WO2023232654A1 - Rotorvorrichtung, elektrische maschine, temperierfluidumlenkeinheit, verfahren zur herstellung eines rotorblechpakets und verwendung eines verbindungsmittels - Google Patents

Rotorvorrichtung, elektrische maschine, temperierfluidumlenkeinheit, verfahren zur herstellung eines rotorblechpakets und verwendung eines verbindungsmittels Download PDF

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WO2023232654A1
WO2023232654A1 PCT/EP2023/064143 EP2023064143W WO2023232654A1 WO 2023232654 A1 WO2023232654 A1 WO 2023232654A1 EP 2023064143 W EP2023064143 W EP 2023064143W WO 2023232654 A1 WO2023232654 A1 WO 2023232654A1
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WO
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rotor
laminated core
temperature control
control fluid
rotor laminated
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Application number
PCT/EP2023/064143
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English (en)
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Inventor
Raphael Dollinger
Magnus Reichert
Patricia Modl
Original Assignee
Elringklinger Ag
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of electrical machines, in particular electrical machines for driving partially or completely electrically powered motor vehicles.
  • the EP 3301787 A1 describes a cooling system for an electrical machine, which includes a drive shaft and a rotor shaft for a rotor.
  • the cooling system comprises a first and a second sleeve, with a first sleeve coaxially enclosing the drive shaft, with a second sleeve coaxially enclosing the first sleeve, with the first sleeve and the second sleeve delimiting a first flow space for a cooling medium, with the rotor shaft being the second Sleeve coaxially encloses, with the second sleeve and the rotor shaft delimiting a second flow space for the cooling medium.
  • WO 2013/131949 A2 describes an electrical machine.
  • a cooling liquid is guided in an axial bore within a shaft of the electrical machine in order to cool the electrical machine.
  • DE 102018222 469 A1 describes a rotor for an electric motor, with a rotor shaft and a rotor core, which is held non-rotatably on the rotor shaft.
  • the rotor core includes a plurality of sheet metal lamellas. It also has a plurality of eccentric cavities passing through the sheet metal lamellae in an axial direction.
  • a plurality of permanent magnets are arranged in a row and fixed in at least some of the eccentric cavities.
  • a cooling channel includes the plurality of eccentric cavities.
  • a peripheral wall surrounds the rotor core on an outside.
  • the rotor comprises two end disks which are axially spaced apart from one another and axially enclose the plurality of sheet metal lamellas between them and which are at least partially enclosed by the peripheral wall on an outside. It is described that the End disks are preferably solid and act as balancing disks that increase the mass of the rotor, which should improve the running properties of the electric motor. An axial gap formed between the end disks and the rotor core is sealed by the peripheral wall that axially overlaps the axial gap.
  • the distribution sections and collecting sections also described in the document can be formed in mutually facing end faces of the two end disks.
  • the distribution sections and the collecting sections are groove-shaped recesses in the respective end faces. Groove-shaped recesses are particularly easy to manufacture in the end faces of the end disks and are particularly suitable for easily establishing a fluid connection to an associated cavity.
  • the distribution sections and the collecting sections are defined in this way by an interaction of the respective end disk with the rotor core.
  • the present invention is based on the object of making available a universally applicable electrical machine, components of the electrical machine, methods for their production and a use of a means suitable for this purpose, with which an electrical machine can be manufactured and operated efficiently. In particular, it should be able to be operated safely and efficiently even at high and often rapidly changing rotation speeds, despite the waste heat generated.
  • the term electric machine includes both electric motors and generators.
  • electric motors In electrically driven motor vehicles, in addition to the drive function during braking, electric motors often also take on the function of generators, whereby the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy and this can be used, for example, to recharge a battery device.
  • the rotor device comprises a tempering fluid deflection unit which delimits a tempering fluid deflection zone in the radial direction to the outside.
  • the tempering fluid deflection unit extends around the axis of rotation of the rotor device and at least part of the tempering fluid deflection unit runs radially outside the tempering fluid deflection zone.
  • the tempering fluid deflection unit can comprise a radial boundary section which delimits the tempering fluid deflection zone in the radial direction to the outside.
  • the tempering fluid deflection unit can additionally limit the tempering fluid deflection zone to the outside in the axial direction. This can mean that a section of the tempering fluid deflection unit runs at a defined distance from an opening of the tempering fluid channel facing the tempering fluid deflection unit and completely or partially covers the opening, preferably completely covers it.
  • covering the opening means that the opening can be projected parallel to the axis of rotation into the mentioned section of the temperature control fluid deflection unit.
  • the tempering fluid deflection unit can, for example, comprise an axial boundary section which delimits the tempering fluid deflection zone in the axial direction to the outside.
  • the radial boundary section of the tempering fluid deflection unit can, for example, lie radially further out than the axial boundary section of the tempering fluid deflection unit.
  • the axial boundary section can preferably be arranged on a side of the radial boundary section facing away from the front surface of the rotor lamination region through which the tempering fluid channel extends or on a side of the radial boundary section facing away from the front surface of the rotor lamination region through which the tempering fluid channel extends transition into the radial boundary section.
  • a flow direction of a tempering fluid that can be guided through the tempering fluid deflection zone is redirected, which means in particular What may be meant is that an inflow direction in which the temperature control fluid can flow into the temperature control fluid deflection zone is different from an outflow direction in which the temperature control fluid can flow out of the temperature control fluid deflection zone.
  • the temperature control fluid mentioned here can in particular be a cooling fluid, for example a cooling liquid.
  • the cooling liquid can be, for example, an aqueous cooling liquid or an oil, in particular a cooling oil.
  • the aqueous coolant can in particular contain substances that lower the freezing point of the coolant.
  • the cooling liquid is not electrically conductive, that is, its electrical conductivity is less than 10' 8 S/m, in particular less than 1O' 10 S/m, preferably less than 10' 12 S/m.
  • the rotor device can, for example, comprise at least two passages which are aligned such that one passage defines an inflow direction into the tempering fluid deflection zone and the other passage defines an outflow direction from the tempering fluid deflection zone, the inflow direction being different from the outflow direction.
  • the tempering fluid deflection zone can extend around an area between the rotor shaft and the tempering fluid deflection unit.
  • the temperature control fluid deflection zone can be divided into several compartments.
  • a compartment can extend from a first passage, which leads out of the tempering fluid deflection element in the axial direction, to a second passage, which leads out of the tempering fluid deflection element in the radial direction inwards.
  • the compartment can be separated from a compartment adjacent in the direction of rotation, for example by a separating element, whereby the separating element can be, for example, a wall section.
  • the statement that the rotor laminated core includes a rotor laminated core area can mean that the rotor laminated core includes one or more rotor laminated core areas. If the rotor laminated core only includes one rotor laminated core area, this rotor laminated core area represents the rotor laminated core.
  • a temperature control fluid channel extends through the rotor laminated core area.
  • the rotor laminated core area has at least two openings and a channel extends from at least one of the openings to at least one other of the openings and is surrounded by the rotor laminated core area between the two openings.
  • further temperature control fluid channels extend through the rotor laminated core area.
  • the temperature control fluid channels are preferably evenly distributed in the rotor laminated core area. This can cause released heat to be dissipated almost evenly from all areas of the rotor laminated core.
  • the temperature control fluid channel extends through the rotor laminated core area parallel to the axis of rotation of the rotor device. It can be particularly advantageous if each temperature control fluid channel extends through the rotor laminated core area parallel to the axis of rotation of the rotor device.
  • tempering fluid channels extend through the rotor laminated core area and the tempering fluid channels run parallel to one another and parallel to the axis of rotation.
  • the temperature control fluid channel merges into the temperature control fluid deflection zone. This can mean in particular that the temperature control fluid channel is connected to the temperature control fluid deflection zone in a fluid-conducting manner.
  • the fluid barrier can counteract an escape of temperature control fluid between the rotor laminated core area and the temperature control fluid deflection unit.
  • a fluid barrier can be arranged between a front surface of the rotor laminated core area and a surface of the temperature control fluid deflection unit.
  • end face means in particular that the surface of the rotor laminated core area delimits the rotor laminated core area in the axial direction.
  • the axial direction is parallel to the axis of rotation of the rotor device.
  • a fluid barrier can also be achieved solely by pressing a surface of the temperature control fluid deflection unit onto the front surface of the rotor laminated core area.
  • the temperature control fluid deflection unit is made of a sufficiently soft material or coated with a sufficiently soft material at least on the surface that is pressed against the front surface of the rotor laminated core area. This can help to compensate for unevenness in the transition between the two surfaces and thereby achieve the desired fluid barrier effect particularly reliably.
  • the fluid barrier can comprise a connecting material that connects, for example materially, a surface of the tempering fluid deflection unit radially outside the transition region with a surface of the rotor laminated core area through which the tempering fluid channel extends, in particular with a front surface of the rotor laminated core area through which the tempering fluid channel extends.
  • the fluid barrier or at least a region of the fluid barrier, for example at least one layer of the fluid barrier can contain the connecting material.
  • centrifugal forces occur in the areas of the rotor device remote from the axis of rotation, particularly at high speeds. Particularly with large rotor diameters, it makes sense to ensure temperature control, for example cooling, even in areas that are far away from the axis of rotation.
  • the centrifugal forces also act on the temperature control fluid. Of course, they also work in the mentioned transition area in which the temperature control fluid channel passes into the tempering fluid deflection zone, onto the tempering fluid.
  • the fluid barrier must therefore withstand the considerable pressure that can occur at high speeds.
  • the connecting material connects the fluid barrier to the surfaces adjacent to it, for example to the front surface of an adjacent rotor lamination of a rotor lamination core area and to an adjacent surface of the temperature control fluid deflection unit.
  • This increases the fluid barrier effect.
  • the additional effort required to apply an axial clamping force using axial clamping elements to squeeze in a conventional sealing material or sealing element can be completely or partially eliminated, but the desired fluid barrier effect can still be achieved reliably.
  • the connecting material can contain an elastomer.
  • the elastomer can be contained in the form of elastomer particles in the fluid barrier or the at least one layer of the fluid barrier.
  • the elastomer can be a natural or a synthetic rubber, for example a nitrile butadiene rubber.
  • the connecting material can preferably contain an adhesion promoter, for example a Si-based adhesion promoter.
  • an adhesion promoter for example a Si-based adhesion promoter.
  • a preferred Si-based adhesion promoter is an organically functionalized silane, where the organically functionalized silane can be, for example, an aminosilane or an epoxysilane.
  • the adhesion promoter can further promote bonding of the fluid barrier or the at least one region of the fluid barrier, for example the at least one layer of the fluid barrier, with the front surface of an adjacent rotor lamination or rotor lamination core region and thereby increase the fluid barrier effect.
  • the additional effort required to apply an axial clamping force using axial clamping elements to squeeze in a conventional sealing material can be completely or partially eliminated, particularly in the case of a fluid barrier with the adhesion promoter, but the desired fluid barrier effect can still be achieved reliably.
  • the connecting material can preferably contain: an elastomer, preferably a natural or synthetic rubber, for example a nitrile-butadiene rubber, a thermoset and/or a thermoplastic, preferably a thermoset, for example a novolak, and an adhesion promoter described herein, preferably an Si-based adhesion promoter, for example an aminosilane .
  • an elastomer preferably a natural or synthetic rubber, for example a nitrile-butadiene rubber
  • a thermoset and/or a thermoplastic preferably a thermoset, for example a novolak
  • an adhesion promoter described herein preferably an Si-based adhesion promoter, for example an aminosilane .
  • the mass fraction of the elastomer can preferably be 12 to 60% by weight, for example 15 to 60% by weight
  • the mass fraction of the thermoset and/or thermoplastic can be 4 to 35% by weight, for example 5 to 35% by weight
  • the mass fraction of the adhesion promoter is 2 to 20% by weight, for example 3 to 15% by weight.
  • the fluid barrier can preferably have an elastic modulus in the range from 100 to 1,000 N/mm 2 , particularly preferably in the range from 300 to 800 N/mm 2 .
  • At least one surface of the fluid barrier can preferably have a hardness in the range from 20 to 90 Shore A, for example in the range from 30 to 80 Shore A.
  • the glass transition temperature of the fluid barrier can be, for example, in the range from -90°C to 90°C.
  • the temperature control fluid deflection unit itself to include one or more rotor laminated core areas.
  • the rotor laminated core can comprise several rotor laminated core areas
  • the tempering fluid channel can extend through at least one of the rotor laminated core areas and another rotor laminated core area can form at least part of the tempering fluid deflection unit.
  • the connecting material can advantageously connect mutually facing surfaces of the rotor laminated core regions to one another radially outside the transition region.
  • the mutually facing surfaces of the rotor laminated core areas can be connected to one another in a materially bonded manner by the connecting material, for example glued together.
  • the mutually facing surfaces of the rotor laminated core areas can also be connected indirectly via one (or more intermediate plates), with connecting material, for example a connecting material layer, being arranged on both sides of the intermediate plate.
  • the fluid barrier can comprise a sealing material attached, for example cohesively attached, radially outside the transition area on an end face surface of the rotor laminated core area and/or on a surface of the temperature control fluid deflection unit.
  • the sealing material can be attached, e.g. bonded to at least one of these two surfaces.
  • the sealing material can, for example, be applied directly to the surface during the production of the rotor laminated core or the temperature control fluid deflection unit.
  • the fluid barrier can comprise a sealing element arranged radially outside the transition region between a front surface of the rotor laminated core area through which the tempering fluid channel extends and a surface of the tempering fluid deflection unit.
  • the fluid barrier can be a sealing element, preferably an annular sealing element, e.g. a sealing element that is not bonded to a surface of the temperature control fluid deflection unit or to a surface of the rotor laminated core area.
  • the sealing element can be arranged between the front sealing contact surface and a front surface of the rotor laminated core in such a way that at least a part of the sealing element is located radially outside of an opening of the temperature control fluid channel on the front surface of the rotor laminated core.
  • the rotor device can comprise an axial bracing element with which the sealing material and/or the sealing element is or can be pressed radially outside the transition region between the front surface of the rotor laminated core area, through which the tempering fluid channel extends, and the surface of the tempering fluid deflection unit.
  • the axial bracing element is designed to build up a bracing force in the axial direction.
  • a bracing force is understood to be a force which, for example, clamps and/or squeezes a sealing element acting as a fluid barrier between surfaces of a temperature control fluid deflection unit and a rotor laminated core area.
  • the sealing element can be an annular sealing element.
  • the annular sealing element can be, for example, a sealing ring.
  • the sealing ring can, for example, have a round material cross section.
  • the annular sealing element can be, for example, an annular flat gasket.
  • the annular flat gasket can have a reinforcement, for example an annular metal layer.
  • the annular sealing element can have a bead and/or a half bead.
  • the temperature control fluid deflection unit can have a radial extension section.
  • a surface of the radial extension section can be an end-side sealing contact surface which faces the end-side surface of the rotor laminated core area through which the temperature control fluid channel extends.
  • the radial extension section is preferably a flange-shaped radial extension section.
  • the sealing material can be attached radially outside the transition region to the front sealing contact surface, for example attached in a materially bonded manner, and/or the sealing element can be arranged radially outside the transition region on the front sealing contact surface.
  • the temperature control fluid deflection unit can have an axial extension section and a surface of the axial extension section can form an axial-side sealing contact surface facing the rotor shaft.
  • the axle-side sealing contact surface facing the rotor shaft can be spaced from the rotor laminated core area through which the temperature control fluid channel extends.
  • the axle-side sealing contact surface facing the rotor shaft can instead or additionally have at least one passage which leads to the rotor shaft, for example to at least one shaft passage.
