DE102014218453A1

DE102014218453A1 - Elektromotor mit Ölkühlung

Info

Publication number: DE102014218453A1
Application number: DE102014218453.3A
Authority: DE
Inventors: Cédric Blaes; Matthias Gramann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit Ölkühlung, mit einem um eine Achse (3) rotierbaren Rotor (2), in dem radial zentral eine sich entlang der Achse (3) erstreckende Kühlmittelleitung (7) gebildet ist, die zumindest eine sich radial erstreckende Abgabeöffnung (8) hat, und mit einem im Wesentlichen radial außerhalb des Rotors (2) angeordneten Stator (10), wobei zumindest ein rotorfestes Verteilerrad (13) zum Fliehkraftfördern eines aus der Abgabeöffnung (8) abgebbaren Kühlmittels vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Ölkühlung, mit einem um eine Achse rotierbaren Rotor, in dem radial zentral, d.h. bei Betrachtung in Radialrichtung zentral gelegen, eine sich entlang der Achse erstreckende Kühlmittelleitung ausgebildet oder vorhanden ist, die zumindest eine sich radial erstreckende bzw. in Radialrichtung ausgerichtete Abgabeöffnung besitzt / aufweist, und mit einem im Wesentlichen radial außerhalb des Rotors angeordneten Stator.
Sämtliche nachfolgend genannten Aspekte sind auch auf einen Generator und/oder auf eine elektrische Maschine, welche als Motor und/oder als Generator betrieben werden kann, anwendbar. Die Erfindung betrifft also auch eine elektrische Maschine, welche als Motor und/oder als Generator betreibbar ist, mit einer Ölkühlung, mit einem um eine Achse rotierbaren Rotor, in dem radial zentral eine sich entlang der Achse erstreckende Kühlmittelleitung gebildet ist, die zumindest eine sich radial erstreckende Abgabeöffnung hat, und mit einem im Wesentlichen radial außerhalb des Rotors angeordneten Stator. Der einfacheren Lesbarkeit halber wird im Folgenden nur der Begriff „elektrische Maschine“ verwendet. Alternativ kann der Motor als Elektromotor, als E-Motor oder als elektrischer Motor bezeichnet werden, und kann der Generator als E-Generator oder als elektrischer Generator bezeichnet werden.
Unter einem Stator wird ein zum Erzeugen einer rotatorischen Leistung lokal ortsfester Teil der elektrischen Maschine verstanden, und unter einem Rotor wird ein zum Erzeugen einer rotatorischen Leistung rotierender Teil bzw. ein mittels einer erzeugten rotatorischen Leistung drehender Teil der elektrischen Maschine verstanden. Die elektrische Maschine kann weitere Teile haben, beispielsweise eine Steuerung. Unter „lokal ortsfest“ wird verstanden, dass der Stator beispielsweise in einem Fahrzeug anbringbar ist, wobei der Rotor relativ zu dem Stator bewegbar ist. Die Achse kann durch den Stator und/oder durch den Rotor definiert und/oder festgelegt sein. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass der Rotor um die Achse relativ zu dem Stator rotierbar ist.
Sowohl der Rotor als auch der Stator sind dabei nicht zwingend einstückig ausgeführt. Vielmehr soll als Rotor beispielsweise eine Rotorbaugruppe aus einer Rotorwelle und einem zum Zusammenwirken mit dem Stator zum Erzeugen einer rotatorischen Leistung vorgesehenen Rotorhauptkörper bedacht sein. Als Rotorhauptkörper sind beispielsweise Komponenten wie Käfige, Käfigläufer oder Blechpakete bedacht. Als Stator soll beispielsweise eine Statorbaugruppe aus zumindest einem Statorkern, zumindest zwei um einen jeweiligen Statorkern bzw. Statorkernabschnitt gewundenen elektrischen Spulen und zumindest einem Wickelkopf, an welchem die Spulen miteinander elektrisch verschaltet sind, mit bedacht sein. Die vorliegende Erfindung soll sich jedoch ausdrücklich nicht auf elektrische Maschinen mit einem ein Magnetfeld aktiv erzeugendem Stator und einem passiven Rotor beschränkt sein, sondern es sollen alle elektrische Maschinen bedacht sein, welche einen Stator und einen Rotor haben. Das heißt, dass auch der Rotor die Spulen haben kann. Letztlich ist die Erfindung bei allen elektrischen Maschinen mit einem Rotor und einem Stator anwendbar.
Es ist typisch für elektrische Maschinen, dass diese mit einer höheren Effizienz betrieben werden können oder eine gesteigerte Lebensdauer erreichen können, wenn diese gekühlt werden. Als Kühlmittel wird ein Fluid bzw. ein Medium, vorzugsweise ein Öl, verwendet.
So ist beispielsweise eine Kühlung bekannt, bei welcher das Kühlmittel durch einen Kühlkanal geführt wird, der radial oder axial vorzugsweise an dem Stator angeordnet ist. Dabei findet als Kühlmittel üblicherweise ein Wasser-Glykol-Gemisch Anwendung. In einem nicht vorveröffentlichten Dokument wird durch die Patentanmelderin beispielsweise ein Kühlmantel zur Anbringung auf einer Außenseite einer elektrischen Maschine, mit einem Abdeckelement, das so beabstandet zum Kühlmantel angeordnet ist, dass zwischen dem Kühlmantel und dem Abdeckelement ein Kühlmittelraum zur Aufnahme eines Kühlmittels ausgebildet ist, wobei ein den Kühlmittelraum fluiddicht unterteilender Trennsteg am Kühlmantel angebracht ist, beschrieben, wobei ferner der Trennsteg an einem Ende eine zur Befestigung am Kühlmantel vorbereitete Halterung aufweist. Bei einer solchen Kühlung kann die Wärmeabfuhr in bestimmten Situationen als nachteilig empfunden werden, nämlich dann, wenn ein besonders zu kühlender Bereich nicht mit dem Kühlraum in hinreichender Verbindung steht. Des Weiteren ist eine sogenannte Kühlungsausführung, d.h. eine Zuleitung zu dem Kühlraum und/oder eine Ableitung aus dem Kühlraum, notwendig. Eine solche Kühlungsausleitung benötigt axial und/oder radial Bauraum und zumindest ein Zusatzteil, das zu einer Kühlmittelführung dient, wodurch erhöhte Kosten und/oder ein zusätzliches Gewicht hervorgerufen werden.
