DE102022208560A1

DE102022208560A1 - Rotor of an electric machine

Info

Publication number: DE102022208560A1
Application number: DE102022208560.4A
Authority: DE
Inventors: Manuel Gaertner; Bastian Vogt; Lin Feuerrohr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2023-12-14
Also published as: DE102022208559A1

Abstract

Rotor (1) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrisch erregten Synchronmaschine, mit einer um eine Rotorachse (2) drehbaren Rotorwelle (3), in der ein Wellenkühlkanal (4) verläuft, und mit mehreren entlang einer Umfangsrichtung des Rotors (1) angeordneten Schenkelpolen (5), zwischen denen Polnuten (6) gebildet sind zur Anordnung von elektrischen Leitern (7) einer Rotorwicklung (8), wobei die Schenkelpole (5) an den radial äußeren Polenden Polschuhe (9) aufweisen, wobei im Rotor (1) zumindest ein Kühlpfad (10) für ein Kühlmedium ausgebildet ist, der vom Wellenkühlkanal (4) der Rotorwelle (3) über zumindest einen Nutversorgungskanal (11) in eine der Polnuten (6) führt und in axialer Richtung zumindest durch einen Nutabschnitt der Polnut (6) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dassder Kühlpfad (10) innerhalb der jeweiligen Polnut (6) einen in einem Nutaußenbereich (6.2) liegenden Sammelkanal (12) zum axialen Abführen des Kühlmediums und zumindest einen von einem Nutgrund (6.1) in radialer Richtung bis in den Sammelkanal (12) führenden radialen Nutpfad (15) umfasst.Rotor (1) of an electrical machine, in particular an electrically excited synchronous machine, with a rotor shaft (3) which can be rotated about a rotor axis (2), in which a shaft cooling channel (4) runs, and with a plurality of leg poles arranged along a circumferential direction of the rotor (1). (5), between which pole grooves (6) are formed for arranging electrical conductors (7) of a rotor winding (8), the leg poles (5) having pole shoes (9) on the radially outer pole ends, at least in the rotor (1). a cooling path (10) is designed for a cooling medium, which leads from the shaft cooling channel (4) of the rotor shaft (3) via at least one groove supply channel (11) into one of the pole grooves (6) and in the axial direction at least through a groove section of the pole groove (6) runs, characterized in that the cooling path (10) within the respective pole groove (6) has a collecting channel (12) located in an outer region (6.2) of the groove for axially discharging the cooling medium and at least one of a groove base (6.1) in the radial direction into the collecting channel (12) leading radial groove path (15).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a rotor of an electrical machine according to the preamble of the main claim.

Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der US2003030333A1 bekannt, mit einer um eine Rotorachse drehbaren Rotorwelle, in der ein Wellenkühlkanal verläuft, und mit mehreren entlang einer Umfangsrichtung des Rotors angeordneten Schenkelpolen, zwischen denen Polnuten gebildet sind zur Anordnung von elektrischen Leitern einer Rotorwicklung, wobei die Schenkelpole an den radial äußeren Polenden Polschuhe aufweisen, wobei im Rotor zumindest ein Kühlpfad für ein Kühlmedium ausgebildet ist, der vom Wellenkühlkanal der Rotorwelle über zumindest einen Nutversorgungskanal in eine der Polnuten führt und in axialer Richtung zumindest durch einen Nutabschnitt der Polnut verläuft. Der Kühlpfad verläuft in den Polnuten jeweils innerhalb des Strangs von Leitern, also durch den Hohlraum zwischen den Leitern der jeweiligen Polnut.It is already a rotor of an electrical machine from the US2003030333A1 known, with a rotor shaft rotatable about a rotor axis, in which a shaft cooling channel runs, and with a plurality of leg poles arranged along a circumferential direction of the rotor, between which pole slots are formed for arranging electrical conductors of a rotor winding, the leg poles having pole shoes on the radially outer pole ends , wherein at least one cooling path for a cooling medium is formed in the rotor, which leads from the shaft cooling channel of the rotor shaft via at least one groove supply channel into one of the pole grooves and runs in the axial direction at least through a groove section of the pole groove. The cooling path runs in the pole slots within the strand of conductors, i.e. through the cavity between the conductors of the respective pole slot.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kühlung der Rotorwicklung verbessert wird, indem in der jeweiligen Polnut eine große Wärmeübertragungsfläche zur direkten Kühlung der Leiter der Polnut bereitgestellt wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Kühlpfad innerhalb der jeweiligen Polnut einen in einem Nutaußenbereich liegenden Sammelkanal zum axialen Abführen des Kühlmediums und zumindest einen von einem Nutgrund in radialer Richtung bis in den Sammelkanal führenden radialen Nutpfad umfasst.The rotor according to the invention of an electrical machine with the characterizing features of the main claim has the advantage that the cooling of the rotor winding is improved by providing a large heat transfer surface in the respective pole slot for direct cooling of the conductors of the pole slot. This is achieved according to the invention in that the cooling path within the respective pole groove comprises a collecting channel located in an outer region of the groove for axially discharging the cooling medium and at least one radial groove path leading from a groove base in the radial direction into the collecting channel.