  • the rotor device can advantageously comprise a fluid conduction connection which connects the temperature control fluid deflection zone and a cavity located radially further inside.
  • the cavity is axially open in at least one direction, so that a temperature control fluid can be introduced into the cavity in the axial direction and/or discharged from the cavity in the axial direction.
  • the cavity is axially open in only one direction, so that a temperature control fluid can be introduced into the cavity in the axial direction and discharged from the cavity in the opposite, axial direction.
  • a guide element can be introduced into the cavity, with two guide zones being defined with the guide element.
  • the rotor shaft can be a hollow shaft and the cavity can be located inside the hollow shaft.
  • the hollow shaft can be closed on one side, so that the temperature control fluid can be introduced into the cavity located inside the hollow shaft in the axial direction and can be discharged from the cavity in the opposite, axial direction.
  • the tempering fluid deflection zone is preferably not delimited from the rotor shaft in the radial inward direction or is not delimited from the rotor shaft over the entire circumference of the rotor shaft, so that tempering fluid can flow into the cavity.
  • the fluid conduction connection preferably extends through at least one shaft passage.
  • the shaft passage leads, for example, through the wall of the hollow shaft.
  • the object is also achieved according to the invention by the features of claim 11.
  • the electrical machine includes a guide element.
  • the rotor shaft encompassed by the rotor device is a hollow shaft.
  • the guide element extends into a cavity in the rotor shaft.
  • the electrical machine has a barrier region in an area between a first shaft passage and a second shaft passage arranged offset in the axial direction from the first shaft passage.
  • the barrier area delimits two guide zones defined in the cavity from one another, a first guide zone connected to the first shaft passage in a fluid-conducting manner and a second guide zone connected to the second shaft passage in a fluid-conducting manner.
  • the guide element preferably defines two guide zones together with the hollow shaft.
  • At least part of the barrier area can be an area of the guide element, for example a circumferential barrier area extending from a wall of the guide element outwards towards the inner surface of the rotor shaft.
  • At least part of the barrier area can be an area of the rotor shaft, for example a circumferential barrier area extending inwards from a wall of the rotor shaft towards the guide element.
  • the barrier area forms a fluid-tight barrier that connects the inner surface of the rotor shaft with the guide element, for example in a material-locking manner. This can be preferred if the guide element is held rotationally fixed on the rotor shaft.
  • the barrier region can comprise a region of the guide element and extend towards the inner surface of the rotor shaft and/or the barrier region can comprise a region of the rotor shaft and extend towards the guide element.
  • the area of the smallest flow cross section in the gap is at most 25%, in particular at most 20%, preferably at most 15%, particularly preferably at most 10%, for example at most 5% of the area of the smallest flow cross section in one of the guide zones.
  • the areas of the flow cross sections are determined in planes orthogonal to the axis of rotation.
  • the guide element and its barrier area can define the two guide zones together with the hollow shaft, whereby the first guide zone (e.g. through the guide element) can extend up to the first shaft passage.
  • the second guide zone can, for example, extend between an outer surface of the guide element and an inner surface of the rotor shaft.
  • the second guide zone can extend between an outer surface of the guide element and an inner surface of the rotor shaft and the first guide zone can extend through the guide element.
  • Temperature control fluid can be supplied and removed there without the need for another connection at the other end of the hollow shaft.
  • one end of the rotor shaft has no temperature control fluid leading there Having to lay a line can be connected in any way to power transmission elements, for example wheels, gears or the like.
  • the temperature control of the electrical machine or at least the rotor device of the electrical machine can be carried out completely via the other end of the rotor shaft.
  • An electric machine equipped with the rotor device can therefore be integrated in a particularly simple manner into vehicles in which the supply and removal of temperature control fluid is essentially only possible from a defined direction, for example in the area of the wheels of motor vehicles.
  • the invention also provides a rotor device and an electrical machine that can be installed universally and yet cooled in a simple manner.
  • the guide element can be held on at least one static element of the electrical machine.
  • a static element is understood to be an element that does not follow the rotational movement of the rotor device.
  • the static element can be arranged in a fixed space relative to a stator unit of the electrical machine or can be part of the stator unit.
  • the guide element is held on at least one static element of the electrical machine, i.e. does not rotate with the rotor shaft, it may be easier to connect the guide element to temperature control fluid guide systems, e.g. coolant lines.
  • temperature control fluid guide systems e.g. coolant lines.
  • the electrical machine can preferably have a continuous guide for a temperature control fluid and the guide can run in one of the flow directions of a temperature control fluid that can be guided in the guide as follows: from the first guide zone, which extends into the cavity, through a first shaft passage, along a first axial boundary section and a first radial boundary section of a first temperature control fluid deflection unit through a temperature control fluid deflection zone, through a first transition region into the temperature control fluid channel, through a second transition region out of the tempering fluid channel, along a second radial boundary section and a second axial boundary section of a second tempering fluid deflection unit, through a tempering fluid deflection zone, through a second shaft passage, into the second guide zone.
  • the electrical machine can preferably have a continuous guide for a temperature control fluid and the guide can run in an alternative second flow direction of a temperature control fluid that can be guided in the guide as follows: from the second guide zone, through a second shaft passage, along a second axial boundary section and a second radial boundary section a second temperature control fluid deflection unit through a temperature control fluid deflection zone, through a second transition area into the temperature control fluid channel, through a first transition area out of the temperature control fluid channel, along a first radial boundary section and a first axial boundary section of a first temperature control fluid deflection unit through a temperature control fluid deflection zone, through a first shaft passage, into the first Conducting zone that extends into the cavity.
  • the flow direction in the first guide zone is preferably aligned opposite to the flow direction of the second guide zone.
  • One of the two conductive zones e.g. the second conductive zone, can merge into a collection zone offset radially from the axis of rotation of the electrical machine.
  • the collection zone can be at least partially surrounded by a diverting element.
  • the guide element can extend through the diversion element and the guide element and the diversion element can be sealed against one another.
  • the guide element and the diverter element can preferably be connected to one another in a materially bonded manner, for example as an integrated guide and diverter element.
  • the integrated guiding and diverting element can be, for example, a die-cast component or an injection-molded component or a, in particular welded, rotating component and/or formed part.
  • the temperature control fluid deflection unit can be annular. This means that it can extend, for example, around an axis of rotation.
  • a rotor shaft, on which the tempering fluid deflection unit can be arranged, can be guided into the tempering fluid deflection unit along the axis of rotation of the tempering fluid deflection unit. Then the axis of rotation of the rotor shaft coincides with the axis of rotation of the temperature control fluid deflection unit.
  • the tempering fluid deflection unit comprises a radially inner, axial boundary section which preferably extends to the outer rotor shaft surface of a rotor shaft, on which the tempering fluid deflection unit can be arranged.
  • the tempering fluid deflection unit also includes a radial extension section located radially on the outside, which comprises an end-side sealing contact surface, which can be arranged on an end-side surface of a rotor laminated core or a rotor laminated core area in such a way that a gap, for example a sealing gap, remains.
  • a fluid barrier for example a sealing element or sealing material, can be arranged in the gap.
  • the radial extension section can be a flange-shaped radial extension section.
  • the tempering fluid deflection unit also includes a radial boundary section which extends from the axial boundary section to the radial extension section.
  • the radial boundary section runs in the axial direction away from the front surface of the rotor laminated core or the rotor laminated core area if the front sealing contact surface is arranged on a front surface of the rotor laminated core or the rotor laminated core area.
  • the axial delimitation section, the radial extension section and the radial delimitation section can be sections of a one-piece tempering fluid deflection unit component.
  • the one-piece tempering fluid deflection unit component can preferably be made of a flat material, e.g. made of a metal sheet or a plastic plate, can be formed or formed, or can be obtained by injection molding.
  • a temperature control fluid deflection unit can also include an inner temperature control fluid deflection element.
  • the outer temperature control fluid deflection element can include connection areas, e.g. receiving spaces.
  • connection areas can be formed on a surface of the outer tempering fluid deflection element, in particular on the surface of the outer tempering fluid deflection element that faces the tempering fluid deflection zone.
  • connection areas can be receiving spaces, wherein the receiving spaces can be recessed areas that extend in the inner surface of the outer tempering fluid deflection element facing the tempering fluid deflection zone.
  • the inner temperature control fluid deflection element can have connection counterpart areas formed in the connection areas for connection.
  • the connecting areas can be, for example, wall sections that extend into receiving spaces of the outer temperature control fluid deflection element.
  • the inner temperature control fluid deflection element can comprise an annularly circumferential radial extension section on which the connecting areas are arranged.
  • the radial extension section can have a further frontal sealing contact surface.
  • the wall sections can preferably be arranged on the radial extension section.
  • the wall sections can, for example, be connected to the radial extension section via bending sections.
  • connection counterpart areas e.g. wall sections
  • the connection counterpart areas can extend away from the further front sealing contact surface through the temperature control fluid deflection zone to the connection areas and be connected there.
  • the wall sections can extend through the temperature control fluid deflection zone into the receiving spaces.
  • the further front sealing contact surface of the inner tempering fluid deflection element can form a radially inner front sealing contact surface in the assembled state of the tempering fluid deflection unit, and the sealing contact surface on the radial extension section of the outer tempering fluid deflection element can form a radially outer front sealing contact surface.
  • the radially inner and the radially outer sealing contact surfaces can each be approximated by a plane, with the two planes running parallel to one another or coinciding.
  • the temperature control fluid deflection unit can have one or more passages between the radially inner and the radially outer end face sealing contact surface, which lead into the temperature control fluid deflection zone.
  • the one or more passages between the radially inner and the radially outer front sealing contact surfaces can come to rest on one or more openings of one or more temperature control fluid channels.
  • the outer tempering fluid deflection element for example the one-piece tempering fluid deflection unit component, can have the axial extension section described herein, one of which Surface forms an axial-side sealing contact surface facing the rotor shaft.
  • electrical sheets with recesses are arranged together in a layered composite and connected to one another.
  • recess means, in particular, an area to which the surrounding electrical sheet reaches and which is preferably surrounded by electrical sheet all around. This means that a temperature control fluid can pass through the electrical sheet.
  • Recesses in adjacent electrical sheets at least partially overlap. This makes it possible to define a bend in a temperature control fluid channel or a transition of a temperature control fluid channel into a temperature control fluid deflection zone.
  • a first of the electrical sheets has a recess which also includes a receiving area for receiving a rotor shaft.
  • the first of the electrical sheets can be a terminal electrical sheet of a first rotor laminated core area.
  • a second of the electrical sheets has at least two separate recesses, one of the at least two recesses serving to form the temperature control fluid channel and another of the at least two recesses comprising a receiving area for receiving a rotor shaft.
  • the second electrical sheet can be a terminal electrical sheet of a second rotor laminated core area.
  • Each rotor laminated core area can be a prefabricated rotor laminated core area that includes several interconnected electrical laminations.
  • the sheet metal geometry of at least two electrical sheets of the first rotor laminated core area, preferably all electrical sheets of the first rotor laminated core area, can be the same.
  • the sheet metal geometry of at least two electrical sheets of the second rotor laminated core area, preferably all electrical sheets of the second rotor laminated core area, can be the same.
  • At least one of the recesses of at least one of the electrical laminations surrounds the tempering fluid channel or the tempering fluid channels in the finished rotor laminated core.
  • the layer composite can be constructed in the method in such a way that the receiving areas of the electrical sheets come to rest on one another to accommodate the rotor shaft and at least one recess in the second electrical sheet, which serves to form the temperature control fluid channel, comes to rest completely or partially in the recess of the first electrical sheet .
  • the at least one recess in the second electrical sheet, which serves to form the temperature control fluid channel lies completely in the recess in the first electrical sheet.
  • the transition between these two electrical sheets forms the transition area in the finished rotor device, in which the temperature control fluid channel merges into the temperature control fluid deflection zone.
  • the second electrical sheet then forms part of the rotor laminated core area through which the temperature control fluid channel extends.
  • the first electrical sheet forms part of the temperature control fluid deflection unit.
  • a connecting material that serves to connect the two electrical sheets and is located between the two electrical sheets is the fluid barrier, which according to the invention can exist radially outside the transition region in which the temperature control fluid channel merges into the temperature control fluid deflection zone.
  • At least some of the electrical laminations which are arranged one on top of the other and connected to one another, can belong to prefabricated rotor lamination stack areas, with each rotor lamination stack area having several interconnected electrical laminations includes.
  • the first and second electrical sheets are preferably arranged at the ends in the layer structures of the prefabricated rotor laminated core areas.
  • a prefabricated rotor laminated core area, through which a tempering fluid channel extends, can be connected flatly to a further rotor laminated core area, for example connected in a materially bonded manner, with at least a part of the further rotor laminated core area coming to lie radially outside an opening of the tempering fluid channel.
  • the further rotor laminated core area can be annular and an inner edge of the further rotor laminated core area can come to lie radially outside the opening of the temperature control fluid channel.
  • a fluid barrier can be formed in the transition from the rotor laminated core area to the further rotor laminated core area.
  • the fluid barrier can be formed from a connecting means.
  • the connecting means can be used to connect surfaces of the two rotor laminated core areas. The surfaces can be connected with the connecting means, for example in a materially bonded manner.
  • an electrical sheet coated on both sides with a connecting agent can be inserted between the prefabricated rotor laminated core areas and electrical sheets of the prefabricated rotor laminated core areas can be connected to one another indirectly via the electrical sheet coated on both sides with the connecting agent.
  • a connecting means described herein can be used as the connecting means.
  • the elastomer contained in the connecting agent can preferably be a natural or synthetic rubber, for example a nitrile-butadiene rubber.
  • the thermoset and/or thermoplastic contained in the connecting agent can preferably be a thermoset, for example a novolak.
  • the adhesion promoter contained in the connecting agent can preferably be an Si-based adhesion promoter.
  • the Si-based adhesion promoter can be, for example, an aminosilane. It can be the adhesion promoter that was described in connection with the connecting material.
  • the aprotic solvent can, for example, have a heteroatom bonded to a carbon atom.
  • the heteroatom can preferably be selected from O, N, CI, F and Br, particularly preferably from O and N.
  • all hydrogen atoms are bonded to carbon atoms.
  • the aprotic solvent can be selected, for example, from linear or cyclic, branched or unbranched esters, amides and ureas.
  • a particularly preferred aprotic solvent contains methoxypropyl acetate and/or butyl acetate.
  • a particularly preferred solvent is methoxypropyl acetate or butyl acetate or a mixture of methoxypropyl acetate and butyl acetate.
  • the lanyard may contain:
  • thermoset and/or thermoplastic 1.5 to 15% by weight, in particular 2 to 10% by weight of the thermoset and/or thermoplastic;
  • the connecting means is used to connect prefabricated rotor laminated core areas in the production of a rotor laminated core for a rotor device of an electrical machine.
  • At least one region of a fluid barrier described herein is formed from the connecting means.
  • the connecting means can be used to produce a fluid barrier of a rotor device described herein and/or an electrical machine described herein.
  • the solvent largely evaporates, so that a connecting material described herein can be formed from the connecting agent.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a rotor device
  • Fig. 2 is a schematic representation of part of a rotor device with several rotor lamination package areas
  • FIG. 3 shows a perspective view of a section through an electrical machine, which includes a rotor device according to FIG. 1 and bearings;
  • 5 shows a section through a region of an electrical machine which, in addition to a rotor device, includes bearings, a guide element and a diverter element; 6 shows a section through a region of an electrical machine, which includes a rotor device and a guide element and defines a continuous guide for a temperature control fluid; and
  • FIG. 7 shows a section through a region of another electrical machine, which comprises a guide element and whose rotor device comprises several rotor laminated core regions.
