The through-opening 6 extends through the housing bearing 9 to the cover 13 into the cover cavity 17 . Furthermore, the through opening 6 is arranged in the area of the bearing outer ring 4 in the housing bearing 9 .

Dabei überspannt der Deckelhohlraum 17 die Durchgangsöffnung 6 und den Hohlraum 7, so dass eine fluidische Verbindung des Innenraums 10 mit dem Hohlraum 7 ausgebildet wird.The cover cavity 17 spans the through-opening 6 and the cavity 7 so that a fluidic connection of the interior 10 to the cavity 7 is formed.

Die Durchgangsöffnung 6 bildet mit dem Deckelhohlraum 17 eine fluidische Verbindung aus, ebenso wie mit dem Innenraum 10.The through-opening 6 forms a fluidic connection with the cover cavity 17, as well as with the interior space 10.

Ebenso bildet der Deckelhohlraum 17 des Deckels 13 eine fluidische Verbindung mit dem Hohlraum 7 und der Durchgangsöffnung 6 aus.Likewise, the cover cavity 17 of the cover 13 forms a fluidic connection with the cavity 7 and the through-opening 6 .

Somit gibt es eine direkte fluidische Verbindung zwischen dem Innenraum 10 und dem Hohlraum 7 anhand der Durchgangsöffnung 6 und dem Deckelhohlraum 17. Vorzugsweise sind drei Durchgangsöffnungen 6 vorhanden, welche äquidistant über den Umfang verteilt sind.There is thus a direct fluidic connection between the interior 10 and the cavity 7 by means of the through-opening 6 and the cover cavity 17. There are preferably three through-openings 6, which are distributed equidistantly over the circumference.

4 zeigt die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 im Betrieb. Im Betrieb erhitzt sich der Rotor 16 und somit die Innenraumluft des Innenraums 10. 4 shows the electric machine 1 according to the invention in operation. During operation, the rotor 16 and thus the interior air of the interior 10 heat up.

Diese warme Luft umströmt /wärmt die Luft in der Durchgangsöffnung 6 als auch im Deckelhohlraum 17 sowie im Hohlraum 7, und bildet somit einen Temperaturpfad 14 aus.This warm air flows around/heats the air in the passage opening 6 as well as in the cover cavity 17 and in the cavity 7, and thus forms a temperature path 14.

Durch den Temperaturpfad 14 wird der Lageraußenring 4 des Festlagers 3 mit warmer Luft umströmt. Durch den Temperaturpfad 14 kann somit die Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 reduziert werden. Ferner wird der Deckel 13, hier der Hohldeckel umströmt, so dass Temperatur abgeführt werden kann und eine Kühlung des Rotors 16 bewirkt wird.Warm air flows around the bearing outer ring 4 of the fixed bearing 3 through the temperature path 14 . The temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 can thus be reduced by temperature path 14 . Furthermore, the cover 13, in this case the hollow cover, is flowed around so that the temperature can be dissipated and the rotor 16 is cooled.

Weiterhin ist durch die Durchgangsöffnung 6 die Wärmeabfuhr von dem Lageraußenring 4 auf den Deckel 13 unterbrochen. Somit wird ebenfalls eine zu hohe Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 vermieden.Furthermore, the heat dissipation from the bearing outer ring 4 to the cover 13 is interrupted by the through-opening 6 . Thus, too high a temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 is avoided.

Durch die fluidische Verbindung kann somit die Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 vermieden werden. Die Nutzung der warmen Innenraumluft kann zu einer Reduktion der Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 und damit zu einer Steigerung der Lagerperformance führen.The temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 can thus be avoided by the fluidic connection. The use of warm interior air can lead to a reduction in the temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 and thus to an increase in bearing performance.

Ferner wird durch die fluidische Verbindung zwischen dem Hohlraum 7 und dem Innenraum 10 die Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum 7 und dem Innenraum 10 eliminiert.Furthermore, the pressure difference between the cavity 7 and the interior 10 is eliminated by the fluidic connection between the cavity 7 and the interior 10 .

Somit wird durch die Reduktion der Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 als auch der Eliminierung der Druckdifferenz zwischen den Festlagerseiten eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer des Festlagers 3 erzielt.A significant increase in the service life of the fixed bearing 3 is thus achieved by reducing the temperature difference between the bearing inner ring 5 and the bearing outer ring 4 and by eliminating the pressure difference between the fixed bearing sides.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Deckels 13a. 5 shows a further embodiment of a cover 13a.