Die Wärmeübertragungsflächen zur direkten Kühlung der Leiter der jeweiligen Polnut sind sowohl im Sammelkanal als auch im radialen Kühlpfadabschnitt gebildet.The heat transfer surfaces for direct cooling of the conductors of the respective pole groove are formed both in the collecting channel and in the radial cooling path section.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.The measures listed in the subclaims make advantageous developments and improvements of the rotor of an electrical machine specified in the main claim possible.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Leiter der jeweiligen Polnut mittels eines aushärtbaren Verbundmaterials zu einem Leiterverbund oder zu zwei Leiterverbünden, die insbesondere zwei Spulenseiten zweier Einzelspulen bilden, verbunden sind, wobei der jeweilige Leiterverbund für das Kühlmedium undurchlässig oder quasi-undurchlässig ist, wobei der radiale Nutpfad an zumindest einer Oberfläche des jeweiligen Leiterverbundes entlanggeführt ist. Auf diese Weise wird eine ausreichende Drehzahlfestigkeit der Rotorwicklung erreicht. Außerdem wird ermöglicht, dass die Leiter der jeweiligen Polnut auch einen Nutraum in Umfangsrichtung außerhalb der Polschuhe der beiden Schenkelpole zur Erzielung eines hohen Leiter-Füllfaktors, insbesondere Kupfer-Füllfaktors, ausfüllen können.It is particularly advantageous if the conductors of the respective pole groove are connected by means of a hardenable composite material to form a conductor composite or two conductor composites, which in particular form two coil sides of two individual coils, the respective conductor composite being impermeable or quasi-impermeable to the cooling medium, the radial Groove path is guided along at least one surface of the respective conductor assembly. In this way, sufficient speed stability of the rotor winding is achieved. In addition, it is possible for the conductors of the respective pole groove to also fill a groove space in the circumferential direction outside the pole pieces of the two leg poles in order to achieve a high conductor filling factor, in particular copper filling factor.

Vorteilhaft ist, wenn der zumindest eine radiale Nutpfad der jeweiligen Polnut gebildet ist durch einen Längsspalt zwischen einer Flankenseite eines der Schenkelpole und einer der Flankenseite zugewandten Seite des jeweiligen Leiterverbundes oder durch einen Längsspalt zwischen zwei Leiterverbünden oder durch einen insbesondere nutförmigen Kanal, der im jeweiligen Schenkelpol, insbesondere in einer Isolation des Schenkelpols, ausgeführt ist. Auf diese Weise wird eine große Wärmeübertragungsfläche zur Kühlung des Leiterverbundes der Rotorwicklung erzeugt und somit die Kühlung der Rotorwicklung weiter verbessert.It is advantageous if the at least one radial groove path of the respective pole groove is formed by a longitudinal gap between a flank side of one of the leg poles and a side of the respective conductor assembly facing the flank side or by a longitudinal gap between two conductor assemblies or by a particularly groove-shaped channel in the respective leg pole , in particular in an insulation of the salient pole, is carried out. In this way, a large heat transfer surface is created for cooling the conductor assembly of the rotor winding and thus the cooling of the rotor winding is further improved.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn in der jeweiligen Polnut zwischen den zwei Leiterverbünden jeweils ein Spalt-Einstellelement zur Einstellung der Spaltmaße der radialen Nutpfade vorgesehen ist, das insbesondere streifenförmig oder stabförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise können bezüglich einer einzelnen Polnut die Spaltmaße der radialen Nutpfade derart gleichmäßig eng eingestellt werden, dass das Kühlmedium stromauf der radialen Nutpfade aufgestaut wird und sich in axialer Richtung gleichmäßig auf die radialen Nutpfade verteilt.It is also advantageous if a gap adjustment element for adjusting the gap dimensions of the radial groove paths is provided in the respective pole groove between the two conductor assemblies, which is in particular strip-shaped or rod-shaped. In this way, with respect to a single pole groove, the gap dimensions of the radial groove paths can be set so uniformly narrow that the cooling medium is dammed upstream of the radial groove paths and is distributed evenly over the radial groove paths in the axial direction.

