DE102022131617A1 - Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102022131617A1
DE102022131617A1 DE102022131617.3A DE102022131617A DE102022131617A1 DE 102022131617 A1 DE102022131617 A1 DE 102022131617A1 DE 102022131617 A DE102022131617 A DE 102022131617A DE 102022131617 A1 DE102022131617 A1 DE 102022131617A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling
ring
retaining ring
projection
electrical machine
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
DE102022131617.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Udayakumar Nanjegowda
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.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd 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 Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority to DE102022131617.3A priority Critical patent/DE102022131617A1/de
Publication of DE102022131617A1 publication Critical patent/DE102022131617A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • 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
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227Heat sinks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (1) für eine elektrische Maschine (2) umfasst einen um eine Achse (D) herum erstreckten Haltering (10) mit Halterungen (100) für magnetische Elemente (11) und einen zum Haltering (10) koaxial angeordneten Kühlring (R), welcher zumindest einen Kühlpfad (130) für ein Kühlfluid (F) zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen in eine Aufnahme (101) des Halterings (10) eingreifenden Vorsprung (131) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung für eine elektrische Maschine, auf eine elektrische Maschine, auf ein Luftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung für eine elektrische Maschine.
  • Luftfahrzeuge werden in vielfältigen Ausgestaltungen angetrieben. Verbrennungsmaschinen, z.B. Kolbenmotoren oder Gasturbinentriebwerke, ermöglichen große Reichweiten und hohe Geschwindigkeiten. Antriebe mit einem oder mehreren Elektromotor(en) ermöglichen einen Einsatz von nachhaltig erzeugter Energie und sind mitunter besonders wartungsarm und leise.
  • Besonders im Luftfahrtbereich werden mitunter große Antriebsleistungen benötigt, wobei gleichzeitig möglichst kleine Motoren gewünscht sind. Zugleich wird typischerweise ein geringes Gesamtgewicht angestrebt. All dies kann die Abführung von im Betrieb entstehender Wärme erschweren. Eine besondere Bedingung stellen im Luftfahrtbereich zudem die Umgebungsbedingungen dar, die über einen sehr großen Bereich variierende Temperaturen aufweisen können.
  • Die US 2020/0211674 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für einen elektrischen Motor mit zick-zack-förmigen Kühlfinnen. Diese Lösung ist jedoch für einige Anwendungen nicht ausreichend robust.
  • Eine robuste Lösung für eine effektive Wärmeableitung und sichere Drehmomentübertragung stellt dabei regelmäßig eine Herausforderung dar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst robuste Kühlung für eine elektrische Maschine bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung für eine elektrische Maschine angegeben. Die Vorrichtung umfasst einen um eine Achse herum erstreckten Haltering mit Halterungen für magnetische Elemente und einen zum Haltering koaxial angeordneten Kühlring, welcher zumindest einen Kühlpfad für ein Kühlfluid zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen in eine Aufnahme, z.B. in Form einer Vertiefung, des Halterings eingreifenden Vorsprung aufweist.
  • Indem der Vorsprung in die Aufnahme des Halterings eingreift, ist eine besonders effektive Wärmeübertragung möglich. Durch den Eingriff wird ermöglicht, den Wärmeübergang zudem selbst bei verhältnismäßig starken thermischen Kontraktionen oder Ausdehnungen bei wechselnden Umgebungsbedingungen und abgerufenen Leistungen aufrechtzuerhalten. Über den zumindest einen Vorsprung und die Aufnahme kann zudem ein Drehmoment um die Achse übertragbar sein. Durch den Eingriff wird somit auch eine sichere Drehmomentübertragung möglich. Auf diese Weise wird eine besonders robuste Lösung einer Kühlung für eine elektrische Maschine wie etwa einen Elektromotor bereitgestellt.
  • Die Vorrichtung kann ferner einen am Kühlring und/oder am Haltering angeordneten Stift umfassen, mit welchem der zumindest eine Vorsprung des Kühlrings gegen die Aufnahme des Halterings drängbar ist. Mittels eines solchen Stifts kann in einfacher Weise der Kontakt und damit der Wärmeübergang verbessert werden.
  • Der Stift kann in axialer Richtung in den Kühlring eingesteckt sein, und zwar insbesondere eingepresst. Das erlaubt eine besonders einfache Herstellung, bei der zunächst der Haltering und der Kühlring zusammengesetzt werden und daraufhin der Stift eingesteckt wird. Dadurch und insbesondere durch ein Einpressen kann ein besonders guter Wärmeübergang sichergestellt werden.
