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Die
Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine,
insbesondere eine rotierende elektrische Maschine, die so ausgebildet
ist, dass ein Kühlsollbereich, der Permanentmagnete aufweist,
kühlbar ist.
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In
herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschinen wie z.
B. Elektromotoren werden Magnete oder Spulenenden eines Stators
mit Kühlöl oder ähnlichem gekühlt.
Die
japanische Offenlegungsschrift
2006-006091 beschreibt beispielsweise einen Elektromotor,
welcher einen Rotor mit Permanentmagneten, einen Stator mit um ihn
herumgewickelten Spulen und eine Ausstoßöffnung
zum Ausstoßen eines Kühlmittels in Richtung der
Permanentmagneten aufweist.
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In
dieser rotierenden elektrischen Maschine wird die Kühlflüssigkeit
in Richtung der Spulenenden ausgestoßen, nachdem in dem
Kühlmittel enthaltene Verunreinigungen sich an den Magneten
abgelagert haben, wodurch eine Beschädigung des Isolationsüberzuges
an den Spulenenden vermieden wird.
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Aus
der
japanischen Offenlegungsschrift 2005-006429 ist
eine rotierende elektrische Maschine bekannt, die einen Stator mit
einer Mehrzahl von Schlitzen und einen Rotor, der in einem Hohlraum dieses
Stators drehbar angebracht ist, aufweist. Ein Isolierpapier ist
in den Schlitzen angeordnet, um welche die Spulen gewickelt sind.
Diese rotierende Maschine weist einen Kühlölpfad
auf, durch welchen Endflächen des Rotors mit einem Kühlöl
versorgt werden, und geneigte Bereiche, welche das Kühlmittel
zu den Spulenenden leiten, sind über dem Isolierpapier
angeordnet.
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Aus
der
japanischen Offenlegungsschrift 2003-169448 ist
ein Elektromotor bekannt, in dem ein schmierendes Öl, mit
welchem die Lagereinrichtung einer Rotationswelle versorgt wird,
entlang eines im Rotor definierten Schmierpfades läuft
und in Richtung der Spulenenden des Stators ausgestoßen
wird, wodurch die Spulenenden gekühlt werden.
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Aus
der
japanischen Offenlegungsschrift
No. 2001-016826 ist ein Elektromotor mit einer Rotationswelle,
die einen Hohlraum und einen Rotor mit einem in ihm ausgebildeten,
mit dem Hohlraum kommunizierenden Ölpfad aufweist, bekannt.
Der im Rotor ausgebildete Ölpfad kommuniziert mit einem Ölvorratsraum,
der an einer axialen Endfläche des Rotors ausgebildet ist.
Der Ölvorratsraum hat eine Ausstoßöffnung,
die enger als der Ölvorratsraum ist. Zerstäubtes
Schmieröl wird in den Stator eingebracht, um den Elektromotor
zu kühlen.
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In
den wie vorhergehend beschrieben ausgebildeten Elektromotoren wird
allerdings ein Isolationsüberzug an den Spulenenden des
Stators durch das Sprühen des Kühlmittels vom
Rotor in Richtung der Spulenenden abgestreift. Um eine thermische Demagnetisierung
der Magneten zu unterdrücken, müssen die Permanentmagnete
und ein Eisenkern des Rotors gekühlt werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorherig
genannten Probleme zu lösen und eine rotierende elektrische
Maschine zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht
einen Kühlsollbereich, welcher Permanentmagnete beinhaltet, die
in einem Stator mit Kühlmittel angeordnet sind, zu kühlen,
und die Menge des Kühlmittels, welches auf die Spulenenden
gesprüht wird, zu reduzieren.
