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Die Erfindung betrifft ein Aktivteil für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs. Das Aktivteil weist eine magnetfelderzeugende Komponente, ein Blechpaket zum Leiten eines magnetischen Flusses und zum Halten der magnetfelderzeugenden Komponente sowie Endscheiben, welche an axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets angeordnet sind, auf. Außerdem weist das Aktivteil mehrere, in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnete und sich axial durch das Blechpaket erstreckende Zuganker auf, welche zum Verspannen von Blechlamellen des Blechpakets an den Endscheiben befestigt sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug.
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Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Maschinen, welche beispielsweise als Antriebsmaschinen für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also beispielsweise Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, verwendet werden können. Solche elektrischen Maschinen weisen üblicherweise zwei Aktivteile in Form von einem ortsfesten Stator sowie einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor auf. Die Aktivteile weisen jeweils eine magnetfelderzeugende Komponente auf, welche von einem Blechpaket des jeweiligen Aktivteils gehalten wird. Das aus mehreren axial gestapelten Blechlamellen gebildete Blechpaket ist außerdem zum Führen des magnetischen Flusses der magnetfelderzeugenden Komponente ausgebildet.
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Zum Vorspannen des Blechpakets können Zuganker vorgesehen sein, welche durch das Blechpaket hindurchgeführt sind. Diese Zuganker sind an Endscheiben des Aktivteils befestigt, welche an axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets angeordnet sind. Ein solches Aktivteil in Form von einem Rotor ist beispielsweise aus der
DE 10 2018 213 609 A1 bekannt. Zum Kühlen des Rotors ist es aus der
DE 10 2018 213 609 A1 außerdem bekannt, die Rotorwelle mit einem Kühlmittel zu durchströmen, welches aus der Rotorwelle austreten und in einen Hohlraum zwischen einer Rotorwellenaußenseite und einer Blechpaketinnenseite eintreten kann. Die Ausbildung eines solchen Hohlraumes erfordert einen hohen Fertigungsaufwand.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach und kostengünstig ausgebildete Kühlung für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Aktivteil, eine elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Aktivteil für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs weist eine magnetfelderzeugende Komponente und ein Blechpaket zum Leiten eines magnetischen Flusses und zum Halten der magnetfelderzeugenden Komponente, auf. Außerdem weist das Aktivteil Endscheiben, welche an axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets angeordnet sind, und mehrere, in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnete und sich axial durch das Blechpaket erstreckende Zuganker, welche zum Verspannen von Blechlamellen des Blechpakets an den Endscheiben befestigt sind, auf. Dabei ist zumindest ein Zuganker hohl ausgebildet und bildet einen sich axial durch das Blechpaket erstreckenden, von Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal zum Kühlen der magnetfelderzeugenden Komponente aus.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine mit zwei Aktivteilen in Form von einem Stator und einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten, erfindungsgemäßen Rotor. Der Stator und/oder der Rotor ist als erfindungsgemäßes Aktivteil ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest der Rotor als erfindungsgemäßes Aktivteil ausgebildet. Die elektrische Maschine ist insbesondere eine Innenläufer-Maschine, sodass der Rotor von dem Stator umgeben ist und innerhalb des Stators drehbar gelagert ist. Der Stator weist ein Stator-Blechpaket mit einer magnetfelderzeugenden Komponente in Form von bestrombaren Statorwicklungen auf, welche an axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Stator-Blechpakets Wickelköpfe ausbilden. Der Rotor weist das Rotor-Blechpaket auf. Die Blechpakete sind aus mehreren, axial gestapelten und mechanisch verbundenen Blechlamellen ausgebildet. Die elektrische Maschine kann eine fremderregte Maschine, beispielsweise eine stromerregte Synchronmaschine (SSM), sein, sodass die magnetfelderzeugende Komponente des Rotors bestrombare Rotorwicklungen aufweist. Die elektrische Maschine kann auch eine Asynchronmaschine (ASM) sein, sodass die magnetfelderzeugende Komponente des Rotors einen Kurzschlusskäfig aufweist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine permanenterregte Maschine, beispielsweise eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM), sodass die magnetfelderzeugende Komponente des Rotors Permanentmagnete aufweist.
