WO2024255963A1 - Rotoranordnung, elektrische maschine, verfahren zur steuerung einer rotoranordnung, computerprogrammprodukt und steuereinheit - Google Patents

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cooling
control unit
arrangement
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Johannes Bossert
Darius Lorenz
Thomas Hurle
Martin Kunkemoeller
Alain Rusch
Benjamin Vögtle
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    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Definitions

  • the present invention relates to a rotor arrangement for an electric machine of a drive train of a motor vehicle, comprising a rotor with a rotor body that is arranged in a rotationally fixed manner on a rotor shaft, a cooling circuit that runs through the rotor in sections, wherein the cooling circuit in the rotor body has a plurality of rotor cooling channels that are arranged in a circumferentially distributed manner and extend in the axial direction through the rotor body, a coolant pump arranged in the cooling circuit that conveys a cooling fluid through the cooling circuit, and a control unit for controlling the coolant pump.
  • the invention further relates to an electric machine, a method for controlling a rotor arrangement, a computer program product, and a control unit.
  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the everyday suitability of electric drives and to offer users the driving comfort they are used to.
  • hybrid drive trains are also known.
  • Such drive trains in a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and an electric motor, and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys. In certain operating situations, it is also possible to drive the vehicle simultaneously using the internal combustion engine and the electric motor.
  • the electrical machines intended for e-axles and hybrid modules there is a continuing need to increase their power density, so that the cooling of the electrical machines required for this is becoming increasingly important. Due to the necessary cooling performance, hydraulic fluids such as cooling oils have become established in most concepts for removing heat from the thermally stressed areas of an electrical machine.
  • jacket cooling and winding head cooling are known from the state of the art for the implementation of cooling of electrical machines using hydraulic fluids. While jacket cooling transfers the heat generated on the outer surface of the rotor core into a cooling circuit, with winding head cooling the heat transfer takes place directly on the conductors outside the rotor core in the area of the winding heads into the fluid.
  • air-cooled rotors are also known from the state of the art, for example with a blade wheel that sits axially on the rotor.
  • a summary of the relevant state of the art can be found, for example, in DE 10 2018 220 810 A1.
  • centrifugal force can be used to guide a coolant in the rotor at speed.
  • cooling channels with increasing pitch diameter are used for this purpose, in DE102017112348A1 a conically expanding shaft is shown. In these In some cases, the work of pumping the coolant is done by the electric machine itself and not by an external oil pump.
  • a rotor arrangement for an electric machine of a drive train of a motor vehicle comprising a rotor with a rotor body which is arranged in a rotationally fixed manner on a rotor shaft, a cooling circuit which runs in sections through the rotor, wherein the cooling circuit in the rotor body has a plurality of rotor cooling channels which are arranged circumferentially distributed and extend in the axial direction through the rotor body, a coolant pump arranged in the cooling circuit which conveys a cooling fluid through the cooling circuit, and a control unit for controlling the coolant pump, wherein the control unit is configured to a.
  • the coolant pump into a first conveying state when a first start-up signal is present before and/or when the rotor is rotated up from a standstill, by means of which the rotor cooling channels are flooded with the cooling fluid, and/or b. to cause the rotor body to heat up when a second start-up signal is present before and/or when the rotor is rotated up from a standstill, and/or c. the coolant pump switches to a second stop signal when a first stop signal is present and/or when the rotor is turned down to a standstill. to put the coolant pump into a delivery state by which the rotor cooling channels are emptied of the cooling fluid by centrifugal force and/or gravity, and/or d.
  • the coolant pump is set to a first delivery state when a first start-up signal is present before and/or when the rotor is rotated up from standstill, through which the rotor cooling channels are flooded with the cooling fluid.
  • This imbalance would create a large load on bearings and components at high speeds, which is avoided by setting the coolant pump to a first delivery state in which the rotor cooling channels are flooded with the cooling fluid. For example, before starting to rotate, the coolant pump is briefly operated with a high volume flow in order to fill all rotor cooling channels and compensate for any possible imbalance.
  • the cooling fluid in the rotor cooling channels can be heated in a targeted manner, for example by means of targeted rotor coil excitation. The heating can also take place before the vehicle starts rotating or driving off, for example as soon as the vehicle is unlocked or when a brake or clutch pedal is pressed.
  • the control unit can cause the rotor body to heat up when a second start-up signal is present and/or when the rotor starts rotating from a standstill.
  • the coolant pump when an intention to stop is detected, the coolant pump is deactivated early to allow the remaining oil to drain from the cooling elements.
  • the coolant pump when a first stop signal is present before and/or when the rotor is turned down to a standstill, the coolant pump can be put into a second delivery state, through which the rotor cooling channels are emptied of the cooling fluid by centrifugal force and/or gravity.
  • the coolant pump is preferably deactivated and is not actively powered, so that it does not pump any coolant through the cooling circuit, which can contribute to improving the overall energy efficiency of the rotor arrangement.
  • the outlet opening of the rotor cooling channels is not located as radially outward as possible, it may happen that a certain residual amount of cooling fluid remains in the rotor cooling channels, which can happen in particular if the rotor shaft comes to a standstill relatively quickly.
  • the coolant pump is put into a third delivery state when a second run-out signal is present before and/or when the rotor is rotated down to a standstill, through which the rotor cooling channels are emptied of the cooling fluid by means of the coolant pump.
  • the shaft arrangement according to the invention also offers the possibility of controlling the coolant pump as needed, i.e. the rotor is preferably not cooled permanently by the energized coolant pump, whereby high losses due to the coolant pump and drag losses in the rotor bearings due to the cooling fluid can be avoided.
  • a uniform distribution of the cooling fluid at very low flow rates of the coolant pump is generally difficult to achieve, which means that a preferably sequential operation of the coolant pump is particularly advantageous. This ensures that the rotor cooling channels are sufficiently filled and, optionally, the rotor bearings are also supplied with cooling fluid.
  • a sequential control of the coolant pump by means of the control unit can be particularly advantageous, which can be configured as follows:
  • control unit controls the coolant pump in such a way that the coolant is pumped between 2 seconds and 30 seconds after the start-up process with a minimum operating time of 3 seconds and a maximum operating time of 60 seconds.
  • control unit can control the coolant pump in such a way that the coolant is delivered sequentially with a time interval of 40 seconds to 15 minutes between two delivery intervals.
  • the maximum operating time of the coolant pump is 60 seconds.
  • the coolant pump can be controlled depending on the load. Parameters such as the coolant temperature and/or the engine load and/or the rotor speed can also be determined and taken into account by the control unit.
  • a start-up signal can, for example, consist of one or more of the following signals selected from the group of driver door opening signals, clutch actuation signals, brake release signals, accelerator pedal actuation signals, driver seat usage signals, ignition lock actuation signals.
  • a coasting signal can, for example, consist of one or more of the following signals selected from the group of brake actuation signals, accelerator pedal release signals, recuperation mode activation signal.
