DE102004055179A1

DE102004055179A1 - Blechpaket eines Stators und/oder Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine sowie spritzölgekühlte elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102004055179A1
Application number: DE102004055179A
Authority: DE
Inventors: Knut Dipl.-Ing. Welke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-05-24
Also published as: US20060103256A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket eines Stators und/oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine, wobei der Stator und der Rotor innerhalb eines Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine angeordnet sind und wobei das Blechpaket die Form eines Hohlzylinders aufweist, bei dem das Blechpaket an zumindest einer Stirnseite Mittel zur Befestigung an der Innenseite des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine oder an einem Rotorträger des Rotors aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine spritzölgekühlte elektrische Maschine, aufweisend ein Gehäuse mit Ölaustrittsöffnungen, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Stator, der ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket aufweist, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Rotor, der drehbar gelagert angeordnet ist und der ein hohlzylinderförmiges Rotorblechpaket aufweist, sowie eine Welle mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Öl in das Innere des Gehäuses der elektrischen Maschine, bei der der Stator und/oder der Rotor ein erfindungsgemäßes Blechpaket aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blechpaket eines Stators und/oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine, wobei der Stator und der Rotor innerhalb eines Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine angeordnet sind, und wobei das Blechpaket die Form eines Hohlzylinders aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine spritzölgekühlte elektrische Maschine aufweisend ein Gehäuse mit Ölaustrittsöffnungen, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Stator, der ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket aufweist, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Rotor, der drehbar gelagert angeordnet ist und der ein hohlzylinderförmiges Rotorblechpaket aufweist, sowie eine Welle mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Öl in das Innere des Gehäuses der elektrischen Maschine.
Elektrische Maschinen dienen zur Erzeugung, Nutzung oder Übertragung elektrischer Energie. Es wird bei elektrischen Maschinen zwischen Gleichstrommaschinen und Drehstrommaschinen unterschieden, wobei bei Drehstrommaschinen nochmals zwischen synchron- und asynchronerregten Maschinen unterschieden wird. Die Wirkungsgrade aller drei Arten der elektrischen Maschinen werden aufgrund von Kupferverlusten, Eisenverlusten und Reibungsverlusten verringert. Beispielsweise entstehen die Kupferverluste durch den ohmschen Widerstand von Wicklungen, die Eisenverluste durch Hysterese und Wirbelstrom und die Reibungsverluste durch Lagerreibung oder aerodynamische Reibung. Alle Verlustleistungen wandeln sich in einen Wärmestrom um, der an die Umgebung abgeführt werden muss. Die Altersbeständigkeit und Leistungsfähigkeit von elektrischen Maschinen hängt entscheidend von der Intensität der Kühlung der elektrischen Maschine bzw. der Bauteile, wie Stator oder Rotor, der elektrischen Maschine ab. Um beispielsweise bei kleiner Maschinengröße eine hohe Maschinenleistung zu erzielen, ist ein effizientes Kühlsystem notwendig. Stator oder Rotor umfassen einen Stator- bzw. einen Rotorträger, ein Statorblechpaket bzw. ein Rotorblechpaket sowie jeweils Wicklungen um die Blechpakete. Hierbei müssen das Rotorblechpaket und insbesondere das Statorblechpaket intensiv gekühlt werden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen zur Kühlung des Stators und des Rotors elektrischer Maschinen, insbesondere der Blechpakete des Stators und des Rotors, bekannt. Zum einen ist bekannt, den Stator durch Wasser, welches in Kanälen fließt, zu kühlen. Nachteilig hierbei ist, dass die Kanäle aufwändig abgedichtet sein müssen. Bei der Wasserkühlung sind keine Blechteile, sondern nur Gussteile einsetzbar. Nachteilig bei dieser Art der Kühlung ist ferner, dass bei dem Einbau der elektrischen Maschine in ein Getriebe ein zweites Medium notwendig ist, da im Getriebe nur Öl sein darf. Hierdurch entstehen höhere Kosten. Ferner ist bekannt, den Stator und den Rotor, d.h. insbesondere das Statorblechpaket und das Rotorblechpaket, durch eingespritztes Öl zu kühlen. Diese Lösung ist einfacher und kostengünstiger. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass das Öl die Wärme schlechter aufnimmt, als Wasser.