Eine andere Möglichkeit zum Kühlen wird als „nass laufender Betrieb“ bezeichnet, wobei der Rotor und/oder der Stator der elektrischen Maschine in der Kühlflüssigkeit baden bzw. aufgenommen sind. Hierzu beschreibt beispielsweise die DE 10 2013 020 332 A1 eine elektrische Maschine, insbesondere Asynchronmaschine, mit einem Stator, mit einem um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbaren Rotor, welcher eine Rotorwelle umfasst, die einen sich zumindest über einen Längenbereich der Rotorwelle in axialer Richtung dieser erstreckenden und von einem Kühlmittel durchströmbaren ersten Kanal aufweist, und mit wenigstens einem zumindest teilweise in dem ersten Kanal aufgenommenen und sich zumindest in einem Teilbereich des ersten Kanals erstreckenden Leitungselement, welches einen von dem Kühlmittel durchströmbaren, sich in axialer Richtung erstreckenden zweiten Kanal aufweist, wobei die die Rotorwelle in ihrer den ersten Kanal begrenzenden Mantelfläche wenigstens eine Austrittsöffnung zum Führen von Kühlmittel aus dem ersten Kanal an die Umgebung der Rotorwelle aufweist, wobei das Leitungselement in seiner den zweiten Kanal begrenzenden Mantelfläche wenigstens eine in axialer Richtung der Rotorwelle versetzt zu der Austrittsöffnung angeordnete Durchströmöffnung aufweist, über welche der erste Kanal mit dem zweiten Kanal fluidisch verbunden ist.
Die elektrische Maschine soll vornehmlich eine rotatorische Leistung beispielsweise zum Antreiben eines beliebigen Mechanismus und vorzugsweise zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs erzeugen. Daher ist eine Reibung oder ein Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator zu vermeiden. Daher wird üblicherweise ein Abstand bzw. ein Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator vorgesehen. Um eine Auswirkung der Reluktanz dieses Spalts gering zu halten, soll der Spalt möglichst gering bzw. dünn sein. Ist das Kühlmittel ein Öl, so kann dieses in den Spalt eindringen. Da das Öl eine höhere Viskosität als beispielsweise ein Gas hat, wird durch das Eindringen des Öls in den Spalt ein Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt. Daher ist dieses Eindringen in den Spalt unerwünscht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine mit einer Ölkühlung vorzusehen, wobei ein durch das Kühlmittel hervorrufbares Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator reduziert sein soll. Dabei soll/sollen ferner eine günstige Herstellung, ein reduziertes Gewicht, eine einfache Montage, verringerte Betriebskosten und/oder eine gesteigerte Effizienz erreicht werden. Eine Eignung zum gezielten Kühlen des Stators ist erwünscht.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein rotorfestes Verteilerrad zum fliehkraftbedingten oder- unterstützen Fördern / Fliehkraftfördern eines aus der Abgabeöffnung abgebbaren / austretbaren Kühlmittels vorgesehen ist. Mittels des rotorfesten Verteilerrads kann das Kühlmittel gezielt abgegeben und effizient, etwa zum Kühlen, eingesetzt werden. Dadurch wird der Vorteil realisiert, dass ein durch das Kühlmittel hervorrufbares Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator reduziert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel unter Fliehkrafteinwirkung aus der Kühlmittelleitung in die Abgabeöffnung abgebbar ist, und/oder dass das Kühlmittel unter Fliehkrafteinwirkung aus der Abgabeöffnung abgebbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So kann weiterbildend vorgesehen werden, dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein beispielsweise zylindrischer / zylinderförmiger Spalt vorhanden ist, und dass das Verteilerrad zum von dem Spalt weg gerichteten Fliehkraftfördern und/oder zum nicht auf den Spalt gerichteten Fliehkraftfördern, etwa des aus der Abgabeöffnung abgegebenen Kühlmittels, eingerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Fliehkraftförderns auch bereits ohne weitere Teile das Schleppmoment reduziert werden kann.
Wenn das Verteilerrad axial zu der Abgabeöffnung benachbart ist, kann in konstruktiv einfacher Weise das Kühlmittel von der Abgabeöffnung zu dem Verteilerrad abgegeben werden. Hat das Verteilerrad einen Leitabschnitt, wie beispielsweise eine Leitwand oder ein Leitblech, welcher axial zwischen einem Rotorhauptkörper und der Abgabeöffnung vorgesehen ist, so kann ebenfalls in konstruktiv einfacher Weise verhindert sein, dass das Kühlmittel ein Schleppmoment hervorruft. Es kann vorgesehen sein, dass das Verteilerrad in Axialrichtung die Abgabeöffnung umgibt. Dies stellt eine weitere, konstruktiv einfache Möglichkeit dar, um das Kühlmittel aus der Abgabeöffnung direkt an das Verteilerrad abzugeben. Die letztgenannten konstruktiven Maßnahmen haben alle den vorteilhaften Effekt, dass verhindert ist, dass ein Kühlmittel zwischen der Abgabeöffnung und dem Verteilerrad, ein Schleppmoment in dem Spalt verursachend, entweicht.
Das Verteilerrad kann einen Verteilabschnitt / Verteilerabschnitt haben, welcher auf einen axialen Endabschnitt des Stators gerichtet ist. Ein Verteilabschnitt ermöglicht ein besonders gezieltes und folglich effizientes Verteilen des Kühlmittels. Dies ermöglicht ferner, den axialen Endabschnitt des Stators, an welchem üblicherweise ein Wickelkopf vorgesehen ist und/oder welcher durch einen Wickelkopf gebildet ist, gezielt und effizient zu kühlen.
Das Verteilerrad kann zumindest ein Turbinenblatt, bevorzugt eine Vielzahl an Turbinenblätter haben. Die Turbinenblätter ermöglichen eine besonders gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels, so dass eine besonders gleichmäßige Kühlwirkung erzielt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass in der Abgabeöffnung ein Ventil angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Ventils bzw. einer Ventilfunktion das Kühlmittel beispielsweise nur während einer Leistungsabgabe der elektrischen Maschine und/oder beispielsweise nur ab einer bestimmten bzw. vorher festgelegten Menge an Leistungsabgabe der elektrischen Maschine abgegeben wird.
Weiterbildend kann beispielsweise ein selbstschließendes und fliehkraftbetätigtes Ventil und/oder ein ab einem Schwellwert einer Rotordrehzahl betätigbares Ventil und/oder ein steuerbares Ventil und/oder ein ab einem Schwellwert an Druck öffnendes Ventil und/oder ein Rückschlagventil oder eine beliebige Kombination daraus als das Ventil vorgesehen sein.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ventil radial angeordnet ist, und/oder dass das Ventil radial in dem Rotor angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, weil das Ventil somit in Wirkrichtung einer Fliehkraft angeordnet ist, da die Fliehkraft eine bevorzugte Betätigung des Ventils darstellt.
Die Kühlmittelleitung kann an einer Stirnseite eine Zuführöffnung zum Einleiten des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung haben. Somit wird in konstruktiv einfacher Weise erreicht, dass das Kühlmittel ohne Widerstand durch eine Fliehkraft der Kühlmittelleitung zuführbar ist.
