DE102014106455A1

DE102014106455A1 - Electric machine for use in the automotive sector

Info

Publication number: DE102014106455A1
Application number: DE102014106455.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Füchtner; Jochen Schmid
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer Gehäuseanordnung (4) in der ein Stator (6) und ein Rotor (8) angeordnet sind, wobei der Rotor (8) mit einer Rotorwelle (14) wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung (4) gelagert ist, wobei die Rotorwelle (14) als Hohlzylinder ausgeführt ist und ein erstes Ende (22) der Rotorwelle (14) als drückendes Axialgebläse (31) ausgeführt ist, derart, dass Kühlluft durch die Rotorwelle (14) strömt, wobei eine Rotorstirnwand (20) in Radialrichtung verlaufende Rippenorgane (32) aufweist, durch die ein Radialgebläse (33) darstellbar ist.The invention relates to an electric machine for use in the automotive sector with a housing arrangement (4) in which a stator (6) and a rotor (8) are arranged, wherein the rotor (8) with a rotor shaft (14) is operatively connected, the in the housing arrangement (4) is mounted, wherein the rotor shaft (14) is designed as a hollow cylinder and a first end (22) of the rotor shaft (14) is designed as a pushing axial fan (31), such that cooling air through the rotor shaft (14) flows, wherein a rotor end wall (20) extending in the radial direction rib members (32) through which a radial fan (33) can be displayed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer Gehäuseanordnung, in der ein Stator und ein Rotor angeordnet sind, wobei der Rotor mit einer Rotorwelle wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung gelagert ist, wobei die Rotorwelle als Hohlzylinder ausgeführt ist und ein erstes Ende der Rotorwelle als drückendes Axialgebläse ausgeführt ist, derart, dass Kühlluft durch die Rotorwelle strömt. The invention relates to an electric machine for use in the automotive sector with a housing assembly in which a stator and a rotor are arranged, wherein the rotor is operatively connected to a rotor shaft which is mounted in the housing assembly, wherein the rotor shaft is designed as a hollow cylinder and a first end of the rotor shaft is designed as a pushing axial fan, such that cooling air flows through the rotor shaft.

Derartige Elektromaschinen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Insbesondere vor dem Hintergrund der Entwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen wächst der Bedarf an leistungsfähigen, starken Elektromaschinen. Die erhöhte Leistungsfähigkeit führt zwangsläufig dazu, dass derartige Elektromaschinen aktiv gekühlt werden müssen. Such electric machines are well known from the prior art. Especially against the background of the development of electric and hybrid vehicles, the demand for powerful, powerful electric machines is growing. The increased performance inevitably means that such electric machines must be actively cooled.

Hierzu ist es insbesondere aus der JP 2006 23 01 54 bekannt, die Rotorwelle als Hohlzylinder auszuführen, wobei ein erstes Ende der Rotorwelle als drückendes Axialgebläse ausgeführt ist. Das erste Ende der Rotorwelle weist hierzu Schaufelorgane auf, die eine axiale Durchströmung der Rotorwelle mit Kühlluft zum zweiten Ende hin bedingen. Obwohl bei einer derartigen Anordnung eine Kühlung des Rotors sowie von weiteren im Inneren der Elektromaschine gelegenen Teilen auf effiziente Weise möglich ist, hat es sich erwiesen, dass der Volumenstrom an Kühlluft bei einer hinsichtlich Größe- und Gebläseleistung beschränkten Rotorwelle nicht ausreichend ist. For this it is in particular from the JP 2006 23 01 54 known to perform the rotor shaft as a hollow cylinder, wherein a first end of the rotor shaft is designed as a pushing axial fan. For this purpose, the first end of the rotor shaft has blade elements which cause an axial throughflow of the rotor shaft with cooling air to the second end. Although in such an arrangement cooling of the rotor as well as other parts located inside the electric machine is possible in an efficient manner, it has been found that the volume flow of cooling air is insufficient for a rotor shaft limited in size and fan power.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Elektromaschine bereit zu stellen, die insbesondere auf einfach konstruktive und kostengünstige Weise den durch die Hohlwelle geführten Volumenstrom erhöht. The object of the invention is therefore to provide an electric machine that increases in particular in a simple constructive and cost-effective manner guided by the hollow shaft volume flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Rotorstirnwand in Radialrichtung verlaufende Rippenorgane aufweist, durch die ein Radialgebläse darstellbar ist. In Kombination mit der als Axialgebläse ausgeführten Rotorwelle wird auf diese Art und Weise ein Radialgebläse geschaffen, das Frischluft als Kühlluft zum Axialgebläse führt. Hierdurch wird der Volumenstrom an Kühlluft wesentlich erhöht. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Rippenorgane angewinkelt ausgeführt, derart, dass der natürliche Strömungsweg zum Axialgebläse hin unterstützt wird. This object is achieved in that a rotor end wall extending in the radial direction rib members through which a radial fan is displayed. In combination with the rotor shaft designed as an axial fan, a radial fan is created in this way, which leads fresh air as cooling air to the axial fan. As a result, the volume flow of cooling air is substantially increased. In an advantageous embodiment, the rib members are designed angled, such that the natural flow path is supported towards the axial fan out.