Auch vorteilhaft ist, wenn der Kühlpfad innerhalb der jeweiligen Polnut zusätzlich einen am Nutgrund liegenden Verteilerkanal zur axialen Verteilung des Kühlmediums umfasst. Auf diese Weise kann das Kühlmedium in axialer Richtung noch gleichmäßiger auf den zumindest einen radialen Nutpfad der jeweiligen Polnut verteilt werden, so dass eine gleichmäßige Kühlung der Leiterverbünde entlang deren axialen Erstreckung erreicht wird. Zusätzlich werden auch im Verteilerkanal auch Wärmeübertragungsflächen zur direkten Kühlung der Leiter der jeweiligen Polnut bereitgestellt.It is also advantageous if the cooling path within the respective pole groove additionally includes a distribution channel located at the bottom of the groove for axial distribution of the cooling medium. In this way, the cooling medium can be distributed even more evenly in the axial direction over the at least one radial groove path of the respective pole groove, so that uniform cooling of the conductor assemblies is achieved along their axial extent. In addition, heat transfer surfaces are also provided in the distribution channel for direct cooling of the conductors of the respective pole slot.

Des weiteren vorteilhaft ist, wenn pro Polnut mehrere, Nutversorgungskanäle vorgesehen sind, die in axialer Richtung zueinander beabstandet sind, jeweils in radialer Richtung verlaufen und in den jeweiligen Verteilerkanal münden. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums auf den Verteilerkanal erreicht werden.It is also advantageous if several groove supply channels are provided per pole groove, which are spaced apart from one another in the axial direction, each run in the radial direction and open into the respective distribution channel. In this way, an even distribution of the cooling medium across the distribution channel can be achieved.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Verteilerkanal der jeweiligen Polnut zumindest eine Ansaugöffnung zum Ansaugen von Gas, vorzugsweise Luft, umfasst, insbesondere an einem oder beiden der stirnseitigen Kanalenden, an dem oder an denen jeweils ein Abdeckelement vorgesehen ist, das die jeweilige Ansaugöffnung aufweist oder teilweise abdeckt. Auf diese Weise wird ein Gas-Kühlflüssigkeits-Gemisch im Kühlpfad erzeugt, so dass die von der Drehzahl des Rotors abhängige Menge an geförderter Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, begrenzt wird.Furthermore, it is advantageous if the distribution channel of the respective pole groove has at least one suction opening for sucking in gas, preferably wise air, includes, in particular on one or both of the front channel ends, on which or on which a cover element is provided, which has or partially covers the respective suction opening. In this way, a gas-coolant mixture is generated in the cooling path, so that the amount of coolant delivered, in particular oil, which is dependent on the speed of the rotor, is limited.

