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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von rotierenden elektrischen Maschinen, die dazu konfiguriert sind, sich in einem Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Elektrofahrzeug (EV) oder ein Hybridfahrzeug (HV), zu befinden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Gebiet der in rotierenden elektrischen Maschinen integrierten Kühlsysteme.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wie bekannt ist, umfassen Elektro- oder Hybridfahrzeuge Elektrosysteme, die ein Kühlsystem erfordern, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Elektrosysteme aufrechtzuerhalten. Beispielsweise umfassen die Elektro- oder Hybridfahrzeuge einen Elektromotor, einen Wechselrichter, einen Gleichspannungswandler und ein bordeigenes Ladegerät, die allesamt gekühlt werden müssen.
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Wie ebenfalls bekannt ist, sind Elektromotoren so konfiguriert, dass sie über eine Hochspannungsstromversorgungsbatterie mittels eines bordeigenen Hochspannung-Elektrizitätsnetz versorgt werden und eine mechanische Leistung bereitstellen, um den Vortrieb des Fahrzeugs sicherzustellen. Diese Leistungsübertragungskonfiguration wird als mechanische Leistungserzeugungskonfiguration bezeichnet. In einem gewissen Umfang können Elektromotoren zudem eine mechanische Leistung, die beispielsweise durch eine Bremshandlung des Fahrzeugs bereitgestellt wird, in eine elektrische Leistung umwandeln, die ferner durch das bordeigene Hochspannung-Elektrizitätsnetz abgeleitet wird. Diese Leistungsübertragungskonfiguration wird als elektrische Leistungserzeugungskonfiguration bezeichnet.
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Allgemein umfasst ein Elektromotor einen Stator und einen Rotor. Der Rotor umfasst eine Rotorwelle, die dazu konfiguriert ist, die Übertragung der mechanischen Leistung zwischen dem Elektromotor und einer externen angetriebenen Einrichtung sicherzustellen.
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Allgemein gilt bei Elektromotoren, dass Wärmeverlust beim Anstreben höherer Leistungsstufen einen begrenzenden Faktor darstellt, was die Bedeutung von Kühlsystemanforderungen unterstreicht. Daher werden die Kühlsystemanforderungen im Konstruktionsprozess von Elektromotoren bereits zu einem frühen Zeitpunkt integriert. Insbesondere bestehen die Hauptkomponenten des Elektromotors, die wirksam gekühlt werden müssen, in der Rotorwelle, den Leitelementen und den Wicklungen.
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Wie bekannt ist, umfasst ein herkömmliches Kühlsystem der Rotorwelle eine Axialbohrung innerhalb der Rotorwelle und mehrere radiale Auslassbohrungen, die sich an einem Außenumfang der Rotorwelle öffnen. Ein Kühlmittel wird in die Axialbohrung eingeleitet und teilweise als Ergebnis einer Zentrifugalkraft, die durch die Rotorwelle ausgeübt wird, radial durch die Auslassbohrungen ausgeleitet. Das Kühlmittel ist im Allgemeinen ein Öl. Ein solches herkömmliches Kühlsystem ist thermisch wirksam, um die Rotorwelle zu kühlen.
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Nichtsdestotrotz können beim vorgestellten herkömmlichen Kühlsystem unerwünschte Nebenwirkungen auftreten, wenn das Kühlmittel hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Rotorwelle ausgesetzt ist. Beispielsweise kann eine Volumenstromverteilung des Kühlmittels an den Auslassbohrungen von der Geschwindigkeit abhängig werden. Der Druck innerhalb der Axialbohrung kann entlang einer Rotorwelle ungleich verteilt sein, was sich im Zuge der Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors weiter verstärken kann. Dies kann zu einer Verringerung einer thermischen Wirksamkeit des herkömmlichen Kühlsystems führen und die Rotorwelle beschädigen.