In vorteilhafter Weise kann auch ein zweites Ende der Rotorwelle als saugendes Gebläse ausgeführt sein. Hierbei kann es daher, besonders vorteilhaft sein, wenn das saugende Gebläse als Axial-/Radialgebläse, als Gebläse also, dass die Kühlluft in axialer Richtung ansaugt und in radialer Richtung ausbläst, ausgeführt ist Advantageously, a second end of the rotor shaft can be designed as a suction fan. It may therefore be particularly advantageous if the sucking fan as axial / radial fan, as a fan so that the cooling air sucks in the axial direction and blows out in the radial direction, is executed

In vorteilhafter Weise ist der Rotor als Innenrotor ausgeführt. Advantageously, the rotor is designed as an inner rotor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher Erläutert, hierbei zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing, in which:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Elektromaschine, und 1 a sectional view of an electric machine according to the invention, and

2 eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 1. 2 a perspective view of the rotor 1 ,

1 zeigt in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Elektromaschine 2, die insbesondere geeignet ist für den Einsatz in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug. Hierbei weist die Elektromaschine 2 eine Gehäuseanordnung 4 auf, in der auf bekannte Weise ein Stator 6 und ein Rotor 8 angeordnet sind. Der Rotor 8 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine (nicht dargestellte) Magnetanordnung und einen magnetischen Rückschluss, beispielsweise Rotorwelle 14 oder ein separates Teil wie etwa ein Blechpaket. Der Rotor 8 ist also im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Innenrotor ausgeführt, es ist jedoch auch denkbar, dass der Rotor als Außenrotor ausgeführt ist, wobei er dann auf bekannte Weise mit der Rotorwelle verbunden wäre. Die Gehäuseanordnung 4 weist des Weiteren Luftöffnungen 15, 17 zur Zu- bzw. Abfuhr von Frischluft auf. 1 shows a sectional view of an electric machine according to the invention 2 , which is particularly suitable for use in an electric or hybrid vehicle. In this case, the electric machine 2 a housing arrangement 4 on, in a known manner, a stator 6 and a rotor 8th are arranged. The rotor 8th In the present exemplary embodiment, this includes a magnet arrangement (not shown) and a magnetic yoke, for example a rotor shaft 14 or a separate part such as a laminated core. The rotor 8th is therefore designed in the present embodiment as an inner rotor, but it is also conceivable that the rotor is designed as an outer rotor, where it would then be connected in a known manner with the rotor shaft. The housing arrangement 4 also has air vents 15 . 17 for the supply and removal of fresh air.

Die Rotorwelle 14 ist auf bekannte Weise über Lager 16, 18 in der Gehäuseanordnung 4 gelagert. Der Rotor 8 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erste Stirnwand 20 an einem ersten Ende 22 der Rotorwelle, eine Mantelfläche 24 sowie eine zweite Stirnwand 26 an einem zweiten Ende 28 der Rotorwelle 14 auf. Der Begriff Rotorwelle beschreibt hier den Bereich innerhalb des Rotors 8. The rotor shaft 14 is in a known way about bearings 16 . 18 in the housing arrangement 4 stored. The rotor 8th has in the present embodiment, a first end wall 20 at a first end 22 the rotor shaft, a lateral surface 24 and a second end wall 26 at a second end 28 the rotor shaft 14 on. The term rotor shaft here describes the area within the rotor 8th ,