  • Der zumindest eine Vorsprung kann einer von zwei benachbarten Vorsprüngen des Kühlrings sein. Die beiden benachbarten Vorsprünge des Kühlrings können durch den eingesteckten Stift auseinandergespreizt sein. Das ermöglicht eine Art Dübelverbindung, bei welcher die Vorsprünge als Dübel dienen.
  • Der Stift kann axial einseitig oder beidseitig mit einem Überstand vom Kühlring abstehen. Das ermöglicht eine Befestigung weiterer Teile an dem Stift, welcher durch seine Anordnung besonders gut zur Übertragung von Drehmoment dienen kann.
  • Der Überstand kann an einem mit einem Gehäuse fest verbundenen Strukturbauteil fixiert sein. Der Haltering und der Kühlring können im Gehäuse angeordnet sein. So wird eine Doppelnutzung des Stifts erzielt. Insbesondere kann so auf eine Drehmomentübertragung durch Finnen des Kühlrings verzichtet werden, sodass diese besonders dünn ausgebildet werden können.
  • Die Vorrichtung kann mehrere derartige Stifte umfassen. So wird eine besonders sichere Lösung bereitgestellt. Die Stifte können an jeweils einer Aufnahme, z.B. Vertiefung, des Halterings angeordnet sein, in welche zumindest ein Vorsprung, insbesondere jeweils ein Paar von Vorsprüngen des Kühlrings, eingreift/eingreifen.
  • Der Kühlring kann aus mehreren Kühlsegmenten zusammengesetzt sein. Optional weist jedes Segment einen Vorsprung oder ein Paar von Vorsprüngen auf, die in eine jeweilige Aufnahme des Halterings eingreifen und optional durch einen Stift gespreizt sind. Das erlaubt eine besonders einfache Herstellung des Kühlrings, z.B. mittels Strangpressen der einzelnen Kühlsegmente.
  • Die Kühlsegmente können aus Aluminium und/oder Magnesium bestehen oder Aluminium und/oder Magnesium umfassen. Diese Materialien ermöglichen einen besonders guten Wärmeübergang und sind zudem verhältnismäßig leicht. Ferner lassen sich diese Materialien gut in der Aufnahme spreizen.
  • Der Haltering kann innerhalb des Kühlrings angeordnet sein. Das Gehäuse kann außerhalb des Kühlrings angeordnet sein. So kann das Gehäuse den Kühlring sicher am Haltering halten.
  • Die Vorrichtung kann insbesondere in Form eines Stators für die elektrische Maschine ausgebildet sein. Die Vorrichtung umfasst optional Befestigungsstellen zur Befestigung an einem Träger, z.B. eines Luftfahrzeugs. Hierbei können Spulen des Stators durch den Kühlring über einen weiten Temperaturbereich besonders gut gekühlt werden.
  • An den Halterungen sind z.B. magnetische Elemente in Form der Spulen des Stators montierbar. Die Halterungen können in Form von Zähnen ausgebildet sein. Die Zähne können radial nach innen gerichtet sein. Derartige Zähne erlauben eine sichere Halterung der Spulen und eine gute Führung der magnetischen Feldlinien.
  • Die Vorrichtung kann ferner insbesondere um die Halterungen, z.B. in Form der Zähne, gewickelte magnetische Elemente in Form der Spulen umfassen.
  • Innerhalb des Halterings kann eine Öffnung für einen Rotor der elektrischen Maschine ausgebildet sein. Bei der elektrischen Maschine kann es sich also um einen Innenläufer handeln. Alternativ dazu handelt es sich bei der elektrischen Maschine z.B. um einen Außenläufer.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Maschine bereitgestellt, z.B. für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Luftfahrzeug. Die elektrische Maschine umfasst die Vorrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung in Form eines Stators mit magnetischen Elementen, z.B. in Form von Spulen, und einen relativ zum Stator um die Achse drehbar gelagerten Rotor. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die obigen Angaben Bezug genommen.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Luftfahrzeug bereitgestellt, umfassend eine Rotoreinheit mit Rotorschaufeln und die elektrische Maschine nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung zum Antrieb der Rotoreinheit. Die Rotoreinheit und die elektrische Maschine bilden ein Antriebssystem für das Luftfahrzeug. Das Antriebssystem dient zur Erzeugung von Schub und/oder Auftrieb für das Luftfahrzeug.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung für eine elektrische Maschine angegeben, insbesondere zur Herstellung der Vorrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines um eine Achse herum erstreckten Halterings mit Halterungen für magnetische Elemente und mindestens einer Aufnahme; das Bereitstellen eines Kühlrings, welcher zumindest einen Kühlpfad für ein Kühlfluid zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen Vorsprung aufweist; und das Anordnen des Kühlrings koaxial zum Haltering derart, dass der mindestens eine Vorsprung des Kühlrings in die mindestens eine Aufnahme des Halterings eingreift, insbesondere sodass über den Vorsprung und die Aufnahme ein Drehmoment um die Achse übertragbar ist.