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Im Falle der fremderregten elektrischen Maschine kann das Rotor-Blechpaket in Schenkelpolbauweise gefertigt sein, bei welcher Wicklungsleiter der Rotorwicklungen um die Schenkelpole des Rotor-Blechpakets gewickelt sind. Im Falle der permanenterregten Maschine und der Asynchronmaschine kann das Rotor-Blechpaket in Vollpolbauweise gefertigt sein, welches Nuten oder Kanäle in Form von Kavitäten bzw. Hohlräumen für die Permanentmagnete bzw. Stäbe des Kurzschlusskäfigs aufweisen kann. Das Blechpaket zumindest eines Aktivteils weist dabei mehrere, sich axial erstreckende, kanalartige Durchführungen auf, durch welche die stabähnlichen Zuganker gesteckt sind. Die Zuganker sind dabei entlang der Umfangsrichtung verteilt, insbesondere äquidistant zueinander, in dem Blechpaket angeordnet und sind insbesondere im selben radialen Abstand zu der Mittelachse bzw. Rotationsachse der elektrischen Maschine angeordnet. Die Zuganker sind aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, gebildet oder zum Blechpaket hin mit einer elektrischen Isolation versehen. Durch die Zuganker kann das Blechpaket in axialer Richtung vorgespannt werden, sodass die Blechlamellen verpresst werden und Relativbewegungen der Blechlamellen zumindest reduziert werden.
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An axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets zumindest eines Aktivteils sind die Endscheiben angeordnet. Die Endscheiben können beispielsweise aus einem Metall ausgebildet sein. Im Falle des Rotors weisen die Endscheiben und das Rotor-Blechpaket jeweils einen axialen Durchgang für eine Rotorwelle des Rotors auf, welche mit dem Rotor-Blechpaket und den Endscheiben drehfest verbunden ist. Eine Form der Endscheibe ist dabei an das Blechpaket des jeweiligen Aktivteils bzw. dessen Oberflächenkontur angepasst. Im Falle eines Aktivteils mit bestrombaren Wicklungen, welche an den Stirnseiten des Blechpakets Wickelköpfe ausbilden, ist die Endscheibe derart ausgebildet, dass sie an den ebenen Stirnseitenbereichen vollflächig anliegt und beispielsweise Aussparungen oder Aufnahmen für die Wickelköpfe aufweist. Im Falle eines Rotors mit Permanentmagnet befüllten Kavitäten können die Endscheiben jeweils einen plattenförmigen Scheibenabschnitt aufweisen, welcher an der jeweiligen Stirnseite vollflächig anliegt und dabei die Kavitäten teilweise verschließen kann. An dem Scheibenabschnitt kann ein Kragenabschnitt axial abstehen.
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Zum axialen Vorspannen des Blechpakets mittels der Zuganker sind die Zuganker mit beiden Endscheiben mechanisch verbunden. Beispielsweise wird das Blechpaket verpresst und die Zuganker werden mit den Endscheiben verbunden, um das Blechpaket in dem verpressten Zustand zu halten. Beispielsweise können die Endscheiben Durchstecköffnungen aufweisen, durch welche Endabschnitte der Zuganker gesteckt sind. Die Endabschnitte können jeweils ein Gewinde aufweisen. Außerdem weist der Rotor Muttern auf, welche mit den durch die Durchstecköffnungen hindurchgesteckten Endabschnitten der Zuganker zum Befestigen der Zuganker an den Endscheiben verschraubt sind. Die Endscheiben dienen zur gleichmäßigen und großflächigen Kraftverteilung auf die Stirnseite des Blechpakets beim Verschrauben der Zuganker. Im Falle der permanenterregten elektrischen Maschine dienen die Endscheiben insbesondere als Wuchtscheiben zum Auswuchten des Rotors. Dazu können beispielsweise Wuchtbohrungen in den Kragenabschnitten der Endscheiben angeordnet werden.
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Zumindest ein Zuganker, insbesondere mehrere Zuganker, vorzugsweise alle Zuganker, zumindest eines Aktivteils werden dabei als kühlmittelführende Kühlkanäle ausgebildet und somit zur Kühlung des zumindest einen Aktivteils befähigt. Dazu ist der zumindest eine Zuganker hohl bzw. rohrförmig ausgebildet, sodass er ein Kühlmittel in axialer Richtung von der einen Stirnseite des Blechpakets durch das Blechpaket hindurch zu der axial gegenüberliegenden anderen Stirnseite des Blechpakets leiten kann und dabei Abwärme der magnetfelderzeugenden Komponente ableiten kann. Vorzugsweise ist der zumindest eine, den Kühlkanal ausbildende Zuganker rundrohrförmig ausgebildet. Der Zuganker ist also hohlzylindrisch ausgebildet und weist somit einen runden Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel auf. Eine Position, also der radiale Abstand zu der Mittelachse sowie eine Winkellage, des zumindest einen, den Kühlkanal ausbildenden Zugankers kann dabei derart im Blechpaket gewählt werden, dass der Zuganker nahe an den Wärmequellen, also der magnetfelderzeugenden Komponente, angeordnet ist.
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Durch die Mitnutzung der Zuganker zur Kühlung des Aktivteils kann in vorteilhafter Weise auf separate Kühlkanäle verzichtet werden.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Rotorwelle des Rotors als eine von Kühlmittel durchströmbare Hohlwelle ausgebildet ist. Zumindest eine, an einer der Endscheiben des Blechpakets axial überstehende Seite der Rotorwelle weist zumindest eine radiale Austrittsöffnung zum Auslassen des Kühlmittels aus der Hohlwelle auf. Die zumindest eine Seite, an welcher die zumindest eine radiale Austrittsöffnung angeordnet ist, ist dabei durch einen endseitigen Mantelabschnitt der Hohlwelle gebildet, welcher axial aus dem Rotor-Blechpaket herausragt und somit am Rotor-Blechpaket übersteht. Außerdem weist der Rotor insbesondere zumindest ein Kühlanschlusselement bzw. Kühlanschlussstück auf, welches zum Einleiten des Kühlmittels in den zumindest einen Zuganker mit einem ersten Endabschnitt des zumindest einen Zugankers sowie mit der zumindest einen radialen Austrittsöffnung fluidisch gekoppelt ist. Dem zumindest einen hohlen Zuganker wird also das Kühlmittel aus der Rotorwelle zugeführt, indem der zumindest eine hohle Zuganker über das Kühlanschlusselement mit der Hohlwelle fluidisch gekoppelt ist. Dazu wird der erste Endabschnitt des hohlen Zugankers, welcher eine Zugangsöffnung zu dem Kühlkanal ausbildet, mit dem Kühlanschlusselement gekoppelt, welches wiederum mit der zumindest einen radialen Austrittsöffnung der Rotorwelle gekoppelt ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass ein dem ersten Endabschnitt axial gegenüberliegender zweiter Endabschnitt des zumindest einen Zugankers zum Abschleudern des Kühlmittels in eine Umgebung des Rotors offen ausgebildet ist. Das Kühlmittel tritt also über die zumindest eine radiale Austrittsöffnung aus der Hohlwelle in das Kühlanschlusselement und strömt von dort aus über den ersten Endabschnitt in den hohlen Zuganker. Das Kühlmittel durchströmt den Zuganker und damit das Blechpaket und tritt über den zweiten, offen ausgebildeten Endabschnitt des Zugankers, welcher einen Abfluss des Kühlkanals ausbildet, wieder in die Umgebung aus. Durch die Rotationsbewegung des Rotors wird das ausgetretene Kühlmittel dabei radial abgeschleudert und kann beispielsweise auf die radial angrenzenden Wickelköpfe des Stators abgeschieden werden. So können die Wickelköpfe des Stators, an welchen sich oftmals sogenannte Hotspots bzw. Heißpunkt ausbilden, in vorteilhafter Weise mitgekühlt werden.
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Das zumindest eine Kühlanschlusselement ist insbesondere als ein Fitting ausgebildet ist, dessen eines Endstück mit der radialen Austrittsöffnung der Rotorwelle fügbar ist und dessen anderes Endstück mit einem ersten Endabschnitt des zumindest einen Zugankers fügbar ist. Beispielsweise ist das erste Endstück in die radiale Austrittsöffnung einsteckbar und das zweite Endstück auf den ersten Endabschnitt des zumindest einen Zugankers aufsteckbar. Das Fitting kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein und mit dem hohlen Zuganker sowie der Hohlwelle zusammengesteckt werden. Insbesondere sind dazu einander zugewandten Flächen des ersten Endabschnittes des Zugankers, der Endstücke des Fittings sowie der Austrittsöffnung als zueinander korrespondierende Dichtflächen ausgebildet, welche fluiddicht zusammengesteckt werden können. Auch können optional Dichtelemente zwischen die Flächen eingebracht werden. Solche Dichtelemente können beispielsweise O-Ringe oder durch eine spritzbare Dichtmasse ausgebildet sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Rotorwelle an zwei axial gegenüberliegenden, an den Endscheiben überstehenden Seiten radiale Austrittsöffnungen auf. Außerdem sind mehrere Zuganker als Kühlkanäle ausgebildet. Dabei sind die ersten Endabschnitte einer ersten Gruppe von Zugankern über jeweils einen Kühlanschluss mit Austrittsöffnungen der ersten Seite der Rotorwelle gekoppelt und die zweiten Endabschnitte der ersten Gruppe der Zuganker sind an der axial gegenüberliegenden zweiten Seite der Rotorwelle zum Abschleudern des Kühlmittels offen ausgebildet. Die ersten Endabschnitte einer zweiten Gruppe von Zugankern sind über jeweils ein Kühlanschlusselement mit Austrittsöffnungen an der zweiten Seite der Rotorwelle gekoppelt und die zweiten Endabschnitte der zweiten Gruppe der Zuganker sind an der ersten Seite der Rotorwelle zum Abschleudern des Kühlmittels offen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind alle Zuganker als Kühlkanäle ausgebildet, wobei jeweils ein Zuganker der ersten Gruppe und ein Zuganker der zweiten Gruppe in Umfangsrichtung abwechselnd zueinander in dem Blechpaket angeordnet sind. Hierfür sind die Austrittsöffnungen an der ersten Seite und die Austrittsöffnungen an der zweiten Seite der Rotorwelle in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Insbesondere weist jede Gruppe gleich viele Zuganker auf.
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Gemäß dieser Ausgestaltung ist das Blechpaket bidirektional von Kühlmittel durchströmbar. Dazu dienen die hohlen Zuganker der ersten Gruppe zum Leiten des Kühlmittels von der ersten Stirnseite des Blechpakets zu der zweiten Stirnseite des Blechpakets. Die hohlen Zuganker der zweiten Gruppe dienen zum Leiten des Kühlmittels von der zweiten Stirnseite des Blechpakets zu der ersten Stirnseite des Blechpakets. Hierfür sind die Zuganker der ersten Gruppe über jeweils ein Kühlanschlusselement fluidisch an die Austrittsöffnungen an der ersten Seite der Rotorwelle angeschlossen und die Zuganker der zweiten Gruppe sind über jeweils ein Kühlanschlusselement fluidisch an die Austrittsöffnungen an der zweiten Seite der Rotorwelle angeschlossen. Die jeweiligen unangeschlossenen Endabschnitte der Zuganker sind offen ausgebildet, sodass an beiden axialen Seiten des Rotors Kühlmittel, beispielsweise auf die radial benachbarten Wickelköpfe des Stators, abgeschieden werden kann.
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Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine bildet insbesondere eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs aus, sodass das Kraftfahrzeug als elektrifiziertes Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Aktivteil vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße elektrische Maschine sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten 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.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung eines Rotors für eine elektrische Maschine;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Blechpaket des Rotors;
- 3 eine perspektivische Darstellung einer Rotorwelle des Rotors;
- 4 eine perspektivische Darstellung von Endscheiben des Rotors;
- 5 eine perspektivische Darstellung von Zugankern des Rotors;
- 6 eine perspektivische Darstellung von Muttern des Rotors;
- 7 eine perspektivische Darstellung von Kühlanschlusselementen des Rotors;
- 8a-8e Strömungswege des Kühlmittels durch den in unterschiedlichen Ansichten gezeigten Rotors; und
- 9a-9d Montageschritten zum Fertigen des Rotors.
