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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann es sich allgemein um einen Elektromotor oder um einen Generator handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine Lichtmaschine einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Fahrzeugs. Beim Fahrzeug, bei dem eine derartige elektrische Maschine zum Einsatz kommt, kann es sich um jeden beliebigen Typ handeln, bevorzugt handelt es sich jedoch um ein Straßenfahrzeug.
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Eine derartige elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse, das einen Innenraum umgibt und das einen in einer Umfangsrichtung des Gehäuses umlaufenden, den Innenraum radial begrenzenden Mantel, axial einerseits eine den Innenraum axial begrenzende Rückseitenwand und axial andererseits eine den Innenraum axial begrenzende Vorderseitenwand aufweist. Fest mit dem Mantel ist ein Stator der Maschine verbunden. Dieser Mantel kann auch als Klammer bezeichnet werden. Im Stator ist ein Rotor der Maschine drehbar angeordnet, wobei eine Rotorwelle des Rotors über ein vorderes Wellenlager an der Vorderseitenwand drehbar gelagert ist. Eine Maschine dieser Art ist zum Beispiel aus der
US 5 214 325 bekannt.
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Üblicherweise ist eine solche Maschine auch mit einem Antriebselement ausgestattet, z.B. eine Riemenscheibe, das außerhalb des Innenraums drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist. Ein solches Antriebselement ist dazu eingerichtet, die Maschine mechanisch mit einem Getriebe einer Brennkraftmaschine zu koppeln. Dieses Getriebe ist mechanisch mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Daher wird die Maschine von der Brennkraftmaschine angetrieben und kann als elektrischer Generator oder Lichtmaschine verwendet werden.
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Durch die elektrischen Spulen bzw. Wicklungen am Stator und/oder am Rotor entsteht während des Betriebs der elektrischen Maschine Wärme, die zur Vermeidung einer Überhitzung der Maschine abgeführt werden muss. Zu diesem Zweck ist die Maschine mit einem Gebläserad ausgestattet, das drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist und das Laufschaufeln aufweist, die bei Rotation des Rotors einen Primärkühlluftstrom erzeugen, der durch die Rückseitenwand in den Innenraum eintritt und darin in Richtung Vorderseitenwand strömt. Insbesondere strömt der Primärkühlluftstrom axial durch den Stator und/oder den Rotor.
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Bei der aus der
US 5 214 325 bekannten Maschine ist das Gebläserad im Innenraum angeordnet und an einem Rotorflansch befestigt, der seinerseits drehfest an der Rotorwelle angebracht ist. Das Gebläserad besitzt einen die Laufschaufeln aufweisenden, luftundurchlässigen Scheibenkörper, der an besagtem Rotorflansch so befestigt ist, dass er sich axial zwischen dem Rotorflansch und der Vorderseitenwand befindet. Außerdem ist axial zwischen der Vorderseitenwand und dem Scheibenkörper des Gebläserads ein Zwischenraum ausgebildet. Die Vorderseitenwand weist Sekundärlufteinlassöffnungen auf, die zu besagtem Zwischenraum führen. Der Rotorflansch weist Austrittsöffnungen auf, die den Zwischenraum mit dem vom Zwischenraum abgewandten Bereich des Innenraums fluidisch verbinden. Bei Rotation des Rotors erzeugen die Laufschaufeln einen Sekundärkühlluftstrom, der durch die Vorderseitenwand in den Zwischenraum eintritt, durch den Zwischenraum hindurchströmt und durch den Rotorflansch in den vom Zwischenraum abgewandten Bereich des Innenraums einströmt. Der Sekundärkühlluftstrom vermischt sich in diesem Bereich des Innenraums mit dem Primärkühlluftstrom. Beide Kühlluftströme treten durch radiale Luftauslassöffnungen, die im Mantel ausgebildet sind, aus dem Innenraum aus. Der Aufwand zur Realisierung einer derartigen, komplexen Kühlung der Maschine ist vergleichsweise groß. Insbesondere sind vergleichsweise enge Herstellungstoleranzen einzuhalten, um einen leckagearmen Betrieb des Gebläserads im Gehäuse zu ermöglichen.
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Eine gattungsgemäße Maschine ist zum Beispiel aus der
US 4 476 405 bekannt. Das Gebäserad ist an der Außenseite des Gehäuses axial zwischen der Vorderseitenwand des Gehäuses und dem Antriebselement angeordnet. Das Gebläserad weist einen Scheibenkörper auf, der die Führungsschaufeln aufweist und drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist. Die bekannte Maschine ist auch mit Sekundärlufteinlassöffnungen versehen. Bei der bekannten Maschine erstrecken sich die Sekundärlufteinlassöffnungen durch das Antriebselement und den Scheibenkörper des Lüfterrads. Im Betrieb der Maschine tritt der Primärkühlluftstrom durch die Vorderseitenwand aus dem Innenraum aus und tritt in einen Ansaugraum ein, der axial zwischen der Vorderseitenwand und dem Gebläserad und radial zwischen der Rotorwelle und den Laufschaufeln ausgebildet ist. Die Laufschaufeln erzeugen bei der Drehung des Rotors auch einen Sekundärkühlluftstrom, der durch die Sekundärlufteinlassöffnungen in den Ansaugraum eintritt. Da die Sekundärlufteinlassöffnungen das Antriebselement durchdringen, absorbiert die Sekundärkühlluft auch Wärme von dem Antriebselement, d.h. sorgt für eine Kühlung des Antriebselements.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine elektrische Maschine der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen preiswerten Aufbau auszeichnet, wobei gleichzeitig eine effiziente Kühlung der Maschine während des Betriebs ermöglicht werden soll. Insbesondere soll eine verbesserte Kühlung des vorderen Wellenlagers erreicht werden.