  • a rotor is the rotating part of an electrical machine.
  • the rotor comprises in particular a rotor shaft.
  • the rotor shaft can be hollow, which on the one hand results in a weight saving and on the other hand allows the supply of lubricant or coolant to the rotor body.
  • a rotor body is understood to mean the rotor without a rotor shaft.
  • the rotor body is therefore composed in particular of a rotor laminated core and the permanent magnets introduced into the pockets of the rotor laminated core or fixed circumferentially to the rotor laminated core, as well as any axial cover parts that may be present for closing the pockets.
  • the rotor preferably has a plurality of rotor bodies.
  • the rotor bodies are essentially of the same part, in particular in Essentially identical. It is highly preferred that the rotor bodies are formed from identical, in particular essentially identical rotor laminations.
  • the rotor bodies are therefore particularly preferably formed from a rotor lamination stack, which is composed of a plurality of laminated individual laminations or rotor laminations, usually made of electrical steel, which are layered and packaged one on top of the other to form a stack, the so-called rotor lamination stack.
  • the individual laminations can be held together in the rotor lamination stack by gluing, welding or screwing.
  • a rotor lamination stack can in particular also have permanent magnets introduced into the pockets of the rotor lamination stack or fixed to the circumference of the rotor lamination stack. It is possible for the rotor lamination stacks to be intertwined with one another, i.e. arranged rotated by an angle to one another. This intertwining can be linear or V-shaped in order to avoid or at least reduce axial forces.
  • the rotor can be designed as a permanently excited rotor or a separately excited rotor.
  • the separately excited rotor is in particular a component of an electric radial flux machine that is used to convert electrical energy into mechanical energy or vice versa.
  • a separately excited rotor is a rotor that is fed by a separate power source, usually a direct current source.
  • the separately excited rotor usually requires an external direct current source.
  • the separately excited rotor can preferably have a cylindrical rotor body, which advantageously consists of laminated iron in order to reduce eddy current losses.
  • This rotor winding is preferably formed from insulated copper or aluminum wires and is guided through the grooves or slots in order to ensure mechanical stability.
  • the rotor winding of the separately excited rotor is preferably divided into coils that are electrically connected to one another. These coils are wound parallel to the rotor axis and are usually designed as a multi-phase winding to enable efficient conversion of electrical into mechanical energy. The number of coils and their arrangement depend on the specific requirements of the machine.
  • the external DC power source can be connected to the rotor winding via slip rings and carbon brushes, for example.
  • the carbon brushes ensure a low-friction electrical connection between the stationary power source and the rotating rotor winding.
  • the use of the external DC power source creates a magnetic field in the rotor that interacts with the magnetic field of the stator-side winding system and thus influences the torque and power of the machine.
  • the separately excited rotor offers the advantage of external control over the excitation of the rotor.
  • the power and torque of the electric machine can be precisely controlled.
  • a rotor body can in particular be formed from one or more rotor lamination packs.
  • a rotor lamination pack is understood to be a plurality of laminated individual sheets or rotor laminations, usually made of electrical sheet metal, which are layered and packaged on top of one another to form a stack, the so-called rotor lamination pack. The individual sheets can then remain held together in the lamination pack by gluing, welding or screwing.
  • a rotor lamination pack for a permanently excited rotor can in particular also have magnetic elements introduced into the pockets of the rotor lamination pack or fixed circumferentially to the rotor lamination pack, as well as any axial cover parts that may be present for closing the pockets and the like.
  • the electrical machine can be designed in particular as a rotary machine.
  • the rotary machine can be designed in particular as a radial flux machine configured.
  • a radial flux machine is characterized by the fact that the magnetic field lines in the air gap formed between the rotor and stator extend in a radial direction.
  • the air gap is the gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flux machine, this is a gap that is circular in cross-section and has a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the rotor body.
  • the electric machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds of greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of greater than 50 kW, preferably greater than 80 kW and in particular greater than 150 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds of greater than 8,000 rpm, particularly preferably greater than 12,000 rpm, very particularly preferably greater than 15,000 rpm.
  • motor vehicles are considered to be land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks.
  • a motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (PCs), lorries (HGVs), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (KOM) or tractors.
  • the rotor arrangement can also have a control unit.
  • a control unit serves in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the rotor arrangement and/or the electrical machine, such as the control/regulation of the coolant pump and/or the current supply to a rotor winding.
  • a control unit has in particular a wired or wireless signal input for receiving in particular electrical signals, such as sensor signals. Furthermore, a control unit also has preferably a wired or wireless signal output for the transmission of electrical signals in particular.
  • Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control unit. It is particularly preferred that the control unit comprises hardware that is designed to execute software.
  • the control unit preferably comprises at least two electronic processors for executing program sequences defined in each software.
  • the two processors can also be structurally integrated into a processor as computer cores, with the corresponding computer cores then each representing a processor in the sense of the invention.
  • the control unit can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control unit can be stored and read out again.
  • the control unit can also have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
  • a control unit can comprise a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle.
  • Control devices are also referred to as electronic control units (ECUs) or electronic control modules (ECMs) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software.
  • the control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is possible.
  • bus systems present in the motor vehicle such as CAN bus or LIN bus.
  • control unit has at least one processor and at least one memory, which in particular contains a computer program code, wherein the memory and the computer program code are configured, with the processor, to cause the control unit to execute the computer program code.
  • the control unit can particularly preferably comprise power electronics for supplying current to the stator or rotor.
  • Power electronics is preferably a combination of various components which control or regulate a current to the electrical machine, preferably including the peripheral components required for this purpose, such as cooling elements or power supplies.
  • the power electronics contains one or more power electronic components which are designed to control or regulate a current. This is particularly preferably one or more power switches, e.g.
  • the power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three separate phases or current paths, each with at least one separate power electronics component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W per phase.
  • the first delivery state of the coolant pump is deactivated by the control unit when a rotor speed of between 100 and 300 rpm is reached.
  • the advantage of this embodiment is that the coolant pump initially only has to be operated from standstill to fill or flood the rotor cooling channels in order to subsequently avoid an imbalance when revving up due to the rotor cooling channels not being completely or homogeneously filled.
  • the second delivery state of the coolant pump is deactivated by the control unit when a rotor speed of between 100-300 rpm is reached. This can result in the cooling fluid running out of the rotor cooling channels due to gravity and/or centrifugal force above suitable rotational speeds.
  • Invention can be provided that in the third delivery state of the coolant pump this is offset in a direction opposite to the conveying direction of the cooling fluid, so that the cooling fluid can be sucked out of the rotor cooling channels by the coolant pump.
  • the rotor can be externally excited by means of a rotor winding that can be energized and that the rotor arrangement has a control unit for energizing the rotor winding.
  • the possibility of making the rotor externally excited by means of a rotor winding that can be energized results in greater flexibility in controlling the machine.
  • the control unit makes it possible to vary the rotor current and thus control the torque, speed or other operating parameters of the machine. This enables more precise adaptation to different operating conditions, load requirements or control objectives.
  • the invention can also be further developed in such a way that when the first delivery state of the coolant pump is present, the rotor winding of the rotor is not energized.
  • the rotor can also be protected from imbalances in operating situations in which, for example, the vehicle rolls down a slope from a standstill and in which the rotor is not energized but still rotates.
  • the rotor shaft is rotatably mounted on at least one rolling bearing, with the cooling circuit being guided through the rolling bearing. This can achieve improved lubrication and cooling of the rolling bearing, which subsequently also has a positive effect on the efficiency of the rotor arrangement.
  • the object of the invention can also be achieved by an electrical machine comprising a rotor arrangement according to one of claims 1-7.
  • the object of the invention can further be achieved by a method for controlling a rotor arrangement of an electric machine of a drive train of a motor vehicle comprising a rotor with a rotor body which is rotationally fixed is arranged on a rotor shaft, a cooling circuit which runs through the rotor in sections, wherein the cooling circuit in the rotor body has a plurality of rotor cooling channels which are arranged circumferentially distributed and extend in the axial direction through the rotor body, a coolant pump arranged in the cooling circuit which pumps a cooling fluid through the cooling circuit, a control unit for controlling the coolant pump, wherein the control unit is configured to carry out the following method steps: a.
  • the coolant pump When a second run-out signal is present before and/or when the rotor is turned down to a standstill, the coolant pump is placed in a third delivery state by which the rotor cooling channels are emptied of the cooling fluid by means of the coolant pump.
  • the object of the invention can further be achieved by a computer program product stored on a machine-readable carrier or computer data signal embodied by an electromagnetic wave, with a computer program code suitable for carrying out a method according to claim 8.
  • control unit for controlling a rotor arrangement, comprising a processor and a memory containing a computer program code, wherein the memory and the computer program code are configured, with the processor, to cause the control unit to carry out a method according to claim 8.
  • Figure 1 shows a motor vehicle with an electric drive train in a schematic representation
  • Figure 2 shows an electrical machine in a schematic representation
  • Figure 3 shows a rotor arrangement in a schematic
  • Figure 4 shows a temporal speed and volume flow curve for a first
  • Figure 5 shows a temporal speed and volume flow curve for a second delivery state of the coolant pump
  • Figure 6 shows a temporal speed and volume flow curve for a third
  • FIG 2 shows a rotor arrangement 1 for an electric machine 2 of a drive train 3 of a motor vehicle 4, as is also sketched in Figure 1.
  • the electric machine 2 is coupled to a gear arrangement 26 and forms a structural unit with it, which can also be referred to as an axle drive train.
  • the rotor assembly 1 comprises a rotor 5 with a rotor body 6, which is arranged rotationally fixed on a rotor shaft 7, a cooling circuit 8, which runs through the rotor 5 in sections, wherein the cooling circuit 8 has a plurality of rotor cooling channels 9 in the rotor body 6, which are arranged distributed around the circumference and extend in the axial direction through the rotor body 6. Furthermore, the rotor arrangement 1 has a coolant pump 10 arranged in the cooling circuit 8, which pumps a cooling fluid 11 through the cooling circuit 8, as well as a control unit 12 for controlling the coolant pump 10.
  • the electrical machine 2 is designed as a radial flow machine, with a hollow cylindrical stator 23, in which the rotor 5 is rotatably received.
  • the hollow cylindrical rotor shaft 7 has a plurality of openings in its outer surface through which the cooling fluid 11 can flow radially outward into an annular gap of the rotor 5.
  • This annular gap is connected to the rotor cooling channels 9.
  • the cooling fluid 11 is then led out of the rotor 5 again at a radially inner outlet opening and can be fed from there, for example, to a rolling bearing 20, as shown in Figure 3.
  • the rotor 1 can be externally excited by means of a rotor winding 19 that can be energized, and the rotor arrangement 1 has a control unit with a rotor power supply 24 for energizing the rotor winding 19. This can be electrically connected to the rotor shaft 7 or the rotor winding 19 via a sliding contact 25.
  • the rotor power supply 24 is connected to the control unit 12.
  • a second start-up signal 13 is present before and/or when the rotor 5 is rotated up from a standstill, the rotor body 6 can be heated via the energized rotor winding 19.
  • the rotor shaft 7 is rotatably mounted on at least one roller bearing 20, with the cooling circuit 8 being guided through the roller bearing 20.
  • the control unit 12 for controlling the rotor arrangement 1 comprises a processor 21 and a memory 22 containing a computer program code, wherein the memory and the computer program code are configured to communicate with the processor 21 to cause the control unit 12 to carry out a method that will be described in more detail below.
  • the control unit 12 can have inputs for various signals 13, 15, 17, by means of which the operation of the rotor arrangement 1 is controlled or regulated.
  • the control unit 12 is now configured to place the coolant pump 10 into a first delivery state 14 when a first start-up signal 13 is present before and/or when the rotor 5 starts rotating from standstill, through which the rotor cooling channels 5 are flooded with the cooling fluid 11, whereby this first delivery state 14 of the coolant pump 10 is deactivated by the control unit 12 when a rotor speed of between 50-300 rpm is reached.
  • This first delivery state 14 can also be understood using the diagrams in Figure 4. The speed and volume flow curves for an energized and a de-energized rotor are shown there. The first delivery state 14 of the coolant pump 10 can therefore take place when the rotor winding 19 of the rotor 1 is energized or de-energized.
  • the coolant pump 10 is activated immediately when the rotor shaft 7 starts rotating or shortly before (for example when the brake pedal is released) and fills the rotor cooling channels 9 of the rotor 5 as quickly as possible. As soon as a speed of between 50-300 rpm is reached, the coolant pump 10 can be deactivated because the centrifugal force prevails over gravity and the cooling fluid 11 therefore remains in the rotor cooling channels 9. As soon as the electric machine 2 is actively powered again, cooling fluid 11 must be pumped again in accordance with the required cooling capacity.
  • cooling fluid 11 in the rotor cooling channels 9 can be heated in a targeted manner by means of targeted rotor coil excitation. This can also be done before starting to rotate or drive off, for example as soon as the vehicle is unlocked or when Operating the accelerator, brake or clutch pedal.
  • the coolant pump 10 into a third delivery state 18 when a second run-out signal 17 is present before and/or when the rotor 5 is brought to a standstill, through which the rotor cooling channels 9 are emptied of the cooling fluid 11 by means of the coolant pump 10.
  • This can also be understood from the speed and volume flow curve in Figure 6.
  • in the third delivery state 18 of the coolant pump 10 it has been put in a delivery direction opposite to the delivery direction of the cooling fluid 11. If complete emptying by switching off the coolant pump 10 during the braking process is not sufficient, the residual liquid can be sucked out of the rotor cooling channels 9 by the inverse operation of the coolant pump 10.
  • the coolant pump 10 must of course enable the suction to function.