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Eine
erfindungsgemäße rotierende elektrische Maschine
beinhaltet eine drehbar angeordnete Rotationswelle, einen an der
Rotationswelle befestigten Rotor mit einer Aufnahmeöffnung,
in der ein Permanentmagnet unterbringbar ist, wobei der Permanentmagnet
in der Aufnahmeöffnung untergebracht ist, und einen Stator,
der dem Rotor gegenüberliegt und eine Spule beinhaltet,
eine Endplatte, die an einem axialen Ende des Rotors vorgesehen
ist, und einen Kühlmittelpfad, der in der Endplatte ausgebildet ist
und entlang einem axialem Ende des Permanentmagneten verläuft,
um einen Kühlmittelfluss zu erlauben. Die Endplatte hat
eine Ablassöffnung, durch welche das Kühlmittel
abgebbar ist. Ein Kühlsollbereich, der den Permanentmagneten
beinhaltet, ist an einem Abschnitt des Rotors definiert, der an
einer äußeren Umfangsseite des Rotors bezüglich
eines radial inneren Endes des Permanentmagneten liegt. Des Weiteren
befindet sich die Ablassöffnung bezüglich des
Kühlsollbereichs an einer radial inneren Seite des Rotors.
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Vorzugsweise
ist weiter ein Versorgungskanal vorgesehen, der in der Rotationswelle
ausgebildet ist und durch den der Kühlmittelpfad mit Kühlmittel
versorgbar ist. Der Kühlmittelpfad weist einen ersten Fließpfad,
der mit dem Versorgungskanal kommuniziert, sich in radialer Richtung
des Rotors erstreckt und entlang einer axialen Endfläche
des Permanentmagneten verläuft, und einen mit dem ersten Fließpfad
verbundenen zweiten Fließpfad auf, der sich von einem Verbindungspunkt
mit dem ersten Fließbereich zur radial inneren Seite des
Rotors erstreckt, um die Ablassöffnung zu erreichen.
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Vorzugsweise
ist die Ablassöffnung, bezüglich des Verbindungspunkts
zwischen dem Kühlmittelpfad und dem Versorgungskanal bezüglich
der Rotationsrichtung des Rotors an einer rückwärtigen
Seite angeordnet. Die Ablassöffnung erstreckt sich vorzugsweise
in Richtung einer radial äußeren Seite des Rotors,
während sie vom Kühlmittelpfad in axiale Richtung
der Rotationswelle verläuft. Vorzugsweise ist weiter ein
Vorsprung vorgesehen, ausgebildet in einem Bereich in einer axialen
Endfläche der Endplatte, angrenzend zu einer Öffnung
der Ablassöffnung an der radial äußeren
Seite des Rotors und bezüglich zur axialen Endfläche
der Endplatte in die axiale Richtung der Rotationswelle vorragend.
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Vorzugsweise
ist ein axiales Ende des Vorsprungs bezüglich einem axialen
Ende der Spule an einer axial äußeren Seite des
Rotors angeordnet.
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Es
sei von Anfang an festzuhalten, dass die vorhergehend beschriebenen
Anordnungen in angebrachter Weise, dem Bedarf entsprechend, kombiniert
werden können.
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Die
rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht die Kühlung von Permanentmagneten,
die im Stator angeordnet sind, und unterbindet das Sprühen
von Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Permanentmagnete
auf die Spulenenden.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Schnittdarstellung eines Bereichs
eines Rotors gemäß 1;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III gemäß 2;
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4 eine
Schnittdarstellung einer ersten Abwandlung der rotierenden elektrischen
Maschine gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Schnittdarstellung einer zweiten Abwandlung der rotierenden elektrischen
Maschine gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
Schnittdarstellung einer dritten Abwandlung der rotierenden elektrischen
Maschine gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
Schnittdarstellung einer vierten Abwandlung der rotierenden elektrischen
Maschine gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Perspektivdarstellung eines Rotors der rotierenden elektrischen
Maschine gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
Teilschnittdarstellung eine Weiterbildung eines Vorsprungs; und
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10 eine
Schnittdarstellung eines Rotors mit einer abgewandelten Ablassöffnung.
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Die
vorliegende, erfindungsgemäße rotierende elektrische
Maschine wird nachfolgend anhand 1 bis 10 beschrieben.
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Es
ist zu beachten, dass, sofern nichts anderes bestimmt ist, jeder
Bezug auf die Anzahl, die Menge oder Ähnliches in der Ausführungsform,
wie sie nachfolgend beschrieben wird, nicht zwangsläufig dazu
vorgesehen ist, den Rahmen der vorliegenden Erfindung bezüglich
dieser Anzahl, dieser Menge oder Ähnlichem einzuschränken.
