DE102022126709A1 - Rotor und elektrische Maschine - Google Patents

Rotor und elektrische Maschine Download PDF

Info

Publication number
DE102022126709A1
DE102022126709A1 DE102022126709.1A DE102022126709A DE102022126709A1 DE 102022126709 A1 DE102022126709 A1 DE 102022126709A1 DE 102022126709 A DE102022126709 A DE 102022126709A DE 102022126709 A1 DE102022126709 A1 DE 102022126709A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
cooling
laminations
group
cooling channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022126709.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexandre Fischer
Amelie Magnenet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102022126709.1A priority Critical patent/DE102022126709A1/de
Publication of DE102022126709A1 publication Critical patent/DE102022126709A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eine elektrische Maschine (2) für einen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend einen hohlzylindrischen Rotorkörper (5), welcher drehfest mit einer Rotorwelle (6) verbunden und aus einer Vielzahl von paketierten Rotorblechen (7) gebildet ist, wobei die Rotorbleche (7) eine Mehrzahl von Kühlöffnungen (8) aufweisen, die im paketierten Zustand der Rotorbleche (7) eine Mehrzahl von sich axial durch den Rotorkörper (5) erstreckende und von einem Kühlfluid (9) durchströmbare Kühlkanäle (10) ausbilden, wobei der Rotorkörper (5) aus einer ersten Gruppe von Rotorblechen (11), einer zweiten Gruppe von Rotorblechen (12) und einer dritten Gruppe von Rotorblechen (13) gebildet ist, wobei die Kühlöffnungen (8) der ersten Gruppe von Rotorblechen (11) die sich axial durch den Rotorkörper (5) erstreckenden Kühlkanäle (10) bildet und die zweite Gruppe von Rotorblechen (12) eine Mehrzahl von ersten Verbindungsöffnungen (14) zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle (10) und die dritte Gruppe von Rotorblechen (13) eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsöffnungen (15) zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle (10) aufweist, so dass hierdurch ein fluidischer Kühlpfad (16) durch den Rotorkörper (5) ausgebildet ist, in dem das Kühlfluid (9) den Rotorkörper (5) in axialer Richtung abwechselnd durch die Kühlkanäle (10) durströmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen hohlzylindrischen Rotorkörper, welcher drehfest mit einer Rotorwelle verbunden und aus einer Vielzahl von paketierten Rotorblechen gebildet ist, wobei die Rotorbleche eine Mehrzahl von Kühlöffnungen aufweisen, die im paketierten Zustand der Rotorbleche eine Mehrzahl von sich axial durch den Rotorkörper erstreckende und von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle ausbilden. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine.
  • Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
  • Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
  • Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
  • Bei der Entwicklung der für E-Achsen und Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
  • Für die Statoren von elektrischen Maschinen ist beispielsweise die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.
  • Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche sowohl in das Blechpaket des Stators (siehe z. B. EP3157138 A1 ) als auch in die Nut zusätzlich zu den Leitern eingebracht werden (siehe z. B. Markus Schiefer: Indirekte Wicklungskühlung von hochausgenutzten permanenterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung, Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017).
  • Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen die Wicklungen direkt mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Eine verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Hydraulikflüssigkeit und Leiter in der Nut ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise DE102015013018 A1 eine Lösung für elektrische Maschinen mit Einzelzahnwicklung, wobei das Fluid direkt die Wicklungen, welche um die Zähne gewickelt sind, umströmt.
