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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung gehört zu dem technischen Gebiet der elektrischen Maschinen und betrifft konkret eine ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur und eine ölgekühlte Rotorstruktur.
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STAND DER TECHNIK
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Mit den immer höheren Anforderungen an die Leistung der elektrischen Maschinen werden die Anforderungen an die Wärmeabfuhr erhöht und dementsprechend verändert sich auch die Art und Weise, wie Wärmeabfuhr bei elektrischen Maschinen erfolgt. Direkte Abkühlung bzw. Wärmeabfuhr wärmeerzeugender Teile einer elektrischen Maschine über Kühlöl stellt eine weit verbreitete Lösung dar. Bei derzeitigen ölgekühlten elektrischen Maschinen ist der Ölweg in der Regel wie folgt ausgestaltet: nach Einströmen externen Öls in eine elektrische Maschine wird ein erster Teilölstrom in ein Gehäuse geleitet, um über einen Ölweg oder ein Ölspritzloch an dem Gehäuse einen Statorkern und eine Endwicklung abzukühlen; ein zweiter Teilölstrom strömt über einen Ölweg an einer Endabdeckung in einen Ölweg innerhalb einer hohlen Drehwelle ein und tritt somit in einen Ölweg innerhalb des Rotors ein, wodurch ein Rotorkern und ein Magnetstahl abgekühlt werden. Gleichzeitig kann Öl, der aus dem Rotor ausströmt, an die Innenseite einer Endspule geschleudert werden, um die Spule abzukühlen. Dabei wird ein Innenhohlraum der hohlen Drehwelle als ein Bestandteil des Ölweges verwendet, was einen gängigen Aufbau darstellt, dessen typische Struktur in 1 gezeigt ist. Kühlöl tritt von einem Ende der Drehwelle in den Innenhohlraum der Drehwelle ein und sammelt sich in dem Hohlraum an. Unter Einwirkung einer schnellen Zentrifugalkraft tritt dann das Kühlöl über ein radiales Loch der Drehwelle in einen Ölweg innerhalb des Eisenkerns ein, womit der Rotor abgekühlt wird. Bei einem derartigen Aufbau besteht jedoch der folgende Nachteil: Wenn zum Erfüllen der Anforderungen an das Fördern von Öl ein kleiner Hohlraum vorgesehen ist, weist dann der Rotor ein großes Gewicht auf, was die Konstruktionsanforderungen an Leichtbau nicht erfüllt; wenn zum Erfüllen der Konstruktionsanforderungen an Leichtbau ein großer Hohlraum vorgesehen ist, sammelt sich dann Ölflüssigkeit in großer Menge innerhalb des Rotors an, wodurch der dynamische Unwuchtwert des Rotors erhöht wird. Des Weiteren führen Ölstöße beim Drehen zu gesenkten NVH-Eigenschaften und erhöhter Drehmomentschwankung. Daher wird eine ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur, mit der das obige Problem gelöst werden kann, dringend benötigt.