Ist an dem Rotor ein Förderabschnitt vorgesehen, beispielsweise gebildet und/oder angebracht, so kann ein Fördern des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung in konstruktiv einfacher Weise an eine Rotation des Rotors der elektrischen Maschine gekoppelt werden. Der Förderabschnitt kann auch als Pumpe oder Pumpabschnitt bezeichnet werden.
Es kann weiterbildend vorgesehen sein, dass der Förderabschnitt eine Verzahnung hat. Zahnräder sind übliche konstruktive Elemente und entsprechende Fertigungsmittel sind relativ leicht verfügbar. Ist zusätzlich oder alternativ dazu der Förderabschnitt durch ein Zahnrad gebildet, welches zum Übertragen von rotatorischer Leistung an die und/oder von der elektrischen Maschine vorgesehen ist, so kann ein separates Teil zum Fördern des Kühlmittels vermieden werden, so dass Herstellungskosten und/oder Betriebskosten gespart werden können.
Der Förderabschnitt kann radial und/oder zumindest teilweise in Umfangsrichtung von einem Fangkörper umgeben sein. Der Fangkörper kann auch als ein Kühlmittelfangkörper oder als eine Kühlmittelfangfläche bezeichnet werden. Der Fangkörper kann in effizienter Weise eine geförderte Menge an Kühlmittel zu einer in einer Strömungsrichtung nachfolgenden bzw. nachgeschalteten Einrichtung leiten. Der Fangkörper kann zudem weiterbildend so gestaltet werden, dass dieser zum Vermeiden von Planschverlusten beispielsweise einen Förderraum von einem Ölsumpf oder dergleichen trennt oder zumindest teilweise trennt, so dass ein Verlustmoment an dem Förderabschnitt näherungsweise auf ein zum Fördern notwendiges Maß begrenzbar ist. Der Fangkörper kann als separates Bauteil, beispielsweise als ein Blechteil, gebildet sein, wodurch der Vorteil erreicht wird, dass der Fangkörper beispielsweise an eine Einbausituation angepasst sein kann. Der Fangkörper kann auch durch eine Kontur eines anderen Teils, beispielsweise eines Gehäuses, wie eines Getriebegehäuses, gebildet sein, wodurch der Vorteil erreicht wird, dass eine Lagerhaltung und/oder die Herstellungskosten und/oder ein Gewicht reduziert sein kann/können.
Des Weiteren kann ein Leitabschnitt vorgesehen ist, welcher dazu vorbereitet ist, mittels Schwerkraft Kühlmittel von dem Fangkörper zu der Zuführöffnung zu leiten. Indem das Kühlmittel von dem Fangkörper zu der Zuführöffnung geleitet wird, kann sichergestellt werden, dass bereits gefördertes Kühlmittel zuverlässig der Zuführöffnung zugeführt wird, und kann verhindert werden, dass Energie zum Fördern des Kühlmittels, welches nicht die Zuführöffnung erreicht, verbraucht wird. Mit anderen Worten, es wird eine erhöhte Effizienz erreicht.
Weiterbildend kann zwischen dem Förderabschnitt und dem Fangkörper eine Zwischenwand, einen Zwischenraum definierend, angeordnet sein, welche in radialer Richtung zumindest eine Öffnung hat. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Zwischenwand auch perforiert sein, und/oder zumindest ein Durchgangsloch haben.
Durch die zumindest eine Öffnung, durch die Perforation und/oder durch das zumindest eine Durchgangsloch kann Kühlmittel von dem Förderabschnitt zwischen die Zwischenwand und den Fangkörper gelangen, um von dort zu einer in einer Strömungsrichtung nachfolgenden bzw. nachgeschalteten Einrichtung geleitet zu werden. Dies kann in effizienter Weise sicherstellen, dass bereits gefördertes Kühlmittel zuverlässig der Zuführöffnung zugeführt wird, und kann in effizienter Weise verhindern, dass Energie zum Fördern des Kühlmittels, welches nicht die Zuführöffnung erreicht, verbraucht wird. Die Zwischenwand kann auch als (zweiter) Fangkörper bezeichnet werden, wovon im Folgenden zum Zwecke erleichterter Lesbarkeit abgesehen wird. Die Zwischenwand kann als separates Bauteil, beispielsweise als ein Blechteil, gebildet sein, wodurch der Vorteil erreicht wird, dass der Fangkörper beispielsweise an eine Einbausituation angepasst sein kann. Die Zwischenwand kann einstückig mit dem (ersten) Fangkörper gebildet sein, und/oder kann durch eine Kontur eines anderen Teils, beispielsweise eines Gehäuses, wie eines Getriebegehäuses, gebildet sein, wodurch jeweils der Vorteil erreicht wird, dass eine Lagerhaltung und/oder die Herstellungskosten und/oder ein Gewicht reduziert sein kann/können.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwand so von dem Fangkörper beabstandet ist, dass auf ein Kühlmittel, wenn es in den Zwischenraum gelangt, ein Kapillareffekt wirkt. Der Kapillareffekt kann verstärken bzw. unterstützen, dass bereits gefördertes Kühlmittel zuverlässig der Zuführöffnung zugeführt wird.
Es ist von Vorteil, wenn der Stator von einer zylindrischen Wand umgeben ist, da somit der Stator in/an der Umgebung, wie beispielsweise in einem Fahrzeug, an einem Getriebe und/oder an einem Getriebegehäuse, festlegbar ist. Die zylindrische Wand kann ein Gehäuse, ein Getriebegehäuse und/oder ein Gehäuse der elektrischen Maschine, wie ein Motorgehäuse oder ein Generatorgehäuse, sein oder durch ein solches gebildet werden. Das Gehäuse kann einen Maschinenraum / Motorraum / Generatorraum der elektrischen Maschine definieren.
Gemäß einem weiteren, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung, kann an einem rotorfesten Rad, vorzugsweise an dem Verteilerrad, ein Schöpfabschnitt gebildet sein. Mittels des Schöpfabschnitts kann das Kühlmittel in vorteilhafter Weise gefördert werden, so dass eine Ansammlung von Kühlmittel in dem Spalt verhindert werden kann, wodurch ein durch das Kühlmittel hervorrufbares Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator reduziert sein kann.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser des Schöpfabschnitts größer als ein Innendurchmesser des Stators und kleiner als ein Innendurchmesser der Wand ist. Damit kann der Schöpfabschnitt radial über den Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor hinaus kragen und beispielsweise das Kühlmittel aus einem Kühlmittelsumpf fördern, ehe der Kühlmittelsumpf den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator erreicht. Ein Kühlmittelsumpf kann beschrieben werden als eine durch eine auf das Kühlmittel wirkenden Kraft, wie beispielsweise die Schwerkraft, bedingten Ansammlung des Kühlmittels an einer Stelle innerhalb der zylindrischen Wand, beispielsweise unten an der zylindrischen Wand. Dies hat den Vorteil, dass ein durch das Kühlmittel hervorrufbares Schleppmoment zwischen dem Rotor und dem Stator reduziert sein kann.