  • Fig. 1 shows a rotor device 100 for an electrical machine.
  • the rotor device 100 includes a rotor shaft 102 and a rotor laminated core 105.
  • the rotor laminated core is held on the rotor shaft 102 in a rotationally fixed manner.
  • the rotor device 100 also includes two temperature control fluid deflection units 111 and 115, with only the temperature control fluid deflection unit 115 being visible in the perspective of FIG. 1.
  • the tempering fluid deflection units 111 and 115 each delimit a tempering fluid deflection zone 110 or 114 in the radial direction to the outside. In the sectional view of FIG. 3, the two tempering fluid deflection units 111 and 115 and the two tempering fluid deflection zones 110 and 114 can be clearly seen.
  • the rotor laminated core 105 comprises a single rotor laminated core region 107. This extends radially outwards to a shell-side outer surface 104 and in the axial direction from a front surface 103 facing the viewer in Fig. 1 to one facing the viewer in Fig. 1 facing away from the front surface.
  • Several tempering fluid channels 112 extend through the rotor laminated core area 107 parallel to the axis of rotation of the rotor device 100. Two of a total of eight tempering fluid channels 112 can be clearly seen in the sectional view of FIG. 3.
  • the temperature control fluid channels 112 each merge into the temperature control fluid deflection zones 110 and 114.
  • the tempering fluid channels 112 merge at their ends into the tempering fluid deflection zone 110 and into the tempering fluid deflection zone 114 in a transition region 113, which is shown in FIG. 3.
  • Fig. 3 also shows two bearings 158, via which the rotor device 100 is mounted in an electrical machine.
  • the bearing 158 includes bearing elements 152 in the form of balls which are arranged between a rotatable bearing element 154 attached to the rotor shaft 102 and a stationary bearing element 156.
  • the rotor laminated core 105 comprises a plurality of rotor laminated core regions 107.
  • the temperature control fluid channels 112 extend through the rotor laminated core area 107, which is shown in the middle of the two figures.
  • the remaining rotor laminated core areas 107 each form parts of the tempering fluid deflection unit 111 or the tempering fluid deflection unit 115.
  • the fluid barrier comprises a connecting material.
  • the connecting material connects one end face surface of the two rotor laminated core areas 107, which are located in the axial direction on the outside in FIG. 2, radially outside the two transition areas 113, which are shown in FIG 107.
  • the connecting material contains a nitrile-butadiene rubber, a novolak, and an aminosilane that acts as an adhesion promoter. It prevents tempering fluid from escaping between rotor laminated core areas 107.
  • the bonding material was obtained by applying a bonding agent.
  • the connecting agent contained the nitrile-butadiene rubber, the novolak and the aminosilane acting as an adhesion promoter, as well as a mixture of methoxypropyl acetate and butyl acetate acting as a solvent.
  • connecting means can be applied to both surfaces of the intermediate plate and each of the two end faces of the rotor laminated core areas 107 to be connected can be connected to a connecting agent-coated surface of the intermediate plate.
  • a rotor laminated core 105 can thus be formed, which includes rotor laminated core regions indirectly connected via an intermediate plate.
  • two fluid barriers in the form of annular sealing elements 166 and 176 are located radially outside the transition areas 113, each between one of the two front surfaces 103 of the rotor laminated core area 107 and a surface of the respective temperature control fluid deflection unit 111 or .115 arranged.
  • These sealing units are only shown in Fig. 6, and there only schematically.
  • sufficiently soft or elastic coatings on the sealing contact surfaces 118 can function as sealing elements or as a fluid barrier.
  • the sealing can take place by a (separate) sealing element, not shown here, which is arranged between the front surface 103 and the sealing contact surface 118 or can be arranged between the front surface 103 and the sealing contact surface 118.
  • the sealing can take place radially outside the transition region 113 by a circumferential sealing element.
  • the sealing elements 166 and 176 in the rotor device 100 shown there are each arranged on a front surface of the rotor laminated core 105 in such a way that they lie radially outside of the openings of the temperature control fluid channels 112. There they can act as fluid barriers.
  • Fig. 6 also shows two axial bracing elements 168 and 178.
  • the sealing elements 166 and 176 are radially outside the transition areas 113 between one of the front surfaces 103 of the rotor laminated core 105 or the rotor laminated core area 107 and the respective Surface of one of the tempering fluid deflection units 111 and 115 pressed.
  • Ring-shaped sealing elements 164 and 174 with a smaller diameter are arranged radially further inward.
  • the temperature control fluid deflection units 111, 115 each have a flange-shaped radial extension section 117.
  • One surface of the respective flange-shaped radial extension section 117 is an end-side sealing contact surface 118.
  • One of the two end-side sealing contact surfaces 118 faces one of the end-side surfaces 103 of the rotor laminated core area 107.
  • a sealing material can be attached radially outside the transition region 113 to the front sealing contact surface 118, for example attached in a materially bonded manner.
  • one of the sealing elements 166, 176 can also be arranged radially outside the transition region 113 on the front sealing contact surface 118.
  • FIG. 5 shows that a surface of the axial extension section 124 forms an axial-side sealing contact surface 118 facing the rotor shaft 102.
  • tempering fluid deflection units 111 and 115 each also have a radial limiting section 182 or 192 and an axial limiting section 184 or 194.
  • the radial limiting section 182 or 192 counteracts the escape of temperature control fluid in the radial direction.
  • the axial limiting section 184 or 194 counteracts an escape of temperature control fluid in the axial direction.
  • the two rotor laminated core regions 107 which each adjoin the central rotor laminated core region 107, form the radial boundary sections 182 and 192, respectively. These adjoin further outwards in the axial direction further rotor laminated core areas 107, which form the axial boundary sections 184 and 194, respectively.
  • the part of a rotor device shown in Fig. 2 only includes the two radial boundary sections 182 and 192. Together, the two boundary sections 182 and 184 represent a first rotor extension section 180 and the two boundary sections 192 and 194 represent a first rotor extension section 190.
  • sealing elements 162 and 172 shown in Fig. 7 it would also be possible to use sealing elements in the transition between the rotor laminated core regions 107, which form the radial boundary sections 182 and 192, and the rotor laminated core regions 107, which form the axial boundary sections 184 and 194 form, arrange.
  • the rotor shaft 102 is a hollow shaft and there is a cavity 106 inside the hollow shaft.
  • the rotor devices shown each include a fluid conduction connection which connects the temperature control fluid deflection zones 110 and 114 and the cavity 106 located radially further inside.
  • the cavity 106 is axially open in at least one direction, so that a temperature control fluid can be introduced into the cavity 106 in the axial direction and/or discharged from the cavity 106 in the axial direction.
  • the fluid guide connections each extend through a plurality of shaft passages 108 and 116.
  • the shaft passages 108 and 116 extend through the wall of the hollow shaft.
  • the shaft passages 108 are arranged offset from the shaft passages 116 in the axial direction. This is shown in Figures 3, 6 and 7.
  • the two tempering fluid deflection zones 110 and 114 are not delimited from the rotor shaft in the radial inward direction or are not delimited over the entire circumference.
  • Temperature control fluid can flow through the shaft passages 108 and 116 from the cavity 106 into the temperature control fluid deflection zones or, conversely, flow from the temperature control fluid deflection zones into the cavity 106.
  • 5 to 7 include, in addition to the rotor device 100, a guide element 140.
  • the guide element 140 extends into a cavity 106 of the rotor shaft 102.
  • the guide element 140 has a barrier area 150 in an area between the shaft passages 108 and 116.
  • barrier region 150 delimits two guide zones 146 and 147 defined in the cavity 106 from one another, a first guide zone 146 which is fluidly connected to the shaft passage 108 and a second second guide zone 147 which is fluidly connected to the second shaft passage 116.
  • the guide element 140 and its barrier region 150 define, together with the hollow shaft, two guide zones 146 and 147, with the first guide zone 146 extending through the guide element 140 to the shaft passages 108.
  • the second guide zone 147 extends between an outer surface 144 of the guide element 140 and an inner surface 145 of the rotor shaft 102.
  • the guide element has a feed section 143, which tapers into an extension section 141 via a tapering section 142.
  • the barrier region 150 is arranged at the end of the extension section 141 remote from the tapering section 142.
  • the guide element 140 is preferably held on at least one static element, e.g. a machine component that cannot be rotated with the rotor device, of the electrical machine. According to Fig. 5, the guide element 140 is connected to a diverter element 149 of the electrical machine, the guide element 140 extending through the diverter element 149 and the guide element 140 and the diverter element 149 are sealed against one another.
  • a static element e.g. a machine component that cannot be rotated with the rotor device
  • FIG. 6 and 7 illustrate a continuous guide for a temperature control fluid through the electrical machine shown.
  • the guide runs in one of the flow directions of a temperature control fluid that can be guided in the guide as follows: from the first guide zone 146, which extends into the cavity 106, through a first shaft passage 108, along a first axial boundary section 184 and a first radial boundary section 182 of a first temperature control fluid deflection unit 111 through a temperature control fluid deflection zone 110, through a first transition region 113 into the temperature control fluid channel 112, through a second transition region 113 out of the temperature control fluid channel 112, along a second radial boundary section 192 and a second axial boundary section 194 of a second temperature control fluid deflection unit 115 through a temperature control fluid deflection zone 110, through a second shaft passage 116, into the second guide zone 147, the second guide zone 147 transitioning into a collection zone 148 offset radially to the axis of rotation of the electrical machine and the collection zone 148 at
  • a temperature control fluid deflection unit is shown in Fig. 4. It is annular and comprises the following: a radially inner axial boundary section 194, which extends to the outer rotor shaft surface of a rotor shaft 106, on which the temperature control fluid deflection unit 111, 115 can be arranged (see also FIG.
  • a radially outer radial extension section 117 which comprises an end-side sealing contact surface 118, which can be arranged on an end-side surface 103 of a rotor laminated core 105 or a rotor laminated core area 107 so that a gap, for example a sealing gap, remains, wherein in the gap a fluid barrier, for example a sealing element, sealing material or Connecting material, can be arranged (see FIGS. 1, 4 and 5), a radial boundary section 192, which extends from the axial boundary section 194 to the radial extension section 117, and an axial extension section 124, which extends from a radially inner end of the axial boundary section 194 in axial direction extends.
  • a fluid barrier for example a sealing element, sealing material or Connecting material
  • the radial boundary section 192 runs in the axial direction away from the front surface 103 of the rotor laminated core 105 or the rotor laminated core area 107 when the front sealing contact surface 118 - as shown, for example, in FIGS. 1, 3 and 5 - on a front surface 103 of the rotor laminated core 105 or the Rotor laminated core area 107 is arranged. As can be seen in particular from FIG.
  • the temperature control fluid deflection unit shown in Fig. 4 includes, in addition to the one-piece temperature control fluid unit component, which is also referred to as the outer temperature control fluid deflection element 128, also an inner temperature control fluid deflection element 127.
  • the inner tempering fluid deflection element 127 has wall sections 122 which extend into receiving spaces 119 of the outer tempering fluid deflection element 128.
  • the receiving spaces 119 are recessed areas that extend in the inner surface of the outer temperature control fluid deflection element 128 facing the temperature control fluid deflection zone 114.
  • the inner temperature control fluid deflection element 127 comprises an annularly circumferential radial extension section 120.
  • the wall sections 122 can be connected to the radial extension section via bending sections 129.
  • the radial extension section 120 optionally has a further front sealing contact surface 123.
  • the wall sections 122 extend away from the further front sealing contact surface 123 through the temperature control fluid deflection zone 114 into the receiving spaces 119.
  • the sealing contact surface 123 forms a radially inner front sealing contact surface and the front sealing contact surface 118 forms a radially outer front sealing contact surface. Both sealing contact surfaces 118 and 123 can each be approximated by a plane, with the two planes running parallel to one another or coinciding.
  • the temperature control fluid deflection unit has passages 121 which lead into the temperature control fluid deflection zone 114.
  • the passages 121 can come to rest at openings of the temperature control fluid channels 112.
  • the above-mentioned annular sealing element 174 can be arranged on the sealing contact surface 123 and thus radially further inside than the openings of the temperature control fluid channels 112.
  • the axial extension section 124 one surface of which forms an axial-side sealing contact surface 118 facing the rotor shaft 102, has passages 125. In the assembled rotor device, these passages 125 can come to rest on shaft passages 108 or 116, depending on which side of the rotor laminated core 105 the temperature control fluid deflection unit is mounted.
  • Bearing element 152 rotatable bearing element 154, stationary bearing element 156

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorvorrichtung (100) für eine elektrische Maschine, wobei die Rotorvorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Rotorwelle (102), ein Rotorblechpaket (105), das an der Rotorwelle (102) rotationsfest gehalten ist und eine Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115), die eine Temperierfluidumlenkzone (110, 114) in radialer Richtung nach außen begrenzt, wobei das Rotorblechpaket (105) einen Rotorblechpaketbereich (107) umfasst, sich durch den Rotorblechpaketbereich (107) ein Temperierfluidkanal (112) erstreckt und in die Temperierfluidumlenkzone (110, 114) übergeht.

Description

Rotorvorrichtung, elektrische Maschine, Temperierfluidumlenkeinheit, Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets und Verwendung eines Verbindungsmittels
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen zum Antrieb von teilweise oder vollständig elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen.
Es wurden verschiedene Vorschläge zur Temperierung elektrischer Maschinen gemacht.
Die EP 3301787 A1 beschreibt ein Kühlsystem für eine elektrische Maschine, die eine Antriebswelle und eine Rotorwelle für einen Rotor umfasst. Das Kühlsystem umfasst eine erste und eine zweite Hülse, wobei eine erste Hülse die Antriebswelle koaxial umschließt, wobei eine zweite Hülse die erste Hülse koaxial umschließt, wobei die erste Hülse und die zweite Hülse einen ersten Strömungsraum für ein Kühlmedium begrenzen, wobei die Rotorwelle die zweite Hülse koaxial umschließt, wobei die zweite Hülse und die Rotorwelle einen zweiten Strömungsraum für das Kühlmedium begrenzen.
Die WO 2013/131949 A2 beschreibt eine Elektrische Maschine. Eine Kühlflüssigkeit wird in einer axialen Bohrung innerhalb einer Welle der elektrischen Maschine geführt, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Die DE 102018222 469 A1 beschreibt einen Rotor für einen Elektromotor, mit einer Rotorwelle und einem Rotorkern, welcher an der Rotorwelle drehfest gehalten ist. Der Rotorkern umfasst eine Mehrzahl von Blechlamellen. Er weist auch eine Mehrzahl von die Blechlamellen in einer axialen Richtung durchsetzenden exzentrischen Hohlräumen auf. Eine Mehrzahl von Permanentmagneten sind in zumindest einigen der exzentrischen Hohlräume aneinandergereiht angeordnet und festgelegt. Ein Kühlkanal umfasst die Mehrzahl von exzentrischen Hohlräumen. Eine Umfangswandung fasst den Rotorkern an einer Außenseite ein.
Bei einer in der DE 102018222 469 A1 beschriebenen Ausführungsform umfasst der Rotor zwei Stirnscheiben, welche zueinander axial beabstandet sind und zwischen sich die Mehrzahl von Blechlamellen axial einfassen und welche von der Umfangswandung zumindest teilweise an einer Außenseite eingefasst sind. Es wird beschrieben, dass die Stirnscheiben vorzugsweise massiv ausgestaltet sind und als die Masse des Rotors vergrößernde Wuchtscheiben wirken, wodurch die Laufeigenschaften des Elektromotors verbessert sein sollen. Ein zwischen den Stirnscheiben und dem Rotorkern ausgebildeter axialer Spalt werde durch die den axialen Spalt axial übergreifende Umfangswandung abgedichtet.