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INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Angesichts des oben genannten technischen Problems liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur bereitzustellen, mit der bei sichergestellter Leichtbaukonstruktion und Montage- und Fertigungstauglichkeit und bei erfüllten Anforderungen an Ölführung das Problem infolge der Ansammlung der Ölflüssigkeit innerhalb einer hohlen Drehwelle so weit wie möglich verringert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die folgende Ausgestaltung:
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Eine ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur umfasst einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt, wobei der erste Verbindungsabschnitt ein erstes Wellenende und einen ersten Wellenkörper, die miteinander verbunden sind, umfasst, wobei der zweite Verbindungsabschnitt ein zweites Wellenende und einen zweiten Wellenkörper, die miteinander verbunden sind, umfasst, wobei der erste Wellenkörper und der zweite Wellenkörper miteinander dicht verbunden sind und einen Drehwellenkörper bilden, wobei innerhalb des ersten Verbindungsabschnitts ein Sacklochhohlraum vorgesehen ist, dessen dem zweiten Verbindungsabschnitt zugewandte Seite offen ausgebildet ist, wobei innerhalb des zweiten Wellenendes ein Öleinlassloch und ein erster Innenhohlraum, die miteinander verbunden sind, vorgesehen sind, wobei innerhalb des zweiten Wellenkörpers ein zweiter Innenhohlraum vorgesehen ist, der mit dem ersten Innenhohlraum verbunden ist, wobei ein Endabschnitt des zweiten Wellenkörpers mit einem Dichtstopfen versehen ist, der zum Trennen des Sacklochhohlraums von dem zweiten Innenhohlraum dient, wobei an dem Drehwellenkörper ein axialer Ölweg vorgesehen ist, der mit dem zweiten Innenhohlraum verbunden ist, wobei der axiale Ölweg ferner mit einem ersten Öldurchlassloch und einem zweiten Öldurchlassloch verbunden ist, wobei Kühlöl über das erste Öldurchlassloch und das zweite Öldurchlassloch aus dem Drehwellenkörper ausströmt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Endabschnitt des zweiten Wellenkörpers mit einer ringförmigen Montageplatte versehen ist, die ins Innere des Sacklochhohlraums eingeführt wird, wobei der Dichtstopfen schüsselförmig ausgebildet ist, ins Innere der ringförmigen Montageplatte eingesteckt wird und den zweiten Innenhohlraum dicht von dem Sacklochhohlraum trennt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass innerhalb des Sacklochhohlraums mehrere hervorstehende Rippen vorgesehen sind, die streifenförmig ausgebildet sind und nach innen hervorstehen, wobei ein an der Öffnung des Sacklochhohlraums befindlicher Endabschnitt der einzelnen hervorstehenden Rippe jeweils mit einer Pass- und Arretieröffnung versehen ist, wobei der erste Wellenkörper und der zweite Wellenkörper durch Presspassung über die jeweilige Pass- und Arretieröffnung an der ringförmigen Montageplatte positioniert und dann durch Umfangsschweißen zu einem Ganzen verschweißt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der axiale Ölweg einen ersten Ölweg und einen zweiten Ölweg umfasst, wobei der erste Ölweg an der jeweiligen hervorstehenden Rippe angeordnet und der zweite Ölweg an dem zweiten Wellenkörper angeordnet ist, wobei der erste Ölweg dem zweiten Ölweg eineindeutig zugeordnet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Innenhohlraum und der zweite Innenhohlraum einen Ölspeicherhohlraum bilden.
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Eine ölgekühlte Rotorstruktur umfasst die obige ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die ölgekühlte Rotorstruktur ferner eine erste Druckplatte, eine zweite Druckplatte und einen Rotorkern umfasst, wobei der Drehwellenkörper in der Mitte des Rotorkerns montiert ist, wobei eine nahe an dem ersten Wellenende liegende Seite des Rotorkerns mit der ersten Druckplatte versehen und eine nahe an dem zweiten Wellenende liegende Seite des Rotorkerns mit der zweiten Druckplatte versehen ist; wobei die Außenseite der ersten Druckplatte mit einer mit dem ersten Öldurchlassloch verbundenen ersten Ölführungsnut versehen ist, wobei Kühlöl aus dem axialen Ölweg in das erste Öldurchlassloch einströmt und dann über die erste Ölführungsnut ausströmt; wobei an dem Rotorkern ein Ölverteilungskanal vorgesehen und die Innenseite der zweiten Druckplatte mit einer Verbindungsölnut versehen ist, wobei die Verbindungsölnut zum Verbinden des zweiten Öldurchlassloches mit dem Ölverteilungskanal dient, wobei die Innenseite der ersten Druckplatte ferner mit einer mit dem Ölverteilungskanal verbundenen zweiten Ölführungsnut versehen ist, und wobei Kühlöl aus dem axialen Ölweg in das zweite Öldurchlassloch einströmt, dann durch die Verbindungsölnut und den Ölverteilungskanal fließt und schließlich über die zweite Ölführungsnut ausströmt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zweite Ölführungsnut Ölauslasslöcher und einen Hauptnutkörper, die miteinander verbunden sind, umfasst, wobei der Hauptnutkörper mit dem Ölverteilungskanal verbunden ist, wobei die Ölauslasslöcher in Richtung des Randes des Außenumfangs divergent verlaufen und die einzelnen Ölauslasslöcher schräg im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn angeordnet sind.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden die folgenden vorteilhaften Auswirkungen erzielt:
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Die hohle Drehwellenstruktur nach der vorliegenden Erfindung umfasst den ersten Verbindungsabschnitt und den zweiten Verbindungsabschnitt, wobei ein Endabschnitt des zweiten Wellenkörpers des zweiten Verbindungsabschnitts mit dem Dichtstopfen versehen ist, der zum Trennen des Sacklochhohlraums von dem zweiten Innenhohlraum dient, sodass der erste Innenhohlraum und der zweite Innenhohlraum in dem zweiten Verbindungsabschnitt den Ölspeicherhohlraum bilden. Bei der vorliegenden Erfindung kann unter der Voraussetzung, dass die Leichtbaukonstruktion der Drehwellenstruktur sichergestellt wird, die Ansammlung der Ölflüssigkeit innerhalb der hohlen Drehwellenstruktur effektiv verringert werden, was zum Senken des Einflusses auf die dynamische Unwucht der Rotorbaugruppe beiträgt und somit die NVH-Eigenschaften erhöht und die Drehmomentschwankung verringert; bei der vorliegenden Erfindung kann durch Anpassen der Grenzposition des ersten Wellenkörpers und des zweiten Wellenkörpers die Größe des Ölspeicherhohlraums geregelt werden, womit verschiedene Anforderungen des Rotorkerns an die Ölzufuhr erfüllt werden können; die Erfindung zeichnet sich durch einfachen Aufbau, einfache Verwirklichung und niedrige Kosten aus.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Nachfolgend wird anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf die vorliegende Erfindung näher eingegangen. Darin zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer ölgekühlten hohlen Drehwellenstruktur im Stand der Technik;
- 2 eine schematische Darstellung der ölgekühlten hohlen Drehwellenstruktur nach der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine schematische dreidimensionale Strukturansicht des ersten Verbindungsabschnitts der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine schematische dreidimensionale Strukturansicht des zweiten Verbindungsabschnitts der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine schematische Darstellung der ölgekühlten Rotorstruktur nach der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine schematische Darstellung der ersten Druckplatte der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichen: 1. Erster Verbindungsabschnitt; 11. Erstes Wellenende; 12. Erster Wellenkörper; 13. Sacklochhohlraum; 14. Hervorstehende Rippe; 15. Pass- und Arretieröffnung; 2. Zweiter Verbindungsabschnitt; 21. Zweites Wellenende; 22. Zweiter Wellenkörper; 23. Ölauslassloch; 24. Erster Innenhohlraum; 25. Zweiter Innenhohlraum; 26. Dichtstopfen; 27. Ringförmige Montageplatte; 3. Axialer Ölweg; 31. Erstes Öldurchlassloch; 32. Zweites Öldurchlassloch; 33. Erster Ölweg; 34. Zweiter Ölweg; 4. Erste Druckplatte; 41. Erste Ölführungsnut; 42. Zweite Ölführungsnut; 421. Hauptnutkörper; 422. Ölauslassloch; 5. Zweite Druckplatte; 51. Verbindungsölnut; 6. Rotorkern; 61. Ölverteilungskanal.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Damit die Aufgabe, die Ausgestaltung und die Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlicher und besser verständlich werden, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand konkreter Ausführungsformen auf die vorliegende Erfindung näher eingegangen. Es versteht sich, dass die Beschreibung nur beispielhaft ist und keineswegs auf Einschränken des Umfangs der vorliegenden Erfindung abzielt. Des Weiteren entfällt eine Beschreibung allgemeiner Strukturen und Techniken in der nachfolgenden Erläuterung, um eine unerwünschte Verwechslung mit den erfindungsgemäßen Konzepten zu vermeiden.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst eine ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur einen ersten Verbindungsabschnitt 1 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 2. Der erste Verbindungsabschnitt 1 umfasst ein erstes Wellenende 11 und einen ersten Wellenkörper 12, die miteinander verbunden sind. Der zweite Verbindungsabschnitt 2 umfasst ein zweites Wellenende 21 und einen zweiten Wellenkörper 22, die miteinander verbunden sind. Der erste Wellenkörper 12 und der zweite Wellenkörper 22 sind miteinander dicht verbunden und bilden einen Drehwellenkörper. An dem ersten Wellenende 11 sind Keilnuten vorgesehen. Innerhalb des ersten Verbindungsabschnitts 1 ist ein Sacklochhohlraum 13 vorgesehen, dessen dem zweiten Verbindungsabschnitt 2 zugewandte Seite offen ausgebildet ist. Innerhalb des Sacklochhohlraums 13 sind vier hervorstehende Rippen 14 vorgesehen, die streifenförmig ausgebildet sind und nach innen hervorstehen. Ein an der Öffnung des Sacklochhohlraums 13 befindlicher Endabschnitt der einzelnen hervorstehenden Rippe 14 ist jeweils mit einer Pass- und Arretieröffnung 15 versehen.