  • Hinsichtlich der Vorteile wird wiederum auf die obigen Angaben Bezug genommen.
  • Optional weist der Kühlring zumindest zwei benachbarte Vorsprünge auf, wobei das Verfahren ferner das Einstecken, insbesondere Einpressen, eines Stifts zwischen die zwei benachbarten Vorsprünge des Kühlrings umfasst, sodass diese gegen die Aufnahme des Halterings gedrängt werden. Das ermöglicht eine besonders sichere Halterung und einen besonders guten Wärmeübergang.
  • Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen in schematischen Darstellungen:
    • 1 ein Luftfahrzeug in Form eines Flugzeugs mit einer elektrisch angetriebenen Rotoreinheit;
    • 2 eine elektrische Maschine des Luftfahrzeugs gemäß 1 in einer Prinzipdarstellung;
    • 3 eine Vorrichtung der elektrischen Maschine gemäß 2 mit einem Haltering, mehreren Kühlsegmenten und einem Gehäuse;
    • 4 einen vergrößerten Ausschnitt von Teilen der Vorrichtung gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht;
    • 5 einen vergrößerten Ausschnitt von Teilen der Vorrichtung gemäß 3 in einer Draufsicht;
    • 6 eine Draufsicht auf eines der Kühlsegmente der Vorrichtung gemäß 3;
    • 7 eine perspektivische Ansicht eines der Kühlsegmente der Vorrichtung gemäß 3;
    • 8 eine aufgeschnittene Ansicht eines Teils der elektrischen Maschine des Luftfahrzeugs gemäß 1;
    • 9 eine Ansicht auf ein erstes axiales Ende der elektrischen Maschine gemäß 8;
    • 10 eine Ansicht auf ein zweites axiales Ende der elektrischen Maschine gemäß 8; und
    • 11 ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung für eine elektrische Maschine und der elektrischen Maschine.
  • 1 zeigt ein Luftfahrzeug 3 in Form eines elektrisch angetriebenen Flugzeugs mit einem Rumpf 30 und Flügeln 31.
  • Das Luftfahrzeug 3 umfasst ein Antriebssystem mit einer Rotoreinheit 32, die durch eine elektrische Maschine 2 des Antriebssystems angetrieben wird. Die Rotoreinheit 32 umfasst mehrere, hier exemplarisch zwei Rotorschaufeln 221. Die Rotorschaufeln 221 sind im gezeigten Beispiel an einer Nabe montiert und bilden damit einen Propeller. In alternativen Ausgestaltungen umfasst das Luftfahrzeug 2 z.B. einen Fan anstelle eines Propellers und/oder mehrere Antriebssysteme mit jeweils zumindest einem Propeller, Fan oder dergleichen.
  • 2 zeigt die elektrische Maschine 2 des Luftfahrzeugs 3. Die elektrische Maschine 2 ist in Form eines Elektromotors ausgebildet (der zusätzlich oder alternativ auch als Generator verwendbar sein kann). Konkret ist die elektrische Maschine 2 als Radialflussmaschine ausgebildet. Die elektrische Maschine 2 umfasst eine nachfolgend noch näher beschriebene Vorrichtung 1 als Stator, einen Rotor 20 und eine Welle 21.
  • Der Rotor 20 ist um eine Achse D relativ zur Vorrichtung 1 drehbar gelagert. Die Vorrichtung 1 ist fest an einem Träger des Luftfahrzeugs 3 montiert. Beispielsweise ist die Vorrichtung 1 relativ zum Rumpf 30 fixiert.