Ferner ist, sofern nicht anderes festgelegt, jedes Bauteil in der
nachfolgenden Ausführungsform für die vorliegende
Erfindung nicht zwangsläufig unverzichtbar. Wenn nachfolgend eine
Mehrzahl von Ausführungsformen vorgesehen ist, ist von
Anfang an davon auszugehen, dass Merkmale der entsprechenden Ausführungsformen
in angebrachter Weise, dem Bedarf entsprechend, kombiniert werden
können.
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1 ist
eine Schnittdarstellung einer rotierenden elektrischen Maschine 100 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der in der
Zeichnung dargestellten rotierenden elektrische Maschine 100 handelt
es sich um einen Motor, der in einem Hybridfahrzeug angebracht ist,
welches als Antriebsquellen über einen Verbrennungsmotor
beispielsweise einen Benzin- oder Dieselmotor und einen Motor, der
mit elektrischer Leistung aus einem aufladbaren und entladbaren
Sekundärelement (Batterie) versorgt wird, verfügt.
Die rotierende elektrische Maschine 100 stellt einen Motorgenerator
dar, welcher mindestens entweder die Funktion als Motor, der mit
elektrischer Leistung versorgt wird, oder die Funktion als Leistungsgenerator
(Generator) hat.
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In
Bezug auf 1, weist eine rotierende elektrische
Maschine 100 einen Rotor 10 und einen Stator 50 auf,
der am äußeren Umfang des Rotors 10 angeordnet
ist. Der Rotor 10 ist auf einer Welle 58, die
sich entlang einer Mittellinie 101 erstreckt, angeordnet.
Die Welle 58 rotiert zusammen mit dem Rotor 10 um
die Mittellinie 101.
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Der
Rotor 10 hat einen Rotorkern 20 und einen in den
Rotorkern 20 eingebetteten Permanentmagneten 31.
Mit anderen Worten handelt es sich bei der rotierenden elektrischen
Maschine um einen IPM (Interior Permanent Magnet) Motor.
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Der
Rotorkern 20 erstreckt sich in zylindrischer Form entlang
der Mittellinie 101. Der Rotorkern 20 ist durch
eine Mehrzahl elektromagnetischer Stahlplatten 21 ausgebildet,
die in axialer Richtung der Mittellinie 101 gestapelt sind.
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Eine
Endplatte 29 ist an einer axialen Endfläche des
Rotors 10 vorgesehen und in Richtung der Mittellinie 101 angeordnet.
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Der
Stator 50 weist einen Statorkern 55 und eine Spule 51,
die um den Statorkern 55 gewickelt ist, auf.
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Der
Statorkern 55 besteht aus einer Vielzahl elektromagnetischer
Stahlplatten 52, die in axialer Richtung der Mittellinie 101 gestapelt
sind. Es ist zu beachten, dass der Rotorkern 20 und der
Statorkern 55 nicht auf elektromagnetische Stahlplatten
beschränkt sind und jeder beispielsweise als Pulvermagnetkern
ausgebildet sein kann.
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Die
Spule 51 ist mittels eines Dreiphasenkabels 60 elektrisch
mit einer Regeleinrichtung 70 verbunden. Das Dreiphasenkabel 60 beinhaltet
ein U-Phasenkabel 61, ein V-Phasenkabel 62 und
ein W-Phasenkabel 63. Die Spule 51 beinhaltet
eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule. Das
U-Phasenkabel 61, das V-Phasenkabel 62 und das
W-Phasenkabel 63 sind entsprechend mit den Polen dieser
drei Spulen verbunden.
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Die
Steuereinrichtung 70 empfängt von einer ECU (Electrical
Control Unit) 80, welche am Hybridfahrzeug eingebaut ist,
einen Drehmomentbefehlswert, der von der rotierenden elektrischen
Maschine auszugeben ist. Die Steuereinrichtung 70 erzeugt
einen Motorregelstrom zur Ausgabe des Drehmoments, welches durch
den Drehmomentbefehlswert spezifiziert ist, und stellt der Spule 51 den
Motorregelstrom mittels des Dreiphasenkabels 60 zur Verfügung.
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2 zeigt
eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Abschnitts
des Rotors 10 gemäß 1.