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Innerhalb des zweiten Wellenendes 21 sind ein Öleinlassloch 23 und ein erster Innenhohlraum 24, die miteinander verbunden sind, vorgesehen. Innerhalb des zweiten Wellenkörpers 22 ist ein zweiter Innenhohlraum 25 vorgesehen, der mit dem ersten Innenhohlraum 24 verbunden ist. Ein Endabschnitt des zweiten Wellenkörpers 22 ist mit einem Dichtstopfen 26 versehen, der zum Trennen des Sacklochhohlraums 13 von dem zweiten Innenhohlraum 25 dient und schüsselförmig ausgebildet ist. Der Endabschnitt des zweiten Wellenkörpers 22 ist ferner mit einer ringförmigen Montageplatte 27 versehen, die ins Innere des Sacklochhohlraums 13 eingeführt wird. Der Dichtstopfen 26 wird ins Innere der ringförmigen Montageplatte 27 eingesteckt und trennt den zweiten Innenhohlraum 25 dicht von dem Sacklochhohlraum 13, sodass der erste Innenhohlraum 24 und der zweite Innenhohlraum 25 einen Ölspeicherhohlraum bilden.
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An dem Drehwellenkörper ist ein axialer Ölweg 3 vorgesehen, der mit dem zweiten Innenhohlraum 25 verbunden ist. Der axiale Ölweg 3 ist ferner mit einem ersten Öldurchlassloch 31 und einem zweiten Öldurchlassloch 32 verbunden. Kühlöl strömt über das erste Öldurchlassloch 31 und das zweite Öldurchlassloch 32 aus dem Drehwellenkörper aus. Der axiale Ölweg 3 wird in einer Anzahl von vier bereitgestellt und jeder der axialen Ölwege 3 besteht aus einem ersten Ölweg 33 und einem zweiten Ölweg 34. Der erste Ölweg 33 ist an der jeweiligen hervorstehenden Rippe 14 angeordnet und der zweite Ölweg 34 ist an dem zweiten Wellenkörper 22 angeordnet. Der erste Ölweg 33 ist dem zweiten Ölweg 34 eineindeutig zugeordnet.
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Bei der Bearbeitung können der erste Verbindungsabschnitt 1 und der zweite Verbindungsabschnitt 2 durch Schmieden und Pressen ausgeformt und dann grob bearbeitet werden. Der erste Wellenkörper 12 des ersten Verbindungsabschnitts 1 und der zweite Wellenkörper 22 des zweiten Verbindungsabschnitts 2 werden durch Presspassung über die jeweilige Pass- und Arretieröffnung 15 an der ringförmigen Montageplatte 27 positioniert und der einzelne erste Ölweg 33 wird auf den jeweiligen zweiten Ölweg 34 ausgerichtet und positioniert. Nach Abschluss der Montage wird durch Umfangsschweißen ein Ganzes gebildet und schließlich erfolgt eine Feinbearbeitung.