Dieser weist, korrespondierend zu jeder Durchgangsöffnung 6 Fluidverbindungskanäle 15 im Deckel 13a auf, welche beispielsweise als Bohrung ausgeführt sein können. Vorzugsweise sind drei Durchgangsöffnungen 6 vorhanden, welche äquidistant über den Umfang verteilt sind, sowie entsprechend dazu drei Fluidverbindungskanäle 15.This has, corresponding to each through opening 6, fluid connection channels 15 in the cover 13a, which can be embodied as a bore, for example. There are preferably three through-openings 6, which are distributed equidistantly over the circumference, and correspondingly three fluid connection channels 15.

Diese sind derart angeordnet, dass sie eine fluidische Verbindung des Innenraums 10 mit dem Hohlraum 7 über die Durchgangsöffnungen 6 ausbilden. These are arranged in such a way that they form a fluid connection between the interior space 10 and the cavity 7 via the through-openings 6 .

Durch die fluidische Verbindung kann somit ebenfalls die Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 vermieden werden. Die Nutzung der warmen Innenraumluft kann zu der Reduktion der Temperaturdifferenz zwischen Lagerinnenring 5 und Lageraußenring 4 und damit zu einer Steigerung der Lagerperformance führen.The temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 can thus also be avoided by the fluidic connection. The use of warm interior air can lead to a reduction in the temperature difference between bearing inner ring 5 and bearing outer ring 4 and thus to an increase in bearing performance.

Ferner wird durch die fluidische Verbindung zwischen Hohlraum 7 und Innenraum 10 die Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum 7 und dem Innenraum 10 eliminiert.Furthermore, the pressure difference between the cavity 7 and the interior 10 is eliminated by the fluidic connection between the cavity 7 and the interior 10 .

6 zeigt das Gehäuselager 9 mit drei äquidistant über den Umfang verteilten Durchgangsöffnungen 6, welche zu dem obigen Deckel 13a korrespondieren.
Die Durchgangsöffnungen 6 sind hier als Bohrungen ausgebildet und dienen ebenfalls zur Ausbildung des Temperaturpfades 14 zwischen dem Innenraum 10 und dem Hohlraum 7. Ferner dienen diese zur Ausbildung der fluidischen Verbindung zwischen dem Innenraum 10 und dem Hohlraum 7 und damit zur Eliminierung von Druckdifferenzen. 6 shows the housing bearing 9 with three through openings 6 distributed equidistantly over the circumference, which correspond to the above cover 13a.
The passage openings 6 are formed here as bores and also serve to form the temperature path 14 between the interior 10 and the cavity 7. They also serve to form the fluidic connection between the interior 10 and the cavity 7 and thus to eliminate pressure differences.

BezugszeichenlisteReference List

100100: elektrische Maschineelectric machine
101101: Rotorrotor
102102: Rotorwellerotor shaft
103103: Festlagerfixed bearing
104104: Lageraußenringbearing outer ring
105105: Lagerinnenringbearing inner ring
106106: Loslagerfloating bearing
107107: Hohlraumcavity
108108: Schraubescrew
109109: Gehäuselagerhousing bearing
110110: Innenrauminner space
111111: erste Dichtscheibefirst sealing washer
112112: zweite Dichtscheibesecond sealing washer
113113: DeckelLid
114114: erster Wärmepfadfirst heat path
115115: zweiter Wärmepfadsecond heat path
116116: dritter Wärmepfad third heat path
11: elektrische Maschineelectric machine
22: Rotorwellerotor shaft
33: Festlagerfixed bearing
44: Lageraußenringbearing outer ring
55: Lagerinnenringbearing inner ring
66: Durchgangsöffnungpassage opening
77: Hohlraumcavity
88th: Schraubescrew
99: Gehäuselagerhousing bearing
1010: Innenrauminner space
1111: erster Radialwellendichtringfirst radial shaft seal
1212: zweiter Radialwellendichtringsecond radial shaft seal
13,13a13:13a: DeckelLid
1414: Temperaturpfadtemperature path
1515: Fluidverbindungskanalfluid connection channel
1616: Rotorrotor
1717: Deckelhohlraumlid cavity
RR: radiale Richtungradial direction

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1741173 B1 [0006]

Claims

Electrical machine (1) comprising a rotor (16) and a rotor shaft (2) carrying the rotor (16), the rotor shaft (2) having at least two bearings, between which the rotor (16) is rotatably arranged in a housing, and which serve to support the radial forces and axial forces acting on the rotor shaft (2) on the housing side, with one of the bearings being designed as a fixed bearing (3) with a bearing inner ring (5) and a bearing outer ring (4), with the fixed bearing (3) in a housing bearing (9) is arranged to support the rotor shaft (2), and an interior space (10) is formed between the fixed bearing (3) and the housing bearing (9) and the rotor (16), and a cover (13, 13a) is arranged to cover the fixed bearing (3) on a housing bearing side facing away from the rotor (16), characterized in that at least one through opening (6) extending up to the cover (13, 13a) is made in the housing bearing (9), so that a fluid connection between the through-opening (6) and the interior (10) is formed.