Außerdem wird in der DE 102018222 469 A1 beschrieben, dass die in dem Dokument ebenfalls beschriebenen Verteilabschnitte und Sammelabschnitte in zueinander weisenden Stirnflächen der beiden Stirnscheiben ausgebildet sein können. In dieser Ausgestaltung seien die Verteilabschnitte und die Sammelabschnitte nutförmige Ausnehmungen in den jeweiligen Stirnflächen. Nutförmige Ausnehmungen seien in den Stirnflächen der Stirnscheiben besonders einfach zu fertigen und besonders geeignet, um eine Fluidverbindung zu einem zugeordneten Hohlraum einfach herzustellen. Die Verteilabschnitte und die Sammelabschnitte sind auf diese Weise durch ein Zusammenwirken der jeweiligen Stirnscheibe mit dem Rotorkern definiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell einsetzbare elektrische Maschine, Komponenten der elektrischen Maschine, Verfahren zu deren Herstellung und eine Verwendung eines hierfür geeigneten Mittels zugänglich zu machen, mit denen sich eine elektrische Maschine effizient herstellen und betreiben lässt. Insbesondere soll sie sich auch bei hohen und sich häufig schnell ändernden Rotationsgeschwindigkeiten trotz der dabei entstehenden Abwärme sicher und effizient betreiben lassen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Begriff elektrische Maschine umfasst sowohl elektrische Motoren als auch Generatoren. In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen übernehmen elektrische Motoren neben der Antriebsfunktion bei Bremsvorgängen häufig auch die Funktion von Generatoren, wobei die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und diese z.B. zur Wiederaufladung einer Batterie Vorrichtung eingesetzt werden kann. Die Rotorvorrichtung umfasst eine Temperierfluidumlenkeinheit, die eine Temperierfluidumlenkzone in radialer Richtung nach außen begrenzt. Bevorzugt erstreckt sich die Temperierfluidumlenkeinheit rings um die Rotationsachse der Rotorvorrichtung und es verläuft wenigstens ein Teil der Temperierfluidumlenkeinheit radial außerhalb der Temperierfluidumlenkzone.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann einen radialen Begrenzungsabschnitt umfassen, der die Temperierfluidumlenkzone in radialer Richtung nach außen begrenzt.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann die Temperierfluidumlenkzone zusätzlich in axialer Richtung nach außen begrenzen. Dies kann bedeuten, dass ein Abschnitt der Temperierfluidumlenkeinheit in einem definierten Abstand von einer der Temperierfluidumlenkeinheit zugewandten Öffnung des Temperierfluidkanals verläuft und die Öffnung ganz oder teilweise überdeckt, bevorzugt ganz überdeckt. Die Öffnung überdecken bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Öffnung parallel zur Rotationsachse in den genannten Abschnitt der Temperierfluidumlenkeinheit projiziert werden kann.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann z.B. einen axialen Begrenzungsabschnitt umfassen, der die Temperierfluidumlenkzone in axialer Richtung nach außen begrenzt.
Der radiale Begrenzungsabschnitt der Temperierfluidumlenkeinheit kann z.B. radial weiter außen liegen als der axiale Begrenzungsabschnitt der Temperierfluidumlenkeinheit.
Der axiale Begrenzungsabschnitt kann bevorzugt auf einer von der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, abgewandten Seite des radialen Begrenzungsabschnitts angeordnet sein oder auf einer von der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, abgewandten Seite des radialen Begrenzungsabschnitts in den radialen Begrenzungsabschnitt übergehen.
In der Temperierfluidumlenkzone wird eine Strömungsrichtung eines durch die Temperierfluidumlenkzone führbaren Temperierfluids umgelenkt, womit insbesondere gemeint sein kann, dass eine Einströmrichtung, in der das Temperierfluid in die Temperierfluidumlenkzone einströmen kann, sich von einer Ausströmrichtung, in der das Temperierfluid aus der Temperierfluidumlenkzone ausströmen kann, unterscheidet.
Bei dem hierin genannten Temperierfluid kann es sich insbesondere um eine Kühlfluid, z.B. eine Kühlflüssigkeit handeln. Die Kühlflüssigkeit kann z.B. eine wässrige Kühlflüssigkeit oder ein Öl, insbesondere ein Kühlöl, sein. Die wässrige Kühlflüssigkeit kann neben Wasser insbesondere Substanzen enthalten, die den Gefrierpunkt der Kühlflüssigkeit senken. Vorzugsweise ist die Kühlflüssigkeit nicht elektrisch leitend, d.h. dass deren elektrische Leitfähigkeit geringer ist als 10'8 S/m, insbesondere geringer als 1O'10 S/m, vorzugsweise geringer als 10'12 S/m.
Die Rotorvorrichtung kann z.B. wenigstens zwei Durchlässe umfassen, die so ausgerichtet sind, dass der eine Durchlass eine Einströmrichtung in die Temperierfluidumlenkzone festlegt und der andere Durchlass eine Ausströmrichtung aus der Temperierfluidumlenkzone festlegt, wobei die Einströmrichtung sich von der Ausströmrichtung unterscheidet.
Die Temperierfluidumlenkzone kann sich rings um einen Bereich zwischen der Rotorwelle und der Temperierfluidumlenkeinheit erstrecken.
Die Temperierfluidumlenkzone kann in mehrere Kompartimente unterteilt sein. Bevorzugt kann sich ein Kompartiment von einem ersten Durchlass, der in axialer Richtung aus dem Temperierfluidumlenkelement hinausführt, bis hin zu einem zweiten Durchlass, der in radialer Richtung nach innen aus dem Temperierfluidumlenkelement hinausführt, erstrecken.
Von einem in Rotationsrichtung benachbarten Kompartiment kann das Kompartiment z.B. durch ein Trennelement abgetrennt sein, wobei das Trennelement z.B. ein Wandabschnitt sein kann.
Die Angabe, dass das Rotorblechpaket einen Rotorblechpaketbereich umfasst, kann bedeuten, dass das Rotorblechpaket ein oder mehrere Rotorblechpaketbereiche umfasst. Wenn das Rotorblechpaket nur einen Rotorblechpaketbereich umfasst, stellt dieser Rotorblechpaketbereich das Rotorblechpaket dar.
Durch den Rotorblechpaketbereich erstreckt sich ein Temperierfluidkanal. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der Rotorblechpaketbereich wenigstens zwei Öffnungen aufweist und sich von wenigstens einer der Öffnungen zu wenigstens einer anderen der Öffnungen ein Kanal erstreckt, der zwischen den beiden Öffnungen von dem Rotorblechpaketbereich umgeben ist. Im Allgemeinen erstrecken sich durch den Rotorblechpaketbereich weitere Temperierfluidkanäle. Die Temperierfluidkanäle sind im Rotorblechpaketbereich bevorzugt gleichmäßig verteilt. Dies kann bewirken, dass freigesetzte Wärme aus allen Bereichen des Rotorblechpakets annähernd gleichmäßig abgeführt wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Temperierfluidkanal sich parallel zur Rotationsachse der Rotorvorrichtung durch den Rotorblechpaketbereich erstreckt. Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn jeder Temperierfluidkanal sich parallel zur Rotationsachse der Rotorvorrichtung durch den Rotorblechpaketbereich erstreckt.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn sich durch den Rotorblechpaketbereich mehrere Temperierfluidkanäle erstrecken und die Temperierfluidkanäle parallel zueinander und parallel zur Rotationsachse verlaufen.
Der Temperierfluidkanal geht in die Temperierfluidumlenkzone über. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der Temperierfluidkanal fluidleitend mit der Temperierfluidumlenkzone verbunden ist.
Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn radial außerhalb eines Übergangsbereichs, in dem der Temperierfluidkanal in die Temperierfluidumlenkzone übergeht, eine Fluidbarriere besteht.
Die Fluidbarriere kann einem Austritt von Temperierfluid zwischen dem Rotorblechpaketbereich und der Temperierfluidumlenkeinheit entgegenwirken. So kann z.B. zwischen einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs und einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit eine Fluidbarriere angeordnet sein.
Stirnseitig bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs den Rotorblechpaketbereich in axialer Richtung begrenzt. Die axiale Richtung verläuft parallel zur Rotationsachse der Rotorvorrichtung.
Alternativ kann eine Fluidbarriere auch allein durch das Anpressen einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit an die stirnseitige Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs erreicht werden. Um die gewünschte Fluidbarrierewirkung zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Temperierfluidumlenkeinheit wenigstens an der Oberfläche, die an die stirnseitige Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs angepresst ist, aus einem hinreichend weichen Material gefertigt oder mit einem hinreichen weichen Material beschichtet ist. Dies kann begünstigen, dass Unebenheiten im Übergang zwischen den beiden Oberflächen ausgeglichen und dadurch die gewünschte Fluidbarrierewirkung besonders zuverlässig erreicht wird.
Die Fluidbarriere kann ein Verbindungsmaterial umfassen, das eine Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit radial außerhalb des Übergangsbereichs mit einer Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, insbesondere mit einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, verbindet, z.B. stoffschlüssig verbindet. Insbesondere kann die Fluidbarriere oder wenigstens ein Bereich der Fluidbarriere, z.B. wenigstens eine Schicht der Fluidbarriere, das Verbindungsmaterial enthalten.
Das Verbindungsmaterial kann für die Fluidbarrierewirkung erhebliche Vorteile mit sich bringen:
Beim Betrieb einer elektrischen Maschine treten insbesondere bei hohen Drehzahlen in den von der Rotationsachse entfernten Bereichen der Rotorvorrichtung erhebliche Fliehkräfte auf. Insbesondere bei großen Rotordurchmessern ist es sinnvoll, eine Temperierung, z.B. Kühlung, auch in von der Rotationsachse weit entfernten Bereichen sicherzustellen. Dabei wirken die Fliehkräfte auch auf das Temperierfluid. Sie wirken selbstverständlich auch in dem erwähnten Übergangsbereich, in dem der Temperier- fluidkanal in die Temperierfluidumlenkzone übergeht, auf das Temperierfluid. Die Fluidbarriere muss also dem erheblichen Druck standhalten, der bei hohen Drehzahlen auftreten kann.
Das Verbindungsmaterial verbindet die Fluidbarriere mit den daran anliegenden Oberflächen, also z.B. mit der stirnseitigen Oberfläche eines angrenzenden Rotorblechs eines Rotorblechpaketbereichs und mit einer angrenzenden Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit. Dies steigert die Fluidbarrierewirkung. Der zusätzliche Aufwand, um mit Axialverspannelementen eine Axialverspannkraft zum einquetschen eines konventionellen Dichtungsmaterials oder Dichtelements aufzubringen, kann ganz oder teilweise entfallen aber trotzdem die gewünschte Fluidbarrierewirkung zuverlässig erzielt werden.
Das Verbindungsmaterial kann ein Elastomer enthalten. Das Elastomer kann in Form von Elastomerpartikeln in der Fluidbarriere oder der wenigstens eine Schicht der Fluidbarriere enthalten sein. Das Elastomer kann ein natürlicher oder ein synthetischer Kautschuk sein, z.B. ein Nitril-Butadien-Kautschuk.
Das Verbindungsmaterial kann bevorzugt einen Haftvermittler enthalten, z.B. einen Si- basierten Haftvermittler. Ein bevorzugter Si-basierter Haftvermittler ist ein organisch funktionalisiertes Silan, wobei das organisch funktionalisierte Silan z.B. ein Aminosilan oder ein Epoxysilan sein kann.
Der Haftvermittler kann ein Verbinden der Fluidbarriere oder des wenigstens einen Bereichs der Fluidbarriere, z.B. der wenigstens einen Schicht der Fluidbarriere, mit der stirnseitigen Oberfläche eines angrenzenden Rotorblechs oder Rotorblechpaketbereichs weiter begünstigen und dadurch die Fluidbarrierewirkung steigern. Der zusätzliche Aufwand, um mit Axialverspannelementen eine Axialverspannkraft zum einquetschen eines konventionellen Dichtungsmaterials aufzubringen, kann insbesondere bei einer Fluidbarriere mit dem Haftvermittler ganz oder teilweise entfallen aber trotzdem die gewünschte Fluidbarrierewirkung zuverlässig erzielt werden.
Das Verbindungsmaterial kann bevorzugt enthalten: ein Elastomer, bevorzugt einen natürlichen oder synthetischen Kautschuk, z.B. einen Nitril-Butadien-Kautschuk, ein Duroplast und/oder ein Thermoplast, bevorzugt ein Duroplast, z.B. ein Novolak, und einen hierin beschriebenen Haftvermittler, bevorzugt einen Si-basierten Haftvermittler, z.B. ein Aminosilan.
Bevorzugt kann im Verbindungsmaterial der Massenanteil des Elastomers 12 bis 60 Gew.-%, z.B. 15 bis 60 Gew.-%, der Massenanteil des Duroplasts und/oder Thermoplasts 4 bis 35 Gew.-%, z.B. 5 bis 35 Gew.-%, und der Massenanteil des Haftvermittlers 2 bis 20 Gew.-%, z.B. 3 bis 15 Gew.-% betragen.
Die Fluidbarriere kann bevorzugt ein E-Modul im Bereich von 100 bis 1.000 N/mm2, besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 800 N/mm2 aufweisen. Dies gilt insbesondere für eine zwischen der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs und einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit angeordnete Fluidbarriere, z.B. für eine Fluidbarriere, die aus einem durchgehenden Fluidbarrierematerial besteht.
Mindestens eine Oberfläche der Fluidbarriere kann bevorzugt eine Härte im Bereich von 20 bis 90 Shore A, z.B. im Bereich von 30 bis 80 Shore A, aufweisen.
Die Glasübergangstemperatur der Fluidbarriere kann z.B. im Bereich von -90°C bis 90°C liegen.
Es ist möglich, dass die Temperierfluidumlenkeinheit selbst ein oder mehrere Rotorblechpaketbereiche umfasst.
So kann z.B. das Rotorblechpaket mehrere Rotorblechpaketbereiche umfassen, der Temperierfluidkanal sich durch wenigstens einen der Rotorblechpaketbereiche erstrecken und ein anderer Rotorblechpaketbereich wenigstens einen Teil der Temperierfluidumlenkeinheit bilden.
Das Verbindungsmaterial kann vorteilhaft einander zugewandte Oberflächen der Rotorblechpaketbereiche radial außerhalb des Übergangsbereichs miteinander verbinden. Die einander zugewandten Oberflächen der Rotorblechpaketbereiche können durch das Verbindungsmaterial insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sein, z.B. miteinander verklebt sein. Die einander zugewandten Oberflächen der Rotorblechpaketbereiche können auch mittelbar über ein (oder mehrere Zwischenbleche) verbunden sein, wobei beiderseits des Zwischenblechs Verbindungsmaterial, z.B. je eine Verbindungsmaterialschicht, angeordnet ist.
Die Fluidbarriere kann ein radial außerhalb des Übergangsbereichs an einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs und/oder an einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit angebrachtes, z.B. stoffschlüssig angebrachtes, Dichtungsmaterial umfassen. Das Dichtungsmaterial kann angebracht, z.B. stoffschlüssig abgebracht sein an wenigstens einer dieser beiden Oberflächen. Das Dichtungsmaterial kann z.B. bei der Fertigung des Rotorblechpakets oder der Temperierfluidumlenkeinheit direkt auf die Oberfläche aufgebracht werden.