Aus der DE 195 32 128 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die durch eine Ölkühlung innengekühlt ist. Nach Durchlaufen eines Kühlers und einer Pumpe wird das Öl an den Rotor gesprüht. Aufgrund der Rotation des Rotors wandert das Öl fliehkraftbedingt nach außen und kühlt dabei den Rotor und den Stator. Im Gehäuse sind Austrittsöffnungen vorgesehen, durch die das Öl das Innere der elektrischen Maschine verlässt, um in einen geschlossenen Kreislauf wieder in den Kühler einzutreten. Sowohl der Rotor, als auch der Stator weisen Wicklungen, jeweils ein Blechpaket und jeweils einen Träger auf. Bei dieser Art der spritzölgekühlten elektrischen Maschinen sind das Statorblechpaket und das Rotorblechpaket hohlzylinderförmig ausgebildet.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte spritzölgekühlte elektrische Maschine ist schematisch in 1 dargestellt. Der Stator, aufweisend einen Statorträger, ein Statorblechpaket sowie Wicklungen an den Seiten des Statorblechpakets, und der Rotor, aufweisend einen Rotorträger, ein Rotorblechpaket sowie Wicklungen entlang der Mantelfläche des Rotorblechpakets, sind innerhalb eines Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine angeordnet. Die Welle, an der der Rotor befestigt ist, sorgt dafür, dass der Rotor sich entlang des Stators drehen kann. Die Welle weist eine Vorrichtung zum Einspritzen des Öls auf. Das Öl trifft auf den Statorträger, läuft an diesem vorbei bis es zu Durchlassöffnungen an den Seiten des Statorträgers gelangt, von wo aus es auf den Rotor und zu den Austrittsöffnungen in dem Gehäuse gelangt. Nachteilig ist bei einer derartigen Maschine, dass die Kühlung der Blechpakete des Rotors und insbesondere des Stators nur eingeschränkt möglich ist. Die Blechpakete des Stators und des Rotors sind bei der in 1 dargestellten spritzölgekühlten elektrischen Maschine entlang der Mantelflächen an den jeweiligen Trägern befestigt. D.h., das Statorblechpaket ist mit seiner Innenmantelfläche an dem Statorträger und das Rotorblechpaket ist mit seiner Außenmantelfläche an dem Rotorträger befestigt. Statorträger und Rotorträger sind somit zwischen den Blechpaketen und dem Kühlmedium angeordnet. Die in den Blechpaketen entstehende Wärme kann nicht direkt von den Blechpaketen an das Kühlmedium, d.h. das eingespritzte Öl, abgegeben werden, sondern wird erst an den Statorträger bzw. an den Rotorträger abgegeben. Durch die aus dem Stand der Technik bekannte Art der Befestigung der Blechpakete einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine an dem Statorträger bzw. an den Rotorträger ist somit die Kühlung der Blechpakete nur eingeschränkt möglich, was zu einer geringeren Leistungsfähigkeit und Alterbeständigkeit derartiger spritzölgekühlter elektrischer Maschinen führt.

Ausgehend von den Blechpaketen der spritzölgekühlten elektrischen Maschinen des zuvor aufgeführten Standes der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Blechpaket für einen Stator und/oder einen Rotor einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine zu schaffen, das derart ausgebildet ist, dass eine bessere Kühlung des Blechpakets des Stators und/oder des Rotors möglich ist. Ferner soll eine einfache und leistungsstarke spritzölgekühlte elektrische Maschine geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden durch ein Blechpaket mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine spritzölgekühlte elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Blechpaket beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, und umgekehrt.

Ein Blechpaket eines Stators und/oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine, wobei der Stator und der Rotor innerhalb eines Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine angeordnet sind, wobei das Blechpaket die Form eines Hohlzylinders aufweist, bei dem das Blechpaket an zumindest einer Stirnseite Mittel zur Befestigung an der Innenseite des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine oder an einem Rotorträger des Rotors aufweist, stellt ein Blechpaket dar, das eine einfache und sehr effektive Kühlung des Blechpakets durch das eingespritzte Öl ermöglicht.

Durch das an zumindest einer Stirnseite des Blechpakets vorgesehene Befestigungsmittel kann das Blechpaket des Stators an dem Innengehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine befestigt werden. Das Gehäuse kann einen zusätzlichen Statorträger aufweisen, an dem das Statorblechpaket mit zumindest einer Stirnseite befestigt ist. Die Mantelflächen des Statorblechpakets sind frei und können so einfach und effektiv durch das eingespritzte Öl gekühlt werden.

