EP4022748A1 - Electrical machine - Google Patents

Electrical machine

Info

Publication number
EP4022748A1
EP4022748A1 EP20761830.7A EP20761830A EP4022748A1 EP 4022748 A1 EP4022748 A1 EP 4022748A1 EP 20761830 A EP20761830 A EP 20761830A EP 4022748 A1 EP4022748 A1 EP 4022748A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
electrical machine
rotor
machine according
end plate
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
Application number
EP20761830.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Michael
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Original Assignee
Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jheeco eDrive AG Liechtenstein filed Critical Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Publication of EP4022748A1 publication Critical patent/EP4022748A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H02K9/12—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/20—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having deep-bar rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04—Balancing means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165—Balancing the rotor

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine according to the features of the preamble of claim 1.
  • DE 11 2012 004 272 T5 discloses an electrical machine with a rotor designed as a drum rotor, which is arranged on a shaft and around which a stator is arranged concentrically.
  • blades are arranged on one end face of the rotor. The blades generate a stream of cooling air, which flows through gaps in the coil ends of the stator.
  • a disadvantage of the electrical machine described is that, due to the blades, drag losses that are too high occur at high speeds.
  • JP 200927328845 A Another electrical machine is known from JP 200927328845 A.
  • an end plate is arranged on a shaft on an end face of the rotor.
  • the end disk comprises sections which each have an inlet for a cooling fluid radially on the inside. Furthermore, outlet openings are arranged in the sections. Coolant can be introduced into the sections, which flows through the outlet openings onto the stator coils. This variant can only be implemented with great effort. Furthermore, the above-mentioned electrical machine is costly to implement.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an electrical machine in which the cooling is improved so that drag losses are reduced and thus applications with high speeds are possible.
  • this object is achieved with a view to the electrical machine by the subject matter of claim 1.
  • the object is achieved by an electrical machine that is cooled or can be cooled by a fluid.
  • the electrical machine comprises a rotor, a stator and at least one end plate, which are arranged in a housing, the end plate and the rotor being arranged on a shaft, in particular a hollow shaft, and the end plate being arranged on is arranged at least one axial end of the rotor.
  • At least one first fluid area is formed between a first end face of the end disk and an axial end of the rotor and a second fluid area is formed between a second end face of the end disk and the housing, the two fluid areas having at least one outer fluid connection and at least one inner fluid connection that the connect the two fluid areas to one another in such a way that the fluid can circulate at least in sections between the first and the second fluid area.
  • Balancing disks, short-circuit rings and / or cover disks are possible as end disks. Balancing disks are to be understood as meaning disk-shaped means for balancing the rotor. Mass-neutral, positive (add material) or negative (remove material) balancing can be used for balancing.
  • Short-circuit rings are the connecting elements on the front of the rotor for short-circuit rods located in axial grooves to form a short-circuit cage of a squirrel-cage rotor (asynchronous machine / ASM). Several short-circuit rings spaced apart from one another can be provided.
  • Cover disks are disks attached to the end of a laminated rotor core for axially holding magnets inserted in rotor slots (for permanent magnet machines / PSM).
  • the first end disk is preferably designed as a balancing disk.
  • the second end disk preferably comprises short-circuit rings and / or cover disks. It is conceivable that the electrical machine has a plurality of second end plates, which are arranged between a first end plate and the rotor.
  • the invention has the following advantages.
  • the internal and external fluid connection enables the cooling fluid to circulate.
  • the internal fluid connection rotates with the shaft and rotor.
  • the flow is generated by the centripetal force of the rotating electrical machine.
  • the cooling fluid is at least partially ring-shaped in a longitudinal section of the housing. In other words, an annular vortex flow is created.
  • the first and second end faces of the end disk, in particular the balancing disk have a contact surface with the eddy flow.
  • it is advantageous if the distance between the inner and the outer fluid connection is as large as possible.
  • the circulating flow on both sides of the end plate improves convection.
  • the use of additional air conveying means such as, for example, blades, can thereby be dispensed with. In this way, drag losses are avoided or reduced during operation.
  • the outer fluid connection has an annular gap which is delimited by the end plate and an inner surface of the housing.
  • the annular gap is advantageous because it enables good circulation without disturbing edges.
  • the external fluid connection is arranged in the end plate. This is advantageous if a mixing of cooling fluids is to be possible.
  • the circulating fluid has an axial and / or radial direction at least in sections. This results in an annular flow which is in contact with both sides of the end disk, in particular the balancing disk, and cools it.
  • the inner fluid connection extends at least partially between the end faces of the end plate.
  • the two fluid areas are connected to one another by the shortest route.
  • the shaft has a hollow shaft and the inner fluid connection extends at least partially in the hollow shaft.
  • the hollow shaft has a cylindrical shape.
  • the hollow shaft has, for example, a first bore in the first fluid area and a second bore in the second fluid area.
  • the hollow shaft therefore includes the internal fluid connection.
  • the first and second fluid areas are fluidly connected to one another due to the cylindrical shape of the hollow shaft.
  • the hollow shaft has recesses, in particular grooves, on the surface.
  • the recesses are spaced from one another and are arranged in the region of the end disk in such a way that the cooling fluid can flow through the recess between the end disk and the hollow shaft.
  • the electrical machine also particularly preferably has a first end disk and at least one second end disk, the first end disk being designed as a balancing disk and the second end disk as at least one short-circuit ring, in particular several stacked short-circuit rings. It is thus possible to further enlarge the cooling surface and to cool the end face of the rotor more effectively.
  • the first end plate is preferably spaced from the at least one short-circuit ring. It is possible for the short-circuit rings to be spaced apart from one another. This allows the cooling fluid to circulate between the second end disks.
  • the radii of the short-circuit rings are preferably increasing from the axially inside to the axially outside.
  • spacers are arranged between the end disk and the rotor.
  • the spacers allow that in operation, if the temperature of the Rotor increases, the distance between the end disk and the rotor remains constant.
  • several end plates which are spaced apart from one another by spacers. These can for example be manufactured integrally from the same material as the end disks or integrally from a different material than the end disks, for example plastic molded onto the end disks. This ensures a constant spacing, ergo gap, even when the thermal expansion of various rotor components differs greatly, for example when a short-circuit cage expands axially in relation to a balancing disk.
  • the inner fluid connection have different cross-sections and / or cross-sectional shapes. This is advantageous because the flow rate of the cooling fluid can be regulated or set through the cross section and the cooling fluid impinges on the cooling surface at a greater speed.
  • the inner fluid connection can thus be implemented as a nozzle or diffuser. In other words, the inner fluid connection can have a nozzle or diffuser. Furthermore, by adapting the cross-sectional shape of the inner fluid connection, noises, in particular whistling, can be reduced.
  • a fluid flows through the hollow shaft and has an outlet opening in the area of the end plate.
  • the hollow shaft can be used as a feed line for the cooling fluid.
  • the rotor cooling can be combined with the cooling of the hollow shaft through the outlet opening.
  • the cooling fluid comprises a cooling gas, in particular air and / or a cooling liquid, in particular dielectric oil. This can improve the cooling performance. It is advantageous that the cooling media remain separate from one another or can be mixed, depending on the application.
  • the first end plate and / or the second end plate have a slope, the slope of the slope of the first end plate in the direction of the rotor being positive and the slope of the slope of the second end plate in the direction of the rotor being negative.
  • the bevel of the first end plate makes it possible to increase the circulation of the cooling fluid.
  • the bevel of the second end plate enables a self-evacuating air gap.
  • the air gap corresponds to the axial gap between the stator and the rotor.
  • FIG. 1 is a section through an electrical machine according to the invention
  • Fig. 2 is a section through an electrical machine according to the invention
  • FIG. 4 shows a section through an electrical machine according to FIG. 1 with hollow shaft cooling
  • FIG. 5 shows a section through an electrical machine according to FIG. 1 with spaced apart
  • FIG. 6 shows a section through an electrical machine according to FIG. 4 with two cooling media
  • Embodiment with parallel air and oil cooling Embodiment with parallel air and oil cooling
  • Embodiment with an axial cooling channel Embodiment with an axial cooling channel
  • FIG. 10 shows a section through an electrical machine according to FIG. 8 with a spacer
  • FIG. 11 shows a section through an electrical machine according to FIG. 10 with an additional one
  • FIG. 12 shows a section through an electrical machine according to FIG. 10 with an additional one
  • Fig. 13 is a perspective view of a rotor according to the invention
  • 14A shows a perspective view of an end plate according to an exemplary embodiment according to the invention
  • 14B shows a further perspective view of the end plate according to FIGS. 14A and
  • Embodiment with a fluid lance Embodiment with a fluid lance.
  • FIGS. 1 to 12 each show an exemplary embodiment of an electrical machine 10.
  • FIGS. 1 to 12 have the following features in common.
  • the electrical machine 10 comprises a housing 14.
  • a rotor 11, a stator 12, a first end disk 13 ', in particular a balancing disk, several second end disks 13' ', in particular short-circuit rings, and a hollow shaft are arranged coaxially in the housing 14.
  • a cooling medium can flow through the housing 14.
  • the rotor 11 and the end disks 13 ‘, 13 ′′ are fixedly arranged on the hollow shaft.
  • the hollow shaft 15 ’ is rotatably mounted.
  • the first end disk 13 ‘ is arranged between an end face of the rotor 11 and the housing 14.
  • the second end disks 13 ′′ are arranged between the rotor face and the first end disk 13 ‘.
  • the radius of the first end disk 13 is smaller than the radius of the rotor 11.
  • a first fluid region 16 is formed between the end face of the rotor 11 and the first end disk 13 '.
