EP2878069A1 - Device provided with a lightweight electric machine - Google Patents

Device provided with a lightweight electric machine

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Publication number
EP2878069A1
EP2878069A1 EP13758838.0A EP13758838A EP2878069A1 EP 2878069 A1 EP2878069 A1 EP 2878069A1 EP 13758838 A EP13758838 A EP 13758838A EP 2878069 A1 EP2878069 A1 EP 2878069A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling device
stator
rotor
cooling
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13758838.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Ballauf
Zeljko Jajtic
Gerhard Matscheko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP13758838.0A priority Critical patent/EP2878069A1/en
Publication of EP2878069A1 publication Critical patent/EP2878069A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks

Definitions

  • Lightweight electrical machine device The present invention relates to a device
  • the device comprises a base body and an electric machine
  • the electric machine has a stator core and a rotor
  • the rotor is designed as an external rotor, so that, viewed radially to the axis of rotation, the stator assembly is arranged between the rotor and the axis of rotation,
  • the base body is arranged at least partially radially within the stator core
  • stator is thermally coupled to a cooling device, so that heat generated in the stator is introduced into the cooling device
  • the power-to-weight ratio of electric motors plays a major role. Specifically, ver ⁇ seeks to reduce the weight of electric motors as much as possible. Weight savings are aimed at both the so-called active parts (ie the electromagnetically active components, ie magnets and windings and sheets or laminated cores) as well as the other components, the so-called passive parts. In the prior art is usually tries to optimize the individual ⁇ nen components of the systems. However, a particularly great potential lies in integrative lightweight in ⁇ example by structural and functional integration of active and passive components.
  • the object of the present invention is to provide a device with an electric machine in lightweight construction, in which such an integrative lightweight construction is realized in an efficient manner.
  • a device of the aforementioned type is further developed in that the stator is connected via the cooling device with a radially arranged inside the stator core, so that the stator by means of the cooling device is axially and radially fixed relative to the base body and a between the stator and the rotor acting torque is supported by means of the cooling device on the base body.
  • the cooling device at the same time forms the support structure, which connects the stator with the main body.
  • the cooling device is the only cooling device of the electrical machine.
  • the electrical machine therefore has no further cooling device apart from the already mentioned cooling device.
  • the stator core is connected to the cooling device by means of electromagnetically inactive coupling elements. te thermally coupled, which ⁇ part of the axis of rotation have a distance which is greater than the minimum distance, and partially have a distance which is smaller than the minimum distance. So the coupling elements represent a bridge over which the stator entste ⁇ rising heat is introduced into the cooling device.
  • the stator has a number of stator laminations, which are seen stacked in the direction of the axis of rotation, that the coupling elements, as far as they have from the rotation ⁇ axis a distance which is greater than the minimum distance, as between two each the stator laminations arranged intermediate layers are formed and that the intermediate ⁇ layers extend integrally beyond the minimum distance in the region of the cooling device inside.
  • the material of the intermediate layers may be selected as needed.
  • Plastic consist, in particular of a fiber composite material. Suitable fiber composites are, for example carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or glass fiber reinforced plastic (GRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GPP glass fiber reinforced plastic
  • the intermediate layers consist of a material having a preferential direction of conduction heat ⁇ .
  • Such materials especially carbon fiber reinforced plastics - are known to those skilled in the art.
  • the Vorzugs139leitraum is preferably both within the stator stack and outside the Sta ⁇ torwes radial oriented.
  • the intermediate layers consist of a metal.
  • the cooling device has a number of substructures that the substructures each have a middle layer which contains none of the intermediate ⁇ layers, and that the middle layers are seen in the direction of the rotation axis bounded on both sides in each case by ei ⁇ ner group of intermediate layers.
  • the number of first interlayers per group of interlayers may be as needed. It is possible that the corresponding number is equal to one. Alternatively, it is possible that the corresponding number is greater than one, for example three to six.
  • the middle layers may be formed as needed.
  • the middle classes from ei ⁇ nem structural foam.
  • the middle layers may consist of a sandwich structure.
  • the sandwich structure preferably has two cover layers and a honeycomb structure arranged between the cover layers.
  • the coupling elements are designed as cooling ⁇ lines, which extend partially in the stator and partially in the cooling device or open into the cooling device and in which there is a liquid cooling medium.
  • This configuration can be realized in a simple way a light and compact liquid-cooled electrical ⁇ cal machine.
  • the device preferably has a cooling medium pump, by means of which the cooling medium located in the cooling lines is forcibly circulated.
  • the cooling device is seen across the entire surface of the axis of rotation as a lattice structure. This results in a particularly high cooling capacity.
  • the device according to the invention can be designed as required.
  • a lifting wrench is a appli ⁇ dung in the aviation field, so if the main body is part of an aircraft.
  • FIG. 1 shows a device with an electric machine
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an electrical machine
  • FIG. 6 shows a plan view of a cooling device.
  • a device-in principle any- device-has a main body 1.
  • the base body 1 is part of an aircraft, namely a helicopter.
  • this illustration is purely exemplary.
  • the main body 1 could have any shape.
  • an electric machine 2 is arranged in the main body 1 or on the base body 1, an electric machine 2 is arranged.
  • the electric machine 2 drives an aggregate 3 of the device.
  • the electric machine 2 may be formed as the main drive of the device.
  • the unit is 3 play as generating as pre- and / or lift at the air ⁇ screw formed.
  • the word "rotor" is deliberately avoided in this together ⁇ menhang because it will be needed later in connection with the electrical machine 2 as such.
  • the electrical machine 2 to a Statorpa ⁇ ket. 4
  • the stator 4 is connected according to Figure 2 via a cooling device 5 to the base body 1.
  • the cooling device 5 will be explained later in more detail.
  • the electric machine 2 also has a rotor 6.
  • the rotor 6 interacts electromagnetically with the stator 4.
  • the electromotive force is formed between the stator 4 and the rotor 6.
  • the rotor 6 is mounted in (at least) one bearing device 7, so that the rotor 6 is rotatable about a rotation axis 8.
  • Axial is a direction parallel to the Rotati ⁇ onsachse 8 is a radial direction orthogonal to the Rotati ⁇ Tan ⁇ gential is a direction orthogonal to the axis of rotation 8 and orthogonal to the radial direction, ie, tangent is a direction that is circular at constant radial distance and at constant axial position about the axis of rotation 8 around is directed.
  • the rotor 6 is formed as an external rotor.
  • the stator 4 is thus arranged at the same Axialposi ⁇ tion as the rotor 6, viewed radially to the rotation axis 8, the stator 4 is disposed between the rotor 6 and the axis of rotation 8.
  • the stator 4 is thermally coupled to the cooling device 5. During the operation of the electric machine 2 in the stator 4 resulting heat is therefore introduced into thedeein ⁇ direction 5. Corresponding possibilities for coupling the stator core 4 to the cooling device 5 will be explained in more detail later.
  • the rotor 6 has fan blades 9.
  • the fan blades 9 By means of the fan blades 9 is in operation of the electric Machine 2 - ie during rotation of the rotor 6 - the cooling device 5 in the axial direction of cooling air 10 is supplied.
  • the supplied cooling air 10 flows through the cooling device 5.
  • the heat introduced into the cooling device 5 is removed from the cooling device 5.
  • Al ternatively ⁇ a forced ventilation is - particularly in the vertical orientation of the axis of rotation 8 - also heat dissipation from the cooling device 5 by natural convection possible.