  • Der Rotor 20 umfasst eine Basis, an der mehrere (z.B. oberflächenmontierte) Magnete in Form von Permanentmagneten festgelegt sind. Die Magnete sind um die Achse D herum mit paarweise wechselnder Polarität an der Basis des Rotors 20 befestigt. Permanenterregte elektrische Maschinen erlauben besonders hohe Leistungsdichten und Drehmomentdichten. Die Basis ist an der Welle 21 fixiert. Die Magnete sind Spulen der Vorrichtung 1 zugewandt.
  • Ein elektrischer Strom durch die Spulen erzeugt ein Magnetfeld, welches den Rotor 20 in eine Drehung um die Achse D versetzt. Die elektrische Maschine 2 treibt die Rotoreinheit 32 über die Welle 21 an. Beispielseise ist die Rotoreinheit 32 an der Welle 21 befestigt oder anderweitig damit wirkverbunden.
  • Die 3-5 zeigen die Vorrichtung 1 der elektrischen Maschine 2. Die Vorrichtung 1 umfasst einen um die Achse D herum erstreckten Haltering 10 mit Halterungen 100 für die magnetischen Elemente 11 in Form der elektrischen Spulen. Der Haltering 10 definiert eine Öffnung 102, in welcher im zusammengebauten Zustand der elektrischen Maschine 2 der Rotor 20 drehbar angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 stellt den Stator der elektrischen Maschine 2 dar.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen zum Haltering 10 koaxial angeordneten Kühlring R. Der Kühlring R umgibt den Haltering 10. Der Kühlring R bildet im Allgemeinen zumindest einen Kühlpfad 130 für ein Kühlfluid F zumindest teilweise aus und weist mindestens einen in eine Aufnahme 101 des Halterings 10 eingreifenden Vorsprung 131 auf.
  • Der Kühlring R ist aus mehreren Kühlsegmenten 13 zusammengesetzt, könnte alternativ aber auch einstückig ausgebildet sein. Die einzelnen Kühlsegmente 13 sind untereinander gleich ausgebildet.
  • Eines der Kühlsegmente 13 ist in den 6 und 7 gezeigt. Die Kühlsegmente 13 umfassen jeweils mehrere Finnen 132, die in Form von Lamellen ausgebildet sind. Die Finnen 132 sind jeweils eben und erstrecken sich im gezeigten Beispiel ausgehend von einer Basis 133 des jeweiligen Kühlsegments 13 radial (in Bezug auf die Achse D) nach außen.
  • Die Kühlpfade 130 sind vorliegend jeweils zwischen zwei benachbarten Finnen 132 eines jeweiligen Kühlsegments 13 ausgebildet. So kann das Kühlfluid F durch die einzelnen Kühlsegmente 13 hindurch strömen. Bei dem Kühlfluid F handelt es sich beispielsweise um Luft, insbesondere um Außenluft aus einer Außenumgebung des Luftfahrzeugs 3, alternativ z.B. um Wasser. Die Dicke der Finnen 132 beträgt z.B. weniger als 1 mm, z.B. konkret 0,5 mm.
  • Die Basis 133 weist zwei Flügel auf, die jeweils einen Kreisbogen beschreiben. Die Flügel liegen jeweils flächig am Halteteil 10 an. Zwischen den Flügeln der Basis 133 ist ein Loch 134 ausgebildet. Das Loch 134 ist im Querschnitt kreisförmig. Das Loch 134 erstreckt sich geradlinig durch das Kühlsegment 13 hindurch, und zwar vorliegend im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung 1 parallel zur Achse D. Die Basis 133 beschreibt zwischen den Flügeln einen Bogen, durch welchen ein Teil des Lochs 134 definiert wird. Im Bereich des Bogens sind die daran angeordneten Finnen 132 kürzer als die übrigen Finnen 132 an den Flügeln. Im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung 1 ist das Loch 134 radial außerhalb des Außenumfangs des Halterings 10 angeordnet.
  • Jedes Kühlsegment 13 weist vorliegend (genau) zwei Vorsprünge 131 auf. Die Vorsprünge 131 stehen von der Basis 133 radial nach innen gerichtet ab (in entgegengesetzter Richtung zu den Finnen 132). Die Vorsprünge 131 definieren mit der Basis 133 das Loch 134 und sind zu ihren offenen, von der Basis 133 abgewandten Enden hin verjüngt.