Gleiches gilt für das erfindungsgemäße Rotorblechpaket. Das Rotorblechpaket ist an zumindest einer Stirnseite an dem Rotorträger angeordnet. Hierdurch sind die Mantelflächen des Rotorblechpakets frei und können einfach und effektiv durch das Öl gekühlt werden. Um eine sichere Befestigung des Blechpaktes zu gewährleisten weist dieses erfindungsgemäß an zumindest einer Stirnseite Befestigungsmittel auf.

Durch das Befestigungsmittel an dem Statorblechpaket kann dieses direkt an dem Gehäuseinneren befestigt werden. Ein zusätzlicher Statorträger ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Die Kühlung durch das Öl wirkt somit direkter und effektiver auf das Statorblechpaket. Gleiches gilt für das Rotorblechpaket. Dadurch, dass das Rotorblechpaket durch das Befestigungsmittel an zumindest einer Stirnseite an dem Rotorträger befestigt ist, kann die Kühlung durch das Öl direkt und effektiv auf das Rotorblechpaket wirken.

Eine Möglichkeit der Befestigung des Statorblechpakets an der Innenseite des Gehäuses ist, dass das Statorblechpaket formschlüssig an dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine befestigt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Befestigungsmittel des Statorblechpakets derart ausgebildet ist, dass durch das Mittel eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der zumindest einen Stirnseite des Statorblechpakets und der Innenseite des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine herstellbar ist. Die Mittel zur Befestigung können beispielsweise Schweißverbindungen oder Klemm- oder Rastvorrichtungen sein.

In einer besonders geeigneten Ausführungsform weist das Befestigungsmittel Bohrungen an der Stirnseite des Statorblechpakets auf. Die Bohrungen dienen zur Aufnahme von Schrauben. Das hohlzylinderförmige Statorblechpaket weist vorteilhafterweise eine Vielzahl von Bohrungen auf, die versetzt zueinander angeordnet sind. Durch Aufnahme entsprechender Schrauben, die durch Löcher bzw. Bohrungen in dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine oder dem Statorträger in die Bohrungen an der Stirnseite des Statorblechpakets eingeschraubt werden, ist das Statorblechpaket lösbar an dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine oder dem Statorträger befestigt. Entsprechende Dichtungen sorgen für eine dichte Verbindung.

Bevorzugt ist ferner ein Statorblechpaket, bei dem die Bohrungen achsparallel zur Mittelachse des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets verlaufen. Hierdurch wird eine besonders gute und haltbare Befestigung geschaffen. Gerade bei dünnen hohlzylinderförmigen Statorblechpaketen können die Befestigungsschrauben tief in das Statorblechpaket eingeschraubt werden und sorgen somit dafür, dass das Statorblechpaket fest an dem Gehäuseinneren sitzt.

Ganz besonders vorteilhaft ist ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket, bei dem die Bohrungen von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite durch das Statorblechpaket hindurch verlaufen. Hierdurch ist es möglich Befestigungsschrauben über die gesamte Länge durch das Statorblechpaket einzubringen, so dass eine besonders einfache und sichere Befestigung des Statorblechpakets an dem Gehäuse oder dem Statorträger des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine gegeben ist. Zwischen der Stirnseite des Statorblechpakets und dem Gehäuse oder dem Statorträger des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine können Dichtungen vorgesehen sein. Die Befestigungsschrauben werden durch die Befestigungsmittel, in diesem Fall die Bohrungen, des Statorblechpakets hindurchgeführt und durch entsprechende Muttern festgezogen, bis eine feste Verbindung der Stirnseite an dem Gehäuse oder dem Statorträger des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine gegeben ist. Das Statorblechpaket ist durch die in den Bohrungen eingeschraubten Schrauben unbeweglich an der Innenseite des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine befestigbar.

Ein derartiges erfindungsgemäßes Blechpaket eines Stators einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine ist einfach an seiner Mantelfläche, insbesondere der Innenmantelfläche, mit Öl bespritzbar, so dass eine einfache, kostengünstige und effektive Abführung der Wärme bzw. Kühlung des Blechpakets möglich ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Statorblechpakets sieht vor, dass die Innenseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets Aussparungen aufweist. Durch Aussparungen in der Innenseite des Statorblechpakets wir die Mantelinnenfläche des Statorblechpakets vergrößert, so dass aufgrund der größeren Mantelinnenfläche ein besserer Wärmeaustausch ermöglicht wird. Je größer die Mantelinnenfläche des Statorblechpakets, desto besser kann die Wärme abgeführt werden. Eine Vielzahl von Aussparungen in der Innenseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets schafft eine vergrößerte Innenmantelfläche. Die Aussparungen können beispielsweise in die Innenseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets gestanzt sein.