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3 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß 2.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, sind im Rotor 10 Magnetgruppen 30A bis 30H,
die eine Mehrzahl von magnetischen Polen definieren, vorgesehen.
Die Magnetgruppen 30A bis 30H beinhalten jeweils
zwei Permanentmagnete 31. Beispielsweise umfasst die Magnetgruppe 30A zwei Permanentmagnete 31A (31).
Die Permanentmagnete 31 sind in Umfangsrichtung des Rotors 10 angeordnet.
Magnetische Pole, die durch in Umfangsrichtung des Rotors 10 aneinander
angrenzende Magnetgruppen 30A bis 30H bestimmt
sind, unterscheiden sich voneinander.
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Die
rotierende elektrische Maschine 100 beinhaltet einen Magnetkühlpfad 40 zum
Kühlen der Permanentmagnete 31, die jede der Magnetgruppen 10A bis 30H bilden.
Dieser Magnetkühlpfad 40 weist einen Kühlmittelpfad 45,
der in der Welle 58 ausgebildet ist, einen Kühlmittelpfad 43,
der mit diesem Kühlmittelpfad 45 kommuniziert
und in der Endplatte 29 ausgebildet ist, und eine Ablassöffnung 44 auf,
die mit dem Kühlpfad 43 kommuniziert.
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Da
der Rotor 10 mit dem Magnetflusspfad von der Spule 51 des
Stators 50 in 1 durch den Rotor 10 rotiert,
variiert der Betrag des Magnetflusses durch den Rotor 10 fortlaufend.
In 3 ist die Temperatur des Rotors 10 an
einer Stelle an der radialen äußeren Seite des
Rotors 10 höher als an einem radial inneren Ende
P1 jedes der Permanentmagnete 31.
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Dementsprechend
ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Kühlsollbereich
R definiert als ein ringförmiger Bereich, der die axialen
Endflächen 31a, 31b eines jeden Permanentmagneten 31 beinhaltet
und sich bezüglich der Referenzlinie P2, welche durch das
radial innere Ende von P1 eines jeden Permanentmagneten 31 läuft,
an der radial äußeren Seite des Rotors befindet.
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Der
Kühlmittelpfad 45 weist einen axialen Pfad 41,
der sich entlang der Mittellinie 101 erstreckt und einen
radialen Pfad 42 auf, der mit diesem axialen Pfad 41 kommuniziert
und sich in radialer Richtung der Welle 58 in Richtung
jeder der Magnetgruppen 30A bis 30H erstreckt.
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Der
Kühlmittelpfad 43 weist einen Fließpfad (erster
Fließpfad) 43a, welcher mit dem radialen Pfad 42 verbunden
ist und sich in Richtung einer jeden der Magnetgruppen 30A bis 30H erstreckt,
und einen Fließpfad (zweiter Fließpfad) 43b auf,
der mit dem radialen äußeren Ende dieses Fließpfades 43b verbunden
ist und sich vom radial äußeren Ende zu einer
radial inneren Seite des Rotors 10 erstreckt.
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Der
Fließpfad 43a ist definiert durch einen Kanal,
der aus Hauptoberflächen 29c, 29d, die
der axialen Endfläche 10b des Rotors 10 gegenüberliegen,
nämlich den Hauptoberflächen 29a bis 29d der Endplatte 29,
und durch die axialen Endflächen 10a, 10b des
Rotors 10 ausgebildet ist.
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Dieser
Fließpfad 43a erstreckt sich bezüglich der
Referenzlinie P2 in Richtung der radial äußeren Seite
der axialen Endfläche 10a, 10b des Rotors 10, um
im Kühlsollbereich R zu münden. Das Kühlmittel A,
welches durch den Fließpfad 43a fließt,
kühlt mindestens einen Bereich des Kühlsollbereichs
R und bewirkt dadurch einen verringerten Eisenverlust.
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In
Oberflächen der Permanentmagnete 31, die jede
der Magnetgruppen 30A bis 30H definieren, verläuft
der Fließpfad 43a entlang der axialen Endfläche 31a, 31b,
die in axialer Richtung des Rotorkerns 20 ausgebildet ist.
Bevorzugt ist der Fließpfad 43a so ausgebildet,
dass der Rotor 10 in seiner Umfangsrichtung 10 zur
radial äußeren Seite hin einen größeren
Querschnitt aufweist, und verläuft entlang der gesamten
Oberfläche der axialen Endfläche 31a, 31b eines
jeden Permanentmagneten. Dementsprechend können Permanentmagnete 31,
welche einen niedrigen Wärmewiderstand aufweisen, mit dem
Kühlmittel A gekühlt werden.
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In 2 ist
der Fließpfad 43b mit dem radialen äußeren
Ende des Fließpfades 43a verbunden und erstreckt
sich von diesem radial äußeren Ende des Fließpfades 43a in
Richtung der radial inneren Seite des Rotors 10. Ist der
Kühlpfad 43, wie beschrieben, lang in der Endplatte 29 ausgebildet,
vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen
Kühlmittel A und Endplatte 29, was in der bevorzugten
Kühlung der Endplatte 29 resultiert, die eine
Absenkung des Temperaturanstiegs der Magneten aufgrund in der Endplatte 29 erzeugter
Wärme erreicht.
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Die
Ablassöffnung 44 ist einem Bereich der Hauptoberfläche 29a, 29b der
Endplatte 29, welcher sich bezüglich des Kühlsollbereichs
R an der radial inneren Seite befindet, geöffnet. Das Kühlmittel
A wird nach außen durch die Ablassöffnung 44 abgegeben.
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Des
Weiteren ist, da sich die Ablassöffnung 44 bezüglich
des Kühlsollbereichs R an der radial inneren Seite befindet,
die auf das Kühlmittel A wirkende Zentrifugalkraft geringer,
wenn es durch die Ablassöffnung 44 abgegeben wird,
als die auf das Kühlmittel wirkende Zentrifugalkraft, wenn
das Kühlmittel von einem Umfangsbereich des Rotors 10 abgegeben
wird.
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Dadurch
kann die Ausstoßgeschwindigkeit des Kühlmittels
A verringert werden, wenn es durch die Öffnung der Ablassöffnung 44 ausgestoßen
wird, was ein Abstreifen eines Isolationsüberzugs oder Ähnlichem
von der Spule 51 vermeidet, sogar wenn das durch die Ablassöffnung 44 ausgelassene
Kühlmittel A die Enden der Spule 51 erreicht.
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Es
sei festzuhalten, dass die Endplatte 29 ein die Innenseite
definierendes Bauteil 28, welches an der Welle 58 befestigt
ist, um den Fließpfad 43a zusammen mit der axialen
Endfläche 10a, 10b des Rotors 10 zu
definieren, und ein die Außenseite definierendes Bauteil 27 aufweist,
welches an dem die Innenseite definierenden Bauteil 28 befestigt
ist, um den Kühlpfad 43b zu definieren. Durch
die Ausbildung der Endplatte 29 mit diesen zwei einfach
herzustellenden Bauteilen erreicht man geringere Herstellungskosten
und vereinfachte Herstellungsschritte der Endplatte 29.
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4 ist
eine Schnittdarstellung einer ersten Abwandlung der rotierenden
elektrischen Maschine 100 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 zu sehen
ist, weist die rotierende elektrische Maschine 100 einen
Fließpfad 43c auf, der in Endplatte 29 ausgebildet
ist und durch den das Kühlmittel A fließen kann.
Der Fließpfad 43c hat eine Fließpfadfläche,
die größer ist als die des radialen Pfads 42.
Die Fließpfadfläche ist in diesem Zusammenhang
eine Querschnittsfläche eines jeden Fließpfads
senkrecht zur radialen Richtung des Rotors. Der Fließpfad 43c ist
ebenso entlang der axialen Endfläche 31a, 31b eines
jeden der Permanentmagnete 31 ausgebildet.
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Ist
das Kühlmittel A einmal in den Fließpfad 43 eingetreten,
zirkuliert es darin. In diesem Stadium passiert das Kühlmittel
A die axiale Endfläche 31a, 31b eines
jeden Permanentmagneten 31, wodurch die Permanentmagnete 31 gekühlt
werden.