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In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Aktivteils für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, welches hier als Rotor 1 ausgebildet ist. Der Rotor 1 weist ein Blechpaket 2 auf, welches auch in 2 gezeigt ist. Das Blechpaket 2 ist aus axial, entlang einer Längsrichtung L aneinander gestapelten Blechlamellen bzw. Blechscheiben ausgebildet. Das Blechpaket 2 des Rotors 1 ist hier in Vollpolbauweise für eine elektrische Maschine in Form von einer permanenterregten elektrischen Maschine ausgebildet. Das Blechpaket 2 weist hierfür axiale Kavitäten 3 bzw. Hohlräume auf, in welche hier nicht gezeigte Permanentmagnete zur Erregung eines Rotormagnetfeldes eingefügt sein können. Außerdem weist das Blechpaket 2 einen axialen Durchgang 4 für eine Rotorwelle 5 auf, welche auch in 3 gezeigt ist. Die Rotorwelle 5 weist eine erste Seite 6a, welche einer sogenannten A-Seite der elektrischen Maschine zugeordnet ist, und eine zweite Seite 6b, welcher einer sogenannten B-Seite der elektrischen Maschine zugeordnet ist, auf.
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Die Rotorwelle 5 ist als Hohlwelle ausgebildet, sodass die Rotorwelle 5 von einem Kühlmittel zum Kühlen des Rotors 1 durchströmbar ist. Die Rotorwelle 5 weist einen von dem Blechpaket 2 umgebenen Strömungsbereich 7, einen ersten Kühlmittelaustrittsbereich 8a an der ersten Seite 6a, einen zweiten Kühlmittelaustrittsbereich 8b an der zweiten Seite 6b, einen ersten Lagerbereich 9a an der ersten Seite 6a und einen zweiten Lagerbereich 9b an der zweiten Seite 6b auf. Die Lagerbereiche 9a, 9b dienen zum Lagern der Rotorwelle 5, wobei der erste Lagerbereich 9a hier eine Verzahnung 10 zum Ausbilden einer Steckverzahnung mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs aufweist. Im Strömungsbereich 7 weist die Rotorwelle 5 einen ersten Durchmesser auf, in den Kühlmittelaustrittsbereichen 8a, 8b weist die Rotorwelle 5 einen im Vergleich zum ersten Durchmesser kleineren zweiten Durchmesser auf und in den Lagerberiechen 9a, 9b weist die Rotorwelle 5 einen im Vergleich zum ersten und zweiten Durchmesser kleineren dritten Durchmesser auf. Der erste Kühlmittelaustrittsbereich 8a weist erste Austrittsöffnungen 11a und der zweite Kühlmittelaustrittsbereich 8b weist zweite Austrittsöffnungen 11b auf. Die ersten Austrittsöffnungen 11a und die zweiten Austrittsöffnungen 11b sind in Umfangsrichtung U versetzt zueinander angeordnet. Über die ersten Austrittsöffnungen 11a kann Kühlmittel, welches der Rotorwelle 5 über die erste Seite 6a zugeführt wird, aus der Rotorwelle 5 austreten. Über die zweiten Austrittsöffnungen 11b kann Kühlmittel, welches den Strömungsbereich 7 durchströmt hat, aus der Rotorwelle 5 austreten.
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Der Rotor 1 weist außerdem Endscheiben 12a, 12b auf, welche auch in 4 gezeigt sind. Die Endscheiben 12a, 12b sind hier als Wuchtscheiben bzw. Stützscheiben ausgebildet und sind an axial gegenüberliegenden Stirnseiten 13a, 13b des Blechpakets 2 angeordnet. Dadurch verschließen die Endscheiben 12a, 12b außerdem zumindest teilweise die Kavitäten 3 und verhindern somit ein Herausrutschen der Permanentmagnete. Die Endscheiben 12a, 12b weisen einen plattenförmigen Scheibenabschnitt 14 auf, welcher insbesondere vollflächig anliegend an der jeweiligen Stirnseite 13a, 13b angeordnet wird. Außerdem weisen die Endscheiben 12a, 12b einen axial von dem Scheibenabschnitt 14 abstehenden Kragenabschnitt 15 auf, welcher axial von den Stirnseiten 13a, 13b absteht. Der Kragenabschnitt 15 kann zum Auswuchten des Rotors 1 verwendet werden, indem beispielsweise im Bereich einer Nut 15a in dem Kragenabschnitt 15 Wuchtbohrungen gesetzt werden. Der Scheibenabschnitt 14 weist jeweils einen Durchgang 16 für die Rotorwelle 5 auf.
