-
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Traktionsmaschine.
-
In elektrischen Maschinen wird zur Statorwickelkopfkühlung und Rotorkühlung meist Öl als Kühlmedium eingesetzt. Durch eine jeweilige Kühlung des Rotors der elektrischen Maschine kann eine Leistung der elektrischen Maschine begrenzt sein. Infolgedessen ist die Leistung der elektrischen Maschine höher, je besser der Rotor gekühlt werden kann.
-
Aus der
EP 1 432 102 B1 ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor bekannt, wobei eine Kühlung durch Heatpipes erfolgt. Die Heatpipes weisen jeweils eine Warmzone, eine Transportzone und eine Kaltzone auf, wobei sich die Warmzonen bei Wärmequellen befinden und hierfür an stirnseitigen Wickelköpfen anliegen. Die Heatpipes bündeln in einen Kühler, der als Luft- oder Wasserkühler ausgebildet ist. Die Heatpipes können als Hülse im Luftspalt zwischen Stator und Rotor eingesetzt werden und dem Rotor als Bandage zur Fixierung von Permanentmagneten dienen.
-
Weiterhin ist aus der
DE 10 2017 129 212 A1 ein Rotor für einen Elektromotor bekannt, welcher eine Welle und ein mit der Welle verbundenes Rotorblechpaket aufweist. In dem Rotor ist ein Kühlmittelkanal ausgebildet, um einen Kühlmittelfluss durch den Kühlmittelkanal zu ermöglichen. Der Kühlmittelkanal weist einen ersten Abschnitt auf, welcher zumindest bereichsweise im Rotorblechpaket verläuft und das Rotorblechpaket weist an der Außenumfangsseite eine Hülse auf, um einen Austritt von Kühlmittel an der Außenumfangsfläche des Rotorblechpakets zu vermeiden.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu schaffen, welche ein besonders effizientes Kühlen eines Rotors für eine Traktionsmaschine besonders nah an Wärmequellen der Traktionsmaschine ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
-
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Traktionsmaschine. Die elektrische Traktionsmaschine ist insbesondere dazu eingerichtet, in einem Kraftfahrzeug eingesetzt zu werden, wodurch mittels der elektrischen Traktionsmaschine das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Zusätzlich zu dem Rotor umfasst die elektrische Traktionsmaschine einen Stator, relativ zu welchem der Rotor um eine Rotationsachse im Betrieb gedreht wird. Für das Antreiben des Kraftfahrzeugs kann die elektrische Traktionsmaschine elektrische Energie von einer Batterie, insbesondere einem Hochvoltspeicher, des Kraftfahrzeugs erhalten. Der Rotor umfasst ein Rotorblechpaket und eine das Rotorblechpaket radial umschließende Bandage. Das Rotorblechpaket umfasst eine Vielzahl an in axialer Richtung des Rotors aufeinander gestapelte Rotorbleche. Die axiale Richtung verläuft parallel zur Rotationsachse des Rotors.
-
Bei der Bandage handelt es sich um eine Hülse, welche dazu eingerichtet ist, das Rotorblechpaket gegen Fliehkräfte abzustützen. Weiterhin ist die Bandage dazu eingerichtet, das Rotorblechpaket umfangsseitig und somit radial nach außen zu einem Luftspalt hin abzudichten. Die radiale Richtung bezieht sich auf die Rotationsachse des Rotors und steht senkrecht auf der Rotationsachse. Der Luftspalt befindet sich umfangsseitig des Rotors zwischen dem Rotor und dem Stator der elektrischen Traktionsmaschine.
-
Bei dem Rotor ist es vorgesehen, dass zwischen einer Außenseite des Rotorblechpakets und der Bandage wenigstens ein Kühlkanal verläuft, in welchem ein Kühlfluid geführt werden kann, wodurch das Rotorblechpaket gekühlt wird. Mit anderen Worten ist zwischen dem Rotorblechpaket und der Bandage der wenigstens eine Kühlkanal angeordnet. In dem Kühlkanal wird in einem Betrieb der den Rotor aufweisenden elektrischen Traktionsmaschine das Kühlfluid geführt, bei welchem es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeit, insbesondere um Wasser oder um Öl, handeln kann. Die Kühlflüssigkeit nimmt im Betrieb des Rotors beim Durchströmen des wenigstens einen Kühlkanals Wärme von dem Rotorblechpaket auf, wodurch das Rotorblechpaket gekühlt wird. Durch das Kühlen des Rotorblechpakets kann eine Überhitzung des Rotorblechpakets im Betrieb des Rotors vermieden oder zumindest hinausgezögert werden, wodurch die den Rotor aufweisende elektrische Traktionsmaschine besonders effizient, insbesondere mit einer besonders großen Leistung, betrieben werden kann. Durch die Anordnung des wenigstens einen Kühlkanals zwischen der Außenseite des Rotorblechpakets und der Bandage ist der Kühlkanal besonders nah an jeweiligen Wärmequellen der elektrischen Traktionsmaschine im Betrieb angeordnet, sodass wärmequellennah mittels des den wenigstens einen Kühlkanal durchströmenden Kühlfluids gekühlt werden kann. Hierdurch kann die Wärme besonders effektiv von den jeweiligen Wärmequellen der elektrischen Traktionsmaschine abtransportiert werden.
