DE102022208028A1

DE102022208028A1 - Electric machine

Info

Publication number: DE102022208028A1
Application number: DE102022208028.9A
Authority: DE
Inventors: Wael Mohamed; Tobias Schlittenbauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-08
Also published as: WO2024027988A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (12), der auf einer Rotorwelle (18) aufgenommen ist, die ein erstes Rotorwellenteil (42) und ein zweites Rotorwellenteil (44) aufweist, die an einer Verbindung (46) miteinander gefügt sind, wobei in der Rotorwelle (18) ein Hohlraum (20) ausgebildet ist. In den Hohlraum (20) der Rotorwelle (18) ist ein geformtes Einlegeteil (30) aus einem Kunststoffmaterial drehfest eingelassen, welches von einem Kühlmedium durchströmt ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der elektrischen Maschine (10) in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The invention relates to an electrical machine (10) with a rotor (12) which is accommodated on a rotor shaft (18) which has a first rotor shaft part (42) and a second rotor shaft part (44) which are connected to a connection (46 ) are joined together, a cavity (20) being formed in the rotor shaft (18). A shaped insert (30) made of a plastic material is embedded in the cavity (20) of the rotor shaft (18) in a rotationally fixed manner, through which a cooling medium flows. The invention further relates to the use of the electric machine (10) in an e-axle module of an electrically driven vehicle.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einem Rotor, der auf einer Rotorwelle aufgenommen ist, die ein erstes Rotorwellenteil und ein zweites Rotorwellenteil umfasst, die an einer Verbindung miteinander gefügt sind, wobei in der Rotorwelle ein Hohlraum ausgebildet ist. In den Hohlraum der Rotorwelle ist ein geformtes Einlegeteil aus einem Kunststoffmaterial drehfest eingelassen, welches von einem Kühlmedium durchströmt ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der elektrischen Maschine in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The invention relates to an electric machine with a rotor which is accommodated on a rotor shaft, which comprises a first rotor shaft part and a second rotor shaft part, which are joined together at a connection, a cavity being formed in the rotor shaft. A shaped insert made of a plastic material is embedded in the cavity of the rotor shaft in a rotationally fixed manner, through which a cooling medium flows. The invention further relates to the use of the electric machine in an e-axle module of an electrically driven vehicle.

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2020 207 000 A1 hat eine Anordnung für eine elektrische Maschine, umfassend einen Rotor, eine Erregereinrichtung und ein integriertes Energieübertragungssystem zum Gegenstand. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Energieübertragungssystem einen Erreger-Stator und einen Erreger-Rotor. Der Erreger-Stator ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet, ragt in den Erreger-Rotor hinein und kann eine Bohrung, als Längsbohrung oder Kanal ausgestaltet, aufweisen, um den Erreger-Stator von innen, insbesondere mit Luft, Wasser und/oder Öl als Kühlungsmittel zu kühlen. Durch eine solche Kühlung kann eine Überhitzung der Energieübertragungsvorrichtung im Hohlraum der Maschinenrotorwelle vermieden und der Wirkungsgrad gesteigert werden. DE 10 2020 207 000 A1 The subject is an arrangement for an electrical machine, comprising a rotor, an excitation device and an integrated energy transmission system. In a preferred embodiment, the power transmission system includes an exciter stator and an exciter rotor. The exciter stator is preferably made of a plastic material, protrudes into the exciter rotor and can have a hole, designed as a longitudinal bore or channel, to the exciter stator from the inside, in particular with air, water and / or oil as a coolant to cool. Such cooling can prevent overheating of the energy transmission device in the cavity of the machine rotor shaft and increase the efficiency.

DE 10 2021 105 084 A1 offenbart eine Ölkühlung an einem elektrischen Motor über direkte Spritzkühlung. In einer Ausführungsform kann das System eine Welle mit einer axial darin verlaufenden Ölleitung und eine Mehrzahl von Öffnungen als Fluidkopplung zur Außenseite der Welle, einen koaxial zur Welle positionierten Rotor und eine gasgefüllte Kammer zwischen Innenfläche des Rotors und Außenfläche der Welle aufweisen. So kann etwa Öl über ein Ölkühlsystem, das über mindestens einen Rotor und mindestens ein Ventil mit dem elektrischen Motor gekoppelt ist, an der Ölleitung bereitgestellt werden. Damit kann die Temperatur eines elektrischen Motors während des Betriebs ohne Hinzufügen eines Kühlmantels oder Gebläses und somit ohne Gewicht oder Komplexität des Motors zu erhöhen, gesenkt werden. DE 10 2021 105 084 A1 discloses oil cooling on an electric motor via direct spray cooling. In one embodiment, the system may include a shaft with an oil line extending axially therein and a plurality of openings for fluid coupling to the outside of the shaft, a rotor positioned coaxially with the shaft, and a gas-filled chamber between the inner surface of the rotor and the outer surface of the shaft. For example, oil can be provided on the oil line via an oil cooling system that is coupled to the electric motor via at least one rotor and at least one valve. This allows the temperature of an electric motor to be reduced during operation without adding a cooling jacket or fan and thus without increasing the weight or complexity of the motor.

DE 10 2015 218 620 A1 hat ein Gehäuse für eine elektrische Maschine zum Gegenstand, umfassend unter anderem ein Außengehäuse, ein Innengehäuse und einen Mantelzwischenraum mit Kühlrippen zur Bildung eines spiralförmig verlaufenden Kühlkanals. Die Kühlrippen sind als separates Kunststoffteil ausgebildet und in den Zwischenraum eingelegt. Gemäß der Offenbarung verlaufen die Kühlrippen in axialer Richtung und erstrecken sich auch in den Bodenzwischenraum zur Kühlung des Lagers für die Rotorwelle, wo sie radial weiter verlaufen. Bevorzugt sind das Außengehäuse und die daran ausgebildeten Kühlrippen kostengünstig aus Aluminium oder aus Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid oder Polypropylen hergestellt. DE 10 2015 218 620 A1 The subject matter is a housing for an electrical machine, comprising, among other things, an outer housing, an inner housing and a casing space with cooling fins to form a spiral-shaped cooling channel. The cooling fins are designed as a separate plastic part and inserted into the gap. According to the disclosure, the cooling fins run in the axial direction and also extend into the floor space for cooling the bearing for the rotor shaft, where they continue to run radially. The outer housing and the cooling fins formed thereon are preferably made inexpensively from aluminum or from plastic material, in particular polyamide or polypropylene.