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Darüber hinaus kann es im Kühlmittel zu Kavitation kommen. Die Kavitation tritt auf, wenn der Dampfdruck auf unterhalb einer Schwelle absinkt und eine Erzeugung von Gasblasen im Kühlmittel bewirkt. In der Folge kann das Kühlmittel einer vorzeitigen Alterung ausgesetzt sein, und die Rotorwelle kann mechanische Schäden erleiden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mittel für eine verbesserte Kühlung einer rotierenden elektrischen Maschine bereitzustellen und insbesondere Mittel für eine verbesserte Kühlung des Rotors einer rotierenden elektrischen Maschine bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Auslasseinheit bereitgestellt, die konfiguriert ist, an einer Rotorwelle einer rotierenden elektrischen Maschine montiert zu werden. Die Auslasseinheit weist eine ringförmige Form auf und umfasst einen Innenumfang, einen Außenumfang mit einem Außenumfangsradius, mindestens einen axialen Einlass, mehrere radiale Auslässe und eine ringförmige Zwischenkammer.
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Der Innenumfang ist so konfiguriert, dass er mit einem Außenumfang der Rotorwelle, der als Rotorwelle-Außenumfang bezeichnet wird, direkt in Kontakt steht.
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Der mindestens eine axiale Einlass öffnet sich an dem Innenumfang, wobei der mindestens eine axiale Einlass konfiguriert ist, einem Satz an Rotorwellenauslässen zugewandt zu sein.
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Die mehreren radialen Auslässe öffnen sich am Außenumfang, wobei die mehreren radialen Auslässe eine Anzahl an Bohrungen umfassen, die sich radial erstrecken und einen Bohrungsdurchmesser und eine Bohrungslänge aufweisen.
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Die ringförmige Zwischenkammer weist eine Kammerbreite und eine Kammerdicke auf, wobei die ringförmige Zwischenkammer den mindestens einen axialen Einlass und die mehreren radialen Auslässe verbindet.
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Die Auslasseinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine axiale Einlass konfiguriert ist, ein Kühlmittel von dem Satz an Rotorwellenauslässen, wo das Kühlmittel einen Zustrom aufweist, zu der ringförmigen Zwischenkammer zu leiten; dass die mehreren radialen Auslässe, wo das Kühlmittel einen radialen Auslassstrom aufweist, konfiguriert sind, das Kühlmittel aus der ringförmigen Zwischenkammer und aus der Auslasseinheit heraus auszuleiten.
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Die Kammerbreite, die Kammerdicke, die Anzahl an Bohrungen, der Bohrungsdurchmesser und der Außenumfangsradius sind konfiguriert, den Zustrom auszuleiten, wobei der radiale Auslassstrom geringer als der Zustrom ist.
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Eine Auslasseinheit gemäß der Erfindung kann den Zustrom teilweise blockieren und einen Druck innerhalb der Axialbohrung begrenzen. Die Anzahl an Bohrungen, der Bohrungsdurchmesser, die Bohrungslänge, die Kammerbreite und die Kammerdicke sind anpassbar, um eine gewünschte Größenordnung des radialen Auslassstroms zu erreichen.
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Vorteilhafterweise ist die Kammerbreite größer als der Bohrungsdurchmesser, so dass der Zustrom teilweise beschränkt wird.
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Vorteilhafterweise beträgt die Kammerbreite zwischen 4 mm und 10 mm und beträgt die Kammerdicke zwischen 1 mm und 4 mm.
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Vorteilhafterweise weist der mindestens eine axiale Auslass eine zylindrische Form mit einem Einlassradius und einer Einlassbreite auf, wobei der Einlassradius gleich einem Radius des Rotorwelle-Außenumfangs ist.
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Vorteilhafterweise ist die Einlassbreite gleich der Kammerbreite.