  • a second fluid area 17 is formed between the first end disk 13 'and the housing 14.
  • the first end disk 13 ‘has a bevel 22 radially on the outside.
  • the slope 22 is positive in the direction of the rotor 11.
  • the radius of the first end disk 13 ‘on the side facing the rotor 11 is greater than the radius on the side facing away from the rotor 11. The radius increases in the direction of the rotor 11.
  • the second end disk 13 ′′ also has a bevel 22 radially on the outside.
  • the bevel 22 of the second end disk 13 ′′ is negative in the direction of the rotor 11.
  • the radius of the second end disk 13 ′′ on the side facing the rotor 11 is smaller than the radius on the side facing away from the rotor 11. The radius decreases in the direction of the rotor 11.
  • the stator 12 encloses the rotor 11. An axially extending gap is formed between the rotor 11 and the stator 12.
  • the first end plate 13 ' has a plurality of through openings in the first end plate 13 '.
  • the through openings are arranged in the circumferential direction on the first end disk 13 '.
  • the Through openings form an inner fluid connection 19. More precisely, the inner fluid connection 19 is arranged radially inward with a view of the outer fluid connection 18.
  • annular gap is formed between the first end disk 13 'and the inner circumferential surface of the housing 14.
  • the annular gap forms an outer fluid connection 18 between the first and second fluid areas 16, 17. More precisely, the annular gap forms a radially outer fluid connection 18.
  • the rotation of the rotor 11 and the resulting centripetal force creates a radial air flow.
  • the air flows radially outward in the first fluid region 16.
  • the air flows along a first end face of the first end disk 13 and along one end face of the second end disk 13 ′′.
  • the air flows through the annular gap, that is to say the outer fluid connection 18, into the second fluid area 17.
  • the air flows radially inward.
  • the air flows along a second end face of the first end disk 13 '.
  • the air flows back into the first fluid region 16 through the inner fluid connection 19.
  • the air circulates around the first end disk 13 ‘.
  • the flow is ring-shaped in longitudinal section.
  • the effective cooling surface of the rotor 11 is increased in this way. Furthermore, the convection is improved by the circulation of the air.
  • FIG. 2 shows an embodiment which essentially corresponds to that shown in FIG.
  • the inner fluid connection 19 in FIG. 2 is not arranged in the first end disk 13 '.
  • the hollow shaft 15 ' has an outlet opening 21 between the first end plate 13' and the rotor 11 and an inlet opening 23 between the first end plate 13 'and the housing 14.
  • the inner fluid connection 19 is part of the hollow shaft 15 '.
  • the inner fluid connection 19 extends from the inlet opening 23 in the second fluid area 17 through the hollow shaft 15 'to the outlet opening 21 in the first fluid area 16. In contrast to FIG. 1, the circulation takes place through the openings in the hollow shaft 15'.
  • FIG. 3 shows an embodiment which differs from the previously described embodiments only in the form of the internal fluid connection.
  • Grooves distributed over the circumference are arranged on the contact surface between the first end plate 13 'and the hollow shaft 15'.
  • the axial width of the grooves is greater than the axial width of the first end plate 13 '.
  • the grooves can be traversed by the cooling fluid. The grooves thus form the inner fluid connection 19 between the first and second fluid areas.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment which has an internal fluid connection 19 according to FIG. 1.
  • the hollow shaft 15 ' has its own cooling.
  • the cooling of the hollow shaft 15 ' is connected to the cooling of the rotor 11 by an outlet 22 which is arranged between the first end disk 13 ′ and the rotor 11.
  • the cooling fluid flows through the outlet 22 from the hollow shaft 15 'into the first fluid area 16.
  • the cooling fluid of the hollow shaft cooling flows at least in sections parallel to the cooling fluid of the rotor cooling. It is possible for the two cooling fluids to mix with one another.
  • the two cooling fluids can be the same or different cooling fluids.
  • FIG. 5 an electrical machine 10 with an internal fluid connection according to FIG. 1 is shown. 5 differs from one another by the second end disks 13 ′′, which are spaced apart from one another and are designed as short-circuit rings as described above.
  • the short-circuit rings 13 ‘are arranged in the first fluid region 16. It is possible for the cooling fluid to circulate between the short-circuit rings, the first end disk 13 'and the rotor 11. In other words, it is possible that several annular flows arise. The annular flows are parallel at least in sections. It is thus possible to realize a larger effective cooling surface for the second end disks 13 ′′.
  • FIG. 6 essentially corresponds to FIG. 4.
  • the hollow shaft cooling according to FIG. 6 comprises an oil, in particular a dielectric oil
  • the rotor cooling comprises a cooling gas, in particular air.
  • other cooling fluids are possible.
  • FIG. 7 essentially corresponds to FIG. 6.
  • FIG. 7 comprises an enlarged outlet 22. This makes it possible to guide the oil of the hollow shaft cooling and the air of the rotor cooling essentially in parallel without mixing. In the event that mixing of the cooling fluids is desired, a nozzle shape is alternatively possible.
  • FIG. 8 shows a combination of the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 8 comprises the second end disks 13 ′′ in the form of the spaced-apart short-circuit rings according to FIG. 5 and an outlet 22 for the cooling fluid of the hollow shaft cooling according to FIG. 6.
  • the outlet 22 and the short-circuit rings are arranged in the first fluid area 16.
  • the spaces between the short-circuit rings and the end face of the rotor 11 are therefore flowed through with oil.
  • the first end disk 13 ' is surrounded by air.
  • the oil flow essentially influences the circulating air flow or the annular flow around the first end disk 13 'only slightly or not at all.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment which essentially corresponds to FIG. 6 in structure.
  • a channel 24 is arranged between the rotor 11 and the hollow shaft 15 ′, in particular in the laminated core of the rotor 11.
  • the channel 24 extends in the axial direction.
  • the channel 24 forms a fluid connection between the two axial ends of the rotor 11.
  • the cooling fluid can circulate between the two axial ends of the rotor 11 through the channel 24 and the gap between the rotor 11 and the stator 12. Air flows through the channel 24 and the gap. The air flows through the channel 24 to the left side of the rotor 11 and through the gap to the right side of the rotor 11. The direction of flow can be reversed.
  • the bevel 22 of the second end disk 13 ′′ is arranged at one end of the gap.
  • the air flows along the slope 22 and is deflected radially outward. This creates a further circulating flow around the first end disk 13 ', which runs parallel to the already existing circulating flow. More precisely, the further circulating flow encloses the already existing circulating flow.
  • the inner fluid connection 19 is wider than in FIG. 6. Mixing of the cooling fluids is at least reduced in this way.
  • FIG. 10 essentially corresponds to FIG. 8.
  • the second end disks 13 ′′ have spacers 20.
  • the spacers 20 are ring-shaped and are arranged between the second end disks 13 ′′. More precisely, the spacers 20 are arranged radially on the outside between the second end disks 13 ′′.
  • the spacers 20 comprise hard plastic. Other materials are conceivable.
  • the second end disks 13 ′′ have through openings which are each formed on the radially inner side of the spacer 20.
  • the spacers can be formed integrally with the end plates 13 ‘, 13 ′′ or separately.
  • the spacers 20 enable a constant flow between the second end disks 13 ′′ and seal the gap between the rotor 11 and the stator 12 against the oil of the hollow shaft cooling.
  • the 11 comprises an additional spacer which is arranged between the first end plate 13 'and the opposite second end plate 13' '.
  • the first end plate 13 ' comprises the outer and the inner fluid connection 18, 19.
  • the additional spacer is arranged after the outer fluid connection 18 in the radial direction.
  • the additional spacer creates a bottleneck.
  • the additional spacer enables the oil from the hollow shaft cooling and the air from the rotor cooling to be mixed in a targeted manner.
  • the inner and / or the outer fluid connection 18, 19 are then preferably designed as nozzles.
  • FIG. 12 shows an exemplary embodiment similar to FIG. 11.
  • 12 comprises a spacer 20 which is arranged radially inwardly in front of the inner fluid connection 19.
  • the oil thus only flows between the rotor 11 and the second end disks 13 ′′.
  • the oil and air are only brought together in the second fluid area.
  • the oil can be transported away with the air vortex.
  • first end disks 13 show a rotor 11 which is arranged on a hollow shaft. On the end faces of the rotor 11, first end disks 13 ‘are arranged, which are designed as balancing disks.
  • the balancing disk 13 is shown in detail in FIGS. 14A and 14B.
  • the balancing disk 13 comprises a slope 22 which rises in the direction of the rotor 11.
  • the balancing disk 13 also has bores which are arranged distributed over the circumference. The bores form the inner fluid connection 19.
  • a crown-shaped spacer formed integrally with the balancing disk 13 is arranged on the side facing the rotor 11.
  • the spacer 20 is arranged radially in front of the bores, starting from the central longitudinal axis.
  • the hollow shaft 15 ’ includes a supply line for a cooling fluid, in particular for a dielectric oil.
  • the electrical machine 10 comprises the stator 12, the rotor 11, the first end plate 13 ', several second end plates 13 ", a hollow shaft 15' and a fluid lance which is inserted in the hollow shaft 15 ' is arranged.
  • the structure of the electrical machine essentially corresponds to that of FIG. 4.
  • the cooling lance protrudes as far as the center of the electrical machine 10.