Bei elektrischen Maschinen besteht das Erfordernis, den Stator, dessen Wickelköpfe und den Rotor zu kühlen. Dies erfolgt in der Regel durch ein Kühlmedium. Beispielsweise gelangt das Kühlmedium über eine Rotorwelle durch die radial und axial verlaufenden Bohrungen in den Innenbereich der elektrischen Maschine und kühlt dort unter anderem die Wickelköpfe. Die Strömung des Kühlmediums, insbesondere Öl, in der Rotorwelle ist jedoch stark abhängig von der Drehzahl der elektrischen Maschine, da die Bohrung in der Rotorwelle meist einen großen Durchmesser hat, um nah an das Rotorlamellenpaket zu gelangen und dort besser zu kühlen. Bei einem kleinen Durchmesser der Rotorbohrung in der Rotorwelle gelangt das Kühlmedium nicht nahe genug an das Lamellenpaket heran, wodurch die Kühlleistung erheblich abnimmt.In electrical machines there is a need to cool the stator, its winding heads and the rotor. This is usually done using a cooling medium. For example, the cooling medium reaches the interior of the electrical machine via a rotor shaft through the radially and axially extending bores and cools the winding heads there, among other things. However, the flow of the cooling medium, especially oil, in the rotor shaft is highly dependent on the speed of the electrical machine, since the hole in the rotor shaft usually has a large diameter in order to get close to the rotor disk pack and cool better there. If the diameter of the rotor bore in the rotor shaft is small, the cooling medium does not get close enough to the disk pack, which significantly reduces the cooling performance.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, mit einem Rotor, der auf einer Rotorwelle aufgenommen ist, die ein erstes Rotorwellenteil und ein zweites Rotorwellenteil umfasst, welche an einer Verbindung miteinander gefügt sind, wobei in der Rotorwelle ein Hohlraum ausgebildet ist. In den Hohlraum der Rotorwelle ist ein geformtes Einlegeteil aus einem Kunststoffmaterial drehfest eingelassen, welches von einem Kühlmedium durchströmt ist.According to the invention, an electric machine is proposed with a rotor which is accommodated on a rotor shaft, which comprises a first rotor shaft part and a second rotor shaft part, which are joined together at a connection, a cavity being formed in the rotor shaft. A shaped insert made of a plastic material is embedded in the cavity of the rotor shaft in a rotationally fixed manner, through which a cooling medium flows.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird eine einfache und preiswert umsetzbare Möglichkeit gegeben, eine homogene Verteilung des Kühlmediums innerhalb der elektrischen Maschine zu erreichen. Das Einlegeteil aus Kunststoffmaterial wird insbesondere drehfest innerhalb der Rotorwelle installiert, was eine wesentlich preisgünstigere Lösung darstellt. In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine verfügt das Einlegeteil über einen Einlass und einen Auslass, über welche das Einlegeteil vom Kühlmedium durchströmt wird, oder das geformte Einlegeteil verfügt über einen Einlass für das Kühlmedium, welches über Radialbohrungen und/oder Austrittsdüsen aus der Rotorwelle in die elektrische Maschine austritt.The solution proposed according to the invention provides a simple and inexpensive way to achieve a homogeneous distribution of the cooling medium within the electrical machine. The insert made of plastic material is installed in particular in a rotationally fixed manner within the rotor shaft, which represents a much cheaper solution. In an advantageous further embodiment of the electrical machine proposed according to the invention, the insert has an inlet and an outlet through which the cooling medium flows through the insert, or the shaped insert has an inlet for the cooling medium, which exits the rotor shaft via radial bores and / or outlet nozzles exits into the electrical machine.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist eine Verbindung zwischen einem ersten Rotorwellenteil und einem zweiten Rotorwellenteil der Rotorwelle als stoffschlüssige Verbindung, insbesondere als Schweißnaht, oder als kraftschlüssige Verbindung, insbesondere als Presspassung ausgeführt. Durch die zumindest zweiteilige Ausbildung der Rotorwelle kann das Einlegeteil sehr einfach axial in eines der Rotorwellenteile eingeschoben und dort montiert werden, bevor über die Verbindung zu dem weiteren, zweiten Rotorwellenteil eine komplette Rotorwelle hergestellt wird.In an advantageous further embodiment of the electrical machine according to the invention is one Connection between a first rotor shaft part and a second rotor shaft part of the rotor shaft is designed as a material connection, in particular as a weld seam, or as a non-positive connection, in particular as a press fit. Due to the at least two-part design of the rotor shaft, the insert part can be easily inserted axially into one of the rotor shaft parts and mounted there before a complete rotor shaft is produced via the connection to the further, second rotor shaft part.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine ist der Hohlraum innerhalb der Rotorwelle beziehungsweise eines der Rotorwellenteile, durch eine Innenmantelfläche begrenzt, an welcher das geformte Einlegeteil in doppelwandiger Ausführung, in Mäanderform oder in Komplementärform bezüglich des Hohlraums der Rotorwelle in Anlage anliegt. Durch diese Lösung kann ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Rotorlamellen und dem Kühlmedium geschaffen werden, da eine die Wärmeleitung ermöglichende, geschlossene und größere Kontaktfläche geschaffen wird, welche die Wärmeübertragung von den Wicklungen beziehungsweise den Wicklungsköpfen der Rotorlamellen an das Kühlmedium begünstigt.In an advantageous further embodiment of the electrical machine proposed according to the invention, the cavity within the rotor shaft or one of the rotor shaft parts is delimited by an inner surface, against which the shaped insert rests in a double-walled design, in a meander shape or in a complementary shape with respect to the cavity of the rotor shaft. This solution can create an improved heat transfer between the rotor fins and the cooling medium, since a closed and larger contact surface that enables heat conduction is created, which promotes the heat transfer from the windings or the winding heads of the rotor fins to the cooling medium.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine ist das geformte Einlegeteil in doppelwandiger Ausführung mit einer Außenwand und einer Innenwand versehen, die einen Ringraum begrenzen. Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsvariante bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine vorgesehen, dass Austrittsöffnungen in der Außenwand des geformten Einlegeteils in doppelwandiger Ausführung mit Radialbohrungen eines Wellenmantels der Rotorwelle fluchten. Das Kühlmedium, beispielsweise Öl, tritt über die Austrittsöffnungen in den Innenraum der elektrischen Maschine ein. Bevorzugt erfolgt dabei ein Anspritzen der Wicklungsköpfe des Stators der elektrischen Maschine, so dass dort entstehende Abwärme abgeführt werden kann.In an advantageous embodiment of the electrical machine proposed according to the invention, the shaped insert is provided in a double-walled design with an outer wall and an inner wall, which delimit an annular space. In addition, in this embodiment variant of the electrical machine according to the invention it is provided that outlet openings in the outer wall of the shaped insert part in a double-walled design are aligned with radial bores in a shaft jacket of the rotor shaft. The cooling medium, for example oil, enters the interior of the electrical machine via the outlet openings. Preferably, the winding heads of the stator of the electrical machine are sprayed on so that waste heat generated there can be dissipated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine ist das geformte Einlegeteil in Spiralform ausgebildet und umfasst einzelne Windungen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen Windungen des eine Spiralform aufweisenden geformten Einlegeteils die Innenmantelfläche der Rotorwelle kontaktieren, um die Wärmeleitung zu ermöglichen. Des Weiteren ist das geformte Einlegeteil in Spiralform bei der Montage im Hohlraum der Rotorwelle selbstzentrierend.In a further advantageous embodiment variant of the electrical machine proposed according to the invention, the shaped insert is designed in a spiral shape and comprises individual turns that are arranged at a distance from one another. In this embodiment, the individual turns of the shaped insert part having a spiral shape can contact the inner surface of the rotor shaft in order to enable heat conduction. Furthermore, the shaped spiral-shaped insert is self-centering when installed in the cavity of the rotor shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist das geformte Einlegeteil in Mäanderform ausgebildet, umfasst einzelne Mäanderabschnitte, die sich in axialer Richtung innerhalb des Hohlraums der Rotorwelle erstrecken. Durch die einzelnen Mäanderabschnitte wird ein durchgängiger Kontakt, in Axialorientierung gesehen, erreicht, so dass auch in dieser Ausführungsvariante eine gute Wärmeableitung beziehungsweise eine gute Wärmeübertragung von den an der Rotorwelle aufgenommenen Komponenten in Gestalt der Wicklungsköpfe und der Wicklungslamellen an das Kühlmedium erreicht werden kann.In a further advantageous embodiment variant of the electrical machine according to the invention, the shaped insert part is designed in a meander shape and comprises individual meander sections which extend in the axial direction within the cavity of the rotor shaft. The individual meander sections achieve continuous contact, viewed in axial orientation, so that good heat dissipation or good heat transfer from the components accommodated on the rotor shaft in the form of the winding heads and the winding fins to the cooling medium can also be achieved in this embodiment variant.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine ist das geformte Einlegeteil in Rohrform ausgeführt, wobei sich Austrittsdüsen von diesem radial in Richtung von Radialbohrungen erstrecken, die im Wellenmantel der Rotorwelle ausgeführt sind.In a further advantageous embodiment variant of the electrical machine proposed according to the invention, the shaped insert part is designed in the form of a tube, with outlet nozzles extending radially from this in the direction of radial bores which are designed in the shaft jacket of the rotor shaft.