Bevorzugt ist ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket, bei dem die Aussparungen achsparallel zur Mittelachse des Statorblechpakets oder spiralförmig verlaufende Nute sind. Hierdurch wird das auftreffende kühlende Öl leicht entlang dieser Nute zu den Stirnflächen des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets geführt. Durch diese leichte Abführung des Öls ist eine gute Zirkulation des Öls durch das Innere des Gehäuses der spritzölgekühlten elektrischen Maschine gewährleistet.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets sieht vor, dass die Nute von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets verlaufen. Hierdurch ist gewährleistet, dass das kühlende Öl, welches auf die Innenmantelfläche des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets gespritzt wird, zu den Stirnseiten des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets fließt und so dem Rotor bzw. den Ölaustrittsöffnungen in dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine zugeführt wird. Das Fließen des Öls wird durch den umlaufenden Rotor beschleunigt. Durch die Führung der Nute wird das kühlende Öl axial an dem Statorblechpaket entlang abgeführt.

Eine andere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Statorblechpakets sieht vor, dass die Nute einen abgewinkelten Verlauf aufweisen. D.h., die Nute weisen beispielsweise zunächst die Form eines Linksgewindes und dann die Form eines Rechtsgewindes auf, oder umgekehrt. Ferner kann der Innendurchmesser des Statorblechpakets von der Mitte des Statorblechpakets zu den Stirnseiten zunehmen, so dass das Fließen des kühlenden Öls zu den Stirnseiten zusätzlich gefördert wird.

Die Nute können verschiedenartigste Formen bzw. Querschnittsflächen aufweisen. Bevorzugt weisen die Nute an der Innenmantelfläche des erfindungsgemäßen Statorblechpakets eine runde, spitze, rechteckförmige oder treppenförmige Querschnittsfläche auf. Durch eine derartige Ausgestaltung der Nute wir die Innenmantelfläche des erfindungsgemäßen Statorblechpakets vergrößert, so dass eine bessere Kühlung des Statorblechpakets ermöglicht wird.

Ferner vorteilhaft ist ein Statorblechpaket, bei dem an der Innenseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets zur Mittelachse des Statorblechpakets hervorstehende Rippen vorgesehen sind. Hierdurch kann die Oberfläche der Innenseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets vergrößert werden, so dass die Wärmeabfuhr nochmals verbessert werden kann. Die Rippen können verschiedenartigste Formen bzw. Querschnittsflächen, ähnlich der zuvor erwähnten Nute aufweisen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets sind die Rippen versetzt zueinander angeordnet. Eine Vielzahl von Rippen sorgt für eine größere Oberfläche an der Innenseite des Statorblechpakets. Die Rippen können gerade oder schräg zueinander angeordnet sein. Hierdurch entstehen gerade oder schräge Kanäle an der Innenseite des Statorblechpakets., wodurch der Ölabfluss gezielt gesteuert werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Statorblechpakets sieht vor, dass das Statorblechpaket Kanäle aufweist. Diese Kanäle durchziehen das hohlzylinderförmige Statorblechpaket, so dass das kühlende Öl im Inneren des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets Wärme aufnehmen und abführen kann.

Von Vorteil ist ferner ein Statorblechpaket, bei dem an zumindest einer Stirnseite ein, mit der Innenmantelfläche des Statorblechpakets fluchtender Vorsprung vorgesehen ist. Der Vorsprung ist an der zumindest einer Stirnseite des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets einstückig angeordnet und weist den gleichen Innendurchmesser, aber einen geringeren Außendurchmesser, wie das hohlzylinderförmige Statorblechpaket auf. An der Außenmantelfläche des Vorsprungs ist die Statorwicklung des Stators angeordnet. Die Mittel zur Befestigung des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets an der Innenseite des Gehäuses oder an dem Statorträger des Gehäuses sind an dem Vorsprung vorgesehen. Der Vorsprung kann von der Stirnseite ausgehend einen abnehmenden Durchmesser aufweisen.

Vorteilhaft ist es ferner, dass der Vorsprung des erfindungsgemäßen hohlzylinderförmigen Statorblechpakets Durchlässe aufweist, die von der Innenseite des Vorsprungs zur Außenseite des Vorsprungs hin verlaufen. Hierdurch kann das kühlende Öl durch den Vorsprung hindurch zu den Statorwicklungen und dem Rotor bzw. den Ölaustrittsöffnungen in dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine gelangen.

Vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße hohlzylinderförmige Rotorblechpaket an zumindest einer Stirnseite Mittel zur Befestigung an dem Rotorträger aufweist. Durch die Befestigung zumindest einer Stirnseite des Rotorblechpakets an dem Rotorträger kann das Rotorblechpaket einfach und effektiv durch das eingespritzte Öl gekühlt werden. Die Mantelflächen des Rotorblechpakets bleiben frei, so dass die entstehende Wärme direkt auf das umfließende Öl abgegeben werden kann. Die zu dem Blechpaket des Stators aufgeführten Merkmale können genauso bei dem Rotorblechpaket vorliegen und umgekehrt.

Bevorzugt ist ein Rotorblechpaket, bei dem das Mittel eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der zumindest einen Stirnseite des Rotorblechpakets und dem Rotorträger herstellt. Die Mittel zur Befestigung können ebenfalls Schweißverbindungen oder Klemm- oder Rastvorrichtungen sein

Besonders vorteilhaft ist ein Rotorblechpaket, bei dem das Befestigungsmittel Bohrungen an der Stirnseite des Rotorblechpakets sind. Die Bohrungen dienen zur Aufnahme von Schrauben. Das hohlzylinderförmige Rotorblechpaket weist vorteilhafterweise eine Vielzahl von Bohrungen auf, die versetzt zueinander angeordnet sind. Durch Aufnahme entsprechender Schrauben, die durch Löcher bzw. Bohrungen in dem Rotorträger in die Bohrungen an der Stirnseite des Statorblechpakets geschraubt werden, ist das Rotorblechpaket lösbar an dem Rotorträger befestigt. Entsprechende Dichtungen sorgen für eine dichte Verbindung. Die Löcher bzw. Bohrungen in dem Rotorträger sind fluchtend bzw. koaxial zu den Bohrungen in dem Rotorblechpaket angeordnet.

Bevorzugt ist ferner ein Rotorblechpaket, bei dem die Bohrungen achsparallel zur Mittelachse des hohlzylinderförmigen Rotorblechpakets verlaufen. Hierdurch wird eine besonders gute und haltbare Befestigung geschaffen. Gerade bei dünnen hohlzylinderförmigen Rotorblechpaketen können die Befestigungsschrauben tief in das Rotorblechpaket eingeschraubt werden und sorgen somit dafür, dass das Rotorblechpaket fest an dem Rotorträger sitzt.

Je nach Ausführung der spritzölgekühlten elektrischen Maschine bzw. Anordnung der Bauteile in dem Gehäuseinneren der spritzölgekühlten elektrischen Maschine ist es vorteilhaft, dass an der Innen- und/oder Außenmantelfläche des hohlzylinderförmigen Rotorblechpakets Vertiefungen und/oder Rippen vorgesehen sind. Diese können zur Aufnahme von Wicklungen an einer Mantelfläche des Rotorblechpakets dienen oder zur besseren Abführung des kühlenden Öls.

Vorteilhaft ist ferner ein Rotorblechpaket, bei dem das Rotorblechpaket Kanäle aufweist. Diese Kanäle sind im Inneren des Rotorblechpakets angeordnet, so dass das kühlende Öl durch die Kanäle hindurchfließen kann. Auf diese Art und Weise kann die Abfuhr der Wärme effektiver gestaltet werden.

Die Aufgabe wird ferner durch eine spritzölgekühlte elektrische Maschine aufweisend ein Gehäuse mit Ölaustrittsöffnungen, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Stator, der ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket aufweist, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Rotor, der drehbar gelagert angeordnet ist und der ein hohlzylinderförmiges Rotorblechpaket aufweist, sowie eine Welle mit Vorrichtungen zum Einspritzen von Öl in Innere des Gehäuses der elektrischen Maschine, wobei der Stator ein zuvor erwähntes erfindungsgemäßes Statorblechpaket und/oder der Rotor ein zuvor erwähntes erfindungsgemäßes Rotorblechpaket aufweist, gelöst.

Eine derartige spritzölgekühlte elektrische Maschine, die ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Blechpaket aufweist, stellt eine einfache und leistungsstarke spritzölgekühlte elektrische Maschine dar. Die Kühlung der Bauteile innerhalb der elektrischen Maschine kann direkt und somit effektiv gestaltet werden, so dass die Leistungsmöglichkeit einer derartigen elektrischen Maschine gesteigert und die Alterbeständigkeit erhöht werden kann, ohne dass die Abmaße der elektrischen Maschine geändert werden müssen. Bei einer derartigen spritzölgekühlten elektrischen Maschine wird das kühlende Öl über eine Vorrichtung zum Einspritzen an der Welle der elektrischen Maschine auf die erfindungsgemäß ausgebildete Innenmantelfläche des Statorblechpakets gespritzt. Durch die zuvor erwähnte Ausbildung der Innenmantelfläche wird das Statorblechpaket besonders effektiv gekühlt. Das die Wärme aufnehmende Öl fließt zu den Stirnseiten des Statorblechpakets und wird von dort auf die Statorwicklungen und auf den Rotor, insbesondere das Rotorblechpaket, geleitet, bevor es über die Ölaustrittsöffnungen in dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine dem Kühlkreislauf zugeführt wird. Über einen Kühler wird das erwärmte Öl gekühlt und über eine angeschlossene Pumpe wieder der Vorrichtung zum Einspritzen zugeführt. Bei derartigen spritzölgekühlten elektrischen Maschinen kann eine einfache und effektive Kühlung des Stators und des Rotors mit Öl erfolgen. Ein zweites Medium für ein angeschlossenes Getriebe ist nicht notwendig, wodurch Kosten gespart werden können.

Vorteilhaft ist eine spritzölgekühlte elektrische Maschine, bei der das Gehäuse Mittel zur kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Befestigung der Stirnseite des Statorblechpakets an der Innenseite des Gehäuses aufweist. Das Mittel können Schweißverbindungen oder Klemm- bzw. Rastverbindungen sein.

Besonders bevorzugt ist eine spritzölgekühlte elektrische Maschine, bei der das Mittel Bohrungen zur Aufnahme von Schraubverbindungen durch das Gehäuse sind, die koaxial zu den Bohrungen des Statorblechpakets verlaufen. Die Bohrungen durch das Gehäuse verlaufen fluchtend zu den Bohrungen des Statorblechpakets. Mittels Muttern können die, durch die Bohrungen eingeführten Schrauben festgezogen werden, so dass das Statorblechpaket fest an dem Gehäuse der spritzölgekühlten elektrischen Maschine sitzt. Ferner können Dichtungen zum Abdichten der Schraubverbindungen vorgesehen sein.