  • the cooling lance is arranged on the central longitudinal axis of the electrical machine 10. Furthermore, the cooling lance has a supply opening for a cooling fluid in the area of the center of the electrical machine 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

The invention relates to an electrical machine, which is or can be cooled by means of a fluid, comprising a rotor (11), a stator (12) and at least one end disk (13), which are arranged in a housing (14), wherein: the end disk (13) and the rotor (11) are arranged on a shaft (15), in particularly hollow shaft, and the end disk (13) is arranged on at least one axial end of the rotor (11); at least one first fluid region (16) is formed between a first end face of the end disk (13) and an axial end of the rotor (11) and a second fluid region (17) is formed between a second end face of the end disk (13) and the housing (14); the two fluid regions (16, 17) have at least one outer fluid connection (18) and at least one inner fluid connection (19), which each interconnect the two fluid regions (16, 17) in such a way that the fluid can circulate between the first and the second fluid region (16, 17) at least in some parts.

Description

Elektrische Maschine Electric machine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The invention relates to an electrical machine according to the features of the preamble of claim 1.
Beim Betrieb von elektrischen Maschinen entstehen am Rotor sehr hohe Temperaturen. Dies ist vor allem bei elektrischen Maschinen, die für hohe Drehzahlen ausgelegt sind, der Fall. Die effektiv nutzbare Kühlfläche der Rotoren ist durch den konstruktiven Aufbau sehr beschränkt. Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Luftspalt angeordnet, der möglichst klein ausgelegt ist. Deshalb ist es kaum möglich, die Mantelfläche des Rotors als Kühlfläche zu verwenden. Daher erfolgt die Kühlung im Wesentlichen über die Stirnseiten des Rotors. When operating electrical machines, very high temperatures occur on the rotor. This is especially the case with electrical machines that are designed for high speeds. The effectively usable cooling surface of the rotors is very limited due to the design. An air gap, which is designed to be as small as possible, is arranged between the rotor and the stator. It is therefore hardly possible to use the outer surface of the rotor as a cooling surface. The cooling therefore takes place essentially via the end faces of the rotor.
Aus DE 11 2012 004 272 T5 ist eine elektrische Maschine mit einem als Trommelläufer ausgebildeten Rotor bekannt, der auf einer Welle angeordnet ist und um den ein Stator konzentrisch angeordnet ist. Bei der genannten elektrischen Maschine sind an einer Stirnseite des Rotors Schaufeln angeordnet. Die Schaufeln erzeugen einen Strom kühlender Luft, der durch Spalte Spulenenden des Stators umströmt. Ein Nachteil der beschriebenen elektrischen Maschine ist, dass auf Grund der Schaufeln bei hohen Drehzahlen zu hohe Schleppverluste auftreten. DE 11 2012 004 272 T5 discloses an electrical machine with a rotor designed as a drum rotor, which is arranged on a shaft and around which a stator is arranged concentrically. In the electrical machine mentioned, blades are arranged on one end face of the rotor. The blades generate a stream of cooling air, which flows through gaps in the coil ends of the stator. A disadvantage of the electrical machine described is that, due to the blades, drag losses that are too high occur at high speeds.
Eine weitere elektrische Maschine ist aus JP 200927328845 A bekannt. Bei dieser elektrischen Maschine ist eine Endscheibe auf einer Welle an einer Stirnseite des Rotors angeordnet. Die Endscheibe umfasst Abschnitte, die jeweils radial innen einen Zulauf für ein Kühlfluid aufweisen. Ferner sind in den Abschnitten Austrittsöffnungen angeordnet. In den Abschnitten kann Kühlmittel eingeleitet werden, das durch die Austrittsöffnungen auf die Statorspulen strömt. Diese Variante ist nur durch großen Aufwand realisierbar. Ferner ist die oben genannte elektrische Maschine in der Umsetzung kostenintensiv. Another electrical machine is known from JP 200927328845 A. In this electrical machine, an end plate is arranged on a shaft on an end face of the rotor. The end disk comprises sections which each have an inlet for a cooling fluid radially on the inside. Furthermore, outlet openings are arranged in the sections. Coolant can be introduced into the sections, which flows through the outlet openings onto the stator coils. This variant can only be implemented with great effort. Furthermore, the above-mentioned electrical machine is costly to implement.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine elektrische Maschine anzugeben, bei dem die Kühlung verbessert ist, so dass Schleppverluste reduziert und somit Anwendungen mit hohen Drehzahlen möglich sind. The invention is therefore based on the object of specifying an electrical machine in which the cooling is improved so that drag losses are reduced and thus applications with high speeds are possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Blick auf die elektrische Maschine durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved with a view to the electrical machine by the subject matter of claim 1.
Konkret wird die Aufgabe durch eine elektrische Maschine, die durch ein Fluid gekühlt oder kühlbar ist gelöst. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor, einen Stator und wenigstens eine Endscheibe, die in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Endscheibe und der Rotor auf einer Welle, insbesondere einer Hohlwelle, angeordnet sind und die Endscheibe an wenigstens einem axialen Ende des Rotors angeordnet ist. Zwischen einer ersten Stirnseite der Endscheibe und einem axialen Ende des Rotors ist wenigstens ein erster Fluidbereich und zwischen einer zweiten Stirnseite der Endscheibe und dem Gehäuse ist ein zweiter Fluidbereich gebildet, wobei die beiden Fluidbereiche wenigstens eine äußere Fluidverbindung und wenigstens eine innere Fluidverbindung aufweisen, die die beiden Fluidbereiche jeweils miteinander verbinden derart, dass das Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidbereich wenigstens abschnittsweise zirkulieren kann. Specifically, the object is achieved by an electrical machine that is cooled or can be cooled by a fluid. The electrical machine comprises a rotor, a stator and at least one end plate, which are arranged in a housing, the end plate and the rotor being arranged on a shaft, in particular a hollow shaft, and the end plate being arranged on is arranged at least one axial end of the rotor. At least one first fluid area is formed between a first end face of the end disk and an axial end of the rotor and a second fluid area is formed between a second end face of the end disk and the housing, the two fluid areas having at least one outer fluid connection and at least one inner fluid connection that the connect the two fluid areas to one another in such a way that the fluid can circulate at least in sections between the first and the second fluid area.
Als Endscheiben sind Wuchtscheiben, Kurzschlussringe und/oder Deckelscheiben möglich. Unter Wuchtscheiben sind scheibenförmige Mittel zum Auswuchten des Rotors zu verstehen. Für das Wuchten kommt massenneutrales, positives (Material hinzufügen) oder negatives (Materialentfernen) Wuchten in Frage. Kurzschlussringe sind die rotorstirnseitigen Verbindungselemente für in Axialnuten befindliche Kurzschlussstäbe zur Bildung eines Kurzschlusskäfigs eines Kurzschlussläufers (Asynchron-Maschine/ASM). Es können mehrere voneinander beabstandete Kurzschlussringe vorgesehen sein. Deckelscheiben sind endseitig an ein Rotorblechpaket angebrachte Scheiben zum axialen Halten von in Rotornuten eingebrachten Magneten (für Permanentmagnet-Maschinen/PSM). Balancing disks, short-circuit rings and / or cover disks are possible as end disks. Balancing disks are to be understood as meaning disk-shaped means for balancing the rotor. Mass-neutral, positive (add material) or negative (remove material) balancing can be used for balancing. Short-circuit rings are the connecting elements on the front of the rotor for short-circuit rods located in axial grooves to form a short-circuit cage of a squirrel-cage rotor (asynchronous machine / ASM). Several short-circuit rings spaced apart from one another can be provided. Cover disks are disks attached to the end of a laminated rotor core for axially holding magnets inserted in rotor slots (for permanent magnet machines / PSM).
Die erste Endscheibe ist vorzugsweise als Wuchtscheibe ausgebildet. Die zweite Endscheibe umfasst vorzugsweise Kurzschlussringe und/oder Deckelscheiben. Es ist vorstellbar, dass die elektrische Maschine mehrere zweite Endscheiben aufweist, die zwischen einer ersten Endscheibe und dem Rotor angeordnet sind. The first end disk is preferably designed as a balancing disk. The second end disk preferably comprises short-circuit rings and / or cover disks. It is conceivable that the electrical machine has a plurality of second end plates, which are arranged between a first end plate and the rotor.
Die Erfindung hat folgende Vorteile. Die innere und äußere Fluidverbindung ermöglicht eine Zirkulation des Kühlfluids. Die innere Fluidverbindung rotiert mit der Welle und dem Rotor. Die Strömung wird durch die Zentripetalkraft der sich drehenden elektrischen Maschine erzeugt. Genauer ist das Kühlfluid in einem Längsschnitt des Gehäuses wenigstens abschnittsweise ringförmig. Mit anderen Worten entsteht eine ringförmige Wirbelströmung. Die erste und zweite Stirnseite der Endscheibe, insbesondere der Wuchtscheibe, weisen eine Kontaktfläche mit der Wirbelströmung auf. Um eine möglichst große Kontaktfläche zu realisieren, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen der inneren und der äußeren Fluidverbindung möglichst groß ist. Die zirkulierende Strömung auf beiden Seiten der Endscheibe verbessert die Konvektion. Ferner kann dadurch auf die Verwendung von zusätzlichen Luftfördermitteln wie bspw. Schaufeln verzichtet werden. Schleppverluste werden so im Betrieb vermieden oder vermindert. The invention has the following advantages. The internal and external fluid connection enables the cooling fluid to circulate. The internal fluid connection rotates with the shaft and rotor. The flow is generated by the centripetal force of the rotating electrical machine. More precisely, the cooling fluid is at least partially ring-shaped in a longitudinal section of the housing. In other words, an annular vortex flow is created. The first and second end faces of the end disk, in particular the balancing disk, have a contact surface with the eddy flow. In order to achieve the largest possible contact surface, it is advantageous if the distance between the inner and the outer fluid connection is as large as possible. The circulating flow on both sides of the end plate improves convection. Furthermore, the use of additional air conveying means, such as, for example, blades, can thereby be dispensed with. In this way, drag losses are avoided or reduced during operation.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die äußere Fluidverbindung einen Ringspalt auf, der von der Endscheibe und einer Innenfläche des Gehäuses begrenzt ist. Der Ringspalt ist vorteilhaft, da dieser eine gute Zirkulation ohne störende Kanten ermöglicht. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims. In a preferred embodiment, the outer fluid connection has an annular gap which is delimited by the end plate and an inner surface of the housing. The annular gap is advantageous because it enables good circulation without disturbing edges.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Fluidverbindung in der Endscheibe angeordnet. Das ist vorteilhaft, wenn ein Vermischen von Kühlfluiden möglich sein soll. In a further preferred embodiment, the external fluid connection is arranged in the end plate. This is advantageous if a mixing of cooling fluids is to be possible.
Es ist vorteilhaft, wenn die zirkulierende Fluid wenigstens abschnittsweise eine axiale und/oder radiale Richtung aufweist. So ergibt sich eine Ringstömung, die mit beiden Seiten der Endscheibe, insbesondere der Wuchtscheibe, in Kontakt steht und diese kühlt. It is advantageous if the circulating fluid has an axial and / or radial direction at least in sections. This results in an annular flow which is in contact with both sides of the end disk, in particular the balancing disk, and cools it.
In einer besonderen Ausführungsform erstreckt sich die innere Fluidverbindung wenigstens teilweise zwischen den Stirnseiten der Endscheibe. Dadurch sind die beiden Fluidbereiche auf dem kürzesten Weg miteinander verbunden. In a particular embodiment, the inner fluid connection extends at least partially between the end faces of the end plate. As a result, the two fluid areas are connected to one another by the shortest route.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Welle eine Hohlwelle auf und die innere Fluidverbindung erstreckt sich wenigstens teilweise in der Hohlwelle. Die Hohlwelle weist eine zylindrische Form auf. Die Hohlwelle weist beispielsweise eine erste Bohrung im ersten Fluidbereich und eine zweite Bohrung im zweiten Fluidbereich auf. Die Hohlwelle umfasst daher die innere Fluidverbindung. Durch die zylindrische Form der Hohlwelle sind der erste und der zweite Fluidbereich miteinander fluidverbunden. In a further particularly preferred embodiment, the shaft has a hollow shaft and the inner fluid connection extends at least partially in the hollow shaft. The hollow shaft has a cylindrical shape. The hollow shaft has, for example, a first bore in the first fluid area and a second bore in the second fluid area. The hollow shaft therefore includes the internal fluid connection. The first and second fluid areas are fluidly connected to one another due to the cylindrical shape of the hollow shaft.
Weiter bevorzugt ist es möglich, dass die Hohlwelle auf der Oberfläche Aussparungen, insbesondere Nuten, aufweist. Die Aussparungen sind voneinander beabstandet und im Bereich der Endscheibe angeordnet derart, dass das Kühlfluid zwischen der Endscheibe und der Hohlwelle durch die Aussparung strömen kann. It is also possible that the hollow shaft has recesses, in particular grooves, on the surface. The recesses are spaced from one another and are arranged in the region of the end disk in such a way that the cooling fluid can flow through the recess between the end disk and the hollow shaft.
Weiter besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine erste Endscheibe und wenigstens eine zweite Endscheibe auf, wobei die erste Endscheibe als eine Wuchtscheibe und die zweite Endscheibe als wenigstens ein Kurzschlussring, insbesondere mehrere gestapelte Kurzschlussringe, ausgebildet sind. So ist es möglich, die Kühloberfläche weiter zu vergrößern und die Stirnseite des Rotors effektiver zu kühlen. Die erste Endscheibe ist vorzugsweise von dem wenigstens einen Kurschlussring beabstandet. Es ist möglich, dass die Kurzschlussringe untereinander beabstandet sind. Dadurch kann das Kühlfluid zwischen den zweiten Endscheiben zirkulieren. Vorzugsweise sind die Radien der Kurzschlussringe von axial innen nach axial außen ansteigend. The electrical machine also particularly preferably has a first end disk and at least one second end disk, the first end disk being designed as a balancing disk and the second end disk as at least one short-circuit ring, in particular several stacked short-circuit rings. It is thus possible to further enlarge the cooling surface and to cool the end face of the rotor more effectively. The first end plate is preferably spaced from the at least one short-circuit ring. It is possible for the short-circuit rings to be spaced apart from one another. This allows the cooling fluid to circulate between the second end disks. The radii of the short-circuit rings are preferably increasing from the axially inside to the axially outside.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn zwischen der Endscheibe und dem Rotor Abstandhalter angeordnet sind. Die Abstandhalter ermöglichen es, dass im Betrieb, wenn die Temperatur des Rotors steigt, der Abstand zwischen der Endscheibe und dem Rotor konstant bleibt. Es ist möglich, dass mehrere Endscheiben, die untereinander durch Abstandhalter voneinander beabstandet sind, verwendet werden. Diese können beispielsweise integral aus demselben Material wie die Endscheiben oder integral aus einem andersartigen Material wie die Endscheiben, etwa auf die Endscheiben angespritzten Kunststoff, gefertigt sein. Dies stellt eine gleichbleibende Beabstandung, ergo Spalt, auch bei stark unterschiedlicher thermischer Ausdehnung verschiedener Rotorkomponenten sicher, z.B. bei axialer Ausdehnung eines Kurzschlusskäfigs gegenüber einer Wuchtscheibe. It is also advantageous if spacers are arranged between the end disk and the rotor. The spacers allow that in operation, if the temperature of the Rotor increases, the distance between the end disk and the rotor remains constant. It is possible to use several end plates, which are spaced apart from one another by spacers. These can for example be manufactured integrally from the same material as the end disks or integrally from a different material than the end disks, for example plastic molded onto the end disks. This ensures a constant spacing, ergo gap, even when the thermal expansion of various rotor components differs greatly, for example when a short-circuit cage expands axially in relation to a balancing disk.
Es ist vorteilhaft, wenn die innere Fluidverbindung unterschiedliche Querschnitte und/oder Querschnittsformen aufweisen. Dies ist vorteilhaft, da durch den Querschnitt die Durchflussgeschwindigkeit des Kühlfluids regulierbar bzw. einstellbar ist und das Kühlfluid mit einer größeren Geschwindigkeit auf die Kühloberfläche auftrifft. Die innere Fluidverbindung ist so als eine Düse oder Diffusor realisierbar. Mit anderen Worten kann die innere Fluidverbindung eine Düse oder Diffusor aufweisen. Ferner kann durch das Anpassen der Querschnittsform der inneren Fluidverbindung Geräusche, insbesondere Pfeifen, reduziert werden. It is advantageous if the inner fluid connection have different cross-sections and / or cross-sectional shapes. This is advantageous because the flow rate of the cooling fluid can be regulated or set through the cross section and the cooling fluid impinges on the cooling surface at a greater speed. The inner fluid connection can thus be implemented as a nozzle or diffuser. In other words, the inner fluid connection can have a nozzle or diffuser. Furthermore, by adapting the cross-sectional shape of the inner fluid connection, noises, in particular whistling, can be reduced.
In einer Ausführungsform ist die Hohlwelle von einen Fluid durchflossen und weist eine Auslassöffnung im Bereich der Endscheibe auf. Die Hohlwelle kann als eine Zuleitung für das Kühlfluid verwendet werden. Ferner ist durch die Auslassöffnung die Rotorkühlung mit der Kühlung der Hohlwelle kombinierbar. In one embodiment, a fluid flows through the hollow shaft and has an outlet opening in the area of the end plate. The hollow shaft can be used as a feed line for the cooling fluid. Furthermore, the rotor cooling can be combined with the cooling of the hollow shaft through the outlet opening.
Es ist vorteilhaft, dass das Kühlfluid ein Kühlgas, insbesondere Luft und/odereine Kühlflüssigkeit, insbesondere dielektrisches Öl, umfasst. Dadurch kann die Kühlleistung verbessert werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Kühlmedien je nach Anwendung voneinander getrennt bleiben oder vermischt werden können. It is advantageous that the cooling fluid comprises a cooling gas, in particular air and / or a cooling liquid, in particular dielectric oil. This can improve the cooling performance. It is advantageous that the cooling media remain separate from one another or can be mixed, depending on the application.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die erste Endscheibe und/oder die zweite Endscheibe eine Schräge auf, wobei die Steigung der Schräge der ersten Endscheibe in Richtung des Rotors positiv ist und die Steigung der Schräge der zweiten Endscheibe in Richtung des Rotors negativ ist. Durch die Schräge der ersten Endscheibe ist es möglich, die Zirkulation des Kühlfluids zu verstärken. Die Schräge der zweiten Endscheibe ermöglicht einen selbstevakuierenden Luftspalt. Der Luftspalt entspricht dem axialen Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor. In a further exemplary embodiment, the first end plate and / or the second end plate have a slope, the slope of the slope of the first end plate in the direction of the rotor being positive and the slope of the slope of the second end plate in the direction of the rotor being negative. The bevel of the first end plate makes it possible to increase the circulation of the cooling fluid. The bevel of the second end plate enables a self-evacuating air gap. The air gap corresponds to the axial gap between the stator and the rotor.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Darin zeigen: Fig. 1 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßenShow in it: Fig. 1 is a section through an electrical machine according to the invention
Ausführungsbeispiel, bei dem die innere Fluidverbindung in der Endscheibe angeordnet ist; Embodiment in which the inner fluid connection is arranged in the end plate;
Fig. 2 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßenFig. 2 is a section through an electrical machine according to the invention
Ausführungsbeispiel, bei dem die innere Fluidverbindung in der Hohlwelle angeordnet ist; Embodiment in which the inner fluid connection is arranged in the hollow shaft;
Fig. 3 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßen3 shows a section through an electrical machine according to one according to the invention
Ausführungsbeispiel, bei dem die innere Fluidverbindung zwischen der Hohlwelle und der Endscheibe angeordnet ist; Embodiment in which the internal fluid connection is arranged between the hollow shaft and the end plate;
Fig. 4 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 1 mit Hohlwellenkühlung;4 shows a section through an electrical machine according to FIG. 1 with hollow shaft cooling;
Fig. 5 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 1 mit beabstandetenFIG. 5 shows a section through an electrical machine according to FIG. 1 with spaced apart
Endscheiben; End caps;
Fig. 6 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 4 mit zwei Kühlmedien;6 shows a section through an electrical machine according to FIG. 4 with two cooling media;
Fig. 7 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßen7 shows a section through an electrical machine according to one of the invention
Ausführungsbeispiel mit vergrößertem Auslass; Embodiment with enlarged outlet;
Fig. 8 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßen8 shows a section through an electrical machine according to one according to the invention
Ausführungsbeispiel mit paralleler von Luft- und Ölkühlung; Embodiment with parallel air and oil cooling;
Fig. 9 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßen9 shows a section through an electrical machine according to one according to the invention
Ausführungsbeispiel mit einem axialen Kühlkanal; Embodiment with an axial cooling channel;
Fig. 10 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 8 mit Abstandhalter; FIG. 10 shows a section through an electrical machine according to FIG. 8 with a spacer; FIG.
Fig. 11 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 10 mit einem zusätzlichen11 shows a section through an electrical machine according to FIG. 10 with an additional one
Dichtelement; Sealing element;
Fig. 12 einen Schnitt einer elektrischen Maschine gemäß Fig. 10 mit einem zusätzlichenFIG. 12 shows a section through an electrical machine according to FIG. 10 with an additional one
Dichtelement; Sealing element;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Rotors nach einem erfindungsgemäßenFig. 13 is a perspective view of a rotor according to the invention
Ausführungsbeispiel; Embodiment;
Fig. 14A eine perspektivische Ansicht einer Endscheibe nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; Fig. 14B eine weitere perspektivische Ansicht der Endscheibe gemäß Fig. 14A und14A shows a perspective view of an end plate according to an exemplary embodiment according to the invention; 14B shows a further perspective view of the end plate according to FIGS. 14A and
Fig. 15 einen Schnitt einer elektrischen Maschine nach einem erfindungsgemäßen15 shows a section through an electrical machine according to one according to the invention
Ausführungsbeispiel mit einer Fluidlanze. Embodiment with a fluid lance.
Die Figuren 1 bis 12 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 10. Die Figuren 1 bis 12 weisen folgende Gemeinsamkeiten auf. FIGS. 1 to 12 each show an exemplary embodiment of an electrical machine 10. FIGS. 1 to 12 have the following features in common.
Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 14. In dem Gehäuse 14 sind ein Rotor 11, ein Stator 12, eine erste Endscheibe 13‘, insbesondere eine Wuchtscheibe, mehrere zweite Endscheiben 13“, insbesondere Kurzschlussringe, und eine Hohlwelle koaxial angeordnet. Das Gehäuse 14 ist von einem Kühlmedium durchströmbar. The electrical machine 10 comprises a housing 14. A rotor 11, a stator 12, a first end disk 13 ', in particular a balancing disk, several second end disks 13' ', in particular short-circuit rings, and a hollow shaft are arranged coaxially in the housing 14. A cooling medium can flow through the housing 14.
Der Rotor 11 und die Endscheiben 13‘, 13“ sind fest an der Hohlwelle angeordnet. Die Hohlwelle 15’ ist drehbar gelagert. Die erste Endscheibe 13‘ ist zwischen einer Stirnseite des Rotors 11 und dem Gehäuse 14 angeordnet. Zwischen der Rotorstirnseite und der ersten Endscheibe 13‘ sind die zweiten Endscheiben 13“ angeordnet. Der Radius der ersten Endscheibe 13 ist kleiner als der Radius des Rotors 11. Zwischen der Stirnseite des Rotors 11 und der ersten Endscheibe 13‘ ist ein erster Fluidbereich 16 ausgebildet. Zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und dem Gehäuse 14 ist ein zweiter Fluidbereich 17 ausgebildet. The rotor 11 and the end disks 13 ‘, 13 ″ are fixedly arranged on the hollow shaft. The hollow shaft 15 ’is rotatably mounted. The first end disk 13 ‘is arranged between an end face of the rotor 11 and the housing 14. The second end disks 13 ″ are arranged between the rotor face and the first end disk 13 ‘. The radius of the first end disk 13 is smaller than the radius of the rotor 11. A first fluid region 16 is formed between the end face of the rotor 11 and the first end disk 13 '. A second fluid area 17 is formed between the first end disk 13 'and the housing 14.
Die erste Endscheibe 13‘ weist radial außen eine Schräge 22 auf. Die Schräge 22 ist in Richtung des Rotors 11 positiv. Mit anderen Worten ist der Radius der ersten Endscheibe 13‘ auf der dem Rotor 11 zugewandten Seite größer als der Radius auf der dem Rotor 11 abgewandten Seite. Der Radius nimmt in Richtung des Rotors 11 zu. The first end disk 13 ‘has a bevel 22 radially on the outside. The slope 22 is positive in the direction of the rotor 11. In other words, the radius of the first end disk 13 ‘on the side facing the rotor 11 is greater than the radius on the side facing away from the rotor 11. The radius increases in the direction of the rotor 11.
Die zweite Endscheibe 13“ weist ebenfalls radial außen eine Schräge auf 22. Die Schräge 22 der zweiten Endscheibe 13“ ist in Richtung des Rotors 11 negativ. Mit anderen Worten ist der Radius der zweiten Endscheibe 13“ auf der dem Rotor 11 zugewandten Seite kleiner als der Radius auf der dem Rotor 11 abgewandten Seite. Der Radius nimmt in Richtung des Rotors 11 ab. The second end disk 13 ″ also has a bevel 22 radially on the outside. The bevel 22 of the second end disk 13 ″ is negative in the direction of the rotor 11. In other words, the radius of the second end disk 13 ″ on the side facing the rotor 11 is smaller than the radius on the side facing away from the rotor 11. The radius decreases in the direction of the rotor 11.
Der Stator 12 umschließt den Rotor 11. Zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 ist ein axial verlaufender Spalt gebildet. The stator 12 encloses the rotor 11. An axially extending gap is formed between the rotor 11 and the stator 12.
Auf die unterscheidenden Merkmale der Ausführungsbeispiele wird im Folgenden genauer eingegangen. The distinguishing features of the exemplary embodiments are discussed in greater detail below.
Fig. 1 weist in der ersten Endscheibe 13‘ mehrere Durchgangsöffnungen auf. Die Durchgangsöffnungen sind in Umfangsrichtung auf der ersten Endscheibe 13‘ angeordnet. Die Durchgangsöffnungen bilden eine innere Fluidverbindung 19. Genauer ist die innere Fluidverbindung 19 mit Blick auf die äußere Fluidverbindung 18 radial innen angeordnet. 1 has a plurality of through openings in the first end plate 13 '. The through openings are arranged in the circumferential direction on the first end disk 13 '. The Through openings form an inner fluid connection 19. More precisely, the inner fluid connection 19 is arranged radially inward with a view of the outer fluid connection 18.
Zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und der inneren Mantelfläche des Gehäuses 14 ist ein Ringspalt ausgebildet. Der Ringspalt bildet eine äußere Fluidverbindung 18 zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidbereich 16, 17. Genauer bildet der Ringspalt eine radial äußere Fluidverbindung 18. An annular gap is formed between the first end disk 13 'and the inner circumferential surface of the housing 14. The annular gap forms an outer fluid connection 18 between the first and second fluid areas 16, 17. More precisely, the annular gap forms a radially outer fluid connection 18.
Das Gehäuse ist zur Kühlung von Luft durchströmt. Durch die Rotation des Rotors 11 und der dadurch resultierenden Zentripetalkraft entsteht eine radiale Luftströmung. Die Luft strömt im ersten Fluidbereich 16 nach radial außen. Dabei strömt die Luft an einer ersten Stirnfläche der ersten Endscheibe 13‘ und an einer Stirnseite der zweiten Endscheibe 13“ entlang. Die Luft strömt durch den Ringspalt, also die äußere Fluidverbindung 18 in den zweiten Fluidbereich 17. Im zweiten Fluidbereich 17 strömt die Luft nach radial innen. Dabei strömt die Luft an einer zweiten Stirnseite der ersten Endscheibe 13‘ entlang. Durch die innere Fluidverbindung 19 strömt die Luft zurück in den ersten Fluidbereich 16. Air flows through the housing for cooling. The rotation of the rotor 11 and the resulting centripetal force creates a radial air flow. The air flows radially outward in the first fluid region 16. The air flows along a first end face of the first end disk 13 and along one end face of the second end disk 13 ″. The air flows through the annular gap, that is to say the outer fluid connection 18, into the second fluid area 17. In the second fluid area 17, the air flows radially inward. The air flows along a second end face of the first end disk 13 '. The air flows back into the first fluid region 16 through the inner fluid connection 19.
Die Luft zirkuliert um die erste Endscheibe 13‘. Die Strömung ist im Längsschnitt ringförmig. Die effektive Kühloberfläche des Rotors 11 ist so vergrößert. Ferner ist durch die Zirkulation der Luft die Konvektion verbessert. The air circulates around the first end disk 13 ‘. The flow is ring-shaped in longitudinal section. The effective cooling surface of the rotor 11 is increased in this way. Furthermore, the convection is improved by the circulation of the air.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die der in Fig.1 gezeigten im Wesentlichen entspricht. Im Gegensatz zur Fig. 1 ist die innere Fluidverbindung 19 in Fig. 2 nicht in der ersten Endscheibe 13‘ angeordnet. Die Hohlwelle 15’ weist zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und dem Rotor 11 eine Auslassöffnung 21 und zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und dem Gehäuse 14 eine Einlassöffnung 23 auf. Die innere Fluidverbindung 19 ist Teil der Hohlwelle 15’. Die innere Fluidverbindung 19 erstreckt sich von der Einlassöffnung 23 im zweiten Fluidbereich 17 durch die Hohlwelle 15’ zur Auslassöffnung 21 im ersten Fluidbereich 16. Im Gegensatz zur Fig. 1 erfolgt die Zirkulation durch die Öffnungen in der Hohlwelle 15’. FIG. 2 shows an embodiment which essentially corresponds to that shown in FIG. In contrast to FIG. 1, the inner fluid connection 19 in FIG. 2 is not arranged in the first end disk 13 '. The hollow shaft 15 'has an outlet opening 21 between the first end plate 13' and the rotor 11 and an inlet opening 23 between the first end plate 13 'and the housing 14. The inner fluid connection 19 is part of the hollow shaft 15 '. The inner fluid connection 19 extends from the inlet opening 23 in the second fluid area 17 through the hollow shaft 15 'to the outlet opening 21 in the first fluid area 16. In contrast to FIG. 1, the circulation takes place through the openings in the hollow shaft 15'.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die sich nur in der Form der inneren Fluidverbindung von den vorhergehend beschriebenen Ausführungen unterscheidet. Auf der Kontaktfläche zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und der Hohlwelle 15’ sind über den Umfang verteilt Nuten angeordnet. Die axiale Breite der Nuten ist größer als die axiale Breite der ersten Endscheibe 13‘. Die Nuten sind von dem Kühlfluid durchströmbar. Die Nuten bilden somit die innere Fluidverbindung 19 zwischen dem ersten und zweiten Fluidbereich. 3 shows an embodiment which differs from the previously described embodiments only in the form of the internal fluid connection. Grooves distributed over the circumference are arranged on the contact surface between the first end plate 13 'and the hollow shaft 15'. The axial width of the grooves is greater than the axial width of the first end plate 13 '. The grooves can be traversed by the cooling fluid. The grooves thus form the inner fluid connection 19 between the first and second fluid areas.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das eine innere Fluidverbindung 19 gemäß Fig. 1 aufweist. Zusätzlich weist die Hohlwelle 15’ eine eigene Kühlung auf. Die Kühlung der Hohlwelle 15’ ist durch einen Auslass 22, der zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und dem Rotor 11 angeordnet ist, mit der Kühlung des Rotors 11 verbunden. FIG. 4 shows an exemplary embodiment which has an internal fluid connection 19 according to FIG. 1. In addition, the hollow shaft 15 'has its own cooling. The cooling of the hollow shaft 15 'is connected to the cooling of the rotor 11 by an outlet 22 which is arranged between the first end disk 13 ′ and the rotor 11.
Das Kühlfluid strömt durch den Auslass 22 aus der Hohlwelle 15’ in den ersten Fluidbereich 16. Das Kühlfluid der Hohlwellenkühlung strömt wenigstens abschnittsweise parallel zu dem Kühlfluid der Rotorkühlung. Es ist möglich, dass sich die beiden Kühlfluide miteinander vermischen. Bei den beiden Kühlfluiden kann es sich um die gleichen oder unterschiedliche Kühlfluide handeln.The cooling fluid flows through the outlet 22 from the hollow shaft 15 'into the first fluid area 16. The cooling fluid of the hollow shaft cooling flows at least in sections parallel to the cooling fluid of the rotor cooling. It is possible for the two cooling fluids to mix with one another. The two cooling fluids can be the same or different cooling fluids.
In Fig. 5 ist eine elektrische Maschine 10 mit einer inneren Fluidverbindung gemäß Fig. 1 dargestellt. Fig. 5 unterscheidet sich durch die voneinander beabstandeten zweiten Endscheiben 13“, die wie oben beschrieben als Kurzschlussringe ausgebildet sind. Die Kurzschlussringe 13‘ sind im ersten Fluidbereich 16 angeordnet. Es ist möglich, dass das Kühlfluid zwischen den Kurzschlussringen, der ersten Endscheibe 13‘ und dem Rotor 11 zirkuliert. Mit anderen Worten ist es möglich, dass mehrere ringförmige Strömungen entstehen. Die ringförmigen Strömungen sind wenigstens abschnittsweise parallel. So ist es möglich bei den zweiten Endscheiben 13“ eine größere effektive Kühlfläche zu realisieren. In FIG. 5, an electrical machine 10 with an internal fluid connection according to FIG. 1 is shown. 5 differs from one another by the second end disks 13 ″, which are spaced apart from one another and are designed as short-circuit rings as described above. The short-circuit rings 13 ‘are arranged in the first fluid region 16. It is possible for the cooling fluid to circulate between the short-circuit rings, the first end disk 13 'and the rotor 11. In other words, it is possible that several annular flows arise. The annular flows are parallel at least in sections. It is thus possible to realize a larger effective cooling surface for the second end disks 13 ″.
Fig. 6 entspricht im Wesentlichen Fig.4. Jedoch umfasst die Hohlwellenkühlung gemäß Fig. 6 ein Öl, insbesondere ein dielektrisches Öl, und die Rotorkühlung ein Kühlgas, insbesondere Luft. Alternativ sind andere Kühlfluide möglich. FIG. 6 essentially corresponds to FIG. 4. However, the hollow shaft cooling according to FIG. 6 comprises an oil, in particular a dielectric oil, and the rotor cooling comprises a cooling gas, in particular air. Alternatively, other cooling fluids are possible.
Fig. 7 entspricht im Wesentlichen Fig. 6. Fig. 7 umfasst eine vergrößerten Auslass 22. Dadurch ist es möglich, das Öl der Hohlwellenkühlung und die Luft der Rotorkühlung im Wesentlichen ohne Vermischen parallel zu führen. Im Fall, dass ein Vermischen der Kühlfluide gewollt ist, ist alternativ eine Düsenform möglich. 7 essentially corresponds to FIG. 6. FIG. 7 comprises an enlarged outlet 22. This makes it possible to guide the oil of the hollow shaft cooling and the air of the rotor cooling essentially in parallel without mixing. In the event that mixing of the cooling fluids is desired, a nozzle shape is alternatively possible.
Fig. 8 zeigt eine Kombination der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 und 6. Fig. 8 umfasst die zweiten Endscheiben 13“ in Form der voneinander beabstandeten Kurzschlussringe gemäß Fig. 5 und einen Auslass 22 für das Kühlfluid der Hohlwellkühlung gemäß Fig. 6. Der Auslass 22 sowie die Kurzschlussringe sind im ersten Fluidbereich 16 angeordnet. Daher sind die Räume zwischen den Kurzschlussringen und die Stirnseite des Rotors 11 mit Öl durchströmt. Die erste Endscheibe 13‘ dagegen ist mit Luft umströmt. Der Ölstrom beeinflusst die zirkulierende Luftströmung bzw. die Ringströmung um die erste Endscheibe 13‘ im Wesentlichen nur gering oder gar nicht. 8 shows a combination of the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6. FIG. 8 comprises the second end disks 13 ″ in the form of the spaced-apart short-circuit rings according to FIG. 5 and an outlet 22 for the cooling fluid of the hollow shaft cooling according to FIG. 6. The outlet 22 and the short-circuit rings are arranged in the first fluid area 16. The spaces between the short-circuit rings and the end face of the rotor 11 are therefore flowed through with oil. The first end disk 13 ', however, is surrounded by air. The oil flow essentially influences the circulating air flow or the annular flow around the first end disk 13 'only slightly or not at all.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbespiel, das im Aufbau im Wesentlichen der Fig. 6 entspricht. Zwischen dem Rotor 11 und der Hohlwelle 15’, insbesondere im Blechpaket des Rotors 11, ist ein Kanal 24angeordnet. Der Kanal 24 erstreckt sich in axialer Richtung. Der Kanal 24 bildet eine Fluidverbindung zwischen den beiden axialen Enden des Rotors 11. Durch den Kanal 24 und den Spalt zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 kann das Kühlfluid zwischen den beiden axialen Enden des Rotors 11 zirkulieren. Durch den Kanal 24 und den Spalt strömt Luft. Die Luft strömt durch den Kanal 24 zur linken Seite des Rotors 11 und durch den Spalt zur rechten Seite des Rotors 11. Eine Umkehr der Strömungsrichtung ist möglich. FIG. 9 shows an exemplary embodiment which essentially corresponds to FIG. 6 in structure. A channel 24 is arranged between the rotor 11 and the hollow shaft 15 ′, in particular in the laminated core of the rotor 11. The channel 24 extends in the axial direction. The channel 24 forms a fluid connection between the two axial ends of the rotor 11. The cooling fluid can circulate between the two axial ends of the rotor 11 through the channel 24 and the gap between the rotor 11 and the stator 12. Air flows through the channel 24 and the gap. The air flows through the channel 24 to the left side of the rotor 11 and through the gap to the right side of the rotor 11. The direction of flow can be reversed.
Die Schräge 22 der zweiten Endscheibe 13“ ist an einem Ende des Spalts angeordnet. Die Luft strömt an der Schräge 22 entlang und wird nach radial außen abgelenkt. Dadurch entsteht eine weitere zirkulierende Strömung um die erste Endscheibe 13‘, die parallel zur bereits vorhandenen zirkulierenden Strömung verläuft. Genauer umschließt die weitere zirkulierende Strömung die bereits vorhandene zirkulierende Strömung. Die innere Fluidverbindung 19 ist breiter als in Fig. 6 ausgebildet. So wird ein Vermischen der Kühlfluide wenigstens reduziert. The bevel 22 of the second end disk 13 ″ is arranged at one end of the gap. The air flows along the slope 22 and is deflected radially outward. This creates a further circulating flow around the first end disk 13 ', which runs parallel to the already existing circulating flow. More precisely, the further circulating flow encloses the already existing circulating flow. The inner fluid connection 19 is wider than in FIG. 6. Mixing of the cooling fluids is at least reduced in this way.
Fig. 10 entspricht im Wesentlichen Fig. 8. Im Gegensatz zu Fig. 8 weisen die zweiten Endscheiben 13“ Abstandhalter 20 auf. Die Abstandhalter 20 sind ringförmig und zwischen den zweiten Endscheiben 13“ angeordnet. Genauer sind die Abstandhalter 20 radial außen zwischen den zweiten Endscheiben 13“ angeordnet. Die Abstandhalter 20 umfassen Hartplastik. Andere Materialien sind vorstellbar. Die zweiten Endscheiben 13“ weisen Durchgangsöffnungen auf, die jeweils an der radial inneren Seite der Abstandhalter 20 ausgebildet sind. Die Abstandhalter können integral mit den Endscheiben 13‘, 13“ oder separat ausgebildet sein. FIG. 10 essentially corresponds to FIG. 8. In contrast to FIG. 8, the second end disks 13 ″ have spacers 20. The spacers 20 are ring-shaped and are arranged between the second end disks 13 ″. More precisely, the spacers 20 are arranged radially on the outside between the second end disks 13 ″. The spacers 20 comprise hard plastic. Other materials are conceivable. The second end disks 13 ″ have through openings which are each formed on the radially inner side of the spacer 20. The spacers can be formed integrally with the end plates 13 ‘, 13 ″ or separately.
Die Abstandhalter 20 ermöglichen eine konstante Strömung zwischen den zweiten Endscheiben 13“ und dichten den Spalt zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 gegen das Öl der Hohlwellenkühlung ab. The spacers 20 enable a constant flow between the second end disks 13 ″ and seal the gap between the rotor 11 and the stator 12 against the oil of the hollow shaft cooling.
Fig. 11 umfasst einen zusätzlichen Abstandhalter, der zwischen der ersten Endscheibe 13‘ und der gegenüberliegenden zweiten Endscheibe 13“ angeordnet ist. Die erste Endscheibe 13‘ umfasst die äußere und die innere Fluidverbindung 18, 19. Der zusätzliche Abstandhalter ist in radialer Richtung nach der äußeren Fluidverbindung 18 angeordnet. 11 comprises an additional spacer which is arranged between the first end plate 13 'and the opposite second end plate 13' '. The first end plate 13 'comprises the outer and the inner fluid connection 18, 19. The additional spacer is arranged after the outer fluid connection 18 in the radial direction.
Der zusätzliche Abstandhalter erzeugt einen Engpass. Der zusätzliche Abstandhalter ermöglicht ein gezieltes Vermischen des Öls der Hohlwellenkühlung und der Luft der Rotorkühlung. Die innere und/oder die äußere Fluidverbindung 18, 19 sind dann bevorzugt als Düsen ausgebildet.The additional spacer creates a bottleneck. The additional spacer enables the oil from the hollow shaft cooling and the air from the rotor cooling to be mixed in a targeted manner. The inner and / or the outer fluid connection 18, 19 are then preferably designed as nozzles.
Fig. 12 zeigt ein der Fig. 11 ähnliches Ausführungsbeispiel. Fig. 12 umfasst ein Abstandhalter 20, der radial innen vor der inneren Fluidverbindung 19 angeordnet ist. So strömt das Öl nur zwischen dem Rotor 11 und den zweiten Endscheiben 13“. Das Öl und die Luft werden erst im zweiten Fluidbereich zusammengeführt. Das Öl kann mit dem Luftwirbel abtransportiert werden. Durch die Anordnung des Abstandhalters radial vor der inneren Fluidverbindung wird ein Vermischen des Öls der Hohlwellenkühlung und der Luft der Rotorkühlung gezielt vermieden.FIG. 12 shows an exemplary embodiment similar to FIG. 11. 12 comprises a spacer 20 which is arranged radially inwardly in front of the inner fluid connection 19. The oil thus only flows between the rotor 11 and the second end disks 13 ″. The oil and air are only brought together in the second fluid area. The oil can be transported away with the air vortex. By arranging the spacer radially in front of the inner fluid connection, mixing of the oil of the hollow shaft cooling and the air of the rotor cooling is specifically avoided.
Fig. 13 zeigt einen Rotor 11, der auf einer Hohlwelle angeordnet ist. An den Stirnseiten des Rotors 11 sind erste Endscheiben 13‘ angeordnet, die als Wuchtscheiben ausgebildet sind. 13 shows a rotor 11 which is arranged on a hollow shaft. On the end faces of the rotor 11, first end disks 13 ‘are arranged, which are designed as balancing disks.
Die Wuchtscheibe 13 ist im Detail in Fig. 14A und Fig. 14B dargestellt. Die Wuchtscheibe 13 umfasst eine Schräge 22, die in Richtung des Rotors 11 ansteigt. Die Wuchtscheibe 13 weist ferner Bohrungen auf, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Bohrungen bilden die innere Fluidverbindung 19. An der dem Rotor 11 zugewandten Seite ist ein integral mit der Wuchtscheibe 13 ausgebildeter kronenförmiger Abstandhalter angeordnet. Der Abstandhalter 20 ist von der Mittellängsachse ausgehend radial vor den Bohrungen angeordnet. The balancing disk 13 is shown in detail in FIGS. 14A and 14B. The balancing disk 13 comprises a slope 22 which rises in the direction of the rotor 11. The balancing disk 13 also has bores which are arranged distributed over the circumference. The bores form the inner fluid connection 19. A crown-shaped spacer formed integrally with the balancing disk 13 is arranged on the side facing the rotor 11. The spacer 20 is arranged radially in front of the bores, starting from the central longitudinal axis.
Die Hohlwelle 15’ umfasst eine Zuleitung für ein Kühlfluid, insbesondere für ein dielektrisches Öl.The hollow shaft 15 ’includes a supply line for a cooling fluid, in particular for a dielectric oil.
Fig. 15 zeigt einen Schnitt einer elektrischen Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 umfasst den Stator 12, den Rotor 11, die erste Endscheibe 13‘, mehrere zweite Endscheiben 13“, eine Hohlwelle 15’ sowie eine Fluidlanze, die in der Hohlwelle 15’ angeordnet ist. Der Aufbau der elektrischen Maschine entspricht im Wesentlichen dem der Fig. 4. 15 shows a section of an electrical machine 10. The electrical machine 10 comprises the stator 12, the rotor 11, the first end plate 13 ', several second end plates 13 ", a hollow shaft 15' and a fluid lance which is inserted in the hollow shaft 15 ' is arranged. The structure of the electrical machine essentially corresponds to that of FIG. 4.
Die Kühllanze ragt bis zur Mitte der elektrischen Maschine 10. Die Kühllanze ist auf der Mittellängsachse der elektrischen Maschine 10 angeordnet. Ferner weist die Kühllanze eine Zuführöffnung für ein Kühlfluid im Bereich der Mitte der elektrischen Maschine 10 auf. The cooling lance protrudes as far as the center of the electrical machine 10. The cooling lance is arranged on the central longitudinal axis of the electrical machine 10. Furthermore, the cooling lance has a supply opening for a cooling fluid in the area of the center of the electrical machine 10.
Bezugszeichenliste elektrische Maschine Rotor Stator Endscheibe ‘ erste Endscheibe “ zweite Endscheibe Gehäuse Welle ‘ Hohlwelle erster Fluidbereich zweiter Fluidbereich äußere Fluidverbindung innere Fluidverbindung Abstandhalter Auslassöffnung Schräge Einlassöffnung Kanal LIST OF REFERENCE NUMERALS: electrical machine rotor stator end plate first end plate second end plate housing shaft ‘hollow shaft first fluid area second fluid area outer fluid connection inner fluid connection spacer outlet opening inclined inlet opening channel

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektrische Maschine, die durch ein Fluid gekühlt oder kühlbar ist, umfassend einen Rotor (11), einen Stator (12) und wenigstens eine Endscheibe (13), die in einem Gehäuse (14) angeordnet sind, wobei die Endscheibe (13) und der Rotor (11) auf einer Welle (15), insbesondere einer Hohlwelle, angeordnet sind und die Endscheibe (13) an wenigstens einem axialen Ende des Rotors (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Stirnseite der Endscheibe (13) und einem axialen Ende des Rotors (11) wenigstens ein erster Fluidbereich (16) und zwischen einer zweiten Stirnseite der Endscheibe (13) und dem Gehäuse (14) ein zweiter Fluidbereich (17) gebildet sind, wobei die beiden Fluidbereiche (16, 17) wenigstens eine äußere Fluidverbindung (18) und wenigstens eine innere Fluidverbindung (19) aufweisen, die die beiden Fluidbereiche (16, 17) jeweils miteinander verbinden derart, dass das Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidbereich (16, 17) wenigstens abschnittsweise zirkulieren kann. 1. Electrical machine which is cooled or can be cooled by a fluid, comprising a rotor (11), a stator (12) and at least one end plate (13), which are arranged in a housing (14), the end plate (13) and the rotor (11) are arranged on a shaft (15), in particular a hollow shaft, and the end plate (13) is arranged on at least one axial end of the rotor (11), characterized in that between a first end face of the end plate (13 ) and one axial end of the rotor (11) at least one first fluid area (16) and between a second end face of the end plate (13) and the housing (14) a second fluid area (17) are formed, the two fluid areas (16, 17) ) have at least one outer fluid connection (18) and at least one inner fluid connection (19) which each connect the two fluid areas (16, 17) to one another in such a way that the fluid between the first and the second fluid area (16, 17) is at least partially se can circulate.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fluidverbindung (18) einen Ringspalt aufweist, der von der Endscheibe (13) und einer Innenfläche des Gehäuses (14) begrenzt ist. 2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the outer fluid connection (18) has an annular gap which is delimited by the end plate (13) and an inner surface of the housing (14).