An einer zu dem Schöpfabschnitt benachbarten Stelle kann sich eine Auslassöffnung axial und/oder radial an die zylindrische Wand anschließen. Somit kann der Schöpfabschnitt das Kühlmittel in die Auslassöffnung fördern und sicherstellen, dass das Kühlmittel von dem Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator weg gefördert wird.
Der Fangkörper und/oder der Leitabschnitt und/oder die Zuführöffnung und/oder die Kühlmittelleitung kann/können so eingerichtet sein, dass auch bei einer Neigung der elektrische Maschine das Kühlmittel zumindest bei einer Rotationslage/Winkellage des Rotors um die Achse zu der zumindest einen Abgabeöffnung gefördert wird. Dabei soll das Kühlmittel noch bei einer Neigung der elektrischen Maschine von zumindest 5°, bevorzugt von zumindest 10°, stärker bevorzugt von zumindest 30°, am stärksten bevorzugt von zumindest 45° der Abgabeöffnung zugeführt werden können.
Unter dem Begriff „Neigung“ soll dabei nicht nur eine physische Neigung der elektrischen Maschine relativ zu der Schwerkraftrichtung verstanden werden, sondern auch eine Resultierende von äußeren, auf das Kühlmittel wirkenden Kräften, wie beispielsweise die Resultierende aus der Schwerkraft und einer Zentrifugalkraft bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs, in welchem die elektrische Maschine angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass axial beidseitig eines Rotorhauptkörpers jeweils zumindest ein Verteilerrad vorgesehen ist. Es kann weiterbildend auch vorgesehen sein, dass axial beidseitig des Rotorhauptkörpers jeweils zumindest ein Verteilerrad und zumindest jeweils eine dem jeweiligen Verteilerrad zugeordnete Abgabeöffnung vorgesehen sind. Somit kann dem Stator das Kühlmittel axial beidseitig zugeführt werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass zwischen dem Stator und der Wand eine Kavität vorliegt, welche axial beidseitig des Stators in einen durch die zylindrische Wand definierten Maschinenraum / Motorraum / Generatorraum mündet. Somit kann das Kühlmittel von einer Seite des Stators durch die Kavität zu der anderen Seite des Stators fließen bzw. strömen oder gefördert werden. Somit kann erreicht werden, dass nur an einer Seite des Stators das Kühlmittel zugeführt und/oder abgeführt wird. Dies hilft dabei, die ausgeführte Konstruktion einfach zu halten, sowie eine Teileanzahl zu reduzieren, das Gewicht zu reduzieren, die Herstellungskosten oder die Betriebskosten zu reduzieren und/oder eine besonderes effiziente, weil beidseitige, Kühlung der elektrischen Maschine mit Kühlmittel zu erreichen.
Die Kavität kann ein Kühlmittelraum eines Kühlmantels sein. Somit kann der Stator mittels Wärmeaustauschs in der Kavität gekühlt werden. Dies steigert die Effizienz der elektrischen Maschine.
Die Kavität kann auch eine Leitung sein. Somit kann das Kühlmittel kostengünstig direkt von einer Seite des Stators zu der anderen Seite des Stators gelangen bzw. gebracht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn sich die Kavität in Einbaulage der elektrischen Maschine zumindest an einem, beispielsweise auf die Schwerkraftrichtung bezogen, unteren Rand des Stators axial erstreckt. Somit kann erreicht werden, dass sich bei Stillstand der elektrischen Maschine und/oder vorzugsweise bei Stillstand eines Fahrzeugs, in/an welchem die elektrische Maschine angebracht ist, das Kühlmittel an dem unteren Rand sammelt und vor dort weg strömen kann und/oder weg befördert werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine dazu vorbereitet ist, mit einem Getriebe verbunden zu werden, wobei als Kühlmittel ein Getriebeöl vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass ein bereits vorhandenes Medium als Kühlmittel verwendet werden kann, wodurch Kosten gespart werden können. Ein Koppeln/Verbinden der elektrische Maschine mit einem Getriebe ist insbesondere dann zur Anwendung geeignet, wenn kein Kühlkreislauf vorhanden ist oder kein Kühlkreislauf vorgesehen ist. Die Verwendung einer mittels Getriebeöls gekühlten elektrischen Maschine bietet die Möglichkeit einer erhöhten Leistungsfähigkeit, ohne zur Kühlung auf die umgebende Gestaltung bzw. Konstruktion oder Architektur, beispielsweise des Fahrzeugs, zurückgreifen zu müssen. Somit ist die elektrische Maschine in Applikationen denkbar, für welche kein zusätzlicher Kühlkreislauf geplant ist, und in denen eine ungekühlte elektrische Maschine an ihre Grenzen stößt. Also kann die vorgeschlagene Lösung einer auf einen externen Kühlkreislauf angewiesenen, aktiv zu kühlenden elektrischen Maschine vorgezogen werden.
Die elektrische Maschine kann zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Insbesondere kann die elektrische Maschine zur Verwendung mit/an einem Getriebe einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein. Bevorzugt ist auch, dass die elektrische Maschine zur Verwendung in einer so genannten elektrischen Achse vorgesehen ist.
Mit anderen Worten, wird eine elektrische Maschine mit einer Ölkühlung vorgeschlagen, die insbesondere zur Verwendung bei Elektromotoren, welche mit einem Getriebe bzw. einem Getriebeteil gekoppelt sind, geeignet sind, wobei vorzugsweise eine Flüssigkeit des Getriebes, wie ein Öl bzw. Schmeröl, gezielt als Kühlmittel verwendet werden kann. Dabei wird ein Konzept vorgeschlagen, bei welchem eine Führung des Mediums bzw. des Kühlmittels weniger Bauraum und Gewicht beansprucht, und zu gleicher Zeit die Kühlungseffizienz steigert. Dabei sollen auch die Vorteile einer trocken laufenden elektrischen Maschine, nämlich beispielsweise ein geringes Schleppmoment, erreicht werden. Auch eine mögliche Schiefstellung der elektrischen Maschine bzw. eine Neigung der elektrischen Maschine bzw. eine entsprechend wirkende Resultierende von äußeren Kräften auf das Kühlmittel wurde/wurden mitberücksichtig, so dass in einem großen Bereich an möglichen Winkellagen die Kühlung der elektrischen Maschine gewährleistet ist.