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Gebläserad außerhalb des Innenraums im Bereich der Vorderseitenwand anzuordnen und den Scheibenkörper des Gebläserads mit Sekundärlufteinlassöffnungen zu versehen. Der Primärkühlluftstrom wird durch die Vorderseitenwand aus dem Innenraum herausgeführt und in einen Ansaugraum geleitet, der sich axial zwischen der Vorderseitenwand und dem Gebläserad und radial zwischen der Rotorwelle und den Laufschaufeln befindet. Die Laufschaufeln des Gebläserads erzeugen bei Rotation des Rotors im Ansaugraum einen Unterdruck, der zum einen den Primärkühlluftstrom erzeugt, der durch die Rückseitenwand, durch den Innenraum und durch die Vorderseitenwand strömt. Zum anderen erzeugt der im Ansaugraum herrschende Unterdruck einen Sekundärkühlluftstrom, der durch die Sekundärlufteinlassöffnungen in den Ansaugraum einströmt, sich dort mit dem Primärkühlluftstrom vermischt und gemeinsam mit dem Primärkühlluftstrom durch die Laufschaufeln weitgehend radial aus dem Ansaugraum ausströmt. Durch die Positionierung des Gebläserads außerhalb des Gehäuses vereinfacht sich die Herstellung der Maschine mit Gebläserad. Gleichzeitig ist das Gebläserad nicht mehr an die Abmessungen des Gehäuses gebunden, so dass insbesondere auch ein größeres, leistungsstärkeres Gebläserad verwendet werden kann. Des Weiteren befindet sich der Ansaugraum ebenfalls an der Außenseite des Gehäuses und außerdem im Bereich des vorderen Wellenlagers, wodurch über den Sekundärkühlluftstrom eine effiziente Kühlung des vorderen Wellenlagers erreicht werden kann. Versuche haben gezeigt, dass die Temperatur des vorderen Wellenlagers mit Hilfe des Sekundärkühlluftstroms um mindestens 10% abgesenkt werden kann. Die Integration der Sekundärlufteinlassöffnungen in den Scheibenkörper des Gebläserads lässt sich preiswert realisieren. Außerdem ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Maschine eine besonders einfach realisierbare Strömungsführung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Sekundärlufteinlassöffnungen nur im Gebläserad angeordnet sind, derart, dass der Sekundärkühlluftstrom das Antriebselement umgeht und in die Sekundärlufteinlassöffnungen an der Rückseite des Antriebselements eintritt. Mit anderen Worten strömt die Sekundärkühlluft nicht durch das Antriebselement, sondern um das Antriebselement herum. Aufgrund dieser Anordnung absorbiert die Sekundärkühlluft weniger Wärme vom Antriebselement und tritt in den Ansaugraum auf einem niedrigeren Temperaturniveau ein. Daher kann die Sekundärkühlluft mehr Wärme vom vorderen Wellenlager aufnehmen. Somit wird die Kühlung des vorderen Wellenlagers verbessert.
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Die Umfangsrichtung des Gehäuses bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf die Rotationsachse des Rotors. Ferner definiert im vorliegenden Zusammenhang die Rotationsachse eine Axialrichtung, so dass die Axialrichtung parallel zur Rotationsachse verläuft. Außerdem bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang eine Radialrichtung auf die Rotationsachse, steht also senkrecht auf der Rotationsachse.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform realisiert werden können. Mit anderen Worten sind die folgenden Ausführungsformen unabhängig von der zuvor erwähnten Ausführungsform. Jedenfalls sind Kombinationen der vorgenannten Ausführungsform mit mindestens einer der folgenden Ausführungsformen bevorzugt und zeigen Synergieeffekte.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sekundäreinlassöffnungen und/oder die Laufschaufeln in der Umfangsrichtung entlang des Gebläserads asymmetrisch verteilt. Tests haben gezeigt, dass eine solche asymmetrische Verteilung die Kühlwirkung des primären und sekundären Kühlluftstroms verbessert. Dies kann auf dem Effekt beruhen, dass die asymmetrische Verteilung der Laufschaufeln und/oder der Sekundärlufteinlassöffnungen einen unregelmäßigen oder pulsierenden Kühlluftstrom erzeugt. Eine solche asymmetrische Verteilung in der Umfangsrichtung bedeutet, dass der Abstand zwischen benachbarten Laufschaufeln oder Sekundärlufteinlassöffnungen jeweils in der Umfangsrichtung variiert, z.B. zwischen 20° und 40°.
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Vorzugsweise definieren die Laufschaufeln und/oder die Sekundärlufteinlassöffnungen mindestens zwei Gruppen von Laufschaufeln und/oder oder Sekundärlufteinlassöffnungen, wobei in jeder Gruppe der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten Laufschaufeln oder Sekundärlufteinlassöffnungen jeweils gleich ist, während der Abstand innerhalb der einen Gruppe sich von dem Abstand innerhalb der anderen Gruppe unterscheidet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können drei oder mehr solcher Gruppen von Laufschaufeln und/oder Sekundärlufteinlassöffnungen vorgesehen sein, die abnehmende Abstände in der Drehrichtung des Lüfterrads von einer ersten Gruppe zu einer letzten Gruppe aufweisen, wobei die Reihenfolge der Gruppen von der ersten Gruppe bis zur letzten Gruppe durch die Drehrichtung des Gebläserads definiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können zwölf Laufschaufeln vorgesehen sein. Die Laufschaufeln sind in drei Gruppen mit jeweils vier Laufschaufeln unterteilt. Der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten Laufschaufeln in der ersten Gruppe beträgt z.B. 36º, der Abstand in der zweiten Gruppe beträgt z.B. 30° und der Abstand in der dritten oder letzten Gruppe beträgt z.B. 24°. Zusätzlich oder alternativ kann die gleiche Anordnung für die Sekundärlufteinlassöffnungen vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Sekundärlufteinlassöffnungen gleich der Anzahl der Laufschaufeln. Daher ist jede Sekundärlufteinlassöffnung einer einzigen Laufschaufel zugeordnet und umgekehrt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die asymmetrische Verteilung der Sekundärlufteinlassöffnungen gleich der asymmetrischen Verteilung der Laufschaufeln. Mit anderen Worten, in jeder Gruppe der vorgenannten Art ist der Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Laufschaufeln der jeweiligen Gruppe und der Abstand zwischen benachbarten Sekundärlufteinlassöffnungen der jeweiligen Gruppe gleich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Sekundärlufteinlassöffnungen radial im Bereich des vorderen Wellenlagers angeordnet sein. Hierdurch wird erreicht, dass der Sekundärkühlluftstrom gezielt im Bereich des Wellenlagers in den Ansaugraum einströmt, wodurch eine intensive Kühlung des vorderen Wellenlagers mit Hilfe des Sekundärkühlluftstroms realisierbar ist.