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fluidverbindung in der Endscheibe (13) angeordnet ist. 3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the external fluid connection is arranged in the end plate (13).
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zirkulierende Fluid wenigstens abschnittsweise eine axiale und/oder radiale Richtung aufweist. 4. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the circulating fluid has an axial and / or radial direction at least in sections.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Fluidverbindung (19) sich wenigstens teilweise zwischen den Stirnseiten der Endscheibe (13) erstreckt. 5. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the inner fluid connection (19) extends at least partially between the end faces of the end plate (13).
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (15) eine Hohlwelle (15‘) aufweist und die innere Fluidverbindung (19) sich wenigstens teilweise in der Hohlwelle (15‘) erstreckt. 6. Electrical machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shaft (15) has a hollow shaft (15 ‘) and the inner fluid connection (19) extends at least partially in the hollow shaft (15‘).
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (15‘) Aussparungen, insbesondere Nuten aufweist, die in Umfangsrichtung auf einer Mantelfläche der Hohlwelle (15‘) im Bereich der Endscheibe (13) angeordnet sind. 7. Electrical machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow shaft (15 ‘) has recesses, in particular grooves, which are arranged in the circumferential direction on a lateral surface of the hollow shaft (15‘) in the region of the end plate (13).
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine erste Endscheibe (13‘) und wenigstens eine zweite Endscheibe (13“) aufweist, wobei die erste Endscheibe (13‘) als Wuchtscheibe und die zweite Endscheibe (13“) als ein Kurzschlussring, insbesondere mehrere gestapelte Kurzschlussringe, ausgebildet sind. 8. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine has a first end disk (13 ') and at least one second end disk (13 "), the first end disk (13') as a balancing disk and the second end disk ( 13 ″) are designed as a short-circuit ring, in particular several stacked short-circuit rings.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Endscheibe (13‘), dem Rotor (11) und/oder der zweiten Endscheibe (13“) Abstandhalter (20) angeordnet sind. 9. Electrical machine according to claim 8, characterized in that spacers (20) are arranged between the first end disk (13 ‘), the rotor (11) and / or the second end disk (13 ″).
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Fluidverbindung (19) unterschiedliche Querschnitte und/oder Querschnittsformen aufweist. 10. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the inner fluid connection (19) has different cross-sections and / or cross-sectional shapes.
11. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (15‘) von einem Fluid durchflossen ist und wenigstens eine Auslassöffnung (21) im ersten Fluidbereich (16) aufweist. 11. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a fluid flows through the hollow shaft (15) and has at least one outlet opening (21) in the first fluid region (16).
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Kühlgas, insbesondere Luft, und/oder eine Kühlflüssigkeit, insbesondere dielektrisches Öl, umfasst. 12. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid comprises a cooling gas, in particular air, and / or a cooling liquid, in particular dielectric oil.
13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endscheibe (13‘) und/oder die zweite Endscheibe (13“) eine Schräge (22) aufweisen, wobei die Steigung der Schräge (22) in Richtung des Rotors (11) positiv ist und die Steigung der zweiten Endscheibe (13‘) in Richtung des Rotors (11) negativ ist. 13. Electrical machine according to one of claims 8 to 12, characterized in that the first end plate (13 ') and / or the second end plate (13 ") have a slope (22), the slope of the slope (22) in the direction of the rotor (11) is positive and the pitch of the second end disk (13 ') in the direction of the rotor (11) is negative.
EP20761830.7A 2019-08-27 2020-08-26 Electrical machine Pending EP4022748A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019122944.8A DE102019122944A1 (en) 2019-08-27 2019-08-27 Electric machine
PCT/EP2020/073843 WO2021037906A1 (en) 2019-08-27 2020-08-26 Electrical machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4022748A1 true EP4022748A1 (en) 2022-07-06

Family

ID=72243142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20761830.7A Pending EP4022748A1 (en) 2019-08-27 2020-08-26 Electrical machine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220294304A1 (en)
EP (1) EP4022748A1 (en)
CN (1) CN114175470A (en)
DE (1) DE102019122944A1 (en)
WO (1) WO2021037906A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3890163A1 (en) * 2020-04-01 2021-10-06 GE Energy Power Conversion Technology Ltd. Method for sizing of a rotor with non-through shaft, associated rotor and motorcompressor
US20230127634A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 Dana Belgium N.V. Vehicle propulsion unit with electric machine that includes a balancing plate assembly and method for assembling said electric machine
DE102021133860A1 (en) 2021-12-20 2023-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Flow element and electrical machine with flow element
US20240055951A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Borgwarner Inc. Induction rotor with end ring cooling features
DE102022211820A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Rotor of an electrical machine

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB255981A (en) * 1925-05-14 1926-08-05 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to dynamo electric machines
US2413525A (en) * 1944-02-10 1946-12-31 Allis Louis Co Totally enclosed dynamoelectric machine
US2618756A (en) * 1949-06-06 1952-11-18 Carl J Fechheimer Liquid cooled electrical machine
DE1099064B (en) * 1957-01-28 1961-02-09 Vickers Electrical Co Ltd Cooling gas supply in a completely encapsulated, explosion-proof electric motor
JPS5789370U (en) * 1980-11-19 1982-06-02
JPS62122456U (en) * 1985-09-13 1987-08-04
JP2009273288A (en) 2008-05-09 2009-11-19 Kura Gijutsu Kenkyusho:Kk Flux shunt control rotary electric machine system
DE102009001838A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 Robert Bosch Gmbh driving means
US9742242B2 (en) 2011-10-13 2017-08-22 Mitsubishi Electric Corporation Rotary electric machine including a stator coil end cooling construction and rotor with dual fan blades
US8896167B2 (en) * 2012-05-25 2014-11-25 Deere & Company Electric machine rotor cooling method
DE102012218696B4 (en) * 2012-10-15 2015-02-12 Continental Automotive Gmbh Rotating electric machine and motor vehicle with a rotating electric machine
DE102013020332A1 (en) * 2013-12-04 2014-07-31 Daimler Ag Electric machine i.e. asynchronous machine, for use in drive train of e.g. hybrid vehicle, has shaft comprising outlet opening for guiding coolant from channel of shaft to surrounding of shaft, and duct element comprising flow opening
US9762106B2 (en) * 2014-12-04 2017-09-12 Atieva, Inc. Motor cooling system
DE102016200423A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Continental Automotive Gmbh Electric machine
DE102016209173A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Rotor for an electric machine
DE102016222846A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Audi Ag Electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN114175470A (en) 2022-03-11
US20220294304A1 (en) 2022-09-15
WO2021037906A1 (en) 2021-03-04
DE102019122944A1 (en) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4022748A1 (en) Electrical machine
EP1614205B1 (en) Electric machine provided with cooled metal stacks and windings of the stator rotor thereof
EP2062343B1 (en) Electrical machine with an internally cooled rotor
DE102008064495B3 (en) Electric machine with several cooling streams and cooling process
DE102012101346A1 (en) cooler
DE102019216125A1 (en) Stator for an electrical machine
EP3338346B1 (en) Cooling system for an electric machine
EP3672029B1 (en) Electric machine, slot seal for an electric machine, crown cooler for an electric machine and method for producing a crown cooler
EP2757666B1 (en) Improved cooling of an electrical machine
EP2973951B1 (en) Electric machine having an improved cooling of the winding head
WO2021176309A1 (en) Rotor arrangement having a liquid-cooled rotor
EP3544156B1 (en) Housing with cooling channels for an electric machine
DE102016210930B4 (en) Electric machine
DE102013020324A1 (en) Electric machine i.e. asynchronous machine, for use in drive train of e.g. electric vehicle, has duct element comprising channel running diagonal to axial direction of shaft for guiding coolant from channel of shaft to environment of shaft
WO2021099045A1 (en) Rotor for an electrical machine
EP3266097B1 (en) Electric machine comprising a baffle
EP2930827A1 (en) Electric machine with flow cooling
DE102021214491A1 (en) Stator for an electric machine and electric machine
DE102018207842A1 (en) A cooling jacket through which a coolant can flow and an electric power or working machine equipped with such a cooling jacket
EP3355444B1 (en) Motor vehicle and rotor for an electric machine, an electric machine, in particular asynchronous machine for a motor vehicle
WO2022023363A1 (en) Electric machine
DE102019123685A1 (en) Cooling jacket for an electrical machine and method for producing a cooling jacket
EP3128133A1 (en) Device and method for influencing the temperatures in internal ring segments of a gas turbine
EP3657635A1 (en) Rotor for an asynchronous machine with loss-optimised rod geometry, asynchronous machine and method
DE10141895B4 (en) Electrical machine with cooling channels

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211028

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20240131