Vorteilhaft ist, wenn die Polnuten in radialer Richtung mittels von Nutverschlusselementen verschlossen sind, insbesondere im radialen Bereich der Polschuhe, wobei der Sammelkanal der jeweiligen Polnut durch einen Hohlraum zwischen dem Nutverschlusselement und dem zumindest einen Leiterverbund, und der Verteilerkanal der jeweiligen Polnut als Hohlraum zwischen dem Nutgrund und dem zumindest einen Leiterverbund gebildet ist. Auf diese Weise werden der Sammelkanal und der Verteilerkanal ohne Zusatzelemente in der jeweiligen Polnut gebildet.It is advantageous if the pole slots are closed in the radial direction by means of slot closure elements, in particular in the radial region of the pole shoes, with the collecting channel of the respective pole slot passing through a cavity between the slot closure element and the at least one conductor assembly, and the distribution channel of the respective pole slot as a cavity between the Groove base and the at least one conductor assembly is formed. In this way, the collecting channel and the distribution channel are formed in the respective pole groove without additional elements.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn der jeweilige Leiterverbund Leiter umfasst, die in Umfangsrichtung außerhalb der Polschuhe der beiden Schenkelpole der jeweiligen Polnut angeordnet sind. Der jeweilige Leiterverbund reicht also in Umfangsrichtung über den jeweiligen Polschuh des jeweiligen Schenkelpols hinaus. Auf diese Weise wird ein hoher Leiter-Füllfaktor, insbesondere Kupfer-Füllfaktor, in der jeweiligen Polnut erreicht.It is also advantageous if the respective conductor assembly comprises conductors which are arranged in the circumferential direction outside the pole shoes of the two leg poles of the respective pole groove. The respective conductor assembly therefore extends in the circumferential direction beyond the respective pole piece of the respective salient pole. In this way, a high conductor fill factor, in particular copper fill factor, is achieved in the respective pole slot.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Sammelkanal der jeweiligen Polnut zu zumindest einer Stirnseite des Rotors hin, insbesondere zu beiden Stirnseiten hin, offen ausgebildet ist zum Abführen des Kühlmediums. Auf diese Weise wird im Sammelkanal eine axiale Strömung hin zu dem zumindest einen Auslass des Sammelkanals erreicht.It is very advantageous if the collecting channel of the respective pole groove is designed to be open towards at least one end face of the rotor, in particular towards both end faces, for the purpose of discharging the cooling medium. In this way, an axial flow towards the at least one outlet of the collecting channel is achieved in the collecting channel.

Weiter vorteilhaft ist, wenn an den beiden Stirnseiten des Rotors jeweils eine Endkappe vorgesehen ist, die jeweils einen Wickelkopf der Rotorwicklung abdeckt und jeweils einen Stirnraum einschließt, in den die Sammelkanäle münden, wobei die Endkappen in einem radial äußeren Bereich, insbesondere am Umfang, jeweils Auslassöffnungen zum Abschleudern des Kühlmediums aufweisen. Auf diese Weise kann zusätzlich noch eine Kühlung der Wickelköpfe des Rotors erreicht werden.It is further advantageous if an end cap is provided on each of the two end faces of the rotor, each of which covers a winding head of the rotor winding and each encloses an end space into which the collecting channels open, the end caps being in a radially outer region, in particular on the circumference Have outlet openings for spinning off the cooling medium. In this way, cooling of the winding heads of the rotor can also be achieved.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt im Schnitt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine und
2 eine Ansicht des Rotors nach 1 im Schnitt entlang einer Linie II-II in 1.

An exemplary embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

1 shows in section a partial view of a rotor according to the invention of an electrical machine and
2 a view of the rotor 1 in section along a line II-II in 1 .

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the exemplary embodiment

1 zeigt im Schnitt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine. 1 shows in section a partial view of a rotor according to the invention of an electrical machine.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrisch erregten Synchronmaschine, umfasst eine um eine Rotorachse 2 drehbare Rotorwelle 3, in der ein Wellenkühlkanal 4 verläuft, und mehrere entlang einer Umfangsrichtung des Rotors 1 angeordnete Schenkelpole 5, zwischen denen Polnuten 6 gebildet sind zur Anordnung von elektrischen Leitern 7 einer Rotorwicklung 8. Die Schenkelpole 5 weisen an den bezüglich der Rotorachse 2 radial äußeren Polenden Polschuhe 9 auf. Im Rotor 1 ist zumindest ein Kühlpfad 10 für ein Kühlmedium, insbesondere eine Kühlflüssigkeit wie beispielsweise Öl, ausgebildet, der vom Wellenkühlkanal 4 der Rotorwelle 3 über zumindest einen Nutversorgungskanal 11 in eine der Polnuten 6 führt und in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 zumindest durch einen Nutabschnitt der Polnut 6 verläuft.The rotor 1 according to the invention of an electrical machine, in particular an electrically excited synchronous machine, comprises a rotor shaft 3 which can be rotated about a rotor axis 2 and in which a shaft cooling channel 4 runs, and a plurality of leg poles 5 arranged along a circumferential direction of the rotor 1, between which pole grooves 6 are formed Arrangement of electrical conductors 7 of a rotor winding 8. The leg poles 5 have pole shoes 9 at the radially outer pole ends with respect to the rotor axis 2. At least one cooling path 10 for a cooling medium, in particular a cooling liquid such as oil, is formed in the rotor 1, which leads from the shaft cooling channel 4 of the rotor shaft 3 via at least one slot supply channel 11 into one of the pole slots 6 and in the axial direction with respect to the rotor axis 2 at least through one Groove section of Polnut 6 runs.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kühlpfad 10 innerhalb der jeweiligen Polnut 6 einen in einem Nutaußenbereich 6.2 liegenden Sammelkanal 12 zum axialen Abführen des Kühlmediums und zumindest einen von einem Nutgrund 6.1 in radialer Richtung bis in den Sammelkanal 12 führenden radialen Nutpfad 15 umfasst. Der radiale Nutpfad 15 umfasst einen radialen Pfadabschnitt, muss jedoch ausdrücklich nicht ausschließlich radial verlaufen. Der radiale Nutpfad 15 führt zur Kühlung der Leiter 7 an dem in der Polnut 6 liegenden Teil der Rotorwicklung 8 vorbei.According to the invention, it is provided that the cooling path 10 within the respective pole groove 6 comprises a collecting channel 12 located in a groove outer region 6.2 for axially discharging the cooling medium and at least one radial groove path 15 leading from a groove base 6.1 in the radial direction into the collecting channel 12. The radial groove path 15 includes a radial path section, but explicitly does not have to run exclusively radially. To cool the conductors 7, the radial groove path 15 leads past the part of the rotor winding 8 located in the pole groove 6.

Die Rotorwicklung 8 umfasst nach dem Ausführungsbeispiel mehrere Einzelspulen 18, könnte aber ausdrücklich auch als Wellenwicklung ausgebildet sein. Die Einzelspulen 18 können zusammengesetzte Spulen oder aus einem Spulendraht gewickelte Spulen sein.According to the exemplary embodiment, the rotor winding 8 comprises several individual coils 18, but could also be designed as a wave winding. The individual coils 18 can be composite coils or coils wound from a coil wire.

Die Leiter 7 der jeweiligen Polnut 6 sind mittels eines aushärtbaren Verbundmaterials 16, beispielsweise mittels eines Imprägnierharzes, zu einem Leiterverbund 17 oder zu zwei Leiterverbünden 17 verbunden. Der jeweilige Leiterverbund 17 ist für das Kühlmedium undurchlässig oder quasi-undurchlässig. Der radiale Nutpfad 15 führt dadurch an zumindest einer Oberfläche des jeweiligen Leiterverbundes 17 vorbei.The conductors 7 of the respective pole groove 6 are connected to a conductor composite 17 or two conductor composites 17 by means of a curable composite material 16, for example by means of an impregnation resin. The respective conductor assembly 17 is impermeable or quasi-impermeable to the cooling medium. The radial groove path 15 thereby leads past at least one surface of the respective conductor assembly 17.

Im Ausführungsbeispiel nach 1 umfasst die Rotorwicklung 8 mehrere Einzelspulen 18, wobei pro Polnut 6 zwei Leiterverbünde 17 vorgesehen sind, die zwei Spulenseiten 18.1 zweier Einzelspulen 18 bilden. Die zwei Spulenseiten 18.1 derselben Polnut 6 bilden jeweils zwei voneinander getrennte Wicklungsschichten und umfassen jeweils die Leiter 7 von allen Lagen der jeweiligen Spulenseite 18.1.In the exemplary embodiment according to 1 The rotor winding 8 comprises several individual coils 18, where Two conductor assemblies 17 are provided per pole slot 6, which form two coil sides 18.1 of two individual coils 18. The two coil sides 18.1 of the same pole groove 6 each form two separate winding layers and each include the conductors 7 from all layers of the respective coil side 18.1.

Nach dem Ausführungsbeispiel umfasst der jeweilige Leiterverbund 17 eine gesamte ringförmige Einzelspule. Alternativ kann der Leiterverbund 17 auch Teil einer zusammengesetzten Einzelspule sein und daher als Stab ausgeführt sein. Ein derartiger Leiterverbund 17 kann beispielsweise durch ein Pultrusions- oder Gießverfahren hergestellt werden und umfasst stabförmige Leiter, die
mittels von separaten, außerhalb der Polnuten 6 liegenden Verbindungsleitern mit Leitern anderer Leiterverbünde 17 zur Bildung der Rotorwicklung 8 verbindbar sind.According to the exemplary embodiment, the respective conductor assembly 17 comprises an entire annular individual coil. Alternatively, the conductor assembly 17 can also be part of a composite individual coil and therefore be designed as a rod. Such a conductor composite 17 can be produced, for example, by a pultrusion or casting process and includes rod-shaped conductors
can be connected to conductors of other conductor groups 17 to form the rotor winding 8 by means of separate connecting conductors located outside the pole slots 6.

Der jeweilige Leiterverbund 17 kann Leiter 7 umfassen, die in Umfangsrichtung gesehen außerhalb der Polschuhe 9 der beiden Schenkelpole 5 der jeweiligen Polnut 6 angeordnet sind.The respective conductor assembly 17 can include conductors 7 which, viewed in the circumferential direction, are arranged outside the pole shoes 9 of the two leg poles 5 of the respective pole groove 6.

Der zumindest eine radiale Nutpfad 15 der jeweiligen Polnut 6 kann beispielsweise gebildet sein durch einen sich auch in axialer Richtung erstreckenden Längsspalt zwischen einer Flankenseite 5.1 eines der Schenkelpole 5 und dem jeweiligen Leiterverbund 17 oder durch einen sich auch in axialer Richtung erstreckenden Längsspalt zwischen zwei Leiterverbünden 17 oder durch einen insbesondere nutförmigen Kanal, der im jeweiligen Schenkelpol 5, insbesondere in einer Isolation des Schenkelpols 5, ausgeführt ist.The at least one radial groove path 15 of the respective pole groove 6 can be formed, for example, by a longitudinal gap that also extends in the axial direction between a flank side 5.1 of one of the leg poles 5 and the respective conductor assembly 17 or by a longitudinal gap that also extends in the axial direction between two conductor assemblies 17 or through a particularly groove-shaped channel which is implemented in the respective leg pole 5, in particular in an insulation of the leg pole 5.

In der jeweiligen Polnut 6 kann zwischen den zwei Leiterverbünden 17 jeweils ein Spalt-Einstellelement 19 zur Einstellung der Spaltmaße der radialen Nutpfade 15 vorgesehen sein, das insbesondere streifenförmig oder stabförmig ausgebildet ist.In the respective pole groove 6, a gap adjustment element 19 can be provided between the two conductor assemblies 17 for adjusting the gap dimensions of the radial groove paths 15, which is in particular strip-shaped or rod-shaped.

Der Kühlpfad 10 kann innerhalb der jeweiligen Polnut 6 zusätzlich einen am Nutgrund 6.1 liegenden Verteilerkanal 20 zur axialen Verteilung des Kühlmediums umfassen.The cooling path 10 can additionally comprise a distribution channel 20 located at the groove base 6.1 within the respective pole groove 6 for axial distribution of the cooling medium.

Die Polnuten 6 sind in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 mittels von Nutverschlusselementen 24 verschlossen, insbesondere im radialen Bereich der Polschuhe 9. Der Sammelkanal 12 der jeweiligen Polnut 6 ist beispielsweise jeweils durch einen kanalförmigen Hohlraum zwischen dem jeweiligen Nutverschlusselement 24 und dem zumindest einen Leiterverbund 17 der jeweiligen Polnut 6 gebildet. Auch der Verteilerkanal 20 der jeweiligen Polnut 6 kann beispielsweise jeweils als kanalförmiger Hohlraum gebildet sein, und zwar zwischen dem jeweiligen Nutgrund 6.1 und dem zumindest einen Leiterverbund 17.The pole slots 6 are closed in the radial direction with respect to the rotor axis 2 by means of slot closure elements 24, in particular in the radial region of the pole shoes 9. The collecting channel 12 of the respective pole slot 6 is, for example, through a channel-shaped cavity between the respective slot closure element 24 and the at least one conductor assembly 17 the respective pole groove 6 is formed. The distribution channel 20 of the respective pole groove 6 can also be formed, for example, as a channel-shaped cavity, namely between the respective groove base 6.1 and the at least one conductor assembly 17.

Die Schenkelpole 5 sind nach dem Ausführungsbeispiel separate Blechpakete, die zur Bildung des Rotors 1 in einem Polträger, insbesondere der Rotorwelle 3, verankert sind. Alternativ können die Schenkelpole 5 auch Teil eines Rotorblechpaketes sein.According to the exemplary embodiment, the salient poles 5 are separate laminated cores which are anchored in a pole carrier, in particular the rotor shaft 3, to form the rotor 1. Alternatively, the salient poles 5 can also be part of a rotor laminated core.

2 zeigt eine Ansicht des Rotors nach 1 im Schnitt entlang einer Linie II-II in 1. 2 shows a view of the rotor 1 in section along a line II-II in 1 .

Pro Polnut 6 können mehrere Nutversorgungskanäle 11 vorgesehen sein, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 zueinander beabstandet sind, jeweils in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 verlaufen und in den jeweiligen Verteilerkanal 20 münden.A plurality of groove supply channels 11 can be provided per pole groove 6, which are spaced apart from one another in the axial direction with respect to the rotor axis 2, each run in the radial direction with respect to the rotor axis 2 and open into the respective distribution channel 20.

Der Verteilerkanal 20 der jeweiligen Polnut 6 kann zumindest eine Ansaugöffnung 21 zum Ansaugen von Gas, vorzugsweise Luft, umfassen, die insbesondere zumindest an einem, beispielsweise beiden, der stirnseitigen Kanalenden 20e ausgeführt ist. Beispielsweise kann an dem jeweiligen Kanalende 20e ein Abdeckelement 22 angeordnet sein, das die jeweilige Ansaugöffnung 21 aufweist oder teilweise abdeckt.The distribution channel 20 of the respective pole groove 6 can include at least one suction opening 21 for sucking in gas, preferably air, which is designed in particular at least on one, for example both, of the front channel ends 20e. For example, a cover element 22 can be arranged at the respective channel end 20e, which has or partially covers the respective suction opening 21.

Der Sammelkanal 12 der jeweiligen Polnut 6 ist zu zumindest einer Stirnseite des Rotors 1 hin, nach dem Ausführungsbeispiel zu beiden Stirnseiten hin, offen ausgebildet zum Abführen des Kühlmediums. An den beiden Stirnseiten des Rotors 1 ist beispielsweise jeweils eine Endkappe 25 vorgesehen, die jeweils einen Wickelkopf 8.1 der Rotorwicklung 8 abdeckt und jeweils einen Stirnraum 26 einschließt, in den die Sammelkanäle 12 münden.The collecting channel 12 of the respective pole groove 6 is designed to be open towards at least one end face of the rotor 1, according to the exemplary embodiment towards both end faces, for discharging the cooling medium. For example, an end cap 25 is provided on the two end faces of the rotor 1, each of which covers a winding head 8.1 of the rotor winding 8 and each encloses an end space 26 into which the collecting channels 12 open.

Die Ansaugöffnungen 21 münden beispielsweise ebenfalls in einen der beiden Stirnräume 26. Die Endkappen 25 können zur Bildung zumindest eines Luftansaugpfades 27 weitere Ansaugöffnungen 28 umfassen, die beispielsweise radial innerhalb der Ansaugöffnungen 21 angeordnet sind.The suction openings 21, for example, also open into one of the two end spaces 26. To form at least one air intake path 27, the end caps 25 can comprise further suction openings 28, which are arranged, for example, radially within the suction openings 21.

