DE10330295A1

DE10330295A1 - Elektrische Maschine mit innerer Flüssigkeitskühlung

Info

Publication number: DE10330295A1
Application number: DE10330295A
Authority: DE
Inventors: Peter Preibisch; Klaus Dr. Schillings; Joachim Schnuettgen; Hilmar Dr. Strenzke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-20
Also published as: JP4488502B2; JP2005033995A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse (1), in dem ein Stator (2) und ein Rotor (4) angeordnet sind, wobei die Drehachse des Rotors (4) im wesentlichen waagerecht angeordnet ist und wobei sich in dem Gehäuse (1) Kühlflüssigkeit befindet. Um eine gute Wärmeabfuhr aus dem Rotorbereich und geringe Planschverluste zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß das Gehäuse (1) nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt, wobei zumindest im Betrieb der Spalt (9) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) frei von Kühlflüssigkeit ist. Ferner sind zumindest an einer der Rotorstirnseiten (4a) Mittel zum Wärmetransport aus dem Rotor (4) über die Rotorstirnseite (4a) in die Kühlflüssigkeit vorgesehen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zu diesem Zweck beiderseits des Rotors (4) jeweils eine umfangsseitig in Kühlflüssigkeit eintauchende Stirnscheibe (7) an der Rotorstirnseite (4a) flächig befestigt oder daran angeformt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, in dem ein Stator und ein Rotor angeordnet sind, wobei die Drehachse des Rotors im wesentlichen waagerecht angeordnet ist und wobei sich in dem Gehäuse Kühlflüssigkeit befindet.
Die sogenannte „innere Flüssigkeitskühlung" einer elektrischen Maschine ist gegenüber den Außenmantelkühlungen, bei denen ein Röhrensystem im Außenmantel des Gehäuses angeordnet ist, sowohl konstruktiv als auch fertigungstechnisch weit weniger aufwändig.
Im Vergleich mit einer inneren oder äußeren Luftkühlung ist die Flüssigkeitskühlung wesentlich effizienter, d. h. es lässt sich eine größere Wärmemenge abführen. Dadurch kann bei gleichbleibender Leistung das Bauvolumen der elektrischen Maschine verkleinert oder umgekehrt bei gleichbleibendem Bauvolumen die Belastbarkeit der elektrischen Maschine erhöht werden.

Eine gattungsgemäße elektrische Maschine ist aus der DE 692 07 722 T2 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Elektromotor wird der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator in axialer Richtung von Hydraulikflüssigkeit durchströmt. Diese Art der Kühlung einer elektrischen Maschine mit „unter Öl laufendem Rotor" hat jedoch den Nachteil, dass erhebliche Planschverluste entstehen. Darüber hinaus ist bei Ausbildung der elektrischen Maschine als Asynchronmaschine die Wärmeabfuhr erschwert, weil der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator sehr eng ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine gute Wärmeabfuhr aus dem Rotorbereich und geringe Planschverluste ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, wobei zumindest im Betrieb der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator frei von Kühlflüssigkeit ist, und dass zumindest an einer der Rotorstirn seiten Mittel zum Wärmetransport aus dem Rotor über die Rotorstirnseite in die Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht also im wesentlichen aus einer Kombination von zwei Maßnahmen:
Durch die erste Maßnahme, nämlich das nur teilweise gefüllte Gehäuse der elektrischen Maschine, läuft der Rotor im Betrieb nicht „unter Kühlflüssigkeit". Dadurch werden Planschverluste der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine herabgesetzt.

Die zweite Maßnahme besteht darin, die Rotorwärme gezielt an der/den Rotorstirnseite(n) abzuführen und in die Kühlflüssigkeit abzugeben. Der Rotor wird hierbei im Bereich der thermischen Problemzonen gekühlt, die sich an den Rotorstirnseiten befinden, nämlich jeweils im Bereich des Wälzlagers, des Wellendichtrings, des Statorwickelkopfs und der Stromleiter-Stäbe des Rotors.