In vorteilhafter Weise fluchten die von dem geformten Einlegeteil in Rohrform radial ausgehenden Austrittsdüsen mit den Radialbohrungen des Wellenmantels der Rotorwelle.Advantageously, the outlet nozzles extending radially from the shaped tubular insert part are aligned with the radial bores of the shaft shell of the rotor shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine kann das geformte Einlegeteil auch in Komplementärform zur Innenkontur des Hohlraums der Rotorwelle ausgeführt sein und ebenfalls Austrittsdüsen umfassen, die zu Radialbohrungen fluchten, die im Wellenmantel der Rotorwelle ausgeführt sind.In a further advantageous embodiment of the electrical machine proposed according to the invention, the shaped insert can also be designed in a complementary shape to the inner contour of the cavity of the rotor shaft and also include outlet nozzles which are aligned with radial bores which are designed in the shaft casing of the rotor shaft.

Bei den Ausführungsvarianten der elektrischen Maschine, bei denen das geformte Einlegeteil in Rohrform oder das geformte Einlegeteil in Komplementärform ausgeführt ist, wird über einen Dichtring, der innerhalb des ersten Rotorwellenteils vorgesehen ist, ein abgedichtetes System erzeugt.In the embodiment variants of the electrical machine in which the shaped insert part is designed in a tubular shape or the shaped insert part is designed in a complementary shape, a sealed system is created via a sealing ring which is provided within the first rotor shaft part.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung der elektrischen Maschine in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The invention also relates to the use of the electric machine in an e-axle module of an electrically driven vehicle.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in fertigungstechnisch vorteilhafter und kostengünstiger Weise eine Rotorwelle geschaffen werden, die als Standardbauteil gefertigt werden kann. Es kann insbesondere eine konische Bohrung im Inneren eines der Rotorwellenteile vermieden werden, die fertigungstechnisch besonders aufwändig ist und demzufolge die Herstellungskosten äußerst negativ beeinflusst.The solution proposed according to the invention allows a rotor shaft to be created in a manufacturing-technically advantageous and cost-effective manner, which can be manufactured as a standard component. In particular, a conical bore in the interior of one of the rotor shaft parts can be avoided, which is particularly complex in terms of production technology and therefore has an extremely negative impact on the manufacturing costs.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann ein geformtes Einlegeteil zur Vergleichmäßigung der Kühlmittelverteilung und damit zur Vergleichmäßigung des Temperaturniveaus innerhalb einer Rotorbaugruppe einer elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt werden. Durch die skizzierten Ausführungsvarianten des geformten Einlegeteils in doppelwandiger Ausführung in Spiralform, in Mäanderform, in Rohrform oder in Komplementärform bezüglich des Hohlraums der Rotorwelle können verschiedene Einbauerfordernisse berücksichtigt und verschiedene Temperaturverteilungsgradienten erreicht werden. Der Umstand, dass das geformte Einlegeteil aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, ist vorteilhaft im Hinblick auf das Gewicht sowie hinsichtlich der geometrischen Ausprägung des geformten Einlegeteils, da die unterschiedlichsten Geometrien verwirklicht werden können.The solution proposed according to the invention makes it possible to provide a shaped insert for equalizing the coolant distribution and thus for equalizing the temperature level within a rotor assembly of an electrical machine. Due to the outlined design variants of the shaped insert in a double-walled design in a spiral shape, in a meander shape, in a tubular shape or in a complementary shape with respect to the cavity of the rotor shaft, different installation requirements can be taken into account and different temperature distribution gradients can be achieved. The fact that the shaped insert is made of a plastic material is advantageous with regard to the weight and with regard to the geometric shape of the shaped insert, since a wide variety of geometries can be realized.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine einteilige Rotorwelle einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik,
2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß vorgeschlagene elektrische Maschine mit einem geformten Einlegeteil in einer ersten Ausführungsvariante,
3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß vorgeschlagene elektrische Maschine mit einem geformten Einlegeteil in einer zweiten Ausführungsvariante,
4 eine weitere, dritte Ausführungsvariante des in einer mehrteiligen Rotorwelle aufgenommenen geformten Einlegeteils,
5 eine vierte Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils, eingelassen in ein Rotorwellenteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen Maschine und
6 eine fünfte Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils komplementär zum Hohlraum eines der Rotorwellenteile einer mehrteiligen Rotorwelle geformt.

Show it:

1 a longitudinal section through a one-piece rotor shaft of an electrical machine according to the prior art,
2 a longitudinal section through an electrical machine proposed according to the invention with a shaped insert in a first embodiment variant,
3 a longitudinal section through an electrical machine proposed according to the invention with a shaped insert in a second embodiment variant,
4 a further, third embodiment variant of the shaped insert part accommodated in a multi-part rotor shaft,
5 a fourth embodiment variant of the shaped insert part, embedded in a rotor shaft part of the electrical machine proposed according to the invention and
6 a fifth embodiment variant of the shaped insert part shaped complementary to the cavity of one of the rotor shaft parts of a multi-part rotor shaft.

Aus der Darstellung gemäß 1 geht eine elektrische Maschine 10 hervor, die einen Rotor 12 aufweist, der relativ zu einem Stator 14 rotiert, der im Gehäuse der elektrischen Maschine 10 aufgenommen ist. Während auf dem Rotor 12 Lamellenpakete 13 aufgenommen sind, umfasst der Stator 14 Wicklungen, die an ihren Enden jeweils überstehende Wicklungsköpfe 15 umfassen. Auf einer hier einteilig ausgebildeten Rotorwelle 18 ist eine Laufverzahnung 16 ausgeführt. Die Rotorwelle 18 gemäß der Darstellung in 1 umfasst einen Hohlraum 20, von dem aus durch in einem Wellenmantel 24 vorgesehene Radialbohrungen 22 eine Kühlmediumverteilung möglich ist.From the illustration according to 1 shows an electrical machine 10 which has a rotor 12 which rotates relative to a stator 14 which is accommodated in the housing of the electrical machine 10. While 12 disk packs 13 are accommodated on the rotor, the stator comprises 14 windings, each of which includes projecting winding heads 15 at their ends. A running toothing 16 is designed on a rotor shaft 18, which is designed here in one piece. The rotor shaft 18 as shown in 1 comprises a cavity 20, from which cooling medium distribution is possible through radial bores 22 provided in a shaft jacket 24.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are referred to with the same reference numerals, with a repeated description of these elements being omitted in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

2 zeigt eine erste Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30, welches in eine mehrteilige Rotorwelle 18 einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 10 eingelassen ist. 2 shows a first embodiment variant of the shaped insert 30, which is embedded in a multi-part rotor shaft 18 of an electrical machine 10 according to the invention.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass ein Einlegeteil 30 in einer doppelwandigen Ausführung 32 drehfest in den Hohlraum 20 eines ersten Rotorwellenteils 42 eingelassen ist. In der doppelwandigen Ausführung 32 des geformten Einlegeteils 30 umfasst dieses eine Außenwand 34 und eine Innenwand 36. Die Außenwand 34 und die Innenwand 36 begrenzen einen Ringraum 38, der von einem Kühlmedium durchströmt wird, beispielsweise Öl, welches seitlich durch einen Stutzen an der Stirnseite des ersten Rotorwellenteils 42 in das geformte Einlegeteil 30 eintritt. Eine Abdichtung erfolgt durch einen Dichtring 76.From the illustration according to 2 It can be seen that an insert part 30 in a double-walled version 32 is embedded in the cavity 20 of a first rotor shaft part 42 in a rotationally fixed manner. In the double-walled version 32 of the shaped insert 30, this includes an outer wall 34 and an inner wall 36. The outer wall 34 and the inner wall 36 delimit an annular space 38 through which a cooling medium flows, for example oil, which flows laterally through a connector on the end face of the first rotor shaft part 42 enters the shaped insert part 30. Sealing is achieved by a sealing ring 76.

In der Außenwand 34 der doppelwandigen Ausführung 32 des geformten Einlegeteils 30 befinden sich Austrittsöffnungen 40. Die Austrittsöffnungen 40 fluchten im drehfest im Hohlraum 20 montierten geformten Einlegeteil 30 in doppelwandiger Ausführung 32 mit Radialbohrungen 22, die sich im Wellenmantel 24 der Rotorwelle 18 befinden. Durch das geformte Einlegeteil 30, welches bevorzugt als Formteil aus einem Kunststoffmaterial gefertigt wird, wird eine gezielte und effektive Kühlung der am Umfang der Rotorwelle 18 aufgenommenen Komponenten in Gestalt von Wicklungsteilen. erreicht. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine effektive Kühlung der Wicklungsköpfe 15 des Stators 14 erreicht werden. Das Kühlmedium, insbesondere zur Kühlung eingesetztes Öl, wird bevorzugt gegen die Wicklungsköpfe 15, die seitlich am Stator 14 verlaufen, zu deren Kühlung gespritzt, wodurch die entstehende Abwärme abgeführt wird.There are outlet openings 40 in the outer wall 34 of the double-walled version 32 of the shaped insert 30. The outlet openings 40 are aligned in the shaped insert 30 in the double-walled version 32, which is mounted in a rotationally fixed manner in the cavity 20, with radial bores 22 which are located in the shaft jacket 24 of the rotor shaft 18. The shaped insert 30, which is preferably made as a molded part from a plastic material, ensures targeted and effective cooling of the components accommodated on the circumference of the rotor shaft 18 in the form of winding parts. reached. Furthermore, effective cooling of the winding heads 15 of the stator 14 can be achieved by the solution proposed according to the invention. The cooling medium, in particular oil used for cooling, is preferably sprayed against the winding heads 15, which run laterally on the stator 14, in order to cool them, whereby the resulting waste heat is dissipated.