Electrical machine (1) according to claim 1 , characterized in that during operation of the electrical machine (1) an interior fluid in the interior (10) and thereby in the at least one through-opening (6) is heated, so that the cover (13, 13a) is heated, and by which Heating of the lid (13,13a) dissipation of heat from the interior (10) is accomplished.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that through the rotor shaft (2), the fixed bearing (3) and the cover (13a) a cavity (7) is formed with a cavity fluid, and wherein between the at least one Through opening (6) and the cavity (7) at least one fluid connection channel (15) is introduced in the cover (13a) in such a way that a fluid connection between the cavity (7) and the interior (10) by means of the at least one through opening (6) and the fluid communication channel (15) is enabled.

Electrical machine (1) according to claim 3 , characterized in that during operation of the rotor (16) a temperature path (14) is formed between the cavity (7) and the interior (10) by means of the fluid connection channel (15), so that an existing temperature difference between the bearing inner ring (5) and the bearing outer ring (4) is eliminated or reduced.

Electrical machine (1) according to claim 3 or 4 , characterized in that three through openings (6) are provided in the housing bearing (9), which are introduced equidistantly over the circumference of the housing bearing (9) and between the three through openings (6) and the cavity (7) there is a fluid connection channel (15 ) is placed in the cover (13a).

Electrical machine (1) according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that through the rotor shaft (2), the fixed bearing (3) and the cover (13) a cavity (7) is formed with a cavity fluid, the cover (13) as a hollow cover with a to the fixed bearing (3) pointing cover cavity (17), the cover cavity (17) at least partially spanning the at least one through-opening (6) and the cavity (7), so that a fluidic connection is formed between the interior (10) and the cavity (7). .

Electrical machine (1) according to claim 6 , characterized in that during operation of the rotor (16) a temperature path (14) is formed between the cavity (7) and the interior (10) by means of the cover cavity (17), so that an existing temperature difference between the bearing inner ring (5) and the bearing outer ring (4) is eliminated or reduced.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one through opening (6) is arranged in the region of the bearing outer ring (4) in the housing bearing (9).

Method for operating an electrical machine (1) with a rotor (16), the electrical machine (1) having a rotor shaft (2) carrying the rotor (16) and the rotor shaft (2) having at least two bearings between which the rotor (16) is rotatably arranged in a housing and which serve to support the radial and axial forces acting on the rotor shaft (2) on the housing side, with one of the bearings acting as a fixed bearing (3) with a bearing inner ring (5) and a bearing outer ring (4 ) is formed, with the fixed bearing (3) being arranged in a housing bearing (9) for supporting the rotor shaft (2), and with an interior space (10 ) is formed, and wherein a cover (13,13a) for covering the fixed bearing (3) is arranged on a housing bearing side facing away from the rotor (16), characterized in that by means of at least one through opening extending up to the cover (13,13a). (6) in the housing bearing (9), the at least one through-opening (6) and the interior (10) are fluidically connected.

procedure after claim 9 , characterized in that a cavity (7) is formed by the rotor shaft (2), the fixed bearing (3) and the cover (13), wherein between the at least one through-opening (6) and the cavity (7) at least one fluid connection channel ( 15) is introduced into the cover (13), so that a fluidic connection is created between the cavity (7) and the interior (10) and during operation of the rotor (16) a temperature path (14) between the cavity by means of the fluidic connection (7) and the interior (10) by means of the at least one through-opening (6) and the fluid connection channel (15), so that an existing temperature difference between the bearing inner ring (5) and the bearing outer ring (4) is eliminated or reduced, and further a pressure difference occurring during operation between the cavity (7) and the interior (10) is eliminated by means of the fluidic connection.

procedure after claim 9 , characterized in that a cavity (7) is formed by the rotor shaft (2), the fixed bearing (3) and the cover (13a), the cover (13a) being a hollow cover with a cover cavity ( 17), wherein the cover cavity (17) at least partially spans the at least one through-opening (6) and the cavity (7), so that a fluidic connection is formed between the interior (10) and the cavity (7) and wherein at Operation of the rotor (16) by means of the fluidic connection creates a temperature path (14) between the cavity (7) and the interior (10) by means of the at least one through-opening (6) and the cover cavity (17), so that an existing temperature difference between the bearing inner ring (5) and the bearing outer ring (4) is eliminated or reduced and a pressure difference occurring during operation between the cavity (7) and the interior space (10) is eliminated by means of the fluidic connection.

Method according to any of the preceding claims 9 , 10 or 11 , characterized in that the method is carried out on an electrical machine (1) according to any one of the preceding claims.