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Vorteilhafterweise beträgt die Bohrungslänge zwischen 0,5 mm und 5 mm und beträgt der Bohrungsdurchmesser zwischen 0,5 mm und 2 mm.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Auslasseinheit zwei Halbringelemente und zwei Bolzen, wobei die Bolzen konfiguriert sind, die zwei Halbringelemente aneinander zu befestigen, um eine Montage der Auslasseinheit an der Rotorwelle zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise umfasst die rotierende elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor einen Rotorkern umfasst, wobei die Rotorwelle eine Rotorwellenachse aufweist, wobei eine erste und eine zweite Auslasseinheit beide an der Rotorwelle montiert sind, wobei die Rotorwelle eine Axialbohrung und zwei Sätze an Rotorwellenauslässen umfasst, wobei die Rotorwelle konfiguriert ist, das Kühlmittel durch die Axialbohrung und aus den beiden Sätzen an Rotorwellenauslässen heraus zu leiten, wobei die erste und die zweite Auslasseinheit konfiguriert sind, das Kühlmittel aus den zwei Sätzen an Rotorwellenauslässen auszuleiten.
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Vorteilhafterweise weisen die erste und die zweite Auslasseinheit der rotierenden elektrischen Maschine die gleichen Werte für den Bohrungsdurchmesser, die Anzahl an Bohrungen und den Außenumfangsradius, die jeweils als gleicher Bohrungsdurchmesser, eine gleiche Anzahl an Bohrungen und ein gleicher Außenumfangsradius bezeichnet werden, auf, wobei die erste und die zweite Auslasseinheit in einem Abstand voneinander entfernt sind, wobei der Abstand im Wesentlichen eine gleiche Größenordnung wie eine Länge der Axialbohrung aufweist, so dass die erste und die zweite Auslasseinheit einen gleichen radialen Auslassstrom des Kühlmittels erzeugen und um einen Druck innerhalb der Axialbohrung sowie einen Druckabfall entlang der Rotorwellenachse zu begrenzen.
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Vorteilhafterweise umfasst der Stator Wicklungsenden, wobei die erste und die zweite Auslasseinheit konfiguriert sind, die Wicklungsenden zu kühlen.
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Vorteilhafterweise weist ein Satz an erster und zweiter Auslasseinheit den gleichen Bohrungsdurchmesser, die gleiche Anzahl an Bohrungen und den gleichen Außenumfangsradius auf.
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Die rotierende elektrische Maschine, die die erste und zweite Auslasseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, weist eine verbesserte thermische Wirksamkeit und eine verbesserte Druckverteilung innerhalb der Axialbohrung über einen breiten Bereich an Rotationsgeschwindigkeiten der Rotorwelle auf. Daher wird eine mechanische Beständigkeit der Rotorwelle und allgemeiner der rotierenden elektrischen Maschine erheblich erhöht. Darüber hinaus trägt die vorliegende Erfindung dazu bei, eine Leistung der rotierenden elektrischen Maschine zu erhöhen, indem sie es ermöglicht, die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle zu erhöhen. Ferner verlangsamt die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise eine Alterung des Kühlmittels, indem sie ein Kavitationsrisiko begrenzt. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung Flexibilität, da sie für einen variablen Außenradius der Rotorwelle gut geeignet ist.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird bei Lektüre der folgenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die als nicht beschränkende Beispiele gegebenen beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Objekte mit identischen Bezugszeichen versehen sind, besser verständlich, wobei die Zeichnungen Folgendes zeigen:
- 1 zeigt eine Ansicht einer Auslasseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine Schnittansicht der Auslasseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 zeigt eine weitere Schnittansicht der Auslasseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 zeigt eine Ansicht einer Auslasseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 zeigt eine Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine, die zwei der Auslasseinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst;
- 6 zeigt eine Seitenansicht eines Rotors der rotierenden elektrischen Maschine, der zwei der Auslasseinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Für den Fachmann geht aus dieser Offenbarung hervor, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird, bereitgestellt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Auslasseinheit, die konfiguriert ist, an einer Rotorwelle einer rotierenden elektrischen Maschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs montiert zu werden, ohne dadurch den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
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Die rotierende elektrische Maschine ist nachstehend in Einzelheiten beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 umfasst die rotierende elektrische Maschine einen Rotor 20, was ein rotierendes Teil der rotierenden elektrischen Maschine bezeichnet, und einen Stator 30, was ein stationäres Teil der rotierenden elektrischen Maschine bezeichnet. Der Rotor 20 umfasst einen Rotorkern 21, der beispielsweise aus Permanentmagneten besteht, und die Rotorwelle 22. Die Rotorwelle 22 umfasst eine Axialbohrung 24 und einen Satz an Rotorwellenauslässen 23. Die Rotorwelle 22 ist konfiguriert, ein Kühlmittel, das in die Axialbohrung 24 eingeleitet wird und aus dem Satz an Rotorwellenauslässen 23 hinaus ausgeleitet wird, zu leiten. 5 stellt einen nicht einschränkenden schematischen Strömungspfad des Kühlmittels dar. Das Kühlmittel ist im Allgemeinen ein Öl. Ferner umfasst der Stator 30 Wicklungsköpfe 31, die gekühlt werden müssen.