Des Weiteren ist die Rotorwelle 14 als Hohlwelle ausgeführt und weist an ihrem ersten Ende 22 eine Schaufelanordnung 30 auf, wodurch das erste Ende 22 als sogenanntes drückendes Axialgebläse 31 ausgeführt ist, um Frischluft als Kühlluft in die Hohlwelle 14 in Richtung des zweiten Endes 28 zu drücken und so die Magnetanordnung bzw. den Rotor zu kühlen. Um den Wärmeaustausch zu verbessern und den Volumenstrom zu erhöhen, sind in Radialrichtung verlaufende Rippenorgane 32 an der ersten Stirnwand 20 vorgesehen, die auf diese Weise ein Radialgebläse 33 beschreiben. Damit wird insbesondere einer Rückströmung von in die Hohlwelle 14 gedrückter Kühlluft durch den Spalt zwischen Stator 6 und Rotor 8 entgegengewirkt. Furthermore, the rotor shaft 14 designed as a hollow shaft and has at its first end 22 a blade arrangement 30 on, making the first end 22 as a so-called pushing axial blower 31 is designed to supply fresh air as cooling air into the hollow shaft 14 towards the second end 28 to press and so to cool the magnet assembly and the rotor. In order to improve the heat exchange and to increase the volume flow, are radially extending rib organs 32 at the first end wall 20 provided in this way a radial fan 33 describe. This is in particular a return flow from into the hollow shaft 14 depressed cooling air through the gap between the stator 6 and rotor 8th counteracted.

Um den Volumenstrom noch weiter zu erhöhen, weist das zweite Ende 28 eine Schaufelanordnung 34 auf, die derart ausgeführt ist, dass das zweite Ende 28 als saugendes Axial-/Radialgebläse 35 ausgeführt ist. Es wird also die in Richtung des zweiten Endes 28 strömende Kühlluft axial angesaugt und durch die Schaufelanordnung 34 in Radialrichtung an die Umgebung abgeblasen. To increase the flow even further, the second end points 28 a vane assembly 34 on, which is designed such that the second end 28 as sucking axial / radial blower 35 is executed. So it's going to be in the direction of the second end 28 flowing cooling air sucked axially and through the blade assembly 34 blown off in the radial direction to the environment.

2 zeigt nun eine perspektivische Ansicht der ersten Stirnwand 20, der deutlich die Rippenorgane 32 zu entnehmen ist. Die Rippenorgane 32 verlaufen hierbei angewinkelt in Radialrichtung, sodass ein optimaler Strömungsverlauf der zuströmenden Frischluft gewährleistet ist. 2 now shows a perspective view of the first end wall 20 that clearly affects the ribs 32 can be seen. The ribs organs 32 in this case run at an angle in the radial direction, so that an optimum flow pattern of the incoming fresh air is ensured.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2006230154 [0003] JP 2006230154 [0003]

Claims

Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer Gehäuseanordnung (4) in der ein Stator (6) und ein Rotor (8) angeordnet sind, wobei der Rotor (8) mit einer Rotorwelle (14) wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung (4) gelagert ist, wobei die Rotorwelle (14) als Hohlzylinder ausgeführt ist und ein erstes Ende (22) der Rotorwelle (14) als drückendes Axialgebläse (31) ausgeführt ist, derart, dass Kühlluft durch die Rotorwelle (14) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorstirnwand (20) in Radialrichtung verlaufende Rippenorgane (32) aufweist, durch die ein Radialgebläse (33) darstellbar ist. Electric machine for use in the motor vehicle sector with a housing arrangement ( 4 ) in which a stator ( 6 ) and a rotor ( 8th ) are arranged, wherein the rotor ( 8th ) with a rotor shaft ( 14 ) operatively connected in the housing arrangement ( 4 ) is mounted, wherein the rotor shaft ( 14 ) is designed as a hollow cylinder and a first end ( 22 ) of the rotor shaft ( 14 ) as a pushing axial fan ( 31 ) is executed, such that cooling air through the rotor shaft ( 14 ) flows, characterized in that a rotor end wall ( 20 ) Radially extending ribs ( 32 ), through which a radial blower ( 33 ) can be displayed.

Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenorgane (32) angewinkelt ausgeführt sind. Electric machine according to claim 1, characterized in that the ribs ( 32 ) are executed angled.

Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Ende (28) der Rotorwelle (14) als saugendes Gebläse (35) ausgeführt ist. Electric machine according to one of the preceding claims, characterized in that a second end ( 28 ) of the rotor shaft ( 14 ) as a sucking blower ( 35 ) is executed.

Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das saugende Gebläse als Axial-/Radialgebläse (35) ausgeführt ist. Electric machine according to claim 1, characterized in that the sucking blower as axial / radial blower ( 35 ) is executed.

Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) als Innenrotor ausgeführt ist. Electric machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 8th ) is designed as an inner rotor.