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zumindest eine solche Sekundärlufteinlassöffnung als Axialdurchlass ausgestaltet ist, durch den der Sekundärkühlluftstrom im Wesentlichen axial in den Ansaugraum eintritt. Zweckmäßig sind mehrere und vorzugsweise alle Sekundärlufteinlassöffnungen jeweils als Axialdurchlass ausgestaltet. Axial durchströmbare Sekundärlufteinlassöffnungen lassen sich besonders einfach im Scheibenkörper realisieren, was die Herstellung begünstigt. Die Sekundärlufteinlassöffnungen können grundsätzlich eine beliebige Geometrie besitzen. Bevorzugt sind runde Querschnitte. Denkbar sind kreisförmige oder langlochförmige Öffnungen. Langlochförmige Öffnungen können insbesondere radial orientiert sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann zumindest eine solche Sekundärlufteinlassöffnung als Radialdurchlass ausgestaltet sein, durch den der Sekundärkühlluftstrom im Wesentlichen radial hindurchtritt, um in den Ansaugraum zu gelangen. Durch das radiale Durchströmen der Sekundärlufteinlassöffnungen ist eine Umlenkung des Sekundärkühlluftstroms um 180° erforderlich, damit der Sekundärkühlluftstrom aus dem Ansaugraum durch die Laufschaufeln wieder austreten kann. Hierdurch verlängert sich die Verweildauer der Sekundärkühlluft im Bereich des Gebläserads, was die Kühlung des vorderen Wellenlagers verbessert. Vorzugsweise sind mehrere und insbesondere alle Sekundärlufteinlassöffnungen jeweils als solcher Radialdurchlass ausgestaltet.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann zumindest eine solche Sekundärkühllufteinlassöffnung als Umfangsdurchlass ausgestaltet sein, durch den der Sekundärkühlluftstrom im Wesentlichen in der Umfangsrichtung hindurchtritt. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei welcher die jeweilige als Umfangsdurchlass ausgestaltete Sekundärlufteinlassöffnung in einer Rotationsrichtung des Rotors orientiert ist, derart, dass der Sekundärkühlluftstrom entgegen der Rotationsrichtung durch die jeweilige Sekundärlufteinlassöffnung hindurchtritt und letztlich in den Ansaugraum eintritt. Durch die Rotation des Gebläserads entsteht eine Relativgeschwindigkeit zwischen Gebläserad und der Luft, die sich an einer vom Ansaugraum abgewandten Seite des Gebläserads befindet. Diese Relativgeschwindigkeit treibt diese außenliegende Luft zusätzlich zum Unterdruck des Ansaugraums an, was die Ausbildung des Sekundärkühlluftstroms unterstützt.
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Vorzugsweise sind alle Sekundärlufteinlassöffnungen entweder als Axialdurchlass oder als Radialdurchlass oder als Umfangsdurchlass ausgestaltet. Grundsätzlich sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen gleichzeitig zwei der vorstehend genannten Durchlasstypen oder alle drei Durchlasstypen realisiert sind, so dass der Scheibenkörper als Axialdurchlass ausgestaltete Sekundärlufteinlassöffnungen und/oder als Radialdurchlass ausgestaltete Sekundärlufteinlassöffnungen und/oder als Umfangsdurchlass ausgestaltete Sekundärlufteinlassöffnungen aufweisen kann.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest an einer solchen Sekundärkühllufteinlassöffnung eine Führungsschaufel am Scheibenkörper vorgesehen sein. Diese Führungsschaufel unterstützt bei Rotation des Rotors die Ausbildung des Sekundärkühlluftstroms. Insbesondere können derartige Führungsschaufeln eine Art Förderfunktion besitzen, da die Förderschaufeln bei rotierendem Gebläserad aufgrund der Relativgeschwindigkeit zur axial außen am Gebläserad anstehenden Luft permanent Luft durch die jeweilige Sekundärlufteinlassöffnung fördern.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die jeweilige Führungsschaufel integral am Scheibenkörper ausgeformt sein. Beispielsweise kann das Gebläserad als Blechformteil konzipiert sein, an dem die Laufschaufeln durch Umformung ausgebildet sind. Die Führungsschaufeln können dann ebenfalls durch Umformung am Scheibenkörper ausgebildet sein.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die jeweilige Führungsschaufel einen Teil eines Öffnungsrands der jeweiligen Sekundärlufteinlassöffnung bilden. Ein anderer Teil des Öffnungsrands bzw. der restliche Teil des Öffnungsrands wird dann zweckmäßig durch den Scheibenkörper gebildet. Somit kann durch die Ausformung der Führungsschaufeln am Scheibenkörper gleichzeitig die jeweils zugehörige Sekundärlufteinlassöffnung ausgeformt werden. Hierdurch lässt sich das Gebläserad mit den Führungsschaufeln und den Sekundärlufteinlassöffnungen besonders preiswert herstellen.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Führungsschaufel an einer vom Ansaugraum abgewandten Außenseite des Gebläserads und/oder an einer dem Ansaugraum zugewandten Innenseite des Gebläserads axial und/oder radial vom Scheibenkörper vorsteht. Insbesondere durch diese Maßnahme kann der vorstehend beschriebene Fördereffekt der jeweiligen Führungsschaufel erzeugt bzw. verbessert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Scheibenkörper einen radial innenliegenden, scheibenförmigen Innenringkörper, der drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, und einen radial außenliegenden, scheibenförmigen Außenringkörper aufweisen, der die Laufschaufeln aufweist und der über einen konischen oder zylindrischen Zwischenringkörper fest mit dem Innenringkörper verbunden ist. Vorzugsweise sind die Laufschaufeln, der Innenringkörper, der Zwischenringkörper und der Außenringkörper integral am Scheibenkörper ausgeformt. Insbesondere handelt es sich beim Gebläserad um einen aus einem einzigen Blechstück hergestellten Blechformkörper.