Was die Menge an Kühlflüssigkeit angeht, die sich im Gehäuse der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine befindet, so kann bei stillstehendem Rotor der untere Bereich des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Stator durchaus mit Kühlflüssigkeit gefüllt sein. Der Rotor ragt hierbei radial nach unten in den Kühlflüssigkeitssumpf hinein. Wesentlich ist, dass im Betrieb, d. h. bei drehendem Rotor, durch die Zentrifugalwirkung die Kühlflüssigkeit aus dem Spalt entfernt wird.

Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Kühlflüssigkeitsmenge im Gehäuse vorzusehen, die so bemessen ist, dass auch bei stillstehender Maschine der Spalt frei von Kühlflüssigkeit ist. Der Kühlflüssigkeitspegel befindet sich dann unterhalb des Spaltes.

In jedem Fall ist der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator zumindest im Betrieb (d. h., bei drehendem Rotor) von Kühlflüssigkeit befreit, was die Planschverluste signifikant herabsetzt und damit den bei diesen Maschinen mit innerer Flüssigkeitskühlung bekannten Nachteil weitgehend vermeidet.

In Hinblick auf die zum Wärmetransport vorgesehenen Mittel, die dafür sorgen, dass die Wärme aus dem Rotor über die Rotorstirnseite in die Kühlflüssigkeit abgeführt wird, ist es im einfachsten Fall möglich, als hierfür geeignete Mittel lediglich die ohnehin vor handenen Rotorstirnseiten zu benutzen. Vorausgesetzt wird dabei, dass der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator bei stillstehenden Rotor im unteren Bereich mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, mithin der Rotor in die Kühlflüssigkeit eintaucht.

Der Kühlflüssigkeitspegel in der elektrischen Maschine ist so gewählt, dass bei drehendem Rotor durch die Zentrifugalwirkung der Spalt frei von Kühlflüssigkeit wird, die Rotorstirnseiten jedoch nach wie vor mit umgewälzter Kühlflüssigkeit benetzt werden. Hierbei wird die Kühlflüssigkeit im Bereich der Rotorstirnseiten durch den drehenden Rotor fortwährend in Bewegung gehalten, wodurch lokale Kreisströmungen an den Rotorstirnseiten erzeugt werden. Ein Zurückfließen der Kühlflüssigkeit in den Spalt wird somit verhindert, während aus den Rotorstirnseiten durch den Kontakt mit der Kühlflüssigkeit kontinuierlich Wärme abgeführt wird.

Um die Erzeugung der lokalen Kreisströmung zu vereinfachen, ist es günstig, wenn die Rotorstirnseiten jeweils eine aufgerauhte Oberfläche aufweisen, so dass die Kühlflüssigkeit bei der Drehung des Rotors von den Rotorstirnseiten mitgerissen und in Strömungsbewegung versetzt wird.

Sofern gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Gehäuse ein abgeschlossenes Kühlflüssigkeitsvolumen aufweist, erfolgt die Abfuhr der von der Kühlflüssigkeit aufgenommenen Wärme durch das Gehäuse der elektrischen Maschine.

Es ist jedoch auch möglich, dass das Gehäuse an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist und Mittel zum Regeln des Pegelstands des Kühlmittels auf ein konstantes Niveau vorgesehen sind.

Hierbei wird also Kühlflüssigkeit zu verwendet, die durch das Gehäuse der elektrischen Maschine hindurch strömt. Zu diesem Zweck kann ein vorhandener Kühlflüssigkeitskreislauf genutzt werden, beispielsweise ein Hydraulikkreislauf einer Arbeitsmaschine, die mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen elektrischen Maschinen ausgestattet ist. Die Hydraulikflüssigkeit wird dann nicht nur zur Kraftübertragung („hydrostatisches Getriebe") und zur Schmierung von Bauteilen benutzt, sondern auch als Kühlflüssigkeit verwendet.