  • This inverse operation of the coolant pump 10 can be operated for approx. 40-80 ms at a volume flow of approx. 8 l/min. At other volume flows, the time changes proportionally.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung (1 ) für eine elektrische Maschine (2) eines Antriebsstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (4) umfassend einen Rotor (5) mit einem Rotorkörper (6), der drehfest auf einer Rotorwelle (7) angeordnet ist, einen Kühlkreislauf (8), welcher abschnittsweise durch den Rotor (5) verläuft, wobei der Kühlkreislauf (8) im Rotorkörper (6) eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper (6) erstreckender Rotorkühlkanäle (9) aufweist, eine in dem Kühlkreislauf (8) angeordnete Kühlmittelpumpe (10), welche ein Kühlfluid (11 ) durch den Kühlkreislauf (8) fördert eine Steuereinheit (12) zur Steuerung der Kühlmittelpumpe (10) wobei die Steuereinheit (9) konfiguriert ist, die Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals (13) vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors (5) aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand (14) zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle (9) mit dem Kühlfluid (11 ) geflutet werden.

Description

Rotoranordnunq, elektrische Maschine, Verfahren zur Steuerung einer Rotoranordnung, Computerprogrammprodukt und Steuereinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Rotor mit einem Rotorkörper, der drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet ist, einen Kühlkreislauf, welcher abschnittsweise durch den Rotor verläuft, wobei der Kühlkreislauf im Rotorkörper eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper erstreckender Rotorkühlkanäle aufweist, eine in dem Kühlkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe, welche ein Kühlfluid durch den Kühlkreislauf fördert sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Kühlmittelpumpe. Die Erfindung betrifft ferner elektrische Maschine, Verfahren zur Steuerung einer Rotoranordnung, Computerprogrammprodukt und Steuereinheit.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben. Bei der Entwicklung der für E-Achsen und Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
Für die Statoren von elektrischen Maschinen ist beispielsweise die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Rotorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Rotorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.
Neben der Kühlung der Statoren ist es grundsätzlich auch bekannt, die Rotoren der elektrischen Maschinen zu kühlen. Hierbei können eine unerwünschte Undichtigkeit zwischen den Rotorblechen zu Schleppmomenten in dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator und unkontrollierten Kühlflüssigkeitsverlust führen, was regelmäßig unerwünscht ist.
Neben derartigen fluidgekühlten Rotoren mit einer Hohlwelle sind in diesem Zusammenhang aus dem Stand der Technik auch luftgekühlte Rotoren bekannt, die beispielsweise mit einem Schaufelrad, welches axial auf dem Rotor sitzt. Eine Zusammenfassung des diesbezüglichen Standes der Technik kann beispielsweise der DE 10 2018 220 810 A1 entnommen werden.
Es ist ferner bekannt, dass zur Führung eines Kühlmittels im Rotor unter Drehzahl, die Zentrifugalkraft genutzt werden kann. In US11146133B2 werden beispielsweise hierzu Kühlkanäle mit zunehmendem Teilkreisdurchmesser eingesetzt, in DE102017112348A1 wird eine konisch aufweitende Welle dargestellt. In diesen Fällen wird die Arbeit zur Förderung des Kühlmittels von der elektrischen Maschine selbst und nicht von einer externen Ölpumpe verrichtet.
Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, die Effizient bei derartigen hydraulisch gekühlten Rotoren und hierdurch auch die Effizienz der entsprechenden elektrischen Maschine zu steigern.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine diesbezüglich verbesserte Rotoranordnung und eine optimierte elektrische Maschine bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein optimiertes Verfahren zur Steuerung einer Rotoranordnung, ein optimiertes Computerprogrammprodukt sowie eine verbesserte Steuereinheit zur Steuerung einer Rotoranordnung zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Rotor mit einem Rotorkörper, der drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet ist, einen Kühlkreislauf, welcher abschnittsweise durch den Rotor verläuft, wobei der Kühlkreislauf im Rotorkörper eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper erstreckender Rotorkühlkanäle aufweist, eine in dem Kühlkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe, welche ein Kühlfluid durch den Kühlkreislauf fördert, sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Kühlmittelpumpe, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, a. die Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle mit dem Kühlfluid geflutet werden, und/oder b. beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand eine Erwärmung des Rotorkörpers zu bewirken, und/oder c. die Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid Zentrifugalkraft und/oder schwerkraftbewirkt entleert werden, und/oder d. die Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen dritten Förderzustand zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid mittels der Kühlmittelpumpe entleert werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle mit dem Kühlfluid geflutet werden. Dies ist von Vorteil, da es in manchen Betriebszuständen und Antriebstrangkonfigurationen vorkommen kann, dass sich das Fahrzeug bewegt, der Rotor aber nicht aktiv bestromt wird, weil es beispielsweise eine zweite elektrische Maschine auf einer zweiten Achse gibt oder das Fahrzeug einen Berg herunterrollt. Wenn die passive Rotorwelle, die fest an die Fahrzeugachse angebunden ist, nach dem Stillstand und abgeschalteter Kühlmittelpumpe wieder losdreht, würde diese Restölmenge, welche in den einzelnen Rotorkühlkanälen unterschiedlich verteilt ist, eine Unwucht erzeugen. Diese Unwucht würde bei hohen Drehzahlen eine große Belastung auf Lager und Komponenten erzeugen, was durch das Versetzen der Kühlmittelpumpe in einen ersten Förderzustand, in die die Rotorkühlkanäle mit dem Kühlfluid geflutet werden, vermieden wird. Dabei wird die Kühlmittelpumpe beispielsweise vor dem Losdrehen kurzzeitig mit einem hohen Volumenstrom betrieben, um alle Rotorkühlkanäle zu befüllen und eine mögliche Unwucht auszugleichen.
Bei längeren Stillstandszeiten ist es jedoch möglich, dass eine gewisse Restmenge an Kühlfluid in den in Schwerkraftrichtung untersten Rotorkühlkanälen verbleibt. Durch diese längeren Stillstandszeiten, insbesondere auch bei niedrigen Temperaturen, kann das Kühlmittel eine Viskositätsänderung erfahren, was zu geringeren Fließgeschwindigkeiten und somit zu einer langsameren Entleerung bzw. Neubefüllung führt. Um dem entgegenzuwirken, kann beispielsweise durch eine gezielte Rotorspulenanregung das sich in den Rotorkühlkanälen befindliche Kühlfluid gezielt erhitzt werden. Das Erwärmen kann auch bereits schon vor dem Losdrehen bzw. Losfahren erfolgen, beispielsweise, sobald Fahrzeug aufgeschlossen wird oder bei Betätigung eines Brems- oder Kupplungspedals. So kann also alternativ oder ergänzend zu den Förderzuständen der Kühlmittelpumpe die Steuereinheit beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand eine Erwärmung des Rotorkörpers zu bewirken.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass bei der Erkennung einer Stoppabsicht bis zum Stillstand die Kühlmittelpumpe diese vorzeitig deaktiviert wird, um das verbleibende Öl aus den Kühlkörpern ablaufen zu lassen. So kann die Kühlmittelpumpe also beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand versetzt werden, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid zentrifugalkraft- und/oder schwerkraftbewirkt entleert werden. In diesem zweiten Förderzustand ist die Kühlmittelpumpe bevorzugt deaktiviert und wird nicht aktiv bestromt, so dass sie entsprechend auch kein Kühlmittel durch den Kühlkreislauf fördert, was zu einer Verbesserung der energetischen Gesamteffizienz der Rotoranordnung beitragen kann.