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Die als Axialdurchlass und die als Umfangsdurchlass ausgestalteten Sekundärlufteinlassöffnungen lassen sich besonders einfach am Außenringkörper realisieren. Die als Radialdurchlass ausgestalteten Sekundärlufteinlassöffnungen lassen sich besonders einfach am Zwischenringkörper realisieren.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher radial zwischen der Rotorwelle und dem Zwischenringkörper ein Ringraum ausgebildet ist, durch den der Sekundärkühlluftstrom zur jeweiligen Sekundärlufteinlassöffnung gelangt. Durch diese Bauform befinden sich die zugehörigen im Zwischenringkörper ausgebildeten Sekundärlufteinlassöffnungen nahe an der Rotorwelle, also in Radialrichtung möglichst weit innen am Gebläserad. Hierdurch kann quasi das gesamte vordere Wellenlager mit dem Sekundärkühlluftstrom beaufschlagt werden, was eine besonders effiziente Kühlung für das vordere Wellenlager bewirkt.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Außenringkörper gegenüber dem Innenringkörper axial nach außen versetzt angeordnet sein. Mit anderen Worten, der Außenringkörper ist axial vom Stator weiter entfernt als der Innenringkörper. Hierdurch werden einerseits eine möglichst kompakte Bauform für den Rotor und andererseits ein relativ großvolumiger Ansaugraum realisiert.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann axial zwischen dem Außenringkörper und der Vorderseitenwand ein innerer Ringspalt ausgebildet sein, durch den der Sekundärkühlluftstrom hindurch zum Ansaugraum strömt. Auf diese Weise wird die Vorderseitenwand, insbesondere in einem das vordere Wellenlager aufnehmenden Bereich, unmittelbar mit dem Sekundärkühlluftstrom beaufschlagt, bevor dieser in den Ansaugraum gelangt. Hierdurch ergibt sich eine besonders effiziente Kühlung für das vordere Wellenlager.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann axial zwischen dem Außenringkörper und einem Antriebselement, das drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, ein äußerer Ringspalt ausgebildet sein, durch den der Sekundärkühlluftstrom hindurch zum vorstehend genannten Ringraum gelangt, der radial zwischen der Rotorwelle und dem Zwischenringkörper ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich mit einfachen Maßnahmen eine komplexe Strömungsführung für den Sekundärkühlluftstrom realisieren. Die geringe Entfernung zur Rotationsachse hat dabei außerdem den Vorteil, dass dort nur relativ kleine Umfangsgeschwindigkeiten des Gebläserads herrschen, so dass vergleichsweise geringe Strömungsverluste auftreten. Das vorstehend genannte Antriebselement kann beispielsweise in einen Riementrieb oder einen Kettentrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs eingebunden sein, um Antriebskräfte zum Antreiben des Rotors auf die Maschine zu übertragen oder um Antriebskräfte des Rotors von der Maschine auf den Antriebsstrang zu übertragen.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorderseitenwand, vorzugsweise im Bereich des vorderen Wellenlagers, eine axiale Vertiefung oder sogar eine axial durchgehende Öffnung aufweisen, in die der Innenringkörper axial eingreift. Hierdurch befindet sich der Innenringkörper nahe am vorderen Wellenlager oder bildet eine axiale Abdeckung des vorderen Wellenlagers. Der Sekundärkühlluftstrom beaufschlagt und kühlt den Innenringkörper, was zu einer effizienten Kühlung des vorderen Wellenlagers führt. Ferner führt diese Bauweise zu einem besonders kompakten Aufbau des Rotors in der Axialrichtung.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Scheibenkörper des Gebläserads axial in Kontakt mit dem vorderen Wellenlager. Ein solcher direkter axialer Anschlag verbessert die Wärmeaufnahme des Gebläserads vom vorderen Wellenlager und verbessert somit die Kühlung des vorderen Wellenlagers.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass ein äußerer Ringspalt axial zwischen der Rückseite des Antriebselements und dem Scheibenkörper des Gebläserads ausgebildet ist, wobei der Sekundärkühlluftstrom durch den äußeren Ringspalt strömt. Ein solcher äußerer Ringspalt bewirkt eine Umlenkung des Sekundärkühlluftstroms vor dem Eintritt in die Sekundärlufteintrittsöffnungen. Somit hat die Sekundärkühlluft im Bereich der Sekundärlufteintrittsöffnungen eine längere Verweildauer und kann mehr Wärme aufnehmen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 ein vereinfachter, isometrischer Längsschnitt einer elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine isometrische Ansicht eines Gebläserads der Maschine aus 1,
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3 ein isometrischer Längsschnitt der Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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4 eine isometrische Ansicht des Gebläserads der Maschine aus 3,
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5 ein isometrischer Längsschnitt der Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform,
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6 eine isometrische Ansicht des Gebläserads der Maschine aus 5,
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7 eine isometrische Ansicht des Gebläserads wie in 4, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
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8 eine isometrische Ansicht des Gebläserads wie in 6, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
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9 eine isometrische Ansicht des Gebläserads einer anderen Ausführungsform,
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10 eine Frontansicht der Innenseite des Gebläserads aus 9,
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11 eine isometrische Ansicht des Gebläserads einer anderen Ausführungsform,
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12 eine Frontansicht der Innenseite des Gebläserads aus 11.
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Gemäß den 1, 3 und 5 umfasst eine elektrische Maschine 1, bei der es sich um einen Generator und/oder um einen Elektromotor, insbesondere um eine Lichtmaschine, handeln kann, ein Gehäuse 2, einen Stator 3, einen Rotor 4 und ein Gebläserad 5. Die Maschine 1 ist so dimensioniert, dass sie in einem Fahrzeug und vorzugsweise in einem Straßenfahrzeug verwendet werden kann.
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Das Gehäuse 2 umgibt einen Innenraum 6 und weist einen Mantel 7, eine Rückseitenwand 8 sowie eine Vorderseitenwand 9 auf. Der Mantel 7 läuft in einer Umfangsrichtung 10, die sich auf eine Rotationsachse 11 des Rotors 4 bezieht, um den Innenraum 6 um und begrenzt diesen radial, wobei sich die Radialrichtung ebenfalls auf die Rotationsachse 11 bezieht. Die Rückseitenwand 8 begrenzt den Innenraum 6 axial einerseits, während die Vorderseitenwand 9 den Innenraum 6 axial andererseits begrenzt. Der Stator 3 ist mit dem Mantel 2 fest verbunden und weist üblicherweise zumindest eine Statorwicklung 12 auf. Der Rotor 4 besitzt eine Rotorwelle 13 und ist im Stator 3 angeordnet. Somit handelt es sich bei der hier gezeigten Maschine 1 um einen sogenannten Innenläufer. Der Rotor 4 trägt außerdem zumindest eine drehfest mit der Rotorwelle 13 verbundene Rotorwicklung 21.