Zweckmäßigerweise ist in diesem Fall das Gehäuse mit einem Zulaufkanal und mit einem Ablaufkanal für Kühlflüssigkeit versehen. Es ist dann mit einfachsten Mitteln eine Pegelstandsregelung möglich, wobei die vertikale Lage des Ablaufkanals den Pegel der Kühlflüssigkeit im Gehäuse bestimmt.

Sofern sich die gehäuseseitige Mündung des Ablaufkanals unterhalb des zwischen dem Rotor und dem Stator angeordneten Spaltes befindet, ist der Spalt auch bei Stillstand der Maschine frei von Kühlflüssigkeit. In diesem Fall ist die Wärmeabfuhr aus den Rotorstirnseiten ohne zusätzliche, noch zu beschreibende Maßnahmen nicht möglich.

Sofern im Stillstand der Maschine eine teilweise Befüllung des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Stator akzeptabel ist, kann die Mündung des Ablaufkanals an einer höher gelegenen Stelle positioniert werden.

Um einen Wärmeübergang auf die Kühlflüssigkeit im Bereich der Rotorstirnseite(n) zu erzielen, wird gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass beiderseits des Rotors jeweils axial zwischen einem Lagerschild und der benachbarten Rotorstirnseite Mittel zum Erzeugen einer quer zum Rotor über die Rotorstirnseite verlaufenden Strömung der Kühlflüssigkeit vorgesehen sind, wobei die Mittel zumindest im Betrieb wirksam sind.

Hierbei wird also eine direkte Kühlung der Rotorstirnseite(n) durch den Strömungsverlauf der Kühlflüssigkeit bewirkt. Diese Art der inneren Flüssigkeitskühlung eignet sich vor allem für die Kombination mit einer Ausgestaltung, bei der Kühlflüssigkeit das Gehäuse der elektrischen Maschine durchströmt, also kein abgeschlosseneres Kühlflüssigkeitsvolumen im Gehäuse vorgesehen ist. In diesem Fall können dann im axialen Bereich jeder Rotorstirnseite jeweils ein Zulaufkanal und ein Ablaufkanal angeordnet sein, die sich oben bzw. unten im Gehäuse befinden, wobei dann die Kühlflüssigkeit vom Zulaufkanal zum Ablaufkanal entlang der Rotorstirnseite strömt.

Es ist natürlich auch möglich, den über die Rotorstirnseite geführten Kühlflüssigkeitsstrom durch andere geeignete Mittel zu erzeugen, beispielsweise durch mit dem Rotor oder der Welle verbundene und in den Kühlflüssigkeitssumpf eintauchende Mitnehmer (Schaufelradwirkung) in Verbindung mit auf die Rotorstirnseite ausgerichteten Leitblechen.

Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass beiderseits des Rotors jeweils eine umfangsseitig in Kühlflüssigkeit eintauchende Stirnscheibe an der Rotorstirnseite flächig befestigt oder daran angeformt ist.

Die bevorzugt aus Aluminium bestehenden Stirnscheiben ziehen über den flächigen Befestigungskontakt oder die einstückige Ausbildung mit der Rotorstirnseite die Wärme aus den Stromleiter-Stäben des Rotors heraus und führen diese Wärme über die Kühlflüssigkeit ab. Damit wird der Rotor in seinem Inneren wesentlich besser gekühlt als dies in den luftgekühlten elektrischen Maschinen der Fall ist, bei denen an einer der Rotorstirnseiten Flügelstege angegossen sind, mit denen Luft verwirbelt und an den Außenseiten des Rotors entlang bewegt wird.

Bei elektrischen Maschinen, bei denen im Stillstand der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator nicht mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, bewirken die in die Kühlflüssigkeit eintauchenden Stirnscheiben die Wärmeabfuhr, denn die Rotorstirnseiten selbst befinden sich oberhalb des Kühlflüssigkeitspegels, weil der Rotor nicht in den Kühlflüssigkeitssumpf eintaucht.