Wenn sich die Austrittsöffnung der Rotorkühlkanäle nicht maximal radial außen befindet, kann es jedoch vorkommen, dass weiterhin eine gewisse Restmenge an Kühlfluid in den Rotorkühlkanälen verbleibt, was insbesondere dann passieren kann, wenn die Rotorwelle vergleichsweise schnell zum Stillstand kommt. Um jedoch eine maximal radial äußere Austrittsöffnung zu vermeiden, da die Pumpwirkung zu hoch wäre und sich die Rotorkühlkanäle bei hohen Drehzahlen selbst entleeren könnten, was sich negativ auf die Kühlleistung auswirken würde, kann vorgesehen werden, dass die Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen dritten Förderzustand zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid mittels der Kühlmittelpumpe entleert werden. Dies kann bevorzugt durch eine Umkehr der Förderrichtung der Kühlmittelpumpe bewirkt werden. Allgemein bietet die erfindungsgemäße Wellenanordnung auch die Möglichkeit, dass eine bedarfsorientierte Ansteuerung der Kühlmittelpumpe erfolgen kann, d.h. , dass der Rotor bevorzugt nicht permanent mittels der bestromten Kühlmittelpumpe gekühlt wird, wodurch hohe Verluste durch die Kühlmittelpumpe und Schleppverluste in der Rotorlagerung durch das Kühlfluid vermieden werden können. Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlfluids bei sehr niedrigen Fördermengen der Kühlmittelpumpe ist in der Regel schwer zu erreichen, was dazu führt, dass ein bevorzugt sequentieller Betrieb der Kühlmittelpumpe besonders von Vorteil ist. Dadurch kann gesichert werden, dass die Rotorkühlkanäle ausreichend gefüllt werden und optional auch die Rotorlager mit Kühlfluid versorgt werden.
Besonders vorteilhaft kann eine sequentielle Ansteuerung der Kühlmittelpumpe mittels der Steuereinheit sein, die wie folgt konfiguriert sein kann:
So ist es denkbar, dass die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe derart ansteuert, dass die Kühlmittelförderung zwischen 2 Sekunden und 30 Sekunden nach dem Anfahrvorgang mit einer Mindestbetriebsdauer von 3 Sekunden und einer maximalen Betriebsdauer von 60 Sekunden erfolgt.
Alternativ oder ergänzend ist es ferner möglich, dass die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe derart ansteuert, dass die Kühlmittelförderung sequentiell mit einem zeitlichen Abstand von 40 Sekunden bis 15 Minuten zwischen zwei Förderintervallen erfolgt. Auch hier ist es bevorzugt, dass die maximale Betriebsdauer der Kühlmittelpumpe 60 Sekunden beträgt.
Anstelle der genannten Zeitintervalle bzw. Zeitdauern ist es auch möglich, dass die Ansteuerung der Kühlmittelpumpe lastabhängig erfolgt. Hierbei können auch Parameter wie die Kühlmitteltemperatur und/oder die Motorlast und/oder die Rotordrehzahl ermittelt und durch die Steuereinheit berücksichtigt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Bestimmung der Kühlfrequenz und Kühldauer mittels der Steuereinheit über ein selbst lernendes intelligentes System (neuronale Netze). Eine Überwachung von hierzu erforderlichen Parameter (z.B. Verluste, Geräusche, Temperatur) durch Sensoren wären dazu besonders vorteilhaft.
Im passiven Fährbetrieb der E-Maschine wird theoretisch keine Kühlung für die Rotorwicklung benötigt. Dennoch kann es Sinnvoll sein bei hohen Drehzahlen der Welle eine Pumpwirkung der Kühl- bzw. Schmierflüssigkeit bereitzustellen, um eine Kühlung und Schmierung der Lagerung und Wellen zu gewährleisten.
Ein Anfahrsignal kann beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Signale bestehen ausgewählt aus der Gruppe der Fahrertüröffnungssignale, Kupplungsbetätigungssignale, Bremslösungssignale, Gaspedalbetätigungssignale, Fahrersitzbenutzungssignale, Zündschlossbetätigungssignale.
Ein Auslaufsignal kann beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Signale bestehen ausgewählt aus der Gruppe der Bremsbetätigungssignale, Gaspedallösungssignale, Rekuperationsmodusaktivierungssignal.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Relevanz oder ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst insbesondere eine Rotorwelle. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt.
Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung demnach der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere zusammen aus einem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Permanentmagneten sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen.
Der Rotor weist bevorzugt eine Mehrzahl von Rotorkörpern auf. Besonders bevorzugt sind die Rotorkörper im Wesentlichen gleichteilig, insbesondere im Wesentlichen identisch, ausgebildet. Höchst bevorzugt ist es, dass die Rotorkörper aus gleichteiligen, insbesondere im Wesentlichen identischen Rotorblechen gebildet sind. Die Rotorkörper sind also insbesondere bevorzugt aus einem Rotorblechpaket gebildet, welche aus einer Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen zusammengesetzt sind, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können in dem Rotorblechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Permanentmagnete aufweisen. Es ist möglich, dass die Rotorblechpakete eine Verschränkung zueinander aufweisen, also um einen Winkel zueinander verdreht angeordnet sind. Diese Verschränkung kann linear oder auch V-förmig ausgebildet sein, um Axialkräfte zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Der Rotor kann als permanenterregter Rotor oder fremderregter Rotor ausgebildet sein.
Der fremderregte Rotor ist insbesondere eine Komponente einer elektrischen Radialflussmaschine, die zur Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie oder umgekehrt eingesetzt wird. Es handelt sich bei einem fremderregten Rotor um einen Rotor, der von einer separaten Stromquelle, in der Regel einer Gleichstromquelle, gespeist wird. Im Gegensatz zum selbstregulierten Rotor, der die Erregung aus dem statorseitigen Wechselstrom gewinnt, erfordert der fremderregte Rotor in der Regel eine externe Gleichstromquelle.
Der fremderregte Rotor kann bevorzugt einen zylindrischen Rotorkörper aufweisen, der vorteilhafterweise aus lamelliertem Eisen besteht, um Wirbelstromverluste zu reduzieren. Auf der Oberfläche des Rotorkörpers können mehrere Nuten oder Schlitze vorhanden sein, in die die Rotorwicklung eingelegt wird. Diese Rotorwicklung wird bevorzugt aus isolierten Kupfer- oder Aluminiumdrähten gebildet und wird durch die Nuten oder Schlitze geführt, um eine mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Rotorwicklung des fremderregten Rotors ist bevorzugt in Spulen aufgeteilt, die elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Spulen werden parallel zur Rotorachse gewickelt und sind in der Regel als Mehrphasenwicklung ausgeführt, um eine effiziente Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie zu ermöglichen. Die Anzahl der Spulen und ihre Anordnung hängen von den spezifischen Anforderungen der Maschine ab.
Die externe Gleichstromquelle kann beispielsweise über Schleifringe und Kohlebürsten an die Rotorwicklung angeschlossen sein. Die Kohlebürsten sorgen für eine reibungsarme elektrische Verbindung zwischen der stationären Stromquelle und der sich drehenden Rotorwicklung. Durch die Anwendung der externen Gleichstromquelle entsteht ein magnetisches Feld im Rotor, das mit dem magnetischen Feld des statorseitigen Wicklungssystems interagiert und somit das Drehmoment und die Leistung der Maschine beeinflusst.
Der fremderregte Rotor bietet den Vorteil einer externen Kontrolle über die Erregung des Rotors. Durch die Variation des Gleichstroms, der in den Rotor eingespeist wird, kann die Leistung und das Drehmoment der elektrischen Maschine präzise gesteuert werden.
Ein Rotorkörper kann insbesondere aus einem oder mehreren Rotorblechpaketen gebildet sein. Als Rotorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket für einen permanent erregten Rotor kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Magnetelemente sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der Taschen und dergleichen aufweisen.
Die elektrische Maschine kann insbesondere als Rotationsmaschine ausgebildet sein. Die Rotationsmaschine kann insbesondere als Radialflussmaschine konfiguriert sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Querschnitt kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Rotorkörper entspricht.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 80 kW und insbesondere größer als 150 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 8.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 12.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 15.000 U/min bereitstellt.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
Die Rotoranordnung kann ferner eine Steuereinheit aufweisen. Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der Rotoranordnung und/oder der elektrischen Maschine, wie beispielsweise der Steuerung/Reglung der Kühlmittelpumpe und/oder der Bestromung einer Rotorwicklung.
Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.
Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens zwei elektronischen Prozessoren zur Ausführung von in jeweils einer Software definierten Programmabläufen. Die beiden Prozessoren können als Rechnerkerne auch baulich in einem Prozessor integriert sein, wobei die entsprechenden Rechnerkerne dann jeweils einen Prozessor im Sinne der Erfindung darstellen.
Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinheit wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinheit zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen. Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B.
Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Förderzustand der Kühlmittelpumpe beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 100-300 1/min von der Steuereinheit deaktiviert wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Kühlmittelpumpe initial nur zum Befüllen bzw. Fluten der Rotorkühlkanäle aus dem Stillstand betrieben werden muss, um nachfolgend beim Hochdrehen eine Unwucht aufgrund nicht vollständig oder homogen gefüllter Rotorkühlkanäle zu vermeiden.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der zweite Förderzustand der Kühlmittelpumpe beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 100-300 1/min von der Steuereinheit deaktiviert wird. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine schwerkraft- und/oder zentrifugalkraftbewirktes Auslaufen des Kühlfluids aus den Rotorkühlkanälen oberhalb dafür geeigneter Umdrehungszahlen erfolgt.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen sein, dass in dem dritten Förderzustand der Kühlmittelpumpe diese in eine zur Förderrichtung des Kühlfluids entgegengesetzte Förderrichtung versetzt ist, so dass das Kühlfluid durch die Kühlmittelpumpe aus den Rotorkühlkanälen herausgesaugt werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Rotor mittels einer bestrombaren Rotorwicklung fremderregbar ist und die Rotoranordnung eine Steuereinheit zur Bestromung der Rotorwicklung aufweist. Durch die Möglichkeit, den Rotor mittels einer bestrombaren Rotorwicklung fremderregbar zu machen, wird eine größere Flexibilität in der Steuerung der Maschine erreicht. Die Steuereinheit ermöglicht es, den Rotorstrom zu variieren und damit das Drehmoment, die Drehzahl oder andere Betriebsparameter der Maschine zu steuern. Dies ermöglicht eine präzisere Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen, Lastanforderungen oder Regelungsziele.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass beim Vorliegen des ersten Förderzustandes der Kühlmittelpumpe die Rotorwicklung des Rotors unbestromt ist. Hierdurch kann der Rotor auch in Betriebssituationen vor Unwuchten geschützt werden, bei denen das Fahrzeug beispielsweise aus dem Stillstand an einem Hang hinabrollt und in denen der Rotor nicht bestromt ist, sich aber dennoch dreht.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Rotorwelle an wenigstens einem Wälzlager drehbar gelagert ist, wobei der Kühlkreislauf durch das Wälzlager geführt ist. Hierdurch kann eine verbesserte Schmierung und Kühlung des Wälzlagers erreicht werden, was sich nachfolgend auch positiv auf die Effizienz der Rotoranordnung auswirkt.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst sein durch eine elektrische Maschine umfassend eine Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1-7.
Die Aufgabe der Erfindung kann ferner gelöst werden durch ein Verfahren zur Steuerung einer Rotoranordnung einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Rotor mit einem Rotorkörper, der drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet ist, einen Kühlkreislauf, welcher abschnittsweise durch den Rotor verläuft, wobei der Kühlkreislauf im Rotorkörper eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper erstreckender Rotorkühlkanäle aufweist, eine in dem Kühlkreislauf angeordnete Kühlmittelpumpe, welche ein Kühlfluid durch den Kühlkreislauf fördert, eine Steuereinheit zur Steuerung der Kühlmittelpumpe, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, die folgenden Verfahrensschritte auszuführen: a. Versetzen der Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand, durch den die Rotorkühlkanäle mit dem Kühlfluid geflutet werden, und/oder b. Bewirken einer Erwärmung des Rotorkörpers beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors aus dem Stillstand, und/oder c. Versetzen der Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid Zentrifugalkraft- und/oder schwerkraftbewirkt entleert werden, und/oder d. Versetzen der Kühlmittelpumpe beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors in den Stillstand in einen dritten Förderzustand, durch den die Rotorkühlkanäle von dem Kühlfluid mittels der Kühlmittelpumpe entleert werden.
Die Aufgabe der Erfindung kann des Weiteren gelöst sein durch ein Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 8.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch eine Steuereinheit zur Steuerung einer Rotoranordnung, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 8 zu veranlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer schematischen Darstellung,
Figur 3 eine Rotoranordnung in einer schematischen
Axialschnittdarstellung,
Figur 4 ein zeitlicher Drehzahl- und Volumenstromverlauf bei einem ersten
Förderzustand der Kühlmittelpumpe,
Figur 5 ein zeitlicher Drehzahl- und Volumenstromverlauf bei einem zweiten Förderzustand der Kühlmittelpumpe,
Figur 6 ein zeitlicher Drehzahl- und Volumenstromverlauf bei einem dritten
Förderzustand der Kühlmittelpumpe,
Die Figur 2 zeigt eine Rotoranordnung 1 für eine elektrische Maschine 2 eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es auch in der Figur 1 skizziert ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die elektrische Maschine 2 mit einer Getriebeanordnung 26 gekoppelt und bildet mit dieser eine bauliche Einheit, die auch als Achsantriebsstrang bezeichnet werden kann.