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Die Rotorwelle 13 ist in einem vorderen Wellenlager 14 und in einem hinteren Wellenlager 15 um die Rotationsachse 11 drehbar am Gehäuse 2 gelagert. Das vordere Wellenlager 14 ist an bzw. in der Vorderseitenwand 9 angeordnet. Das hintere Wellenlager 15 ist an bzw. in der Rückseitenwand 8 angeordnet. Die beiden Wellenlager 14, 15 sind hier als Wälzkörperlager und insbesondere als Kugellager konzipiert. Sie besitzen jeweils einen inneren Lagerring 16 und einen äußeren Lagerring 17, zwischen denen Wälzkörper 18, also insbesondere Kugeln, laufen.
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Das Gebläserad 5 ist drehfest mit der Rotorwelle 13 verbunden und weist Laufschaufeln 19 auf. Im Betrieb der Maschine 1 rotiert das Gebläserad 5 mit dem Rotor 4 mit. Dabei erzeugen die Laufschaufeln 19 einen Primärkühlluftstrom 20, der in den 1, 3 und 5 durch Pfeile angedeutet ist. Der Primärkühlluftstrom 20 tritt durch die Rückseitenwand 8 in den Innenraum 6 ein, durchströmt im Innenraum 6 im Wesentlichen axial den Stator 3 und den Rotor 4 und tritt durch die Vorderseitenwand 9 aus dem Innenraum 6 wieder aus.
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Das Gebläserad 5 ist außerhalb des Innenraums 6 und somit außerhalb des Gehäuses 2, drehfest mit der Rotorwelle 13 verbunden. Das Gebläserad 5 ist dadurch außerhalb des Gehäuses 2 axial benachbart zur Vorderseitenwand 9 angeordnet. Axial zwischen der Vorderseitenwand 9 und dem Gebläserad 5 ist ein Ansaugraum 22 ausgebildet, der radial zwischen der Rotorwelle 13 und den Laufschaufeln 19 angeordnet ist. Der Primärkühlluftstrom 20 tritt in diesen Ansaugraum 22 ein, wenn er durch die Vorderseitenwand 9 aus dem Innenraum 6 austritt. Das Gebläserad 5 weist einen Scheibenkörper 23 auf, der radial außen die Laufschaufeln 19 aufweist und der drehfest mit der Rotorwelle 13 verbunden ist. Außerdem ist dieser Scheibenkörper 23 mit mehreren Sekundärlufteinlassöffnungen 24 ausgestattet. Diese befinden sich im Bereich des Ansaugraums 22. Durch die Rotation der Laufschaufeln 19 entsteht im Ansaugraum 22 ein Unterdruck, der einerseits den Primärkühlluftstrom 20 erzeugt und der andererseits einen Sekundärkühlluftstrom 25 erzeugt, der in den 1, 3 und 5 ebenfalls durch Pfeile angedeutet ist. Dementsprechend tritt der Sekundärkühlluftstrom 25 durch die Sekundärkühllufteinlassöffnungen 24 in den Ansaugraum 22 ein. Aus dem Ansaugraum 22 tritt ein Kühlluftstrom 26 im Wesentlichen radial durch die Laufschaufeln 19 aus, was in den 1, 3 und 5 ebenfalls durch Pfeile angedeutet ist. Dieser Kühlluftstrom 26 ist dabei die Summe aus Primärkühlluftstrom 20 und Sekundärkühlluftstrom 25.
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Ferner ist, wie in 3 gezeigt, auf einer von der Vorderseitenwand 9 abgewandten Außenseite 45 des Gebläserads 5 ein Antriebselement 36 drehfest auf der Rotorwelle 13 angebracht. Das Antriebselement 36 weist eine Rückseite 46 auf, die der Vorderseitenwand 9 bzw. dem Gebläserad 5 zugewandt ist. Über dieses Antriebselement 36 kann die Maschine 1 oder der Rotor 4 in ein Getriebe oder einen Antriebsstrang des mit der Maschine 1 versehenen Fahrzeugs eingebunden sein, beispielsweise in einen Riementrieb oder in einen Kettentrieb. Im gezeigten Beispiel ist das Antriebselement 36 als Riemenscheibe ausgebildet, so dass es antriebsmäßig mit einem Riemen koppelbar ist. Beispielsweise kann die Maschine 1 über das Antriebselement 36 als Generator oder Lichtmaschine betrieben werden, um Strom zu erzeugen, oder als Motor zur Leistungsabgabe betrieben werden.
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In 1 und 5 ist nur ein Platzhalter 36' anstelle des Antriebselements 36 dargestellt. Es sollte klar sein, dass, wenn die Maschine 1 an einer Brennkraftmaschine installiert ist, der Platzhalter 36' durch das reale Antriebselement 36 ersetzt wird.
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Gemäß den Ausführungsformen der 1, 3 und 5 kann vorgesehen sein, dass die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 nur im Gebläserad 5 angeordnet sind. Die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 sind ebenfalls so angeordnet, dass die Sekundärkühlluftströmung 25 das Antriebselement 36 umgeht und in die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 an der Rückseite 46 des Antriebselements 36 eintritt. Mit anderen Worten der Sekundärkühlluftstrom 25 strömt nicht durch das Antriebselement 36, sondern um das Antriebselement 36 herum.
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Gemäß den 1, 3 und 5 sind die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 radial im Wesentlichen im Bereich des vorderen Wellenlagers 14 angeordnet. Dementsprechend dient der Sekundärkühlluftstrom 25 vorwiegend zur Kühlung des vorderen Wellenlagers 14.
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Die 2, 4 und 6 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Gebläserädern 5, die alternativ an den Maschinen 1 der 1, 3 und 5 montiert werden können.
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Bei der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform sind sämtliche Sekundärlufteinlassöffnungen 24 jeweils als Axialdurchlass 27 ausgestaltet, durch den der Sekundärkühlluftstrom 25 axial hindurchtritt, um in den Ansaugraum 22 zu gelangen.
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Bei der in den 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform sowie bei der in 7 gezeigten vierten Ausführungsform, die eine Variante der zweiten Ausführungsform bildet, sind sämtliche Sekundärlufteinlassöffnungen 24 jeweils als Radialdurchlass 28 ausgestaltet, durch den der Sekundärkühlluftstrom 25 radial hindurchtritt, um letztlich zum Ansaugraum 22 zu gelangen.
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Bei der in den 5 und 6 gezeigten dritten Ausführungsform sind sämtliche Sekundärlufteinlassöffnungen 24 jeweils als Umfangsdurchlass 29 ausgestaltet, durch den der Sekundärkühlluftstrom 25 in der Umfangsrichtung 10 hindurchtritt, um in den Ansaugraum 22 zu gelangen.
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Bei der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform sind die als Axialdurchlass 27 ausgestalteten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 jeweils als Langloch konfiguriert, das bezüglich der Rotationsachse 11 radial orientiert ist. Die radiale Positionierung der Sekundärlufteinlassöffnungen 24 ist hier so gewählt, dass der Sekundärkühlluftstrom 25 am radial innenliegenden Ende des Ansaugraums 22 in den Ansaugraum 22 eintritt. Genau dort befindet sich eine an der Vorderseitenwand 9 ausgebildete Einfassung 30 für das vordere Wellenlager 14.
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Bei der in den 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform und bei der in 7 gezeigten vierten Ausführungsform weist der Scheibenkörper 23 einen radial innenliegenden, scheibenförmigen Innenringkörper 31, einen radial außenliegenden, scheibenförmigen Außenringkörper 32 und einen konischen oder zylindrischen Zwischenringkörper 33 auf. Der Innenringkörper 31 ist drehfest mit der Rotorwelle 13 verbunden. Der Außenringkörper 32 weist die Laufschaufeln 19 auf. Der Zwischenringkörper 33 verbindet den Innenringkörper 31 mit dem Außenringkörper 32. Ferner sind bei dieser Ausführungsform die als Radialdurchlass 28 ausgebildeten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 an diesem Zwischenringkörper 33 ausgebildet. Der Zwischenringkörper 33 ist dadurch in der Umfangsrichtung 10 durch die einzelnen Sekundärlufteinlassöffnungen 24 mehrfach unterbrochen und dadurch quasi durch mehrere, nicht näher bezeichnete Stege gebildet, die in der Umfangsrichtung 10 jeweils zwischen zwei benachbarten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 angeordnet sind.
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Wie sich 3 entnehmen lässt, ist im zusammengebauten Zustand der Maschine 1 radial zwischen dem Zwischenringkörper 33 und der Rotorwelle 13 ein Ringraum 34 ausgebildet, der die Rotorwelle 13 in der Umfangsrichtung 10 umschließt. Durch diesen Ringraum 34 strömt der Sekundärkühlluftstrom 25, um zu den Sekundärlufteinlassöffnungen 24 zu gelangen. Das Gebläserad 5 ist so an die Rotorwelle 13 angebaut, dass der Außenringkörper 32 gegenüber dem Innenringkörper 31 radial nach außen versetzt angeordnet ist. Hierbei bildet eine der Vorderseitenwand 9 zugewandte Seite des Gebläserads 5 eine Innenseite 44 des Gebläserads 5, während eine von der Vorderseitenwand 9 abgewandte Seite des Gebläserads 5 eine Außenseite 45 des Gebläserads 5 definiert. Im Beispiel sind die Laufschaufeln 19 dadurch gebildet, dass radial außenliegende Endabschnitte des Scheibenkörpers 23 bzw. des Außenringkörpers 32 in die Axialrichtung vom Scheibenkörper 23 abgewinkelt sind. Dementsprechend stehen die Laufschaufeln 19 vom Scheibenkörper 23 nach innen ab.
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Axial zwischen dem Außenringkörper 32 und der Vorderseitenwand 9 bzw. der vorstehend genannten Einfassung 30, ist ein innerer Ringspalt 35 ausgebildet, durch den der Sekundärkühlluftstrom 25 vom Ringraum 34 zum Ansaugraum 22 strömen kann. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Anströmung der Vorderseitenwand 9 im Bereich des vorderen Wellenlagers 14, was dessen Kühlung unterstützt.
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Jedenfalls ist axial zwischen dem Außenringkörper 32 und diesem Antriebselement 36 ein äußerer Ringspalt 37 ausgebildet, durch den der Sekundärkühlluftstrom 25 in den Ringraum 34 einströmen kann.
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Des Weiteren zeigt 3 eine besondere Ausführungsform, bei welcher die Vorderseitenwand 9 im Bereich des Innenringkörpers 31 eine Vertiefung 38 oder eine Öffnung 38 aufweist, in die der Innenringkörper 31 axial hineinragt. Im Beispiel der 3 durchdringt die Vertiefung 38 die gesamte Wandstärke der Vorderseitenwand 9, so dass es sich im Beispiel der 3 um eine Öffnung 38 handelt. Bemerkenswert ist, dass besagte Vertiefung 38 bzw. Öffnung 38 innerhalb der Einfassung 30 des vorderen Wellenlagers 14 vorgesehen ist, so dass in diesem Beispiel das vordere Wellenlager axial durch den Innenringkörper 31 begrenzt bzw. abgeschirmt ist. Hierdurch lässt sich eine besonders effiziente Kühlung des vorderen Wellenlagers 14 realisieren. Denn bei der hier gezeigten Ausführungsform wird durch den speziellen Verlauf des Sekundärkühlluftstroms 25 bzw. durch den so gebildeten Strömungspfad für den Sekundärkühlluftstrom 25 unmittelbar der Innenringkörper 31 gekühlt, wodurch vergleichsweise viel Wärme vom vorderen Wellenlager 14 abgeführt werden kann.
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Bei der in den 5 und 6 gezeigten dritten Ausführungsform ist für jede als Umfangsdurchlass 29 ausgestaltete Sekundärlufteinlassöffnung 24 eine Führungsschaufel 39 vorgesehen, diese Führungsschaufel 39 ist hierzu am Scheibenkörper 23 ausgebildet. Die Führungsschaufeln 39 sind dabei so geformt und angeordnet, dass sie bei Rotation des Rotors 4 die Ausbildung des Sekundärkühlluftstroms 25 unterstützen. In den 2, 4, 6, 7 und 8 ist eine Rotationsrichtung 40 des Rotors 3 und somit des Gebläserads 5 durch einen Pfeil angedeutet. Die Führungsschaufeln 39 stehen an der vom Ansaugraum 22 abgewandten Außenseite 45 des Gebläserads 5 axial vom Scheibenkörper 23 vor. In der Folge bildet jede Führungsschaufel 39 einen Vorsprung an der Außenseite 45, in dem die jeweiilge Einlassöffnung 24 angeordnet ist. In diesem Vorsprung ist die Einlassöffnung am anströmseitigen Ende der Führungsschaufel 39 angeordnet. Diese dritte Ausführungsform kann zusätzlichen axialen Raum zwischen dem Gebläserad 5 und dem Antriebselement 36 benötigen. Bevorzugt sind die Führungsschaufeln 39 integral am Scheibenkörper 23 ausgeformt. Ferner bilden die Führungsschaufeln 39 jeweils einen Teil 41 eines Öffnungsrands 42 der jeweiligen Sekundärlufteinlassöffnung 24, während ein übriger Teil 43 des Öffnungsrands 42 durch den Scheibenkörper 23 gebildet ist. Die mit den Führungsschaufeln 39 ausgestatteten bzw. mit diesen gebildeten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 sind radial weiter außen angeordnet als die bei der ersten Ausführungsform der 1 und 2 gezeigten axial orientierten Sekundärlufteinlassöffnungen 24. Dennoch bewirken diese Sekundärlufteinlassöffnungen 24 mit Hilfe der Führungsschaufeln 39 einen auf die Einfassung 30 ausgerichteten Sekundärkühlluftstrom 25. Insbesondere sind die als Umfangsdurchlass 29 ausgestalteten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der zuvor genannten Rotationsrichtung 40 orientiert. Dies hat zur Folge, dass bei rotierendem Gebläserad 5 der Sekundärkühlluftstrom 25 entgegen der Rotationsrichtung 40 durch die jeweilige Sekundärlufteinlassöffnung 24 hindurchtritt und in den Ansaugraum 22 eintritt.
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Die in 7 gezeigte vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform nur dadurch, dass jeweils die jeweilige Führungsschaufel 39 ebenfalls den als Radialdurchlass 28 ausgestalteten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 zugeordnet ist. In diesem Fall stehen die Führungsschaufeln 39 vom Scheibenkörper 23, hier vom Zwischenringkörper 33, radial ab, und zwar nach innen, so dass sie im montierten Zustand in den Ringraum 34 hineinragen. Hierdurch ergibt sich bei Rotation des Gebläserads 5 auch hier ein Schaufeleffekt bzw. eine Förderfunktion, die das Ansaugen des Sekundärkühlluftstroms 25 unterstützt. Auch hier sind die Führungsschaufeln 39 integral am Scheibenkörper 23 ausgeformt.
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Die in 8 gezeigte fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 5 und 6 gezeigten dritten Ausführungsform nur darin, dass jeweils die jeweilige Führungsschaufel 39 von dem Scheibenkörper 23 nicht an der Außenseite 45 des Gebläserads 5, sondern an der Innenseite 44 des Gebläserads 5 vorstehen, wobei diese Innenseite 44 dem Ansaugraum 22 zugewandt ist. In der Folge bildet jede Führungsschaufel 39 eine Aussparung an der Außenseite 45, in der die jeweilige Einlassöffnung 24 angeordnet ist. In dieser Aussparung ist die Einlassöffnung 24 am abströmseiten Ende der Führungsschaufel 39 angeordnet. Diese fünfte Ausführungsform benötigt keinen zusätzlichen axialen Raum zwischen dem Gebläserad 5 und dem Antriebselement 36. Auch in dieser fünften Ausführungsform bilden die Führungsschaufeln 39 jeweils einen Teil 41 eines Öffnungsrandes 42 der jeweiligen Sekundärlufteinlasssöffnung 24, während ein Rest 43 des Öffnungsrandes 42 vom Scheibenkörper 23 gebildet ist. Die mit den Führungsschaufeln 39 versehenen und damit ausgebildeten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 sind radial weiter außen angeordnet als die axial orientierten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform. Dennoch bewirken diese Sekundärlufteinlassöffnungen 24 mit Hilfe der Führungsschaufeln 39 einen zur Einfassung 30 hin gerichteten Sekundärkühlluftstrom 25. Insbesondere sind die als Umfangsdurchlass 29 ausgebildeten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der zuvor genannten Drehrichtung 40 orientiert. Dies führt dazu, dass der Sekundärkühlluftstrom 25 durch die jeweilige Sekundärlufteinlassöffnung 24 gelangt und in den Ansaugraum 22 in der der Drehrichtung 40 entgegengesetzten Richtung eintritt, wenn das Gebläserad 5 rotiert.
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Auch eine Kombination der dritten und fünften Ausführungsform der 5, 6 und 8 ist möglich. Dann kann mindestens eine Einlassöffnung 24 mit zwei Führungsschaufeln 39 ausgestattet sein. Die erste Führungsschaufel 39 sieht einen Vorsprung wie in der dritten Ausführungsform der 5 und 6 vor, und die zweite Führungsschaufel 39 stellt eine Ausnehmung wie in der fünften Ausführungsform der 8 bereit. Die Einlassöffnung 24 ist dann in Umfangsrichtung zwischen den beiden Führungsschaufeln 39 angeordnet. Der Rand 42 der jeweiligen Einlassöffnung 24 ist durch einen Teil 41 der ersten Führungsschaufel 39 gebildet und der Rest des Rands 42 ist durch ein Teil 41 der zweiten Führungsschaufel 39 gebildet.
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Bei den vorangehend diskutierten Ausführungsformen eins bis fünf des Gebläserads 5 sind die Laufschaufeln 19 und die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in Umfangsrichtung 10 symmetrisch verteilt, d.h. benachbarte Laufschaufeln 19 weisen in Umfangsrichtung 10 gleiche Abstände 48 zueinander auf. Auch benachbarte Sekundärlufteinlassöffnungen 24 weisen in Umfangsrichtung 10 gleiche Abstände 48 zueinander auf.
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Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen sechs und sieben, die in den 9, 10 bzw. 11, 12 dargestellt sind, sind die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 und die Laufschaufeln 19 in der Umfangsrichtung 10 entlang des Gebläserads 5 asymmetrisch verteilt. Eine solche asymmetrische Verteilung in der Umfangsrichtung 10 bedeutet, dass der Abstand 48 zwischen benachbarten Laufschaufeln 19 bzw. Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der Umfangsrichtung 10 variiert, z.B. zwischen 10° und 60°.
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In der sechsten Ausführungsform der 9 und 10 definieren die Laufschaufeln 19 und die Sekundärlufteinlaßöffnungen 24 drei Gruppen 47a, 47b und 47c von Laufschaufeln 19 und Sekundärlufteinlaßöffnungen 24. In jeder Gruppe 47 ist der Abstand 48 in der Umfangsrichtung 10 zwischen benachbarten Laufschaufeln 19 und benachbarten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 jeweils gleich. Der Abstand 48 innerhalb der einen Gruppe 47 unterscheidet sich von dem Abstand 48 innerhalb jeder anderen Gruppe 47.
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Vorzugsweise können drei oder mehr solcher Gruppen 47 von Laufschaufeln 19 und/oder Sekundärlufteinlassöffnungen 24 vorgesehen sein, die abnehmende Abstände 48 in der Drehrichtung 40 von einer ersten Gruppe 47 zu einer letzten Gruppe 47 aufweisen, wobei die Reihenfolge der Gruppen 47 von der ersten Gruppe 47a bis zur letzten Gruppe 47c durch die Drehrichtung 40 des Gebläserads 5 definiert ist. In der in 10 dargestellten Ausführungsform sind daher die erste Gruppe 47a, eine zweite Gruppe 47b und eine dritte oder letzte Gruppe 47c vorgesehen.
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In der bevorzugten Ausführungsform der 9 und 10 sind zwölf Laufschaufeln 19 und zwölf Sekundärlufteinlaßöffnungen 24 vorgesehen. Die Laufschaufeln 19 und die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 sind auf die drei Gruppen 47a, 47b und 47c verteilt, die jeweils vier Laufschaufeln 19 und vier Sekundärlufteinlassöffnungen 24 aufweisen. Der Abstand 48 in der Umfangsrichtung 10 zwischen benachbarten Laufschaufeln 19 und Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der ersten Gruppe 47a ist z.B. 36º, der Abstand 48 in der zweiten Gruppe 47b ist z.B. 30°, und der Abstand 48 in der dritten oder letzten Gruppe 47c ist z.B. 24°.
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In der siebten Ausführungsform der 11 und 12 sind die Laufschaufeln 19 und die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der Umfangsrichtung 10 unregelmäßig verteilt, wobei die Abstände 48 zwischen 15º und 50º variieren. In dieser siebten Ausführungsform nehmen die Abstände 48 in der Drehrichtung 40 entlang einer Umdrehung des Gebläserads 5 zu und ab. 12 zeigt mehrere Sequenzen von Laufschaufeln 19 und Sekundärlufteinlassöffnungen 24, die in der Umfangsrichtung 10 aufeinander folgen. In jeder Sequenz nimmt der Abstand 48 zwischen benachbarten Laufschaufeln 19 und benachbarten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in der Drehrichtung 40 ab.
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In der sechsten und siebten Ausführungsform sind die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 ebenfalls in der Form eines Axialdurchlasses 27 wie in der ersten Ausführungsform von 2. Es sollte klar sein, dass die asymmetrische Verteilung der Laufschaufeln 19 und/oder der Sekundärlufteinlassöffnungen 24 auch mit den anderen Ausführungsformen zwei bis vier realisiert werden können.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Sekundärlufteinlassöffnungen 24 gleich der Anzahl der Laufschaufeln 19. Daher ist jede Sekundärlufteinlassöffnung 24 einer einzigen Laufschaufel 19 zugeordnet und umgekehrt. In der sechsten und siebten Ausführungsform ist die asymmetrische Verteilung der Sekundärlufteinlassöffnungen 24 gleich der asymmetrischen Verteilung der Laufschaufeln 19. Daher ist in jeder Gruppe 47 der sechsten Ausführungsform der Abstand 48 in der Umfangsrichtung 10 zwischen benachbarten Laufschaufeln 19 der jeweiligen Gruppe 47 und der Abstand 48 zwischen benachbarten Sekundärlufteinlassöffnungen 24 der jeweiligen Gruppe 47 gleich.
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Bei den in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsformen handelt es sich beim Gebläserad 5 bevorzugt um ein Blechformteil, das durch Umformung aus einem einzigen Blechstück hergestellt ist. Alternativ kann das Gebläserad 5 auch aus mehreren separaten Teilen zusammengebaut sein. Die separaten Teile können unter Verwendung herkömmlicher Befestigungsmethoden, wie Schweißen, Nieten und dergleichen, aneinander befestigt werden. Ebenso ist Gießen oder Pressen, insbesondere Spritzgießen, des Gebläserads 5 oder Teilen davon möglich, wie in der siebten Ausführungsform der 11 und 12 gezeigt.
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Vereinfacht zusammengefasst und insbesondere unabhängig von den vorstehend beschriebenen konkreten Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine 1 für ein Fahrzeug, umfassend ein Gehäuse 2, das einen Innenraum 6 umgibt und das einen Mantel 7, eine Rückseitenwand 8 und eine Vorderseitenwand 9 aufweist, einen Stator 3, einen Rotor 4, dessen Rotorwelle 13 über ein vorderes Wellenlager 14 an der Vorderseitenwand 9 drehbar gelagert ist, ein Gebläserad 5 zum Erzeugen eines Primärkühlluftstroms 20, der im Innenraum 6 in Richtung Vorderseitenwand 9 strömt, wobei das Gebläserad 5 außerhalb des Innenraums 6 drehfest mit der Rotorwelle 13 verbunden ist, wobei der Primärkühlluftstrom 20 durch die Vorderseitenwand 9 aus dem Innenraum 6 austritt und in einen Ansaugraum 22 eintritt, der axial zwischen der Vorderseitenwand 9 und dem Gebläserad 5 und radial zwischen der Rotorwelle 13 und den Laufschaufeln 19 ausgebildet ist, wobei das Gebläserad 5 Sekundärlufteinlassöffnungen 24 aufweist, so dass es einen Sekundärkühlluftstrom 25 erzeugt, der durch die Sekundärlufteinlassöffnungen 24 in den Ansaugraum 22 eintritt.