  • Neben der Kühlung der Statoren ist es grundsätzlich auch bekannt, die Rotoren der elektrischen Maschinen zu kühlen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Rotor zu realisieren, welcher eine hohe Kühlleistung bei gleichzeitig geringen Fertigungskosten bereitstellen kann. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine mit einer hohen Leistungsdichte und hoher Kühlleistung zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen hohlzylindrischen Rotorkörper, welcher drehfest mit einer Rotorwelle verbunden und aus einer Vielzahl von paketierten Rotorblechen gebildet ist, wobei die Rotorbleche eine Mehrzahl von Kühlöffnungen aufweisen, die im paketierten Zustand der Rotorbleche eine Mehrzahl von sich axial durch den Rotorkörper erstreckende und von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle ausbilden, wobei der Rotorkörper aus einer ersten Gruppe von Rotorblechen, einer zweiten Gruppe von Rotorblechen und einer dritten Gruppe von Rotorblechen gebildet ist, wobei die Kühlöffnungen der ersten Gruppe von Rotorblechen die sich axial durch den Rotorkörper erstreckenden Kühlkanäle bildet und die zweite Gruppe von Rotorblechen eine Mehrzahl von ersten Verbindungsöffnungen zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle und die dritte Gruppe von Rotorblechen eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsöffnungen zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle aufweist, so dass hierdurch ein fluidischer Kühlpfad durch den Rotorkörper ausgebildet ist, in dem das Kühlfluid den Rotorkörper in axialer Richtung abwechselnd durch die Kühlkanäle durströmt.
  • Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass hinsichtlich der Wärmeabfuhr optimierte Kühlpfade durch den Rotorkörper ausbilden lassen, wodurch sich beispielsweise entweder Magnete mit einem geringen Magnetisierungsgrad einsetzen lassen, wodurch sich eine entsprechende Kosteneinsparung realisieren lässt. Alternativ lässt sich bei gleichbleibenden Magneten deren Leistung durch die Kühlung entsprechend steigern.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Blechgeometrie der Rotorbleche so zu ändern, dass die Kühlkanäle inklusive Umlenkung in einem Blechpaket abgebildet werden können. Dazu werden drei verschiedene Gruppen von Rotorblechen verwendet, deren zusammenwirken nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • Eine Gruppe von Rotorblechen kann ein Rotorblech oder mehrere Rotorbleche umfassen.
  • Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Relevanz oder ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
  • Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst insbesondere eine Rotorwelle. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt. Bevorzugt ist die Hohlwelle der kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung eine zumindest abschnittsweise hohl ausgeführte Rotorwelle eines Rotors einer elektrischen Maschine.
  • Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung demnach der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere zusammen aus einem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Permanentmagneten sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen.
  • Der Rotor weist bevorzugt eine Mehrzahl von Rotorkörpern auf. Besonders bevorzugt sind die Rotorkörper im Wesentlichen gleichteilig, insbesondere im Wesentlichen identisch, ausgebildet. Höchst bevorzugt ist es, dass die Rotorkörper aus gleichteiligen, insbesondere im Wesentlichen identischen Rotorblechen gebildet sind. Die Rotorkörper sind also insbesondere bevorzugt aus einem Rotorblechpaket gebildet, welche aus einer Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen zusammengesetzt sind, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können in dem Rotorblechpaket durch Verklebung,
  • Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Permanentmagnete aufweisen.
  • Als Rotormagnet werden die in die Taschen des Rotorblechpakets einzubringenden Permanentmagnete verstanden. Permanentmagnete können bevorzugt in die Taschen des Rotorblechpakets eingebracht sein. Dabei kann pro Tasche ein einziger größerer, als Stabmagnet ausgebildeter Rotormagnet oder mehrere kleinere Permanentmagnetelemente ausgebildete Rotormagnete vorgesehen werden.
  • Ein Rotorblechpaket kann insbesondere einen Rotorkörper bilden. Als Rotorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Magnetelemente sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen und dergleichen aufweisen.
  • Die elektrische Maschine kann insbesondere als Rotationsmaschine ausgebildet sein. Die Rotationsmaschine kann insbesondere als Radialflussmaschine konfiguriert sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Querschnitt kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
  • Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 80 kW und insbesondere größer als 150 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 8.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 12.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 1500 U/min bereitstellt.
  • Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle im Querschnitt des Rotorkörpers auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine besonders gleichmäßige Kühlleistung erzielbar ist. Es ist besonders bevorzugt, dass der Durchmesser der Kreisbahn so gewählt ist, dass die Kühlkanäle radial unterhalb der Rotormagnete verlaufen. Es ist ferner bevorzugt, dass der Mittelpunkt der Kreisbahn koaxial zu der Rotationsachse des Rotors verläuft.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die ersten Verbindungsöffnungen der zweiten Gruppe von Rotorblechen und/oder die zweiten Verbindungsöffnungen der dritte Gruppe von Rotorblechen jeweils so ausgebildet sind, dass sie umfänglich benachbarte Kühlkanäle miteinander fluidisch verbinden. Es kann hierdurch erreicht werden, dass der Kühlpfad einen besonders geringen Druckverlust aufweist.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die ersten Verbindungsöffnungen der zweiten Gruppe von Rotorblechen und die zweiten Verbindungsöffnungen der dritte Gruppe von Rotorblechen so ausgebildet sind, dass ein mäanderförmig durch den Rotorkörper verlaufender Kühlpfad definiert ist, was eine druckverlustarme Ausbildung des Kühlpfads weiter unterstützt. Ferner bietet ein mäanderartiger Kühlpfad innerhalb der Rotorkörper eine optimierte und gleichmäßige Wärmeabfuhr. Ein mäanderartige Kühlpfad kann insbesondere die Kontaktfläche zwischen dem Kühlfluid und dem Rotorkörper vergrößern, und so auch eine bessere Kühlung der Rotormagnete bewirken.
  • Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass dieser mäanderförmige Kühlpfad aus den drei Gruppen von Rotorblechen realisiert ist, wobei die drei Gruppen von Rotorblechen nur aus drei Stanzvarianten eines Rotorblechs gebildet sind. Dabei können die drei Blechschnitte der drei Gruppen von Rotorblechen höchst bevorzugt mit einen Stanzwerkzeug mit gesteuerten Stempeln geschnitten werden. Gleichzeitig ist es hierbei weiterhin möglich die aus den Rotorblechen gebildeten Rotorkörper in vorbestimmten Winkeln zueinander zu verdrehen um hierdurch einen Verschränkungswinkel der elektrischen Maschine zu definieren, was dazu beitragen kann, das „Torque-Ripple“ der elektrischen Maschine zu minimieren.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Rotorkörper eine erste stirnseitige Endkappe und/oder eine zweite stirnseitige Endkappe aufweist, die jeweils wenigstens einen sich radial erstreckenden Zufuhrkanal besitzt, mittels dessen Kühlfluid aus der Rotorwelle einem der Kühlkanäle zuführbar ist. Eine Endkappe kann aus einem Rotorblech oder aber auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die erste stirnseitige Endkappe und/oder die zweite stirnseitige Endkappe jeweils eine Auslassöffnung aufweist, die mit einem der Kühlkanäle fluidisch verbunden ist, so dass Kühlfluid aus dem Rotorkörper abführbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das aus dem Rotor austretende Kühlfluid beispielsweise zur Kühlung der radial weiter äußeren Wickelköpfen verwendet werden kann.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen und bevorzugt im Wesentlichen identisch ausgeformt sind. Hierdurch kann zum einen eine gute Kühlwirkung erreicht werden, zum anderen eine kostengünstige Fertigung.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die ersten Verbindungsöffnungen und die zweiten Verbindungsöffnungen eine kreisringabschnittsartige Kontur aufweisen und bevorzugt im Wesentlichen identisch ausgeformt sind, was ebenfalls zu einer kostengünstigen Fertigung beitragen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen relativ dazu drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor nach einem der Ansprüche 1-8 ausgeführt ist. In diesem Zusammenhang kann die elektrische Maschine insbesondere auch als Radialflussmaschine ausgebildet sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
    • 2 eine elektrische Maschine in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
    • 3 einen Rotor in einer perspektivischen Axialschnittansicht,
    • 4 einen Rotor in einer Axialschnittansicht mit zwei Rotorkörpern in separaten perspektivischen Ansichten,
    • 5 einen Rotor in einer perspektivischen Frontansicht,
    • 6 eine Detailansicht auf die Kühlkanäle aus einer perspektivischen Frontalansicht,
    • 7 drei Blechschnitte der drei Gruppen von Rotorblechen jeweils in einer Frontalansicht,
    • 8 zwei Endkappen und ein Rotorkörper jeweils in einer Frontalansicht,
    • 9 einen Rotorkörper mit herausgezogener Rotorwelle in einer perspektivischen Darstellung.