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Da das Blechpaket 2 aus einzelnen Blechlamellen gebildet ist, sollen diese verpresst bzw. vorgespannt werden, sodass sie sich im Betrieb der elektrischen Maschine, beispielsweise beim Rotieren des Rotors 1, nicht verschieben. Dazu weist der Rotor 1 Zuganker 17 auf, welche auch in 5 gezeigt sind. Die Zuganker 17 können beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein. Die Zuganker 17 erstrecken sich in Umfangsrichtung U beabstandet zueinander axial durch das Blechpaket 2 sowie die stirnseitig angeordneten Endscheiben 12a, 12b. Hierfür weist das Blechpaket 2 Durchgangskanäle 18 und die Endscheiben 12a, 12b weisen Durchstecköffnungen 19 auf. Die Durchgangskanäle 18, der Durchgang 4 sowie wie Kavitäten 3 des Blechpakets 2 können beispielsweise durch Ausstanzen von Aussparungen in die Blechlamellen und fluchtendem Anordnen der Aussparungen beim Stapeln der Blechlamellen gebildet werden. Die Zuganker 17 sind mit den Endscheiben 12a, 12b mechanisch verbunden. Dazu weisen Endabschnitte 20a, 20b der Zuganker 17, welche an einen im Blechpaket 2 angeordneten Mittelabschnitt 21 der Zuganker 17 angrenzen und welche durch die Durchstecköffnungen 19 der Endscheiben 12a, 12b gesteckt sind und axial an den Scheibenabschnitten 14 der Endscheiben 12a, 12b überstehen, jeweils einen Gewindebereich 22 auf. Die Gewindebereiche 22 weisen dabei einen geringeren Durchmesser auf als die Mittelabschnitte 21 und dienen somit als Funktionsflächen zur Befestigung der Zuganker 17 an den Endscheiben 12a, 12b. Die Mittelabschnitte 21 können eine Funktionsfläche im Sinne einer Passung für eine Zentrierung zu den Durchstecköffnungen 19 und den Durchgangskanälen 18 aufweisen. Die Gewindebereiche 22 sind mit Muttern 23, welche auch in 6 gezeigt sind, verschraubt. Die Endscheiben 12a, 12b dienen somit hier zusätzlich als Unterlegscheiben für die Muttern 23 zur Kraftverteilung der von den Muttern 23 ausgehenden Kraft. Die Zuganker 17 sind hierbei hohl ausgebildet und fungieren somit zusätzlich als Kühlkanäle 24, welche ein Kühlmittel durch das Blechpaket 2 hindurch leiten können.