-
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Kühlkanal in axialer Richtung des Rotors verläuft. Das bedeutet, dass der wenigstens eine Kühlkanal sich zumindest im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung der Rotationsachse des Rotors erstreckt. Der wenigstens eine Kühlkanal erstreckt sich hierbei insbesondere über eine gesamte Länge des Rotorblechpakets, wodurch das Rotorblechpaket über dessen gesamte Länge besonders effizient gekühlt werden kann. Die Länge des Rotorblechpakets erstreckt sich parallel zu der Rotationsachse des Rotors.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Kühlkanal durch das Rotorblechpaket und die Bandage begrenzt wird. Das bedeutet, dass das im Betrieb des Rotors durch den Kühlkanal strömende Kühlfluid unmittelbar entlang der Außenseite des Rotorblechpakets sowie unmittelbar entlang der Bandage fließt. Somit hat das Kühlfluid unmittelbaren Kontakt sowohl mit der Bandage als auch mit dem Rotorblechpaket im Betrieb des Rotors, wodurch das Kühlfluid besonders effizient Wärme von der Bandage sowie von dem Rotorblechpaket aufnehmen kann, wodurch wiederum der Rotor besonders effizient gekühlt werden kann.
-
In diesem Zusammenhang kann es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an der Außenseite des Rotorblechpakets wenigstens eine Nut vorgesehen ist, in welcher der Kühlkanal verläuft. Mit anderen Worten weist das Rotorblechpaket an dessen Außenseite für jeden bereitzustellenden Kühlkanal eine Nut auf, welche eine Querschnittsform sowie einen Verlauf des jeweiligen dadurch begrenzten Kühlkanals vorgibt. Die Bandage kann somit eine glatte, dem Rotorblechpaket zugewandte Innenoberseite aufweisen, wodurch der Kühlkanal durch die Nut begrenzende Wände des Rotorblechpakets sowie die glatte Innenseite der Bandage begrenzt wird. Durch das Einbringen der Nut außenseitig in das Rotorblechpaket kann der wenigstens eine Kühlkanal besonders einfach bereitgestellt werden. Weiterhin kann die Bandage aufgrund der glatten Innenoberfläche besonders einfach auf das Rotorblechpaket aufgesteckt werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bandage eine konstante Wandstärke aufweist. Mit anderen Worten weist die Bandage insbesondere die Form einer Zylinderhülse und somit eines hohlen Zylinders auf, mit einer konstanten Wandstärke. Durch das Vorsehen der Bandage mit der konstanten Wandstärke kann die Bandage besonders dünn und somit mit einer besonders geringen Wandstärke hergestellt werden, wodurch in Einbaulage ein magnetischer Luftspalt besonders gering ist. Bei dem magnetischen Luftspalt handelt es sich um einen Bereich, welcher frei von ferromagnetischem Material ist. Der magnetische Luftspalt erstreckt sich in radialer Richtung von dem Rotorblechpaket bis zu einem Statorblechpaket des Stators der elektrischen Traktionsmaschine. Je dünner die Bandage in ihrer Wandstärke ausgebildet ist, desto geringer ist der magnetische Luftspalt bei einer vorgegebenen Dicke des physikalischen Luftspalts zwischen einer Außenseite der Bandage und dem Stator. Der physikalische Luftspalt beschreibt einen Bereich, welcher tatsächlich mit Luft gefüllt ist und frei von Elementen der elektrischen Traktionsmaschine ist. Je kleiner der magnetische Luftspalt der elektrischen Traktionsmaschine ist, desto effizienter kann die elektrische Traktionsmaschine betrieben werden.