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Dieser
Fließpfad 43c weist ebenfalls eine Ablassöffnung 44 in
einem Bereich, der bezüglich dem Kühlsollbereich
R in einer radial inneren Seite des Rotors 10 ausgebildet
ist. Vorzugsweise wird ein Abstand 12 zwischen einer inneren
Umfangskante des Rotors 10 und der Ablassöffnung 44 größer
gewählt als ein Abstand L1 zwischen einer äußeren Umfangskante
des Rotors 10 und der Ablassöffnung 44.
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Dementsprechend
ist auch in der rotierenden elektrischen Maschine 100 gemäß dieser
ersten Abwandlung die Zentrifugalkraft reduziert, die auf das Kühlmittel
A wirkt, welches durch die Ablassöffnung 44 abgegeben
wird. Dies bewahrt das Kühlmittel A davor, auf die Spulenenden
des Stators 50 gesprüht zu werden, was wiederum
die Beschädigung des Isolationsüberzugs der Spule 51 verhindert.
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5 ist
eine Schnittdarstellung einer zweiten Abwandlung einer rotierenden
elektrischen Maschine 100 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der in 5 dargestellten
Abwandlung erstreckt sich der radiale Pfad 42 in Richtung
der Magnetgruppen 30B, 30D, 30F, und 30H, die
in Umfangsrichtung beabstandet Teil der Magnetgruppen 30A bis 30H sind.
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Ein
Pfad 43d, welcher mit jedem radialen Pfad 42 kommuniziert,
ist in der Endplatte 29 ausgebildet. Dieser Pfad 43d weist
eine Kühlkammer 43d1, die so ausgebildet ist,
dass sie jede der Magnetgruppen 30B, 30D, 30F und 30H,
welche beabstandet in der Umfangsrichtung angebracht sind, abdeckt,
und eine Kühlkammer 43d2 auf, die mit der Kühlkammer 43d1 kommuniziert
und sich bezüglich der Kühlkammer 43d1 in
Rotationsrichtung S an einer rückwärtigen Seite
befindet.
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Die
Kühlkammer 43d2 ist so ausgebildet, dass sie die
Magnetgruppen 30C, 30E und 30G abdeckt
und sich bezüglich der Magnetgruppen 30B, 30D, 30F und 30H in
der Rotationsrichtung S an einer rückwärtigen
Seite befindet. Jede Kühlkammer 43d2 weist die
Ablassöffnung 44 auf.
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Dementsprechend
tritt das Kühlmittel A von jedem radialen Pfad aus durch
Zentrifugalkraft in die Kühlkammer 43d1 ein. Wird
der Rotor 10 in die Rotationsrichtung S beschleunigt, fließt
das Kühlmittel A auf Grund der Trägheitskraft
in zur Rotationsrichtung S entgegengesetzter Richtung und tritt
dann von der Kühlkammer 43d1 aus in die Kühlkammer 43d2 ein. Permanentmagnete 31 jeder
der Magnetgruppen 30A bis 30H werden, wie beschrieben,
gekühlt. Es ist zu beachten, dass sich in dieser in 5 dargestellten
Abwandlung die Ablassöffnung 44 bezüglich
des Kühlsollbereichs R ebenfalls an der radial inneren Seite
befindet (Referenzlinie P2).
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6 ist
eine Schnittdarstellung einer dritten Abwandlung der rotierenden
elektrischen Maschine 100 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der in 6 dargestellten
Abwandlung weist die Welle 58 eine Mehrzahl radialer Pfade 42, die
sich in Richtung der entsprechenden Magnetgruppen 30A bis 30H erstrecken,
und einen ringförmigen Fließpfad 43e auf,
der in der Endplatte 29 ausgebildet ist und mit allen radialen
Pfaden 42 kommuniziert.
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Dieser
Fließpfad 43e erstreckt sich so, um entlang einer
axialen Endfläche der Permanentmagnete 31, die
jede der Magnetgruppen 30A bis 30H bilden, zu
verlaufen. Des Weiteren, weist der Fließpfad 43e eine
Vielzahl von Ablassöffnungen 44 auf, die beabstandet
in der Umfangsrichtung des Rotors 10 angeordnet sind. Es
ist zu beachten, dass in dieser in 6 dargestellten
Abwandlung die Öffnung einer jeden Ablassöffnung 44 sich
bezüglich des Kühlsollbereichs R ebenfalls an
der radial inneren Seite befindet.