Im Folgenden werden einzelne Aspekte der Erfindung nochmals schlaglichtartig dargestellt. So wird unter anderem eine Zuführungseinheit für das Kühlmittel bzw. das Medium vorgeschlagen, die beispielsweise einen Fangkörper hat, welcher das Kühlmedium in die Welle führt. Es wird ferner vorgeschlagen, zumindest ein Ventil radial in die Welle anzuordnen, um eine Verteilung des Kühlmittels im rotierenden Betrieb oder nur im rotierenden Betrieb der elektrischen Maschine zu erreichen. Wird das Kühlmedium im rotierenden Betrieb der elektrischen Maschine verteilt, also dann, wenn es gebraucht wird, da die elektrische Maschine Leistung wandelt, so wird die Kühlungseffizienz gesteigert. Es werden also verschiedene Aspekte, welche mit einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine kombinierbar sind, vorgeschlagen, nämlich ein Fangkörper um das Medium in die Kühlmittelleitung bzw. eine Zentralbohrung des Rotors bzw. einer Welle zu führen, ein Verteilerrad, ein Ausschöpfrad, ein Gehäuse der elektrischen Maschine mit einer Rückfuhrfunktion, und/oder ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil.
Weiter zusammenfassend beschrieben, kann es bei einer vorteilhaften Umsetzung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Kühlmedium mittels zweier Räder zu dem Stator bzw. zu Wickelköpfen des Stators zu verteilen. Dabei ist das eine Rad ein reines Verteilerrad und dient dazu, das Kühlmedium von der Kühlmittelleitung des Rotors, beispielhaft als eine Innenbohrung einer Welle bezeichnet, zu den erwärmten Wickelköpfen zu führen und/oder zu verteilen. Dabei dient das zweite Rad einerseits auch als Verteilerrad und ist zusätzlich als Ausschöpfrad oder als Schöpfrad ausgestaltet. Mittels der Ausschöpffunktion kann erreicht werden, dass ein Pegel bzw. ein Niveau, ein Level oder ein Spiegel an Kühlmedium in einem Maschinenraum, auch als Motorraum oder Gehäuseinnenraum bezeichnet, einen Spalt bzw. Luftspalt der elektrischen Maschine nicht überschreitet. Somit können die Schleppverlust bzw. das Schleppmoment gering gehalten werden. Durch das wiederholte bzw. wiederkehrende Ausschöpfen des Maschinenraumes wird sichergestellt, dass keine Ansammlung an Kühlmedium neben der elektrischen Maschine aufstockt, sondern dass das Kühlmedium in die Getriebeeinheit zurückgeführt wird. Dabei wird ferner vorgeschlagen, dass ein Motorgehäuse so gestaltet wird, dass das Kühlmedium, welches sich auf der Seite des Verteilerrades befindet, wieder in Richtung Ausschöpfrad fließen kann. Also wird eine Verteilung des Kühlmittels einerseits mit einem mono-funktionellen bzw. uni-funktionellen Verteilerrad und andererseits mit einem bi-funktionellen Verteiler- und Ausschöpfrad realisiert.
Man kann auch sagen, dass erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, ein Getriebeöl bei einer getriebenahen Anordnung einer elektrischen Maschine zu verwenden. Diese Lösung ist insbesondere für/als ein in ein Getriebegehäuse integriertes Hybridmodul geeignet. Dabei kann eine Medienzuführung bzw. eine Kühlmittelzuführung als ein Fangkörper gestaltet werden. Der Fangkörper kann ferner in Umfangsrichtung um einen Rotor, bzw. um einen in das Getriebe ragenden/kragenden Abschnitt des Rotors bzw. einer Rotorwelle vorgesehen sein, um das Getriebeöl in eine Bohrung in der E-Motorwelle zu bewegen. Dabei kann ferner eine Verteilung des Kühlmittels einerseits mit einem uni-funktionellen bzw. mono-funktionellen Verteilerrad und andererseits mit einem bi-funktionellen Verteiler- und Ausschöpfrad erfolgen. Damit wird eine gezielte Zuführung des Kühlmittels an den Stator, insbesondere an einen Wickelkopf des Stators, möglich, so dass eine Leistung der elektrischen Maschine gesteigert werden kann. Das Kühlmittel kann durch ein Ausschöpfrad zurückgeführt werden. Die Räder sind jeweils in axialen Endbereichen des Moduls vorgesehen. Durch den Rotor bzw. die Rotorwelle, auch als E-Motorwelle bezeichnet, fließt das Öl mittig in die elektrische Maschine / den E-Motor und wird durch eine Rotation des Rotors verteilt. Um eine Verteilung im Stillstand zu vermeiden sind Rückschlagventile vorgesehen, bevor das Öl in den Innenraum gelangt. Die vorgeschlagene elektrische Maschine unterscheidet sich bauraumlich axial und/oder radial von einer bekannten aktiven Statorkühlung, welche zusätzliche Bauteile benötigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
2 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung / Längsschnittdarstellung der elektrischen Maschine von 1,
3 eine perspektivische Darstellung eines Fangköpers der elektrischen Maschine von 1 in exemplarischer Einbaulage,
4 eine perspektivische und freigestellte Darstellung des Fangkörpers von 3,
5 eine Längsschnittdarstellung der elektrischen Maschine von 1 bei Vorliegen einer Neigung im Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug,
6 eine perspektivische Darstellung einer Zwischenwand gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in exemplarischer Einbaulage,
7 eine perspektivische und freigestellte Darstellung der Zwischenwand von 6, und
8 eine in einer Radialebene geschnittene und vergrößerte Darstellung der Zwischenwand von 7.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und sollen nur dem Verständnis der Erfindung dienen. Die gleichen Elemente bzw. vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in der anderen Ausführungsform enthalten sein. Sie sind also untereinander austauschbar.
Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform einer elektrischen Maschine 1 gemäß der Erfindung. Die elektrische Maschine 1 hat einen Rotor 2. Der Rotor 2 ist rotationssymmetrisch zu einer Achse 3 und hat eine Rotorwelle 4, einen Rotorhauptkörper 5 und ein Zahnrad 6. Die Achse 3 definiert eine axiale Richtung, eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung. Der Rotorhauptkörper 5 ist beispielhaft aus einem Käfig (nicht gezeigt) mit zueinander isolierten, in Axialrichtung geschichteten Blechen (nicht gezeigt) aufgebaut. In dem Rotor 2, genauer in der Rotorwelle 4, ist zentral und entlang der Achse 3 eine Kühlmittelleitung 7 gebildet. Von der Kühlmittelleitung 7 zweigen Abgabeöffnungen 8 ab. Die Abgabeöffnungen 8 erstrecken sich im Wesentlichen radial.