  • Die Erfindung wird anhand einer elektrischen Maschine 2 für einen Antriebsstrang 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es auch exemplarisch in der 1 skizziert ist, nachfolgend näher erläutert.
  • Wie man anhand der 2 erkennen kann, umfasst die elektrische Maschine 2, einen Stator 20 und einen relativ dazu drehbar gelagerten Rotor 1. In der gezeigten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 2 als Radialflussmaschine ausgebildet.
  • Der Rotor 1 besitzt einen hohlzylindrischen Rotorkörper 5, welcher drehfest mit einer Rotorwelle 6 verbunden und aus einer Vielzahl von paketierten Rotorblechen 7 gebildet ist, wobei die Rotorbleche 7 eine Mehrzahl von Kühlöffnungen 8 aufweisen, die im paketierten Zustand der Rotorbleche 7 eine Mehrzahl von sich axial durch den Rotorkörper 5 erstreckende und von einem Kühlfluid 9 durchströmbare Kühlkanäle 10 ausbilden.
  • Der Rotorkörper 5 ist hierzu aus einer ersten Gruppe von Rotorblechen 11, einer zweiten Gruppe von Rotorblechen 12 und einer dritten Gruppe von Rotorblechen 13 gebildet. Die Kühlöffnungen 8 der ersten Gruppe von Rotorblechen 11 bilden dabei die sich axial durch den Rotorkörper 5 erstreckenden Kühlkanäle 10, was sich auch gut aus der Zusammenschau von 3 mit der 7 nachvollziehen lässt.
  • Die zweite Gruppe von Rotorblechen 12 verfügt ferner über eine Mehrzahl von ersten Verbindungsöffnungen 14 zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle 10 und die dritte Gruppe von Rotorblechen 13 weist analog hierzu eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsöffnungen 15 zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle 10 auf. Die zweite Gruppe von Rotorblechen 12 und die dritte Gruppe von Rotorblechen 13 sind an den jeweiligen axialen distalen Enden des Rotorkörpers 5 angeordnet, so dass die Kühlkanäle 10 die komplette axiale Erstreckung des Rotorkörpers 5 durchziehen.
  • Durch diese drei Gruppen von Rotorblechen 11,12,13 ist ein fluidischer Kühlpfad 16 durch den Rotorkörper 5 ausgebildet, in dem das Kühlfluid 9 den Rotorkörper 5 in axialer Richtung abwechselnd durch die Kühlkanäle 10 durströmt. Dies kann besonders gut durch die Zusammenschau von 3 mit 5-6 nachvollzogen werden.
  • Aus der 4 ist ersichtlich, dass die Kühlkanäle 10 im Querschnitt des Rotorkörpers 5 auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Der 6 ist auch gut entnehmbar, dass die ersten Verbindungsöffnungen 14 der zweiten Gruppe von Rotorblechen 12 und die zweiten Verbindungsöffnungen 15 der dritten Gruppe von Rotorblechen 13 jeweils so ausgebildet sind, dass sie umfänglich benachbarte Kühlkanäle 10 miteinander fluidisch verbinden. Die ersten Verbindungsöffnungen 14 der zweiten Gruppe von Rotorblechen 12 und die zweiten Verbindungsöffnungen 15 der dritte Gruppe von Rotorblechen 13 sind so ausgebildet, dass ein mäanderförmig durch den Rotorkörper 5 verlaufender Kühlpfad 16 definiert ist.
  • Die 3 zeigt des Weiteren, dass der Rotorkörper 5 eine zweite stirnseitige Endkappe 18 aufweist, die wenigstens einen sich radial erstreckenden Zufuhrkanal 19 besitzt, mittels dessen Kühlfluid 9 aus der Rotorwelle 6 einem der Kühlkanäle 10 zuführbar ist. Dies ist auch in der 8 gezeigt. In der 8 ist ferner gezeigt, dass die erste stirnseitige Endkappe 17 eine Auslasskanal 22 aufweist, die mit einem der Kühlkanäle 10 fluidisch verbunden ist, so dass Kühlfluid 9 aus dem Rotorkörper 5 abführbar ist.
  • Die Kühlkanäle 10 weisen in der gezeigten Ausführungsform im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kontur auf und sind im Wesentlichen identisch ausgeformt. Die ersten Verbindungsöffnungen 14 und die zweiten Verbindungsöffnungen 15 besitzen eine kreisringabschnittsartige Kontur und sind ebenfalls im Wesentlichen identisch ausgeformt.
  • Die 9 zeigt die Rotorwelle 6 in einem aus dem Rotorkörper 5 herausgezogenen Zustand. Man erkannt anhand dieser Darstellung gut die Zufuhröffnung 21, die die Rotorwelle 6 fluidisch mit dem Zufuhrkanal 19 des Rotorkörpers 5 verbindet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rotor
    2
    elektrische Maschine
    3
    Antriebsstrang
    4
    Kraftfahrzeug
    5
    Rotorkörper
    6
    Rotorwelle
    7
    Rotorblechen
    8
    Kühlöffnungen
    9
    Kühlfluid
    10
    Kühlkanäle
    11
    erste Gruppe von Rotorblechen
    12
    zweite Gruppe von Rotorblechen
    13
    dritte Gruppe von Rotorblechen
    14
    Verbindungsöffnungen
    15
    Verbindungsöffnungen
    16
    Kühlpfad
    17
    Endkappe
    18
    Endkappe
    19
    Zufuhrkanal
    20
    Stator
    21
    Zufuhröffnung
    22
    Auslasskanal
  • 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 3157138 A1 [0007]
    • DE 102015013018 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Rotor (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eine elektrische Maschine (2) für einen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend einen hohlzylindrischen Rotorkörper (5), welcher drehfest mit einer Rotorwelle (6) verbunden und aus einer Vielzahl von paketierten Rotorblechen (7) gebildet ist, wobei die Rotorbleche (7) eine Mehrzahl von Kühlöffnungen (8) aufweisen, die im paketierten Zustand der Rotorbleche (7) eine Mehrzahl von sich axial durch den Rotorkörper (5) erstreckende und von einem Kühlfluid (9) durchströmbare Kühlkanäle (10) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (5) aus einer ersten Gruppe von Rotorblechen (11), einer zweiten Gruppe von Rotorblechen (12) und einer dritten Gruppe von Rotorblechen (13) gebildet ist, wobei die Kühlöffnungen (8) der ersten Gruppe von Rotorblechen (11) die sich axial durch den Rotorkörper (5) erstreckenden Kühlkanäle (10) bildet und die zweite Gruppe von Rotorblechen (12) eine Mehrzahl von ersten Verbindungsöffnungen (14) zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle (10) und die dritte Gruppe von Rotorblechen (13) eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsöffnungen (15) zur fluidischen Verbindung jeweils zweier Kühlkanäle (10) aufweist, so dass hierdurch ein fluidischer Kühlpfad (16) durch den Rotorkörper (5) ausgebildet ist, in dem das Kühlfluid (9) den Rotorkörper (5) in axialer Richtung abwechselnd durch die Kühlkanäle (10) durströmt.
  2. Rotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (10) im Querschnitt des Rotorkörpers (5) auf einer Kreisbahn angeordnet sind.
  3. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verbindungsöffnungen (14) der zweiten Gruppe von Rotorblechen (12) und/oder die zweiten Verbindungsöffnungen (15) der dritte Gruppe von Rotorblechen (13) jeweils so ausgebildet sind, dass sie umfänglich benachbarte Kühlkanäle (10) miteinander fluidisch verbinden.
  4. Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verbindungsöffnungen (14) der zweiten Gruppe von Rotorblechen (12) und die zweiten Verbindungsöffnungen (15) der dritte Gruppe von Rotorblechen (13) so ausgebildet sind, dass ein mäanderförmig durch den Rotorkörper (5) verlaufender Kühlpfad (16) definiert ist.
  5. Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (5) eine erste stirnseitige Endkappe (17) und/oder eine zweite stirnseitige Endkappe (18) aufweist, die jeweils wenigstens einen sich radial erstreckenden Zufuhrkanal (19) besitzt, mittels dessen Kühlfluid (9) aus der Rotorwelle (6) einem der Kühlkanäle (10) zuführbar ist.
  6. Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste stirnseitige Endkappe (17) und/oder die zweite stirnseitige Endkappe (18) jeweils eine Auslasskanal (22) aufweist, die mit einem der Kühlkanäle (10) fluidisch verbunden ist, so dass Kühlfluid (9) aus dem Rotorkörper (5) abführbar ist.
  7. Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (10) im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen und bevorzugt im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
  8. Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verbindungsöffnungen (14) und die zweiten Verbindungsöffnungen (15) eine kreisringabschnittsartige Kontur aufweisen und bevorzugt im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
  9. Elektrische Maschine (2), insbesondere für einen elektrischen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend einen Stator (20) und einen relativ dazu drehbar gelagerten Rotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-8 ausgeführt ist.
  10. Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) als Radialflussmaschine ausgebildet ist.
DE102022126709.1A 2022-10-13 2022-10-13 Rotor und elektrische Maschine Pending DE102022126709A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022126709.1A DE102022126709A1 (de) 2022-10-13 2022-10-13 Rotor und elektrische Maschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022126709.1A DE102022126709A1 (de) 2022-10-13 2022-10-13 Rotor und elektrische Maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022126709A1 true DE102022126709A1 (de) 2024-04-18

Family

ID=90469516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022126709.1A Pending DE102022126709A1 (de) 2022-10-13 2022-10-13 Rotor und elektrische Maschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022126709A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150381015A1 (en) 2014-06-27 2015-12-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor of rotary electric machine
DE102015013018A1 (de) 2015-10-07 2017-04-13 Audi Ag Stator für eine elektrische Maschine
EP3157138A1 (de) 2015-10-12 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kühlung eines blechpakets, blechpaket, rotor, stator und elektrische maschine
DE102018118274A1 (de) 2018-07-27 2020-01-30 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Endplatte für eine Rotoranordnung einer elektrischen Maschine, Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und Fahrzeug
DE102019120787A1 (de) 2019-08-01 2021-02-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Antriebseinheit, Hybridmodul und Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150381015A1 (en) 2014-06-27 2015-12-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rotor of rotary electric machine
DE102015013018A1 (de) 2015-10-07 2017-04-13 Audi Ag Stator für eine elektrische Maschine
EP3157138A1 (de) 2015-10-12 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kühlung eines blechpakets, blechpaket, rotor, stator und elektrische maschine
DE102018118274A1 (de) 2018-07-27 2020-01-30 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Endplatte für eine Rotoranordnung einer elektrischen Maschine, Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und Fahrzeug
DE102019120787A1 (de) 2019-08-01 2021-02-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Antriebseinheit, Hybridmodul und Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3989400A1 (de) Elektrische maschine, getriebemotor mit einer elektrischen maschine und fahrzeug mit einer elektrischen maschine
DE102021133029B4 (de) Stator
DE102020201127A1 (de) Elektrischer Antrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
DE102022126709A1 (de) Rotor und elektrische Maschine
WO2023061525A1 (de) Rotor, verfahren zur herstellung eines rotors und elektrische maschine
DE102022129063A1 (de) Rotor
DE102022131184A1 (de) Rotor und elektrische Maschine
DE102021108905A1 (de) Elektrische Maschine
DE102021108951A1 (de) Elektrische Maschine
DE102022101923A1 (de) Stator
DE102022121630A1 (de) Stator
DE102018000777A1 (de) Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors
DE102022105613A1 (de) Stator
DE102022119901A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine
DE102022113930A1 (de) Stator, elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung eines Stators und Hairpin-Leiter
DE102022121743A1 (de) Stator und Kit-of-parts
DE102021115529A1 (de) Elektrische Maschine
DE102022127198A1 (de) Stator und elektrische Maschine
DE102022106556A1 (de) Elektrische Maschine
DE102023100824A1 (de) Elektrische Maschine
DE102017001369A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102023100964A1 (de) Stator, Verfahren zur Herstellung eines Stators und Kit-of-parts
DE102022004841A1 (de) Rotor für eine Axialflussmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Axialflussmaschine für ein Kraftfahrzeug
DE102022117046A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Stators und Vergusswerkzeug zur Herstellung eines Stators
DE102022108729A1 (de) Stator, elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Stators

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings