DE102022213451A1 - Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core - Google Patents
Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022213451A1 DE102022213451A1 DE102022213451.6A DE102022213451A DE102022213451A1 DE 102022213451 A1 DE102022213451 A1 DE 102022213451A1 DE 102022213451 A DE102022213451 A DE 102022213451A DE 102022213451 A1 DE102022213451 A1 DE 102022213451A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- coolant
- cooling channels
- shaft
- laminated core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 24
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 29
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Es wird ein Rotorblechpaket 2 für einen Rotor 1 einer elektrischen Maschine, mit mehreren in axialer Richtung in Bezug auf eine Rotordrehachse 100 gestapelten Blechen 4, mit einer zentralen Wellenaufnahme 5 zur drehfesten Aufnahme einer Rotorwelle 3, mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Rotorpolen 6, welche jeweils mindestens eine Magnetaufnahme 7 zur Aufnahme von mindestens einem magnetpolerzeugenden Permanentmagneten 8 aufweisen, und mit mehreren in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse 100 verlaufenden Kühlkanälen 9 zur Führung eines Kühlmittels 15 durch den Rotor 1, wobei die Kühlkanäle 9 zwischen der Wellenaufnahme 5 und den Rotorpolen 6 angeordnet sind, vorgeschlagen, wobei die Kühlkanäle 9 jeweils einen U-förmigen Kanalquerschnitt aufweisen.A rotor laminated core 2 for a rotor 1 of an electrical machine is proposed, with a plurality of laminated cores 4 stacked in the axial direction with respect to a rotor rotation axis 100, with a central shaft holder 5 for the rotationally fixed reception of a rotor shaft 3, with a plurality of rotor poles 6 distributed in the circumferential direction, each of which has at least one magnet holder 7 for receiving at least one permanent magnet 8 that generates a magnetic pole, and with a plurality of cooling channels 9 running in the axial direction with respect to the rotor rotation axis 100 for guiding a coolant 15 through the rotor 1, wherein the cooling channels 9 are arranged between the shaft holder 5 and the rotor poles 6, wherein the cooling channels 9 each have a U-shaped channel cross-section.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rotorblechpaket für einen Rotor einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor mit dem Rotorblechpaket.The invention relates to a rotor laminated core for a rotor of an electrical machine with the features of the preamble of
Es sind Rotoren für elektrische Maschinen bekannt, welche aus ein oder mehreren Blechpaketen aufgebaut sind. Das Blechpaket weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte Magnettaschen zur Aufnahme von Permanentmagneten auf. Damit die elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit hohen Leistungen betrieben werden kann, ist eine effektive Kühlung notwendig. Diesbezüglich ist es bekannt, das Blechpaket zur Kühlung des Rotors von innen mit axial verlaufenden Kühlkanälen zu versehen, welche mit einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden.Rotors for electrical machines are known which are made up of one or more laminated cores. The laminated core has several magnetic pockets distributed in the circumferential direction for accommodating permanent magnets. In order for the electrical machine to be able to operate at high power to drive a motor vehicle, effective cooling is necessary. In this regard, it is known to provide the laminated core with axially running cooling channels through which a cooling liquid flows to cool the rotor from the inside.
Die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotorblechpaket der eingangs genannten Art sowie einen entsprechenden Rotor zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte Kühlleistung sowie ein verbessertes Betriebsverhalten auszeichnen. The invention is based on the object of creating a rotor laminated core of the type mentioned at the outset and a corresponding rotor, which are characterized by improved cooling performance and improved operating behavior.
Diese Aufgabe wird durch ein Rotorblechpaket mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. In den Unteransprüchen, der Beschreibung mit den beigefügten Figuren sind weitere Merkmale und Vorteile sowie Wirkungen der Erfindung beschrieben.This object is achieved by a rotor lamination stack having the features of
Gegenstand der Erfindung ist ein Rotorblechpaket, welches für einen Rotor einer elektrischen Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine für einen elektrischen Achsantrieb und/oder zum Antriebs eines Kraftfahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als ein Innenläufer ausgebildet, wobei der Rotor radial innerhalb eines Stators angeordnet ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine als eine Traktionsmaschine, auch als separater Motor-Generator (SMG) bekannt, ausgebildet sein.The subject matter of the invention is a rotor core which is designed and/or suitable for a rotor of an electrical machine. In particular, the electrical machine is designed and/or suitable for an electric axle drive and/or for driving a motor vehicle. The electrical machine is preferably designed as an internal rotor, with the rotor being arranged radially inside a stator. For example, the electrical machine can be designed as a traction machine, also known as a separate motor generator (SMG).
Das Rotorblechpaket weist mehrere in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse gestapelte Bleche auf. Die Bleche sind vorzugsweise zu einem gemeinsamen, insbesondere einteiligen, Rotorblechpaket miteinander verbunden. Alternativ können die Bleche jedoch auch zu mehreren Teilblechpaketen gefügt sein, welche gemeinsam, insbesondere mehrteilig, zu dem Rotorblechpaket miteinander verbunden sind. Die Bleche sind vorzugsweise jeweils aus einem magnetisierten und/oder magnetisierbaren Material, vorzugsweise einer Stahllegierung, gebildet. Insbesondere sind die Bleche als sogenannte Blechlamellen ausgebildet.The rotor laminated core has a plurality of laminated sheets stacked in the axial direction in relation to the rotor rotation axis. The laminated sheets are preferably connected to one another to form a common, in particular one-piece, rotor laminated core. Alternatively, however, the laminated sheets can also be joined to form a plurality of partial laminated cores, which are connected together, in particular in multiple parts, to form the rotor laminated core. The laminated sheets are preferably each made of a magnetized and/or magnetizable material, preferably a steel alloy. In particular, the laminated sheets are designed as so-called laminated sheet laminations.
Das Rotorblechpaket weist eine zentrale Wellenaufnahme auf, welche zur drehfesten Aufnahme einer Rotorwelle ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere kann der Rotor aus ein oder mehreren der Rotorblechpakete aufgebaut sein, welche gemeinsam auf der Rotorwelle in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse aufeinanderfolgend angeordnet sind. Vorzugsweise ist die zentrale Wellenaufnahme als eine Durchgangsöffnung ausgebildet, durch welche die Rotorwelle koaxial in Bezug auf die Rotordrehachse geführt ist. Besonders bevorzugt weist die Wellenaufnahme ein oder mehrere Formschlusskonturen auf, welche in an der Rotorwelle komplementären Gegenkonturen zumindest in Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotordrehachse formschlüssig eingreifen. Im Speziellen ist die Rotordrehachse durch eine Rotationsachse der Rotorwelle definiert.The rotor lamination stack has a central shaft receptacle which is designed and/or suitable for the rotationally fixed reception of a rotor shaft. In particular, the rotor can be constructed from one or more of the rotor lamination stacks which are arranged together on the rotor shaft in the axial direction in relation to the rotor axis of rotation. Preferably, the central shaft receptacle is designed as a through-opening through which the rotor shaft is guided coaxially in relation to the rotor axis of rotation. Particularly preferably, the shaft receptacle has one or more positive-locking contours which engage in complementary mating contours on the rotor shaft in a positive-locking manner at least in the circumferential direction in relation to the rotor axis of rotation. In particular, the rotor axis of rotation is defined by a rotation axis of the rotor shaft.
Das Rotorblechpaket weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte Rotorpole auf, welche jeweils mindestens oder genau eine Magnetaufnahme zur Aufnahme von mindestens oder genau einem polerzeugenden Permanentmagneten umfassen. Anders formuliert, ist ein Rotorpol durch mindestens einen Permanentmagnet definiert, der in der mindestens einen Magnetaufnahme angeordnet ist. Insbesondere weist das Rotorblechpakt mehr als vier, vorzugsweise mehr als sechs, im Speziellen mehr als acht der Rotorpole auf, welche in Umfangsrichtung gleichverteilt sind. Vorzugsweise umfasst das Rotorblechpaket je Rotorpol mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als sechs der Magnetaufnahmen auf. Anders formuliert, weist das Rotorblechpaket 2n-, 4n- oder 6n-Magnetaufnahmen auf, wobei n der Anzahl an Rotorpolen entspricht. Alternativ oder optional ergänzend sind ein oder mehrere der Magnetaufnahmen je Rotorpol ausgebildet, mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als sechs Permanentmagnete aufzunehmen. Insbesondere sind die Magnetaufnahmen als Magnettaschen ausgebildet.The rotor lamination stack has a plurality of rotor poles distributed in the circumferential direction, each of which comprises at least one or exactly one magnet receptacle for accommodating at least one or exactly one pole-generating permanent magnet. In other words, a rotor pole is defined by at least one permanent magnet that is arranged in the at least one magnet receptacle. In particular, the rotor lamination stack has more than four, preferably more than six, in particular more than eight of the rotor poles, which are evenly distributed in the circumferential direction. Preferably, the rotor lamination stack comprises more than two, preferably more than four, in particular more than six of the magnet receptacles for each rotor pole. In other words, the rotor lamination stack has 2n, 4n or 6n magnet receptacles, where n corresponds to the number of rotor poles. Alternatively or optionally, one or more of the magnet receptacles for each rotor pole are designed to accommodate more than two, preferably more than four, especially more than six permanent magnets. In particular, the magnet receptacles are designed as magnet pockets.
Das Rotorblechpaket weist mehrere in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse verlaufenden Kühlkanäle auf, welche zur Führung eines Kühlmittels durch den Rotor ausgebildet und/oder geeignet sind. Insbesondere ist durch die Kühlkanäle ein Strömungsweg definiert, entlang dessen das Kühlmittel den Rotor durchströmt und Wärme abtransportiert. Die Kühlkanäle sind, insbesondere in radialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse, zwischen der Wellenaufnahme und den Rotorpolen angeordnet. Vorzugsweise sind die Kühlkanäle bezüglich der Rotordrehachse auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet. Die Kühlkanäle erstrecken sich vorzugsweise in axialer Richtung durchgehend und/oder geradlinig durch das Rotorblechpaket. Anders formuliert, durchsetzen die Kühlkanäle das Rotorblechpaket in axialer Richtung. Besonders bevorzugt sind die Kühlkanäle parallel und/oder gleichgerichtet zueinander ausgerichtet.The rotor core has a plurality of cooling channels running in the axial direction with respect to the rotor rotation axis, which are designed and/or suitable for guiding a coolant through the rotor. In particular, the cooling channels define a flow path along which the coolant flows through the rotor and transports heat away. The cooling channels are arranged, in particular in the radial direction with respect to the rotor rotation axis, between the shaft mount and the rotor poles. The cooling channels are preferably arranged on a common pitch circle with respect to the rotor rotation axis. The cooling channels preferably extend continuously and/or in a straight line through the rotor core in the axial direction. In other words, the cooling channels penetrate the rotor core in the axial direction. The cooling channels are particularly preferably aligned parallel and/or in the same direction to one another.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlkanäle jeweils einen U-förmigen Kanalquerschnitt aufweisen. Insbesondere ist unter einem U-förmigen Kanalquerschnitt ein Kühlkanal zu verstehen, welcher in einem Querschnitt bzw. in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse betrachtet eine U-Form oder im Wesentlichen eine U-Form aufweist. Der U-förmige Kühlkanal wird vorzugsweise dadurch gebildet, indem die einzelnen Bleche jeweils mit mehreren, insbesondere der Anzahl der Kühlkanäle entsprechenden U-förmigen Durchbrüchen versehen werden, welche nach dem Stapeln der Bleche fluchtend ausgerichtet sind.Within the scope of the invention, it is proposed that the cooling channels each have a U-shaped channel cross-section. In particular, a U-shaped channel cross-section is understood to mean a cooling channel which, viewed in a cross-section or in the axial direction with respect to the rotor axis of rotation, has a U-shape or essentially a U-shape. The U-shaped cooling channel is preferably formed by providing the individual sheets with a plurality of U-shaped openings, in particular corresponding to the number of cooling channels, which are aligned after the sheets have been stacked.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die geringe Temperaturfestigkeit, insbesondere der Permanentmagnete, sowie die hohen mechanischen Lasten durch Rotation eine hohe Kühlleistung erfordern. Gleichzeitig sollte die Kühlung nicht unnötig viele zusätzliche Verluste mitbringen, um die Systemeffizienz möglichst wenig negativ zu beeinflussen. Es hat sich herausgestellt, dass die Kühlleistung mit einer möglichst geringen Menge an Kühlmedium sowie einer Anordnung der Kühlkanäle möglichst in der Nähe von temperaturkritischen Stellen im Rotor deutlich verbessert werden kann. Ein optimaler Kühlkanal sollte daher einen möglichst kleinen Kanalquerschnitt und eine möglichst große Kanalwandoberfläche aufweisen sowie über einen möglichst weiten Bereich in Umfangsrichtung verteilt sein. Letzteres kann signifikant zur Reduktion der Wärmestromdichte vom Magnet zum Kühlkanal beitragen und so die maximalen Magnettemperaturen absenken.The invention is based on the knowledge that the low temperature resistance, in particular of the permanent magnets, and the high mechanical loads due to rotation require a high cooling capacity. At the same time, the cooling should not cause unnecessary additional losses in order to have as little negative an impact on the system efficiency as possible. It has been found that the cooling capacity can be significantly improved with the smallest possible amount of cooling medium and by arranging the cooling channels as close as possible to temperature-critical points in the rotor. An optimal cooling channel should therefore have the smallest possible channel cross-section and the largest possible channel wall surface and be distributed over the widest possible area in the circumferential direction. The latter can contribute significantly to reducing the heat flow density from the magnet to the cooling channel and thus lower the maximum magnet temperatures.
Bei herkömmlichen Kühlkanälen werden üblicherweise runde oder eckige Kanalquerschnitte verwendet, welche entweder in ein Blechpaket gestanzt oder in die Rotorwelle eingebracht sind. Diese Kühlkanäle haben jedoch den Nachteil, dass hier große Kanalquerschnitte auf vergleichsweise geringe Kanalwandoberflächen treffen, wodurch die axiale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels klein und die Austauschrate dadurch gering ist. Das Kühlmedium verbringt somit unnötig viel Zeit im Rotor und erwärmt sich dadurch zu stark. Anders formuliert, korreliert die Kühlleistung direkt mit der verfügbaren Kanaloberfläche der Kühlkanäle. Große Kanalquerschnitte haben zudem den Nachteil, dass eine vergleichsweise große Menge an Kühlmittel in dem Rotor geführt wird, was, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen, zu zusätzlichen Schleppverlusten führt. Anders formuliert, korreliert das Schleppmoment des Rotors primär mit dem Volumenstrom des Kühlmittels, mit dem Kanalquerschnitt der Kühlkanäle sowie mit der radialen Position der Kühlkanäle. Conventional cooling channels usually use round or square channel cross-sections, which are either punched into a sheet metal package or incorporated into the rotor shaft. However, these cooling channels have the disadvantage that large channel cross-sections meet comparatively small channel wall surfaces, which means that the axial flow velocity of the coolant is low and the exchange rate is therefore low. The cooling medium therefore spends an unnecessary amount of time in the rotor and heats up too much as a result. In other words, the cooling performance correlates directly with the available channel surface of the cooling channels. Large channel cross-sections also have the disadvantage that a comparatively large amount of coolant is guided in the rotor, which leads to additional drag losses, especially during acceleration processes. In other words, the drag torque of the rotor correlates primarily with the volume flow of the coolant, with the channel cross-section of the cooling channels and with the radial position of the cooling channels.
Der Vorteil der Erfindung liegt somit darin, dass durch die U-förmige Ausgestaltung des Kanalquerschnitts ein Kühlkanal vorgeschlagen wird, der im Vergleich zu den herkömmlichen Ausgestaltungen eine große Kanaloberfläche sowie einen vergleichsweise kleinen Kanalquerschnitt aufweist. Dadurch ist sichergestellt, dass die axiale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Rotor hoch bleibt, wodurch die Austauschrate und somit die Kühlleistung erhöht wird. Weiterhin wirkt sich der U-förmige Kanalquerschnitt vorteilhaft auf das Schleppmoment des Rotors auf, da ein kleinerer Volumenstrom sowie ein kleinerer Kanalquerschnitt das Schleppmoment reduziert. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass die Kühlkanäle durch ihre kompakte Form näher an die Permanentmagnete platziert werden können, wodurch die Kühlleistung zusätzlich verbessert werden kann.The advantage of the invention is that the U-shaped design of the channel cross-section provides a cooling channel that has a large channel surface and a comparatively small channel cross-section compared to conventional designs. This ensures that the axial flow rate of the coolant in the rotor remains high, which increases the exchange rate and thus the cooling performance. The U-shaped channel cross-section also has a beneficial effect on the drag torque of the rotor, since a smaller volume flow and a smaller channel cross-section reduce the drag torque. Another advantage is that the cooling channels can be placed closer to the permanent magnets due to their compact shape, which can further improve the cooling performance.
In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der U-förmige Kanalquerschnitt einen Mittelschenkel sowie jeweils zwei an den Mittelschenkel anschließende Seitenschenkel aufweist. Die beiden Seitenschenkel schließen sich dabei derart an den Mittelschenkel an, dass diese radial nach innen und/oder in Richtung der Rotordrehachse ausgerichtet sind. Vereinfacht gesagt, weisen die Kühlkanäle eine radial nach innen geöffnete U-Form auf. Besonders bevorzugt sind die beiden Seitenschenkel parallel und/oder gleichgerichtet zueinander ausgerichtet. Im Speziellen weisen der Mittelschenkel und die beiden Seitenschenkel einen konstanten Öffnungsdurchmesser auf. Die nach innen gerichtete U-Form hat den Vorteil, dass, wenn die Rotorkühlung ein offenes System mit Luft in den Kühlkanälen ist, zumindest der Mittelschenkel bei einer Rotation des Rotors stets einen hohen Füllgrad mit Kühlmittel aufweist, wodurch die Kühlleistung auch bei Luft im System aufrechterhalten werden kann.In a specific embodiment of the invention, the U-shaped channel cross-section has a central leg and two side legs adjoining the central leg. The two side legs adjoin the central leg in such a way that they are aligned radially inwards and/or in the direction of the rotor rotation axis. Put simply, the cooling channels have a U-shape that opens radially inwards. The two side legs are particularly preferably aligned parallel and/or in the same direction to one another. In particular, the central leg and the two side legs have a constant opening diameter. The inwardly directed U-shape has the advantage that, if the rotor cooling is an open system with air in the cooling channels, at least the central leg always has a high degree of filling when the rotor rotates. with coolant, which means that the cooling performance can be maintained even when there is air in the system.
In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass bei einer Rotation des Rotors ein innerhalb der Kühlkanäle befindliches Kühlmittel-Luft-Gemisch durch die einwirkenden Zentrifugalkräfte derart verteilt wird, dass das Kühlmittel zumindest innerhalb des Mittelschenkels angeordnet ist und die Luft zumindest innerhalb der beiden Seitenschenkel angeordnet ist. Anders formuliert, erfolgt eine Trennung zwischen Kühlmittel und Luft, wobei die Luft aufgrund der Zentrifugalkräfte in die Seitenschenkel gedrückt wird. Je nach Mischungsverhältnis, kann dabei der Anteil an Luft und Kühlmittel in den Kühlkanälen variieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei der Rotation des Rotors zumindest der Mittelschenkel vollständig mit dem Kühlmittel gefüllt ist und zugleich die beiden Seitenschenkel teilweise mit dem Kühlmittel gefüllt sind. Da die Enden der Seitenschenkel nach innen zeigen, wird bei der Rotation des Rotors die Luft in die Enden der Seitenschenkel gedrückt, wodurch eine Durchmischung von Luft mit dem Kühlmittel minimiert wird. Somit wird die Kühlleistung dort wo sie gebraucht wird („Mitte“ des U-Profils) stets durch einen hohen Füllgrad des Mittelschenkels mit Kühlmittel aufrechterhalten.In a specific embodiment, it is provided that when the rotor rotates, a coolant-air mixture located within the cooling channels is distributed by the centrifugal forces acting on it in such a way that the coolant is arranged at least within the center leg and the air is arranged at least within the two side legs. In other words, a separation takes place between coolant and air, with the air being pressed into the side legs due to the centrifugal forces. Depending on the mixing ratio, the proportion of air and coolant in the cooling channels can vary. For example, it can be provided that when the rotor rotates, at least the center leg is completely filled with the coolant and at the same time the two side legs are partially filled with the coolant. Since the ends of the side legs point inwards, when the rotor rotates, the air is pressed into the ends of the side legs, which minimizes mixing of air with the coolant. The cooling performance is therefore always maintained where it is needed ("center" of the U-profile) by a high degree of filling of the center leg with coolant.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass das Rotorblechpaket jeweils zwei der Kühlkanäle pro Rotorpol aufweist. Anders formuliert, weist das Rotorblechpaket 2n Kühlkanäle auf, wobei „n“ der Anzahl an Rotorpolen entspricht. Bevorzugt sind die Rotorpole durch entlang einer sogenannten q-Achse verlaufende Polränder begrenzt, wobei die Kühlkanäle eines Rotorpols jeweils innerhalb der beiden Polränder des jeweiligen Rotorpols angeordnet sind. Durch Zuordnung von zwei Kühlkanälen pro Rotorpol kann die Kühlleistung der Rotorpole weiter verbessert werden.In another specific implementation, the rotor lamination stack has two cooling channels per rotor pole. In other words, the rotor lamination stack has 2n cooling channels, where "n" corresponds to the number of rotor poles. The rotor poles are preferably delimited by pole edges running along a so-called q-axis, with the cooling channels of a rotor pole being arranged within the two pole edges of the respective rotor pole. The cooling performance of the rotor poles can be further improved by assigning two cooling channels per rotor pole.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle paarweise symmetrisch zu jeweils einer in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse verlaufenden Symmetrieachse angeordnet sind. Prinzipiell kann die Symmetrieachse durch die q-Achse definiert sein, wobei zwei benachbart zueinander angeordnet Kühlkanäle symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, bezüglich der q-Achse angeordnet sind. Alternativ kann die Symmetrieachse durch eine sogenannte d-Achse, welche in der Mitte eines Rotorpols liegt, definiert sein wobei die beiden Kühlkanäle eines Rotorpols symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, bezüglich der d-Achse angeordnet sind. Bevorzugt jedoch ist die Symmetrieachse abweichend zu der q-Achse und/oder der d-Achse orientiert. Es wird somit ein Rotorblechpaket vorgeschlagen, welches sich durch einen symmetrischen Aufbau und somit eine gleichmäßige Verteilung der Kühlkanäle auszeichnet.In a further specific implementation, it is provided that the cooling channels are arranged in pairs symmetrically to an axis of symmetry running in the radial direction with respect to the rotor axis. In principle, the axis of symmetry can be defined by the q-axis, with two cooling channels arranged adjacent to one another being arranged symmetrically, in particular mirror-symmetrically, with respect to the q-axis. Alternatively, the axis of symmetry can be defined by a so-called d-axis, which lies in the middle of a rotor pole, with the two cooling channels of a rotor pole being arranged symmetrically, in particular mirror-symmetrically, with respect to the d-axis. However, the axis of symmetry is preferably oriented differently from the q-axis and/or the d-axis. A rotor laminated core is thus proposed which is characterized by a symmetrical structure and thus a uniform distribution of the cooling channels.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Symmetrieachse in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten Magnetaufnahmen zwei benachbarter Rotorpole angeordnet ist. Prinzipiell kann die Symmetrieachse in Umfangsrichtung mittig zwischen den beiden Magnetaufnahmen angeordnet sein und/oder durch die q-Achse definiert sein. Alternativ ist die Symmetrieachse außermittig, insbesondere um einen Schrägungswinkel um die Rotordrehachse verdreht, zwischen den beiden Magnetaufnahmen angeordnet. Durch die Anordnung der Kühlkanäle zwischen den Rotorpolen, können die Kühlkanäle in radialer Richtung nahe der Magnetaufnahmen angeordnet werden, wodurch die Kühlleistung weiter verbessert wird.In a further specification, it is provided that the axis of symmetry is arranged in the circumferential direction between two adjacent magnet holders of two adjacent rotor poles. In principle, the axis of symmetry can be arranged centrally in the circumferential direction between the two magnet holders and/or defined by the q-axis. Alternatively, the axis of symmetry is arranged off-center, in particular rotated by a helix angle around the rotor rotation axis, between the two magnet holders. By arranging the cooling channels between the rotor poles, the cooling channels can be arranged in the radial direction close to the magnet holders, which further improves the cooling performance.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass jeder Rotorpol mindestens oder genau zwei der Magnetaufnahmen umfasst, wobei jedem Kühlkanal mindestens eine Magnetaufnahme zugeordnet ist und ein minimaler Abstand zwischen Kühlkanal und der mindestens einen zugehörigen Magnetaufnahme kleiner oder gleich einem radialen Abstand des Kühlkanals zu der Wellenaufnahme ist. Vereinfacht ausgedrückt, sind die Kühlkanäle näher an der zugehörigen Magnetaufnahme als an der Wellenaufnahme angeordnet. Im Speziellen kann jeder Rotorpol genau vier der Magnetaufnahmen aufweisen, wobei vorzugsweise jedem Kühlkanal somit jeweils zwei der Magnetaufnahmen zugeordnet sind. Insbesondere sind die mehreren Magnetaufnahmen eines Rotorpols jeweils paarweise symmetrisch zu der d-Achse angeordnet. Durch die radiale Position der Kühlkanäle kann neben der Kühlleistung auch das Schleppmoment beeinflusst werden, wobei eine radial weiter innen liegende Position der Kühlkanäle das Schleppmoment reduziert.In a further specific implementation, it is provided that each rotor pole comprises at least or exactly two of the magnet receptacles, with each cooling channel being assigned at least one magnet receptacle and a minimum distance between the cooling channel and the at least one associated magnet receptacle being less than or equal to a radial distance of the cooling channel to the shaft receptacle. In simple terms, the cooling channels are arranged closer to the associated magnet receptacle than to the shaft receptacle. In particular, each rotor pole can have exactly four of the magnet receptacles, with each cooling channel preferably being assigned two of the magnet receptacles. In particular, the multiple magnet receptacles of a rotor pole are each arranged in pairs symmetrically to the d-axis. The radial position of the cooling channels can influence not only the cooling performance but also the drag torque, with a position of the cooling channels further radially inwards reducing the drag torque.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Rotorblechpaket mehrere in Umfangsrichtung verteilte Spannmittelaufnahmen aufweist, welche zur Aufnahme von jeweils einem Spannmittel ausgebildet und/oder geeignet sind. Die Spannmittel sind ausgebildet, die Bleche mit einer in axialer Richtung wirkenden Vorspannung zu beaufschlagen. Besonders bevorzugt sind die Spannmittel ausgebildet, die Bleche bzw. das Rotorblechpaket mit einer zumindest in axialer Richtung wirkenden Zugspannung zu beaufschlagen. Insbesondere sind die Bleche in axialer Richtung durch die Spannmittel kraftschlüssig miteinander verbunden, so dass die Bleche fluiddicht aneinander anliegen. Im Speziellen sind die Spannmittel jeweils als in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse durch die jeweilige Spannmittelaufnahme geführte Zuganker ausgebildet. Gemäß dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle in radialer Richtung zwischen den Spannmittelaufnahmen und der Wellenaufnahme angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Spannmittelaufnahmen bezüglich der Rotordrehachse auf einem weiteren gemeinsamen Teilkreis angeordnet, welcher einen größeren Durchmesser als der Teilkreis der Kühlkanäle aufweist.In a further development, it is provided that the rotor laminated core has several clamping device receptacles distributed in the circumferential direction, which are designed and/or suitable for receiving one clamping device each. The clamping devices are designed to apply a prestress acting in the axial direction to the sheets. The clamping devices are particularly preferably designed to apply a tensile stress acting at least in the axial direction to the sheets or the rotor laminated core. In particular, the sheets are non-positively connected to one another in the axial direction by the clamping devices, so that the sheets lie against one another in a fluid-tight manner. In particular, the clamping devices are each designed as tie rods guided in the axial direction with respect to the axis of rotation through the respective clamping device receptacle. According to this further development, it is provided that the cooling channels are arranged in the radial direction between the clamping device holders and the shaft holder. Preferably, the clamping device holders are arranged on a further common pitch circle with respect to the rotor rotation axis, which has a larger diameter than the pitch circle of the cooling channels.
In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Rotorblechpaket jeweils eine Spannmittelaufnahme pro Rotorpol aufweist. Insbesondere sind die Spannmittelaufnahmen und die Rotorpole in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Durch Zuordnung von einem Spannmittel pro Rotorpol wird eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannung erreicht, wobei zugleich eine ausreichend hohe Zugspannung zur Abdichtung der Kühlkanäle erzeugt wird.In a more specific embodiment, the rotor core has one clamping device holder per rotor pole. In particular, the clamping device holders and the rotor poles are arranged alternately in the circumferential direction. By assigning one clamping device per rotor pole, an even distribution of the preload is achieved, while at the same time a sufficiently high tensile stress is generated to seal the cooling channels.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass jeweils eine Spannmittelaufnahme in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Magnetaufnahmen zweier benachbarter Rotorpole angeordnet ist. Die Spannmittelaufnahmen können dabei jeweils auf den Polrändern der Rotorpole angeordnet sein. Prinzipiell können die Spannmittelaufnahme mittig auf den Polrändern liegen, sodass die Spannmittelaufahmen durch die Polränder in zwei gleich große Hälften geteilt sind. Bevorzugt jedoch liegen die Spannmittelaufnahmen außermittig, insbesondere um den Schrägungswinkel versetzt, auf den Polrändern.In a further specification, it is provided that a clamping device holder is arranged in the circumferential direction between two adjacent magnet holders of two adjacent rotor poles. The clamping device holders can be arranged on the pole edges of the rotor poles. In principle, the clamping device holder can be located centrally on the pole edges, so that the clamping device holders are divided into two equal halves by the pole edges. Preferably, however, the clamping device holders are located off-center, in particular offset by the helix angle, on the pole edges.
Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass jeweils eine Symmetrieachse der Kühlkanäle durch die Spannmittelaufnahme verläuft. Insbesondere ist jeweils eine Spannmittelaufnahme in Umfangsrichtung mittig zwischen den benachbarten Kühlkanälen angeordnet. Anders formuliert, liegen die Spannmittelaufnahmen mittig auf den Symmetrieachsen, sodass die Spannmittelaufahmen durch die Symmetrieachsen in zwei gleich große Hälften geteilt sind. Im Speziellen ist ein radialer Abstand zwischen den Kühlkanälen und der jeweiligen Spannmittelaufnahme kleiner oder gleich dem radialen Abstand der Kühlkanäle zu der Wellenaufnahme. Durch die symmetrische Anordnung der Spannmittelaufnahmen zu den Kühlkanälen kann eine gleichmäßige Abdichtung der Kühlmittelkanäle sichergestellt werden.Alternatively or optionally in addition, it is provided that an axis of symmetry of the cooling channels runs through the clamping device holder. In particular, a clamping device holder is arranged in the middle between the adjacent cooling channels in the circumferential direction. In other words, the clamping device holders are located in the middle of the axes of symmetry, so that the clamping device holders are divided into two equal halves by the axes of symmetry. In particular, a radial distance between the cooling channels and the respective clamping device holder is less than or equal to the radial distance of the cooling channels to the shaft holder. The symmetrical arrangement of the clamping device holders to the cooling channels ensures that the coolant channels are evenly sealed.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Rotor mit dem Rotorblechpaket nach einem Ansprüche 1 bis 10 bzw. wie dieses bereits zuvor beschrieben wurde. Der Rotor weist eine erste und eine zweite Endscheibe sowie mehrere Spannmittel auf, wobei die erste Endscheibe an einer ersten axialen Stirnseite und die zweite Endscheibe an einer zweiten axialen Stirnseite endseitig an dem Blechpaket angeordnet ist und wobei die beiden Endscheiben durch die Spannmittel in axialer Richtung mit dem Blechpaket verspannt sind. Die beiden Endscheiben sind vorzugsweise separat zu dem Blechpaket und den Spannmitteln ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die erste und/oder die zweite Endscheibe als Wuchtscheibe und/oder Schleuderscheibe ausgebildet.Another subject of the invention relates to a rotor with the rotor laminated core according to one of
In einer konkreten Ausgestaltung weist die erste Endscheibe einen Kühlmitteleinlass und die zweite Endscheibe einen Kühlmittelauslass auf, wobei der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass über die Kühlkanäle strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist die erste Endscheibe derart ausgebildet, dass das Kühlmittel eingangsseitig bei einer Rotation des Rotors aufgrund der auftretenden Fliehkraft radial zu einer umlaufenden Einlasskontur der ersten Endscheibe befördert wird und von dort auf die Kühlmittelkanäle verteilt wird. Insbesondere ist die zweite Endscheibe derart ausgebildet, dass das Kühlmittel ausgangseitig bei einer Rotation des Rotors aufgrund der auftretenden Fliehkraft radial zu einer Auslasskontur der zweiten Endscheibe befördert wird und von dort in die Umgebung abgeschleudert wird. Beispielsweise kann die Einlass- und/oder Auslasskontur durch einen umlaufenden Absatz, Kragen oder dergleichen ausgebildet sein. Prinzipiell kann der Kühlmitteleinlass über ein Einlassrohr mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem versorgt werden. Hierzu mündet das Einlassrohr im Bereich der Einlasskontur, wobei das Einlassrohr bei einer Rotation des Rotors stationär verbleibt bzw. stillsteht. Es wird somit eine Kühlmittelversorgung vorgeschlagen, welche sich durch einen einfachen Anschluss an das Kühlsystem auszeichnet und zugleich eine gleichmäßige Kühlung der Endscheiben ermöglicht.In a specific embodiment, the first end plate has a coolant inlet and the second end plate has a coolant outlet, the coolant inlet and the coolant outlet being fluidically connected to one another via the cooling channels. In particular, the first end plate is designed such that the coolant is conveyed radially to a circumferential inlet contour of the first end plate on the inlet side when the rotor rotates due to the centrifugal force that occurs and is distributed from there to the coolant channels. In particular, the second end plate is designed such that the coolant is conveyed radially to an outlet contour of the second end plate on the outlet side when the rotor rotates due to the centrifugal force that occurs and is thrown off into the environment from there. For example, the inlet and/or outlet contour can be formed by a circumferential shoulder, collar or the like. In principle, the coolant inlet can be supplied with coolant from the coolant system via an inlet pipe. For this purpose, the inlet pipe opens into the area of the inlet contour, the inlet pipe remaining stationary or standing still when the rotor rotates. A coolant supply is therefore proposed which is characterized by a simple connection to the cooling system and at the same time enables uniform cooling of the end plates.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die erste Endscheibe vor dem Kühlmitteleinlass eine Verrundung aufweist, welche zur Umlenkung einer Strömung des Kühlmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere hat die Verrundung die Funktion, einen Strömungsweg des Kühlmittels in Bezug auf die Rotordrehachse von einer radialen Richtung in eine axiale Richtung zu dem Kühlmitteleinlass umzulenken. Anders formuliert, wird der Strömungsweg durch die Verrundung im Wesentlichen um 90 Grad umgelenkt. Bevorzugt ist die Verrundung an der Einlasskontur ausgebildet. Die Verrundung kann dabei durch einen die Hauptachse umlaufenden Radius gebildet sein. Durch die Verrundung kann die Kühlmittelverteilung in der ersten Endscheibe verbessert und Schleppmomente reduziert werden.In a further specification, it is provided that the first end plate has a rounding in front of the coolant inlet, which is designed and/or suitable for deflecting a flow of the coolant. In particular, the rounding has the function of deflecting a flow path of the coolant in relation to the rotor rotation axis from a radial direction into an axial direction to the coolant inlet. In other words, the flow path is deflected by the rounding essentially by 90 degrees. The rounding is preferably formed on the inlet contour. The rounding can be formed by a radius that runs around the main axis. The rounding can improve the coolant distribution in the first end plate and reduce drag torques.
In einer alternativen oder ergänzenden Konkretisierung ist vorgesehen, dass die zweite Endscheibe nach dem Kühlmittelauslass eine Abrisskante aufweist, welche zum Strömungsabriss des Kühlmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere hat die Abrisskante die Funktion, eine Beschleunigung des Kühlmittels nach dem Austreten aus dem Kühlmittelauslass an der zweiten Endscheibe zu verhindern oder zu reduzieren. Bevorzugt ist die Abrisskante an der Auslasskontur ausgebildet. Die Abrisskante kann dabei durch einen die Hauptachse umlaufenden Kragen gebildet sein. Im Speziellen ist ein Kantenradius der Abrisskante deutlich kleiner als der Radius der Verrundung. Durch die Abrisskante können die Schleppmoment beim Abschleudern des Kühlmittels reduziert werden.In an alternative or additional specification, it is provided that the second end plate has a separation edge after the coolant outlet, which is designed and/or suitable for the flow separation of the coolant. In particular, the tear-off edge has the function of preventing or reducing acceleration of the coolant after it emerges from the coolant outlet at the second end plate. The tear-off edge is preferably formed on the outlet contour. The tear-off edge can be formed by a collar running around the main axis. In particular, an edge radius of the tear-off edge is significantly smaller than the radius of the rounding. The tear-off edge can reduce the drag torque when the coolant is thrown off.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Rotorwelle einen axial verlaufenden Einlasskanal aufweist, der über mindestens eine radiale Einlassöffnung mit dem Kühlmitteleinlass strömungstechnisch verbunden ist, so dass das Kühlmittel aus der Rotorwelle zu dem Kühlmitteleinlass geleitet wird. Prinzipiell kann die Rotorwelle als Vollwelle ausgebildet sein, wobei der Einlasskanal durch eine axiale Bohrung und die Einlassöffnung durch eine in der axialen Bohrung mündende radiale Bohrung gebildet ist. Bevorzugt ist die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei der Einlasskanal direkt durch eine zentrale Bohrung der Hohlwelle oder alternativ durch eine innerhalb der Hohlwelle verlegte Einlassleitung, welche strömungstechnisch mit der mindestens einen Kühlmittelöffnung verbunden ist, gebildet ist. Bevorzugt mündet die Kühlmittelöffnung im Bereich des Kühlmitteleinlasses, vorzugsweise radial gegenüberliegend der Einlasskontur bzw. der Verrundung. Es wird somit eine besonders kompakte Kühlmittelzuführung für den Rotor vorgeschlagen. In a further specific implementation, it is provided that the rotor shaft has an axially running inlet channel which is fluidically connected to the coolant inlet via at least one radial inlet opening, so that the coolant is guided from the rotor shaft to the coolant inlet. In principle, the rotor shaft can be designed as a solid shaft, with the inlet channel being formed by an axial bore and the inlet opening by a radial bore opening into the axial bore. The rotor shaft is preferably designed as a hollow shaft, with the inlet channel being formed directly by a central bore in the hollow shaft or alternatively by an inlet line laid within the hollow shaft, which is fluidically connected to the at least one coolant opening. The coolant opening preferably opens in the region of the coolant inlet, preferably radially opposite the inlet contour or the rounding. A particularly compact coolant supply for the rotor is thus proposed.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 eine axiale Ansicht eines Rotorblechpaketes des Rotors aus1 ; -
3 eine Detailansicht des Rotorblechpaketes aus2 in einem Betrieb; -
4 einen Längsschnitt des Rotors aus1 ; -
5 eine alternative Ausführung des Rotors in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
-
1 a perspective view of a rotor for an electrical machine as an embodiment of the invention; -
2 an axial view of a rotor core of the rotor from1 ; -
3 a detailed view of therotor core 2 in a company; -
4 a longitudinal section of therotor 1 ; -
5 an alternative design of the rotor in a perspective sectional view.
Der Rotor 1 weist ein durch mehrere in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse 100 übereinandergestapelte einzelne Bleche 4 gebildetes Rotorblechpaket 2 auf, welches mit einer Rotorwelle 3 drehfest verbunden ist. Das Rotorblechpaket 2 weist hierzu eine zentrale Wellenaufnahme 5 auf, welche zur drehfesten Aufnahme der Rotorwelle 3 dient. Beispielsweise ist die Rotorwelle 3 durch die Wellenaufnahme 5 hindurchgeführt, wobei das Rotorblechpaket 2 bzw. ein oder mehrere der Bleche 4 im Bereich der Wellenaufnahme 5 mindestens eine Formschlusskontur, nicht gezeigt, aufweisen, welche mit einer an der Rotorwelle 3 ausgebildeten Gegenkontur, nicht gezeigt, zumindest in Umfangsrichtung um die Rotordrehachse 100 formschlüssig in Eingriff stehen.The
Der Rotor 2 weist mehrere in Umfangsrichtung um die Rotordrehachse 100 gleich verteilte Rotorpole 6 auf, welche in Umfangsrichtung jeweils durch entlang einer sogenannten q-Achse 101 verlaufende Polränder begrenzt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 genau sechs der Rotorpole 6 auf. Jeder der Rotorpole 6 weist dabei jeweils vier Magnetaufnahmen 7 zur Aufnahme jeweils eines oder mehrere Permanentmagnete 8 auf, wobei die Magnetaufnahmen 7 innerhalb der zugehörigen Polränder angeordnet sind. Die Magnetaufnahmen 7 sind dabei paarweise symmetrisch zu einer in radialer Richtung bezüglich der Rotordrehachse 100 verlaufenden d-Achse 102 angeordnet, welche in der Mitte des Rotorpols 6 bzw. mittig zwischen den beiden q-Achsen 101 verläuft.The
Das Rotorblechpaket 2 weist mehrere Kühlkanäle 9 auf, welche zur Führung eines Kühlmittels durch das Rotorblechpaket 2 dienen. Die Kühlkanäle 9 erstrecken sich hierzu in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse 100 bzw. sind parallel zu der Rotordrehachse 100 ausgerichtet. Der Rotor 1 weist dabei je Rotorpol 6 zwei der Kühlkanäle 9 auf, wobei die beiden Kühlkanäle 9 des Rotorpols 6 innerhalb der jeweils zugehörigen Polränder angeordnet sind. Dabei ist jeweils ein Kühlkanal 9 genau zwei der Magnetaufnahmen 7 zugeordnet bzw. benachbart zu den beiden zugehörigen Magnetaufnahmen 7 angeordnet. Hierzu sind die Kühlkanäle 9 radial zwischen der Wellenaufnahme 5 und den Magnetaufnahmen 7 angeordnet.The rotor laminated
Die Kühlkanäle 9 sind paarweise diametral angeordnet und weisen einen U-förmigen Kanalquerschnitt auf. Die Kühlkanäle 9 sind dabei mit dem U-förmigen Kanalquerschnitt nach innen, insbesondere in Richtung der Rotordrehachse 100, ausgerichtet. Anders formuliert, weisen die Kühlkanäle 9 eine nach radial nach innen geöffnete U-Form auf. Durch den U-förmigen Kanalquerschnitt der Kühlkanäle 9 wird somit ein Kanalquerschnitt vorgeschlagen, welcher zum einen eine große Kanaloberfläche sowie zugleich einen geringen Kanalquerschnitt aufweist, wodurch das Kühlmittel mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit durch den Rotor 1 strömen kann. Zudem können die Kühlkanäle 9 durch ihre kompakte Form näher an den Permanentmagneten 8 platziert werden, sodass die Kühlleistung der Rotorpole 6 erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt zudem darin, dass die Schleppmomente durch die U-förmige Ausgestaltung der Kühlkanäle 9 aufgrund des geringeren Kanalquerschnittes bzw. eines geringeren Volumenstroms reduziert werden können.The
Das Rotorblechpaket 2 weist zudem mehrere in Umfangsrichtung verteilte Spannmittelaufnahmen 10 auf, welche jeweils zur Aufnahme eines Spannmittels 11, wie in
Weiterhin weist das Rotorblechpaket 2 mehrere Durchbrüche 12 auf, welche sich zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung in Bezug auf die Rotordrehachse 100 erstrecken. Die Durchbrüche 12 haben die Funktion, das Gewicht des Rotorblechpaketes 2 zu reduzieren und sind hierzu in Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotordrehachse 100 jeweils zwischen den Kühlkanälen 9 eines Rotorpols 6 gleichmäßig verteilt. Des Rotorblechpaket 2 weist dabei je Rotorpol 6 jeweils einen Durchbruch 12 auf, welcher auf der d-Achse 102, vorzugsweise spiegelsymmetrisch, angeordnet ist. Beispielsweise weisen die Durchbrüche 12 jeweils einen dreieckförmigen Öffnungsquerschnitt auf.Furthermore, the
Die Kühlkanäle 9 sind auf einem gemeinsamen Teilkreis 105 und die Spannmittelaufnahmen 10 auf einem weiteren gemeinsamen Teilkreis 106 angeordnet, wobei der Teilkreis 105 einen kleineren Durchmesser als der weitere Teilkreis 106 aufweist. Anders formuliert sind die Kühlkanäle 9 in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse 100 zwischen den Spannmittelaufnahmen 10 und der Wellenaufnahme 5 angeordnet.The
Die Kühlkanäle 9 sind jeweils zu der benachbarten zugehörigen Magnetaufnahme 7 mit einem minimalen Abstand A1 angeordnet und zugleich mit einem radialen Abstand A2 zu der Wellenaufnahme 5 angeordnet, wobei der minimale Abstand A1 kleiner als der radiale Abstand A2 ist. Anders formuliert, sind die Kühlkanäle 9 näher zu dem jeweils zugehörigen benachbarten Magnetaufnahme 7 als zu der Wellenaufnahme 5 angeordnet.The
Der Rotor 1 weist mehrere Spannmittel 11 auf, wobei jeweils ein Spannmittel 11 in einer der Spannmittelaufnahmen 10, wie in
Die erste Endscheibe 17 definiert einen Kühlmitteleinlass 19 und die zweite Endscheibe 18 definiert einen Kühlmittelauslass 20, wobei der Kühlmitteleinlass 19 und der Kühlmittelauslass 20 über die Kühlmittelkanäle 9 strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Somit verläuft ein Strömungsweg 107 für das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass 19 über die Kühlmittelkanäle 9 zu dem Kühlmittelauslass 20. Beispielsweise kann der Kühlmitteleinlass 19 über ein stationäres Einlassrohr, nicht dargestellt, welches außerhalb der Rotorwelle 3 angeordnet ist und während einer Rotation des Rotors stillsteht, mit Kühlmittel aus einem Kühlmittelsystem bzw. einer Kühlmittelversorgung versorgt werden.The
Die erste Endscheibe 17 weist eine im Strömungsweg 107 vor dem Kühlmitteleinlass 19 angeordnete Einlasskontur 21 auf, wobei das Kühlmittel bei einer Rotation des Rotors 1 entlang der Einlasskontur 21 zu dem Kühlmitteleinlass 19 geleitet wird. Entsprechend weist die zweite Endscheibe 18 eine im Strömungsweg 107 nach dem Kühlmittelauslass 20 angeordnete Auslasskontur 22 auf, wobei das Kühlmittel bei einer Rotation des Rotors 1 entlang der Auslasskontur 22 von dem Kühlmittelauslass 20 in die Umgebung geleitet wird. Der Strömungsweg 107 wird somit im Bereich des Kühlmitteleinlasses 19 durch die Einlasskontur 21 und im Bereich des Kühlmittelauslasses 20 durch die Auslasskontur 22 definiert bzw. beeinflusst. Beispielsweise sind die erste und die zweite Endscheibe 17, 18 als sogenannte Schleuderscheiben ausgebildet, wobei eine Kühlmittelströmung aufgrund der bei der Rotation einwirkenden Fliehkräfte erzeugt wird, wobei das Kühlmittel entlang der Einlasskontur 21 strömt und somit auf die Kühlkanäle 9 verteilt wird bzw. entlang der Auslasskontur 22 strömt und in die Umgebung abgeschleudert wird. Die Einlasskontur 21 und die Auslasskontur 22 sind hierzu in Bezug auf die Rotordrehachse 100 rotationssymmetrisch bzw. umlaufend ausgebildet.The
Die Einlasskontur 21 weist eine Verrundung 23 auf, welche zur Umlenkung des Strömungsweges 107 ausgebildet bzw. geeignet ist. Die Verrundung 23 ist durch einen die Rotordrehachse 100 umlaufenden Radius definiert, wobei der Strömungsweg 107 durch die Verrundung 23 von einer radialen Richtung in eine axiale Richtung zu dem Kühlmitteleinlass 19, insbesondere im Wesentlichen um 90 Grad, umgelenkt wird. Durch die Verrundung 23 wird eine gleichmäßige Strömung im Bereich des Kühlmitteleinlasses 19 erzeugt, sodass die Kühlmittelzufuhr im Bereich des Kühlmitteleinlasses 19 verbessert wird bzw. Schleppmomente reduziert werden.The
Die Auslasskontur 22 weist eine Abrisskante 24 auf, welche zum Strömungsabriss des Strömungsweges 107 nach dem Fluidaustritt ausgebildet bzw. geeignet ist. Die Abrisskante 24 ist durch einen die Rotordrehachse 100 umlaufenden Kragen definiert, wobei der Strömungsweg 107 durch die Abrisskante 24 unterbrochen bzw. abgerissen wird. Durch die Abrisskante 24 kann das Schleppmoment beim Abschleudern des Kühlmittels reduziert werden, da das Kühlmittel nach dem Kühlmittelauslass 20 nicht weiter an der zweiten Endscheibe 18 beschleunigt wird.The
BezugszeichenReference symbols
- 11
- Rotorrotor
- 22
- RotorblechpaketRotor lamination package
- 33
- RotorwelleRotor shaft
- 44
- BlecheSheets
- 55
- WellenaufnahmeWave recording
- 66
- RotorpoleRotor poles
- 77
- MagnetaufnahmenMagnetic recordings
- 88th
- PermanentmagnetePermanent magnets
- 99
- KühlkanäleCooling channels
- 1010
- SpannmittelaufnahmenClamping device holders
- 1111
- SpannmittelClamping devices
- 1212
- DurchbrücheBreakthroughs
- 1313
- MittelschenkelMiddle thigh
- 1414
- SeitenschenkelSide legs
- 1515
- KühlmittelCoolant
- 1616
- LuftAir
- 1717
- erste Endscheibefirst end plate
- 1818
- zweite Endscheibesecond end plate
- 1919
- KühlmitteleinlassCoolant inlet
- 2020
- KühlmittelauslassCoolant outlet
- 2121
- EinlasskonturInlet contour
- 2222
- AuslasskonturOutlet contour
- 2323
- VerrundungRounding
- 2424
- AbrisskanteTear-off edge
- 2525
- EinlasskanalInlet channel
- 2626
- Einlassöffnungen Inlet openings
- 100100
- RotordrehachseRotor rotation axis
- 101101
- q-Achseq-axis
- 102102
- d-Achsed-axis
- 103103
- SymmetrieachseAxis of symmetry
- 104104
- SchrägungswinkelHelix angle
- 105105
- TeilkreisPartial circle
- 106106
- weiterer Teilkreisfurther subcircle
- 107107
- Strömungsweg Flow path
- A1A1
- minimaler Abstandminimum distance
- A2A2
- radialer Abstandradial distance
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 accepts no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102020122523 A1 [0003]DE 102020122523 A1 [0003]
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022213451.6A DE102022213451A1 (en) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102022213451.6A DE102022213451A1 (en) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022213451A1 true DE102022213451A1 (en) | 2024-06-13 |
Family
ID=91186150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022213451.6A Pending DE102022213451A1 (en) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102022213451A1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201298761Y (en) | 2008-11-21 | 2009-08-26 | 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 | Rotor for permanent-magnet motor |
| US20150318764A1 (en) | 2012-12-21 | 2015-11-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet buried type electric motor and compressor |
| US20160261158A1 (en) | 2013-12-13 | 2016-09-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet rotary electric machine |
| US20180091011A1 (en) | 2015-05-15 | 2018-03-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary electric machine |
| WO2019049397A1 (en) | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 三菱自動車工業株式会社 | Rotor cooling structure for dynamo-electric machine |
| DE102018213609A1 (en) | 2018-08-13 | 2020-02-13 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Rotor for an electrical machine |
| DE102020122523A1 (en) | 2020-08-28 | 2022-03-03 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Cooled rotor of an electrical machine |
| US20220216751A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotor for rotating electric machine |
-
2022
- 2022-12-12 DE DE102022213451.6A patent/DE102022213451A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201298761Y (en) | 2008-11-21 | 2009-08-26 | 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 | Rotor for permanent-magnet motor |
| US20150318764A1 (en) | 2012-12-21 | 2015-11-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Permanent magnet buried type electric motor and compressor |
| US20160261158A1 (en) | 2013-12-13 | 2016-09-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet rotary electric machine |
| US20180091011A1 (en) | 2015-05-15 | 2018-03-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary electric machine |
| WO2019049397A1 (en) | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 三菱自動車工業株式会社 | Rotor cooling structure for dynamo-electric machine |
| DE102018213609A1 (en) | 2018-08-13 | 2020-02-13 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Rotor for an electrical machine |
| DE102020122523A1 (en) | 2020-08-28 | 2022-03-03 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Cooled rotor of an electrical machine |
| US20220216751A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotor for rotating electric machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112016002202B4 (en) | Electric rotary machine | |
| DE102016210211A1 (en) | ROTOR OF ROTATING ELECTRICAL MACHINE | |
| EP0832511B1 (en) | Electric machine | |
| DE19915664A1 (en) | Electrical machine with a stator | |
| DE112018004102T5 (en) | Electric drive module with a motor with a heat sink insert in a rotor shaft | |
| DE102015223462A1 (en) | Rotor, liquid-cooled, electric machine and vehicle | |
| DE10153578A1 (en) | AC generator for vehicles with permanent magnets in the rotor and method for producing the same | |
| DE102021130225A1 (en) | INSERTS FOR THE ROTOR CORE OF MOTORS | |
| DE112019007070T5 (en) | ROTATING ELECTRIC MACHINE | |
| DE102019215693A1 (en) | Electric machine and method of manufacturing the electric machine | |
| DE102022213451A1 (en) | Rotor core with U-shaped cooling channels and rotor with the rotor core | |
| WO2002035690A1 (en) | Linear motor | |
| EP3629446A1 (en) | Rotor for a rotating electric machine with improved cooling and magnetic flux | |
| DE102020129142B4 (en) | Rotor for a rotating electrical machine | |
| WO2024126259A1 (en) | Laminated rotor core with inclination, method for producing the laminated rotor core, and rotor having the laminated rotor core | |
| DE102020113938A1 (en) | Laminated core for a permanently excited synchronous machine with enlarged magnetic pockets to increase a torque through reluctance as well as synchronous machine and motor vehicle | |
| DE2803068C2 (en) | ||
| DE102019005465A1 (en) | ELECTRIC ROTATION MACHINE, EQUIPPED WITH A ROTOR REDUCED DIMENSION | |
| EP3657635A1 (en) | Rotor for an asynchronous machine with loss-optimised rod geometry, asynchronous machine and method | |
| DE9114582U1 (en) | Electric machine | |
| EP3211767B1 (en) | Electric machine with bell-shaped rotor | |
| DE102020117106B4 (en) | Rotor for a rotating electrical machine | |
| DE102021213255A1 (en) | Rotor arrangement for an electric machine, electric machine with the rotor arrangement and vehicle with the electric machine | |
| DE102022213027A1 (en) | Rotor and electric machine | |
| DE102019218445A1 (en) | Electric machine with rotor cooling and motor vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified |