WO2015158481A1 - E-maschine mit einem gekühlten rotor - Google Patents

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WO2015158481A1
WO2015158481A1 PCT/EP2015/055476 EP2015055476W WO2015158481A1 WO 2015158481 A1 WO2015158481 A1 WO 2015158481A1 EP 2015055476 W EP2015055476 W EP 2015055476W WO 2015158481 A1 WO2015158481 A1 WO 2015158481A1
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rotor
cooling channel
inner part
coolant
machine
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PCT/EP2015/055476
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French (fr)
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Matthias Nitsch
Andreas Hölscher
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator and a rotor, wherein the stator has windings with at least one end winding head.
  • the rotor has at least one at least partially helical cooling channel, which is open axially in the direction of this winding head, so that coolant is conveyed during rotation of the rotor from the cooling channel and the rotor in the direction of the winding head.
  • the invention also relates to a vehicle drive train with such an electric motor as a traction drive.
  • the object of the invention is therefore to provide an electric motor in which less or no coolant can pass from the rotor into the air gap between the rotor and the stator.
  • an electric motor with a stator and a rotor wherein the stator has electrical windings with at least one end winding head and wherein the rotor has at least one at least partially helical cooling channel.
  • This cooling channel is open at least axially in the direction of the winding head, so that coolant during rotation the rotor is conveyed out of the cooling channel and the rotor in the direction of this winding head.
  • the rotor and the at least one cooling channel are designed so that upon rotation of the rotor, the coolant from the cooling channel and the rotor is hurled axially beyond this winding head.
  • the cooling channel is in particular designed so that this spin effect at normal operating speeds of the electric motor or at approximate rated speed of the electric motor is the case. Due to the centrifugal effect of the cooling channel, the coolant is thus no longer thrown against the winding head, causing less to no coolant passes into the air gap between the rotor and stator. Instead, the coolant is thrown beyond the winding head.
  • the cooling channel can be made completely helical over the axial direction along the rotor, or it can instead be helical in sections only.
  • the cooling channel can be closed over its length completely or partially in the radial direction. Or the cooling channel may be radially open over its entire length in the radial direction.
  • the cooling channel may in particular run helically about an axis of rotation of the rotor.
  • an axial extent of the rotor is less than an axial extent of the stator.
  • Demenhneend stands the winding overhang or stand the winding heads of the stator axially over the rotor.
  • the invention is particularly suitable for use in high-speed
  • the slope of the cooling channel is designed in particular (signed) such that the coolant is conveyed through the cooling channel in the direction of the axial opening of the cooling channel when the direction of rotation is normal during operation of the electric motor.
  • a pitch of the helically extending part of the cooling channel increases axially in the direction of the winding head.
  • the slope of the cooling channel increases in the direction of an end face of the rotor.
  • the coolant located in the cooling channel is thereby accelerated in the direction of the winding head or the front-side end of the rotor and thus particularly effective spun after leaving the cooling channel beyond the winding head.
  • the slope may increase linearly or exponentially.
  • the rotor has an inner part, on the radial inner wall of the cooling channel is arranged.
  • the cooling channel is formed by a radially inwardly open groove in the inner part.
  • the inner part may in particular be a pot-shaped inner part. It can in particular consist of sheet metal, and / or it can be in particular a deep-drawn part.
  • the cooling channel can be introduced into the rotor in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the rotor has a laminated core, which is arranged radially on the outside firmly on the inner part. As a result, the rotor can be produced particularly inexpensively.
  • the core idea of an inner part, on the radial inner wall of which the cooling channel is arranged, is that the coolant is pressed into the cooling channel by the centrifugal force, which arises upon rotation of the rotor.
  • the cooling channel has a certain slope, which promotes the coolant in the direction of one end of the cooling channel, which is located on an axial end face of the rotor. Heat is dissipated from the rotor.
  • the axial exit velocity of the coolant is increased from the rotor.
  • the coolant can be ejected particularly far from the winding head.
  • the speed of the coolant in the cooling channel can be increased, which also leads to an increased exit velocity of the coolant from the rotor and thus causes an improved centrifugal effect upon exiting the cooling channel and an increased cooling capacity in the rotor.
  • increasing the cooling channel depth causes an increased rotational pressure on the coolant in the cooling channel, which ultimately leads to an increase in the speed of the coolant in the cooling channel.
  • the electric machine has a transmission stage, which is provided radially inside the inner part.
  • the electric machine also has an output shaft on which a torque of the electric motor can be tapped off.
  • the translation stage is designed so that it translates a rotational speed of the rotor into a different rotational speed of the output shaft.
  • the translation stage can translate the rotational speed of the rotor into the fast, ie that the rotational speed of the output shaft is faster than the rotational speed of the rotor, or slow translate, ie that the rotational speed of the output shaft is less than the rotational speed of the rotor.
  • the translation stage is designed as a planetary stage.
  • a planetary stage consists in particular of a ring gear, one or more planet gears and a sun gear, which mesh with each other in a known manner.
  • the inner part can be at least rotatably connected to the ring gear of the planetary stage or even form the ring gear.
  • the output shaft can then be connected to the planet carrier or the sun gear of the planetary stage at least rotationally fixed.
  • the output shaft is rotatably connected to the planet carrier of the translation stage.
  • the coolant simultaneously serves to lubricate the translation stage.
  • the coolant has the task to cool the rotor and to lubricate the translation stage.
  • the coolant is thus in particular oil or lubricating oil, in particular gear oil.
  • the rotor is rotatably supported via the inner part and a first bearing arranged radially inside the inner part.
  • a force acting on the rotor radial force is thus supported on the inner part and disposed within the inner part of the first bearing, for example, on the output shaft of the
  • the rotor may be rotatably supported via the inner part and a second bearing arranged radially outside the inner part.
  • a radial force which acts on the rotor be supported on the inner part and the second bearing disposed radially outside of the inner part, preferably on a housing of the electric motor.
  • the bearing of the rotor takes place exclusively by means of or arranged on the inner part of the rotor bearing.
  • the first bearing is designed as a fixed bearing and thus supports radial and axial forces of the rotor.
  • the second bearing is then designed as a floating bearing and thus supports only radial forces of the rotor. This has the advantage that a thermal expansion of the rotor causes no significant change in position of the stator relative to the rotor.
  • a coolant inlet into the cooling channel is in the region of a first end side of the rotor, this end face being opposite that end side of the rotor on which the cooling channel is open towards the winding head.
  • the coolant is conveyed through the cooling channel approximately over the entire axial length of the rotor. Consequently, the cooling effect generated by the cooling channel is particularly good.
  • the E-machine described is particularly suitable for driving a vehicle, such as a car or truck, i. as a traction drive of the vehicle.
  • the invention therefore also relates to a vehicle drive train with an electric motor as a traction drive, which is executed as explained above.
  • Fig. 1 a longitudinal section through an electric motor
  • Fig. 2 a rolled-up profile of a cooling passage of a rotor
  • Fig. 3 a longitudinal section of an electric motor in a vehicle drive train.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an electric machine 1.
  • the electric motor 1 has a stator 3 and a rotor 2.
  • the rotor 2 is firmly connected to an output shaft 6 of the electric motor 1.
  • Rotor 2 and output shaft 6 are rotatably supported via bearings 7, 7 'in a housing 8 of the electric motor 1.
  • the stator 3 is fixedly connected to the housing 8.
  • the stator 3 has a plurality of electrical windings of electrical conductors, such as copper wires, and it has at each axial end face a winding head 4, 4 '.
  • the rotor 2 is arranged radially inside the stator 3, accordingly, the electric machine 1 is an internal rotor machine.
  • the rotor 2 has a liquid cooling, at least having a cooling channel 5 located in the rotor 2.
  • the liquid cooling provides that coolant, starting from the output shaft 6, is conducted radially in the direction of the rotor 2 into the cooling channel 5.
  • the coolant flows through the cooling channel 5 along a radial inner side of the rotor 2 toward the axial end faces of the rotor 2, ie in the direction of the winding heads 4, 4 'of the stator.
  • the cooling channel 5 is at least partially helical in the axial direction.
  • the cooling channel 5 thus forms a screw about an axis of rotation X of the rotor 2.
  • the cooling channel 5 is axially open in the direction of one of the winding heads 4, 4 'of the stator, so that coolant upon rotation of the rotor 2 from the cooling channel 5 in the direction of this winding head 4, 4 'is promoted. This is done in such a way that the coolant is thrown axially beyond this winding head 4, 4 '.
  • the cooling channel 5 is designed accordingly for this purpose. This is shown symbolically on the right side of Fig. 1.
  • the coolant located radially inside the rotor 2 in pressed the cooling channel 5, that causes a rotational pressure on the coolant in the cooling channel 5. Due to the helical shape and the axial opening of the cooling channel 5, the coolant then receives an axial direction component during rotation of the rotor 2 and is ejected axially from the rotor 2 at the exit from the cooling channel 5 or the rotor 2.
  • the gradient of the cooling channel 5 accordingly has such a sign in particular that the coolant is conveyed through the cooling channel 5 in the direction of the axial opening of the cooling channel 5 in the direction of rotation usual in the operation of the electric motor 1.
  • this axial direction component is sufficient to hurl a large amount of the coolant beyond the corresponding winding head 4, 4 ', in particular at the usual operating speeds of the
  • the cooling channel 5 can be designed to be on a radial inner wall of the rotor 2 as a groove.
  • the groove is open, for example over its entire length radially inwardly and opens axially into an end face of the rotor 2. Alternatively, they may be at least partially closed radially inwardly.
  • the cooling channel 5 can be catchy or more continuous along the radial inner wall of the rotor 2.
  • a slope of the cooling channel 5 increases axially in the direction of the winding head 4, 4 'and the respective end face of the rotor 2 to. Thus, the slope increases with increasing proximity to the end face of the rotor 2, from which the coolant exits the cooling channel 5 (coolant outlet 10).
  • a coolant inlet 9 can be provided in an axial middle area of the rotor 2.
  • the rotor 2 in particular at least one cooling channel 5 have on each axial side of the coolant inlet 9, the coolant starting from the central region or the coolant inlet 9 in the direction of each located on this page located front side of the rotor 2 promotes. Accordingly, these two cooling channels 5 cause a conveying action in opposite directions, namely depending on the located on the respective axial side end side of the rotor 2.
  • the coolant inlet 9 is provided in the region of an axial end face of the rotor 2, which opposite that end face of the rotor 2 is located, from which the coolant exits the cooling channel 5. Accordingly, the cooling channel 5 is then designed so that the coolant is conveyed to the opposite axial end face of the rotor 2 and is thrown from there by the rotor 2.
  • FIG. 2 shows a developed radial inner side of a rotor 2 with a cooling channel 5 located thereon. This can be the cooling channel 5 from FIG. 1.
  • the cooling channel 5 is shown symbolically only as a line. According to FIG. 2, an incline of the cooling channel 5 in the axial direction increases starting from a coolant inlet 9 towards a coolant outlet 10, that is to say in the direction of the corresponding winding head or the front end of the cooling channel 5.
  • the coolant inlet 9 is in this case provided in the vicinity of a first axial end side of the rotor 2 (in FIG. 2 on the right side), the coolant outlet 10 being provided on an opposite second end side of the rotor 2.
  • the coolant inlet 9 can be designed, for example, as an opening in the output shaft 6 of the electric motor 1, through which coolant can be guided or guided through the output shaft 6 to the rotor 2.
  • FIG 3 shows a longitudinal section through an electric motor 1 in a vehicle drive train.
  • the electric motor 1 serves there as a traction drive of the vehicle.
  • an electric machine 1 can also be used for any other suitable purpose, for example for driving a machine tool, an elevator, etc.
  • the electric machine 1 is accommodated in a housing 8, for example a transmission housing or a clutch bell.
  • the stator 3 is locally firmly arranged on the housing 8.
  • the stator 3 consists for example of a laminated core, in which running in the axial direction of electrical conductors as
  • Windings are inserted. In the region of the axial end faces of the stator 3, the electrical conductors are bent over and form so-called winding heads 4, 4 '. Radially inside the stator 3, the rotor 2 of the electric motor 1 is provided. Accordingly, the electric machine 1 is an internal rotor machine. The rotor 2 rotatably drives an output shaft 6 of the electric machine 1.
  • the stator 3 has a greater extent in the axial direction than the rotor 2. In detail, the stator 3 with its winding heads 4, 4 'via the rotor 2 in the axial direction via. There is thus the risk that coolant from the rotor 2 to the winding head 4, 4 'and from there into the air gap between the rotor 2 and stator 3 passes.
  • the rotor 2 has a cup-shaped inner part 1 1, on which a laminated core of the rotor 2 is fixed radially outward. Depending on the design of the electric motor 1, the rotor 2 can still have, for example, permanent magnets or a cage made of electrical conductors.
  • a cooling channel 5 On a radial inner side of the inner part 1 1, a cooling channel 5 a liquid cooling of the rotor 2 is provided.
  • the cooling channel 5 extends helically from a first axial half of the rotor 2 toward an end face of the rotor 2, where the cooling channel 5 opens into an interior of the electric motor. In Fig. 3, this is the left end side of the rotor 2.
  • the cooling channel 5 is performed as shown in FIG. 3 as a radially inwardly open groove.
  • the cooling channel is at least partially radially closed.
  • An incline of the cooling channel 5 increases in the direction of its mouth, that is to say on the left side of FIG. 3.
  • the cooling channel 5 is designed such that the coolant which flows through this cooling channel 5 is spun axially beyond the respective winding head 4, 4 '. Consequently, in FIG. 3, a large part of the coolant flowing through the cooling channel 5 is thrown to the left beyond the winding head 4 '.
  • the inner part 11 of the rotor 2 can be designed in at least two parts.
  • the parts 1 1 A, 1 1 B of the inner part 1 1 are in particular firmly connected to each other, for example, screwed together, glued, jammed, clipped, etc.
  • the second part 1 B of the inner part 1 1 has in particular an opening for the cooling channel 5 (not visible in Fig. 3).
  • the second part 1 1 B can carry a first bearing 7, which rotatably supports the rotor 2.
  • the first part 1 1 A may have the cooling channel 5 and optionally a second bearing 7 'wear, which also rotatably supports the rotor 2.
  • the rotor 2 is supported radially inside the rotor 2 via the first bearing 7, and the rotor 2 is supported radially outside the rotor 2 via the second bearing 7 '.
  • the bearings 7, 7 ' are exemplified as a roller bearing, here as a deep groove ball bearing and a needle bearing executed.
  • the two bearings 7, T can also be designed differently suitable, for example, as plain bearings.
  • the first bearing 7 is designed as a fixed bearing
  • the second bearing 7 ' is designed as a floating bearing. Fixed and floating bearings can also be interchangeable.
  • a translation stage 12 Radially within the inner part 1 1, a translation stage 12 is provided, which translates a rotational speed of the rotor 2 in a different rotational speed of the output shaft 6 thereto.
  • the translation stage 12 is formed as a planetary stage.
  • the inner part 1 1 of the rotor 2 is at least rotatably connected to a ring gear 12 A of the planetary stage 12.
  • the inner part 1 1 as shown, in particular have an internal toothing, which engages positively in a corresponding external toothing of the ring gear 12A.
  • the ring gear 12A is then fixed, for example, by a side wall of the part 1 1A and a retaining ring in the inner part 1 1.
  • the ring gear 12A can be attached to the inner part 1 1 in other ways, for example, it is screwed or welded thereto.
  • a sun gear 12 B of the planetary stage 12 is rotatably connected to the housing 8.
  • a planetary carrier 12C of the planetary stage 12, on which planet gears 12D of the planetary stage 12 are rotatably arranged, is, in contrast, non-rotatably connected to the output shaft 6.
  • the planet gears 12D mesh with both the ring gear 12A and the sun gear 12B, and rotate the sun gear 12B in the circumferential direction during a rotation of the rotor 2.
  • the planet carrier 12C is moved and thereby driven the output shaft 6 rotating.
  • the planetary Fe 12 formed a particularly compact, slow-translating translation stage.
  • the first bearing 7 rotatably supports the rotor 2 on the planet carrier 12D and thereby on the output shaft 6.
  • the second bearing 7 ' is then designed so that it rotatably supports the rotor 2 on the housing 8 of the electric motor 1.
  • the channel may be designed so that the coolant passes first to the planetary gear 12 and then to the inner part 1 1 of the rotor 2 or that it passes in parallel currents to both the inner part 1 1 and the planetary gear 12, wherein it in the inner part 1 1 is collected or collected by the cooling channel 5 and is conveyed along the inner part 1 1 to the coolant outlet 10.
  • both the planetary gear 12 is lubricated by means of the coolant, and the rotor 2 is cooled.
  • At least one coolant inlet 9 of the coolant in the cooling channel 5 is therefore located in the region of the ring gear 12A and the planetary gear 12D.
  • the ring gear 12A can for this purpose in particular have corresponding openings for the coolant.
  • An exemplary course of a coolant flow starting from the output shaft 6 is shown in broken lines in FIG. 3.
  • the illustrated in Fig. 3 electric motor 1 is characterized by a very high power density and high efficiency and high output torque. This is effected by the measures shown in FIG.
  • This E-machine 1 is particularly compact and is therefore preferably in a motor vehicle drive train as a traction drive, but it can also be used as explained for other drive purposes.
  • the transmission stage 12 can also be dispensed with.
  • the inner part 11, for example via its first or second part 11A, 11B, can be connected at least in a rotationally fixed manner directly to the output shaft 6.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine E-Maschine (1) mit einem Stator (3) und mit einem Rotor (2), wobei der Stator (3) über Wicklungen mit zumindest einem stirnseitigen Wickelkopf (4, 4') verfügt, und wobei der Rotor (2) zumindest einen zumindest teilweise schraubenförmig verlaufenden Kühlkanal (5) aufweist, welcher axial in Richtung dieses Wickelkopfes (4, 4') offen ist, sodass Kühlmittel bei Rotation des Rotors (2) aus dem Kühlkanal (5) in Richtung dieses Wickelkopfes (4, 4') gefördert wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor (2) und der zumindest eine Kühlkanal (5) so ausgeführt sind, dass bei Rotation des Rotors (2) das Kühlmittel aus dem Kühlkanal (5) und dem Rotor (2) axial jenseits dieses Wickelkopfes (4, 4') geschleudert wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer solchen E-Maschine (1) als Traktionsantrieb.

Description

E-Maschine mit einem gekühlten Rotor
Die Erfindung bezieht sich auf eine E-Maschine mit einem Stator und mit einem Rotor, wobei der Stator über Wicklungen mit zumindest einem stirnseitigen Wickelkopf verfügt. Der Rotor weist zumindest einen zumindest teilweise schraubenförmig verlaufenden Kühlkanal auf, welcher axial in Richtung dieses Wickelkopfes offen ist, so dass Kühlmittel bei Rotation des Rotors aus dem Kühlkanal und dem Rotor in Richtung des Wickelkopfes gefördert wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer solchen E-Maschine als Traktionsantrieb.
Eine derartige E-Maschine ist aus der DE 10 201 1 079 165 A1 bekannt. Eine weitere E-Maschine mit einem flüssigkeitsgekühlten Rotor ist aus der
DE 1 1 2010 005 824 T5 bekannt, wobei dort kein schraubenförmig verlaufender Kühlkanal im Rotor vorgesehen ist. Bei den bekannten E-Maschinen ist es von Nachteil, dass Kühlmittel aus dem Kühlkanal auf den Stator bzw. den Wickelkopf des Stators auftrifft, so dass auch leicht Kühlmittel in einen Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangen kann. Das in den Luftspalt gelangende Kühlmittel bewirkt Scherkräfte zwischen Rotor und Stator, welche ein Bremsmoment auf den Rotor erzeugen und dadurch den Wirkungsgrad der E-Maschine reduzieren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine E-Maschine bereitzustellen, bei welcher weniger oder kein Kühlmittel aus dem Rotor in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangen kann.
Diese Aufgabe wird mit einer E-Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demgemäß wird eine E-Maschine mit einem Stator und mit einem Rotor vorgeschlagen, wobei der Stator über elektrische Wicklungen mit zumindest einem stirnseitigen Wickelkopf verfügt und wobei der Rotor zumindest einen zumindest teilweise schraubenförmig verlaufenden Kühlkanal aufweist. Dieser Kühlkanal ist zumindest axial in Richtung des Wickelkopfes offen, so dass Kühlmittel bei Rotation des Rotors aus dem Kühlkanal und dem Rotor in Richtung dieses Wickelkopfes gefördert wird.
Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor und der zumindest eine Kühlkanal so ausgeführt sind, dass bei Rotation des Rotors das Kühlmittel aus dem Kühlkanal und dem Rotor axial jenseits dieses Wickelkopfes geschleudert wird.
Der Kühlkanal ist insbesondere so ausgeführt, dass diese Schleuderwirkung bei üblichen Betriebsdrehzahlen der E-Maschine oder bei annähernder Nenndrehzahl der E-Maschine der Fall ist. Durch die Schleuderwirkung des Kühlkanals wird das Kühlmittel somit nicht mehr gegen den Wickelkopf geschleudert, wodurch weniger bis kein Kühlmittel mehr in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangt. Stattdessen wird das Kühlmittel jenseits des Wickelkopfes geschleudert. Der Kühlkanal kann vollständig axial entlang des Rotors schraubenförmig ausgeführt sein oder er kann stattdessen auch nur abschnittsweise schraubenförmig ausgeführt sein. Der Kühlkanal kann über seine Länge vollständig oder abschnittsweise in radialer Richtung geschlossen sein. Oder der Kühlkanal kann radial über seine gesamte Länge in radialer Richtung offen sein. Der Kühlkanal kann insbesondere schraubenförmig um eine Rotationsachse des Rotors verlaufen. Insbesondere ist eine axiale Erstreckung des Rotors geringer als eine axiale Erstreckung des Stators. Demensprechend steht der Wickelkopf bzw. stehen die Wickelköpfe des Stators axial über den Rotor über.
Die Erfindung eignet sich besonders zum Einsatz in schnelldrehenden
E-Maschinen. Die Steigung des Kühlkanals ist insbesondere so (vorzeichenmäßig) ausgeführt, dass das Kühlmittel bei der im Betrieb der E-Maschine üblichen Drehrichtung durch den Kühlkanal in Richtung der axialen Öffnung des Kühlkanals gefördert wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung nimmt eine Steigung des schraubenförmig verlaufenden Teils des Kühlkanals axial in Richtung des Wickelkopfes zu. Somit nimmt die Steigung des Kühlkanals in Richtung einer Stirnseite des Rotors zu. Das in dem Kühlkanal befindliche Kühlmittel wird dadurch in Richtung des Wickelkopfes bzw. des stirnseitigen Endes des Rotors beschleunigt und somit besonders effektiv nach dem Verlassen des Kühlkanals jenseits des Wickelkopfes geschleudert. Die Steigung kann beispielsweise linear oder exponentiell zunehmen.
In einer Weiterbildung verfügt der Rotor über ein Innenteil, an dessen radialer Innenwand der Kühlkanal angeordnet ist. Der Kühlkanal ist dabei durch eine radial nach innen offene Nut in dem Innenteil ausgebildet. Bei dem Innenteil kann es sich insbesondere um ein topfförmiges Innenteil handeln. Es kann insbesondere aus Blech bestehen, und/oder es kann sich insbesondere um ein Tiefziehteil handeln. Durch diese Maßnahmen kann der Kühlkanal besonders einfach und kostengünstig in den Rotor eingebracht werden. Bevorzugt verfügt der Rotor über ein Blechpaket, welches radial außen fest auf dem Innenteil angeordnet ist. Hierdurch kann der Rotor besonders kostengünstig hergestellt werden.
Kerngedanke eines Innenteils, an dessen radialer Innenwand der Kühlkanal angeordnet ist, ist, dass durch die Zentrifugalkraft, welche bei Rotation des Rotors entsteht, das Kühlmittel in den Kühlkanal gepresst wird. Der Kühlkanal hat eine gewisse Steigung, welche das Kühlmittel in Richtung eines Endes des Kühlkanals, das sich an einer axialen Stirnseite des Rotors befindet, fördert. Dabei wird Wärme von dem Rotor abgeführt. Durch Erhöhung der Steigung des Kühlkanals in Richtung des Wickelkopfes bzw. des stirnseitigen Endes des Kühlkanals wird die axiale Austrittsgeschwindigkeit des Kühlmittels aus dem Rotor erhöht. Somit kann das Kühlmittel besonders weit von dem Wickelkopf weggeschleudert werden. Durch eine Erhöhung der Kühlkanaltiefe kann die Geschwindigkeit des Kühlmittels in dem Kühlkanal erhöht werden, was ebenfalls zu einer erhöhten Austrittsgeschwindigkeit des Kühlmittels aus dem Rotor führt und somit eine verbesserte Schleuderwirkung beim Austritt aus dem Kühlkanal und eine gesteigerte Kühlleistung im Rotor hervorruft. Hintergrund hierfür ist, dass durch die Erhöhung der Kühlkanaltiefe ein erhöhter Rotationsdruck auf das Kühlmittel im Kühlkanal bewirkt wird, der letztlich zur Steigerung der Geschwindigkeit des Kühlmittels im Kühlkanal führt.
In einer Weiterbildung weist die E-Maschine eine Übersetzungsstufe auf, welche radial innerhalb des Innenteils vorgesehen ist. Die E-Maschine weist weiterhin eine Abtriebswelle auf, an welcher ein Drehmoment der E-Maschine abgreifbar ist. Die Übersetzungsstufe ist dabei so ausgeführt, dass sie eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors in eine andere Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle übersetzt. Die Übersetzungsstufe kann dabei die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ins Schnelle übersetzen, d.h. dass die Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle schneller ist als die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, oder ins Langsame übersetzen, d.h. dass die Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle geringer ist als die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors. Hierdurch kann eine besonders kompakte E-Maschine mit integrierter Übersetzungsstufe bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist dabei die Übersetzungsstufe als Planetenstufe ausgebildet. Eine solche Planetenstufe besteht insbesondere aus einem Hohlrad, einem oder mehreren Planetenräder und einem Sonnenrad, welche in bekannter Weise miteinander kämmen. Das Innenteil kann dabei zumindest drehfest mit dem Hohlrad der Planetenstufe verbunden sein oder selbst das Hohlrad bilden. Die Abtriebswelle kann dann mit dem Planetenträger oder dem Sonnenrad der Planetenstufe zumindest drehfest verbunden sein. Insbesondere ist die Abtriebswelle mit dem Planetenträger der Übersetzungsstufe drehfest verbunden. Durch eine als Planetenstufe ausgeführte Übersetzungsstufe kann besonders kompakt eine hohe Übersetzung erzielt werden. Bevorzugt dient dabei das Kühlmittel gleichzeitig zur Schmierung der Übersetzungsstufe. Somit hat das Kühlmittel die Aufgabe, den Rotor zu kühlen und die Übersetzungsstufe zu schmieren. Bei dem Kühlmittel handelt es sich folglich insbesondere um Öl bzw. Schmieröl, insbesondere um Getriebeöl.
In einer Weiterbildung ist der Rotor über das Innenteil und ein radial innerhalb des Innenteils angeordnetes erstes Lager drehbar gelagert. Eine auf den Rotor wirkende Radial kraft wird somit über das Innenteil und das innerhalb des Innenteils angeordnete erste Lager abgestützt, beispielsweise auf die Abtriebswelle der
E-Maschine. Alternativ oder zusätzlich kann der Rotor über das Innenteil und ein radial außerhalb des Innenteils angeordnetes zweites Lager drehbar gelagert sein. Somit wird eine Radialkraft, welche auf den Rotor wirkt, über das Innenteil und das radial außerhalb des Innenteils angeordnete zweite Lager abgestützt sein, bevorzugt auf ein Gehäuse der E-Maschine. Sofern beide Lager vorgesehen sind, kann demnach der Rotor sowohl auf der Abtriebswelle als auch ein Gehäuse der E-Maschine drehbar abgestützt sein. Bevorzugt erfolgt die Lagerung des Rotors ausschließlich mittels dem bzw. den am Innenteil des Rotors angeordneten Lager.
Vorzugsweise ist das erste Lager als Festlager ausgeführt und stützt demnach Radial- und Axialkräfte des Rotors ab. Das zweite Lager ist dann als Loslager ausgeführt und stützt demnach lediglich Radialkräfte des Rotors ab. Dies hat den Vorteil, dass eine Wärmeausdehnung des Rotors keine wesentliche Lageänderung des Stators gegenüber dem Rotor hervorruft.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Kühlmitteleintritt in den Kühlkanal im Bereich einer ersten Stirnseite des Rotors ist, wobei diese Stirnseite derjenigen Stirnseite des Rotors gegenüberliegt, an welcher der Kühlkanal zu dem Wickelkopf hin offen ist. Somit wird das Kühlmittel durch den Kühlkanal annähernd über die gesamte axiale Länge des Rotors gefördert. Folglich ist die durch den Kühlkanal erzeugte Kühlwirkung besonders gut.
Die beschriebene E-Maschine eignet sich besonders zum Vortrieb eines Fahrzeugs, beispielsweise eines PKW oder LKW, d.h. als Traktionsantrieb des Fahrzeugs. Die Erfindung bezieht sich daher auch auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer E-Maschine als Traktionsantrieb, welche wie obig erläutert ausgeführt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand weiterer Beispiele erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
Fig. 1 , einen Längsschnitt durch eine E-Maschine;
Fig. 2, ein abgerolltes Profil eines Kühlkanals eines Rotors;
Fig. 3, einen Längsschnitt einer E-Maschine in einem Fahrzeugantriebsstrang.
In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile bzw. Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine E-Maschine 1 . Die E-Maschine 1 verfügt über einen Stator 3 und einen Rotor 2. Der Rotor 2 ist mit einer Abtriebswelle 6 der E-Maschine 1 fest verbunden. Rotor 2 und Abtriebswelle 6 sind über Lager 7, 7' in einem Gehäuse 8 der E-Maschine 1 drehbar gelagert. Der Stator 3 ist mit dem Gehäuse 8 fest verbunden. Der Stator 3 verfügt über mehrere elektrische Wicklungen von elektrischen Leitern, beispielsweise Kupferdrähten, und er weist an jeder axialen Stirnseite einen Wickelkopf 4, 4' auf. Der Rotor 2 ist radial innerhalb des Stators 3 angeordnet, dementsprechend handelt es sich bei der E-Maschine 1 um eine Innenläufermaschine.
Der Rotor 2 verfügt über eine Flüssigkeitskühlung, zumindest aufweisend einen in dem Rotor 2 befindlichen Kühlkanal 5. Die Flüssigkeitskühlung sieht vor, dass Kühlmittel ausgehend von der Abtriebswelle 6 radial in Richtung des Rotors 2 in den Kühlkanal 5 geleitet wird. Das Kühlmittel strömt durch den Kühlkanal 5 entlang einer radialen Innenseite des Rotors 2 hin zur axialen Stirnseiten des Rotors 2, also in Richtung der Wickel köpfe 4, 4' des Stators 3.
Wie auf der linken Seite von Fig. 1 dargestellt, kann es hierbei vorkommen, dass Kühlmittel von dem Rotor 2 auf einen der Wickelköpfe 4, 4' des Stators 3 trifft. Hierbei kann Kühlmittel von dem Wickelkopf 4 ,4' abprallen und in den Luftspalt zwischen Stator 3 und Rotor 2 gelangen, wo es Scherkräfte zwischen Rotor 2 und Stator 3 hervorruft. Hierdurch wird ein Bremsmoment zwischen Rotor 2 und Stator 3 erzeugt und der Wirkungsgrad der E-Maschine 1 reduziert.
Es ist daher vorgesehen, dass der Kühlkanal 5 zumindest teilweise in axialer Richtung schraubenförmig verläuft. Der Kühlkanal 5 bildet somit eine Schraube um eine Rotationsachse X des Rotors 2. Der Kühlkanal 5 ist axial in Richtung einer der Wickelköpfe 4, 4' des Stators offen, so dass Kühlmittel bei einer Rotation des Rotors 2 aus dem Kühlkanal 5 in Richtung dieses Wickelkopfes 4, 4' gefördert wird. Dies erfolgt dergestalt, dass das Kühlmittel axial jenseits dieses Wickelkopfes 4, 4' geschleudert wird. Der Kühlkanal 5 ist hierzu dementsprechend ausgeführt. Dies ist sinnbildlich auf der rechten Seite von Fig. 1 dargestellt. Durch die Fliehkräfte bei Rotation des Rotors 2 wird das radial innerhalb des Rotors 2 befindliche Kühlmittel in den Kühlkanal 5 gepresst, also ein Rotationsdruck auf das Kühlmittel im Kühlkanal 5 bewirkt. Durch die Schraubenform und die axiale Öffnung des Kühlkanals 5 erhält das Kühlmittel dann bei Rotation des Rotors 2 eine axiale Richtungskomponente und wird bei Austritt aus dem Kühlkanal 5 bzw. dem Rotor 2 axial von dem Rotor 2 weggeschleudert. Die Steigung des Kühlkanals 5 verfügt dementsprechend insbesondere über so ein Vorzeichen, dass das Kühlmittel bei der im Betrieb der E-Maschine 1 üblichen Drehrichtung durch den Kühlkanal 5 in Richtung der axialen Öffnung des Kühlkanals 5 gefördert wird.
Es ist vorgesehen, dass diese axiale Richtungskomponente ausreichend ist, um ein Gros des Kühlmittels jenseits des entsprechenden Wickelkopfes 4, 4' zu schleudern, insbesondere bei den gewöhnlichen Betriebsdrehzahlen der
E-Maschine 1 . Hierdurch gelangt kein oder zumindest deutlich weniger Kühlmittel in den Luftspalt zwischen Rotor 2 und Stator 3. Es sei angemerkt, dass der Rotor 2 eine geringere axiale Erstreckung als der Stator 3 aufweist. Dementsprechend steht der bzw. stehen die Wickelköpfe 4, 4' des Stators 3 in axialer Richtung über den Rotor 2 hinaus von dem Stator 3 ab.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann der Kühlkanal 5 dazu an einer radialen Innenwand des Rotors 2 als Nut ausgeführt sein. Die Nut ist beispielsweise über ihre gesamte Länge radial nach innen offen und mündet axial in eine Stirnseite des Rotors 2. Alternativ dazu kann sie zumindest abschnittsweise radial nach innen geschlossen sein. Der Kühlkanal 5 kann dabei eingängig oder mehrgängig entlang der radialen Innenwand des Rotors 2 verlaufen. Eine Steigung des Kühlkanals 5 nimmt axial in Richtung des Wickelkopfes 4, 4' bzw. der jeweiligen Stirnseite des Rotors 2 zu. Somit vergrößert sich die Steigung mit zunehmender Nähe zu der Stirnseite des Rotors 2, aus welcher das Kühlmittel aus dem Kühlkanal 5 austritt (Kühlmittelaustritt 10).
Gemäß Fig. 1 kann ein Kühlmitteleintritt 9 in einem axialen Mittelbereich des Rotors 2 vorgesehen sein. Hierbei kann der Rotor 2 insbesondere zumindest einen Kühl kanal 5 auf jeder axialen Seite des Kühlmitteleintritts 9 aufweisen, der das Kühlmittel ausgehend von dem Mittelbereich bzw. dem Kühlmitteleintritt 9 in Richtung der jeweils an dieser Seite befindlichen Stirnseite des Rotors 2 fördert. Dementsprechend bewirken diese beiden Kühlkanäle 5 eine Förderwirkung in entgegengesetzte Richtungen, nämlich je hin zu der an der jeweiligen axialen Seite befindlichen Stirnseite des Rotors 2. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kühlmitteleintritt 9 im Bereich einer axialen Stirnseite des Rotors 2 vorgesehen ist, welche gegenüber derjenigen Stirnseite des Rotors 2 liegt, aus welcher das Kühlmittel aus dem Kühlkanal 5 austritt. Dementsprechend ist dann der Kühlkanal 5 so ausgeführt ist, dass das Kühlmittel an die gegenüberliegende axiale Stirnseite des Rotors 2 gefördert wird und von dort aus von dem Rotor 2 weggeschleudert wird.
Fig. 2 zeigt eine abgewickelte radiale Innenseite eines Rotors 2 mit einem darauf befindlichen Kühlkanal 5. Hierbei kann es sich um den Kühlkanal 5 aus Fig. 1 handeln. Der Kühlkanal 5 ist lediglich als Linie sinnbildlich dargestellt. Gemäß Fig. 2 nimmt eine Steigung des Kühlkanals 5 in axialer Richtung ausgehend von einem Kühlmitteleintritt 9 hin zu einem Kühlmittelaustritt 10, also in Richtung des entsprechenden Wickelkopfes bzw. des stirnseitigen Endes des Kühlkanals 5, zu. Der Kühlmitteleintritt 9 ist hierbei im Umfeld einer ersten axialen Stirnseite des Rotors 2 (in Fig. 2 auf der rechten Seite) vorgesehen, wobei der Kühlmittelaustritt 10 an einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Rotors 2 vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Kühlmittel annähernd die gesamte axiale Länge des Rotors 2 durchströmt, bevor es vom Rotor 2 weggeschleudert wird. Der Kühlmitteleintritt 9 kann beispielsweise als Öffnung in der Abtriebswelle 6 der E-Maschine 1 ausgeführt sein, durch welche Kühlmittel durch die Abtriebswelle 6 hindurch an den Rotor 2 führbar ist bzw. geführt wird.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine E-Maschine 1 in einem Fahrzeugantriebsstrang. Die E-Maschine 1 dient dort als Traktionsantrieb des Fahrzeugs. Eine derartige E-Maschine 1 ist allerdings auch zu jedem anderen geeigneten Einsatzzweck verwendbar, beispielsweise zum Antrieb einer Werkzeugmaschine, eines Aufzugs, etc.
Gemäß Fig. 3 ist die E-Maschine 1 in einem Gehäuse 8, beispielsweise einem Getriebegehäuse oder einer Kupplungsglocke, untergebracht. Der Stator 3 ist orts- fest an dem Gehäuse 8 angeordnet. Der Stator 3 besteht beispielsweise aus einem Blechpaket, in welches in axialer Richtung verlaufende elektrische Leiter als
Wicklungen eingelegt sind. Im Bereich der axialen Stirnseiten des Stators 3 sind die elektrischen Leiter umgebogen und bilden sogenannte Wickelköpfe 4, 4'. Radial innerhalb des Stators 3 ist der Rotor 2 der E-Maschine 1 vorgesehen. Demgemäß handelt es sich bei der E-Maschine 1 um eine Innenläufermaschine. Der Rotor 2 treibt eine Abtriebswelle 6 der E-Maschine 1 drehbar an. Der Stator 3 verfügt in axialer Richtung über eine größere Ausdehnung als der Rotor 2. Im Detail steht der Stator 3 mit seinen Wickelköpfen 4, 4' über den Rotor 2 in axialer Richtung über. Es besteht somit die Gefahr, dass Kühlmittel von dem Rotor 2 an den Wickelkopf 4, 4' und von dort in den Luftspalt zwischen Rotor 2 und Stator 3 gelangt.
Der Rotor 2 verfügt über ein topfförmiges Innenteil 1 1 , auf welches ein Blechpaket des Rotors 2 radial außen befestigt ist. Je nach Bauart der E-Maschine 1 kann der Rotor 2 beispielsweise noch über Permanentmagnete oder einen Käfig aus elektrischen Leitern verfügen. Auf einer radialen Innenseite des Innenteils 1 1 ist ein Kühlkanal 5 einer Flüssigkeitskühlung des Rotors 2 vorgesehen. Der Kühlkanal 5 verläuft schraubenförmig von einer ersten axialen Hälfte des Rotors 2 hin zu einer Stirnseite des Rotors 2, wo der Kühlkanal 5 in einen Innenraum der E-Maschine mündet. In Fig. 3 ist das die linke Stirnseite des Rotors 2. Der Kühlkanal 5 ist gemäß Fig. 3 als eine radial nach innen offene Nut ausgeführt. Es ist allerdings vorstellbar, dass der Kühlkanal zumindest abschnittsweise radial geschlossen ist. Eine Steigung des Kühlkanals 5 nimmt in Richtung seiner Mündung, also Richtung linker Seite von Fig. 3, zu. Hierdurch wird das Kühlmittel, welches den Rotor 2 in dem Kühlkanal 5 durchströmt, in Richtung der axialen Austrittsöffnung (Kühlmittelaustritt 10) beschleunigt. Um zu verhindern, dass Kühlmittel von dem Rotor 2 in den Luftspalt zwischen Rotor 2 und Stator 3 gelangt ist der Kühlkanal 5 so ausgeführt, dass das Kühlmittel, welches diesen Kühlkanal 5 durchströmt, axial jenseits des jeweiligen Wickelkopfes 4, 4' geschleudert wird. Folglich wird in Fig. 3 ein Gros des den Kühlkanal 5 durchströmenden Kühlmittels nach links über den Wickelkopf 4' hinaus geschleudert.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, kann das Innenteil 1 1 des Rotors 2 zumindest zweiteilig ausgeführt sein. Die Teile 1 1 A, 1 1 B des Innenteils 1 1 sind insbesondere fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschraubt, verklebt, verklemmt, verklipst etc. Das zweite Teil 1 B des Innenteils 1 1 verfügt insbesondere über einen Durchbruch für den Kühlkanal 5 (in Fig. 3 nicht sichtbar). Das zweite Teil 1 1 B kann dabei ein erstes Lager 7 tragen, welches den Rotor 2 drehbar lagert. Das erste Teil 1 1 A kann den Kühlkanal 5 aufweisen und optional ein zweites Lager 7' tragen, welches den Rotor 2 ebenfalls drehbar lagert. Über das erste Lager 7 ist der Rotor 2 radial innerhalb des Rotors 2 abgestützt, und über das zweite Lager 7' ist der Rotor 2 radial außerhalb des Rotors 2 abgestützt. Die Lager 7, 7' sind beispielhaft als Wälzlagerlager, hier als ein Rillenkugellager und ein Nadellager, ausgeführt. Die beiden Lager 7, T können jeweils allerdings auch anders geeignet ausgeführt sein, beispielsweise als Gleitlager. In Fig. 3 ist das erste Lager 7 als Festlager ausgeführt, während das zweite Lager 7' als Loslager ausgeführt ist. Fest- und Loslager können aber auch vertausch sein.
Radial innerhalb des Innenteils 1 1 ist eine Übersetzungsstufe 12 vorgesehen, welche eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 2 in eine hierzu unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 6 übersetzt. Die Übersetzungsstufe 12 ist als Planetenstufe ausgebildet. Das Innenteil 1 1 des Rotors 2 ist dabei zumindest drehfest mit einem Hohlrad 12A der Planetenstufe 12 verbunden. Hierzu kann das Innenteil 1 1 , wie gezeigt, insbesondere über eine Innenverzahnung verfügen, welche in eine entsprechende Außenverzahnung des Hohlrades 12A formschlüssig eingreift. In axialer Richtung ist das Hohlrad 12A dann beispielsweise durch eine Seitenwand des Teils 1 1A und einen Sicherungsring in dem Innenteil 1 1 fixiert. Selbstverständlich kann das Hohlrad 12A auch auf andere Art an dem Innenteil 1 1 befestigt sein, beispielsweise ist es daran angeschraubt oder angeschweißt. Ein Sonnenrad 12B der Planetenstufe 12 ist drehfest mit dem Gehäuse 8 verbunden. Ein Planetenträger 12C der Planetenstufe 12, auf welchem Planetenräder 12D der Planetenstufe 12 drehbar angeordnet sind, ist hingegen drehfest mit der Abtriebswelle 6 verbunden. In an sich bekannter weise kämmen die Planetenräder 12D sowohl mit dem Hohlrad 12A, als auch dem Sonnenrad 12B und umlaufen bei einer Rotation des Rotors 2 das Sonnenrad 12B in Umfangsrichtung. Dabei wird der Planetenträger 12C mitbewegt und dadurch die Abtriebswelle 6 drehend angetrieben. Somit wird durch die Planetenstu- fe 12 eine besonders kompakte, ins Langsame übersetzende Übersetzungsstufe gebildet.
Wie in Fig. 3 gezeigt kann vorgesehen sein, dass das erste Lager 7 den Rotor 2 drehbar auf dem Planetenträger 12D und dadurch auf der Abtriebswelle 6 abstützt. Das zweite Lager 7' ist dann so ausgeführt, dass es den Rotor 2 auf das Gehäuse 8 der E-Maschine 1 drehbar abstützt. Innerhalb der Abtriebswelle 6 ist zumindest ein Kanal vorgesehen, durch welchen das Kühlmittel, welches zur Kühlung des Rotors 2 verwendet wird, geleitet wird. Der Kanal kann so ausgeführt sein, dass das Kühlmittel zuerst zu der Planetenradstufe 12 und danach zu dem Innenteil 1 1 des Rotors 2 gelangt oder dass es in parallelen Strömen sowohl zum Innenteil 1 1 als auch zur Planetenradstufe 12 gelangt, wobei es im Innenteil 1 1 durch den Kühlkanal 5 aufgefangen bzw. gesammelt wird und entlang des Innenteils 1 1 zum Kühlmittelaustritt 10 gefördert wird. Dies hat den Hintergrund, dass mittels des Kühlmittels sowohl die Planetenradstufe 12 geschmiert wird, als auch der Rotor 2 gekühlt wird. Zumindest ein Kühlmitteleintritt 9 des Kühlmittels in den Kühlkanal 5 befindet sich daher im Bereich des Hohlrades 12A bzw. des Planetenrades 12D. Das Hohlrad 12A kann hierzu insbesondere über entsprechende Öffnungen für das Kühlmittel aufweisen. Ein beispielhafter Verlauf eines Kühlmittelflusses ausgehend von der Abtriebswelle 6 ist in Fig. 3 strichliert dargestellt.
Die in Fig. 3 dargestellte E-Maschine 1 zeichnet sich durch eine sehr hohe Leistungsdichte sowie einen hohen Wirkungsgrad und ein hohes Abtriebsdrehmoment aus. Dies wird durch die in Fig. 3 dargestellten Maßnahmen bewirkt. Diese E- Maschine 1 ist besonders kompakt und eignet sich daher bevorzugt in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang als Traktionsantrieb, sie kann wie erläutert jedoch auch zu anderen Antriebszwecken eingesetzt werden. Es ist klar, dass bei der in Fig. 3 gezeigten E-Maschine 1 die Übersetzungsstufe 12 auch entfallen kann. In diesem Fall kannn das Innenteil 1 1 , beispielsweise über dessen erstes oder zweites Teil 1 1 A, 1 1 B, direkt mit der Abtriebswelle 6 zumindest drehfest verbunden sein. Bezuqszeichen
1 E-Maschine
Rotor
3 Stator
, 4' Wickel köpf
5 Kühlkanal
6 Abtriebswelle
7, 7' Lager
8 Gehäuse
9 Kühlmitteleintritt
10 Kühlmittelaustritt
1 1 Innenteil
1 1A Teil des Innenteils 1 1
1 1 B Teil des Innenteils 1 1
12 Planetenstufe
12A Hohlrad
12B Sonnenrad
12C Planetenträger
12D Planetenrad
X Rotationsachse des Rotors 2

Claims

Patentansprüche
1 . E-Maschine (1 ) mit einem Stator (3) und mit einem Rotor (2), wobei der Stator (3) über Wicklungen mit zumindest einem stirnseitigen Wickelkopf (4, 4') verfügt, und wobei der Rotor (2) zumindest einen zumindest teilweise schraubenförmig verlaufenden Kühlkanal (5) aufweist, welcher axial in Richtung dieses Wickelkopfes (4, 4') offen ist, sodass Kühlmittel bei Rotation des Rotors (2) aus dem Kühlkanal (5) in Richtung dieses Wickelkopfes (4, 4') gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) und der zumindest eine Kühlkanal (5) so ausgeführt sind, dass bei Rotation des Rotors (2) das Kühlmittel aus dem Kühlkanal (5) und dem Rotor (2) axial jenseits dieses Wickelkopfes (4, 4') geschleudert wird.
2. E-Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , wobei eine Steigung des schraubenförmig verlaufenden Teils des Kühlkanals (5) axial in Richtung dieses Wickelkopfes (4, 4') zunimmt.
3. E-Maschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor (2) über ein insbesondere topfförmiges Innenteil (1 1 ) verfügt, an dessen radialer Innenwand der Kühlkanal (5) angeordnet ist, wobei der Kühlkanal (5) durch eine radial nach innen offene Nut in dem Innenteil (1 1 ) gebildet ist.
4. E-Maschine (1 ) nach Anspruch 3, wobei der Rotor (2) über ein Blechpacket verfügt, welches radial außen auf dem Innenteil (1 1 ) angeordnet ist.
5. E-Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei eine Übersetzungsstufe (12) radial innerhalb des Innenteils (1 1 ) vorgesehen ist, welche eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (2) in eine andere Rotationsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle (6) der E-Maschine (1 ) übersetzt.
6. E-Maschine (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Übersetzungsstufe (12) als Planetenstufe ausgebildet ist und das Innenteil (1 1 ) zumindest drehfest mit einem Hohlrad (12A) der Planetenstufe (12) verbunden ist, und wobei die Abtriebswelle (6) mit einem Planetenträger (12C) oder einem Sonnenrad (12B) der Planetenstufe (12) zumindest drehfest verbunden ist.
7. E-Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 5 und 6, wobei das Kühlmittel gleichzeitig zur Schmierung der Übersetzungsstufe (12) dient.
8. E-Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Rotor (2) über das Innenteil (1 1 ) und ein radial innerhalb des Innenteils (1 1 ) angeordnetes Lager (7) drehbar gelagert ist.
9. E-Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Rotor (2) über das Innenteil (1 1 ) und ein radial außerhalb des Innenteils (1 1 ) angeordnetes Lager (7') drehbar gelagert ist.
10. Fahrzeugantriebsstrang mit einer E-Maschine (1 ) als Traktionsantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.
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