Die Endkappen 25 weisen in einem radial äußeren Bereich, insbesondere am Umfang, jeweils Auslassöffnungen 23 auf zum Abschleudern des Kühlmediums aus dem jeweiligen Stirnraum 26.The end caps 25 each have outlet openings 23 in a radially outer region, in particular on the circumference, for throwing off the cooling medium from the respective end space 26.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2003030333 A1 [0002]

Claims

Rotor (1) of an electrical machine, in particular an electrically excited synchronous machine, with a rotor shaft (3) which can be rotated about a rotor axis (2), in which a shaft cooling channel (4) runs, and with a plurality of leg poles arranged along a circumferential direction of the rotor (1). (5), between which pole grooves (6) are formed for arranging electrical conductors (7) of a rotor winding (8), the leg poles (5) having pole shoes (9) on the radially outer pole ends, at least in the rotor (1). a cooling path (10) is designed for a cooling medium, which leads from the shaft cooling channel (4) of the rotor shaft (3) via at least one groove supply channel (11) into one of the pole grooves (6) and in the axial direction at least through a groove section of the pole groove (6) runs, characterized in that the cooling path (10) within the respective pole groove (6) has a collecting channel (12) located in an outer area of the groove (6.2) for axially discharging the cooling medium and at least one from a groove base (6.1) in the radial direction into the Collection channel (12) leading radial groove path (15).

Rotor after Claim 1 , characterized in that the conductors (7) of the respective pole groove (6) form a conductor composite (17) or two conductor composites (17) by means of a hardenable composite material (16), which in particular form two coil sides (18.1) of two individual coils (18). , are connected, the respective conductor assembly (17) being impermeable or quasi-impermeable to the cooling medium, the radial groove path (15) being guided along at least one surface of the respective conductor assembly (17).

Rotor after Claim 2 , characterized in that the at least one radial groove path (15) of the respective pole groove (6) is formed by a longitudinal gap between a flank side of one of the leg poles (5) and the respective conductor composite (17) or by a longitudinal gap between two conductor composites (17) or through a particularly groove-shaped channel which is designed in the respective leg pole (5), in particular in an insulation of the leg pole (5).

Rotor after Claim 3 , characterized in that a gap adjustment element (19) for adjusting the gap dimensions of the radial groove paths (15) is provided in the respective pole groove (6) between the two conductor assemblies (17), which is in particular strip-shaped or rod-shaped.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the radial cooling path (15) within the respective pole groove (6) additionally comprises a distribution channel (20) located at the groove base (6.1) for axial distribution of the cooling medium.

Rotor after Claim 5 , characterized in that several slot supply channels (11) are provided per pole slot (6), which are spaced apart from one another in the axial direction with respect to the rotor axis (2), each run in the radial direction with respect to the rotor axis (2) and into the respective distribution channel ( 20).

Rotor according to one of the Claims 5 or 6 , characterized in that the distribution channel (20) of the respective pole groove (6) comprises at least one suction opening (21) for sucking in gas, preferably air, in particular at one or both of the front channel ends (20e), at which or at which respectively a cover element (22) is provided which has or partially covers the respective suction opening (21).

Rotor according to one of the Claims 2 until 7 , characterized in that the pole slots (6) are closed in the radial direction with respect to the rotor axis (2) by means of slot closure elements (24), in particular in the radial area of the pole shoes (9), the collecting channel (12) of the respective pole slot (6) by a cavity between the slot closure element (24) and the at least one conductor assembly (17), and the distribution channel (20) of the respective pole groove (6) is formed as a cavity between the groove base (6.1) and the at least one conductor assembly (17).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor assembly (17) comprises conductors (7) which are arranged in the circumferential direction outside the pole pieces (9) of the two leg poles (5) of the respective pole slot (6).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting channel (12) of the respective pole groove (6) is designed to be open towards at least one end face of the rotor (1), in particular towards both end faces, for the purpose of discharging the cooling medium.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that an end cap (25) is provided on each of the two end faces of the rotor (1), each of which covers a winding head (8.1) of the rotor winding (8) and each encloses an end space (26). , into which the collecting channels (12) open, the end caps (25) each having outlet openings (23) in a radially outer region, in particular on the circumference, for throwing off the cooling medium.

Electric machine with a rotor (1) according to one of the preceding claims.