Die Fluidbarriere kann ein radial außerhalb des Übergangsbereichs zwischen einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, und einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit angeordnetes Dichtelement umfassen.
Die Fluidbarriere kann ein Dichtelement sein, bevorzugt ein ringförmiges Dichtelement, z.B. ein nicht stoffschlüssig an eine Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit oder an eine Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs angebundenes Dichtelement.
Das Dichtelement kann zwischen der stirnseitigen Dichtkontaktfläche und einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpakets so angeordnet sein, dass wenigstens ein Teil des Dichtelements sich radial außerhalb von einer Öffnung des Temperierfluidkanals an der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpakets befindet.
Die Rotorvorrichtung kann ein Axialverspannelement umfassen, mit dem das Dichtungsmaterial und/oder das Dichtelement radial außerhalb des Übergangsbereichs zwischen der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, und der Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit verpresst ist oder verpresst werden kann. Das Axialverspannelement ist ausgebildet, um in axialer Richtung eine Verspannkraft aufzubauen. Unter einer Verspannkraft wird eine Kraft verstanden, die z.B. ein als Fluidbarriere wirkendes Dichtelement zwischen Oberflächen einer Temperierfluidumlenkeinheit und eines Rotorblechpaketbereichs einspannt und/oder einquetscht.
Das Dichtelement kann ein ringförmiges Dichtelement sein.
Das ringförmige Dichtelement kann beispielsweise ein Dichtring sein. Der Dichtring kann z.B. einen runden Materialquerschnitt aufweisen.
Das ringförmige Dichtelement kann beispielsweise eine ringförmige Flachdichtung sein. Die ringförmige Flachdichtung kann eine Verstärkung aufweisen, z.B. eine ringförmige Metalllage.
Das ringförmige Dichtelement kann eine Sicke und/oder eine Halbsicke aufweisen.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann einen Radialerstreckungsabschnitt aufweisen. Eine Oberfläche des Radialerstreckungsabschnitts kann eine stirnseitige Dichtkontaktfläche sein, die der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt, zugewandt ist. Der Radialerstreckungsabschnitt ist bevorzugt ein flanschförmiger Radialerstreckungsabschnitt.
Das Dichtungsmaterial kann radial außerhalb des Übergangsbereichs an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche angebracht, z.B. stoffschlüssig angebracht, sein, und/oder das Dichtelement radial außerhalb des Übergangsbereichs an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche angeordnet sein.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann einen Axialerstreckungsabschnitt aufweisen und eine Oberfläche des Axialerstreckungsabschnitts eine der Rotorwelle zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche bilden. Die der Rotorwelle zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche kann zu dem Rotorblechpaketbereich beabstandet sein, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt. Die der Rotorwelle zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche kann stattdessen oder zusätzlich mindestens einen Durchlass aufweisen, der zur Rotorwelle, z.B. zu mindestens einem Wellendurchlass, hinführt.
Vorteilhaft kann die Rotorvorrichtung eine Fluidleitverbindung umfassen, welche die Temperierfluidumlenkzone und einen radial weiter innen liegenden Hohlraum verbindet. Bevorzugt ist der Hohlraum axial in wenigstens eine Richtung offen ist, so dass ein Temperierfluid in den Hohlraum in axialer Richtung eingeleitet und/oder aus dem Hohlraum in axialer Richtung ausgeleitet werden kann.
Besonders bevorzugt ist der Hohlraum axial in nur eine Richtung offen, so dass ein Temperierfluid in den Hohlraum in axialer Richtung eingeleitet und aus dem Hohlraum in entgegengesetzter, axialer Richtung ausgeleitet werden kann. Dazu kann in den Hohlraum ein Leitelement eingebracht sein, wobei mit dem Leitelement zwei Leitzonen definiert sind.
Die Rotorwelle kann eine Hohlwelle sein und der Hohlraum sich im Inneren der Hohlwelle befinden. Die Hohlwelle kann auf einer Seite verschlossen sein, so dass das Temperierfluid in den im Inneren der Hohlwelle befindlichen Hohlraum in axialer Richtung eingeleitet und aus dem Hohlraum in entgegengesetzter, axialer Richtung ausgeleitet werden kann.
Die Temperierfluidumlenkzone ist in radialer Richtung nach innen bevorzugt nicht oder nicht über den gesamten Umfang der Rotorwelle von der Rotorwelle abgegrenzt, so dass Temperierfluid in den Hohlraum strömen kann.
Bevorzugt erstreckt sich die Fluidleitverbindung durch wenigstens einen Wellendurchlass.
Der Wellendurchlass führt z.B. durch die Wand der Hohlwelle hindurch.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Die elektrische Maschine umfasst ein Leitelement.
Die von der Rotorvorrichtung umfasste Rotorwelle ist eine Hohlwelle.
Es kann bevorzugt sein, wenn sich das Leitelement in einen Hohlraum der Rotorwelle erstreckt.
Die elektrische Maschine weist in einem Bereich zwischen einem ersten Wellendurchlass und einem in axialer Richtung versetzt zum ersten Wellendurchlass angeordneten zweiten Wellendurchlass einen Barrierebereich auf.
Der Barrierebereich grenzt zwei im Hohlraum definierte Leitzonen voneinander ab, eine mit dem ersten Wellendurchlass fluidleitend verbundene erste Leitzone und eine mit dem zweiten Wellendurchlass fluidleitend verbundene zweite Leitzone. Bevorzugt definiert das Leitelement gemeinsam mit der Hohlwelle zwei Leitzonen.
Wenigstens ein Teil des Barrierebereichs kann ein Bereich des Leitelements sein, z.B. ein umlaufender, sich von einer Wand des Leitelements nach außen, hin zur Innenoberfläche der Rotorwelle erstreckender Barrierebereich.
Wenigstens ein Teil des Barrierebereichs kann ein Bereich der Rotorwelle sein, z.B. ein umlaufender, sich von einer Wand der Rotorwelle nach innen, hin zum Leitelement erstreckender Barrierebereich.
Mit dem Abgrenzen der beiden im Hohlraum definierten Leitzonen voneinander kann gemeint sein, dass der Barrierebereich eine fluiddichte Barriere bildet, die die Innenoberfläche der Rotorwelle mit dem Leitelement, z.B. stoffschlüssig, verbindet. Dies kann bevorzugt sein, wenn das Leitelement an der Rotorwelle rotationsfest gehalten ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Leitelement und die Rotorwelle auch im Barrierebereich nicht miteinander verbunden sind. Der Barrierebereich kann die beiden Leitzonen trotzdem effektiv voneinander abgrenzen. Denn auch über einen verbleibenden Spalt tritt beim Betrieb der elektrischen Maschine quasi kein Temperierfluid von einer Leitzone in die andere Leitzone über. Insbesondere kann der Barrierebereich einen Bereich des Leitelements umfassen und sich in Richtung hin zu der Innenoberfläche der Rotorwelle erstrecken und/oder der Barrierebereich kann einen Bereich der Rotorwelle umfassen und sich in Richtung hin zum Leitelement erstrecken.
Es kann im Barrierebereich bevorzugt ein Spalt vorliegen, durch den Leitelement und Rotorvorrichtung voneinander beabstandet sind. Dies kann eine Rotation der Rotorvorrichtung auch gegen ein statisches, nicht mit der Rotorvorrichtung verbundenes Leitelement, ermöglichen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Fläche des kleinsten Strömungsquerschnitts in dem Spalt höchstens 25 %, insbesondere höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 15 %, besonders bevorzugt höchstens 10 %, z.B. höchstens 5 % der Fläche des kleinsten Strömungsquerschnitts in einer der Leitzonen beträgt.
Die Flächen der Strömungsquerschnitte werden jeweils in orthogonal zur Rotationsachse liegenden Ebenen ermittelt.
Das Leitelement und dessen Barrierebereich können gemeinsam mit der Hohlwelle die beiden Leitzonen definieren, wobei sich die erste Leitzone (z.B. durch das Leitelement hindurch) bis hin zu dem ersten Wellendurchlass erstrecken kann.
Die zweite Leitzone kann sich z.B. zwischen einer Außenoberfläche des Leitelements und einer Innenoberfläche der Rotorwelle erstrecken.
So kann sich z.B. die zweite Leitzone zwischen einer Außenoberfläche des Leitelements und einer Innenoberfläche der Rotorwelle erstrecken und die erste Leitzone kann sich durch das Leitelement hindurch erstrecken.
Dies kann vorteilhaft sein, da beide Leitzonen von derselben Seite der Hohlwelle zugänglich sind. Temperierfluid kann dort zugeführt und abgeführt werden, ohne die Notwendigkeit eines weiteren Anschlusses am anderen Ende der Hohlwelle. Dies bedeutet, dass ein Ende der Rotorwelle, ohne dorthin eine Temperierfluid führende Leitung legen zu müssen, in beliebiger Weise an Kraftübertragungselemente angebunden werden kann, z.B. Räder, Zahnräder o.ä. wohingegen die Temperierung der elektrischen Maschine oder zumindest der Rotorvorrichtung der elektrischen Maschine vollständig über das andere Ende der Rotorwelle erfolgen kann.
Eine mit der Rotorvorrichtung ausgestattete elektrische Maschine kann also auf besonders einfache Weise in Fahrzeuge integriert werden, in denen die Temperierfluidzufuhr und -abfuhr im Wesentlichen nur aus einer definierten Richtung möglich ist, z.B. im Bereich von Rädern von Kraftfahrzeugen.
Letztlich werden durch die Erfindung also auch eine Rotorvorrichtung und eine elektrische Maschine bereitgestellt, die universell verbaut und dennoch auf einfache Weise gekühlt werden kann.
Das Leitelement kann an wenigstens einem statischen Element der elektrischen Maschine gehalten sein. Unter einem statischen Element wird ein Element verstanden, das die Rotationsbewegung der Rotorvorrichtung nicht nachvollzieht. Das statische Element kann relativ zu einer Statoreinheit der elektrischen Maschine raumfest angeordnet oder ein Teil der Statoreinheit sein.
Wenn das Leitelement an wenigstens einem statischen Element der elektrischen Maschine gehalten ist, sich also nicht mit der Rotorwelle dreht, kann eine Anbindung des Leitelements an Temperierfluidführungssysteme, z.B. Kühlmittelleitungen, einfacher möglich sein.
Die elektrische Maschine kann bevorzugt eine durchgängige Führung für ein Temperierfluid aufweisen und die Führung in einer der Strömungsrichtungen eines in der Führung führbaren Temperierfluids wie folgt verlaufen: von der ersten Leitzone, die sich bis in den Hohlraum erstreckt, durch einen ersten Wellendurchlass, entlang eines ersten axialen Begrenzungsabschnitts und eines ersten radialen Begrenzungsabschnitts einer ersten Temperierfluidumlenkeinheit durch eine Temperierfluidumlenkzone, durch einen ersten Übergangsbereich in den Temperierfluidkanal hinein, durch einen zweiten Übergangsbereich aus dem Temperierfluidkanal heraus, entlang eines zweiten radialen Begrenzungsabschnitts und eines zweiten axialen Begrenzungsabschnitts einer zweiten Temperierfluidumlenkeinheit durch eine Temperierfluidumlenkzone, durch einen zweiten Wellendurchlass, in die zweite Leitzone.
Die elektrische Maschine kann bevorzugt eine durchgängige Führung für ein Temperierfluid aufweisen und die Führung in einer alternativen zweiten Strömungsrichtung eines in der Führung führbaren Temperierfluids wie folgt verlaufen: von der zweiten Leitzone, durch einen zweiten Wellendurchlass, entlang eines zweiten axialen Begrenzungsabschnitts und eines zweiten radialen Begrenzungsabschnitts einer zweiten Temperierfluidumlenkeinheit durch eine Temperierfluidumlenkzone, durch einen zweiten Übergangsbereich in den Temperierfluidkanal hinein, durch einen ersten Übergangsbereich aus dem Temperierfluidkanal heraus, entlang eines ersten radialen Begrenzungsabschnitts und eines ersten axialen Begrenzungsabschnitts einer ersten Temperierfluidumlenkeinheit durch eine Temperierfluidumlenkzone, durch einen ersten Wellendurchlass, in die erste Leitzone, die sich bis in den Hohlraum erstreckt.
Die Strömungsrichtung ist in der ersten Leitzone bevorzugt entgegen der Strömungsrichtung der zweiten Leitzone ausgerichtet.
Eine der beiden Leitzone, z.B. die zweite Leitzone, kann in eine radial zur Rotationsachse der elektrischen Maschine versetzte Sammelzone übergehen.
Die Sammelzone kann wenigstens teilweise von einem Ausleitelement umgeben sein.
Bevorzugt kann sich das Leitelement durch das Ausleitelement erstrecken und das Leitelement und das Ausleitelement gegeneinander abgedichtet sein. Bevorzugt können das Leitelement und das Ausleitelement stoffschlüssig miteinander verbunden sein, z.B. als integriertes Leit- und Ausleitelement.
Das integrierte Leit- und Ausleitelement kann z.B. ein Druckgussbauteil oder ein Spritzgussbauteil oder ein, insbesondere verschweißtes, Drehbauteil und/oder Umformteil sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann ringförmig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass sie sich z.B. rings um eine Rotationsachse erstrecken kann. Eine Rotorwelle, an der die Temperierfluidumlenkeinheit angeordnet werden kann, kann entlang der Rotationsachse der Temperierfluidumlenkeinheit in die Temperierfluidumlenkeinheit geführt werden. Dann fällt die Rotationsachse der Rotorwelle mit der Rotationsachse der Temperierfluidumlenkeinheit zusammen.
Die Temperierfluidumlenkeinheit umfasst einen radial innenliegenden, axialen Begrenzungsabschnitt der sich bevorzugt bis an die äußere Rotorwellenoberfläche einer Rotorwelle erstreckt, an der die Temperierfluidumlenkeinheit angeordnet werden kann.
Die Temperierfluidumlenkeinheit umfasst auch einen radial außenliegenden Radialerstreckungsabschnitt, der eine stirnseitige Dichtkontaktfläche umfasst, die an einer stirnseitigen Oberfläche eines Rotorblechpakets oder eines Rotorblechpaketbereichs so angeordnet werden kann, dass ein Spalt, z.B. ein Dichtspalt, verbleibt. In dem Spalt kann eine Fluidbarriere, z.B. ein Dichtelement oder Dichtmaterial, angeordnet werden.
Der Radialerstreckungsabschnitt kann ein flanschförmiger Radialerstreckungsabschnitt sein.
Die Temperierfluidumlenkeinheit umfasst auch einen radialen Begrenzungsabschnitt, der sich vom axialen Begrenzungsabschnitt zum Radialerstreckungsabschnitt erstreckt. Der radiale Begrenzungsabschnitt verläuft in axialer Richtung weg von der stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpakets oder des Rotorblechpaketbereichs, wenn die stirnseitige Dichtkontaktfläche an einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpakets oder des Rotorblechpaketbereichs angeordnet wird.
Der axiale Begrenzungsabschnitt, der Radialerstreckungsabschnitt und der radiale Begrenzungsabschnitt können Abschnitte eines einstückigen Temperierfluidumlenkeinheit-Bauteils sein.
Das einstückige Temperierfluidumlenkeinheit-Bauteil kann bevorzugt aus einem Flachmaterial, z.B. aus einem Metall blech oder eine Kunststoffplatte, formbar oder geformt sein oder durch Spritzguss erhältlich sein.
Eine Temperierfluidumlenkeinheit kann neben dem einstückigen Temperier- fluidumlenkeinheit-Bauteil, das auch als äußeres Temperierfluidumlenkelement bezeichnet werden kann, auch ein inneres Temperierfluidumlenkelement umfassen.
Das äußere Temperierfluidumlenkelement kann Anbindungsbereiche, z.B. Aufnahmeräume, umfassen.
Die Anbindungsbereiche können an einer Oberfläche des äußeren Temperierfluidumlenkelements ausgebildet sein, insbesondere an der Oberfläche des äußeren Temperierfluidumlenkelements, die der Temperierfluidumlenkzone zugewandt ist.
Die Anbindungsbereiche können Aufnahmeräume sein, wobei die Aufnahmeräume vertiefte Bereiche sein können, die sich in der inneren, der Temperierfluidumlenkzone zugewandten Oberfläche des äußeren Temperierfluidumlenkelements erstrecken.
Das innere Temperierfluidumlenkelement kann zur Anbindung in den Anbindungsbereichen ausgebildete Anbindungsgegenbereiche aufweisen.
Die Anbindungsgegenbereiche können z.B. Wandabschnitte sein, die sich in Aufnahmeräume des äußeren Temperierfluidumlenkelements erstrecken.
Das innere Temperierfluidumlenkelement kann einen ringförmig umlaufenden Radialerstreckungsabschnitt umfassen, an dem die Anbindungsgegenbereiche angeordnet sind. Der Radialerstreckungsabschnitt kann eine weitere stirnseitige Dichtkontaktfläche aufweisen.
Bevorzugt können die Wandabschnitte an dem Radialerstreckungsabschnitt angeordnet sein. Die Wandabschnitte können z.B. über Biegungsabschnitte an dem Radialerstreckungsabschnitt angebunden sein.
Die Anbindungsgegenbereiche, z.B. Wandabschnitte, können sich im zusammengebauten Zustand der Temperierfluidumlenkeinheit von der weiteren stirnseitigen Dichtkontaktfläche weg durch die Temperierfluidumlenkzone an die Anbindungsbereiche erstrecken und dort angebunden sein. Beispielsweise können sich die Wandabschnitte durch die Temperierfluidumlenkzone in die Aufnahmeräume hinein erstrecken.
Die weitere stirnseitige Dichtkontaktfläche des inneren Temperierfluidumlenkelements kann im zusammengebauten Zustand der Temperierfluidumlenkeinheit eine radial innere stirnseitige Dichtkontaktfläche bilden und die Dichtkontaktfläche am Radialerstreckungsabschnitt des äußeren Temperierfluidumlenkelements kann eine radial äußere stirnseitige Dichtkontaktfläche bilden. Im zusammengebauten Zustand der Temperierfluidumlenkeinheit können die radial innere und die radial äußere Dichtkontaktfläche durch je eine Ebene angenähert werden, wobei die beiden Ebenen parallel zueinander verlaufen oder zusammenfallen.
Die Temperierfluidumlenkeinheit kann zwischen der radial inneren und der radial äußeren stirnseitigen Dichtkontaktfläche ein oder mehrere Durchlässe aufweisen, die in die Temperierfluidumlenkzone hineinführen.
In der zusammengebauten Rotorvorrichtung können die ein oder mehrere Durchlässe zwischen der radial inneren und der radial äußeren stirnseitigen Dichtkontaktfläche an einer oder mehrere Öffnungen von ein oder mehreren Temperierfluidkanälen zu liegen kommen.
Das äußere Temperierfluidumlenkelement, z.B. das einstückige Temperierfluidumlenk- einheit-Bauteil, kann den hierein beschriebenen Axialerstreckungsabschnitt, dessen eine Oberfläche eine der Rotorwelle zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche bildet, umfassen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.
Bei dem Verfahren werden Elektrobleche mit Ausnehmungen in einem Schichtverbund aneinander angeordnet und miteinander verbunden.
Mit dem Begriff Ausnehmung ist insbesondere ein Bereich gemeint, an den das umgebende Elektroblech heranreicht und der bevorzugt ringsum von Elektroblech umgeben ist. Das heißt, dass dort ein Temperierfluid durch das Elektroblech hindurchgelangen kann.
Ausnehmungen benachbarter Elektrobleche überlappen wenigstens teilweise. Dadurch kann eine Biegung eines Temperierfluidkanals oder ein Übergang eines Temperierfluidkanals in eine Temperierfluidumlenkzone definiert werden.
Bevorzugt wird dadurch ein Übergang des Temperierfluidkanals in eine Temperierfluidumlenkzone definiert.
Es kann bevorzugt sein, wenn ein erstes der Elektrobleche eine Ausnehmung aufweist, die auch einen Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Rotorwelle umfasst. Das erste der Elektrobleche kann ein endständiges Elektroblech eines ersten Rotorblechpaketbereichs sein.
Es kann bevorzugt sein, wenn ein zweites der Elektrobleche wenigstens zwei separate Ausnehmungen aufweist, wobei eine der wenigstens zwei Ausnehmungen zur Ausbildung des Temperierfluidkanals dient und eine andere der wenigstens zwei Ausnehmungen einen Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Rotorwelle umfasst. Das zweite Elektroblech kann ein endständiges Elektroblech eines zweiten Rotorblechpaketbereichs sein.
Jeder Rotorblechpaketbereich kann ein vorgefertigter Rotorblechpaketbereich sein, der mehrere miteinander verbundene Elektrobleche umfasst. Die Blechgeometrie wenigstens zweier Elektrobleche des ersten Rotorblechpaketbereichs, bevorzugt sämtlicher Elektrobleche des ersten Rotorblechpaketbereichs, kann gleich sein.
Die Blechgeometrie wenigstens zweier Elektrobleche des zweiten Rotorblechpaketbereichs, bevorzugt sämtlicher Elektrobleche des zweiten Rotorblechpaketbereichs, kann gleich sein.
Wenigstens eine der Ausnehmungen von wenigstens einem der Elektrobleche umgibt im fertig hergestellten Rotorblechpaket den Temperierfluidkanal oder die Temperierfluidkanäle.
Der Schichtverbund kann in dem Verfahren so aufgebaut werden, dass die Aufnahmebereiche der Elektrobleche zur Aufnahme der Rotorwelle aufeinander zu liegen kommen und wenigstens eine Ausnehmung des zweiten Elektroblechs, die zur Ausbildung des Temperierfluidkanals dient, vollständig oder teilweise in der Ausnehmung des ersten Elektroblechs zu liegen kommt. Bevorzugt kommt die wenigstens eine Ausnehmung des zweiten Elektroblechs, die zur Ausbildung des Temperierfluidkanals dient, vollständig in der Ausnehmung des ersten Elektroblechs zu liegen.
Der Übergang dieser beiden Elektrobleche bildet in der fertig hergestellten Rotorvorrichtung den Übergangsbereich, in dem der Temperierfluidkanal in die Temperierfluidumlenkzone übergeht. Das zweite Elektroblech bildet dann also einen Teil des Rotorblechpaketbereichs, durch den sich der Temperierfluidkanal erstreckt. Das erste Elektroblech bildet einen Teil der Temperierfluidumlenkeinheit. Ein zur Verbindung der beiden Elektrobleche dienendes, zwischen den beiden Elektroblechen befindliches Verbindungsmaterial, ist die Fluidbarriere, die erfindungsgemäß radial außerhalb des Übergangsbereichs, in dem der Temperierfluidkanal in die Temperierfluidumlenkzone übergeht, bestehen kann.
Bevorzugt kann wenigstens ein Teil der Elektrobleche, die aufeinander angeordnet und miteinander verbunden werden, vorgefertigten Rotorblechpaketbereichen angehören, wobei jeder Rotorblechpaketbereich mehrere miteinander verbundene Elektrobleche umfasst. Bevorzugt sind das erste und das zweite Elektroblech in den Schichtaufbauten der vorgefertigten Rotorblechpaketbereiche endständig angeordnet.
Es kann ein vorgefertigter Rotorblechpaketbereich, durch den sich ein Temperierfluidkanal erstreckt, flächig mit einem weiteren Rotorblechpaketbereich verbunden werden, z.B. stoffschlüssig verbunden werden, wobei wenigstens ein Teil des weiteren Rotorblechpaketbereichs radial außerhalb einer Öffnung des Temperierfluidkanals zu liegen kommt.
Der weitere Rotorblechpaketbereich kann ringförmig ausgebildet sein und ein innerer Rand des weiteren Rotorblechpaketbereichs kann radial außerhalb der Öffnung des Temperierfluidkanals zu liegen kommen.
Im Übergang vom Rotorblechpaketbereich zum weiteren Rotorblechpaketbereich kann eine Fluidbarriere gebildet werden. Die Fluidbarriere kann aus einem Verbindungsmittel gebildet werden. Mit dem Verbindungsmittel können Oberflächen der beiden Rotorblechpaketbereiche verbunden werden. Die Oberflächen können mit dem Verbindungsmittel z.B. stoffschlüssig verbunden werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann zwischen die vorgefertigten Rotorblechpaketbereiche ein beidseitig mit Verbindungsmittel beschichtetes Elektroblech eingebracht werden und Elektrobleche der vorgefertigten Rotorblechpaketbereiche mittelbar über das beidseitig mit dem Verbindungsmittel beschichtete Elektroblech miteinander verbunden werden.
Als Verbindungsmittel kann ein Verbindungsmittel eingesetzt werden, das hierin beschrieben ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruchs 21 gelöst.
Das im Verbindungsmittel enthaltene Elastomer kann bevorzugt ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk sein, z.B. einen Nitril-Butadien-Kautschuk. Der im Verbindungsmittel enthaltene Duroplast und/oder Thermoplast, kann bevorzugt ein Duroplast sein, z.B. ein Novolak.
Der im Verbindungsmittel enthaltene Haftvermittler kann bevorzugt ein Si-basierter Haftvermittler sein. Der Si-basierte Haftvermittler kann z.B. ein Aminosilan sein. Es kann sich um den Haftvermittler handeln, der im Zusammenhang mit dem Verbindungsmaterial beschrieben wurde.
Das aprotische Lösemittel kann z.B. ein an ein Kohlenstoffatom gebundenes Heteroatom aufweisen. Das Heteroatom kann bevorzugt unter O, N, CI, F und Br, ausgewählt sein, besonders bevorzugt unter O und N. In einem aprotischen Lösemittel sind alle Wasserstoffatome an Kohlenstoffatome gebunden.
Das aprotische Lösemittel kann z.B. unter linearen oder zyklischen, verzweigten oder unverzweigten Estern, Amiden und Harnstoffen ausgewählt sein. Ein besonders bevorzugtes aprotische Lösungsmittel enthält Methoxypropylacetat und/oder Butylacetat. Ein ganz besonders bevorzugtes Lösungsmittel ist Methoxypropylacetat oder Butylacetat oder eine Mischung aus Methoxypropylacetat und Butylacetat.
Das Verbindungsmittel kann enthalten:
65 bis 95 Gew.-%, insbesondere 70 bis 90 Gew.-% des Lösemittels;
3 bis 25 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-% des Elastomers;
1 ,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-% des Duroplasts und/oder Thermoplasts; und
0,5 bis 8 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-% des Silans.
Erfindungsgemäß wir das Verbindungsmittel zur Verbindung vorgefertigter Rotorblechpaktebereiche bei der Herstellung eines Rotorblechpakets für eine Rotorvorrichtung einer elektrischen Maschine verwendet.
Bevorzugt wird aus dem Verbindungsmittel wenigstens ein Bereich einer hierein beschriebene Fluidbarriere gebildet. Das Verbindungsmittel kann zur Herstellung einer Fluidbarriere einer hierin beschriebenen Rotorvorrichtung und/oder einer hierin beschriebenen elektrischen Maschine verwendet werden.
Bei der Herstellung der Rotorvorrichtung verdampft das Lösemittel weitestgehend, so dass sich aus dem Verbindungsmittel ein hierin beschriebenes Verbindungsmaterial bilden kann.
Selbstverständlich können im Zusammenhang mit einem Aspekt der Erfindung, d.h. im Zusammenhang mit der Rotorvorrichtung, der elektrischen Maschine, der Temperierfluidumlenkeinheit, dem Verfahren oder der Verwendung beschriebene Merkmale auch Merkmale jedes anderen Aspekts der Erfindung darstellen.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Rotorvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Rotorvorrichtung mit mehreren Rotorblech paketbereichen;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Schnitts durch eine elektrische Maschine, die eine Rotorvorrichtung gemäß Fig. 1 und Lager umfasst;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Temperierfluidumlenkeinheit;
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Bereich einer elektrischen Maschine, die neben einer Rotorvorrichtung Lager, ein Leitelement und ein Ausleitelement umfasst; Fig. 6 einen Schnitt durch einen Bereich einer elektrischen Maschine, die eine Rotorvorrichtung und ein Leitelement umfasst und eine durchgängige Führung für ein Temperierfluid definiert; und
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Bereich einer anderen elektrischen Maschine, die ein Leitelement umfasst und deren Rotorvorrichtung mehrerer Rotorblechpaketbereiche umfasst.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Rotorvorrichtung 100 für eine elektrische Maschine. Die Rotorvorrichtung 100 umfasst eine Rotorwelle 102 und ein Rotorblechpaket 105. Das Rotorblechpaket ist an der Rotorwelle 102 rotationsfest gehalten.
Die Rotorvorrichtung 100 umfasst auch zwei Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115, wobei in der Perspektive der Fig. 1 nur die Temperierfluidumlenkeinheit 115 zu sehen ist. Die Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115 begrenzen jeweils eine Temperierfluidumlenkzone 110 bzw. 114 in radialer Richtung nach außen. In der Schnitt- Darstellung der Fig. 3 sind die beiden Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115 und die beiden Temperierfluidumlenkzonen 110 und 114 gut zu erkennen.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Rotorvorrichtung umfasst das Rotorblechpaket 105 einen einzigen Rotorblechpaketbereich 107. Dieser erstreckt sich radial nach außen bis zu einer mantelseitigen Außenoberfläche 104 und in axialer Richtung von einer dem Betrachter in Fig. 1 zugewandten stirnseitigen Oberfläche 103 bis zu einer vom Betrachter in Fig. 1 abgewandten stirnseitigen Oberfläche. Durch den Rotorblechpaketbereich 107 erstrecken sich mehrere Temperierfluidkanäle 112 parallel zur Rotationsachse der Rotorvorrichtung 100. Zwei von insgesamt acht Temperierfluidkanälen 112 sind in der Schnitt-Darstellung der Fig. 3 gut zu erkennen. Die Temperierfluidkanäle 112 gehen jeweils in die Temperierfluidumlenkzonen 110 und 114 über. Die Temperierfluidkanäle 112 gehen an deren Enden jeweils in einem Übergangsbereich 113, der in Fig. 3 dargestellt ist, in die Temperierfluidumlenkzone 110 und in die Temperierfluidumlenkzone 114 über.
Radial außerhalb dieser Übergangsbereiche 113 besteht jeweils eine Fluidbarriere.
Fig. 3 zeigt außerdem zwei Lager 158, über die die Rotorvorrichtung 100 in einer elektrischen Maschine gelagert ist. Das Lager 158 umfasst Lagerungselemente 152 in Form von Kugeln, die zwischen einem an der Rotorwelle 102 angebrachten rotierbaren Lagerelement 154 und einem stationären Lagerelement 156 angeordnet sind.
Fig. 2 und 7 zeigen Ausführungsformen, wobei das Rotorblechpaket 105 mehrere Rotorblechpaketbereiche 107 umfasst.
Die Temperierfluidkanäle 112 erstrecken sich durch den Rotorblechpaketbereich 107, der in den beiden Figuren mittig dargestellt ist. Die übrigen Rotorblechpaketbereiche 107 bilden jeweils Teile der Temperierfluidumlenkeinheit 111 oder der Temperierfluidumlenkeinheit 115.