-
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rotor mehrere Kühlkanäle umfasst, wobei in wenigstens zwei der Kühlkanäle die Fließrichtungen des Kühlfluids zueinander entgegengesetzt verlaufen. Insbesondere verlaufen die mehreren Kühlkanäle in axialer Richtung des Rotors. Hierbei kann die Fließrichtung des Kühlfluids in einem ersten der Kühlkanäle von einer Abtriebsseite des Rotors zu einer gegenüberliegenden weiteren Seite des Rotors verlaufen und die Fließrichtung des Kühlfluids in dem zweiten Kühlkanal von der weiteren Seite des Rotors zu der Abtriebsseite des Rotors verlaufen. Insbesondere weisen in Umfangsrichtung des Rotors zueinander benachbarte Kühlkanäle einander entgegengesetzte Fließrichtungen auf. Die Fließrichtungen der jeweiligen Kühlkanäle alternieren somit über den Umfang des Rotors. Durch die gegenläufigen Fließrichtungen benachbarter Kühlkanäle kann der Rotor mittels des Kühlfluids besonders effektiv gekühlt werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die mehreren Kühlkanäle gleichmäßig über den Umfang des Rotorblechpakets verteilt angeordnet sind. Das bedeutet, dass sämtliche Kühlkanäle in Umfangsrichtung zu ihren jeweiligen in Umfangsrichtung benachbarten Kühlkanälen einen gleichen Abstand aufweisen. Durch die gleichmäßige Verteilung der mehreren Kühlkanäle über den Umfang des Rotorblechpakets kann das Rotorblechpaket im Betrieb besonders gleichmäßig mittels des Kühlfluids gekühlt werden, wodurch wiederum ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine erreicht werden kann. Eine Gefahr lokaler Überhitzungen im Rotorblechpaket kann durch die gleichmäßig verteilten Kühlkanäle besonders gut vermieden werden. Somit kann eine Beschädigungsgefahr des Rotors im Betrieb besonders gering gehalten werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rotor eine Rotorwelle umfasst, auf welcher das Rotorblechpaket drehfest angeordnet ist. Hierbei ist es weiterhin vorgesehen, dass an jeweiligen Stirnseiten des Rotorblechpakets jeweils eine Wuchtscheibe auf der Rotorwelle angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Wuchtscheiben an gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotorblechpakets jeweils an dem Rotorblechpaket anliegen. Die Wuchtscheiben sind dazu eingerichtet, den Rotor zu wuchten. Durch das Wuchten des Rotors können somit mittels der Wuchtscheiben Unwuchten des Rotors vermieden oder ausgeglichen werden. Wenigstens eine der Wuchtscheiben ist dazu eingerichtet, aus der Rotorwelle ausströmendes Kühlfluid zu dem wenigstens einen Kühlkanal zu führen. Das Kühlfluid strömt insbesondere aus einer radialen Bohrung der Rotorwelle aus und wird über die wenigstens eine Wuchtscheibe zu dem zwischen der Außenseite des Rotorblechpakets und der Bandage angeordneten Kühlkanal geführt. Mit anderen Worten ist die wenigstens eine Wuchtscheibe dazu eingerichtet, das Kühlfluid in radialer Richtung von der Rotorwelle zu dem wenigstens einen Kühlkanal zu führen. Diese Wuchtscheibe ermöglicht somit, dass das Kühlfluid sowohl innerhalb der Rotorwelle als auch in dem wenigstens einen Kühlkanal geführt werden kann. Mittels des Kühlfluids kann somit der Rotor an besonders vielen unterschiedlichen Bereichen gekühlt werden. Nach dem Durchströmen des Kühlfluids durch den Rotor verlässt das Kühlfluid den Rotor und kühlt z.b. die Statorwickelköpfe. Das Kühlfluid wird klassischerweise in einer Ölwanne gesammelt und mit einer Ölpumpe wieder dem Kreislauf zugeführt. Hierdurch kann Wärme von besonders vielen Komponenten der elektrischen Traktionsmaschine mittels des Kühlfluids aufgenommen werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine Wuchtscheibe allein oder gemeinsam mit der zugeordneten Stirnseite des Rotorblechpakets wenigstens einen Zuführkanal begrenzt, über welchen das aus der Rotorwelle ausströmende Kühlfluid zu dem wenigstens einen Kühlkanal geführt werden kann. Das bedeutet, dass sich der wenigstens eine Zuführkanal entweder durch die Wuchtscheibe hindurch erstreckt oder zwischen der Wuchtscheibe und der Stirnseite des Rotorblechpakets verläuft. Insbesondere kann für den wenigstens einen Zuführkanal eine Nut in der Wuchtscheibe vorgesehen sein, wobei über einen Querschnitt und einen Verlauf der Nut der Querschnitt und der Verlauf des Zuführkanals vorgegeben sind. Die Stirnfläche des Rotorblechpakets kann hierbei eben ausgestaltet sein, wobei die Stirnfläche des Rotorblechpakets gemeinsam mit die Nut begrenzenden Wandungen der Wuchtscheibe den Zuführkanal begrenzt. Dadurch, dass die Wuchtscheibe den wenigstens einen Zuführkanal bereitstellt, kann das Rotorblechpaket mit besonders wenigen Ausnehmungen, Öffnungen und Nuten hergestellt werden, wodurch das Rotorblechpaket wiederum besonders stabil ausgebildet ist.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Wuchtscheibe für jeden Kühlkanal einer vorgegebenen gemeinsamen Fließrichtung einen jeweiligen Zuführkanal begrenzt. Das bedeutet, dass jeder der Zuführkanäle in einen Kühlkanal mündet. Für sämtliche Kühlkanäle einer gemeinsamen Fließrichtung sind die zugeordneten Zuführkanäle in einer gemeinsamen Wuchtscheibe angeordnet. Das bedeutet, dass bei alternierenden Fließrichtungen die erste Wuchtscheibe sämtliche Zuführkanäle für Kühlkanäle mit einer ersten Fließrichtung begrenzt und die zweite Wuchtscheibe sämtliche Zuführkanäle für die Kühlkanäle der zweiten Fließrichtung begrenzt. Die jeweiligen Zuführkanäle münden in die zugeordneten Kühlkanäle. Hierdurch kann ein sicheres Führen des aus der Rotorwelle austretenden Kühlfluids zu den jeweiligen Kühlkanälen gewährleistet werden.
-
Die Erfindung kann des Weiteren eine elektrische Traktionsmaschine für ein Kraftfahrzeug betreffen, welche einen Stator und einen im Betrieb relativ zu dem Stator um eine Rotationsachse drehbaren Rotor umfasst. Bei dem Rotor handelt es sich insbesondere um den bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor beschriebenen Rotor. Dadurch, dass der Rotor besonders gut gekühlt werden kann, kann die elektrische Traktionsmaschine besonders effizient und mit besonders großer Dauerleistung betrieben werden.
-
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 einen schematischen Längsschnitt eines Rotors einer elektrischen Traktionsmaschine eines Kraftfahrzeugs; und
- 2 einen schematischen Querschnitt des Rotors gemäß 1.
-
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die Zeichnung zeigt einen Rotor 10 für eine elektrische Traktionsmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor 10 in 1 längsgeschnitten und in 2 quergeschnitten dargestellt ist. Das bedeutet, dass der Rotor 10 in 1 in axialer Richtung und somit entlang einer die axiale Richtung A vorgebenden Rotationsachse 12 des Rotors 10 geschnitten dargestellt ist und der Rotor 10 in 2 senkrecht zur axialen Richtung A und somit senkrecht zur Rotationsachse 12 geschnitten dargestellt ist.
-
Der Rotor 10 wird im Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine um die Rotationsachse 12 relativ zu einem Stator gedreht, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Der Rotor 10 umfasst eine vorliegend hohle Rotorwelle 14, ein auf die Rotorwelle 14 aufgestecktes und drehfest mit der Rotorwelle 14 verbundenes Rotorblechpaket 16, eine das Rotorblechpaket 16 in radialer Richtung und somit umfangsseitig nach außen umschließende Bandage 18 sowie zwei Wuchtscheiben 20. Jeweils eine der Wuchtscheiben 20 ist in axialer Richtung A des Rotors 10 vor und hinter dem Rotorblechpaket 16 auf der Rotorwelle 14 angeordnet, wodurch die jeweiligen Wuchtscheiben 20 an jeweiligen einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotorblechpakets 16 anliegen. Die Wuchtscheiben 20 sind dazu eingerichtet, eine Unwucht des Rotors 10 auszugleichen.
-
Um eine besonders effiziente wärmequellennahe Kühlung des Rotors 10 zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass der Rotor 10 wenigstens einen Kühlkanal 22, vorliegend mehrere Kühlkanäle 22, umfasst, welche zwischen einer Außenseite des Rotorblechpakets 16 und der Bandage 18 verlaufen. Durch die jeweiligen Kühlkanäle 22 wird im Betrieb der den Rotor 10 aufweisenden elektrischen Traktionsmaschine ein Kühlfluid geführt. Wie in 2 erkannt werden kann, umfasst der Rotor 10 mehrere, vorliegend sechs, Kühlkanäle 22, welche gleichmäßig über den Umfang des Rotors 10 verteilt angeordnet sind. Eine erste Fließrichtung 28 des Kühlfluids in den jeweiligen Kühlkanälen 22 kann von einer Abtriebsseite 24 des Rotors 10 zu einer der Abtriebsseite 24 gegenüberliegenden weiteren Seite 26 verlaufen. Wenigstens einer der Kühlkanäle 22 kann eine zu der ersten Fließrichtung 28 entgegengesetzte zweite Fließrichtung 30 aufweisen. Die zweite Fließrichtung 30 verläuft von der der Abtriebsseite 24 gegenüberliegenden weiteren Seite 26 in Richtung der Abtriebsseite 24. Vorliegend sind die Fließrichtungen jeweiligen benachbarter Kühlkanäle 22 alternierend, wie in 2 besonders gut erkannt werden kann. Jeweilige in Umfangsrichtung des Rotors 10 zueinander benachbarte Kühlkanäle 22 weisen jeweilige einander entgegengesetzte Fließrichtungen 28, 30 auf. Wie in 1 besonders gut erkannt werden kann, erstrecken sich sämtliche Kühlkanäle 22 in axialer Richtung A des Rotors 10.
-
Die Kühlkanäle 22 werden jeweils durch eine Außenseite des Rotorblechpakets 16 sowie die Bandage 18 begrenzt. Hierfür ist für jeden Kühlkanal 22 eine Nut in der Außenseite des Rotorblechpakets 16 vorgesehen, welche gemeinsam mit der Bandage 18 den jeweiligen Kühlkanal 22 begrenzt. Um einen besonders schmalen magnetischen Spalt zwischen dem Rotorblechpaket 16 des Rotors 10 und einem Statorblechpaket des Stators der elektrischen Traktionsmaschine erreichen zu können, ist es vorgesehen, dass die Bandage 18 mit einer durchgängig besonders dünnen Wandstärke ausgebildet ist, welche über die gesamte Bandage 18 konstant ist.
-
Vorliegend strömt das Kühlfluid über die Abtriebsseite 24 und somit eine Getriebeseite in die Rotorwelle 14 ein und strömt über Wellenöffnungen 32, welche in einer Mantelfläche der Rotorwelle 14 angeordnet sind, radial aus der Rotorwelle 14 aus. Für ein axiales Führen des aus der Rotorwelle 14 ausströmenden Kühlfluids zu den jeweiligen Kühlkanälen 22 begrenzen die Wuchtscheiben 20 jeweilige Zuführkanäle 34, welche in radialer Richtung R des Rotors 10 verlaufen. Die Zuführkanäle 34 werden vorliegend sowohl durch die Wuchtscheiben 20 als auch durch das Rotorblechpaket 16 begrenzt. Für jeden Zuführkanal 34 ist eine Nut in der jeweiligen zugeordneten Wuchtscheibe 20 vorgesehen. Somit werden die jeweiligen Zuführkanäle 34 durch jeweilige die Nut begrenzende Wandungen der zugeordneten Wuchtscheiben 20 sowie durch die jeweiligen Stirnseiten des Rotorblechpakets 16 umfangsseitig begrenzt. Jeweilige Zuführkanäle 34, mittels welchen das Kühlfluid zu sämtlichen Kühlkanälen 22 einer gemeinsamen Fließrichtung 28, 30 zugeführt wird, sind in einer gemeinsamen Wuchtscheibe 20 angeordnet. Das bedeutet, dass in der an der Abtriebsseite 24 angeordneten ersten Wuchtscheibe 20 sämtliche Zuführkanäle 34 angeordnet sind, mittels welchen das Kühlfluid zu den Kühlkanälen 22 mit der ersten Fließrichtung 28 zuführbar ist. Die zweite Wuchtscheibe 20 an der weiteren Seite 26 weist sämtliche Zuführkanäle 34 auf, mittels welchen das Kühlfluid zu sämtlichen Kühlkanälen 22 der zweiten Fließrichtung 30 zuführbar ist.