Wie aus den Figuren 2-3 ersichtlich, umfasst die Rotoranordnung 1 einen Rotor 5 mit einem Rotorkörper 6, der drehtest auf einer Rotorwelle 7 angeordnet ist, einen Kühlkreislauf 8, welcher abschnittsweise durch den Rotor 5 verläuft, wobei der Kühlkreislauf 8 im Rotorkörper 6 eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper 6 erstreckender Rotorkühlkanäle 9 aufweist. Des Weiteren verfügt die Rotoranordnung 1 über eine in dem Kühlkreislauf 8 angeordnete Kühlmittelpumpe 10, welche ein Kühlfluid 11 durch den Kühlkreislauf 8 fördert sowie über eine Steuereinheit 12 zur Steuerung der Kühlmittelpumpe 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 2 als Radialflussmaschine ausgeführt, mit einem hohlzylindrischen Stator 23, in dem der Rotor 5 drehbar aufgenommen ist.
Wie man insbesondere anhand der Figur 3 gut erkennt, besitzt die hohlzylindrische Rotorwelle 7 eine Mehrzahl von Öffnungen in ihrer Mantelfläche, durch welche das Kühlfluid 11 radial nach außen in einen Ringspalt des Rotors 5 einfließen kann. Dieser Ringspalt ist mit den Rotorkühlkanälen 9 verbunden. Auf der gegenüberliegenden axialen Seite wird das Kühlfluid 11 dann am einer radial innen liegenden Auslassöffnung wieder aus dem Rotor 5 herausgeführt und kann von dort aus beispielsweise einem Wälzlager 20 zugeführt werden, wie es in der Figur 3 gezeigt ist.
Der Rotor 1 ist mittels einer bestrombaren Rotorwicklung 19 fremderregbar und die Rotoranordnung 1 weist eine Steuereinheit mit einer Rotorstromversorgung 24 zur Bestromung der Rotorwicklung 19 auf. Diese kann über einen Schleifkontakt 25 elektrisch leitend mit der Rotorwelle 7 bzw. der Rotorwicklung 19 verbunden sein. Die Rotorstromversorgung 24 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals 13 vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors 5 aus dem Stillstand kann über die bestromte Rotorwicklung 19 eine Erwärmung des Rotorkörpers 6 bewirkt werden. Die Rotorwelle 7 ist an wenigstens einem Wälzlager 20 drehbar gelagert, wobei der Kühlkreislauf 8 durch das Wälzlager 20 geführt ist.
Die Steuereinheit 12 zur Steuerung der Rotoranordnung 1 umfasst einen Prozessor 21 und einen Speicher 22, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor 21 , die Steuereinheit 12 zur Durchführung eines Verfahrens zu veranlassen, dass nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Steuereinheit 12 kann Eingänge für verschiedene Signale 13,15,17 aufweisen, mittels derer der Betrieb der Rotoranordnung 1 gesteuert bzw. geregelt wird.
Die Steuereinheit 12 ist nun so konfiguriert, die Kühlmittelpumpe 10 beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals 13 vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors 5 aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand 14 zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle 5 mit dem Kühlfluid 11 geflutet werden, wobei dieser erste Förderzustand 14 der Kühlmittelpumpe 10 beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 50-300 1/min von der Steuereinheit 12 deaktiviert wird. Dieser erste Förderzustand 14 kann auch anhand der Diagramme in der Figur 4 nachvollzogen werden. Dort sind die Drehzahl- und Volumenstromverläufe für einen bestromten und einen unbestromten Rotor gezeigt. Der ersten Förderzustande 14 der Kühlmittelpumpe 10 kann also im bestromten oder unbestromten Zustand der Rotorwicklung 19 des Rotors 1 erfolgen.
Wie man anhand der Figur 4 erkennt, wird die Kühlmittelpumpe 10 unmittelbar beim Losdrehen der Rotorwelle 7 oder schon kurz davor (beispielsweise beim Loslassen des Bremspedals) aktiviert und füllt schnellstmöglich die Rotorkühlkanäle 9 des Rotors 5. Sobald eine Drehzahl von zwischen 50-300 1/min erreicht wurde, kann die Kühlmittelpumpe 10 deaktiviert werden, da die Fliehkraft der Schwerkraft überwiegt und das Kühlfluid 11 somit in den Rotorkühlkanälen 9 verbleibt. Sobald die elektrische Maschine 2 wieder aktiv bestromt wird, muss entsprechend der geforderten Kühlleistung wieder Kühlfluid 11 gepumpt werden.
Bei dieser Lösung verbleibt immer eine Restmenge an Kühlfluid 11 in den in Schwerkraftrichtung untersten Rotorkühlkanälen 9. Durch längere Stillstandszeit bei niedrigen Temperaturen kann das Kühlfluid 11 eine Viskositätsänderung erfahren, was zu geringeren Fließgeschwindigkeiten und somit zu einer langsameren Entleerung führt. Um dem entgegenzuwirken, kann durch eine gezielte Rotorspulenanregung das sich in den Rotorkühlkanälen 9 befindliche Kühlfluid 11 gezielt erhitzt werden. Dies kann auch schon vor dem Losdrehen bzw. Losfahren erfolgen, beispielsweise sobald das Fahrzeug aufgeschlossen wird oder bei Betätigung des Gas-, Brems- oder Kupplungspedals.
Ferner ist es möglich, die Kühlmittelpumpe 10 beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals 15 vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors 5 in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand 16 zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle 9 von dem Kühlfluid 11 Zentrifugalkraft und/oder schwerkraftbewirkt entleert werden. Hierbei wird dann der zweite Förderzustand 16 der Kühlmittelpumpe 10 beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 50-300 1/min von der Steuereinheit 12 deaktiviert. Der entsprechenden Drehzahl- und Volumenstromverlauf ist in der Figur 5 dargestellt. Somit erfolgt eine Entleerung aller Rotorkühlkanäle 9, bevor die Rotorwelle 7 zum Stillstand kommt. Das wird durch die vorzeitige Abschaltung der Kühlmittelpumpe 10 realisiert, bevor die Drehzahl von 50-300 1/min unterschritten wird. Durch diese vorzeitige Abschaltung wird gewährleistet, dass schon während dem Abbremsvorgang jeder Rotorkühlkanal 9 zeitweise in Schwerkraftrichtung oben steht und durch die Schwerkraft möglichst vollständig entleert werden kann.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Kühlmittelpumpe 10 beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals 17 vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors 5 in den Stillstand in einen dritten Förderzustand 18 zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle 9 von dem Kühlfluid 11 mittels der Kühlmittelpumpe 10 entleert werden. Dies kann auch anhand des Drehzahl- und Volumenstromverlaufs in der Figur 6 nachvollzogen werden. Wie in der Figur 6 dargestellt, ist in dem dritten Förderzustand 18 der Kühlmittelpumpe 10 diese in eine zur Förderrichtung des Kühlfluids 11 entgegengesetzte Förderrichtung versetzt worden. Falls also eine vollständige Entleerung durch die Abschaltung der Kühlmittelpumpe 10 während des Abbremsvorgangs nicht ausreichend ist, kann somit durch den inversen Betrieb der Kühlmittelpumpe 10 die Restflüssigkeit aus den Rotorkühlkanälen 9 abgesaugt werden. Dafür muss die Kühlmittelpumpe 10 die Funktionsweise der Absaugung natürlich ermöglichen. Dieser inverse Betrieb der Kühlmittelpumpe 10 kann für ca. 40-80 ms bei einem Volumenstrom von ca. 8 l/min betrieben werden. Bei anderen Volumenströmen ändert sich die Zeit proportional.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Rotoranordnung
2 elektrische Maschine
3 Antriebsstrang
4 Kraftfahrzeug
5 Rotor
6 Rotorkörper
7 Rotorwelle
8 Kühlkreislauf
9 Rotorkühlkanäle
10 Kühlmittelpumpe
11 Kühlfluid
12 Steuereinheit
13 Anfahrsignal
14 Förderzustand
15 Auslaufsignal
16 Förderzustand
17 Auslaufsignal
18 Förderzustand
19 Rotorwicklung
20 Wälzlager
21 Prozessor
22 Speicher
23 Stator
24 Rotorstromversorgung
25 Schleifkontakt
26 Getriebeanordnung

Claims

Ansprüche
1. Rotoranordnung (1 ) für eine elektrische Maschine (2) eines Antriebsstrangs
(3) eines Kraftfahrzeugs (4) umfassend
• einen Rotor (5) mit einem Rotorkörper (6), der drehfest auf einer Rotorwelle (7) angeordnet ist,
• einen Kühlkreislauf (8), welcher abschnittsweise durch den Rotor (5) verläuft, wobei der Kühlkreislauf (8) im Rotorkörper (6) eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper (6) erstreckender Rotorkühlkanäle (9) aufweist,
• eine in dem Kühlkreislauf (8) angeordnete Kühlmittelpumpe (10), welche ein Kühlfluid (11 ) durch den Kühlkreislauf (8) fördert, sowie
• eine Steuereinheit (12) zur Steuerung der Kühlmittelpumpe (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) konfiguriert ist, a) die Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals (13) vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors (5) aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand (14) zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle (5) mit dem Kühlfluid (11 ) geflutet werden, und/oder b) beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals (13) vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors (5) aus dem Stillstand eine Erwärmung des Rotorkörpers (6) zu bewirken, und/oder c) die Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals (15) vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors (5) in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand (16) zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle (5) von dem Kühlfluid (11 ) Zentrifugalkraft- und/oder schwerkraftbewirkt entleert werden, und/oder d) die Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals (17) vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors (5) in den Stillstand in einen dritten Förderzustand (18) zu versetzen, durch den die Rotorkühlkanäle (5) von dem Kühlfluid (11 ) mittels der Kühlmittelpumpe (10) entleert werden.
2. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Förderzustand (14) der Kühlmittelpumpe (10) beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 50-300 1/min von der Steuereinheit (12) deaktiviert wird.
3. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Förderzustand (16) der Kühlmittelpumpe (10) beim Erreichen einer Rotordrehzahl zwischen 50-300 1/min von der Steuereinheit (12) deaktiviert wird.
4. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Förderzustand (18) der Kühlmittelpumpe (10) diese in eine zur Förderrichtung des Kühlfluids (11 ) entgegengesetzte Förderrichtung versetzt ist.
5. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1 ) mittels einer bestrombaren Rotorwicklung (19) fremderregbar ist und die Rotoranordnung (1 ) eine Rotorstromversorgung (24) zur Bestromung der Rotorwicklung (19) aufweist.
6. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorliegen des ersten Förderzustandes (14) der Kühlmittelpumpe (10) die Rotorwicklung (19) des Rotors (1 ) unbestromt ist.
7. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (7) an wenigstens einem Wälzlager (20) drehbar gelagert ist, wobei der Kühlkreislauf (8) durch das Wälzlager (20) geführt ist.
8. Elektrische Maschine (2) umfassend eine Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche.
9. Verfahren zur Steuerung einer Rotoranordnung (1 ) einer elektrischen Maschine (2) eines Antriebsstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (4) umfassend
• einen Rotor (5) mit einem Rotorkörper (6), der drehfest auf einer Rotorwelle (7) angeordnet ist,
• einen Kühlkreislauf (8), welcher abschnittsweise durch den Rotor (5) verläuft, wobei der Kühlkreislauf (8) im Rotorkörper (6) eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter und sich in axialer Richtung durch den Rotorkörper (6) erstreckender Rotorkühlkanäle (9) aufweist,
• eine in dem Kühlkreislauf (8) angeordnete Kühlmittelpumpe (10), welche ein Kühlfluid (11 ) durch den Kühlkreislauf (8) fördert
• eine Steuereinheit (12) zur Steuerung der Kühlmittelpumpe (10) wobei die Steuereinheit (12) konfiguriert ist, die folgenden Verfahrensschritte auszuführen: a) Versetzen der Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines ersten Anfahrsignals (13) vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors (5) aus dem Stillstand in einen ersten Förderzustand (14), durch den die Rotorkühlkanäle (9) mit dem Kühlfluid (11 ) geflutet werden, und/oder b) Bewirken einer Erwärmung des Rotorkörpers beim Vorliegen eines zweiten Anfahrsignals (13) vor und/oder beim Hochdrehen des Rotors (5) aus dem Stillstand, und/oder c) Versetzen der Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines ersten Auslaufsignals (15) vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors (5) in den Stillstand in einen zweiten Förderzustand (16), durch den die Rotorkühlkanäle (9) von dem Kühlfluid (8) Zentrifugalkraft- und/oder schwerkraftbwirkt entleert werden, und/oder d) Versetzen der Kühlmittelpumpe (10) beim Vorliegen eines zweiten Auslaufsignals (17) vor und/oder beim Herunterdrehen des Rotors (5) in den Stillstand in einen dritten Förderzustand (18), durch den die Rotorkühlkanäle (9) von dem Kühlfluid (11 ) mittels der Kühlmittelpumpe (10) entleert werden.
10. Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9.
11 . Steuereinheit (12) zur Steuerung einer Rotoranordnung (1 ), umfassend einen Prozessor (21 ) und einen Speicher (22), der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor (21), die Steuereinheit (9) zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 zu veranlassen.
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