  • the stator core 4 is connected to the main body 1 via the cooling device 5.
  • the main body 1 is arranged radially inside the stator core 4 according to FIG. Therefore, the cooling device 5, starting from the stator 4, extends radially inward toward the axis of rotation 8.
  • the cooling device 5 By means of the cooling device 5, the stator 4 is fixed relative to the main body 1 axially and radially.
  • a torque acting during operation of the electric machine 2 between the stator core 4 and the rotor 6 is supported on the main body 1 by means of the cooling device 5.
  • the cooling device 5 thus not only serves to cool the stator 4, but also acts as the stator 4 supporting structure.
  • the cooling device 5 is preferably the only cooling device of the electric machine 2.
  • the stator 4 has according to Figure 2 of the rotation axis 8 a minimum distance r.
  • the stator 4 is thermally coupled to the cooling device 5 by means of coupling elements.
  • the Koppelele ⁇ elements 11 are electromagnetically inactive.
  • the coupling elements 11 extend in the radial direction over a certain length of 1. Due to their length extension, the coupling elements 11 of the rotation axis 8 at a distance which - depending on which position of the coupling elements 11 is considered - is between a minimum value amin and a maximum value amax.
  • the minimum distance r of the stator packet 4 is between the minimum value amin and the maximum value amax.
  • the coupling elements 11 are in part on the Rota ⁇ tion axis 8 at a distance which is greater than the minimum distance r ⁇ was, and partly to a distance which is smaller than the minimum distance r. Possible embodiments of the Kop ⁇ pelieri 11 will be explained in more detail below in conjunction with the wei ⁇ nic figures.
  • the stator 4 has - as usual - a number of stator laminations 12.
  • the stator laminations 12 are stacked in the direction of the axis of rotation 8. So far ⁇ the coupling elements 11 have an ex ⁇ stood from the rotational axis 8, which is greater than the minimum distance r, they are arranged in the region of the stator. 4 It is possible 3 ACCORDING figure that the coupling elements are rich ⁇ formed as intermediate layers 11 in this Be, which are arranged between each two of the stator laminations 12th In this case, the intermediate layers 11 extend integrally beyond the minimum distance r into the region of the cooling device 5.
  • the intermediate layers 11 may be made of a (non-magnetic) metal, for example aluminum or copper.
  • the intermediate layers 11, for example consist of a plastic, in particular a fiber composite ⁇ material. Suitable fiber composites are example ⁇ as carbon fiber reinforced plastics or glass-fiber-reinforced plastics ⁇ . It is possible that the intermediate layers 11 are made of a material having a preferred heat conduction direction. For example, some carbon fiber reinforced plastics have such a property. If the intermediate layers 11 consist of such a material, the preferential nickelleitides 13 is preferably both within the Sta ⁇ torwes 4 and outside of the stator 4 radially ⁇ i ⁇ sunflowert. FIG. 4 shows a corresponding possible embodiment.
  • the intermediate layer 11 essentially consists of solid material in the region of the stator core 4. In the area of the cooling device 5, however, the intermediate layer 11 has a lattice structure. This will be discussed later in more detail.
  • the cooling device 5 has a number of partial structures 14. At least a single partial structure 14 is present. Alternatively, the number of substructures 14 may be greater than one.
  • the partial structures 14 each have a middle layer 15.
  • the middle layers 15 do not contain any of the intermediate layers 11.
  • the middle layers 15 are delimited axially on both sides by a group of intermediate layers 11, respectively.
  • the middle layers 15 may consist of a structural foam 16, for example. This is shown in Figure 3 on the left side. Alternatively, the middle layers 15 may consist of a sandwich structure 17. This is shown in Figure 3 on the right side.
  • the sandwich structure 17 comprises, if it exists, in turn, two Deckschich ⁇ th 18 and a honeycomb structure 19.
  • the cover layers 18 each adjoin one of the groups of intermediate layers 11.
  • the number of intermediate layers 11 per group of intermediate layers 11 may be selected as needed. It can be one or greater than one, for example according to FIG. 3 between three and six.
  • the coupling elements 11 according to FIG. 5 can be designed as cooling lines.
  • the cooling lines 11 according to FIG. 5 run partly in the stator packet 4 and partly in the cooling device 5.
  • they can also open into the cooling device 5.
  • the cooling lines 11 is a liquid cooling medium 19, for example water. It is particularly preferred if a cooling medium pump 20 is looped into the cooling medium circuit. It is therefore preferred that the device has the cooling medium pump 20 and that the cooling medium 19 located in the cooling lines 11 is forcibly circulated by means of the cooling medium pump 20.
  • the cooling device 5 In order to optimize the achievable cooling capacity, ie, the amount of heat that can be dissipated from the cooling device 5, the cooling device 5 is seen across the entire surface of the rotation axis 8 as a lattice structure, as shown in FIG.
  • a desired grid dimension R of the lattice structure should be small enough to ensure a large surface area for the cooling air 10. Ande ⁇ hand, the grid R should be large enough to
  • the lattice structure can be square. Alternatively, rectangular, polygonal (honeycomb at ⁇ play) or other cross sections are possible.
  • the present invention has many advantages.
  • a relatively simple, cost-effective, space-saving and, moreover, very easy solution for an electrical machine 2 can be created.
  • the invention in detail by the preferred embodiment has been illustrated and described in detail, as not ⁇ limited by the disclosed examples is the invention, and other variations can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

The invention relates to a machine comprising a base body (1) and an electric machine (2). Said electric machine (2) comprises a stator pack (4) and a rotor (6). Said rotor (6) is mounted in a bearing device (7) relative to the stator pack (4) so that the rotor (6) can be rotated about a rotational axis (8) relative to the stator pack (4). Said rotor (6) is embodied as an outer rotor such that the stator pack (4) is arranged between the rotor (6) and the rotational axis (8) when seen radially with respect to the rotational axis (8). Said base body (1) is arranged at least partially radially inside the stator pack (4). Said stator pack (4) is thermally coupled to a cooling device (5) such that heat produced in the stator pack (4) is transferred in the cooling device (5). Heat transferred in the cooling device (5) is evacuated from the cooling device (5) by means of cooling air (10) flowing axially through said cooling device (5) Said stator pack (4) is joined to the base body (1) by means of the cooling device (5) such that said stator pack (4) is fixed radially and axially relative to the base body (1) by means of the cooling device (5). Torque acting between the stator pack (4) and the rotor (6) is supported by means of the cooling device (5) arranged on the base body (1).

Description

Beschreibung description
Einrichtung mit elektrischer Maschine in Leichtbauweise Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, Lightweight electrical machine device The present invention relates to a device
- wobei die Einrichtung einen Grundkörper und eine elektrische Maschine aufweist,  - wherein the device comprises a base body and an electric machine,
- wobei die elektrische Maschine ein Statorpaket und einen Rotor aufweist,  wherein the electric machine has a stator core and a rotor,
- wobei der Rotor relativ zum Statorpaket in einer Lagereinrichtung gelagert ist, so dass der Rotor relativ zum Statorpaket um eine Rotationsachse rotierbar ist, wherein the rotor is mounted relative to the stator in a bearing device, so that the rotor is rotatable relative to the stator about a rotation axis,
- wobei der Rotor als Außenläufer ausgebildet ist, so dass radial zur Rotationsachse gesehen das Statorpaket zwischen dem Rotor und der Rotationsachse angeordnet ist,  wherein the rotor is designed as an external rotor, so that, viewed radially to the axis of rotation, the stator assembly is arranged between the rotor and the axis of rotation,
- wobei der Grundkörper zumindest teilweise radial innerhalb des Statorpakets angeordnet ist,  wherein the base body is arranged at least partially radially within the stator core,
- wobei das Statorpaket an eine Kühleinrichtung thermisch angekoppelt ist, so dass im Statorpaket entstehende Wärme in die Kühleinrichtung eingeleitet wird,  - wherein the stator is thermally coupled to a cooling device, so that heat generated in the stator is introduced into the cooling device,
- wobei die in die Kühleinrichtung eingeleitete Wärme mittels die Kühleinrichtung axial durchströmender Kühlluft aus der Kühleinrichtung abgeführt wird. Derartige Einrichtungen sind allgemein bekannt. Insbesondere ist nahezu jeder übliche Außenläufermotor, der in eine Einrichtung eingebaut ist, derart aufgebaut.  - Wherein the heat introduced into the cooling device by means of the cooling device axially flowing cooling air is discharged from the cooling device. Such devices are well known. In particular, almost every conventional external rotor motor incorporated in a device is so constructed.
Im Rahmen von mobilen Anwendungen spielt das Leistungsgewicht von Elektromotoren eine große Rolle. Insbesondere wird ver¬ sucht, das Gewicht der Elektromotoren so weit wie möglich zu reduzieren. Gewichtseinsparungen werden sowohl bei den sogenannten Aktivteilen (d.h. den elektromagnetisch aktiven Komponenten, also Magneten und Wicklungen sowie Blechen bzw. Blechpaketen) als auch bei den übrigen Komponenten, den sogenannten Passivteilen, angestrebt. Im Stand der Technik wird in der Regel versucht, die einzel¬ nen Komponenten der Systeme zu optimieren. Ein besonders großes Potenzial liegt jedoch im integrativen Leichtbau, bei¬ spielsweise durch strukturelle und funktionelle Integration von Aktiv- und Passivteilen. In the context of mobile applications, the power-to-weight ratio of electric motors plays a major role. Specifically, ver ¬ seeks to reduce the weight of electric motors as much as possible. Weight savings are aimed at both the so-called active parts (ie the electromagnetically active components, ie magnets and windings and sheets or laminated cores) as well as the other components, the so-called passive parts. In the prior art is usually tries to optimize the individual ¬ nen components of the systems. However, a particularly great potential lies in integrative lightweight in ¬ example by structural and functional integration of active and passive components.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung mit einer elektrischen Maschine in Leichtbauweise zu schaffen, bei welcher ein derartiger integrativer Leicht- bau in effizienter Weise realisiert ist. The object of the present invention is to provide a device with an electric machine in lightweight construction, in which such an integrative lightweight construction is realized in an efficient manner.
Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin¬ dungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche 2 bis 13. The object is achieved by a device having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the device according OF INVENTION ¬ dung are subject of the dependent claims 2 to 13.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch weiter entwickelt, dass das Statorpaket über die Kühleinrichtung mit einem radial innerhalb des Statorpakets angeordneten Grundkörper verbunden ist, so dass das Statorpaket mittels der Kühleinrichtung relativ zum Grundkörper axial und radial fixiert ist und ein zwischen dem Statorpaket und dem Rotor wirkendes Drehmoment mittels der Kühleinrichtung am Grundkörper abgestützt wird. According to the invention, a device of the aforementioned type is further developed in that the stator is connected via the cooling device with a radially arranged inside the stator core, so that the stator by means of the cooling device is axially and radially fixed relative to the base body and a between the stator and the rotor acting torque is supported by means of the cooling device on the base body.
Erfindungsgemäß bildet also die Kühleinrichtung zugleich die Tragstruktur, welche das Statorpaket mit dem Grundkörper verbindet . In der Regel ist die Kühleinrichtung die einzige Kühleinrichtung der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine weist also außer der bereits genannten Kühleinrichtung keine weitere Kühleinrichtung auf. In der Regel weist das Statorpaket von der Rotationsachse ei¬ nen Mindestabstand auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Statorpaket an die Kühleinrichtung mittels elektromagnetisch inaktiver Koppelelemen- te thermisch angekoppelt, welche von der Rotationsachse teil¬ weise einen Abstand aufweisen, der größer als der Mindestabstand ist, und teilweise einen Abstand aufweisen, der kleiner als der Mindestabstand ist. Die Koppelelemente stellen also eine Art Brücke dar, über welche die im Statorpaket entste¬ hende Wärme in die Kühleinrichtung eingeleitet wird. According to the invention, therefore, the cooling device at the same time forms the support structure, which connects the stator with the main body. As a rule, the cooling device is the only cooling device of the electrical machine. The electrical machine therefore has no further cooling device apart from the already mentioned cooling device. As a rule, the stator of the rotation axis ei ¬ nen minimum distance. In a preferred embodiment of the present invention, the stator core is connected to the cooling device by means of electromagnetically inactive coupling elements. te thermally coupled, which ¬ part of the axis of rotation have a distance which is greater than the minimum distance, and partially have a distance which is smaller than the minimum distance. So the coupling elements represent a bridge over which the stator entste ¬ rising heat is introduced into the cooling device.
Für die Ausgestaltung der Koppelelemente existieren verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise ist es möglich, dass das Statorpaket eine Anzahl von Statorblechen aufweist, die in Richtung der Rotationsachse gesehen aufeinander gestapelt sind, dass die Koppelelemente, soweit sie von der Rotations¬ achse einen Abstand aufweisen, der größer als der Mindestabstand ist, als zwischen je zwei der Statorbleche angeordnete Zwischenschichten ausgebildet sind und dass die Zwischen¬ schichten sich einstückig über den Mindestabstand hinaus in den Bereich der Kühleinrichtung hinein erstrecken. There are various possibilities for the design of the coupling elements. For example, it is possible that the stator has a number of stator laminations, which are seen stacked in the direction of the axis of rotation, that the coupling elements, as far as they have from the rotation ¬ axis a distance which is greater than the minimum distance, as between two each the stator laminations arranged intermediate layers are formed and that the intermediate ¬ layers extend integrally beyond the minimum distance in the region of the cooling device inside.
Das Material der Zwischenschichten kann nach Bedarf gewählt sein. Beispielsweise können die Zwischenschichten aus einemThe material of the intermediate layers may be selected as needed. For example, the intermediate layers of a
Kunststoff bestehen, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff. Geeignete Faserverbundwerkstoffe sind beispielsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) . Plastic consist, in particular of a fiber composite material. Suitable fiber composites are, for example carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or glass fiber reinforced plastic (GRP).
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Zwischenschichten aus einem Material bestehen, das eine Vorzugswärme¬ leitrichtung aufweist. Derartige Materialien - insbesondere kohlefaserverstärkte Kunststoffe - sind Fachleuten bekannt. In diesem Fall ist die Vorzugswärmeleitrichtung vorzugsweise sowohl innerhalb des Statorpakets als auch außerhalb des Sta¬ torpakets radial orientiert ist. Alternatively or additionally, it is possible that the intermediate layers consist of a material having a preferential direction of conduction heat ¬. Such materials - especially carbon fiber reinforced plastics - are known to those skilled in the art. In this case, the Vorzugswärmeleitrichtung is preferably both within the stator stack and outside the Sta ¬ torpakets radial oriented.