  • Die Vorsprünge 131 sind benachbart zueinander angeordnet und durch einen Schlitz S voneinander getrennt. Der Schlitz S wird durch zwei einander zugewandte, ebene Flächen der Vorsprünge 131 definiert. Der Schlitz S verläuft im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung 1 parallel zur Achse D. Der Schlitz S erstreckt sich bis an das Loch 134. Somit ist das Loch 134 einseitig geschlitzt, nämlich vorliegend durch den Schlitz S einseitig offen. Die beiden Vorsprünge 131 verlaufen zangenförmig.
  • Wie insbesondere anhand der 3-5 ersichtlich, weist der Haltering 10 für jedes Kühlsegment 13 eine Aufnahme 101 auf. Die Aufnahmen 101 sind untereinander gleich ausgebildet. Vorliegend sind die Aufnahmen 101 jeweils in Form einer Vertiefung im Haltering 10 ausgebildet. Im Querschnitt sind die Aufnahmen 101 jeweils V-förmig ausgebildet. Die Aufnahmen 101 erstrecken sich parallel zur Achse D. Jede der Aufnahmen bildet eine Nut.
  • Im zusammengebauten Zustand sind die Vorsprünge 131 eines jeden Kühlsegments 13 in eine jeweilige Aufnahme 101 des Halteteils 10 eingesteckt. Ferner ist jeweils ein Stift 14 in das jeweilige Loch 134 eingesteckt, und zwar konkret eingepresst. Durch das Einstecken des Stifts 14 in das Loch 134 werden die Vorsprünge 131 in der Aufnahme 101 gespreizt, wodurch die voneinander abgewandten Flächen der Vorsprünge 131 gegen die Wände der Aufnahme 101 gepresst werden. So ist ein besonders guter Wärmeübergang möglich und zudem können so auch Drehmomente T um die Achse D zwischen dem Halteteil und den Kühlsegmenten 13 übertragen werden, falls nötig. Insbesondere werden die Kühlsegmente 13 hierbei relativ zum Halteteil 10 lagefixiert. Die Vorsprünge 131 dienen somit als Dübel, in welchen der Stift 14 eingesteckt (alternativ dazu z.B. eingeschraubt) ist.
  • Die Aufnahmen 101 sind vorliegend jeweils zwischen zwei Halterungen 100 (Zähnen) angeordnet, hier konkret an jeweils einem Zwischenzahn, welcher Wärme von den beiden angrenzenden Spulen aufnimmt und so besonders effektiv an die Kühlsegmente 13 weitergeben kann.
  • Die Kühlsegmente 13 bestehen aus Aluminium oder Magnesium, sodass die Vorsprünge besonders gut flexibel gegen die Wände der Aufnahmen 101 drängbar sind. Die Vorsprünge 131, optional die ganzen Kühlsegmente 13, sind im Beispiel mit einer Aluminiumnitrid-Beschichtung versehen. Das ermöglicht eine elektrische und magnetische Isolation. So kann der elektromagnetische Einfluss reduziert werden, wodurch die Aufnahmen 101 besonders tief ausgeführt werden können.
  • Radial außen sind die Kühlpfade 130 durch ein den Kühlring R aufnehmendes Gehäuse 12 berandet (siehe insbesondere 3-5). Das Gehäuse 12 ist in Form eines Rings ausgebildet. Das Gehäuse 12 weist Befestigungsstellen 120 auf, an welchen weitere Komponenten montierbar sind und/oder das Gehäuse 12 an einem Träger, insbesondere des Luftfahrzeugs 3 montierbar ist. Die Befestigungsstellen 120 sind hier in Form von Laschen mit jeweils einem Loch für eine Verschraubung ausgebildet. Die Laschen stehen radial nach außen ab. Die Befestigungsstellen sind an beiden axial gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 12 ausgebildet.
  • Das Gehäuse 12 ist einstückig ausgebildet, kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Auch der Haltering 10 ist einstückig ausgebildet, kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein.
