DE102024200549B3 - Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle - Google Patents
Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicleInfo
- Publication number
- DE102024200549B3 DE102024200549B3 DE102024200549.5A DE102024200549A DE102024200549B3 DE 102024200549 B3 DE102024200549 B3 DE 102024200549B3 DE 102024200549 A DE102024200549 A DE 102024200549A DE 102024200549 B3 DE102024200549 B3 DE 102024200549B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- storage chamber
- assigned
- coils
- coolant
- rotor arrangement
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K1/325—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium between salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Es wird eine Rotoranordnung einer fremderregten elektrischen Maschine (13) mit einer Rotorhohlwelle (1) mit einem Blechpaket (3) und mit mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Spulen (5) vorgeschlagen, wobei jeweils benachbarte Spulen (5) über einen Wicklungshalter (6) gehalten und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Rotorhohlwelle (1) einen mit Kühlmittel durchströmten Innenraum (2) aufweist, wobei zumindest eine in einem Hohlraum zwischen benachbarten Spulen (5) sich axial erstreckende Staukammer (7) zum Aufnehmen von Kühlmittel vorgesehen ist, wobei die Staukammer (7) mit dem Innenraum (2) der Rotorhohlwelle (1) zur Kühlmittelversorgung strömungsmäßig verbunden ist, und wobei im Bereich zumindest eines Endes der Staukammer (7) ein reduzierter Abfluss des Kühlmittels aus der Staukammer (7) durch zumindest ein Begrenzungselement (8) realisierbar ist. Ferner wird eine fremderregte elektrische Maschine (13) mit einer Rotoranordnung vorgeschlagen. Zudem wird ein Fahrzeug (14) mit zumindest einer fremderregten elektrischen Maschine (13) vorgeschlagen.A rotor arrangement of a separately excited electrical machine (13) is proposed, comprising a hollow rotor shaft (1) with a laminated core (3) and with a plurality of coils (5) arranged side by side in the circumferential direction, wherein adjacent coils (5) are held by a winding holder (6) and spaced from one another in the circumferential direction. The hollow rotor shaft (1) has an interior space (2) through which coolant flows. At least one accumulation chamber (7) extending axially in a cavity between adjacent coils (5) is provided for receiving coolant. The accumulation chamber (7) is fluidly connected to the interior space (2) of the hollow rotor shaft (1) for supplying coolant. In the region of at least one end of the accumulation chamber (7), a reduced outflow of the coolant from the accumulation chamber (7) can be achieved by means of at least one limiting element (8). Furthermore, a separately excited electrical machine (13) with a rotor arrangement is proposed. In addition, a vehicle (14) with at least one separately excited electric machine (13) is proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung einer fremderregten elektrischen Maschine gemäß der im Patentanspruches 1 beschriebenen Gattung. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer Rotoranordnung sowie ein Fahrzeug mit einer fremderregten elektrischen Maschine.The present invention relates to a rotor arrangement of a separately excited electrical machine according to the type described in claim 1. Furthermore, the invention relates to an electrical machine with a rotor arrangement and a vehicle with a separately excited electrical machine.
Aus der Fahrzeugtechnik sind fremderregte elektrische Maschinen zum Beispiel als Elektromotoren bekannt, bei denen ein magnetisches Rotorfeld durch den Stromfluss durch mehrere Spulen an einem Blechpaket der Rotorwelle erzeugt wird. Aufgrund der Leistungserhöhung bei fremderregten elektrischen Maschinen ist eine deutlich höhere Kühlleistung notwendig, um thermisch bedingte Verluste zu minimieren. Es hat sich gezeigt, dass eine Rotorkühlung durch eine mit Kühlmittel durchströmte Rotorhohlwelle nicht ausreicht, um die auftretende Wärme in dem Rotor, insbesondere in den Spulen des Rotors, ausreichend abzuführen.Separately excited electrical machines are known from automotive engineering, for example, as electric motors, in which a magnetic rotor field is generated by the current flowing through several coils on a laminated core of the rotor shaft. Due to the increased power of separately excited electrical machines, significantly higher cooling capacity is required to minimize thermal losses. It has been shown that rotor cooling by a hollow rotor shaft through which coolant flows is insufficient to adequately dissipate the heat generated in the rotor, especially in the rotor coils.