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In
der in 6 dargestellten rotierenden elektrischen Maschine 100 mit
dem sich ringförmig erstreckenden Fließpfad 43e fließt,
wenn der Rotor 10 in Rotationsrichtung S beschleunigt oder
verzögert wird, das Kühlmittel A durch den Fließpfad 43e in
Rotationsrichtung S oder in der der Rotationsrichtung S entgegengesetzten
Richtung. In jedem der Fälle können sowohl der
Permanentmagnet 31 als auch Endplatte 29 gekühlt
werden.
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Obwohl
sich in Bereichen des Kühlsollbereichs R, die sich zwischen
den Magnetgruppen 30A bis 30H befinden, während
der Rotation des Rotors 10 die Temperatur erhöht,
können diese Bereiche vorteilhafterweise gekühlt
werden, da das Kühlmittel A auch die Bereiche durchläuft,
die sich im Rotorkern 20 zwischen den Magnetgruppen 30A bis 30H befinden.
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7 ist
eine Schnittdarstellung einer vierten Abwandlung der rotierenden
elektrischen Maschine 100 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der in 7 dargestellten
Abwandlung ist die Öffnung der Ablassöffnung 44 an
einer Hauptoberfläche 29a, 29b ausgebildet,
welche sich an einem axialen Ende einer jeden Endplatte 29 befindet,
und ein Vorsprung 90, der in die axial äußere
Seite vorragt, ist an einer Positi on angrenzend zur Öffnung
der Ablassöffnung 44 an der radial äußeren Seite
des Rotors 10, in der Hauptoberfläche 29a, 29b angeordnet,
am axialen Ende einer jeden Endplatte 29, ausgebildet.
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Das
Kühlmittel A welches durch die Ablassöffnung 44 abgelassen
wird, ist in Richtung der Mittellinie 101 durch den Vorsprung 90 versetzt,
und geht dann in der radialen Richtung vom axialen Ende 90a, 90b des
Vorsprungs 90 ab. Dementsprechend kann von dem Kühlmittel
A, welches durch die Ablassöffnung 44 abgegeben
wird, der Anteil des Kühlmittels A, das auf die Spule 50 gesprüht
wird, reduziert werden.
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Das
axiale Ende 90a des Vorsprungs 90 ist mit dem
axialen Ende 51a der Spule 51 auf gleicher Höhe
oder ragt in Richtung der Mittellinie 101 vor.
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Das
Kühlmittel A geht in radialer Richtung des Rotors 10 vom
axialen Ende 90a des Vorsprungs 90 durch Zentrifugalkraft
ab. Deshalb kann die beschriebene Anordnung des axialen Endes 90 des Vorsprungs 90 die
Menge des auf die Spule 51 aufzusprühenden Kühlmittels
A nochmals reduzieren.
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8 ist
eine Perspektivdarstellung des Rotors 10 der rotierenden
elektrischen Maschine 100 wie sie in 7 dargestellt
ist. Wie in 8 dargestellt, ist der Vorsprung 90 ringförmig
so ausgebildet, dass er sich in Umfangsrichtung des Rotors 10 erstreckt.
Dementsprechend führt der Vorsprung 90 dazu, daß ein
großer Teil des Kühlmittels A, das an der Öffnung
einer jeden Ablassöffnung 44 abgegeben wird, in
Richtung der Mittellinie 101 abgelenkt wird, um dadurch
zu verhindern, dass das Kühlmittel A auf die Spule 51 gesprüht
wird.
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9 ist
eine Teilschnittdarstellung einer Abwandlung des Vorsprungs 90.
Wie in 9 dargestellt, ist ein ebener Bereich 91 angrenzend
zur Öffnung der Ablassöffnung 44 an der
radial äußeren Seite des Rotors 10 ausgebildet.
Eine Eintiefung 93 ist in einem zum ebenen Bereich 91 angrenzenden Bereich
an der radial äußeren Seite ausgebildet.