Die Fluidbarriere umfasst bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ein Verbindungsmaterial. Das Verbindungsmaterial verbindet jeweils eine stirnseitige Oberfläche der beiden in Fig. 2 in axialer Richtung außen liegenden Rotorblechpaketbereiche 107 radial außerhalb der beiden Übergangsbereiche 113, die in Fig. 7 gezeigt sind, stoffschlüssig mit je einer stirnseitigen Oberfläche 103 des in Fig. 7 mittig dargestellten Rotorblechpaketbereichs 107.
Das Verbindungsmaterial enthält in diesem Beispiel einen Nitril-Butadien-Kautschuk, einen Novolak, und ein als Haftvermittler fungierendes Aminosilan. Es verhindert einen Austritt von Temperierfluid zwischen Rotorblechpaketbereichen 107.
Das Verbindungsmaterial wurde durch Auftragung eines Verbindungsmittels erhalten. Das Verbindungsmittel enthielt den Nitril-Butadien-Kautschuk, den Novolak und das als Haftvermittler fungierende Aminosilan, sowie eine als Lösemittel fungierende Mischung aus Methoxypropylacetat und Butylacetat. Ausgehend von vorgefertigten Rotorblechpaketbereichen 107 ist es zum Beispiel möglich, je zwei benachbarte Rotorblechpaketbereiche 107 über ein Zwischenblech zu verbinden. Dazu kann Verbindungsmittel auf beide Oberflächen des Zwischenblechs aufgebracht und jede der beiden zu verbindenden stirnseitigen Oberflächen der Rotorblechpaketbereiche 107 mit einer verbindungsmittelbeschichteten Oberfläche des Zwischenblechs verbunden werden. So kann ein Rotorblechpaket 105 gebildet werden, das mittelbar über ein Zwischenblech verbundene Rotorblechpaketbereiche umfasst.
In den in Fig. 1 , 3, 5 und 6 dargestellten Rotorvorrichtungen 100 sind zwei Fluidbarrieren in Form von ringförmigen Dichtelementen 166 und 176 radial außerhalb der Übergangsbereiche 113 je zwischen einer der beiden stirnseitigen Oberflächen 103 des Rotorblechpaketbereichs 107 und einer Oberfläche der jeweiligen Temperierfluidumlenkeinheit 111 bzw. 115 angeordnet. Dargestellt sind diese Dichtungseinheiten nur in Fig. 6, auch dort nur schematisch.
Bei den in Fig. 1, 3 und 5 dargestellten Rotorvorrichtungen 100 können hinreichend weiche bzw. elastische Beschichtungen an den Dichtkontaktflächen 118, die z.B. in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt sind, als Dichtelemente bzw. als Fluidbarriere fungieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Abdichtung durch ein hier nicht dargestelltes (separates) Dichtelement erfolgen, das zwischen der stirnseitigen Oberfläche 103 und der Dichtkontaktfläche 118 angeordnet ist oder zwischen der stirnseitigen Oberfläche 103 und der Dichtkontaktfläche 118 angeordnet werden kann. Die Abdichtung kann radial außerhalb des Übergangsbereichs 113 durch ein umlaufendes Dichtelementelement erfolgen.
Wie Fig. 6 zeigt, sind die Dichtelemente 166 und 176 bei der dort dargestellten Rotorvorrichtung 100 jeweils an einer stirnseitigen Oberfläche des Rotorblechpakets 105 so angeordnet, dass sie radial außerhalb von den Öffnungen der Temperierfluidkanäle 112 liegen. Dort können sie als Fluidbarrieren fungieren.
Fig. 6 zeigt auch zwei Axialverspannelemente 168 und 178. Mit den Axialverspannelementen 168 und 178 sind die Dichtelemente 166 und 176 radial außerhalb der Übergangsbereiche 113 zwischen je einer der stirnseitigen Oberflächen 103 des Rotorblechpakets 105 oder des Rotorblechpaketbereichs 107 und der jeweiligen Oberfläche einer der Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115 verpresst. Radial weiter innen sind ringförmige Dichelemente 164 und 174 mit geringerem Durchmesser angeordnet. Sie liegen radial innerhalb der Übergangsbereiche 113 und sind durch die Axialverspannelemente 168 und 178 ebenfalls zwischen stirnseitigen Oberflächen des Rotorblechpakets 105 oder des Rotorblechpaketbereichs 107 und den Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115 verpresst.
Bei Rotorvorrichtungen, die in Fig. 1 , 3 und 5 gezeigt sind, weisen die Temperierfluidumlenkeinheiten 111, 115 jeweils einen flanschförmigen Radialerstreckungsabschnitt 117 auf. Eine Oberfläche des jeweiligen flanschförmigen Radialerstreckungsabschnitts 117 ist eine stirnseitige Dichtkontaktfläche 118. Je eine der beiden stirnseitigen Dichtkontaktflächen 118 ist je einer der stirnseitigen Oberflächen 103 des Rotorblechpaketbereichs 107 zugewandt. Ein Dichtungsmaterial kann radial außerhalb des Übergangsbereichs 113 an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche 118 angebracht, z.B. stoffschlüssig angebracht sein. Alternativ kann auch je eines der Dichtelemente 166, 176 radial außerhalb des Übergangsbereichs 113 an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche 118 angeordnet sein.
Wie insbesondere aus Fig. 4 gut zu erkennen ist, weisen die baugleichen Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115, von denen jeweils mindestens eine auch in Fig. 1 , 3 und 5 gezeigt ist, jeweils auch einen Axialerstreckungsabschnitt 124 auf. Fig. 5 zeigt, dass eine Oberfläche des Axialerstreckungsabschnitts 124 eine der Rotorwelle 102 zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche 118 bildet.
Darüber hinaus weisen die Temperierfluidumlenkeinheiten 111 und 115 jeweils auch einen radialen Begrenzungsabschnitt 182 bzw. 192 und einen axialen Begrenzungsabschnitt 184 bzw. 194 auf. Der radiale Begrenzungsabschnitt 182 bzw. 192 wirkt einem Austrifft von Temperierfluid in radialer Richtung entgegen. Der axiale Begrenzungsabschnitt 184 bzw. 194 wirkt einem Austritt von Temperierfluid in axialer Richtung entgegen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 bilden die beiden Rotorblechpaketbereiche 107, die jeweils an den mittleren Rotorblechpaketbereich 107 anschließen, die radialen Begrenzungsabschnitte 182 bzw. 192. Daran schließen in axialer Richtung weiter außen weitere Rotorblechpaketbereiche 107 an, welche die axialen Begrenzungsabschnitte 184 bzw. 194 bilden. Der in Fig. 2 gezeigte Teil einer Rotorvorrichtung umfasst nur die beiden radialen Begrenzungsabschnitte 182 bzw. 192. Zusammen stellen die beiden Begrenzungsabschnitte 182 und 184 eine ersten Rotorerstreckungsabschnitt 180 und die beiden Begrenzungsabschnitte 192 und 194 eine ersten Rotorerstreckungsabschnitt 190 dar.
An Stelle der in Fig. 7 gezeigten Dichtelemente 162 und 172 oder zusätzlich zu diesen Dichtelementen wäre es auch möglich, Dichtelemente im Übergang zwischen den Rotorblechpaketbereichen 107, die die radialen Begrenzungsabschnitte 182 und 192 bilden und den Rotorblechpaketbereichen 107, die die axialen Begrenzungsabschnitte 184 und 194 bilden, anzuordnen.
Fig. 1 , 3, 5, 6 und 7 zeigen, dass die Rotorwelle 102 eine Hohlwelle ist und sich im Inneren der Hohlwelle ein Hohlraum 106 befindet. Die gezeigten Rotorvorrichtungen umfassen jeweils eine Fluidleitverbindung, welche die Temperierfluidumlenkzonen 110 und 114 und den radial weiter innen liegenden Hohlraum 106 verbinden. Der Hohlraum 106 ist axial in wenigstens eine Richtung offen, so dass ein Temperierfluid in den Hohlraum 106 in axialer Richtung eingeleitet und/oder aus dem Hohlraum 106 in axialer Richtung ausgeleitet werden kann.
Die Fluidleitverbindungen erstrecken sich jeweils durch eine Vielzahl von in Wellendurchlässen 108 und 116. Insbesondere in Fig. 3 ist gut zu erkennen, dass die Wellendurchlässe 108 und 116 sich durch die Wand der Hohlwelle hindurch erstrecken.
Die Wellendurchlässe 108 sind in axialer Richtung versetzt zu den Wellendurchlässen 116 angeordnet. Dies zeigen Fig. 3, 6 und 7.
Die beiden Temperierfluidumlenkzonen 110 und 114 sind in radialer Richtung nach innen nicht oder nicht über den gesamten Umfang von der Rotorwelle abgegrenzt.
Temperierfluid kann durch die Wellendurchlässe 108 bzw. 116 also vom Hohlraum 106 in die Temperierfluidumlenkzonen strömen oder umgekehrt, aus den Temperierfluidumlenkzonen in den Hohlraum 106 strömen. Elektrische Maschinen gemäß Fig. 5 bis 7 umfassen neben der Rotorvorrichtung 100 ein Leitelement 140. Das Leitelement 140 erstreckt sich in einen Hohlraum 106 der Rotorwelle 102. Das Leitelement 140 weist in einem Bereich zwischen den Wellendurchlässen 108 und 116 einen Barrierebereich 150 auf.
Insbesondere Fig. 6 und 7 zeigen, dass der Barrierebereich 150 zwei im Hohlraum 106 definierte Leitzonen 146 und 147 voneinander abgrenzt, eine mit dem Wellendurchlass 108 fluidleitend verbundene erste Leitzone 146 und eine zweite, mit dem zweiten Wellendurchlass 116 fluidleitend verbundene zweite Leitzone 147.
Das Leitelement 140 und dessen Barrierebereich 150 definieren gemeinsam mit der Hohlwelle zwei Leitzonen 146 und 147, wobei sich die erste Leitzone 146 durch das Leitelement 140 hindurch bis hin zu den Wellendurchlässen 108 erstreckt. Die zweite Leitzone 147 erstreckt sich zwischen einer Außenoberfläche 144 des Leitelements 140 und einer Innenoberfläche 145 der Rotorwelle 102.
Das Leitelement weist in Fig. 5 einen Zuführabschnitt 143 auf, der sich über einen Verjüngungsabschnitt 142 in einen Erstreckungsabschnitt 141 verjüngt. Der Barrierebereich 150 ist an dem vom Verjüngungsabschnitt 142 entfernten Ende des Erstreckungsabschnitts 141 angeordnet.
Das Leitelement 140 ist bevorzugt an wenigstens einem statischen Element, z.B. einem Maschinenbauteil, das nicht mir der Rotorvorrichtung rotierbar ist, der elektrischen Maschine gehalten. Gemäß Fig. 5 ist das Leitelement 140 mit einem Ausleitelement 149 der elektrischen Maschine verbunden, wobei das Leitelement 140 sich durch das Ausleitelement 149 erstreckt und das Leitelement 140 und das Ausleitelement 149 gegeneinander abgedichtet sind.
Fig. 6 und 7 illustrieren eine durchgängige Führung für ein Temperierfluid durch die dargestellte elektrische Maschine. Die Führung verläuft in einer der Strömungsrichtungen eines in der Führung führbaren Temperierfluids wie folgt: von der ersten Leitzone 146, die sich bis in den Hohlraum 106 erstreckt, durch einen ersten Wellendurchlass 108, entlang eines ersten axialen Begrenzungsabschnitts 184 und eines ersten radialen Begrenzungsabschnitts 182 einer ersten Temperierfluidumlenkeinheit 111 durch eine T emperierfluidumlenkzone 110, durch einen ersten Übergangsbereich 113 in den Temperierfluidkanal 112 hinein, durch einen zweiten Übergangsbereich 113 aus dem Temperierfluidkanal 112 heraus, entlang eines zweiten radialen Begrenzungsabschnitts 192 und eines zweiten axialen Begrenzungsabschnitts 194 einer zweiten Temperierfluidumlenkeinheit 115 durch eine Temperierfluidumlenkzone 110, durch einen zweiten Wellendurchlass 116, in die zweite Leitzone 147, wobei die zweite Leitzone 147 in eine radial zur Rotationsachse der elektrischen Maschine versetzte Sammelzone 148 übergeht und die Sammelzone 148 wenigstens teilweise von einem Ausleitelement 149 umgeben ist.
Die Strömungsrichtung könnte auch umgekehrt sein, als es oben beschrieben und in Fig. 6 und 7 illustriert ist.
Eine Temperierfluidumlenkeinheit ist in Fig. 4 gezeigt. Sie ist ringförmig ausgebildet und umfasst Folgendes: einen radial innenliegenden axialen Begrenzungsabschnitt 194, der sich bis an die äußere Rotorwellenoberfläche einer Rotorwelle 106 erstreckt, an der die Temperierfluidumlenkeinheit 111 , 115 angeordnet werden kann (siehe hierzu auch Fig. 1), einen radial außenliegenden Radialerstreckungsabschnitt 117, der eine stirnseitige Dichtkontaktfläche 118 umfasst, die an einer stirnseitigen Oberfläche 103 eines Rotorblechpakets 105 oder eines Rotorblechpaketbereichs 107 so angeordnet werden kann, dass ein Spalt, z.B. ein Dichtspalt, verbleibt, wobei in dem Spalt eine Fluidbarriere, z.B. ein Dichtelement, Dichtmaterial oder Verbindungsmaterial, angeordnet werden kann (siehe hierzu Fig. 1 , 4 und 5), einen radialen Begrenzungsabschnitt 192, der sich vom axialen Begrenzungsabschnitt 194 zum Radialerstreckungsabschnitt 117 erstreckt, und einen Axialerstreckungsabschnitt 124, der sich von einem radial innenliegenden Ende des axialen Begrenzungsabschnitts 194 in axialer Richtung erstreckt. Der radiale Begrenzungsabschnitt 192 verläuft in axialer Richtung weg von der stirnseitigen Oberfläche 103 des Rotorblechpakets 105 oder des Rotorblechpaketbereichs 107, wenn die stirnseitige Dichtkontaktfläche 118 - wie z.B. in Fig. 1, 3 und 5 gezeigt - an einer stirnseitigen Oberfläche 103 des Rotorblechpakets 105 oder des Rotorblechpaketbereichs 107 angeordnet ist. Wie insbesondere aus Fig. 1 und den Schnitten in Fig. 3 und 5 zu erkennen ist, sind der axiale Begrenzungsabschnitt 194, der Radialerstreckungsabschnitt 117, der radiale Begrenzungsabschnitt 192 und der Axialerstreckungsabschnitt Abschnitte eines einstückigen Temperierfluidumlenkeinheit- Bauteils, das aus einem Flachmaterial hergestellt ist.
Die in Fig. 4 gezeigte Temperierfluidumlenkeinheit umfasst neben dem einstückigen Temperierfluideinheit-Bauteil, das auch als äußeres Temperierfluidumlenkelement 128 bezeichnet wird, auch ein inneres Temperierfluidumlenkelement 127.
Das innere Temperierfluidumlenkelement 127 weist Wandabschnitte 122 auf, die sich in Aufnahmeräume 119 des äußeren Temperierfluidumlenkelements 128 erstrecken. Die Aufnahmeräume 119 sind vertiefte Bereiche, die sich in der inneren, der Temperierfluidumlenkzone 114 zugewandten Oberfläche des äußeren Temperierfluidumlenkelements 128 erstrecken.