Vorrichtungen zur Rotorkühlung sind aus dem Stand der Technik beispielsweise aus
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotoranordnung einer fremderregten elektrischen Maschine und eine fremderregte elektrische Maschine mit der Rotoranordnung sowie ein Fahrzeug mit der fremderregten elektrischen Maschine vorzuschlagen, welche konstruktiv einfach und kostengünstig eine direkte Kühlung der Spulen ermöglicht.Accordingly, the object of the present invention is to propose a rotor arrangement of a separately excited electrical machine and a separately excited electrical machine with the rotor arrangement as well as a vehicle with the separately excited electrical machine, which enables direct cooling of the coils in a structurally simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1 or 10 or 11, wherein advantageous and claimed developments result from the subclaims and the description as well as the drawings.
Demnach wird eine Rotoranordnung einer fremderregten elektrischen Maschine mit einer Rotorhohlwelle mit einem Blechpaket und mit mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Spulen vorgeschlagen, wobei jeweils benachbarte Spulen über einen Wicklungshalter gehalten und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und wobei die Rotorhohlwelle einen mit Kühlmittel durchströmten Innenraum aufweist. Um eine konstruktiv einfache und kostengünstige direkte und ausreichende Kühlung des Rotors, insbesondere der Spulen, zu ermöglichen, wird zumindest eine in einem Hohlraum zwischen benachbarten Spulen sich axial erstreckende Staukammer zum Aufnehmen von Kühlmittel vorgesehen, wobei die Staukammer mit dem Innenraum der Rotorhohlwelle zur Kühlmittelversorgung strömungsmäßig verbunden ist, und wobei im Bereich zumindest eines Endes der Staukammer ein reduzierter Abfluss des Kühlmittels aus der Staukammer durch zumindest ein Begrenzungselement realisierbar ist.Accordingly, a rotor arrangement of a separately excited electrical machine is proposed, comprising a hollow rotor shaft with a laminated core and a plurality of coils arranged side by side in the circumferential direction, wherein adjacent coils are held by a winding holder and spaced from one another in the circumferential direction, and wherein the hollow rotor shaft has an interior space through which coolant flows. In order to enable structurally simple and cost-effective direct and sufficient cooling of the rotor, in particular of the coils, at least one accumulation chamber extending axially in a cavity between adjacent coils is provided for accommodating coolant, wherein the accumulation chamber is fluidly connected to the interior of the hollow rotor shaft for supplying coolant, and wherein, in the region of at least one end of the accumulation chamber, a reduced outflow of the coolant from the accumulation chamber can be realized by at least one limiting element.
Bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung wird ein Hohlraum bzw. eine Kavität zwischen zwei benachbarten Spulen als Staukammer zum Aufnehmen für das Kühlmedium bzw. Kühlmittel genutzt. Da die Staukammer strömungsmäßig mit dem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum der Rotorhohlwelle verbunden ist, wird aufgrund der Rotation der Rotorhohlwelle mittels Fliehkraft das Kühlmittel quasi automatisch bzw. zwangsgeführt aus dem Innenraum in die Staukammer gefördert. Aufgrund der vorgesehenen Begrenzungselemente und dem damit verbundenen reduzierten Abfluss des Kühlmittels aus der Staukammer, staut sich das Kühlmittel in der Staukammer an, sodass jeweils Außenflächen zweier benachbarter Spulen ausreichend mit Kühlmittel aus der zugeordneten Staukammer zur direkten Kühlung benetzt werden. Somit wird der zur Verfügung stehende Hohlraum in der Staukammer als zusätzlicher Kühlpfad optimal genutzt, um die entstehende Wärme in den Spulen direkt aus dem Rotor abzuführen.In the proposed rotor arrangement, a hollow space or cavity between two adjacent coils is used as a storage chamber to accommodate the cooling medium or coolant. Since the storage chamber is fluidly connected to the interior of the hollow rotor shaft through which coolant flows, the rotation of the hollow rotor shaft causes the coolant to be conveyed quasi-automatically or forcibly from the interior into the storage chamber by centrifugal force. Due to the provided limiting elements and the associated reduced outflow of coolant from the storage chamber, the coolant accumulates in the storage chamber so that the outer surfaces of two adjacent coils are sufficiently wetted with coolant from the associated storage chamber for direct cooling. The available hollow space in the storage chamber is thus optimally utilized as an additional cooling path to dissipate the heat generated in the coils directly from the rotor.