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Wie sich aus 5 und 6 ergibt, umfasst eine ölgekühlte Rotorstruktur die obige ölgekühlte hohle Drehwellenstruktur sowie ferner eine erste Druckplatte 4, eine zweite Druckplatte 5 und einen Rotorkern 6. Der Drehwellenkörper ist in der Mitte des Rotorkerns 6 montiert. Eine nahe an dem ersten Wellenende 11 liegende Seite des Rotorkerns 6 ist mit der ersten Druckplatte 4 versehen und eine nahe an dem zweiten Wellenende 21 liegende Seite des Rotorkerns 6 ist mit der zweiten Druckplatte 5 versehen; die Außenseite der ersten Druckplatte 4 ist mit einer mit dem ersten Öldurchlassloch 31 verbundenen ersten Ölführungsnut 41 versehen. Kühlöl strömt aus dem axialen Ölweg 3 in das erste Öldurchlassloch 31 ein und strömt dann über die erste Ölführungsnut 41 aus; an dem Rotorkern 6 ist ein Ölverteilungskanal 61 vorgesehen und die Innenseite der zweiten Druckplatte 5 ist mit einer Verbindungsölnut 51 versehen. Die Verbindungsölnut 51 dient zum Verbinden des zweiten Öldurchlassloches 32 mit dem Ölverteilungskanal 61. Die Innenseite der ersten Druckplatte 4 ist ferner mit einer mit dem Ölverteilungskanal 61 verbundenen zweiten Ölführungsnut 42 versehen. Kühlöl strömt aus dem axialen Ölweg 3 in das zweite Öldurchlassloch 32 ein, fließt dann durch die Verbindungsölnut 51 und den Ölverteilungskanal 61 und strömt schließlich über die zweite Ölführungsnut 42 aus. Die zweite Ölführungsnut 42 umfasst Ölauslasslöcher 422 und einen Hauptnutkörper 421, die miteinander verbunden sind. Der Hauptnutkörper 421 ist mit dem Ölverteilungskanal 61 verbunden. Die Ölauslasslöcher 422 verlaufen divergent in Richtung des Randes des Außenumfangs und die einzelnen Ölauslasslöcher 422 sind schräg im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn angeordnet.
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Bei der Verwendung tritt Kühlöl über das Öleinlassloch 23 des zweiten Wellenendes 21 ein, sammelt sich in dem Ölspeicherhohlraum an, tritt unter Einwirkung einer schnellen Zentrifugalkraft in den axialen Ölweg 3 des Drehwellenkörpers ein, fließt dann über das zweite Öldurchlassloch 32 durch die Verbindungsölnut 51, tritt danach in den Ölverteilungskanal 61 ein und strömt schließlich über die zweite Ölführungsnut 42 aus. Der Ölverteilungskanal 61 weist einen Ölweg innerhalb des Eisenkerns auf, womit die Abkühlung des Rotors erreicht wird. Ein anderer Teil des Kühlöls tritt über das erste Öldurchlassloch 31 in die erste Druckplatte 4 ein und strömt über die erste Ölführungsnut 41 aus.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann unter der Voraussetzung, dass die Leichtbaukonstruktion der Drehwellenstruktur sichergestellt wird, die Ansammlung der Ölflüssigkeit innerhalb der hohlen Drehwellenstruktur effektiv verringert werden, was zum Senken des Einflusses auf die dynamische Unwucht der Rotorbaugruppe beiträgt und somit die NVH-Eigenschaften erhöht und die Drehmomentschwankung verringert; bei der vorliegenden Erfindung kann durch Anpassen der Grenzposition des ersten Wellenkörpers 12 und des zweiten Wellenkörpers 22 die Größe des Ölspeicherhohlraums geregelt werden, womit verschiedene Anforderungen des Rotorkerns 6 an die Ölzufuhr erfüllt werden können; die Erfindung zeichnet sich durch einfachen Aufbau, einfache Verwirklichung und niedrige Kosten aus.
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Es versteht sich, dass die obigen konkreten Ausführungsformen der Erfindung lediglich zur beispielhaften Beschreibung oder Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung dienen, ohne die Erfindung einzuschränken. Daher sollten jegliche Modifikationen, gleichwertige Substitutionen und Verbesserungen im Rahmen des Geists und des Prinzips der vorliegenden Erfindung von dem Schutzumfang der Erfindung umfasst sein. Daher zielen die beigefügten Ansprüche der Erfindung darauf ab, alle Varianten und Modifikationen, die in den Umfang und die Grenze der beigefügten Ansprüche oder in das Äquivalent des Umfangs oder der Grenze fallen, abzudecken.