Die zu dem Blechpaket für den Stator gemachten Aussagen gelten gleichfalls für das Rotorblechpaket sowie die spritzölgekühlte elektrische Maschine und umgekehrt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den zugehörigen Zeichnungen, in der bevorzugte Vorrichtungen mit den dazu notwendigen Einzelheiten dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine spritzölgekühlte elektrische Maschine gemäß dem Stand der Technik;
2 ein erfindungsgemäßes Blechpaket eines Stators oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine;
3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Blechpaket eines Stators oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine;
4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Blechpaket eines Stators oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine;
5a–5d jeweils einen Querschnitt einer Aussparung in der Innenmantelfläche eines erfindungsgemäßes Blechpakets eines Stators oder eines Rotors einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine;
6 einen Schnitt durch eine spritzölgekühlte elektrische Maschine mit erfindungsgemäßem Statorblechpaket.
1 zeigt einen Schnitt durch eine spritzölgekühlte elektrische Maschine 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Stator 21, aufweisend einen Statorträger 22, ein Statorblechpaket 20 sowie Wicklungen 23 an den Seiten des Statorblechpakets 20, und der Rotor 31, aufweisend einen Rotorträger 32, ein Rotorblechpaket 30 sowie Wicklungen 33 entlang der Mantelfläche des Rotorblechpakets 30, sind innerhalb eines Gehäuses 2 der spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 angeordnet. Die Welle 50, an der der Rotor 31 befestigt ist, sorgt dafür, dass der Rotor 31 sich entlang des Stators 21 drehen kann. Die Welle 50 weist eine Vorrichtung 40 zum Einspritzen des Öls auf. Das Öl trifft auf den Statorträger 22, läuft an diesem vorbei bis es zu Durchlassöffnungen an den Seiten des Statorträgers 22 gelangt, von wo aus es auf den Rotor 31 und zu den Austrittsöffnungen 60 in dem Gehäuse 2 gelangt. Die Blechpakete 20, 30 des Stators 21 und des Rotors 31 sind bei der in 1 dargestellten spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 entlang der Mantelflächen an den jeweiligen Trägern 22, 32 befestigt. D.h., das Statorblechpaket 20 ist mit seiner Innenmantelfläche an dem Statorträger 22 und das Rotorblechpaket 30 ist mit seiner Außenmantelfläche an dem Rotorträger 32 befestigt. Statorträger 22 und Rotorträger 32 sind somit zwischen den Blechpaketen 20, 30 und dem Kühlmedium angeordnet. Die in den Blechpaketen 20, 30 entstehende Wärme kann nicht direkt von den Blechpaketen 20, 30 an das Kühlmedium, d.h. das eingespritzte Öl, abgegeben werden, sondern wird erst an den Statorträger 22 bzw. an den Rotorträger 32 abgegeben. Durch die aus dem Stand der Technik bekannte Art der Befestigung der Blechpakete 20, 30 einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 an dem Statorträger 22 bzw. an den Rotorträger 32 ist somit die Kühlung der Blechpakete 20, 30 nur eingeschränkt möglich, was zu einer geringeren Leistungsfähigkeit und Alterbeständigkeit derartiger spritzölgekühlter elektrischer Maschinen 1 führt.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Blechpaket 20, 30 eines Stators 21 oder eines Rotors 31 einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 gezeigt. Das Blechpaket 20, 30 weist Mittel 4 zur Befestigung zumindest einer Stirnseite 3 des Blechpakets 20, 30 an der Innenseite 5 eines Gehäuses 2 oder an einem Rotorträger 32 eines Rotors 31 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Mittel 4 Bohrungen 7, die von einer Stirnseite 3 zur anderen Stirnseite 3 durch das gesamte Blechpaket 20, 30 verlaufen, auf. Diese Bohrungen 7 verlaufen koaxial fluchtend zu Bohrungen in dem Gehäuse 2 oder zu Bohrungen in dem Rotorträger 32 eines Rotors 31 einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1. Durch Schrauben wird das Blechpaket 20, 30 mit seiner Stirnseite 3 entweder an der an der Innenseite 5 eines Gehäuses 2 oder an einem Rotorträger 32 eines Rotors 31 befestigt. Durch ein derartiges Blechpaket 20, 30 für einen Stator 21 oder Rotor 31 kann dieses leicht und effektiv durch eingespritztes Öl gekühlt werden.
3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Blechpaket 20, 30 eines Stators 21 oder eines Rotors 31 einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1. Das Blechpaket 20, 30 weist Mittel 4, hier Bohrungen 7, zum Befestigen zumindest einer Stirnseite 3 des Blechpakets 20, 30 an der Innenseite 5 eines Gehäuses 2 oder an einem Rotorträger 32 eines Rotors 31 auf. Die Innenseite 8 bzw. die Innenmantelfläche des Blechpakets 20, 30 ist frei, so dass das eingespritzte kühlende Öl direkt auf das Blechpaket 20, 30 trifft und so eine sehr effektive Kühlung des Blechpakets 20, 30 ermöglicht. An der Außenmantelfläche des Rotorblechpakets 30 sind Aussparungen 9 angeordnet, so dass die Außenmantelfläche eine größere zu kühlende Fläche aufweist.
In der 4 ist ebenfalls ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Blechpaket 20, 30 eines Stators 21 oder eines Rotors 31 einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 dargestellt. Im Gegensatz zu dem Blechpaket 20, 30 in 3 weist dieses Blechpaket 20, 30 eines Stators 21 oder eines Rotors 31 an der Innenmantelfläche achsparallel zur Mittelachse des Blechpakets 20, 30 verlaufendende Aussparungen 9, beispielsweise in der Form von geraden Nuten 10, auf. Hierdurch wird die Innenmantelfläche 8 des Blechpakets 20, 30 vergrößert, so dass die entstehende Wärme besser angeführt werden kann.
Die 5a bis 5d zeigen verschiedene Querschnitte der Aussparungen 9 bzw. der Nute 10 in den Mantelflächen des erfindungsgemäßen Blechpaketes 20, 30.
6 zeigt die erfindungsgemäße spritzölgekühlte elektrische Maschine 1 mit einem erfindungsgemäßen Statorblechpaket 20. Das Statorblechpaket 20 ist an einer Stirnseite 3 direkt an der Innenseite 5 des Gehäuses 2 der spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 befestigt. Die Befestigung erfolgt durch Schrauben, die in Bohrungen des Statorblechpakets 20 und in Bohrungen des Gehäuses 2 der spritzölgekühlten elektrischen Maschine 1 ausgebildet sind. Das über die Vorrichtung 40 zum Einspritzen von Öl eingespritzte Öl trifft direkt auf die Innenmantelfläche 8 des Statorblechpakets 20. Hierdurch kann insbesondere das Statorblechpaket 20 durch das auftreffende Öl sehr gut gekühlt werden. Das Statorblechpaket 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Vorsprung 12 an der Stirnseite 3 auf. Dieser Vorsprung 12 ist einstückig an dem Statorblechpaket 20 angeformt. Die Bohrungen 7 in dem Statorblechpaket 20 verlaufen durch den Vorsprung 12. Die Innenmantelfläche des Statorblechpakets 20 verläuft fluchtend mit dem Vorsprung 12. Der Außendurchmesser des Vorsprungs 12 ist geringer als der Außendurchmesser des Statorblechpakets 20. An der Außenseite des Vorsprungs 12 sind Statorwicklungen 23 angeordnet. Der Vorsprung 12 kann Durchlässe für das Öl aufweisen, die von der Innenseite des Vorsprungs 12 zur Außenseite 14 des Vorsprungs 12 hin verlaufen.