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Begrenzungselement zumindest einem Ende jeder Staukammer zugeordnet ist und zumindest im Bereich des zugeordneten Endes der Staukammer derart geformt ist, dass ein die Staukammer begrenzender Überlauf vorgesehen ist. Auf diese Weise wird konstruktiv einfach ein reduzierter Abfluss des Kühlmittels aus der Staukammer durch das Begrenzungselement realisiert, sodass das durch die Rotation der Rotorhohlwelle kontinuierlich eintretende Kühlmittel aufgrund des gebildeten Überlaufs bis zu einer vorbestimmten Überlaufhöhe aufgestaut wird, sodass unabhängig vom Volumenstrom des Kühlmittels bzw. It is particularly preferred if the limiting element is assigned to at least one end of each accumulation chamber and is shaped, at least in the region of the assigned end of the accumulation chamber, such that an overflow is provided that limits the accumulation chamber. In this way, a reduced outflow of the coolant from the accumulation chamber through the limiting element is achieved in a structurally simple manner, so that the coolant continuously entering due to the rotation of the hollow rotor shaft is dammed up to a predetermined overflow height due to the overflow formed, so that regardless of the volume flow of the coolant or
Kühlmediums ein vorbestimmter Kühlmittelstand in der Staukammer bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung sichergestellt ist.Cooling medium a predetermined coolant level in the storage chamber is ensured with the proposed rotor arrangement.
Beispielsweise kann bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung eine einem Ende der Staukammer zugewandte äußere Form des plattenförmigen Begrenzungselementes im Längsschnitt etwa rampenförmig oder dergleichen zum Reduzieren des radialen Abstandes zwischen dem Begrenzungselement und dem Blechpaket ausgeführt sein. Durch die gewählte Form des Begrenzungselements wird eine einfache und kostengünstige Ausführung des Überlaufes realisiert.For example, in the proposed rotor arrangement, an outer shape of the plate-shaped limiting element facing one end of the storage chamber can be designed in a longitudinal section with a ramp or similar shape to reduce the radial distance between the limiting element and the laminated core. The selected shape of the limiting element enables a simple and cost-effective design of the overflow.
Vorzugsweise kann jedem Ende der Staukammer ein entsprechendes Begrenzungselement oder dergleichen zugeordnet sein, sodass beidseitig in der Staukammer jeweils ein Überlauf realisiert wird.Preferably, each end of the storage chamber can be provided with a corresponding limiting element or the like, so that an overflow is realized on both sides in the storage chamber.
Besonders konstruktiv einfach wird die Staukammer bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung dadurch realisiert, dass die Staukammer in Umfangsrichtung durch zugeordnete benachbarte Spulen und radial außen durch den zugeordneten Wicklungshalter und durch die Begrenzungselemente sowie radial innen durch das Blechpaket begrenzt ist. Somit wird die Staukammer konstruktiv einfach realisiert, um diese als zusätzlichen Kühlpfad bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung zu nutzen. Es können auch Dichtelemente verwendet werden, um ggfs. auftretende Leckagen an den Spulen zu verhindern.The proposed rotor arrangement features a particularly simple design for the accumulation chamber, which is circumferentially bounded by adjacent coils, radially outwardly by the associated winding holder and the limiting elements, and radially inwardly by the laminated core. Thus, the accumulation chamber is designed with a simple design, allowing it to serve as an additional cooling path in the proposed rotor arrangement. Sealing elements can also be used to prevent any leaks that may occur at the coils.
Um die Versorgung der Staukammer mit Kühlmittel aus der Rotorhohlwelle konstruktiv einfach und kostengünstig zu realisieren, kann die strömungsmäßige Verbindung zwischen der Rotorhohlwelle und der Staukammer durch zumindest eine durch die Rotorhohlwelle und das Blechpaket verlaufende Radialbohrung oder dergleichen vorgesehen werden. Es sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten denkbar, die ohne zusätzliche Bauteile eine Kühlmittelversorgung ermöglichen.To ensure a simple and cost-effective supply of coolant to the storage chamber from the hollow rotor shaft, the fluid connection between the hollow rotor shaft and the storage chamber can be provided by at least one radial bore or similar device running through the hollow rotor shaft and the laminated core. Other connection options are also conceivable, allowing a coolant supply without the need for additional components.