-
Dem beschriebenen Rotor 10 liegt der Gedanke zugrunde, dass zur Statorwickelkopfkühlung und Rotorkühlung Öl als Kühlmedium eingesetzt wird. Oftmals erfolgt eine Rotorkühlung im Inneren der Rotorwelle 14, wobei diese Kühlung einen großen Abstand zu Wärmequellen für den Rotor, wie Rotorwicklungen, Permanentmagnete oder wie der Stator aufweist. Beim Durchströmen des Öls durch die Rotorwelle 14 wird der Rotor 10 gekühlt. Das Öl verlässt über Bohrungen auf der Abtriebsseite 24 und der weiteren Seite 26 die Rotorwelle 14 und kühlt Statorwickelköpfe des Stators. Oftmals wird Öl durch das Rotorblechpaket 16 geleitet, beispielsweise nahe an einer Wärmequelle. Wird der Rotor 10 lediglich im Inneren der Rotorwelle 14 mit großem Abstand zur Wärmequelle gekühlt, dann ergibt sich ein hoher thermischer Widerstand mit Nachteilen in der Kühlwirkung. Die Bauteiltemperatur des Rotors 10 und damit indirekt die Qualität der Kühlung limitiert die Leistung der elektrischen Traktionsmaschine. Beim Kühlen des Rotors 10 mittels Kühlkanälen im Rotorblechpaket 16 stellt ein Abdichten des Rotorblechpakets 16 gegen Öl unter Einwirkung der Fliehkräfte eine Herausforderung und ein Qualitätsrisiko dar.
-
Bei dem in den Figuren gezeigten Rotor 10 tritt das Öl durch die Wellenöffnungen 32 an der Rotorwelle 14 radial nach außen und wird in den Zuführkanälen 34 mittels der Wuchtscheiben 20 radial nach außen geleitet. Hierbei können die Zuführkanäle 34 auf der Abtriebsseite 24 beispielsweise bei 0°, 120° und 240° in Bezug auf die Rotationsachse 12 angeordnet sein und auf der weiteren Seite 26 bei 60°, 180° und 300°. Die Zuführkanäle 34 können sich innerhalb der jeweiligen Wuchtscheiben 20 oder zwischen der jeweiligen Wuchtscheibe 20 und dem Rotorblechpaket 16 erstrecken.
-
Das Öl rinnt durch Freistellungen, vorliegend die Kühlkanäle 22, zwischen dem Rotorblechpaket 16 und der Bandage 18 axial hindurch und kühlt somit den Rotor 10 nahe der Wärmequelle, wobei ein Wärmeeintrag durch Rotorwicklungen des Rotors 10 oder durch Permanentmagnete des Rotors 10 oder durch den Stator als Wärmequelle erfolgt. Die erste Fließrichtung 28 verläuft von der Abtriebsseite 24 zu der weiteren Seite 26, wobei die jeweiligen diese erste Fließrichtung 28 aufweisenden Kühlkanäle 22 bei 0°, 120° und 240° angeordnet sein können. Die zweite Fließrichtung 30 verläuft von der weiteren Seite 26 zu der Abtriebsseite 24, wobei die der zweiten Fließrichtung 30 zugeordneten Kühlkanäle 22 bei 60°, 180° und 300° angeordnet sein können. Insbesondere ist die Bandage 18 öldicht ausgebildet, sodass kein Risiko eines Ölaustritts in den Luftspalt der elektrischen Traktionsmaschine besteht. Das Öl kann beispielswesie über eine Getriebeeingangswelle in die Rotorwelle 14 eingebracht werden und weist eine axiale Geschwindigkeit auf. Das in die Rotorwelle 14 eingebrachte Öl teilt sich zwischen der Abtriebsseite 24 und der weiteren Seite 26 auf beim Ausströmen aus der Rotorwelle 14.
-
Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine quellennahe Rotorkühlung in einer elektrischen Maschine, insbesondere der elektrischen Traktionsmaschine, umgesetzt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Rotor
- 12
- Rotationsrichtung
- 14
- Rotorwelle
- 16
- Rotorblechpaket
- 18
- Bandage
- 20
- Wuchtscheibe
- 22
- Kühlkanal
- 24
- Abtriebsseite
- 26
- weitere Seite
- 28
- erste Fließrichtung
- 30
- zweite Fließrichtung
- 32
- Wellenöffnung
- 34
- Zuführkanal
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1432102 B1 [0003]
- DE 102017129212 A1 [0004]