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Nachstehend wird eine allgemeine Beschreibung der Erfindung bereitgestellt.
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Die 1 bis 3 stellen die Auslasseinheit 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar, und 4 stellt die Auslasseinheit 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar.
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Die Auslasseinheit 1 weist eine ringförmige Form auf und umfasst einen Innenumfang 14 mit einem Innenumfangsradius, einen Außenumfang 15 mit einem Außenumfangsradius, einen axialen Einlass 11, mehrere radiale Auslässe 12 und eine ringförmige Zwischenkammer 13.
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Der Innenumfang 14 ist so konfiguriert, dass er mit einem Außenumfang der Rotorwelle 22, der als Rotorwelle-Außenumfang bezeichnet wird, direkt in Kontakt steht.
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Die ringförmige Zwischenkammer 13 weist eine Kammerbreite und eine Kammerdicke auf. Die ringförmige Zwischenkammer 13 ist so konfiguriert, dass sie den axialen Einlass 11 und die mehreren radialen Auslässe 12 verbindet.
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Der axiale Einlass 11 öffnet sich an dem Innenumfang 14 und ist konfiguriert, dem Satz an Rotorwellenauslässen 23 zugewandt zu sein. Somit ist der axiale Einlass 11 konfiguriert, das Kühlmittel vom Satz der Rotorwellenauslässe 23, wo das Kühlmittel einen Zustrom aufweist, zur ringförmigen Zwischenkammer 13 zu leiten.
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Die mehreren radialen Auslässe 12 öffnen sich am Außenumfang 15. Die mehreren radialen Auslässe 12 umfassen eine Anzahl an Bohrungen, die sich radial erstrecken und einen Bohrungsdurchmessser und eine Bohrungslänge aufweisen. Die mehreren radialen Auslässe 12, wo das Kühlmittel eine radiale Auslassströmung aufweist, sind konfiguriert, das Kühlmittel aus der ringförmigen Zwischenkammer 13 und aus der Auslasseinheit 1 heraus auszuleiten. Das Kühlmittel wird potentiell in Richtung der Wicklungsköpfe 31 und/oder in Richtung des Rotorkerns 21 ausgeleitet, um die Wicklungsköpfe 31 und/oder den Rotorkern 21 zu kühlen.
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Die Kammerbreite, die Kammerdicke, die Anzahl an Bohrungen, der Bohrungsdurchmesser und der Außenumfangsradius sind konfiguriert, den Zustrom auszuleiten, wobei der radiale Auslassstrom geringer als der Zustrom ist.
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In vorteilhafter Weise ist ein Material, aus dem die Auslasseinheit 1 besteht, ein metallisches Material. Das Material, aus dem die Auslasseinheit 1 besteht, ist vorzugsweise einem Material der Rotorwelle 22 ähnlich.
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Die ringförmige Zwischenkammer 13 ist nachstehend beschrieben.
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Vorteilhafterweise ist die Kammerbreite größer als der Bohrungsdurchmesser, so dass der Zustrom teilweise blockiert wird.
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Vorteilhafterweise kann die Kammerbreite zwischen 4 mm und 10 mm betragen, und die Kammerdicke kann zwischen 1 mm und 4 mm betragen.
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Der axiale Einlass 11 ist nachstehend beschrieben.
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Vorteilhafterweise weist bezugnehmend auf die 1 bis 4 der axiale Einlass 11 eine zylindrische Form mit einem Einlassradius und einer Einlassbreite auf. Der Einlassradius ist auf vorteilhafte Weise einem Radius des Rotorwelle-Außenumfangs, der als Rotorwelle-Außenradius bezeichnet wird, gleich. Somit vereinfacht der axiale Einlass 11 ein Herstellungsverfahren des Rotors 20, da der axiale Einlass 11 zahlreichen Konfigurationen des Satzes an Rotorwellenauslässen 23 entspricht.
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Beispielsweise umfasst der Satz an Rotorwellenauslässen 23 Rotorwellenauslässe mit einem Rotorwelle-Auslassdurchmesser, die sich am Rotorwelle-Außenumfang in einer gleichen Axiallage der Rotorwelle 22, die als axiale Auslasslage bezeichnet wird, öffnen. Bei diesem Beispiel bietet der axiale Einlass 11 eine Flexibilität für eine Anzahl an Rotorwellenauslässen und den Rotorwelle-Auslassdurchmesser. Die Anzahl an Rotorwellenauslässen beträgt üblicherweise zwei bis vier. Nichtsdestotrotz ist es erforderlich, dass der Rotorwelle-Auslassdurchmesser geringer als die Einlassbreite ist.
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Vorteilhafterweise ist die Einlassbreite gleich der Kammerbreite, was die Vereinfachung eines Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ermöglicht.
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Nachstehend sind die mehreren radialen Auslässe 12 ausführlicher beschrieben.
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Die Anzahl an Bohrungen ist vorteilhafterweise gleich sechs. Vorteilhafterweise beträgt die Bohrungslänge vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm, und der Bohrungsdurchmesser beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm.
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Es ist anzumerken, dass eine Verringerung des Bohrungsdurchmessers die Verringerung eines Kavitationsrisikos im Kühlmittel ermöglicht, zugleich aber zu einer Erhöhung der Druckanforderungen führt. Dementsprechend wird der Bohrungsdurchmesser auf Grundlage eines Kompromisses zwischen einer Verringerung des Kavitationsrisikos und einer Verringerung der Druckanforderungen festgelegt.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung besteht unter Bezugnahme auf 1 die Auslasseinheit 1 aus einem einstückigen Element.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst unter Bezugnahme auf 4 die Auslasseinheit 1 zwei Halbringelemente 16a und zwei Bolzen 16b. Vorteilhafterweise sind die zwei Bolzen 16b konfiguriert, die zwei Halbringelemente 16a aneinander zu befestigen, um eine Montage der Auslasseinheit 1 an der Rotorwelle 22 zu ermöglichen.
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Aus Sicht der Herstellung des Rotors 20 ist die erste Ausführungsform der Erfindung weniger praktisch als die zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Auslasseinheit 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann unabhängig vom Rotorwelle-Außenradius außerhalb der axialen Lage des Auslasses direkt an der Rotorwelle 22 montiert werden, insbesondere da der Rotorwelle-Außenradius entlang einer Rotorwellenachse der Rotorwelle 22 im Allgemeinen variiert. Somit ermöglicht im Gegensatz zur ersten Ausführungsform der Erfindung die zweite Ausführungsform, dass die Montage der Auslasseinheit 1 in einer beliebigen Phase der Herstellung des Rotors 20 vorgenommen wird.