Besonders bevorzugt ist es bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung, dass die Radialbohrung axial gesehen etwa mittig der axial verlaufenden Staukammer zugeordnet ist. Auf diese Weise kann das Kühlmittel aus der Rotorhohlwelle mittig bzw. zentral in die zugeordneten Staukammer gefördert werden, sodass sich aufgrund der auftretenden Fliehkräfte das Kühlmittel axial gesehen in beide Richtung der Staukammer strömen bzw. verteilen kann.It is particularly preferred in the proposed rotor arrangement that the radial bore is axially located approximately centrally of the axially extending storage chamber. This allows the coolant to be conveyed centrally from the hollow rotor shaft into the associated storage chamber, so that, due to the resulting centrifugal forces, the coolant can flow or be distributed axially in both directions of the storage chamber.
Insbesondere bei einer mittigen Zuführung des Kühlmittels in jede Staukammer hat es sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf die Kühlleistung erwiesen, dass jedem Ende der Staukammer ein Begrenzungselement zum reduzierten Abfluss zugeordnet ist.In particular, when the coolant is fed centrally into each storage chamber, it has proven particularly advantageous in terms of cooling performance that each end of the storage chamber is assigned a limiting element to reduce outflow.
Um die Kühlleistung bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung zu optimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die über den Umfang des Blechpaketes verteilt angeordneten Spulen über Wicklungshalter gehalten sind, wobei jedem Wicklungshalter zwischen zwei benachbarten Spulen eine Staukammer zugeordnet ist. Die Wicklungsköpfe an einem ersten Ende der Spulen sind gemeinsam über einen ersten Stützring und die Wicklungsköpfe an einem zweiten Ende der Spulen sind gemeinsam über einen zweiten Stützring befestigt, wobei jede Staukammer strömungsmäßig mit dem Innenraum der Rotorhohlwelle zur Kühlmittelversorgung verbunden ist.To optimize the cooling performance of the proposed rotor arrangement, the invention provides that the coils, which are distributed around the circumference of the laminated core, are held by winding holders, with each winding holder being assigned a storage chamber between two adjacent coils. The winding heads at a first end of the coils are jointly secured via a first support ring, and the winding heads at a second end of the coils are jointly secured via a second support ring. Each storage chamber is fluidly connected to the interior of the hollow rotor shaft for coolant supply.
Bei der Anordnung mehrerer über den Umfang verteilter Staukammern ist es erfindungsgemäß, wenn die einem ersten Ende der über den Umfang verteilt angeordneten Staukammern zugeordneten Begrenzungselemente an den ersten Stützring angeformt sind und wenn die einem zweiten Ende der über den Umfang verteilt angeordneten Staukammern zugeordneten Begrenzungselemente an den zweiten Stützring angeformt sind. Auf diese Weise wird die Funktion des Stützringes um die Begrenzungsfunktion an jeder Staukammer erweitert und separate Begrenzungselemente als Bauteile eingespart, da diese nun einteilig mit dem jeweiligen Stützring ausgeführt sind.When arranging several storage chambers distributed around the circumference, it is in accordance with the invention that the limiting elements assigned to a first end of the storage chambers distributed around the circumference are integrally formed on the first support ring, and that the limiting elements assigned to a second end of the storage chambers distributed around the circumference are integrally formed on the second support ring. In this way, the function of the support ring is expanded to include the limiting function at each storage chamber, and separate limiting elements as components are eliminated, since these are now designed as a single piece with the respective support ring.
Bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung sind verschiedene konstruktive Ausführungen des Rotors möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das die Rotorhohlwelle umgebende Blechpaket im Querschnitt etwa sternförmig oder dergleichen mit mehreren radial nach außen stehenden Polen ausgeführt ist, wobei jedem Pol des sternförmigen Blechpaketes jeweils eine Spule mit um den Pol umlaufender Wicklung zugeordnet ist. Demzufolge umlaufen die Wicklungen der Spulen jeweils den zugeordneten Pol, sodass die Spulen mit ihren Wicklungen quasi in Umfangsrichtung nebeneinander über den Umfang des Blechpaketes verteilt sind. Bei dieser Art der Ausführung als gebauter Rotor mit sogenannten Luftspulen werden die einzelnen Komponenten axial und radial an der Rotorhohlwelle befestigt. Dieses Bauprinzip ermöglicht ein offenes Spulendesign, bei dem das Kühlmedium die vorhandene Kavität zwischen jeweils nebeneinander angeordneten Spulen zur Benetzung der Spulenoberflächen vorteilhaft einfach nutzen kann.With the proposed rotor arrangement, various rotor designs are possible. It is particularly advantageous if the laminated core surrounding the hollow rotor shaft has a cross-section that is approximately star-shaped or similar, with several radially outward-facing poles, whereby each pole of the star-shaped laminated core is assigned a coil with a winding encircling the pole. Accordingly, the windings of the coils each revolve around the assigned pole, so that the coils and their windings are distributed side by side in the circumferential direction around the circumference of the laminated core. In this type of design as an assembled rotor with so-called air-core coils, the individual components are attached axially and radially to the hollow rotor shaft. This construction principle enables an open coil design, in which the cooling medium can advantageously and easily utilize the existing cavity between adjacently arranged coils to wet the coil surfaces.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine fremderregte elektrische Maschine mit der vorbeschriebenen Rotoranordnung gelöst, wobei sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.The object underlying the invention is also achieved by a separately excited electrical machine with the rotor arrangement described above, whereby the advantages already described and further advantages are obtained.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einer fremderregten elektrischen Maschine mit der vorbeschriebenen Rotoranordnung gelöst, wobei sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.The object underlying the invention is also achieved by a vehicle with at least one separately excited electric machine with the rotor arrangement described above, whereby the advantages already described and further advantages are obtained.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is further explained below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 eine längs geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung einer fremderregten elektrischen Maschine mit einer Rotorhohlwelle mit einem Blechpaket und mit mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Spulen sowie mit zwei durch Begrenzungselemente jeweils zwischen benachbarten Spulen begrenzten Staukammern zur Kühlung; -
2 eine quer geschnittene Ansicht der Rotoranordnung mit mehreren über den Umfang verteilten mit Kühlmittel aus der Rotorhohlwelle versorgten Staukammern zwischen jeweils benachbarten Spulen; -
3 eine Einzelteilansicht von mit Begrenzungselementen versehenen Stützringen zum Befestigen von zugeordneten nicht weiter dargestellten Wickelköpfen der Spulen; -
4 eine längs geschnittene Ansicht der Rotoranordnung mit mehreren über den Umfang verteilten Radialbohrungen an der Rotorhohlwelle zur Kühlmittelversorgung der Staukammern und mit den Kühlmittelstrom andeuteten Pfeilen; -
5 eine längs geschnittene Ansicht der Rotoranordnung mit in den Staukammern vorgesehenen Begrenzungselementen als Überläufe zum Anstauen des durch Punkte angedeuteten Kühlmittels in den Staukammern; und -
6 eine Einzelteilansicht eines Wicklungshalters der Rotoranordnung.
-
1 a longitudinal section view of a first embodiment of a rotor arrangement according to the invention of a separately excited electrical machine with a hollow rotor shaft with a laminated core and with several circumferentially arranged side by side Coils and two storage chambers for cooling, each delimited by limiting elements between adjacent coils; -
2 a cross-sectional view of the rotor arrangement with several storage chambers distributed over the circumference between adjacent coils and supplied with coolant from the hollow rotor shaft; -
3 a detailed view of support rings provided with limiting elements for fastening associated winding heads of the coils (not shown in more detail); -
4 a longitudinal section view of the rotor arrangement with several radial bores distributed around the circumference on the hollow rotor shaft for supplying coolant to the storage chambers and with arrows indicating the coolant flow; -
5 a longitudinal section of the rotor arrangement with limiting elements provided in the storage chambers as overflows for accumulating the coolant indicated by dots in the storage chambers; and -
6 a detailed view of a winding holder of the rotor assembly.
In den
Die Rotoranordnung weist eine Rotorhohlwelle 1 mit einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum 2 zur Kühlung des Rotors auf. Die Rotorhohlwelle 1 ist von einem Blechpaket 3 umgeben, welches im Querschnitt etwa sternförmig mit mehreren radial nach außen stehenden Polen 4 ausgeführt ist, wobei jedem Pol 4 des sternförmigen Blechpaketes 3 jeweils eine Spule 5 mit um den Pol 4 umlaufender Wicklung zugeordnet ist. Die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten an jeweils benachbarten Polen 4 umlaufenden Spulen 5 werden gemeinsam über einen Wicklungshalter 6 gehalten und werden durch den Wicklungshalter 6 in Umfangsrichtung voneinander beanstandet, sodass ein Hohlraum bzw. eine Kavität zwischen den nebeneinander verlaufenden Spulen 5 gebildet wird.The rotor arrangement has a hollow rotor shaft 1 with an interior space 2 through which coolant flows to cool the rotor. The hollow rotor shaft 1 is surrounded by a laminated core 3, which has an approximately star-shaped cross-section with several radially outward-pointing poles 4, wherein each pole 4 of the star-shaped laminated core 3 is assigned a coil 5 with a winding encircling the pole 4. The coils 5, which are arranged side by side in the circumferential direction and encircle adjacent poles 4, are held together by a winding holder 6 and are spaced apart from one another in the circumferential direction by the winding holder 6, such that a hollow space or cavity is formed between the adjacent coils 5.
Um eine direkte Kühlung der Spulen 5 der Rotoranordnung zu realisieren, wird in dem Hohlraum bzw. Kavität zwischen benachbarten Spulen 5 eine sich axial erstreckende Staukammer 7 zum Aufnehmen von Kühlmittel gebildet, wobei die Staukammer 7 strömungsmäßig mit einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum 2 der Rotorhohlwelle 1 zur Kühlmittelversorgung verbunden ist, wobei im Bereich zumindest eines Endes der Staukammer 7 ein reduzierter Abfluss des Kühlmittels aus der Staukammer 7 durch zumindest ein Begrenzungselement 8 realisierbar ist.In order to realize direct cooling of the coils 5 of the rotor arrangement, an axially extending accumulation chamber 7 for receiving coolant is formed in the hollow space or cavity between adjacent coils 5, wherein the accumulation chamber 7 is fluidly connected to an interior space 2 of the hollow rotor shaft 1 through which coolant flows for the purpose of supplying coolant, wherein in the region of at least one end of the accumulation chamber 7, a reduced outflow of the coolant from the accumulation chamber 7 can be realized by at least one limiting element 8.
Das Begrenzungselement 8 ist dem Ende der Staukammer 7 zugewandt, wobei der dem Ende der Staukammer 7 zugewandte Bereich derart geformt ist, dass ein die Staukammer 7 begrenzender Überlauf vorgesehen ist. Der Überlauf wird dadurch gebildet, dass die zugewandte äußere Forum des etwa plattenförmigen Begrenzungselementes 8 im Längsschnitt etwa rampenförmig oder dergleichen zum Reduzieren des radialen Abstandes zwischen dem Begrenzungselement 8 und dem Blechpaket 3 ausgeführt ist. Wie insbesondere aus
Wie sich beispielsweise aus
In
Die strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Innenraum 2 der Rotorhohlwelle 1 und den Staukammern 7 wird durch mehrere über den Umfang der Rotorhohlwelle 1 verteilt angeordnete Radialbohrungen 12 realisiert, wobei die Radialbohrungen 12 durch die Rotorhohlwelle 1 und das Blechpaket 3 verlaufen und somit in die jeweilige Staukammer 7 etwa mittig münden, wie dies beispielsweise in den
In
In
BezugszeichenReference symbol
- 11
- RotorhohlwelleHollow rotor shaft
- 22
- Innenraum der RotorhohlwelleInterior of the rotor hollow shaft
- 33
- Blechpaket des RotorsRotor lamination package
- 44
- Pole des sternförmigen BlechpaketesPoles of the star-shaped laminated core
- 55
- SpulenWash
- 66
- WicklungshalterWinding holder
- 77
- Staukammerstorage chamber
- 88
- BegrenzungselementBoundary element
- 99
- erster Stützringfirst support ring
- 1010
- zweiter Stützringsecond support ring
- 1111
- PolkopfringPole head ring
- 1212
- RadialbohrungRadial bore
- 1313
- fremderregte elektrische Maschine bzw. Elektromotorseparately excited electrical machine or electric motor
- 1414
- Fahrzeugvehicle
- 1515
- an den Grundkörper des Wicklungshalters angeformter flügelartiger Bereichwing-like area molded onto the base body of the winding holder
- 1616
- an den Grundkörper des Wicklungshalters angeformter flügelartiger Bereichwing-like area molded onto the base body of the winding holder
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024200549.5A DE102024200549B3 (en) | 2024-01-22 | 2024-01-22 | Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle |
| PCT/EP2024/087873 WO2025157552A1 (en) | 2024-01-22 | 2024-12-20 | Rotor assembly of a separately excited electric machine of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024200549.5A DE102024200549B3 (en) | 2024-01-22 | 2024-01-22 | Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102024200549B3 true DE102024200549B3 (en) | 2025-08-14 |
Family
ID=94321680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102024200549.5A Active DE102024200549B3 (en) | 2024-01-22 | 2024-01-22 | Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102024200549B3 (en) |
| WO (1) | WO2025157552A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7146707B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-12-12 | Honeywell International, Inc. | Method of assembling a balanced high speed generator rotor |
| EP2985885A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Thermally conductive rotor wedges |
| DE102022109033A1 (en) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Component for a rotor of an electrical machine with a slot insulation element and a heat sink |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU409339A1 (en) * | 1971-11-04 | 1973-11-30 | ||
| DE102021213812A1 (en) * | 2021-12-06 | 2023-06-07 | Valeo Eautomotive Germany Gmbh | Rotor for an electrical machine with a radial cooling channel in the laminated core |
-
2024
- 2024-01-22 DE DE102024200549.5A patent/DE102024200549B3/en active Active
- 2024-12-20 WO PCT/EP2024/087873 patent/WO2025157552A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7146707B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-12-12 | Honeywell International, Inc. | Method of assembling a balanced high speed generator rotor |
| EP2985885A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Thermally conductive rotor wedges |
| DE102022109033A1 (en) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Component for a rotor of an electrical machine with a slot insulation element and a heat sink |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025157552A1 (en) | 2025-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3507889B1 (en) | Rotor for an electrical machine | |
| EP4087095B1 (en) | Electric machine with rotor cooling | |
| DE102016200423A1 (en) | Electric machine | |
| EP4191838A1 (en) | Rotor for an electric machine having a radial cooling channel in the laminated core | |
| DE102014018223A1 (en) | Electrical machine, in particular asynchronous machine | |
| DE112013003481T5 (en) | Belt-mounted segmented electric machine core and manufacturing process | |
| DE102007043125A1 (en) | Alternator with improved frame construction | |
| DE102015014535A1 (en) | Electric machine, in particular for a motor vehicle | |
| WO2019072489A1 (en) | Rotary shaft with integrated pump element | |
| DE102016210930A1 (en) | Rotor laminated core for an electric machine | |
| DE102021211999B4 (en) | Rotor for a separately excited electrical synchronous machine | |
| EP3020625A1 (en) | Electric nacelle drive | |
| WO2024115011A1 (en) | Rotor and electric machine | |
| DE102024200549B3 (en) | Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle | |
| DE102024200523B3 (en) | Rotor arrangement of a separately excited electrical machine of a vehicle | |
| DE102021131448A1 (en) | Cooling device for a stator with a cooling jacket outside an inner housing part | |
| DE102024129046A1 (en) | Cooling separators for a wound rotor | |
| DE102012200965A1 (en) | Cuboid armature for e.g. electric synchronous machine, has apertures e.g. rotating slots, arranged in circumferential direction and bordered on groove, where cooling medium is guided outwardly and laterally to windings in radial manner | |
| DE102010003246B4 (en) | transverse flux | |
| DE102022134189A1 (en) | Rotor for an electrical machine and electrical machine | |
| DE102022208672A1 (en) | Rotor for an asynchronous machine with cooling channels, asynchronous machine and motor vehicle | |
| DE102019216567A1 (en) | Electric machine comprising a cooling sleeve | |
| DE102023108723A1 (en) | Rotor for an electric traction machine of a motor vehicle and electric traction machine | |
| DE102019128714B4 (en) | External rotor motor with a waveguide winding | |
| DE102023117610B3 (en) | Rotor of an electric motor with stator cooling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division |