Claims

Blechpaket eines Stators (21) und/oder eines Rotors (31) einer spritzölgekühlten elektrischen Maschine (1), wobei der Stator (21) und der Rotor (31) innerhalb eines Gehäuses (2) der spritzölgekühlten elektrischen Maschine (1) angeordnet sind, und wobei das Blechpaket (20, 30) die Form eines Hohlzylinders aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (20, 30) an zumindest einer Stirnseite (3) Mittel (4) zur Befestigung an der Innenseite (5) des Gehäuses (2) der spritzölgekühlten elektrischen Maschine (1) oder an einem Rotorträger (32) des Rotors (31) aufweist.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Mittel (4) eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der zumindest einen Stirnseite (3) des Statorblechpakets (20) und der Innenseite (5) des Gehäuses (2) der spritzölgekühlten elektrischen Maschine (1) herstellbar ist.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) Bohrungen (7) an der Stirnseite (3) des Statorblechpakets (20) sind.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (7) achsparallel zur Mittelachse des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets (20) verlaufen.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (7) von einer Stirnseite (3) zur anderen Stirnseite (3) durch das Statorblechpaket (20) hindurch verlaufen.
Statorblechpaket (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (8) des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets (20) Aussparungen (9) aufweist.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (9) achsparallel zur Mittelachse des Statorblechpakets (20) oder spiralförmig verlaufende Nute (10) sind.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nute (10) von einer Stirnseite (3) zur anderen Stirnseite (3) des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets (20) verlaufen.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nute (10) einen abgewinkelten Verlauf aufweisen.
Statorblechpaket (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nute (10) eine runde, spitze, rechteckförmige oder treppenförmige Querschnittsfläche aufweisen.
Statorblechpaket (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (8) des hohlzylinderförmigen Statorblechpakets (20) zur Mittelachse des Statorblechpakets (20) hervorstehende Rippen (11) vorgesehen sind.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (11) versetzt zueinander angeordnet sind.
Statorblechpaket (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (20) Kanäle aufweist.
Statorblechpaket (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Stirnseite (3) ein, mit der Innenmantelfläche des Statorblechpakets (20) fluchtender Vorsprung (12) vorgesehen ist.
Statorblechpaket (20) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (12) Durchlässe aufweist, die von der Innenseite (13) des Vorsprungs (12) zur Außenseite (14) des Vorsprungs (12) hin verlaufen.
Spritzölgekühlte elektrische Maschine (1) aufweisend ein Gehäuse (2) mit Ölaustrittsöffnungen (15), einen innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Stator (21), der ein hohlzylinderförmiges Statorblechpaket (20) aufweist, einen innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Rotor (31), der drehbar gelagert angeordnet ist und der ein hohlzylinderförmiges Rotorblechpaket (30) aufweist, sowie eine Welle mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Öl in Innere des Gehäuses (2) der elektrischen Maschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (21) ein Blechpaket (20) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 15 aufweist.
Spritzölgekühlte elektrische Maschine (1) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) Mittel zur kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Befestigung der Stirnseite (3) des Statorblechpakets (20) an der Innenseite (5) des Gehäuses (2) aufweist.
Spritzölgekühlte elektrische Maschine (1) gemäß Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel Bohrungen durch das Gehäuse sind, die koaxial zu den Bohrungen (7) des Statorblechpakets (20) verlaufen, zur Aufnahme von Schraubverbindungen.