Die Montage des geformten Einlegeteils 30 in doppelwandiger Ausführung 32 gemäß 2 erfolgt beispielsweise in axialer Richtung in den Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42. Nach der drehfesten Befestigung des geformten Einlegeteils 30 im Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 werden das erste Rotorwellenteil 42 und ein zweites Rotorwellenteil 44 an einer Verbindung 46 miteinander gefügt. Die Verbindung 46 kann entweder als stoffschlüssige Verbindung 48, insbesondere in Gestalt einer Schweißnaht, hergestellt werden oder als kraftschlüssige Verbindung 50, beispielsweise als eine Presspassung. Die Ausbildungsmöglichkeiten der Verbindung 46 als stoffschlüssige Verbindung 48 sowie kraftschlüssige Verbindung 50, wie obenstehend beschrieben, beziehen sich auf sämtliche Ausführungsvarianten des geformten Einlegeteils 30 gemäß den 3 bis 6.The assembly of the shaped insert 30 in a double-walled version 32 according to 2 takes place, for example, in the axial direction Cavity 20 of the first rotor shaft part 42. After the shaped insert part 30 has been fixed in a rotationally fixed manner in the cavity 20 of the first rotor shaft part 42, the first rotor shaft part 42 and a second rotor shaft part 44 are joined together at a connection 46. The connection 46 can be produced either as a cohesive connection 48, in particular in the form of a weld seam, or as a non-positive connection 50, for example as a press fit. The design options for the connection 46 as a cohesive connection 48 and a non-positive connection 50, as described above, relate to all embodiment variants of the shaped insert 30 according to 3 until 6 .

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung an das Kühlmedium ist das geformte Einlegeteil 30 in der Ausführungsvariante gemäß 2 möglichst nah an einer Innenmantelfläche 54 des Wellenmantels 24 des ersten Rotorwellenteils 42 angeordnet. Position 52 bezeichnet ein Wälzlager, in dem das zweite Rotorwellenteil 44 der hier mehrteilig ausgebildeten Rotorwelle 18 im Gehäuse der elektrischen Maschine 10 drehbar aufgenommen ist.To improve the heat transfer to the cooling medium, the shaped insert 30 is in the embodiment variant according to 2 arranged as close as possible to an inner surface 54 of the shaft casing 24 of the first rotor shaft part 42. Position 52 designates a rolling bearing in which the second rotor shaft part 44 of the rotor shaft 18, which is designed here in several parts, is rotatably received in the housing of the electrical machine 10.

In der Darstellung gemäß 3 ist eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen geformten Einlegeteils 30, eingelassen in die Rotorwelle 18 der elektrischen Maschine 10 gezeigt.According to the representation 3 a second embodiment variant of the shaped insert 30 proposed according to the invention is shown, embedded in the rotor shaft 18 of the electrical machine 10.

Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass in dieser Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 dieses eine Spiralform 60 annimmt. Die Spiralform 60 des geformten Einlegeteils 30 gemäß der zweiten Ausführungsvariante umfasst eine Anzahl von einzelnen Windungen 62, die in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Abstand 64 über die Axiallänge des geformten Einlegeteils 30 angeordnet sein können. Die einzelnen Windungen 62 des geformten Einlegeteils 30 gemäß der zweiten Ausführungsvariante nach 3 liegen in Anlage 66 zur Innenmantelfläche 54, die den Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 der Rotorwelle 18 begrenzt. Dadurch ist der Wärmetransport an das das geformte Einlegeteil 30 durchströmende Kühlmedium sichergestellt. In der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 tritt das Kühlmedium über einen Einlass 56 in das erste Rotorwellenteil 42 ein und verlässt dieses mit einer erhöhten Temperatur an einem Auslass 58, der ebenfalls in einem seitlichen, axial orientierten Stutzen des ersten Rotorwellenteils 42 der Rotorwelle 18 angeordnet ist. Mithin wird in der zweiten Ausführungsvariante gemäß 3 das geformte Einlegeteil 30 vom Kühlmedium durchströmt.From the illustration according to 3 It can be seen that in this embodiment variant of the shaped insert 30, it takes on a spiral shape 60. The spiral shape 60 of the shaped insert 30 according to the second embodiment comprises a number of individual turns 62 which can be arranged at a regular or irregular spacing 64 over the axial length of the shaped insert 30. The individual turns 62 of the shaped insert 30 according to the second embodiment variant 3 lie in contact 66 with the inner surface 54, which delimits the cavity 20 of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18. This ensures heat transport to the cooling medium flowing through the shaped insert 30. In the in 3 In the second embodiment variant of the shaped insert 30 shown, the cooling medium enters the first rotor shaft part 42 via an inlet 56 and leaves it at an elevated temperature at an outlet 58, which is also arranged in a lateral, axially oriented nozzle of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18 . Therefore, in the second embodiment variant according to 3 the shaped insert 30 flows through the cooling medium.

Der Darstellung gemäß 4 ist eine weitere, dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen geformten Einlegeteils 30, eingelassen in das erste Rotorwellenteil 42 der Rotorwelle 18, zu entnehmen.According to the representation 4 a further, third embodiment variant of the shaped insert part 30 proposed according to the invention, embedded in the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18, can be seen.