Das innere Temperierfluidumlenkelement 127 umfasst einen ringförmig umlaufenden Radialerstreckungsabschnitt 120. Die Wandabschnitte 122 können über Biegungsabschnitte 129 an dem Radialerstreckungsabschnitt angebunden sein. Der Radialerstreckungsabschnitt 120 weist optional eine weitere stirnseitige Dichtkontaktfläche 123 auf.
Die Wandabschnitte 122 erstrecken sich im zusammengebauten Zustand der Temperierfluidumlenkeinheit von der weiteren stirnseitigen Dichtkontaktfläche 123 weg durch die Temperierfluidumlenkzone 114 in die Aufnahmeräume 119 hinein. Im zusammengebauten Zustand der Temperierfluidumlenkeinheit bildet die Dichtkontaktfläche 123 eine radial innerer stirnseitige Dichtkontaktfläche und die stirnseitige Dichtkontaktfläche 118 eine radial äußere stirnseitige Dichtkontaktfläche. Beide Dichtkontaktflächen 118 und 123 können durch je eine Ebene angenähert werden, wobei die beiden Ebenen parallel zueinander verlaufen oder zusammenfallen.
Zwischen den stirnseitigen Dichtkontaktflächen 118 und 123 weist die Temperierfluidumlenkeinheit Durchlässe 121 auf, die in die Temperierfluidumlenkzone 114 hineinführen.
In der zusammengebauten Rotorvorrichtung 100 können die Durchlässe 121 an Öffnungen der Temperierfluidkanäle 112 zu liegen kommen. Das oben erwähnte, ringförmige Dichtelement 174 kann an der Dichtkontaktfläche 123 und damit radial weiter innen als die Öffnungen der Temperierfluidkanäle 112 angeordnet werden.
Der Axialerstreckungsabschnitt 124, dessen eine Oberfläche eine der Rotorwelle 102 zugewandte achsseitige Dichtkontaktfläche 118 bildet, weist Durchlässe 125 auf. In der zusammengebauten Rotorvorrichtung können diese Durchlässe 125 an Wellendurchlässen 108 oder 116 zu liegen kommen, je nachdem auf welcher Seite des Rotorblechpakets 105 die Temperierfluidumlenkeinheit montiert wird.
Bezugszeichenliste
Rotorvorrichtung 100
Rotorwelle 102
Oberfläche 103
Rotoroberfläche 104
Rotorblechpaket 105
Hohlraum 106
Rotorblechpaketbereich 107
Wellendurchlass 108
Temperierfluidumlenkzone 110
Temperierfluidumlenkeinheit 111
T emperierfluidkanal 112
Übergangsbereich 113
Temperierfluidumlenkzone 114
Temperierfluidumlenkeinheit 115
Wellendurchlass 116
Radialerstreckungsabschnitt 117
Dichtkontaktfläche 118
Aufnahmeraum 119
Radialerstreckungsabschnitt 120
Durchlass 121
Wandabschnitt 122
Dichtkontaktfläche 123
Axialerstreckungsabschnitt 124
Durchlass 125 inneres Temperierfluidumlenkelement 127 äußeres Temperierfluidumlenkelement 128
Biegungsabschnitt 129
Leitelement 140
Erstreckungsabschnitt 141
Verjüngungsabschnitt 142
Zuführabschnitt 143
Außenoberfläche 144 Innenoberfläche 145
Leitzone 146
Leitzone 147
Sammelzone 148
Ausleitelement 149
Barrierebereich 150
Lagerungselement 152 rotierbares Lagerelement 154 stationäres Lagerelement 156
Lager 158
Dichtelement 162
Dichtelement 164
Dichtelement 166
Axialverspannelement 168
Dichtelement 172
Dichtelement 174
Dichtelement 176
Axialverspannelement 178
Rotorerstreckungsabschnitt 180 radialer Begrenzungsabschnitt 182 axialer Begrenzungsabschnitt 184
Rotorerstreckungsabschnitt 190 radialer Begrenzungsabschnitt 192 axialer Begrenzungsabschnitt 194

Claims

Patentansprüche Rotorvorrichtung (100) für eine elektrische Maschine, wobei die Rotorvorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Rotorwelle (102), ein Rotorblechpaket (105), das an der Rotorwelle (102) rotationsfest gehalten ist und eine Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115), die eine Temperierfluidumlenkzone (110, 114) in radialer Richtung nach außen begrenzt, wobei das Rotorblechpaket (105) einen Rotorblechpaketbereich (107) umfasst, wobei sich durch den Rotorblechpaketbereich (107) ein Temperierfluidkanal (112) erstreckt, welcher in die Temperierfluidumlenkzone (110, 114) übergeht. Rotorvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei radial außerhalb eines Übergangsbereichs (113), in dem der Temperierfluidkanal (112) in die Temperierfluidumlenkzone (110, 114) übergeht, eine Fluidbarriere besteht. Rotorvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Fluidbarriere ein Verbindungsmaterial umfasst, das eine Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit (111 , 115) radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) mit einer stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpaketbereichs (107) verbindet, z.B. stoffschlüssig verbindet. Rotorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rotorblechpaket (105) mehrere Rotorblechpaketbereiche (107) umfasst, der Temperierfluidkanal (112) sich durch wenigstens einen der Rotorblechpaketbereiche (107) erstreckt und ein anderer Rotorblechpaketbereich (107) wenigstens einen Teil der Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115) bildet. Rotorvorrichtung (100) nach Anspruch 3 und 4, wobei das Verbindungsmaterial einander zugewandte stirnseitige Oberflächen (103) der Rotorblechpaketbereiche (107) radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) miteinander verbindet und/oder abdichtet. Rotorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Fluidbarriere ein radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) an einer stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpaketbereichs (107) und/oder an einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115) angebrachtes, z.B. stoffschlüssig angebrachtes, Dichtungsmaterial umfasst, und/oder ein radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) zwischen einer stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpaketbereichs (107) und einer Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115) angeordnetes Dichtelement (166, 176) umfasst. Rotorvorrichtung (100) nach Anspruch 6, umfassend ein Axialverspannelement (178), mit dem das Dichtungsmaterial und/oder das Dichtelement radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) zwischen der stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpaketbereichs (107) und der Oberfläche der Temperierfluidumlenkeinheit (111 , 115) verpresst ist oder verpresst werden kann. Rotorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115) einen Radialerstreckungsabschnitt (117) aufweist und eine Oberfläche des Radialerstreckungsabschnitts (117) eine der stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpaketbereichs (107) zugewandte stirnseitige Dichtkontaktfläche (118) ist. Rotorvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei das Dichtungsmaterial radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche (118) angebracht, z.B. stoffschlüssig angebracht, ist, und/oder das Dichtelement (166, 176) radial außerhalb des Übergangsbereichs (113) an der stirnseitigen Dichtkontaktfläche (118) angeordnet ist. Rotorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Fluidleitverbindung, welche die Temperierfluidumlenkzone (110, 114) und einen radial weiter innen liegenden Hohlraum (106) verbindet, wobei der Hohlraum (106) axial in wenigstens eine Richtung offen ist, so dass ein Temperierfluid in den Hohlraum (106) in axialer Richtung eingeleitet und/oder aus dem Hohlraum (106) in axialer Richtung ausgeleitet werden kann, wobei die Rotorwelle (102) eine Hohlwelle sein kann und der Hohlraum (106) sich im Inneren der Hohlwelle befinden kann und die Fluidleitverbindung sich bevorzugt durch wenigstens einen Wellendurchlass erstrecken kann. Elektrische Maschine umfassend eine Rotorvorrichtung (100), z.B. eine Rotorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine ein Leitelement (140) umfasst, eine von der Rotorvorrichtung (100) umfasste Rotorwelle (102) eine Hohlwelle ist und sich das Leitelement (140) bevorzugt in einen Hohlraum (106) der Rotorwelle (102) erstreckt, wobei die elektrische Maschine (140) in einem Bereich zwischen einem ersten Wellendurchlass (108) und einem in axialer Richtung versetzt zum ersten Wellendurchlass (108) angeordneten zweiten Wellendurchlass (116) einen Barrierebereich (150) aufweist, wobei der Barrierebereich (150) zwei im Hohlraum (106) definierte Leitzonen (146, 147) voneinander abgrenzt, eine mit dem ersten Wellendurchlass (108) fluidleitend verbundene erste Leitzone (146) und eine zweite, mit dem zweiten Wellendurchlass (116) fluidleitend verbundene zweite Leitzone (147), wobei die zweite Leitzone (147) sich zum Beispiel zwischen einer Außenoberfläche (144) des Leitelements (140) und einer Innenoberfläche (145) der Rotorwelle (102) erstrecken kann und die erste Leitzone (146) sich zum Beispiel durch das Leitelement (140) hindurch erstrecken kann. Elektrische Maschine nach Anspruch 11 , wobei der Barrierebereich (150) ein Bereich des Leitelements (140) ist, wobei das Leitelement (140) bevorzugt an wenigstens einem statischen Element der elektrischen Maschine gehalten sein kann. Elektrische Maschine nach Anspruch 11 oder 12, umfassend eine Rotorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Maschine eine durchgängige Führung für ein Temperierfluid aufweist und die Führung in einer der Strömungsrichtungen eines in der Führung führbaren Temperierfluids wie folgt verläuft: von der ersten Leitzone (146), die sich bis in den Hohlraum (106) erstreckt, durch einen ersten Wellendurchlass (108), entlang eines ersten axialen Begrenzungsabschnitts (184) und eines ersten radialen Begrenzungsabschnitts (182) einer ersten Temperierfluidumlenkeinheit
(111) durch eine Temperierfluidumlenkzone (110), durch einen ersten Übergangsbereich (113) in den Temperierfluidkanal (112) hinein, durch einen zweiten Übergangsbereich (113) aus dem Temperierfluidkanal
(112) heraus, entlang eines zweiten radialen Begrenzungsabschnitts (192) und eines zweiten axialen Begrenzungsabschnitts (194) einer zweiten Temperierfluidumlenkeinheit (115) durch eine Temperierfluidumlenkzone (110), durch einen zweiten Wellendurchlass (116), in die zweite Leitzone (147). Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zweite Leitzone (147) in eine radial zur Rotationsachse der elektrischen Maschine versetzte Sammelzone (148) übergeht, wobei die Sammelzone (148) wenigstens teilweise von einem Ausleitelement (149) umgeben sein kann. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, wobei sich das Leitelement (140) durch das Ausleitelement (149) erstreckt und das Leitelement (140) und das Ausleitelement (149) gegeneinander abgedichtet sind, und/oder das Leitelement (140) und das Ausleitelement (149) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, z.B. als integriertes Leit- und Ausleitelement, wobei das Leit- und Ausleitelement z.B. ein Spritzgussbauteil sein kann. T emperierfluidumlenkeinheit (111 , 115) für eine Rotorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder für eine elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Temperierfluidumlenkeinheit (111, 115) ringförmig ausgebildet ist und Folgendes umfasst: einen radial innenliegenden axialen Begrenzungsabschnitt (184, 194) der sich bis an die äußere Rotorwellenoberfläche einer Rotorwelle (106) erstrecken kann, an der die Temperierfluidumlenkeinheit (111 , 115) angeordnet werden kann, einen radial außenliegenden Radialerstreckungsabschnitt (117), der eine stirnseitige Dichtkontaktfläche (118) umfasst, die an einer stirnseitigen Oberfläche (103) eines Rotorblechpakets (105) oder eines Rotorblechpaketbereichs (107) so angeordnet werden kann, dass ein Spalt, z.B. ein Dichtspalt, verbleibt, wobei in dem Spalt eine Fluidbarriere, z.B. ein Dichtelement oder Dichtmaterial, angeordnet werden kann, und einen radialen Begrenzungsabschnitt (182, 192), der sich vom axialen Begrenzungsabschnitt (184, 194) zum Radialerstreckungsabschnitt (117) erstreckt, wobei der radiale Begrenzungsabschnitt in axialer Richtung weg von der stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpakets (105) oder des Rotorblechpaketbereichs (107) verläuft, wenn die stirnseitige Dichtkontaktfläche (118) an einer stirnseitigen Oberfläche (103) des Rotorblechpakets (105) oder des Rotorblechpaketbereichs (107) angeordnet wird, wobei der axiale Begrenzungsabschnitt (184, 194), der Radialerstreckungsabschnitt (117) und der radiale Begrenzungsabschnitt (182, 192) bevorzugt Abschnitte eines einstückigen Temperierfluidumlenkeinheit-Bauteils sein können. Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets (105) für eine Rotorvorrichtung (100), wobei Elektrobleche mit Ausnehmungen in einem Schichtverbund so aneinander angeordnet und miteinander verbunden werden, dass Ausnehmungen benachbarter Elektrobleche wenigstens teilweise überlappen und dadurch eine Biegung eines Temperierfluidkanals (112) oder ein Übergang eines Temperierfluidkanals (112) in eine Temperierfluidumlenkzone (110, 114) definiert wird, wobei bevorzugt wenigstens ein Teil der Elektrobleche, die aufeinander angeordnet und miteinander verbunden werden, vorgefertigten Rotorblechpaketbereichen (107) angehören, wobei jeder Rotorblechpaketbereich (107) mehrere miteinander verbundene Elektrobleche umfassen kann. Verfahren nach Anspruch 17, wobei ein vorgefertigter Rotorblechpaketbereich (107), durch den sich ein Temperierfluidkanal (112) erstreckt, flächig mit einem weiteren Rotorblechpaketbereich (107) verbunden wird, z.B. stoffschlüssig verbunden wird, wobei wenigstens ein Teil des weiteren Rotorblechpaketbereichs (107) radial außerhalb einer Öffnung des Temperierfluidkanals (112) zu liegen kommt. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der weitere Rotorblechpaketbereich (107) ringförmig ausgebildet ist und ein innerer Rand des weiteren Rotorblechpaketbereichs (107) auf oder radial außerhalb der Öffnung des Temperierfluidkanals (112) zu liegen kommt, wobei im Übergang vom Rotorblechpaketbereich (107) zum weiteren Rotorblechpaketbereich (107) eine Fluidbarriere gebildet werden kann, wobei die Fluidbarriere aus einem Verbindungsmittel gebildet werden kann, wobei mit dem Verbindungsmittel Oberflächen der beiden Rotorblechpaketbereiche (107, 107) verbunden, z.B. stoffschlüssig verbunden, werden können. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei zwischen die vorgefertigten Rotorblechpaketbereiche (107) ein beidseitig mit Verbindungsmittel beschichtetes Elektroblech eingebracht wird und Elektrobleche der vorgefertigten Rotorblechpaketbereiche (107) mittelbar über das beidseitig mit dem Verbindungsmittel beschichtete Elektroblech miteinander verbunden werden. Verwendung eines Verbindungsmittels enthaltend: ein Elastomer, bevorzugt einen natürlichen oder synthetischen Kautschuk, z.B. einen Nitril-Butadien-Kautschuk, ein Duroplast und/oder ein Thermoplast, bevorzugt ein Duroplast, z.B. ein Novolak, einen Haftvermittler, bevorzugt einen Si-basierten Haftvermittler, z.B. ein Aminosilan, und ein aprotisches Lösemittel, z.B. ein aprotisches Lösemittel aufweisend ein an ein Kohlenstoffatom gebundenes Heteroatom, wobei das Heteroatom bevorzugt unter O, N, CI, F und Br, ausgewählt ist, zur Verbindung vorgefertigter Rotorblechpaktebereiche (107) bei der Herstellung eines Rotorblechpakets (105) für eine Rotorvorrichtung (100) einer elektrischen Maschine, bevorzugt zur Herstellung einer Fluidbarriere einer Rotorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15.
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