In den Abgabeöffnungen 8 sind Ventile 9 angeordnet. Die Ventile 9 sind Rückschlagventile und sind in dem Rotor 2, genauer gesagt in der jeweiligen in der Rotorwelle 4 gebildeten Abgabeöffnung 8, radial angeordnet. Die Ventile 9 sind sowohl selbstschließend, als auch fliehkraftbetätigt. Mit anderen Worten beschrieben, eine Rückschlagfunktion der Ventile 9 öffnet das jeweilige Ventil 9, wenn sich die Rotorwelle 4 mit zumindest einer festgelegten Drehzahl um die Achse 3 herum dreht, und schließt das jeweilige Ventil 9, wenn sich die Rotorwelle 4 mit einer geringeren als der festgelegten Drehzahl dreht. Diese festgelegte Drehzahl wird im Folgenden als Ventilöffnungsdrehzahl bezeichnet.
Die elektrische Maschine 1 hat auch einen Stator 10. Der Stator 10 ist radial außerhalb des Rotors 2 angeordnet. Der Stator 10 ist axial im Bereich des Rotorhauptkörpers 5 angeordnet, und ein Innendurchmesser 11 des Stators 10 ist von einem Außendurchmesser (nicht gezeigt) des Rotorhauptkörpers 5 um einen Spalt 12 beabstandet. Der Spalt 12 ist im Wesentlichen zylindrisch.
An dem Rotor 2, genauer gesagt an der Rotorwelle 4, sind zwei Verteilerräder 13 befestigt, sie sind also rotorfest. Jedes der Verteilerräder 13 hat einen Leitabschnitt 14, der sich als Leitwand in radialer Richtung erstreckt. Die Abgabeöffnungen 8 sind in zwei Gruppen 15 angeordnet. Jeweils eine der Gruppen 15 an Abgabeöffnungen 8 hat zumindest zwei Abgabeöffnungen 8. Innerhalb der jeweiligen Gruppe 15 sind die Abgabeöffnungen 8 in Umfangsrichtung verteilt. Jeweils eine Gruppe 15 ist axial endseitig des Rotorhauptkörpers 5 angeordnet. Die Verteilerräder 13 sind so angeordnet, dass der jeweilige Leitabschnitt 14 in axialer Richtung zwischen dem Rotorhauptkörper 5 und der jeweils dazu axial endseitig angeordneten Gruppe 15 an Abgabeöffnungen 8 angeordnet ist. Der jeweilige Leitabschnitt 14 ist also zwischen dem Spalt 12 und den jeweiligen Abgabeöffnungen 8 angeordnet.
Der Stator 2 hat zwei axial endseitige Endabschnitte 16. Diese Endabschnitte 16 sind vorliegend Wickelköpfe. Die Endabschnitte 16 kragen in axialer Richtung über den Rotorhauptköper 5 hervor. Die Verteilerräder 13 haben jeweils einen Verteilabschnitt 17. Der jeweilige Verteilabschnitt 17 ist auf den jeweiligen Endabschnitt 16 gerichtet. In/an dem jeweiligen Verteilerrad 13 sind Turbinenblätter 18 gebildet. Vorliegend sind die Turbinenblätter 18 radial im Bereich des jeweiligen Verteilabschnitts 17 gebildet.
Der Rotor 2 ist um die Achse 3 herum relativ zu dem Stator 10 rotierbar. Führt der Rotor 2 eine solche Rotationsbewegung aus, so wirkt eine Fliehkraft auf ein Kühlmittel (nicht gezeigt), welches sich zuerst in der Kühlmittelleitung 7 befindet. In der 1 ist mit Pfeilen angedeutet, entlang welcher Pfade das Kühlmittel gefördert wird. Die Fliehkraft drückt das Kühlmittel an eine Innenwand (nicht gezeigt) der Kühlmittelleitung. Von dort wird das Kühlmittel, d.h. vorzugsweise ein Teil des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 7, durch die Fliehkraft in eine Abgabeöffnung 8 gedrückt. Wenn die Rotationsbewegung die Ventilöffnungsdrehzahl überschreitet, öffnen sich die Ventile 9, und die Fliehkraft fördert das Kühlmittel durch die jeweilige Abgabeöffnung 8. Das Kühlmittel wird aus der Abgabeöffnung 8 abgegeben. Wegen der Fliehkraft wird das aus der jeweiligen Abgabeöffnung 8 abgegebene Kühlmittel durch das jeweilige rotorfeste Verteilerrad 13 fliehkraftgefördert. Das Kühlmittel erreicht dann den jeweiligen Verteilabschnitt 17 und wird von diesem unter der Einwirkung der Fliehkraft an den jeweiligen Endabschnitt 16 abgegeben bzw. verteilt. Der Endabschnitt 16 hat Wärmeenergie, welche an das Kühlmittel abgegeben wird. Auf diese Weise wird der Endabschnitt 16 und somit der Stator 2 durch das Kühlmittel gekühlt.
Die elektrische Maschine 1 ist von einem Gehäuse 19 umgeben, an dem der Stator 10 fest angebracht ist. Das Gehäuse 19 der elektrischen Maschine 1 ist mit einem Getriebegehäuse 20 fest verbunden. Das Gehäuse 19 und ein Teil des Getriebegehäuses 20 bilden zusammen in Radialrichtung eine zylindrische Wand 21 mit einen Innendurchmesser 22. Die zylindrische Wand 21 definiert einen Maschinenraum 31. Der Maschinenraum 31 kann auch als Motorraum oder als Generatorraum bezeichnet werden. Des Weiteren wäre auch die Bezeichnung „Maschinengehäuseinnenraum“, bezogen auf das Gehäuse 19, denkbar.
An einem in Schwerkraftrichtung unteren Ende 23 des Gehäuses 19 ist zwischen dem Stator 2 und dem Gehäuse 19 eine Kavität 24 vorhanden. Die Kavität 24 erstreckt sich axial und mündet beidseits des Stators 10 in den Maschinenraum 31. Vorliegend ist die Kavität 24 eine Leitung. Das Kühlmittel kann durch die Kavität 24 von einer axialen Seite des Stators 10 zu der anderen axialen Seite des Stators 10 fließen.
An einem der Verteilerräder 13, nämlich in den 1, 2 und 5 an dem linken Verteilerrad 13, ist ein Schöpfabschnitt 25 gebildet. Daher wird das linke Verteilerrad 13 auch als Schöpfrad 28 oder als Ausschöpfrad bezeichnet. Der Schöpfabschnitt 25 hat radial außen einen Durchmesser 26, welcher größer als der Innendurchmesser 11 des Stators 10 und kleiner als der Innendurchmesser 22 der zylindrischen Wand 21 ist.
Der Durchmesser 26 ist also hinsichtlich seiner radialen Position zwischen dem Innendurchmesser 11 des Stators 10 und dem Innendurchmesser 22 der zylindrischen Wand angeordnet. Wenn sich also das Kühlmittel an dem unteren Ende 23 des Gehäuses 19 bzw. der zylindrischen Wand 21 sammelt, so taucht bei einem steigenden Kühlmittelspiegel 27 zuerst der Schöpfabschnitt 25 in das Kühlmittel, ehe der Kühlmittelspiegel 27 den Spalt 12 erreicht. Wenn das Schöpfrad 28 um die Achse 3 rotiert, kann das Schöpfrad 28 das Kühlmittel aus dem unteren Ende 23 weg fördern. Somit kann verhindert werden, dass das Kühlmittel in den Spalt 12 eindringt und ein Schleppmoment erzeugt. Der Kühlmittelspiegel 27 definiert einen Kühlmittelsumpf 30.
Eine Auslassöffnung 29 schließt sich axial an die zylindrische Wand 21 an. Das Schöpfrad 28 ist axial zu der Auslassöffnung 29 benachbart, und der Schöpfabschnitt 25 ist auf die Auslassöffnung 29 gerichtet. Ein durch den Schöpfabschnitt 25 aus dem Kühlmittelsumpf 30 geförderter Teil des Kühlmittels wird daher in die Auslassöffnung 29 gefördert. Das Kühlmittel fließt dann durch die Auslassöffnung 29 aus dem Maschinenraum 31 ab. Daher kann das Kühlmittel nicht zurück fließen und ein Schleppmoment in dem Spalt 12 verursachen. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Auslassöffnung 29 von dem Kühlmittelsumpf 30 beabstandet ist. Vorzugsweise ist die Auslassöffnung 29 in Schwerkraftrichtung oben angeordnet, um dann mittels der Schwerkraft das Kühlmittel weg fördern zu können.
Eine Rückführung des Kühlmittels in den Maschinenraum 31 wird nun anhand der Fign. 2 bis 4 beschrieben. An die Auslassöffnung 29 schließt sich in Strömungsrichtung eine Auslassleitung 32 an, welche in einen Getrieberaum 33 mündet, der durch das Getriebegehäuse 20 definiert ist. In dem Getrieberaum 33 ist ein Getriebe (nicht gezeigt) aufgenommen, das ein getriebeseitiges Zahnrad 34 hat. Das getriebeseitige Zahnrad 34 kämmt mit dem Zahnrad 6 des Rotors 2. Die Rotorwelle 4 hat auf Seiten des Getriebes eine Stirnseite 35. Das Zahnrad 6 ist zu der Stirnseite 35 benachbart, wobei vorzugsweise eine Stirnseite 36 des Zahnrads 6 mit der Stirnseite 35 der Rotorwelle 4 fluchtet. Das Zahnrad 6 kann auch einstückig mit der Rotorwelle 4 gebildet sein.
An bzw. in der Stirnseite 35 der Rotorwelle 4 ist zentral, d.h. radial innen bzw. näherungsweise mittig, eine Zuführöffnung 37 gebildet. Die Zuführöffnung 37 ist eine Mündung der Kühlmittelleitung 7. Durch die Zuführöffnung 37 kann das Kühlmittel der Kühlmittelleitung 7 zugeführt werden.
Das Zahnrad 6 hat eine Verzahnung 38. Die Verzahnung 38 ist eine Außenverzahnung und wirkt als ein Förderabschnitt des Rotors 2. Beispielsweise kann das Zahnrad 6 in einem Ölsumpf (nicht gezeigt) des Getriebes planschen. Alternativ kann beispielsweise das Zahnrad 34 des Getriebes in dem Ölsumpf des Getriebes planschen und beispielsweise über Scherkräfte einen Teil des Öls aus dem Ölsumpf zu dem Zahnrad 6 fördern. Das Öl des Ölsumpfs des Getriebes hat beispielsweise die Aufgabe, das Getriebe zu schmieren und zu kühlen, und wird daher als Getriebeöl bezeichnet. Das Öl dient auch als das Kühlmittel der elektrischen Maschine 1. Im Folgenden wird dieses Medium zur erleichterten Lesbarkeit weiterhin als das Kühlmittel bezeichnet.
Das Zahnrad 6 ist radial außen von einem Fangkörper 39 umgeben. Der Fangkörper 39 erstreckt sich in Umfangsrichtung teilweise, so dass das Zahnrad 6 mit dem Zahnrad 34 kämmen kann, und dass das Kühlmittel in einen Fangkörperinnenraum 40, der durch den Fangkörper 39 definiert ist, eindringen kann. Das Kühlmittel wird durch das Zahnrad 6 in dem Fangkörperinnenraum 40 gefördert. Wie anhand der Pfeile in 4 angedeutet ist, kann das Kühlmittel an einer Innenwand 41 des Fangkörpers strömen. Das Kühlmittel gelangt dann zumindest teilweise in eine von zwei Fangrinnen 42, die sich an dem Fangkörper axial erstrecken. An einer Stirnseite 43 des Fangkörpers sind zwei Leitrinnen 44 gebildet, die sich radial erstrecken. Die Fangrinnen 42 münden jeweils in eine der Leitrinnen 44, welcher beide über eine kurze Leitung 45 in die Kühlmittelleitung 7 münden. Somit gelangt das Kühlmittel aus dem Ölsumpf des Getriebes, gegebenenfalls über das Zahnrad 34, mittels des Zahnrads 6 an die Innenwand 41, und gelangt von der Innenwand 41 über die Fangrinnen 42 und die Leitrinnen 44 sowie über die Leitung 45 in die Kühlmittelleitung 7. Folglich wird das Kühlmittel von dem Getriebe der elektrischen Maschine zugeführt. Dabei bilden die Fangrinnen 42, die Leitrinnen 44 und die Leitung 45 einen Leitabschnitt 46 des Fangkörpers 39.
Wie anhand der 5 gezeigt ist, sind der Fangkörper 39, der Leitabschnitt 46, die Zuführöffnung 37, die Kühlmittelleitung 7 und die Abgabeöffnungen 8 der Gruppe 15, welche der Stirnseite 35 der Rotorwelle 4 am nächsten ist, so angeordnet und dimensioniert, dass bei einem Neigungswinkel α der elektrischen Maschine 1 zur Horizontalen das Kühlmittel die Abgabeöffnungen 8 erreicht. Somit ist auch bei einer Neigung der elektrischen Maschine oder bei Vorliegen einer auf das Kühlmittel wirkenden Querbeschleunigung / Zentrifugalkraft / Zentripetalkraft / Fliehkraft eine Kühlung der elektrischen Maschine sichergestellt.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der 6 bis 8 dargestellt.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Innenwand 41 des Fangkörpers 39 durch einen Abschnitt des Getriebegehäuses 20 gebildet. Der Fangkörper 39 ist also zumindest teilweise einstückig durch das Getriebegehäuse 20 gebildet.