In dieser Ausführungsvariante weist das geformte Einlegeteil 30 im Wesentlichen eine Mäanderform 68 auf. Die Mäanderform 68 ist dadurch gekennzeichnet, dass sich einzelne Mäanderabschnitte 69 im Wesentlichen in Axialorientierung 70 im Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 der Rotorwelle 18 erstrecken. Auch in der dritten Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 ist eine Anlage 66 zwischen den Mäanderabschnitten 69 des die Mäanderform 68 aufweisenden geformten Einlegeteils 30 einerseits und der Innenmantelfläche 54 des Hohlraums 20 des ersten Rotorwellenteils 42 andererseits gegeben. Damit ist eine möglichst große, gleichmäßig verlaufende Kontaktfläche zum Wellenmantel 24 des ersten Rotorwellenteils 42 der Rotorwelle 18 gegeben, welche eine signifikante Verbesserung der Wärmeübertragung, ausgehend von den am Umfang der Rotorwelle 18 gelagerten Komponenten an das das geformte Einlegeteil 30 durchströmende Kühlmedium ermöglicht. Dieses durchströmt das geformte Einlegeteil 30 in seiner dritten Ausführungsvariante in Mäanderform 68, ausgehend vom Einlass 56 und verlässt das geformte Einlegeteil 30 in Mäanderform 68 am Auslass 58 mit einer erhöhten Temperatur, die durch die Wärmeabfuhr bedingt ist.In this embodiment variant, the shaped insert 30 essentially has a meander shape 68. The meander shape 68 is characterized in that individual meander sections 69 extend essentially in axial orientation 70 in the cavity 20 of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18. In the third embodiment variant of the shaped insert part 30, there is also a contact 66 between the meander sections 69 of the shaped insert part 30 having the meander shape 68 on the one hand and the inner lateral surface 54 of the cavity 20 of the first rotor shaft part 42 on the other hand. This provides the largest possible, evenly extending contact surface to the shaft jacket 24 of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18, which enables a significant improvement in heat transfer, starting from the components mounted on the circumference of the rotor shaft 18, to the cooling medium flowing through the shaped insert part 30. This flows through the shaped insert 30 in its third embodiment variant in a meander shape 68, starting from the inlet 56 and leaves the shaped insert 30 in a meander shape 68 at the outlet 58 with an increased temperature, which is caused by the heat dissipation.

Aus der Darstellung gemäß 4 ergibt sich, dass das geformte Einlegeteil 30 gemäß der dritten Ausführungsvariante in Mäanderform 68 fast den gesamten Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 einnimmt, diesen daher ausfüllt, so dass eine große Kontaktfläche zwischen der Innenmantelfläche 54 und dem ersten Rotorwellenteil 42 der Rotorwelle 18 und den Mäanderabschnitten 69 gegeben ist, was den Wärmeabtransport begünstigt.From the illustration according to 4 It follows that the shaped insert part 30 according to the third embodiment variant in a meander shape 68 occupies almost the entire cavity 20 of the first rotor shaft part 42 and therefore fills it, so that a large contact area between the inner lateral surface 54 and the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18 and the meander sections 69 is given, which promotes heat dissipation.

Aus der Darstellung gemäß 5 geht eine weitere, vierte Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 hervor. Aus der in 5 dargestellten vierten Ausführungsvariante ist das geformte Einlegeteil 30 ersichtlich, welches im Wesentlichen eine Rohrform 72 aufweist. Von dem rohrförmigen Körper, welcher das erste Rotorwellenteil 42 im Wesentlichen symmetrisch zu dessen Rotationsachse durchzieht, zweigen einzelne Austrittsdüsen 74, im Wesentlichen in radiale Richtung orientiert, ab und stehen beispielsweise mit den Radialbohrungen 22, die im Wellenmantel 24 des ersten Rotorwellenteils 42 ausgeführt sind, in Verbindung. Mithin tritt in der in 5 dargestellten vierten Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 das Kühlmedium über die Austrittsdüsen 74 beziehungsweise die Radialbohrungen 22 im Wellenmantel 24 in die elektrische Maschine 10 aus. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der elektrischen Maschine 10 beispielsweise um einen ASM-E-Motor, der mit Öl gekühlt werden kann. Daneben können derartige elektrische Maschinen 10 auch mittels anderer Kühlmedien, beispielsweise mit Wasser, gekühlt werden.From the illustration according to 5 a further, fourth embodiment variant of the shaped insert 30 emerges. From the in 5 In the fourth embodiment variant shown, the shaped insert 30 can be seen, which essentially has a tubular shape 72. From the tubular body, which passes through the first rotor shaft part 42 essentially symmetrically to its axis of rotation, individual outlet nozzles 74, oriented essentially in the radial direction, branch off and, for example, are connected to the radial bores 22, which are designed in the shaft jacket 24 of the first rotor shaft part 42, in connection. Therefore occurs in the in 5 illustrated fourth embodiment variant of the shaped insert 30, the cooling medium via the outlet nozzles 74 or the radial bores 22 in the shaft jacket 24 into the electrical Machine 10 off. In the present case, the electrical machine 10 is, for example, an ASM-E motor that can be cooled with oil. In addition, such electrical machines 10 can also be cooled using other cooling media, for example water.

In der in 5 dargestellten vierten Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 strömt das Kühlmedium diesem über den Einlass 56 zu. Mittels eines Dichtrings 76 ist das geformte Einlegeteil 30 in Bezug auf das erste Rotorwellenteil 42 der in den Ausführungsvarianten der 2 bis 6 mehrteilig ausgeführten Rotorwelle 18 abgedichtet. Anstelle der hier dargestellten vier Austrittsdüsen 74, die im Wesentlichen radial vom Rohrkörper des geformten Einlegeteils 30 in Rohrform 72 abzweigen, können auch noch weitere Austrittsdüsen 74 vorgesehen sein, die mit jeweils im Wellenmantel 24 des ersten Rotorwellenteils 42 vorgesehenen Radialbohrungen 22 fluchten.In the in 5 In the fourth embodiment variant of the shaped insert 30 shown, the cooling medium flows to it via the inlet 56. By means of a sealing ring 76, the shaped insert part 30 is in relation to the first rotor shaft part 42 in the embodiment variants 2 until 6 multi-part rotor shaft 18 sealed. Instead of the four outlet nozzles 74 shown here, which branch off essentially radially from the tubular body of the shaped insert 30 in tubular shape 72, further outlet nozzles 74 can also be provided, which are aligned with radial bores 22 provided in the shaft jacket 24 of the first rotor shaft part 42.

Auch in der Ausführungsvariante gemäß 5 ist die Rotorwelle 18 geteilt ausgeführt. Das erste Rotorwellenteil 42 und das zweite Rotorwellenteil 44 sind an der Verbindung 46 miteinander verbunden. Die Verbindung 46 kann, wie bereits vorstehend erwähnt, entweder als stoffschlüssige Verbindung 48, zum Beispiel als Schweißnaht oder als kraftschlüssige Verbindung 50, beispielsweise als Presspassung ausgestaltet sein. Die Lagerung der hier geteilt ausgebildeten Rotorwelle 18 ist, abgesehen vom angedeuteten Wälzlager 52, nicht näher dargestellt.Also in the design variant according to 5 the rotor shaft 18 is designed to be divided. The first rotor shaft part 42 and the second rotor shaft part 44 are connected to one another at the connection 46. As already mentioned above, the connection 46 can be designed either as a cohesive connection 48, for example as a weld seam, or as a non-positive connection 50, for example as a press fit. The bearing of the rotor shaft 18, which is split here, is not shown in more detail, apart from the rolling bearing 52 indicated.

Aus der Darstellung gemäß 6 geht eine fünfte Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 aus Kunststoffmaterial hervor. In der in 6 dargestellten fünften Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 weist dieses eine Komplementärform 78 auf. Darunter ist im vorliegenden Zusammenhang zu verstehen, dass das geformte Einlegeteil 30 komplementär zur Geometrie des Hohlraums 20 im ersten Rotorwellenteil 42 ausgebildet ist. Das geformte Einlegeteil 30 in seiner fünften Ausführungsvariante gemäß 6 ist zylinderförmig beschaffen und liegt mit seiner Mantelfläche in Anlage 66 zur Innenmantelfläche 54 des ersten Rotorwellenteils 42 der Rotorwelle 18 der elektrischen Maschine 10. Einzelne Austrittsdüsen 74 am geformten Einlegeteil 30 gemäß Komplementärform 78 in der fünften Ausführungsvariante fluchten mit den Radialbohrungen 22, die im Wellenmantel 24 des ersten Rotorwellenteils 42 der hier geteilt ausgeführten Rotorwelle 18, geteilt ausgeführt sind. Dadurch tritt das Kühlmedium durch die Austrittsdüsen 74 beziehungsweise die Radialbohrungen 22 aus dem Wellenmantel 24 in Richtung der elektrischen Maschine 10 aus.From the illustration according to 6 shows a fifth embodiment variant of the shaped insert 30 made of plastic material. In the in 6 The fifth embodiment variant of the shaped insert 30 shown has a complementary shape 78. In the present context, this is to be understood as meaning that the shaped insert part 30 is designed to be complementary to the geometry of the cavity 20 in the first rotor shaft part 42. The shaped insert 30 in its fifth embodiment variant according to 6 is cylindrical and lies with its lateral surface in contact 66 with the inner lateral surface 54 of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18 of the electrical machine 10. Individual outlet nozzles 74 on the shaped insert 30 according to the complementary shape 78 in the fifth embodiment are aligned with the radial bores 22 which are in the shaft shell 24 of the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18, which is designed to be split here, are designed to be split. As a result, the cooling medium emerges from the shaft casing 24 in the direction of the electrical machine 10 through the outlet nozzles 74 or the radial bores 22.

In der fünften Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 gemäß 6 tritt das Kühlmedium ebenfalls über den Einlass 56 des Stutzens am ersten Rotorwellenteil 42 in das geformte Einlegeteil 30 ein und strömt von innen radial nach außen. Über den Dichtring 76 ist das geformte Einlegeteil 30 in seiner fünften Ausführungsvariante gemäß 6 gegen das erste Rotorwellenteil 42 der hier zweiteilig ausgeführten Rotorwelle 18 abgedichtet.In the fifth embodiment variant of the shaped insert 30 according to 6 The cooling medium also enters the shaped insert part 30 via the inlet 56 of the nozzle on the first rotor shaft part 42 and flows radially outwards from the inside. The shaped insert 30 is in its fifth embodiment variant via the sealing ring 76 6 sealed against the first rotor shaft part 42 of the rotor shaft 18, which is designed here in two parts.

Auch in der in 6 dargestellten fünften Ausführungsvariante des geformten Einlegeteils 30 in Komplementärform 78 zum Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 wird nach dem Einschieben des geformten Einlegeteils 30 in Komplementärform 78 in den Hohlraum 20 des ersten Rotorwellenteils 42 das zweite Rotorwellenteil 44 an der Verbindung 46 mit dem ersten Rotorwellenteil 42 gefügt. Die Verbindung 46 ist, wie bereits erwähnt, beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung 48 in Gestalt einer Schweißnaht oder auch als eine kraftschlüssige Verbindung 50 in Gestalt einer Presspassung gebildet und mittels des Dichtrings 76 abgedichtet.Also in the in 6 shown fifth embodiment variant of the shaped insert 30 in complementary shape 78 to the cavity 20 of the first rotor shaft part 42, after inserting the shaped insert 30 in complementary shape 78 into the cavity 20 of the first rotor shaft part 42, the second rotor shaft part 44 is joined at the connection 46 with the first rotor shaft part 42 . As already mentioned, the connection 46 is formed, for example, by a cohesive connection 48 in the form of a weld seam or as a non-positive connection 50 in the form of a press fit and sealed by means of the sealing ring 76.

Sämtlichen Ausführungsvarianten 1 bis 5 des geformten Einlegeteils 30 gemäß den 2 bis 6 ist gemeinsam, dass dieses als vorgeformtes Bauteil aus Kunststoffmaterial äußerst preisgünstig und gewichtssparend hergestellt werden kann. Durch den Einsatz des geformten Einlegeteils 30 lässt sich insbesondere eine konische Bohrung innerhalb des ersten Rotorwellenteils 42 vermeiden, deren Herstellung sehr kostenintensiv wäre. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann durch die entsprechende Konfiguration und Ausprägung des geformten Einlegeteils 30 den unterschiedlichsten Wärmeabfuhrerfordernissen und Einbauverhältnissen Rechnung getragen werden.All variants 1 to 5 of the shaped insert 30 according to 2 until 6 What they have in common is that it can be manufactured as a pre-formed component made of plastic material in an extremely cost-effective and weight-saving manner. By using the shaped insert part 30, a conical bore within the first rotor shaft part 42, which would be very costly to produce, can be avoided. The solution proposed according to the invention allows the most diverse heat dissipation requirements and installation conditions to be taken into account through the appropriate configuration and shape of the shaped insert 30.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of professional action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102020207000 A1 [0002]DE 102020207000 A1 [0002]
DE 102021105084 A1 [0003]DE 102021105084 A1 [0003]
DE 102015218620 A1 [0004]DE 102015218620 A1 [0004]

Claims

Elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (12), der auf einer Rotorwelle (18) aufgenommen ist, die ein erstes Rotorwellenteil (42) und ein zweites Rotorwellenteil (44) aufweist, die an einer Verbindung (46) miteinander gefügt sind, wobei in der Rotorwelle (18) ein Hohlraum (20) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum (20) der Rotorwelle (18) ein geformtes Einlegeteil (30) aus einem Kunststoffmaterial drehfest eingelassen ist, welches von einem Kühlmedium durchströmt ist.Electric machine (10) with a rotor (12) which is accommodated on a rotor shaft (18) which has a first rotor shaft part (42) and a second rotor shaft part (44) which are joined together at a connection (46), wherein A cavity (20) is formed in the rotor shaft (18), characterized in that a shaped insert part (30) made of a plastic material is embedded in the cavity (20) of the rotor shaft (18) in a rotationally fixed manner, through which a cooling medium flows.

Elektrische Maschine (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) über einen Einlass (56) und einen Auslass (58) verfügt, über welche das geformte Einlegeteil (30) von Kühlmedium durchströmt wird, oder das geformte Einlegeteil (30) über einen Einlass (56) über das Kühlmedium verfügt, welches über Radialbohrungen (22) und/oder Austrittsdüsen (74) aus der Rotorwelle (18) in die elektrische Maschine (10) austritt.Electric machine (10) according to Claim 1 , characterized in that the shaped insert part (30) has an inlet (56) and an outlet (58), through which cooling medium flows through the shaped insert part (30), or the shaped insert part (30) has an inlet (56 ) has the cooling medium, which exits from the rotor shaft (18) into the electrical machine (10) via radial bores (22) and / or outlet nozzles (74).

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (46) zwischen dem ersten Rotorwellenteil (42) und dem zweiten Rotorwellenteil (44) als stoffschlüssige Verbindung (48), insbesondere als Schweißnaht, oder als kraftschlüssige Verbindung (50), insbesondere als Presspassung, ausgeführt ist.Electric machine (10) according to Claims 1 and 2 , characterized in that the connection (46) between the first rotor shaft part (42) and the second rotor shaft part (44) is designed as a cohesive connection (48), in particular as a weld seam, or as a non-positive connection (50), in particular as a press fit.

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (20) in der Rotorwelle (18) durch eine Innenmantelfläche (54) begrenzt ist, an welcher das geformte Einlegeteil (30) in doppelwandiger Ausführung (32), in Spiralform (60), in Mäanderform (68) und in Komplementärform (78) bezüglich des Hohlraums (20) der Rotorwelle (18) in Anlage (66) anliegt.Electric machine (10) according to Claims 1 until 3 , characterized in that the cavity (20) in the rotor shaft (18) is delimited by an inner surface (54) on which the shaped insert (30) is in a double-walled design (32), in a spiral shape (60), in a meander shape (68 ) and in complementary form (78) rests in contact (66) with respect to the cavity (20) of the rotor shaft (18).

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) in doppelwandiger Ausführung (32) eine Außenwand (34) und eine Innenwand (36) aufweist, die einen Ringraum (38) begrenzen.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the shaped insert (30) in a double-walled design (32) has an outer wall (34) and an inner wall (36) which delimit an annular space (38).

Elektrische Maschine (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Austrittsöffnungen (40) in der Außenwand (34) mit Radialbohrungen (22) eines Wellenmantels (24) der Rotorwelle (18) fluchten und ein Austreten des Kühlmediums in die elektrische Maschine (10) ermöglichen.Electric machine (10) according to Claim 5 , characterized in that outlet openings (40) in the outer wall (34) are aligned with radial bores (22) of a shaft jacket (24) of the rotor shaft (18) and enable the cooling medium to escape into the electrical machine (10).

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) in Spiralform (60) einzelne Windungen (62) umfasst, die in einem Abstand (64) zueinander angeordnet sind.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the shaped insert (30) in spiral shape (60) comprises individual turns (62) which are arranged at a distance (64) from one another.

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) in Mäanderform (68), einzelne Mäanderabschnitte (69) umfasst, die sich in Axialorientierung (70) innerhalb des Hohlraums (20) der Rotorwelle (18) erstrecken.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the shaped insert (30) in a meander shape (68) comprises individual meander sections (69) which extend in axial orientation (70) within the cavity (20) of the rotor shaft (18).

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) in Rohrform (72) ausgeführt ist und sich Austrittsdüsen (74) in Richtung der Radialbohrung (22) des Wellenmantels (24) der Rotorwelle (18) erstrecken.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the shaped insert part (30) is designed in the form of a tube (72) and outlet nozzles (74) extend in the direction of the radial bore (22) of the shaft jacket (24) of the rotor shaft (18).

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Einlegeteil (30) in Komplementärform (78) den Hohlraum (20) der Rotorwelle (18) ausfüllt und Austrittsdüsen (74) umfasst, die zur Radialbohrung (22) im Wellenmantel (24) der Rotorwelle (18) fluchten.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the shaped insert (30) in a complementary shape (78) fills the cavity (20) of the rotor shaft (18) and comprises outlet nozzles (74) which lead to the radial bore (22) in the shaft jacket (24) of the rotor shaft (18). curse.

Elektrische Maschine (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (30) in Rohrform (72) und das Einlegeteil (30) in Komplementärform (78) über einen Dichtring (76) im ersten Rotorwellenteil (42) abgedichtet sind.Electric machine (10) according to Claims 1 until 4 , characterized in that the insert part (30) in tubular shape (72) and the insert part (30) in complementary shape (78) are sealed in the first rotor shaft part (42) via a sealing ring (76).

Verwendung der elektrischen Maschine (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.Use of the electrical machine (10) according to one of Claims 1 until 11 in an e-axle module of an electrically powered vehicle.