Bei elektrischen Maschinen, bei denen im Stillstand der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator im unteren Bereich mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, wird durch die Stirnscheiben analog zu der weiter oben bereits beschriebenen Ausführung der elektrischen Maschine ohne Stirnscheiben dafür gesorgt, dass die Kühlflüssigkeit während des Betriebs der Maschine, also bei drehendem Rotor (und damit bei drehenden Stirnscheiben), nicht mehr in den Spalt zurückfließt. Dies wird dadurch erreicht, dass die rotierenden und den Kühlflüssigkeitssumpf eintauchenden Stirnscheiben örtliche Kreisströmungen der Kühlflüssigkeit erzeugen und diese am Zurückströmen in den Spalt hindert.

Die Stirnscheiben stellen konstruktiv und fertigungstechnisch sehr einfache, funktional jedoch äußerst wirkungsvolle Mittel zur indirekten Wärmeabfuhr aus den Rotorstirnseiten in die Kühlflüssigkeit dar.

Sofern jeweils die Stirnscheibe auf der zur Rotorstirnseite benachbarten Seite mit Radialstegen versehen ist, wirkt die Stirnscheibe gewissermaßen als Kreiselpumpe, welche die Kühlflüssigkeit, die durch die Zentrifugalwirkung des drehenden Rotors aus dem Spalt seitlich herausgedrückt wird, radial in Richtung zum Statorwickelkopf fortschleudert.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Stirnscheibe einen Außendurchmesser auf, der größer ist als die innere Einhüllende des benachbarten Statorwickelkopfs. Hierbei taucht die drehende Stirnscheibe in den Kühlflüssigkeitssumpf ein, wobei nicht nur die Wärme des Rotors auf die Kühlflüssigkeit übertragen wird, sondern darüber hinaus eine Strömung der Kühlflüssigkeit entlang einer Kreisbahn auf der Innenseite des Gehäuses erzeugt wird (analog zur Förderwirkung eines Schaufelrads).

Sofern in dem die Stirnscheibe radial umgebenden Innenbereich des Gehäuses mindestens eine radial im Gehäuse angeordnete Bohrung angeordnet ist, die an mindestens einen Kühlkanal angeschlossen ist, kann Kühlflüssigkeit, die durch die drehende Stirnscheibe aus dem Kühlflüssigkeitssumpf gefördert wird, zu bestimmten Stellen der Maschine transportiert werden, die im Hinblick auf die Kühlung besonders kritisch sind.

Im Falle dass die Kühlflüssigkeit auch über Schmiereigenschaften verfügt, kann die Bohrung auch an einen Kanal angeschlossen sein, der zu einem oder mehreren schmierungstechnisch kritischen Bauteilen führt.

Da sich bei der beschriebenen Ausbildung der Stirnscheibe deren Außenrand relativ nah am Statorwickelkopf befindet, besteht die Gefahr von Wirbelstromverlusten. Dies kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch verhindert werden, dass die Stirnscheibe zumindest im radial äußeren Bereich aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, insbesondere aus Kunststoff.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stirnscheibe einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als die innere Einhüllende des benachbarten Statorwickelkopfs, und axial innerhalb des Bereichs des Statorwickelkopfs angeordnet ist. Dadurch kann der Statorwickelkopf von radial innen mit Kühlflüssigkeit benetzt werden, die durch die Stirnscheibe gefördert wird. Die Wärme im Statorwickel kopf kann somit allseitig auf einfache Weise durch die Kühlflüssigkeit abgeführt werden.

Darüber hinaus ergeben sich im Vergleich zu einer „großen" Stirnscheibe, die axial vor dem Statorwickelkopf angeordnet ist, axial kurze Abmessungen und geringere Wirbelstromverluste, da der Außenrand der Stirnscheibe relativ weit vom Feldeinfluss des Statorwickelkopfs entfernt ist.

Bei dieser Bauweise („kleine" Stirnscheibe innerhalb des Statorwickelkopfs) ist es günstig, wenn der Statorwickelkopf als vergossener Wickelkopf ausgebildet ist und/oder im Bereich der inneren Einhüllenden mit einem hohlzylindrischen Spritzschild in Flächenkontakt steht. Dadurch wird verhindert, dass die Lackschicht der Drähte des Statorwickelkopfs durch den steten Kühlflüssigkeitsstrom abgelöst wird. Durch den Flächenkontakt des Spritzschildes mit dem Statorwickelkopf wird dennoch ein guter Wärmeübergang auf die Kühlflüssigkeit erzielt.

Um ein Zurückfließen von Kühlflüssigkeit in den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator zu verhindern, erweist sich eine Weiterbildung der Erfindung von Vorteil, gemäß der jeweils mindestens eine Labyrinthdichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Stator im Bereich der beiden Rotorstirnseiten vorgesehen ist. Es versteht sich, dass es hierbei eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten gibt.

Hierbei sieht eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung vor, dass der Stator beidseitig jeweils im Bereich der inneren Einhüllenden des Statorwickelkopfs mit einer den Spalt zwischen dem Rotor und den Stator axial verlängernden Hülse versehen ist, deren zur Stirnscheibe benachbartes Ende in eine Axialnut der Stirnscheibe eintaucht.

Hierbei kann die Axialnut an mindestens eine in der Stirnscheibe angeordnete, in radialer Richtung wirksame Ablaufbohrung angeschlossen sein. Dadurch kann die im Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator befindliche Kühlflüssigkeit unter der Wirkung der Zentrifugalkraft trotz Vorhandenseins der Labyrinthdichtung abfließen. Aus dem Kühlflüssigkeitssumpf kann bei rotierender Stirnscheibe keine Kühlflüssigkeit in den Spalt zurückfließen.

Die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung ist aufgrund des zum Einsatz kommenden Schiebehülsen-Prinzips gegen axialen Versatz unempfindlich, so dass eine besondere Einengung des Axialspiels zwischen Stirnscheibe und Rotor nicht erforderlich ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt einen Teil-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, die beispielsweise als Fahrmotor einer Arbeitsmaschine (z. B. Flurförderzeug) ausgebildet sein kann, insbesondere in Drehstrom-Asynchron- oder Drehstrom-Synchron-Bauweise.
In einem Gehäuse 1 ist ein Stator 2 befestigt, der beidseitig jeweils einen Statorwickelkopf 3 aufweist. Radial innerhalb des Stators 2 ist ein Rotor 4 angeordnet, der auf einer Welle 5 befestigt ist, die an ihren Enden jeweils in einem Lagerschild 6 drehbar gelagert ist.
Beiderseits des Rotors 4 ist jeweils an den Rotorstirnseiten 4a eine Stirnscheibe 7 vorgesehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Rotorstirnseite 4a festgeschraubt ist und Flächenkontakt zur Rotorstirnseite aufweist. Es ist auch möglich, die Stirnscheibe 7 einstückig mit dem Rotor 4 bzw. demjenigen Bauteil des Rotors 4, an dem sich die Rotorstirnseite 4a befindet, auszubilden.
Die Stirnscheibe 7 schließt seitlich an den Statorwickelkopf 3 an und weist einen größeren Außendurchmesser auf als die innere Einhüllende des Statorwickelkopfs 3. Radial unterhalb des Statorwickelkopfs 3 ist eine Hülse 8 angeordnet, die den Stator 2 und damit auch den ringzylindrischen Spalt 9 zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 2 in axialer Richtung verlängert. Die Hülse 8 taucht mit ihrem statorfernen Ende in eine Axialnut 7a der Stirnscheibe 7 ein, so dass in diesem Bereich eine Labyrinthdichtung L gebildet ist. Im äußeren Bereich der Axialnut 7a ist eine radial wirksame Ablaufbohrung 7b in die Stirnscheibe 7 eingebracht.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse 1 nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt, beispielsweise Hydrauliköl, wobei dessen Menge so bemessen sein kann, dass der Pegel P1 (strichpunktierte Linie) der Kühlflüssigkeit auch bei Stillstand der Maschine unterhalb des Spaltes 9 angeordnet ist. Hierbei ist der Pegel P1 jedoch so hoch, dass die Stirnscheibe 7 in die Kühlflüssigkeit eintaucht, auch dann wenn sich der Rotor 4 und damit die Stirnscheibe 7 dreht (Betrieb der Maschine). Die bevorzugt aus Aluminium bestehende Stirnscheibe 7 ist dadurch in der Lage, die im Rotor 4 während des Betriebs der Maschine entstehende Wärme, die aufgrund des Flächenkontakts mit der Rotorstirnseite 4a auf die Stirnscheibe 7 übertragen wird, in die Kühlflüssigkeit abzugeben.
Es ist jedoch auch möglich, die Menge an Kühlflüssigkeit so zu bemessen, dass sich bei Stillstand der Maschine ein Pegel P2 ergibt, bei dem der untere Bereich des Spaltes 9 mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. In diesem Fall wird im Betrieb der Maschine aufgrund der durch den Rotor 4 auf die Kühlflüssigkeit aufgebrachten Zentrifugalwirkung der Spalt 9 zunächst gewissermaßen „leer gepumpt". Hierbei fließt die Kühlflüssigkeit seitlich aus dem Spalt 9 in den Bereich der Labyrinthdichtung L und von dort in den Bereich axial zwischen der Stirnscheibe 7 und dem Lagerschild 6. Die rotierende Stirnscheibe 7 verhindert durch Erzeugung von lokalen Kreisströmungen der Kühlflüssigkeit und in Verbindung mit der Labyrinthdichtung L sowie der Ablaufbohrung 7b ein Zurückfließen der Kühlflüssigkeit in den Spalt 9.
Entscheidend ist also in beiden Fällen, dass während des Betriebs der Maschine der Spalt 9 leer ist, so dass dort keine Planschverluste entstehen. Gleichzeitig ist durch das Eintauchen der rotierenden Stirnscheibe 7 in die Kühlflüssigkeit die Wärmeabfuhr aus dem Rotor 4 gesichert.
Bei der Kühlflüssigkeit im Gehäuse 1 kann es sich um eine abgeschlossene Menge handeln, welche die eingebrachte Wärmemenge an das Gehäuse 1 abgibt, das wiederum durch die Umgebungsluft gekühlt wird. Hierbei ist von Vorteil, dass die Stirnscheiben 7 zumindest einen Teil der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitssumpf (unterhalb des Pegel P1 bzw. P2) in eine kreisförmige Strömung entlang der Innenwand des Gehäuses 1 versetzt, so dass die in der Kühlflüssigkeit enthaltene Wärme im Bereich der rotierenden Stirnscheiben 7 großflächig auf das Gehäuse 1 übertragen wird.
Es ist auch möglich, Kühlflüssigkeit aus einem vorhandenen Kühlflüssigkeitskreislauf, beispielsweise einem Hydraulikkreislauf der Arbeitsmaschine, zu verwenden und diese durch das Gehäuse 1 hindurch fließen zu lassen. In diesem Fall muss das Gehäuse 1 mit einem Zulaufkanal und mit einem Ablaufkanal für Kühlflüssigkeit versehen sein.
Eine Regelung des Pegelstands der Kühlflüssigkeit kann dann durch die Lage des Zulaufkanals und des Ablaufkanals erfolgen. Sofern die Mündung des Ablaufkanals unterhalb des zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 2 angeordneten Spaltes 9 befindet, ist der Spalt 9 dann auch im Stillstand der Maschine frei von Kühlflüssigkeit. Die Mündung des Ablaufkanals kann aber auch an einer höher gelegenen Stelle angeordnet sein, sofern im Stillstand der Maschine eine teilweise Befüllung des Spaltes 9 zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 2 akzeptabel ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, zur Pegelstandsregelung die Kühlflüssigkeit aus dem Gehäuse 1 herauszupumpen, beispielsweise mit Hilfe einer Venturi-Absaugung.

Claims

Elektrische Maschine mit einem Gehäuse, in dem ein Stator und ein Rotor angeordnet sind, wobei die Drehachse des Rotors im wesentlichen waagerecht angeordnet ist und wobei sich in dem Gehäuse Kühlflüssigkeit befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, wobei zumindest im Betrieb der Spalt (9) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) frei von Kühlflüssigkeit ist, und dass zumindest an einer der Rotorstirnseiten (4a) Mittel zum Wärmetransport aus dem Rotor (4) über die Rotorstirnseite (4a) in die Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein abgeschlossenes Kühlflüssigkeitsvolumen aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist und Mittel zum Regeln des Pegelstands des Kühlmittels auf ein konstantes Niveau vorgesehen sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit einem Zulaufkanal und mit einem Ablaufkanal für Kühlflüssigkeit versehen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die gehäuseseitige Mündung des Ablaufkanals unterhalb des zwischen dem Rotor und dem Stator angeordneten Spaltes befindet.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits des Rotors (4) jeweils axial zwischen einem Lagerschild (6) und der benachbarten Rotorstirnseite (4a) Mittel zum Erzeugen einer quer zum Rotor (4) über die Rotorstirnseite (4a) verlaufenden Strömung der Kühlflüssigkeit vorgesehen sind, wobei die Mittel zumindest im Betrieb wirksam sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits des Rotors (49 jeweils eine umfangsseitig in Kühlflüssigkeit eintauchende Stirnscheibe (7) an der Rotorstirnseite (4a) flächig befestigt oder daran angeformt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnscheibe (7) auf der zur Rotorstirnseite (4a) benachbarten Seite mit Radialstegen versehen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnscheibe (7) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als die innere Einhüllende des benachbarten Statorwickelkopfs (3).
Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Stirnscheibe (7) radial umgebenden Innenbereich des Gehäuses (1) mindestens eine radial im Gehäuse (1) angeordnete Bohrung angeordnet ist, die an mindestens einen Kühlkanal angeschlossen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung an einen Kanal angeschlossen ist, der zu einem oder mehreren schmierungstechnisch kritischen Bauteilen führt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnscheibe (7) zumindest im radial äußeren Bereich aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, insbesondere aus Kunststoff.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnscheibe (7) einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als die innere Einhüllende des benachbarten Statorwickelkopfs (3), und axial innerhalb des Bereiches des Statorwickelkopfs (3) angeordnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorwickelkopf (3) als vergossener Wickelkopf ausgebildet ist und/oder oder im Bereich der inneren Einhüllenden mit einem hohlzylindrischen Spritzschild in Flächenkontakt steht.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Labyrinthdichtung (L) zur Abdichtung des Spaltes (9) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) im Bereich der beiden Rotorstirnseiten (4a) vorgesehen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) beidseitig jeweils im Bereich der inneren Einhüllenden des Statorwickelkopfs (3) mit einer den Spalt (9) zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) axial verlängernden Hülse (8) versehen ist, deren zur Stirnscheibe (7) benachbartes Ende in eine Axialnut (7a) der Stirnscheibe (7) eintaucht.
Elektrische Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnut (7a) an mindestens eine in der Stirnscheibe (7) angeordnete, in radialer Richtung wirksame Ablaufbohrung (7b) angeschlossen ist.