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Nachstehend wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschine bereitgestellt, die eine erste und eine zweite Auslasseinheit gemäß der Erfindung, wie in den 5 und 6 dargestellt, umfasst.
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Vorteilhafterweise umfasst die rotierende elektrische Maschine den Rotor 20 und den Stator 30, wobei der Rotor 20 den Rotorkern 21, die Rotorwelle 22, die erste und die zweite Auslasseinheit nach der Erfindung, die konfiguriert sind, beide an der Rotorwelle 22 montiert zu werden, umfasst.
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Vorteilhafterweise umfasst die Rotorwelle 22 die Axialbohrung 24 und zwei Sätze an Rotorwellenauslässen, die sich bezogen auf die Rotorwellenachse an jeweils zwei axialen Auslasslagen öffnen. Darüber hinaus ist anzumerken, dass der Rotorwelle-Außenradius entlang der Rotorwellenachse variieren kann. Somit kann sich der Rotorwelle-Außenradius an den beiden axialen Auslasslagen unterscheiden.
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Die Rotorwelle 22 ist konfiguriert, das Kühlmittel durch die Axialbohrung 24 und aus den Sätzen an Rotorwellenauslässen hinaus zu leiten. Die erste und die zweite Auslasseinheit sind in vorteilhafter Weise konfiguriert, das Kühlmittel aus den zwei Sätzen an Rotorwellenauslässen auszuleiten.
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Bei einer bevorzugten Konfiguration der ersten und der zweiten Auslasseinheit weisen die erste und die zweite Auslasseinheit für den Bohrungsdurchmesser, die Anzahl an Bohrungen und den Außenumfangsradius, die jeweils als gleicher Bohrungsdurchmesser, eine gleiche Anzahl an Bohrungen und ein gleicher Außenumfangsradius bezeichnet werden, die gleichen Werte auf. Die erste und die zweite Auslasseinheit sind durch einen Abstand voneinander entfernt. Der Abstand weist im Wesentlichen eine gleiche Größenordnung wie eine Länge der Axialbohrung 24 auf.
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Als erstes wünschenswertes Ergebnis der bevorzugten Konfiguration der ersten und der zweiten Auslasseinheit erzeugen die erste und die zweite Auslasseinheit einen gleichen radialen Auslassstrom des Kühlmittels, um den Druck innerhalb der Axialbohrung 24 sowie einen Druckabfall entlang der Rotorwellenachse zu begrenzen. Eine Verringerung des Druckabfalls entlang der Rotorwellenachse ist wünschenswert, um eine Pumpwirkung, die von einer Rotorwellenrotation erzeugt wird, insbesondere, wenn eine Rotorwelle-Rotationsgeschwindigkeit hohe Werte erreicht, zu verringern.
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Als zweites wünschenswertes Ergebnis der bevorzugten Konfiguration der ersten und der zweiten Auslasseinheit ist der gleiche radiale Auslassstrom von der Rotorwelle-Rotationsgeschwindigkeit unabhängig. Somit wird eine thermische Wirksamkeit selbst bei hohen Werten der Rotorwelle-Rotationsgeschwindigkeit aufrechterhalten, was einen erheblichen Vorteil der bevorzugten Konfiguration der ersten und der zweiten Auslasseinheit darstellt.
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Es ist wichtig, anzumerken, dass sowohl das erste als auch das zweite wünschenswerte Ergebnis selbst dann aufrechterhalten werden, wenn sich der Rotorwelle-Außenradius an jeder der beiden axialen Auslasslagen unterscheidet. In einem solchen Fall würde sich auch der Innenumfangsradius von jeder von erster und zweiter Auslasseinheit voneinander unterscheiden. Dann werden die Bohrungslänge von jeder von erster und zweiter Auslasseinheit unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die erste und die zweite Auslasseinheit den gleichen Bohrungsdurchmesser, die gleiche Anzahl an Bohrungen und den gleichen Außenumfangsradius aufweisen, angepasst.
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Vorteilhafterweise können die erste und die zweite Auslasseinheit einen Satz an erster und zweiter Auslasseinheit, die den gleichen Bohrungsdurchmesser, die gleiche Anzahl an Bohrungen und den gleichen Außenumfangsradius aufweisen, bilden.
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Vorteilhafterweise werden die erste und die zweite Auslasseinheit auf jeder Seite des Rotorkerns 21 platziert.
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Darüber hinaus können, wie zuvor dargelegt wurde, die erste und die zweite Auslasseinheit potentiell konfiguriert sein, die Wicklungsköpfe 31 und/oder den Rotorkern 21 zu kühlen.
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Obgleich Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine Anzahl veranschaulichender Ausführungsformen davon beschrieben wurden, versteht sich, dass Fachleute andere Modifikationen und Ausführungsformen ableiten können, die innerhalb des Wesens und des Schutzumfangs und der Prinzipien dieser Offenbarung liegen.
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Technische Vorteile
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In aller Kürze ist die vorliegende Erfindung konfiguriert, an der Rotorwelle der rotierenden elektrischen Maschine montiert zu werden. Die Rotation der Rotorwelle induziert durch eine Zentrifugalkraft eine unerwünschte Erhöhung des Drucks innerhalb der Axialbohrung. Während das Kühlmittel aus der Rotorwelle ausgeleitet wird, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, den Zustrom teilweise zu blockieren und den Druck innerhalb der Axialbohrung zu begrenzen.
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Zusätzlich bietet die vorliegende Erfindung Flexibilität bei Konstruktion und Herstellungsverfahren des Rotors. So sind hinsichtlich des Konstruktionsverfahrens die Anzahl an Bohrungen, der Bohrungsdurchmesser, die Bohrungslänge, die Kammerbreite und die Kammerdicke problemlos anpassbar, um einen gewünschten radialen Auslassstrom zu erreichen. Ferner kann die Auslasseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer beliebigen Phase der Herstellung des Rotors montiert werden, was einen industriellen Vorteil darstellt.
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Die bevorzugte Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschine, die umfasst, dass die erste und die zweite Auslasseinheit beide an der Rotorwelle montiert sind und beide den gleichen Bohrungsdurchmesser, die gleiche Anzahl an Bohrungen und den gleichen Außenumfangsradius aufweisen, ist bevorzugt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschine sind die erste und die zweite Auslasseinheit in der Lage, den gleichen radialen Auslassstrom zu erzeugen, der von der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle unabhängig ist. Darüber hinaus werden der Druck innerhalb der Axialbohrung sowie der Druckabfall entlang der Rotorwellenachse reduziert. Dies sind erhebliche Vorteile, die von der Erfindung ermöglicht werden.
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Somit bietet die vorliegende Erfindung eine verbesserte thermische Wirksamkeit und eine verbesserte Druckverteilung innerhalb der Axialbohrung über einen breiten Bereich an Rotationsgeschwindigkeiten der Rotorwelle. Daher wird eine mechanische Beständigkeit der Rotorwelle und allgemeiner der rotierenden elektrischen Maschine erheblich erhöht. Darüber hinaus trägt die vorliegende Erfindung dazu bei, eine Leistung der rotierenden elektrischen Maschine zu erhöhen, indem sie es ermöglicht, die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle zu erhöhen. Ferner verlangsamt die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise eine Alterung des Kühlmittels, indem sie das Kavitationsrisiko begrenzt.
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Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung Flexibilität, da sie für einen variablen Außenradius der Rotorwelle gut geeignet ist. Selbst wenn sich der Rotorwelle-Außenradius zwischen jeder der beiden axialen Auslasslagen von jeweils erster und zweiter Auslasseinheit unterscheidet, werden sowohl erste als auch zweite Auslasseinheit nach wie vor in der Lage sein, den gleichen radialen Auslassstrom zu erzeugen.