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Die Einleitung des Kühlmittels in die Kühlkanäle 24 wird über Kühlanschlusselemente 25a, 25b des Rotors 1 bereitgestellt, welche auch in 7 gezeigt sind und welche mit den Zugankern 17 sowie mit den Austrittsöffnungen 11a, 11b der Rotorwelle 5 fluidisch gekoppelt sind. Die ersten Kühlanschlusselemente 25a sind dabei mit den ersten Austrittsöffnungen 11a an der ersten Seite 6a der Rotorwelle 5 und die zweiten Kühlanschlusselemente 25b sind mit den zweiten Austrittsöffnungen 11b an der zweiten Seite der Rotorwelle 5 verbunden. Außerdem sind die Kühlanschlusselemente 25a, 25b mit Steckbereichen 26 der ersten Endabschnitte 20a der Zuganker 17 gekoppelt. Die zweiten Kühlanschlusselemente 25b sind dabei mit den zweiten Austrittsöffnungen 11b an der zweiten Seite 6b der Rotorwelle 5 sowie Steckabschnitten 26 der ersten Endabschnitte 21 der Zuganker 17 gekoppelt. Aus Herstellungsgründen können die zweiten Endabschnitte 20b der Zuganker ebenfalls Steckbereiche 26 aufweisen, welche jedoch nicht mit Kühlanschlusselementen 25a, 25b gekoppelt sind, sondern freiliegen. Die Steckbereiche 26 weisen einen kleineren Durchmesser auf als die Gewindebereiche 22 und dienen als Dichtflächen zum Abdichten einer Steckverbindung zwischen den Zugankern 17 und den Kühlanschlusselementen 25a, 25b. Die Kühlanschlusselemente 25a, 25b sind beispielsweise als Fittings 27 ausgebildet, welche in die Austrittsöffnungen 11a, 11b eingesteckt sowie auf die Steckabschnitte 26 der ersten Endabschnitte 20a der Zuganker 17 aufgesteckt werden können. Die Steckabschnitte 26 der zweiten Endabschnitte 20b der Zuganker 17 sind freiliegend ausgebildet, sodass der Kühlkanal 24 an den zweiten Endabschnitten 20b offen ausgebildet ist und somit das Kühlmittel, welches über die ersten Endabschnitte 20a in die Kühlkanäle 24 eintritt, an den zweiten Endabschnitten 20b austreten und radial abgeschieden werden kann.
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8a bis 8e zeigen dabei Strömungswege des Kühlmittels durch den in unterschiedlichen Ansichten dargestellten Rotors 1. 8a zeigt eine Draufsicht auf die A-Seite des Rotors 1 und 1b zeigt eine Draufsicht auf die B-Seite des Rotors 1. 8c zeigt eine Seitenschnittansicht durch den Rotor 1. 8d zeigt eine perspektivische Darstellung des Rotors 1 mit Blick auf die A-Seite und 8e zeigt eine perspektivische Darstellung des Rotors 1 mit Blick auf die B-Seite. Die durchgezogenen Pfeile zeigen jeweils den Strömungsweg des über die ersten Austrittsöffnungen 11a an der A-Seite aus der Rotorwelle 5 austretenden, in die ersten Kühlanschlusselemente 25a eintretenden und das Blechpaket 2 axial durchströmenden Kühlmittels, welches an der B-Seite radial abgeschieden wird. Die unterbrochenen Pfeile zeigen jeweils den Strömungsweg des über die zweiten Austrittsöffnungen 11b an der B-Seite aus der Rotorwelle 5 austretenden, in die zweiten Kühlanschlusselemente 25b eintretenden und das Blechpaket 2 axial durchströmenden Kühlmittels, welches an der A-Seite radial abgeschieden wird. Das Kühlmittel kann also radial an beiden Seiten 6a, 6b aus der Rotorwelle 5 austreten und das Blechpaket 2 entlang der axialen Richtung L bidirektional durchströmen.
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9a bis 9d zeigen dabei Montageschritte zum Fertigen des Rotors 1. Zunächst wird, wie in 9a gezeigt, die Rotorwelle 5 gefügt und dabei drehfest mit dem Blechpaket 2 verbunden. Anschließend werden, wie in 9b gezeigt, die Endscheiben 12a, 12b auf den Stirnseiten 13a, 13b des Blechpakets 2 angeordnet, indem die Scheibenabschnitte 14 vollflächig an die Stirnseiten 13a, 13b angelegt werden, und gefügt. In einem nächsten, in 9c gezeigten Schritt werden die Zuganker 17 gefügt, indem sie durch die Durchstecköffnungen 19 der Endscheiben 12a, 12b sowie die Durchgangskanäle 18 des Blechpakets 2 geschoben werden und die Gewindeabschnitte 22 der an den Scheibenabschnitten 14 überstehenden Endabschnitte 20a, 20b der Zuganker 17 mit den Muttern 23 verschraubt werden. Zuletzt werden, wie in 9d gezeigt, die Kühlanschlusselemente 25a, 25b gefügt, indem sie mit den Austrittsöffnungen 11a, 11b der Rotorwelle 5 sowie mit den Steckabschnitten 26 der ersten Endabschnitte 20a zusammengesteckt werden. Im Falle, dass die Steckverbindung nicht fluiddicht ist, können optionale Dichtelemente vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018213609 A1 [0003]