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In
der in 9 dargestellten Abwandlung geht das Kühlmittel
A, welches durch die Ablassöffnung 44 abgegeben
wird, von der Grenze zwischen dem ebenen Bereich 91 und der
Eintiefung 93 (äußere Umfangskante des
ebenen Bereichs 91) ab. In anderen Worten, wird die Grenze
zwischen ebenen Bereich 91 und der Eintiefung 93 so
angeordnet, dass sie in Richtung der Mittelinie 101 bezüglich
dem axialen Ende 51a der Spule 51 hervorragt,
kann die Sprühmenge des Kühlmittels A, das auf
die Spule gesprüht wird, verringert werden.
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10 ist
eine Schnittdarstellung des Rotors 10 mit einer abgewandelten
Ablassöffnung. In der in 10 dargestellten
Abwandlung erstreckt sich eine Ablassöffnung 144 in
Richtung der radial äußeren Seite des Rotors 10,
während sie nach außen hin entlang der Mittellinie 101 verläuft.
Dementsprechend erfährt das Kühlmittel A während
dem Durchlass durch die Ablassöffnung 144 von
der inneren Oberfläche der die Endplatte 29 definierenden
Ablassöffnung 100 eine Belastung in Richtung der
Mittellinie 101. Demzufolge hat das an der Öffnung
der Ablassöffnung abgelassene Kühlmittel A eine
Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Mittellinie 101 und
geht vom axialen Ende 51a der Spule 51 in Richtung
der radial äußeren Seite des Rotors 10 ab. Auf
diese Weise kann in der in 10 dargestellten rotierenden
elektrischen Maschine 100 die Sprühmenge des Kühlmittels
A, das auf die Spule 51 gesprüht wird, reduziert
werden.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sollte so ausgelegt werden, dass die darin beschriebene
Ausführungsform in jeder Hinsicht zur Veranschaulichung
dient, nicht jedoch zur Einschränkung. Es ist vorgesehen,
dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die Ansprüche
festgelegt wird und alle Abwandlungen, die in Bedeutung und Umfang
den Ansprüchen entsprechen, enthalten sind. Weiter dienen
die vorhergehend angegebenen numerischen Werte oder dergleichen
lediglich zur Veranschaulichung und die vorliegende Erfindung ist
nicht auf diese numerischen Werte und Abmessungen beschränkt.
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Die
vorliegende Erfindung ist verwendbar als eine rotierende elektrische
Maschine und bevorzugterweise als eine rotierende elektrische Maschine, die
es ermöglicht, zumindest einige Permanentmagnete die in
Permanentmagneten, die in einem Rotor ausgebildet sind, vorgesehen
sind, zu kühlen und dabei ein Abstreifen einer Isolationsschicht
einer Statorspule zu vermeiden.
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Zusammenfassung
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Eine
rotierende elektrische Maschine weist eine Rotationswelle (58),
die drehbar angeordnet ist, einen an der Rotationswelle (58)
befestigten Rotor (10), mit einer Aufnahmeöffnung,
in der ein Permanentmagnet (31) unterbringbar ist, wobei
der Permanentmagent (31) in der Aufnahmeöffnung
untergebracht ist, einen Stator (50), der dem Rotor (10)
gegenüberliegt und eine Spule (51) beinhaltet,
eine Endplatte (29), die an einem axialen Ende des Rotors vorgesehen
ist, einen Kühlmittelpfad (43), der in der Endplatte
(29) ausgebildet ist und entlang einem axialen Ende des
Permanentmagneten (31) verläuft, um einen Kühlmittelfluß zu
erlauben, und eine Ablassöffnung (44) auf, die
bezüglich des Kühlsollbereichs (R) der den Permanentmagneten
(31) beinhaltet und der sich an einem Abschnitt des Rotors
(10) befindet, der ausgehend von einem radial inneren Ende
des Permanentmagneten (31) an einer äußeren
Umfangsseite des Rotors (10) liegt, wobei die Ablassöffnung (44)
mit dem Kühlmittelpfad (43) kommuniziert und durch
sie ein Kühlmittel abgebbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-006091 [0002]
- - JP 2005-006429 [0004]
- - JP 2003-169448 [0005]
- - JP 2001-016826 [0006]