Alternativ ist es möglich, dass die Zwischenschichten aus ei- nem Metall bestehen. Alternatively, it is possible that the intermediate layers consist of a metal.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine Anzahl von Teilstrukturen aufweist, dass die Teilstrukturen jeweils eine Mittelschicht aufweisen, die keine der Zwischen¬ schichten enthält, und dass die Mittelschichten in Richtung der Rotationsachse gesehen auf beiden Seiten jeweils von ei¬ ner Gruppe von Zwischenschichten begrenzt sind. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich auf besonders einfache Weise eine sehr stabile und belastbare Kühleinrichtung. It is preferably provided that the cooling device has a number of substructures that the substructures each have a middle layer which contains none of the intermediate ¬ layers, and that the middle layers are seen in the direction of the rotation axis bounded on both sides in each case by ei ¬ ner group of intermediate layers. This refinement results in a particularly simple manner, a very stable and resilient cooling device.
Die Anzahl an ersten Zwischenschichten pro Gruppe von Zwischenschichten kann nach Bedarf sein. Es ist möglich, dass die entsprechende Anzahl gleich eins ist. Alternativ ist es möglich, dass die entsprechende Anzahl größer als eins ist, beispielsweise drei bis sechs. The number of first interlayers per group of interlayers may be as needed. It is possible that the corresponding number is equal to one. Alternatively, it is possible that the corresponding number is greater than one, for example three to six.
Die Mittelschichten können nach Bedarf ausgebildet sein. Bei- spielsweise ist es möglich, dass die Mittelschichten aus ei¬ nem Strukturschaum bestehen. Alternativ können die Mittelschichten aus einer Sandwichstruktur bestehen. In diesem Fall weist die Sandwichstruktur vorzugsweise zwei Deckschichten und eine zwischen den Deckschichten angeordnete Wabenstruktur auf. The middle layers may be formed as needed. For example, it is possible that the middle classes from ei ¬ nem structural foam. Alternatively, the middle layers may consist of a sandwich structure. In this case, the sandwich structure preferably has two cover layers and a honeycomb structure arranged between the cover layers.
Alternativ zur Ausbildung der Koppelelemente als Zwischenschichten ist es möglich, dass die Koppelelemente als Kühl¬ leitungen ausgebildet sind, die teilweise im Statorpaket und teilweise in der Kühleinrichtung verlaufen oder in die Kühleinrichtung münden und in denen sich ein flüssiges Kühlmedium befindet. Durch diese Ausgestaltung lässt sich auf einfache Weise eine leichte und kompakte flüssigkeitsgekühlte elektri¬ sche Maschine realisieren. Alternatively to the formation of the coupling elements as intermediate layers, it is possible that the coupling elements are designed as cooling ¬ lines, which extend partially in the stator and partially in the cooling device or open into the cooling device and in which there is a liquid cooling medium. This configuration can be realized in a simple way a light and compact liquid-cooled electrical ¬ cal machine.
Im Falle einer Flüssigkeitskühlung weist die Einrichtung vorzugsweise eine Kühlmediumpumpe auf, mittels derer das in den Kühlleitungen befindliche Kühlmedium zwangsumgewälzt wird. Vorzugsweise ist die Kühleinrichtung quer zur Rotationsachse gesehen vollflächig als Gitterstruktur ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Kühlleistung. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann im übrigen nach Bedarf ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Anwen¬ dung im Bereich der Luftfahrt, wenn also der Grundkörper Bestandteil eines Luftfahrzeugs ist, insbesondere eines Hub- schraubers . In the case of liquid cooling, the device preferably has a cooling medium pump, by means of which the cooling medium located in the cooling lines is forcibly circulated. Preferably, the cooling device is seen across the entire surface of the axis of rotation as a lattice structure. This results in a particularly high cooling capacity. Otherwise, the device according to the invention can be designed as required. Particularly preferred, however, particularly a lifting wrench is a appli ¬ dung in the aviation field, so if the main body is part of an aircraft.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung: The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:
FIG 1 eine Einrichtung mit einer elektrischen Maschine, FIG 2 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine,1 shows a device with an electric machine, FIG. 2 shows a longitudinal section through an electrical machine,
FIG 3 ein Statorpaket und eine Kühleinrichtung, 3 shows a stator packet and a cooling device,
FIG 4 eine Draufsicht auf eine Zwischenschicht,  4 shows a plan view of an intermediate layer,
FIG 5 einen detaillierteren Längsschnitt durch eine  5 shows a more detailed longitudinal section through a
elektrische Maschine und  electric machine and
FIG 6 eine Draufsicht auf eine Kühleinrichtung. 6 shows a plan view of a cooling device.
Gemäß Figur 1 weist eine - prinzipiell beliebige - Einrich¬ tung einen Grundkörper 1 auf. Gemäß Figur 1 ist der Grundkörper 1 Bestandteil eines Luftfahrzeugs, nämlich eines Hub- schraubers. Diese Darstellung ist jedoch rein beispielhaft. Prinzipiell könnte der Grundkörper 1 eine beliebige Gestalt aufweisen . According to FIG. 1, a device-in principle any- device-has a main body 1. According to Figure 1, the base body 1 is part of an aircraft, namely a helicopter. However, this illustration is purely exemplary. In principle, the main body 1 could have any shape.
Im Grundkörper 1 oder am Grundkörper 1 ist eine elektrische Maschine 2 angeordnet. Die elektrische Maschine 2 treibt ein Aggregat 3 der Einrichtung an. Insbesondere kann die elektrische Maschine 2 als Hauptantrieb der Einrichtung ausgebildet sein. Im Falle eines Luftfahrzeugs ist das Aggregat 3 bei¬ spielsweise als Vor- und/oder Auftrieb generierende Luft- schraube ausgebildet. Das Wort „Rotor" wird in diesem Zusam¬ menhang absichtlich vermieden, weil es später in Verbindung mit der elektrischen Maschine 2 als solcher benötigt wird. Gemäß Figur 2 weist die elektrische Maschine 2 ein Statorpa¬ ket 4 auf. Das Statorpaket 4 ist gemäß Figur 2 über eine Kühleinrichtung 5 mit dem Grundkörper 1 verbunden. Die Kühleinrichtung 5 wird später noch näher erläutert werden. In the main body 1 or on the base body 1, an electric machine 2 is arranged. The electric machine 2 drives an aggregate 3 of the device. In particular, the electric machine 2 may be formed as the main drive of the device. In the case of an aircraft, the unit is 3 play as generating as pre- and / or lift at the air ¬ screw formed. The word "rotor" is deliberately avoided in this together ¬ menhang because it will be needed later in connection with the electrical machine 2 as such. According to Figure 2, the electrical machine 2 to a Statorpa ¬ ket. 4 The stator 4 is connected according to Figure 2 via a cooling device 5 to the base body 1. The cooling device 5 will be explained later in more detail.
Die elektrische Maschine 2 weist weiterhin einen Rotor 6 auf. Der Rotor 6 wirkt mit dem Statorpaket 4 elektromagnetisch zusammen. Zwischen dem Statorpaket 4 und dem Rotor 6 bildet sich somit die elektromotorische Kraft aus. Der Rotor 6 ist in (mindestens) einer Lagereinrichtung 7 gelagert, so dass der Rotor 6 um eine Rotationsachse 8 rotierbar ist. The electric machine 2 also has a rotor 6. The rotor 6 interacts electromagnetically with the stator 4. Thus, the electromotive force is formed between the stator 4 and the rotor 6. The rotor 6 is mounted in (at least) one bearing device 7, so that the rotor 6 is rotatable about a rotation axis 8.
Soweit nachfolgend die Begriffe „axial", „radial" und „tan¬ gential" verwendet werden, sind sie stets auf die Rotations- achse 8 bezogen. Axial ist eine Richtung parallel zur Rotati¬ onsachse 8. Radial ist eine Richtung orthogonal zur Rotati¬ onsachse 8 auf die Rotationsachse 8 zu oder von ihr weg. Tan¬ gential ist eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse 8 und orthogonal zur Radialrichtung. Tangential ist also eine Rich- tung, die in konstantem radialem Abstand und bei konstanter Axialposition kreisförmig um die Rotationsachse 8 herum gerichtet ist. To the extent, be "radial" and "tan ¬ gential" used hereinafter, the terms "axial", they are always on the rotation axis 8 with respect. Axial is a direction parallel to the Rotati ¬ onsachse 8 is a radial direction orthogonal to the Rotati ¬ Tan ¬ gential is a direction orthogonal to the axis of rotation 8 and orthogonal to the radial direction, ie, tangent is a direction that is circular at constant radial distance and at constant axial position about the axis of rotation 8 around is directed.
Gemäß Figur 2 ist der Rotor 6 als Außenläufer ausgebildet. Das Statorpaket 4 ist somit zwar bei der gleichen Axialposi¬ tion angeordnet wie der Rotor 6, radial zur Rotationsachse 8 gesehen ist das Statorpaket 4 jedoch zwischen dem Rotor 6 und der Rotationsachse 8 angeordnet. Das Statorpaket 4 ist an die Kühleinrichtung 5 thermisch angekoppelt. Während des Betriebes der elektrischen Maschine 2 im Statorpaket 4 entstehende Wärme wird daher in die Kühlein¬ richtung 5 eingeleitet. Entsprechende Möglichkeiten zur An- kopplung des Statorpakets 4 an die Kühleinrichtung 5 werden später näher erläutert werden. According to Figure 2, the rotor 6 is formed as an external rotor. Although the stator 4 is thus arranged at the same Axialposi ¬ tion as the rotor 6, viewed radially to the rotation axis 8, the stator 4 is disposed between the rotor 6 and the axis of rotation 8. The stator 4 is thermally coupled to the cooling device 5. During the operation of the electric machine 2 in the stator 4 resulting heat is therefore introduced into the Kühlein ¬ direction 5. Corresponding possibilities for coupling the stator core 4 to the cooling device 5 will be explained in more detail later.
Der Rotor 6 weist gemäß Figur 2 Lüfterschaufeln 9 auf. Mittels der Lüfterschaufeln 9 wird im Betrieb der elektrischen Maschine 2 - also während des Rotierens des Rotors 6 - der Kühleinrichtung 5 in Axialrichtung Kühlluft 10 zugeführt. Die zugeführte Kühlluft 10 durchströmt die Kühleinrichtung 5. Mittels der Kühlluft 10 wird die in die Kühleinrichtung 5 eingeleitete Wärme aus der Kühleinrichtung 5 abgeführt. Al¬ ternativ zu einer Zwangsbelüftung ist jedoch - insbesondere bei vertikaler Orientierung der Rotationsachse 8 - auch eine Wärmeabfuhr aus der Kühleinrichtung 5 durch natürliche Kon- vektion möglich. According to FIG. 2, the rotor 6 has fan blades 9. By means of the fan blades 9 is in operation of the electric Machine 2 - ie during rotation of the rotor 6 - the cooling device 5 in the axial direction of cooling air 10 is supplied. The supplied cooling air 10 flows through the cooling device 5. By means of the cooling air 10, the heat introduced into the cooling device 5 is removed from the cooling device 5. However, Al ternatively ¬ a forced ventilation is - particularly in the vertical orientation of the axis of rotation 8 - also heat dissipation from the cooling device 5 by natural convection possible.
Gemäß Figur 2 ist das Statorpaket 4 über die Kühleinrichtung 5 mit dem Grundkörper 1 verbunden. Der Grundkörper 1 ist gemäß Figur 2 radial innerhalb des Statorpakets 4 angeordnet. Die Kühleinrichtung 5 erstreckt sich daher, ausgehend vom Statorpaket 4, nach radial innen auf die Rotationsachse 8 zu. Mittels der Kühleinrichtung 5 ist das Statorpaket 4 relativ zum Grundkörper 1 axial und radial fixiert. Ein im Betrieb der elektrischen Maschine 2 zwischen dem Statorpaket 4 und dem Rotor 6 wirkendes Drehmoment wird mittels der Kühlein- richtung 5 am Grundkörper 1 abgestützt. Die Kühleinrichtung 5 dient also nicht nur zum Kühlen des Statorpakets 4, sondern wirkt zusätzlich als das Statorpaket 4 tragende Struktur. According to FIG. 2, the stator core 4 is connected to the main body 1 via the cooling device 5. The main body 1 is arranged radially inside the stator core 4 according to FIG. Therefore, the cooling device 5, starting from the stator 4, extends radially inward toward the axis of rotation 8. By means of the cooling device 5, the stator 4 is fixed relative to the main body 1 axially and radially. A torque acting during operation of the electric machine 2 between the stator core 4 and the rotor 6 is supported on the main body 1 by means of the cooling device 5. The cooling device 5 thus not only serves to cool the stator 4, but also acts as the stator 4 supporting structure.
Die Kühleinrichtung 5 ist vorzugsweise die einzige Kühlein- richtung der elektrischen Maschine 2. Über die Kühleinrichtung 5 hinaus weist die elektrische Maschine 2 somit vorzugs¬ weise keine weitere Kühleinrichtung auf. The cooling device 5 is preferably the only cooling device of the electric machine 2. The cooling device 5 addition, the electrical machine 2 thus preference ¬ as no other cooling device.
Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen der Ankopplung des Statorpakets 4 an die Kühleinrichtung 5 näher erläutert. Hereinafter, possible embodiments of the coupling of the stator 4 to the cooling device 5 are explained in more detail.
Das Statorpaket 4 weist gemäß Figur 2 von der Rotationsachse 8 einen Mindestabstand r auf. Um die im Statorpaket 4 entste¬ hende Wärme effizient in die Kühleinrichtung 5 einleiten zu können, ist das Statorpaket 4 mittels Koppelelementen 11 an die Kühleinrichtung 5 thermisch angekoppelt. Die Koppelele¬ mente 11 sind elektromagnetisch inaktiv. Die Koppelelemente 11 erstrecken sich in Radialrichtung über eine bestimmte Län- ge 1. Aufgrund ihrer Längenerstreckung weisen die Koppelelemente 11 von der Rotationsachse 8 einen Abstand auf, der - je nachdem, welche Stelle der Koppelelemente 11 betrachtet wird - zwischen einem Minimalwert amin und einem Maximalwert amax liegt. Der Mindestabstand r des Statorpakets 4 liegt zwischen dem Minimalwert amin und dem Maximalwert amax. Anders ausge¬ drückt: Die Koppelelemente 11 weisen teilweise von der Rota¬ tionsachse 8 einen Abstand auf, der größer als der Mindestab¬ stand r ist, und teilweise einen Abstand auf, der kleiner als der Mindestabstand r ist. Mögliche Ausgestaltungen der Kop¬ pelelemente 11 werden nachfolgend in Verbindung mit den wei¬ teren Figuren näher erläutert werden. The stator 4 has according to Figure 2 of the rotation axis 8 a minimum distance r. In order to introduce in the stator 4 entste ¬ rising heat efficiently into the cooling device 5, the stator 4 is thermally coupled to the cooling device 5 by means of coupling elements. 11 The Koppelele ¬ elements 11 are electromagnetically inactive. The coupling elements 11 extend in the radial direction over a certain length of 1. Due to their length extension, the coupling elements 11 of the rotation axis 8 at a distance which - depending on which position of the coupling elements 11 is considered - is between a minimum value amin and a maximum value amax. The minimum distance r of the stator packet 4 is between the minimum value amin and the maximum value amax. Otherwise ¬ expresses: The coupling elements 11 are in part on the Rota ¬ tion axis 8 at a distance which is greater than the minimum distance r ¬ was, and partly to a distance which is smaller than the minimum distance r. Possible embodiments of the Kop ¬ pelelemente 11 will be explained in more detail below in conjunction with the wei ¬ teren figures.
Das Statorpaket 4 weist - wie allgemein üblich - eine Anzahl von Statorblechen 12 auf. Die Statorbleche 12 sind in Richtung der Rotationsachse 8 gesehen aufeinander gestapelt. So¬ weit die Koppelelemente 11 von der Rotationsachse 8 einen Ab¬ stand aufweisen, der größer als der Mindestabstand r ist, sind sie im Bereich des Statorpakets 4 angeordnet. Es ist ge- mäß Figur 3 möglich, dass die Koppelelemente 11 in diesem Be¬ reich als Zwischenschichten ausgebildet sind, die zwischen je zwei der Statorbleche 12 angeordnet sind. In diesem Fall erstrecken sich die Zwischenschichten 11 einstückig über den Mindestabstand r hinaus in den Bereich der Kühleinrichtung 5 hinein. The stator 4 has - as usual - a number of stator laminations 12. The stator laminations 12 are stacked in the direction of the axis of rotation 8. So far ¬ the coupling elements 11 have an ex ¬ stood from the rotational axis 8, which is greater than the minimum distance r, they are arranged in the region of the stator. 4 It is possible 3 ACCORDING figure that the coupling elements are rich ¬ formed as intermediate layers 11 in this Be, which are arranged between each two of the stator laminations 12th In this case, the intermediate layers 11 extend integrally beyond the minimum distance r into the region of the cooling device 5.
Die Zwischenschichten 11 können aus einem (nicht magnetischen) Metall bestehen, beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Alternativ können die Zwischenschichten 11 beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere einem Faserverbund¬ werkstoff. Geeignete Faserverbundwerkstoffe sind beispiels¬ weise kohlefaserverstärkte Kunststoffe oder glasfaserver¬ stärkte Kunststoffe. Es ist möglich, dass die Zwischenschichten 11 aus einem Material bestehen, das eine Vorzugswärmeleitrichtung aufweist. Beispielsweise weisen manche kohlefaserverstärkte Kunststoffe eine derartige Eigenschaft auf. Falls die Zwischenschichten 11 aus einem derartigen Material bestehen, ist die Vorzugs- wärmeleitrichtung 13 vorzugsweise sowohl innerhalb des Sta¬ torpakets 4 als auch außerhalb des Statorpakets 4 radial ori¬ entiert. Die Figur 4 zeigt eine entsprechende mögliche Ausge- staltung. The intermediate layers 11 may be made of a (non-magnetic) metal, for example aluminum or copper. Alternatively, the intermediate layers 11, for example, consist of a plastic, in particular a fiber composite ¬ material. Suitable fiber composites are example ¬ as carbon fiber reinforced plastics or glass-fiber-reinforced plastics ¬. It is possible that the intermediate layers 11 are made of a material having a preferred heat conduction direction. For example, some carbon fiber reinforced plastics have such a property. If the intermediate layers 11 consist of such a material, the preferential Wärmeleitrichtung 13 is preferably both within the Sta ¬ torpakets 4 and outside of the stator 4 radially ¬i ¬ entiert. FIG. 4 shows a corresponding possible embodiment.
Gemäß Figur 4 besteht die Zwischenschicht 11 im Bereich des Statorpakets 4 im Wesentlichen aus Vollmaterial. Im Bereich der Kühleinrichtung 5 weist die Zwischenschicht 11 hingegen eine Gitterstruktur auf. Hierauf wird später noch näher eingegangen werden. According to FIG. 4, the intermediate layer 11 essentially consists of solid material in the region of the stator core 4. In the area of the cooling device 5, however, the intermediate layer 11 has a lattice structure. This will be discussed later in more detail.
Gemäß Figur 3 weist die Kühleinrichtung 5 eine Anzahl von Teilstrukturen 14 auf. Minimal ist eine einzige Teilstruktur 14 vorhanden. Alternativ kann die Anzahl an Teilstruktur 14 größer als eins sein. Die Teilstrukturen 14 weisen jeweils eine Mittelschicht 15 auf. Die Mittelschichten 15 enthalten keine der Zwischenschichten 11. Die Mittelschichten 15 sind axial auf beiden Seiten jeweils von einer Gruppe von Zwi- schenschichten 11 begrenzt. According to FIG. 3, the cooling device 5 has a number of partial structures 14. At least a single partial structure 14 is present. Alternatively, the number of substructures 14 may be greater than one. The partial structures 14 each have a middle layer 15. The middle layers 15 do not contain any of the intermediate layers 11. The middle layers 15 are delimited axially on both sides by a group of intermediate layers 11, respectively.
Die Mittelschichten 15 können beispielsweise aus einem Strukturschaum 16 bestehen. Dies ist in Figur 3 auf der linken Seite dargestellt. Alternativ können die Mittelschichten 15 aus einer Sandwichstruktur 17 bestehen. Dies ist in Figur 3 auf der rechten Seite dargestellt. Die Sandwichstruktur 17 weist, sofern sie vorhanden ist, ihrerseits zwei Deckschich¬ ten 18 und eine Wabenstruktur 19 auf. Die Deckschichten 18 grenzen jeweils an eine der Gruppen von Zwischenschichten 11 an . The middle layers 15 may consist of a structural foam 16, for example. This is shown in Figure 3 on the left side. Alternatively, the middle layers 15 may consist of a sandwich structure 17. This is shown in Figure 3 on the right side. The sandwich structure 17 comprises, if it exists, in turn, two Deckschich ¬ th 18 and a honeycomb structure 19. The cover layers 18 each adjoin one of the groups of intermediate layers 11.
Die Anzahl an Zwischenschichten 11 pro Gruppe von Zwischenschichten 11 kann nach Bedarf gewählt sein. Sie kann eins sein oder größer als eins sein, beispielsweise gemäß Figur 3 zwischen drei und sechs liegen. The number of intermediate layers 11 per group of intermediate layers 11 may be selected as needed. It can be one or greater than one, for example according to FIG. 3 between three and six.
In der Regel sind mehrere Teilstrukturen 14 vorhanden. Es ist möglich, dass die Teilstrukturen 14 in Richtung der Rotati- onsachse 8 gesehen ineinander übergehen, d.h. dass eine Gruppe von ersten Zwischenschichten 10 gleichzeitig an zwei Mittelschichten 15 angrenzt. Alternativ zu einer Ausgestaltung als Zwischenschichten können die Koppelelemente 11 gemäß Figur 5 als Kühlleitungen ausgebildet sein. In diesem Fall verlaufen die Kühlleitungen 11 gemäß Figur 5 teilweise im Statorpaket 4 und teilweise in der Kühleinrichtung 5. Alternativ zu einem Verlauf in der Kühleinrichtung 5 können sie auch in die Kühleinrichtung 5 münden. In den Kühlleitungen 11 befindet sich ein flüssiges Kühlmedium 19, beispielsweise Wasser. Besonders bevorzugt ist, wenn in den Kühlmediumkreislauf eine Kühlmediumpumpe 20 eingeschleift ist. Es ist also bevorzugt, dass die Einrich- tung die Kühlmediumpumpe 20 aufweist und dass mittels der Kühlmediumpumpe 20 das in den Kühlleitungen 11 befindliche Kühlmedium 19 zwangsumgewälzt wird. As a rule, several substructures 14 are present. It is possible for the partial structures 14 to be moved in the direction of the rotation. Seen onsachse 8, ie that a group of first intermediate layers 10 adjacent to two middle layers 15 simultaneously. As an alternative to a configuration as intermediate layers, the coupling elements 11 according to FIG. 5 can be designed as cooling lines. In this case, the cooling lines 11 according to FIG. 5 run partly in the stator packet 4 and partly in the cooling device 5. Alternatively to a course in the cooling device 5, they can also open into the cooling device 5. In the cooling lines 11 is a liquid cooling medium 19, for example water. It is particularly preferred if a cooling medium pump 20 is looped into the cooling medium circuit. It is therefore preferred that the device has the cooling medium pump 20 and that the cooling medium 19 located in the cooling lines 11 is forcibly circulated by means of the cooling medium pump 20.
Zur Optimierung der erreichbaren Kühlleistung, d.h. der aus der Kühleinrichtung 5 abführbaren Wärmemenge, ist die Kühleinrichtung 5 quer zur Rotationsachse 8 gesehen vorzugsweise entsprechend der Darstellung von Figur 6 vollflächig als Gitterstruktur ausgebildet ist. Ein anzustrebendes Rastermaß R der Gitterstruktur sollte einerseits klein genug sein, um ei- ne große Oberfläche zur Kühlluft 10 zu gewährleisten. Ande¬ rerseits sollte das Rastermaß R groß genug sein, um den In order to optimize the achievable cooling capacity, ie, the amount of heat that can be dissipated from the cooling device 5, the cooling device 5 is seen across the entire surface of the rotation axis 8 as a lattice structure, as shown in FIG. On the one hand, a desired grid dimension R of the lattice structure should be small enough to ensure a large surface area for the cooling air 10. Ande ¬ hand, the grid R should be large enough to
Durchtritt der Kühlluft 10 durch die Gitterstruktur nicht zu behindern. In Versuchen und Simulationen hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rastermaß R zwischen 4x4 mm und 10x10 mm liegt. Die Gitterstruktur kann hierbei quadratisch sein. Alternativ sind auch rechteckige, polygonale (bei¬ spielsweise wabenförmige) oder andere Querschnitte möglich. Passage of the cooling air 10 through the grid structure does not hinder. In tests and simulations it has proved to be advantageous if the grid dimension R is between 4x4 mm and 10x10 mm. The lattice structure can be square. Alternatively, rectangular, polygonal (honeycomb at ¬ play) or other cross sections are possible.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson- dere kann durch die Integration der Tragfunktion in die Kühleinrichtung 5 eine relativ einfache, kostengünstige, Platz sparende und darüber hinaus sehr leichte Lösung für eine elektrische Maschine 2 geschaffen werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . The present invention has many advantages. In particular, by integrating the support function into the cooling device 5, a relatively simple, cost-effective, space-saving and, moreover, very easy solution for an electrical machine 2 can be created. Though the invention in detail by the preferred embodiment has been illustrated and described in detail, as not ¬ limited by the disclosed examples is the invention, and other variations can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung, 1. facility,
- wobei die Einrichtung einen Grundkörper (1) und eine elekt- rische Maschine (2) aufweist,  - wherein the device has a main body (1) and an electrical machine (2),
- wobei die elektrische Maschine (2) ein Statorpaket (4) und einen Rotor (6) aufweist,  - wherein the electric machine (2) has a stator core (4) and a rotor (6),
- wobei der Rotor (6) relativ zum Statorpaket (4) in einer Lagereinrichtung (7) gelagert ist, so dass der Rotor (6) relativ zum Statorpaket (4) um eine Rotationsachse (8) ro¬ tierbar ist, - wherein the rotor (6) is mounted relative to the stator core (4) in a bearing device (7), so that the rotor (6) relative to the stator core (4) about a rotational axis (8) is ro ¬ tierbar,
- wobei der Rotor (6) als Außenläufer ausgebildet ist, so dass radial zur Rotationsachse (8) gesehen das Statorpaket (4) zwischen dem Rotor (6) und der Rotationsachse (8) ange- ordnet ist,  - Wherein the rotor (6) is designed as an external rotor, so that viewed radially to the axis of rotation (8) the stator core (4) between the rotor (6) and the axis of rotation (8) is arranged,
- wobei der Grundkörper (1) zumindest teilweise radial inner¬ halb des Statorpakets (4) angeordnet ist, - Wherein the main body (1) at least partially radially inner ¬ half of the stator core (4) is arranged,
- wobei das Statorpaket (4) an eine Kühleinrichtung (5) ther¬ misch angekoppelt ist, so dass im Statorpaket (4) entste- hende Wärme in die Kühleinrichtung (5) eingeleitet wird,- wherein the stator (4) to a cooling device (5) is coupled ther ¬ mixed, so that in the stator (4) is introduced resulting heat is in the cooling device (5),
- wobei die in die Kühleinrichtung (5) eingeleitete Wärme mittels die Kühleinrichtung (5) axial durchströmender Kühlluft (10) aus der Kühleinrichtung (5) abgeführt wird, - wherein the heat introduced into the cooling device (5) is removed from the cooling device (5) by means of the cooling device (5) by axially flowing cooling air (10),
- wobei das Statorpaket (4) über die Kühleinrichtung (5) mit dem Grundkörper (1) verbunden ist, so dass das Statorpaket - Wherein the stator (4) via the cooling device (5) to the base body (1) is connected, so that the stator
(4) mittels der Kühleinrichtung (5) relativ zum Grundkörper (1) axial und radial fixiert ist und ein zwischen dem Sta¬ torpaket (4) und dem Rotor (6) wirkendes Drehmoment mittels der Kühleinrichtung (5) am Grundkörper (1) abgestützt wird. (4) is axially and radially fixed by means of the cooling device (5) relative to the base body (1) and between the Sta ¬ torpaket (4) and the rotor (6) acting torque by means of the cooling device (5) on the basic body (1) supported becomes.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, 2. Device according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine (2) keine weitere Kühleinrichtung auf¬ weist. characterized in that the electric machine (2) has no further cooling device ¬ .
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Device according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sta¬ torpaket (4) von der Rotationsachse (8) einen Mindestabstand (r) aufweist, dass das Statorpaket (4) an die Kühleinrichtung (5) mittels elektromagnetisch inaktiver Koppelelemente (11) thermisch angekoppelt ist und dass die Koppelelemente (11) von der Rotationsachse (8) teilweise einen Abstand aufweisen, der größer als der Mindestabstand (r) ist, und teilweise ei¬ nen Abstand aufweisen, der kleiner als der Mindestabstand (r) ist . characterized in that the Sta ¬ torpaket (4) from the rotational axis (8) a minimum distance (R), that the stator core (4) to the cooling device (5) by means of electromagnetically inactive coupling elements (11) is thermally coupled and that the coupling elements (11) of the rotation axis (8) partially have a distance which is greater than the minimum distance (r), and having partially ei ¬ NEN distance which is smaller than the minimum distance (r).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, 4. Device according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sta¬ torpaket (4) eine Anzahl von Statorblechen (12) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse (8) gesehen aufeinander gestapelt sind, dass die Koppelelemente (11), soweit sie von der Rotationsachse (8) einen Abstand aufweisen, der größer als der Mindestabstand (r) ist, als zwischen je zwei der Sta¬ torbleche (12) angeordnete Zwischenschichten (11) ausgebildet sind und dass die Zwischenschichten (11) sich einstückig über den Mindestabstand (r) hinaus in den Bereich der Kühleinrichtung (5) hinein erstrecken. characterized in that the Sta ¬ torpaket (4) having a number of stator laminations (12) in the direction of the axis of rotation (8) are stacked seen that the coupling elements (11) insofar as they have from the axis of rotation (8) a distance which is greater than the minimum distance (r), as between each two of the Sta ¬ tör plate (12) arranged intermediate layers (11) are formed and that the intermediate layers (11) integrally over the minimum distance (r) out in the region of the cooling device (5) extend into it.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, 5. Device according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwi¬ schenschichten (11) aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff. characterized in that the interim ¬ rule layers (11) consist of a plastic, in particular of a fiber composite material.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, 6. Device according to claim 4 or 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwi¬ schenschichten (11) aus einem Material bestehen, das eine Vorzugswärmeleitrichtung (13) aufweist, und dass die Vorzugs- wärmeleitrichtung (13) sowohl innerhalb des Statorpakets (4) als auch außerhalb des Statorpakets (4) radial orientiert ist . characterized in that the Zwi ¬ rule layers (11) consist of a material having a Vorzugsswärmeleitrichtung (13), and that the preferential Wärmeleitrichtung (13) is radially oriented both within the stator core (4) and outside of the stator core (4) ,
7. Einrichtung nach Anspruch 4, 7. Device according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwi¬ schenschichten (11) aus einem Metall bestehen. characterized in that the interim ¬ rule layers (11) consist of a metal.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kühleinrichtung (5) eine Anzahl von Teilstrukturen (14) aufweist, dass die Teilstrukturen (14) jeweils eine Mittel- schicht (15) aufweisen, die keine der Zwischenschichten (11) enthält, und dass die Mittelschichten (15) in Richtung der Rotationsachse (8) gesehen auf beiden Seiten jeweils von ei¬ ner Gruppe von Zwischenschichten (11) begrenzt sind. 8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the cooling device (5) has a number of partial structures (14), that the partial structures (14) each have a middle layer (15), which none of the intermediate layers (11 ), and that the middle layers (15), viewed in the direction of the axis of rotation (8), are bounded on each side by a group of intermediate layers (11).
9. Einrichtung nach Anspruch 8, 9. Device according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mit¬ telschichten (15) aus einem Strukturschaum (16) oder einer Sandwichstruktur (17) bestehen, wobei die Sandwichstruktur (17) zwei Deckschichten (18) und eine zwischen den Deck- schichten (18) angeordnete Wabenstruktur (19) aufweist. characterized in that with ¬ telschichten (15) made of a structural foam (16) or a sandwich structure (17), wherein the sandwich structure (17) has two cover layers arranged (18) and between the cover layers (18) of honeycomb structure (19) having.
10. Einrichtung nach Anspruch 3, 10. Device according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kop¬ pelelemente (11) als Kühlleitungen (11) ausgebildet sind, die teilweise im Statorpaket (4) und teilweise in der Kühlein¬ richtung (5) verlaufen oder in die Kühleinrichtung (5) münden und in denen sich ein flüssiges Kühlmedium (19) befindet. characterized in that the Kop ¬ pelelemente (11) as cooling lines (11) are formed, which extend partially in the stator (4) and partially in the Kühlein ¬ direction (5) or in the cooling device (5) open and in which a liquid Cooling medium (19) is located.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, 11. Device according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie eine Kühlmediumpumpe (20) aufweist, mittels derer das in den Kühl¬ leitungen (11) befindliche Kühlmedium (19) zwangsumgewälzt wird . characterized in that it comprises a cooling medium pump (20), by means of which in the cooling ¬ lines (11) located cooling medium (19) is forcibly circulated.
12. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, 12. Device according to one of the above claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kühleinrichtung (5) quer zur Rotationsachse (8) gesehen vollflächig als Gitterstruktur ausgebildet ist. That is, the cooling device (5), as viewed transversely to the axis of rotation (8), is formed over its entire surface as a lattice structure.
13. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, 13. Device according to one of the above claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Grundkörper (1) Bestandteil eines Luftfahrzeugs ist, insbe¬ sondere eines Hubschraubers. characterized in that the base body (1) is part of an aircraft, in particular ¬ special of a helicopter.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020119884A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-18 Nidec Gpm Gmbh Circulation pump comprising a wet running motor

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4103195A (en) * 1976-08-11 1978-07-25 General Electric Company Bonded laminations forming a stator core
IT1279098B1 (en) * 1995-01-10 1997-12-04 Bitron Spa IMPROVEMENTS TO BRUSHLESS MOTORS, IN PARTICULAR FOR DIRECT DRIVING OF THE WASHING MACHINE BASKET
DE19513134A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-10 Aeg Kleinmotoren Gmbh Electrical machine esp. permanent magnet generator for generating power in series with battery of electrically powered vehicle
DE19846220C2 (en) * 1998-10-07 2001-11-29 Mannesmann Sachs Ag Cooling device for an electrical machine of a vehicle
JP4193309B2 (en) * 1999-11-18 2008-12-10 トヨタ自動車株式会社 Cooling device for internal combustion engine
AU2002300436B2 (en) * 2002-02-08 2005-01-27 Lg Electronics Inc. Outer rotor type induction motor
EP1426949A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-09 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Adjusting device for a stator for an optical disk drive motor
AU2004242442B2 (en) * 2003-12-26 2010-07-01 Lg Electronics Inc. Motor for washing machine
US7635932B2 (en) * 2004-08-18 2009-12-22 Bluwav Systems, Llc Dynamoelectric machine having heat pipes embedded in stator core
JP4882346B2 (en) * 2005-11-10 2012-02-22 富士電機株式会社 Cooling device for rotating electrical machine with permanent magnet
US8247943B2 (en) * 2008-05-21 2012-08-21 Bryan Prucher Motor/generator structure
US20090302717A1 (en) * 2008-06-04 2009-12-10 Leslie Hoffman Brushless motor apparatus and method
JP4670942B2 (en) * 2008-11-21 2011-04-13 トヨタ自動車株式会社 Rotating electric machine
EP2451047A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Water cooled electric machine
CN202309384U (en) * 2011-11-09 2012-07-04 哈尔滨泰富实业有限公司 Cooling structure of flat-type permanent magnet linear water-cooling motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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