Bei der zweiten Ausführungsform ist in dem Fangkörperinnenraum 40 eine Zwischenwand 47 bzw. ein zweiter Fangkörper 47 vorgesehen. Die Zwischenwand 47 umgibt das Zahnrad 6 also radial außen und erstreckt sich in Umfangsrichtung teilweise. Die Zwischenwand hat den Leitabschnitt 46 mit den Fangrinnen 42, den Leitrinnen 44 und der Leitung 45. In einem Bereich der Zwischenwand 47, der sich zwischen den Fangrinnen 42 erstreckt, sind radial orientierte Öffnungen 48 vorhanden. Die Öffnungen 48 sind regelmäßig angeordnet, man kann auch von einer Perforierung sprechen. Die Öffnungen 48 können auch als Durchgangslöcher 48 durch die Zwischenwand 47 bezeichnet werden.
Wenn das Zahnrad 6 das Kühlmittel an der Zwischenwand 47 entlang fördert, so wirkt eine Fliehkraft auf das Kühlmittel. Wegen der Fliehkraft tritt das Kühlmittel dann zumindest teilweise durch die Öffnungen 47 hindurch und befindet sich danach in einem Zwischenraum 49 zwischen der Zwischenwand 47 und der Innenwand 41. Der Zwischenraum 49 wird also durch die Zwischenwand 47 und die Innenwand 41 des Fangkörpers 41 definiert. Der Zwischenraum 49 ist ein Abteil des Fangkörperinnenraums 40. Die Zwischenwand 47 ist so nahe zu der Innenwand 41 beabstandet, dass auf das Kühlmittel in dem Zwischenraum 49 ein Kapillareffekt wirkt. Wegen des Kapillareffekts tritt das Kühlmittel nicht infolge der Schwerkraft wieder durch die Öffnungen 47 hindurch aus dem Zwischenraum 49 aus, sondern strömt zu den Fangrinnen 42. Dort tritt das Kühlmittel durch Schlitze 50, die allgemein auch als Öffnungen bezeichnet werden könnten, hindurch aus dem Zwischenraum 49 aus, und gelangt in die Fangrinnen 42.
Im Übrigen wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Rotor
3: Achse
4: Rotorwelle
5: Rotorhauptkörper
6: Zahnrad
7: Kühlmittelleitung
8: Abgabeöffnung
9: Ventil
10: Stator
11: Innendurchmesser des Stators
12: Spalt
13: Verteilerrad
14: Leitabschnitt
15: Gruppe an Abgabeöffnungen
16: Endabschnitt / Wickelkopf
17: Verteilabschnitt
18: Turbinenblatt
19: Gehäuse der elektrischen Maschine
20: Getriebegehäuse
21: zylindrische Wand
22: Innendurchmesser der zylindrischen Wand
23: unteres Ende
24: Kavität
25: Schöpfabschnitt
26: Durchmesser des Schöpfabschnitts
27: Kühlmittelspiegel
28: Schöpfrad
29: Auslassöffnung
30: Kühlmittelsumpf
31: Maschinenraum
32: Auslassleitung
33: Getrieberaum
34: getriebeseitiges Zahnrad
35: Stirnseite der Rotorwelle
36: Stirnseite des Zahnrads
37: Zuführöffnung
38: Verzahnung / Förderabschnitt
39: Fangkörper
40: Fangkörperinnenraum
41: Innenwand des Fangkörpers
42: Fangrinne
43: Stirnseite des Fangkörpers
44: Leitrinne
45: Leitung
46: Leitabschnitt
47: Zwischenwand
48: Öffnung
49: Zwischenraum
50: Schlitz
α: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013020332 A1 [0007]

Claims

Elektromotor (1) mit Ölkühlung, mit einem um eine Achse (3) rotierbaren Rotor (2), in dem radial zentral eine sich entlang der Achse (3) erstreckende Kühlmittelleitung (7) gebildet ist, die zumindest eine sich radial erstreckende Abgabeöffnung (8) hat, und mit einem im Wesentlichen radial außerhalb des Rotors (2) angeordneten Stator (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein rotorfestes Verteilerrad (13) zum fliehkraftbedingten Fördern eines aus der Abgabeöffnung (8) abgebbaren Kühlmittels vorgesehen ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrad (13) einen Verteilabschnitt (17) aufweist, welcher auf einen axialen Endabschnitt (16) des Stators (10) ausgerichtet ist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgabeöffnung (8) ein Ventil (9) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitung (7) an einer Stirnseite (35) des Rotors (2) eine Zuführöffnung (37) zum Einleiten des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung (7) besitzt.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor (2) ein Förderabschnitt (38) vorgesehen ist, welcher radial und zumindest teilweise in Umfangsrichtung von einem Fangkörper (39) umgeben ist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitabschnitt (46) vorgesehen ist, welcher dazu vorbereitet ist, mittels Schwerkraft ein Kühlmittel von dem Fangkörper (39) zu der Zuführöffnung (37) zu leiten.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Förderabschnitt (38) und einer Innenwand (41) des Fangkörpers (39) eine Zwischenwand (47), einen Zwischenraum (49) definierend, angeordnet ist, welche in radialer Richtung zumindest eine Öffnung (48) aufweist, wobei die Zwischenwand (47) so von der Innenwand (41) beabstandet ist, dass auf ein Kühlmittel, wenn es in den Zwischenraum (49) gelangt, ein Kapillareffekt wirkt.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) von einer zylindrischen Wand (21) umgeben ist, und dass an zumindest einem Verteilerrad (13) ein Schöpfabschnitt (25) gebildet ist, wobei ein Durchmesser des Schöpfabschnitts (25) größer als ein Innendurchmesser (11) des Stators (10) und kleiner als ein Innendurchmesser (22) der zylindrischen Wand (21) ist, und wobei sich an einer zu dem Schöpfabschnitt (25) benachbarten Stelle eine Auslassöffnung (29) axial an die zylindrische Wand (21) anschließt.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass axial beidseitig eines Rotorhauptkörpers (5) jeweils zumindest ein Verteilerrad (13) vorgesehen ist, und dass zwischen dem Stator (10) und der zylindrischen Wand (21) eine Kavität (24) vorliegt, welche axial beidseitig des Stators (10) in einen durch die zylindrische Wand (21) definierten Motorraum (31) mündet.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) dazu vorbereitet ist, mit einem Getriebe verbunden zu werden, wobei als Kühlmittel ein Getriebeöl vorgesehen ist.