  • Wie beispielsweise in 4 und 8 zu erkennen, stehen die genannten Stifte 14 mit beiden längsseitigen Enden mit jeweils einem Überstand 140 gegenüber dem jeweiligen Kühlsegment 13 vor. An diesen Überständen 140 sind beiderseits jeweils ein Strukturbauteil 15, 16 befestigt, vgl. 8-10. So ist an einem in 8 linken Ende der Vorrichtung 1, welches separat in 9 gezeigt ist, ein Strukturelement 15 befestigt, welches für jeden Stift 14 eine Aufnahme 150 aufweist. In die Aufnahmen 150 ist jeweils der Überstand 140 von einem der Stifte 14 in einer Richtung parallel zur Achse D eingesteckt. Ferner ist das Strukturbauteil am Gehäuse 12 befestigt, z.B. an den Befestigungsstellen 120. So kann zwischen dem Halteteil 10 und dem Gehäuse 12 über die Vorsprünge 131, die Stifte 14 und das Strukturbauteil 15 ein Drehmoment T übertragen werden, ohne dass hierbei Kräfte über die Finnen 132 fließen müssen.
  • Die Stifte 14 umfassen z.B. PEEK oder Aluminium oder bestehen daraus. Das Gehäuse 12 umfasst z.B. Titan oder Stahl oder besteht daraus. PEEK weist einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass bei hohen Temperaturen der Anpressdruck verstärkt werden kann. Der Haltering 10 umfasst z. B. (magnetisch wirksamen) Stahl, z.B. Elektroblech.
  • Wie in 10 gezeigt, ist auch an der axial gegenüberliegenden Seite ein Strukturbauteil 16 vorgesehen, welches aufnahmen 160 aufweist, welche auf die Überstände 140 der Stifte 14 aufgesteckt sind.
  • Um eine präzise Einstecktiefe sicherzustellen, ist an jedem Stift 14 ein Anschlag 141 ausgebildet, welcher an einen Gegenanschlag am Kühlsegment 13 und/oder am Strukturelement 16 anschlägt.
  • 11 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung 1 für die elektrische Maschine 2 und zur Herstellung der elektrischen Maschine 2. Das Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte:
    • Schritt S1: Bereitstellen eines um eine Achse D herum erstreckten Halterings 10 mit Halterungen 100 für magnetische Elemente 11 und mindestens einer Aufnahme 101.
    • Schritt S2: Bereitstellen eines Kühlrings R, welcher zumindest einen Kühlpfad 130 für ein Kühlfluid F zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen Vorsprung 131 aufweist. Hierbei können mehrere Kühlsegmente 13 hergestellt werden, z.B. durch Abschneiden von Stücken eines Strangpressprofils, und zum Kühlring R zusammengesetzt werden. Alternativ können auch Aluminiumbleche gestanzt werden, wobei mehrere Stücke axial zusammengesetzt werden, um ein Kühlsegment 13 zu bilden.
    • Schritt S3: Anordnen des Kühlrings R koaxial zum Haltering 10 derart, dass der mindestens eine Vorsprung 131 des Kühlrings R in die mindestens eine Aufnahme 101 des Halterings 10 eingreift, sodass über den Vorsprung 131 und die Aufnahme 101 ein Drehmoment T um die Achse D übertragbar ist. Das kann zunächst ohne die Stifte 14 erfolgen, was eine besonders einfache Montage erlaubt. Sodann werden die Stifte 14 eingesteckt. Optional werden die Stifte 14 vor dem Einstecken abgekühlt, sodass sie leicht einsteckbar sind und infolge eines Erwärmens die Vorsprünge 131 auseinander pressen. Auch das Gehäuse 12 kann aufgeschrumpft (vor dem Aufsetzen erwärmt) werden. Alternativ werden der Haltering 10 und der Kühlring R vor dem Einsetzen in das Gehäuse 12 abgekühlt.
    • Schritt S4: Herstellen der elektrischen Maschine 2 durch drehbares Montieren des Rotors 20 an der Vorrichtung 1.
  • Die beschriebene Lösung erlaubt es, eine besonders robuste Lösung einer Kühlung für eine elektrische Maschine bereitzustellen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    10
    Haltering
    100
    Halterung
    101
    Aufnahme
    102
    Öffnung
    11
    magnetisches Element
    12
    Gehäuse
    120
    Befestigungsstelle
    13
    Kühlsegment
    130
    Kühlpfad
    131
    Vorsprung
    132
    Finne
    133
    Basis
    134
    Loch
    14
    Stift
    140
    Überstand
    141
    Anschlag
    15
    Strukturbauteil
    150
    Aufnahme
    16
    Strukturbauteil
    160
    Aufnahme
    2
    elektrische Maschine
    20
    Rotor
    21
    Welle
    3
    Luftfahrzeug
    30
    Rumpf
    31
    Flügel
    32
    Rotoreinheit
    321
    Rotorschaufel
    D
    Achse
    F
    Kühlfluid
    R
    Kühlring
    S
    Schlitz
    T
    Drehmoment
  • 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
    • US 20200211674 A1 [0004]

Claims (18)

  1. Vorrichtung (1) für eine elektrische Maschine (2), umfassend: - einen um eine Achse (D) herum erstreckten Haltering (10) mit Halterungen (100) für magnetische Elemente (11) und - einen zum Haltering (10) koaxial angeordneten Kühlring (R), welcher zumindest einen Kühlpfad (130) für ein Kühlfluid (F) zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen in eine Aufnahme (101) des Halterings (10) eingreifenden Vorsprung (131) aufweist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen am Kühlring (R) und/oder am Haltering (10) angeordneten Stift (14), mit welchem der zumindest eine Vorsprung (131) des Kühlrings (R) gegen die Aufnahme (101) des Halterings (10) drängbar ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Stift (14) in axialer Richtung in den Kühlring (R) eingesteckt ist.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zumindest eine Vorsprung (131) einer von zwei benachbarten Vorsprüngen (131) des Kühlrings (R) ist, welche durch den eingesteckten Stift (14) auseinander gespreizt sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Stift (14) axial einseitig oder beidseitig mit einem Überstand (140) vom Kühlring (R) absteht.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der Überstand (140) an einem mit einem Gehäuse (12) fest verbundenen Strukturbauteil (15) fixiert ist.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, umfassend mehrere derartige Stifte (14).
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlring (R) aus mehreren Kühlsegmenten (13) zusammengesetzt ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Kühlsegmente (13) Aluminium und/oder Magnesium umfassen oder daraus bestehen.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Haltering (10) innerhalb des Kühlrings (R) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) in Form eines Stators für die elektrische Maschine (2) ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterungen (100) in Form von Zähnen für magnetische Elemente (11) in Form von Spulen ausgebildet sind.
  13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, ferner umfassend um die Halterungen (100) in Form der Zähne gewickelte magnetische Elemente (11) in Form der Spulen.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Halterings (10) eine Öffnung (102) für einen Rotor (20) der elektrischen Maschine (2) ausgebildet ist.
  15. Elektrische Maschine (2), insbesondere für ein Luftfahrzeug (3), umfassend: - die Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form eines Stators mit magnetischen Elementen (11) in Form von Spulen und - einen relativ zum Stator um die Achse (R) drehbar gelagerten Rotor (20).
  16. Luftfahrzeug (3) mit einer Rotorschaufeln (321) umfassenden Rotoreinheit (32) und der elektrischen Maschine (2) nach dem vorhergehenden Anspruch zum Antrieb der Rotoreinheit (32).
  17. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend: - Bereitstellen (S1) eines um eine Achse (D) herum erstreckten Halterings (10) mit Halterungen (100) für magnetische Elemente (11) und mindestens einer Aufnahme (101); - Bereitstellen (S2) eines Kühlrings (R), welcher zumindest einen Kühlpfad (130) für ein Kühlfluid (F) zumindest teilweise ausbildet und mindestens einen Vorsprung (131) aufweist; und - Anordnen (S3) des Kühlrings (R) koaxial zum Haltering (10) derart, dass der mindestens eine Vorsprung (131) des Kühlrings (R) in die mindestens eine Aufnahme (101) des Halterings (10) eingreift, insbesondere sodass über den Vorsprung (131) und die Aufnahme (101) ein Drehmoment (T) um die Achse (D) übertragbar ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Kühlring (R) zwei benachbarte Vorsprünge (131) aufweist, das Verfahren ferner umfassend: - Einstecken (S4) eines Stifts (14) zwischen die zwei benachbarten Vorsprünge (131) des Kühlrings (R), sodass diese gegen die Aufnahme (101) des Halterings (10) gedrängt werden.
DE102022131617.3A 2022-11-29 2022-11-29 Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs Pending DE102022131617A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022131617.3A DE102022131617A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022131617.3A DE102022131617A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022131617A1 true DE102022131617A1 (de) 2024-05-29

Family

ID=91026401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022131617.3A Pending DE102022131617A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022131617A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8137239U1 (de) 1981-12-21 1982-06-16 Aluminium-Walzwerke Singen Gmbh, 7700 Singen Motor mit einem stator aus koaxial angeordneten lamellenringen
DE19526689A1 (de) 1995-07-21 1997-01-23 Abb Management Ag Rohrgenerator
US20070152518A1 (en) 2003-12-04 2007-07-05 Tm4 Inc. Cooling assembly for electric machine
US20090115268A1 (en) 2007-11-06 2009-05-07 Steve Fleming Cooling Assembly for Large Diameter Electric Machines
US10270315B2 (en) 2015-08-19 2019-04-23 Tm4 Inc. Cast cooling arrangement for electric machines
US20200021167A1 (en) 2016-12-19 2020-01-16 Ziehl-Abegg Se Cooling Device for an Electric Motor and Electric Motor with Cooling Device
US20200211674A1 (en) 2018-12-31 2020-07-02 Nvidia Corporation Denoising ATAC-Seq Data With Deep Learning
EP4016813A1 (de) 2020-12-17 2022-06-22 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Elektromotor mit kühlvorrichtung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8137239U1 (de) 1981-12-21 1982-06-16 Aluminium-Walzwerke Singen Gmbh, 7700 Singen Motor mit einem stator aus koaxial angeordneten lamellenringen
DE19526689A1 (de) 1995-07-21 1997-01-23 Abb Management Ag Rohrgenerator
US20070152518A1 (en) 2003-12-04 2007-07-05 Tm4 Inc. Cooling assembly for electric machine
US20090115268A1 (en) 2007-11-06 2009-05-07 Steve Fleming Cooling Assembly for Large Diameter Electric Machines
US10270315B2 (en) 2015-08-19 2019-04-23 Tm4 Inc. Cast cooling arrangement for electric machines
US20200021167A1 (en) 2016-12-19 2020-01-16 Ziehl-Abegg Se Cooling Device for an Electric Motor and Electric Motor with Cooling Device
US20200211674A1 (en) 2018-12-31 2020-07-02 Nvidia Corporation Denoising ATAC-Seq Data With Deep Learning
EP4016813A1 (de) 2020-12-17 2022-06-22 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Elektromotor mit kühlvorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013109729A1 (de) Transversalfluss-Permanentmagnet-Rotationsvorrichtung
DE10009151A1 (de) Magnethalterung bzw. Verfahren zur Befestigung eines Magneten auf einem Trägerelement
DE102013226379A1 (de) Elektrische Maschine mit jeweils zumindest zwei Klemmnasen zur Befestigung eines Dauermagneten
DE102014019217A1 (de) Verfahren zum Stanzpaketieren eines Blechpakets
DE102007031524B4 (de) Magnet-Generator
DE10153578A1 (de) Wechselstromgenerator für Fahrzeuge mit Permanentmagneten im Rotor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE4423840A1 (de) Radialmagnetmotor
DE102012200882A1 (de) Elektrische Maschine mit einer Klemmnase zur Magnetbefestigung
DE102016210930A1 (de) Rotorblechpaket für eine elektrische Maschine
WO2013182338A2 (de) Stator für eine elektrische maschine und baugruppe, die den stator umfasst
DE102006041981A1 (de) Elektrische Maschine
WO2018050318A1 (de) Rotor für eine elektrische rotierende maschine
DE102015204872A1 (de) Käfigläufer für eine elektrische Asynchronmaschine mit einen Kurzschlussring stabilisierenden Zugankern
EP1796249B1 (de) Elektrische Maschine
DE102022131617A1 (de) Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs
DE102009001035A1 (de) Rotoranordnung für einen Elektromotor
DE102008040348A1 (de) Rotor für einen Elektromotor sowie Verfahren zu seiner Herstellung
WO2013156238A2 (de) Elektrische maschine mit einem lüfterrad mit hoher schaufelanzahl
WO2007107132A1 (de) Rotor für einen motor, insbesondere einen elektromotor
DE102007017875A1 (de) Lüfterhaube und Antrieb
DE102020101979A1 (de) Zentrifugaler flüssigkeitsgekühlter axialflussmotor
DE102015121219A1 (de) Anordnung für eine elektrische Maschine
DE102018220972A1 (de) Elektrischer Antrieb
DE102022131616A1 (de) Vorrichtung für eine elektrische Maschine eines Luftfahrzeugs
WO2024115578A1 (de) Vorrichtung für eine elektrische maschine eines luftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified