DE102023211465A1

DE102023211465A1 - Electric machine

Info

Publication number: DE102023211465A1
Application number: DE102023211465.8A
Authority: DE
Inventors: Marc Fraas; Philipp Licht; Manuel Klingler; Florian Osdoba
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2023-11-17
Filing date: 2023-11-17
Publication date: 2025-05-22
Also published as: WO2025103700A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) mit einem Stator (2) und einer an demselben um eine Drehachse (3) herum drehverstellbar gelagerten Rotorwelle (4), mit einer am Stator (2) angeordneten Primärspule (5) sowie einer an der Rotorwelle (4) angeordneten Sekundärspule (6), die im Betrieb der elektrischen Maschine (1) mit der Primärspule (5) induktiv gekoppelt ist, sodass elektrische Energie von der Primärspule (5) auf die Sekundärspule (6) übertragen wird. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die elektronischen Gleichrichterbauteile (9) einer Gleichrichtervorrichtung (7) innerhalb einer Aufnahme (15) eines Gleichrichtergehäuses (8) der Gleichrichtervorrichtung (7) angeordnet sind und von Kühlkanälen (17) des Gleichrichtergehäuses (8) indirekt gekühlt werden.

The present invention relates to an electrical machine (1) with a stator (2) and a rotor shaft (4) mounted on the stator so as to be rotatably adjustable about a rotational axis (3), with a primary coil (5) arranged on the stator (2) and a secondary coil (6) arranged on the rotor shaft (4), which is inductively coupled to the primary coil (5) during operation of the electrical machine (1) so that electrical energy is transferred from the primary coil (5) to the secondary coil (6). It is essential for the invention that the electronic rectifier components (9) of a rectifier device (7) are arranged within a receptacle (15) of a rectifier housing (8) of the rectifier device (7) and are indirectly cooled by cooling channels (17) of the rectifier housing (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical machine according to the preamble of claim 1.

Entsprechende elektrische Maschinen, insbesondere sogenannte fremderregte Synchronmaschinen, benötigen in ihrem Rotor eine elektrische Gleichspannung zur Erzeugung des magnetischen Rotorfeldes. Dieser Vorgang wird als „Rotorerregung“ bezeichnet. Bei herkömmlichen fremderregten Synchronmaschinen wird die elektrische Rotorspannung als elektrische Gleichspannung mithilfe sogenannter Kohlebürste-Schleifring-Kontakte auf den sich drehenden Rotor übertragen. Als nachteilig daran erweist sich, dass sich die Kohlebürsten gerade bei hohen Drehzahlen verschleißbedingt abschleifen und dabei unerwünschten elektrisch leitenden Kohlestaub erzeugen können.Such electrical machines, especially so-called separately excited synchronous machines, require a direct current in their rotor to generate the magnetic rotor field. This process is referred to as "rotor excitation." In conventional separately excited synchronous machines, the electrical rotor voltage is transferred to the rotating rotor as a direct current using so-called carbon brush slip ring contacts. A disadvantage of this is that the carbon brushes wear down due to wear, especially at high speeds, and can generate unwanted electrically conductive carbon dust.

Alternativ zu einer solchen Übertragung des elektrischen Gleichstroms mit Hilfe von Schleifringen ist es bekannt, die elektrische Spannungsübertragung auf den sich drehenden Rotor induktiv, also berührungslos, zu realisieren. Ein solcher Aufbau wird als Teil einer fremderregten Synchronmaschine auch als „Drehtransformator“ oder induktiver Übertrager bezeichnet.As an alternative to such a transmission of direct current using slip rings, it is known to realize the electrical voltage transmission to the rotating rotor inductively, i.e., contactlessly. Such a configuration, as part of a separately excited synchronous machine, is also referred to as a "rotary transformer" or inductive transformer.

Das Funktionsprinzip besagter induktiver Energieübertragung basiert auf einem elektrischen Transformator, wobei die Primärspule des Transformators am Stator der elektrischen Maschine angeordnet ist und die Sekundärspule an dem sich drehenden Rotor. Da bei der induktiven Energieübertragung in der Sekundärspule zunächst immer eine elektrische Wechselspannung erzeugt wird, ist es erforderlich, die erzeugte elektrische Wechselspannung mithilfe einer geeigneten Gleichrichtervorrichtung elektrisch gleichzurichten, also in eine elektrische Gleichspannung umzuwandeln.The operating principle of this inductive energy transfer is based on an electrical transformer, with the primary coil of the transformer located on the stator of the electrical machine and the secondary coil on the rotating rotor. Since inductive energy transfer always initially generates an alternating voltage in the secondary coil, it is necessary to electrically rectify the generated alternating voltage using a suitable rectifier, i.e., convert it into a direct voltage.

Speziell bei dieser Umwandlung als auch allgemein im Betrieb der elektrischen Maschine treten unterschiedliche Energieverluste in Form von Wärme auf, wodurch sich insbesondere der Rotor der elektrischen Maschine erhitzt. Dabei wird eine maximal zulässige Betriebstemperatur durch verwendete Isolationswerkstoffe (z.B. Isolationspapier, Kupferlackdraht) und insbesondere durch elektronische Gleichrichterbauteile der Gleichrichtervorrichtung vorgegeben. Diese liegt in der Regel im Bereich von etwa 140°C bis 180°C. Dementsprechend ist eine effiziente Kühlung des Rotors bzw. der elektronischen Gleichrichterbauteile entscheidend, um mittels der elektrischen Maschine anforderungsgerechte Spitzen- und Dauerleistungen bereitstellen zu können.During this conversion specifically, as well as during the operation of the electrical machine in general, various energy losses occur in the form of heat, which causes the rotor of the electrical machine in particular to heat up. A maximum permissible operating temperature is determined by the insulation materials used (e.g., insulating paper, enameled copper wire) and, in particular, by the electronic rectifier components of the rectifier device. This temperature is generally in the range of approximately 140°C to 180°C. Accordingly, efficient cooling of the rotor and the electronic rectifier components is crucial for the electrical machine to deliver the required peak and continuous power.

Eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art ist aus der DE 28 19 824 C2 bekannt, bei der zur Kühlung von in einem Gehäuse einer Gleichrichtervorrichtung aufgenommenen elektronischen Gleichrichterbauteilen ein Kühlmittel über eine axiale Zentralöffnung in das Gehäuse eingeströmt, an den Gleichrichterbauteilen vorbeigeführt und dann durch radial außen angeordnete Schlitze eines Deckels des Gehäuses ausgeströmt wird. Nachteilig ist insbesondere, dass das Gehäuse der Gleichrichtervorrichtung aufgrund der realisierten Kühlung relativ komplex aufgebaut ist, wobei insbesondere die lagegenaue Montage des Deckels des Gehäuses an einer die elektronischen Gleichrichterbauteile tragenden Bodenwand des Gehäuses die Gefahr für Unwuchten des Rotors bei hohen Drehzahlen birgt. Weiterhin haben sich Einzeldrähte zum elektrischen Verbinden der elektronischen Gleichrichterbauteile mit Anschlüssen des Gehäuses als mechanisch anfällig und kostentreibend herausgestellt.An electrical machine of the type mentioned above is known from DE 28 19 824 C2 known in which, in order to cool electronic rectifier components housed in a housing of a rectifier device, a coolant flows into the housing via an axial central opening, is guided past the rectifier components and then flows out through slots arranged radially on the outside in a cover of the housing. A particular disadvantage is that the housing of the rectifier device has a relatively complex structure due to the cooling implemented, with the precise positioning of the cover of the housing on a bottom wall of the housing supporting the electronic rectifier components posing a risk of rotor imbalance at high speeds. Furthermore, individual wires for electrically connecting the electronic rectifier components to terminals of the housing have proven to be mechanically vulnerable and costly.

Weitere elektrische Maschinen sind in den Schriften DE 28 19 824 C2 , DE 10 2015 014 535 A1 und US 2006/0176720 A1 thematisiert.Further electrical machines are described in the writings DE 28 19 824 C2 , DE 10 2015 014 535 A1 and US 2006/0176720 A1 discussed.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform für eine elektrische Maschine anzugeben. Insbesondere soll eine verbesserte Kühlung der elektronischen Gleichrichterbauteile realisiert werden.The object of the invention is therefore to provide an improved or at least a different embodiment for an electrical machine. In particular, improved cooling of the electronic rectifier components is to be achieved.

Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.In the present invention, this object is achieved in particular by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims and the description.

Demnach wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, insbesondere eine fremderregte elektrische Synchronmaschine, die einen Stator und eine an demselben um eine Drehachse herum drehverstellbar gelagerte Rotor mit einer Rotorwelle aufweist. Weiterhin ist vorgesehen, dass am Stator eine Primärspule sowie an der Rotorwelle eine Sekundärspule angeordnet sind. Dabei ist die Sekundärspule im Betrieb der elektrischen Maschine mit der Primärspule induktiv gekoppelt, sodass elektrische Energie von der Primärspule berührungslos auf die Sekundärspule übertragen wird. Die elektrische Maschine weist weiterhin eine Gleichrichtervorrichtung zum Umwandeln einer bei der induktiven Energieübertragung in der Sekundärspule erzeugten elektrischen Wechselspannung in eine elektrische Gleichspannung auf, wobei die Gleichrichtervorrichtung ein an der Rotorwelle angeordnetes Gleichrichtergehäuse und elektronische Gleichrichterbauteile zum Umwandeln der elektrischen Wechselspannung in eine elektrische Gleichspannung aufweist. Das Gleichrichtergehäuse besitzt einen ringförmigen, quer, und insbesondere senkrecht, zur Drehachse ausgerichteten und bezüglich der Drehachse konzentrischen Gehäuseboden mit einer Durchgangsöffnung zur ortsfesten Aufnahme der Rotorwelle sowie eine vom Gehäuseboden, insbesondere parallel bezüglich der Drehachse und/oder senkrecht zum Gehäuseboden, wegragende, bezüglich der Drehachse konzentrische Außenumfangswand mit einem der Drehachse zugewandten Innenumfang. Der Gehäuseboden und die Außenumfangswand sind vorzugsweise integral ausgeführt, also sozusagen aus einem Guss. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Gleichrichtergehäuse eine Aufnahme aufweist, die quer bezüglich der Drehachse, und insbesondere senkrecht zur Drehachse, zwischen dem Innenumfang der Außenumfangswand und der Drehachse angeordnet ist. Die Aufnahme könnte daher auch als Innenaufnahme bezeichnet sein. Die Aufnahme kann dabei einseitig offen ausgeführt sein, beispielsweise in Richtung der Drehachse, und eine Aufnahmeöffnung aufweisen, sodass beispielsweise die elektronischen Gleichrichterbauteile bei der Montage in die Aufnahme eingebracht werden können. Dabei kann die Aufnahmeöffnung von einem Deckel des Gleichrichtergehäuses verschlossen oder offen sein. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die besagten elektronischen Gleichrichterbauteile in einer Umfangsrichtung um die Drehachse gleichmäßig verteilt, innerhalb der Aufnahme des Gleichrichtergehäuses an dem Innenumfang der Außenumfangswand angeordnet sind und dass das Gleichrichtergehäuse Kühlkanäle aufweist, die zur Realisierung einer indirekten Kühlung der elektronischen Gleichrichterbauteile von Kühlmittel durchströmbar sind.Accordingly, an electrical machine is proposed, in particular a separately excited synchronous electrical machine, which has a stator and a rotor mounted thereon so as to be rotatably adjustable about a rotational axis, with a rotor shaft. Furthermore, it is provided that a primary coil is arranged on the stator and a secondary coil is arranged on the rotor shaft. During operation of the electrical machine, the secondary coil is inductively coupled to the primary coil, so that electrical energy is transferred from the primary coil to the secondary coil without contact. The electrical machine further comprises a rectifier device for converting an electrical alternating voltage generated in the secondary coil during the inductive energy transfer into an electrical direct voltage, wherein the rectifier device comprises a rectifier housing arranged on the rotor shaft and electronic rectifier components for converting the electrical alternating voltage into a electrical direct voltage. The rectifier housing has an annular housing base that is aligned transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation and concentric with the axis of rotation, with a through opening for the stationary reception of the rotor shaft, as well as an outer peripheral wall that projects away from the housing base, in particular parallel with the axis of rotation and/or perpendicular to the housing base, and is concentric with the axis of rotation, with an inner circumference facing the axis of rotation. The housing base and the outer peripheral wall are preferably designed integrally, i.e., made from a single casting. Furthermore, it is provided that the rectifier housing has a receptacle that is arranged transversely with respect to the axis of rotation, and in particular perpendicularly to the axis of rotation, between the inner circumference of the outer peripheral wall and the axis of rotation. The receptacle could therefore also be referred to as an internal receptacle. The receptacle can be open on one side, for example in the direction of the axis of rotation, and have a receptacle opening so that, for example, the electronic rectifier components can be introduced into the receptacle during assembly. The receptacle opening can be closed by a cover of the rectifier housing or can be open. It is essential for the invention that the said electronic rectifier components are evenly distributed in a circumferential direction around the axis of rotation, are arranged within the receptacle of the rectifier housing on the inner circumference of the outer circumferential wall and that the rectifier housing has cooling channels through which coolant can flow to realize indirect cooling of the electronic rectifier components.

Dadurch kann eine insbesondere auch bei höheren Drehzahlen der Rotorwelle effizient arbeitende Kühlung der an dem Innenumfang angeordneten elektronischen Gleichrichterbauteile realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die vorgeschlagene elektrische Maschine entweder bei einer konstanten Betriebstemperatur eine höhere Dauerleistung bereitstellen oder bei einer gleichbleibenden Dauerleistung mit einer verringerten Betriebstemperatur betrieben werden kann, sodass die thermische Belastung reduziert und die zu erwartende Lebensdauer erhöht ist. Außerdem können sich die elektronischen Gleichrichterbauteile im Betrieb der elektrischen Maschine an dem Innenumfang des Gleichrichtergehäuses gegen die dann auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte abstützen, wodurch vorteilhafterweise die Gefahr einer Beschädigung reduziert und weiterhin eine optimale thermische Anbindung der elektronischen Gleichrichterbauteile an den Innenumfang aufgrund der Erhöhung des Anpressdrucks durch die Zentrifugalkräfte sichergestellt wird. Die Anordnung der elektronischen Gleichrichterbauteile an den Innenumfang hat weiterhin den Vorteil, dass ein thermischer Pfad zwischen einem elektronischen Gleichrichterbauteil und dem durch einen Kühlkanal strömenden Kühlmittel relativ kurz ist, sodass Wärme optimal von den elektronischen Gleichrichterbauteilen auf das Kühlmittel übertragbar ist. Somit ist die Effizienz und die zu erwartende Gesamtlebensdauer der elektrischen Maschine verbessert.This enables efficient cooling of the electronic rectifier components arranged on the inner circumference, particularly at higher rotor shaft speeds. This has the advantage that the proposed electric machine can either provide a higher continuous output at a constant operating temperature or operate at a lower operating temperature with a constant continuous output, thus reducing thermal stress and increasing the expected service life. Furthermore, during operation of the electric machine, the electronic rectifier components can be supported on the inner circumference of the rectifier housing against the centrifugal forces acting on them. This advantageously reduces the risk of damage and further ensures optimal thermal connection of the electronic rectifier components to the inner circumference due to the increased contact pressure caused by the centrifugal forces. The arrangement of the electronic rectifier components on the inner circumference also has the advantage that the thermal path between an electronic rectifier component and the coolant flowing through a cooling channel is relatively short, allowing heat to be optimally transferred from the electronic rectifier components to the coolant. This improves the efficiency and expected overall service life of the electric machine.

Als Kühlmittel kann zweckmäßigerweise ein elektrisch nichtleitendes Kühlöl verwendet werden.An electrically non-conductive cooling oil can be used as a coolant.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Gleichrichtervorrichtung, insbesondere das Gleichrichtergehäuse, in ein Wuchtschild und/oder einen Wicklungsträger des Rotors der elektrischen Maschine integriert ist.Furthermore, it can be provided that the rectifier device, in particular the rectifier housing, is integrated into a balancing plate and/or a winding support of the rotor of the electrical machine.

Es ist weiterhin denkbar, dass die Rotorwelle durch die Durchgangsöffnung des Gleichrichtergehäuses durchgesteckt und das Gleichrichtergehäuse dann auf die Rotorwelle aufgepresst ist, sodass die Rotorwelle und das Gleichrichtergehäuse aneinander praktisch unlösbar fixiert sind. Weiterhin ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Durchgangsöffnung des Gleichrichtergehäuses zur Aufnahme der Rotorwelle einen am Gehäuseboden angeordneten, vom Gehäuseboden, insbesondere parallel zur Drehachse, wegragenden und zylinderförmigen Lagervorsprung aufweist.It is also conceivable for the rotor shaft to be pushed through the through-opening of the rectifier housing, and for the rectifier housing to then be pressed onto the rotor shaft, so that the rotor shaft and the rectifier housing are practically permanently fixed to one another. In this context, it is also conceivable for the through-opening of the rectifier housing to have a cylindrical bearing projection arranged on the housing base and projecting away from the housing base, particularly parallel to the axis of rotation.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die besagten Kühlkanäle, insbesondere ausschließlich, durch die Außenumfangswand verlaufen. Die Kühlkanäle lassen sich relativ einfach und kostengünstig in die Außenumfangswand integrieren. Außerdem bietet die Anordnung der Kühlkanäle in der Außenumfangswand den Vorteil, dass Wärme, die im Betrieb der elektrischen Maschine vom Kühlmittel beim Durchströmen der Kühlkanäle insbesondere von den elektronischen Gleichrichterbauteilen aufgenommen wird, über eine der Innenumfangsfläche der Außenumfangswand radial gegenüberliegende Außenumfangsfläche der Außenumfangswand an beispielsweise ein Kühlmittel, das insbesondere durch Sprühen auf diese Außenumfangsfläche aufgebracht wird, übertragen und fortgeführt werden kann. Dadurch kann der Abtransport von Wärme von den elektronischen Gleichrichterbauteilen deutlich verbessert und somit eine effiziente Kühlung bereitgestellt werden.It is expedient for said cooling channels to run, in particular exclusively, through the outer peripheral wall. The cooling channels can be integrated into the outer peripheral wall relatively easily and inexpensively. In addition, the arrangement of the cooling channels in the outer peripheral wall offers the advantage that heat absorbed by the coolant, in particular by the electronic rectifier components, during operation of the electrical machine as it flows through the cooling channels can be transferred and carried away via an outer peripheral surface of the outer peripheral wall radially opposite the inner peripheral surface of the outer peripheral wall to, for example, a coolant that is applied to this outer peripheral surface, in particular by spraying. This can significantly improve the removal of heat from the electronic rectifier components and thus provide efficient cooling.

Weiterhin sind unterschiedliche Gestaltungen der Kühlkanäle denkbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle als Längskanäle ausgebildet sind, die die Außenumfangswand parallel zur Drehachse durchsetzen. Ein „Längskanal“ im Sinne der Erfindung ist ein gerader, krümmungsfreier und durchströmbarer Kanal, der parallel zur Drehachse verläuft. Die Länge der Längskanäle entspricht dabei zweckmäßigerweise einer axialen Breite des Gleichrichtergehäuses, die in Richtung der Drehachse zwischen einer von der Aufnahme wegweisenden Stirnringfläche des Gehäusebodens und einer von der Stirnringfläche des Gehäusebodens wegweisenden Gegenstirnringfläche der Außenumfangswand zu messen ist. Dabei liegen sich die besagte Stirnringfläche und die Gegenstirnringfläche zweckmäßigerweise parallel zur Drehachse gegenüber. Dadurch kann das Kühlmittel im Betreib der elektrischen Maschine parallel zur Drehachse durch die Kühlkanäle strömen, was eine effiziente Kühlung ermöglicht, da insbesondere ein vergleichsweise hoher Kühlmittelmassestrom von Kühlmittel durch das Gleichrichtergehäuse transportiert werden kann. Weiterhin können die Längskanäle kostengünstig bereitgestellt werden, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung der Außenumfangswand, insbesondere durch Bohren oder durch eine gießtechnische Herstellung des Gleichrichtergehäuses, wobei die Längskanäle dann durch beim Gießen oder Spritzen des Gleichrichtergehäuses eingelegte und umgossene Kerne erzeugt werden.Furthermore, different designs of the cooling channels are conceivable. In particular, it can be provided that the cooling channels are designed as longitudinal channels that pass through the outer circumferential wall parallel to the axis of rotation. A "longitudinal channel" in the sense of the invention is a straight, curvature-free channel through which flow runs parallel to the axis of rotation. The length of the longitudinal channels This expediently refers to an axial width of the rectifier housing, which is to be measured in the direction of the axis of rotation between an end ring surface of the housing base facing away from the receptacle and a counter end ring surface of the outer peripheral wall facing away from the end ring surface of the housing base. In this case, the said end ring surface and the counter end ring surface expediently lie opposite one another parallel to the axis of rotation. As a result, the coolant can flow through the cooling channels parallel to the axis of rotation during operation of the electrical machine, which enables efficient cooling, since in particular a comparatively high mass flow of coolant can be transported through the rectifier housing. Furthermore, the longitudinal channels can be provided cost-effectively, for example by machining the outer peripheral wall, in particular by drilling or by casting the rectifier housing, wherein the longitudinal channels are then created by cores inserted and cast around during the casting or injection molding of the rectifier housing.

Weiter kann vorgesehen, dass die Kühlkanäle als Helixkanäle ausgebildet sind, die die Außenumfangswand jeweils zylinderspiralförmig und koaxial zur Drehachse durchsetzen. Die Helixkanäle können dabei ineinander verdrillt durch die Außenumfangswand verlaufen. Mit anderen Worten verlaufen die Helixkanäle in Richtung der Drehachse jeweils entlang einer Wendel- bzw. einer Schraublinie, die ineinander verschlungen sind. Durch die Helixkanäle und insbesondere durch deren Verdrillung wird erreicht, dass Wärme, die im Betrieb der elektrischen Maschine vom Kühlmittel beim Durchströmen der Kühlkanäle insbesondere von den elektronischen Gleichrichterbauteilen aufgenommen wird, in der gesamten Außenumfangswand gleichmäßig verteilt wird, sodass eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung, die frei von lokalen Wärmehotspots ist, in dem Gleichrichtergehäuse erreicht ist. Auch dadurch kann der Abtransport von Wärme von den elektronischen Gleichrichterbauteilen deutlich verbessert und somit eine effiziente Kühlung bereitgestellt werden. Solche Helixkanäle können insbesondere durch eine gießtechnische Herstellung kostengünstig bereitgestellt werden. Beispielsweise können sie beim Herstellen des Gleichrichtergehäuses durch Gießen oder Spritzen durch im Gleichrichtergehäuse eingelegte und umgossene Kerne erzeugt werden.Furthermore, it can be provided that the cooling channels are designed as helical channels, each of which penetrates the outer circumferential wall in a cylindrical spiral shape and coaxial with the axis of rotation. The helical channels can run twisted into one another through the outer circumferential wall. In other words, the helical channels run in the direction of the axis of rotation along a spiral or screw line that are intertwined. The helical channels and in particular their twisting ensure that heat that is absorbed by the coolant during operation of the electrical machine as it flows through the cooling channels, in particular by the electronic rectifier components, is evenly distributed across the entire outer circumferential wall, so that a comparatively homogeneous temperature distribution, free of local heat hotspots, is achieved in the rectifier housing. This also significantly improves the removal of heat from the electronic rectifier components and thus provides efficient cooling. Such helical channels can be provided cost-effectively, in particular through casting. For example, they can be produced during the manufacture of the rectifier housing by casting or injection molding using cores inserted and cast around the rectifier housing.

Es versteht sich, dass zumindest ein Kühlkanal als Längskanal und/oder zumindest ein Kühlkanal als Helixkanal realisiert sein kann.It is understood that at least one cooling channel can be realized as a longitudinal channel and/or at least one cooling channel as a helical channel.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn der Gehäuseboden eine von der Aufnahme wegweisende, zur Drehachse quer, und insbesondere senkrecht, ausgerichtete Stirnringfläche aufweist, die Außenumfangswand eine von der Stirnringfläche des Gehäusebodens wegweisende, insbesondere zur Stirnringfläche des Gehäusebodens parallel zur Drehachse gegenüberliegende, sowie zur Drehachse quer, und insbesondere senkrecht, ausgerichtete Gegenstirnringfläche aufweist. Dabei münden die Kühlkanäle unter Ausbildung von Einlassmündungen zumindest abschnittsweise an einem äußeren Rand der Stirnringfläche des Gehäusebodens sowie weiterhin unter Ausbildung von Auslassmündungen an der Gegenstirnringfläche der Außenumfangswand aus. Dadurch kann im Betrieb der elektrischen Maschine das Kühlmittel beispielsweise auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens aufgebracht werden, beispielsweise indem es aufgesprüht wird, und dann über die Stirnringfläche in die Einlassmündungen der Kühlkanäle in die Kühlkanäle einströmen. Anschließend kann das Kühlmittel die Kühlkanäle durchströmen, dabei Wärme insbesondere von den elektronischen Gleichrichterbauteilen mitnehmen und dann stromab durch die gegenüberliegenden Auslassmündungen wieder aus den Kühlkanälen ausströmen.Furthermore, it may be expedient for the housing base to have an end ring surface facing away from the receptacle, oriented transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation, and for the outer peripheral wall to have a counter end ring surface facing away from the end ring surface of the housing base, in particular opposite the end ring surface of the housing base parallel to the axis of rotation, and oriented transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation. In this case, the cooling channels open out at least partially at an outer edge of the end ring surface of the housing base, forming inlet openings, and furthermore at the counter end ring surface of the outer peripheral wall, forming outlet openings. As a result, during operation of the electric machine, the coolant can be applied, for example, to the end ring surface of the housing base, for example by spraying it on, and then flow via the end ring surface into the inlet openings of the cooling channels. The coolant can then flow through the cooling channels, taking heat with it, particularly from the electronic rectifier components, and then flow out of the cooling channels downstream through the opposite outlet openings.

Weiterhin kann die besagte Stirnringfläche des Gehäusebodens vollständig oder zumindest abschnittsweise eben gestaltet sein. Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Stirnringfläche des Gehäusebodens an ihrem äußeren Rand zur Aufnahme hin gekrümmt und ansonsten eben ausgeführt ist. Die Stirnringfläche des Gehäusebodens kann dadurch von insgesamt kuppelförmiger Gestalt sein.Furthermore, said end ring surface of the housing base can be designed to be completely flat or at least partially flat. Furthermore, it may be expedient for the end ring surface of the housing base to be curved at its outer edge toward the receptacle and otherwise flat. The end ring surface of the housing base can thus have an overall dome-shaped configuration.

Zweckmäßigerweise kann der Innenumfang der Außenumfangswand zur Drehachse parallel verlaufen.Conveniently, the inner circumference of the outer circumferential wall can run parallel to the axis of rotation.

Zweckmäßig ist weiterhin, wenn das Kühlmittel im Betrieb der elektrischen Maschine auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, und, da sich im Betrieb der elektrischen Maschine die Rotorwelle um die Drehachse dreht, dann durch die wirkenden Zentrifugalkräfte nach radial außen hin beschleunigt wird. Da die Einlassmündungen der Kühlkanäle an einem äußeren Rand der Stirnringfläche des Gehäusebodens angeordnet sind, kann dabei das Kühlmittel relativ einfach sozusagen selbsttätig über die Stirnringfläche des Gehäusebodens in die Einlassmündungen der Kühlkanäle einströmen. Die Stirnringfläche des Gehäusebodens dient damit sozusagen zum einen als Auffangfläche für das Kühlmittel und zum anderen als Führungsfläche, entlang der das Kühlmittel nach radial außen beschleunigt und zu den Einlassmündungen geführt wird.It is also expedient if the coolant is applied, in particular sprayed, to the end ring surface of the housing base during operation of the electric machine and, since the rotor shaft rotates about the axis of rotation during operation of the electric machine, is then accelerated radially outwards by the acting centrifugal forces. Since the inlet openings of the cooling channels are arranged on an outer edge of the end ring surface of the housing base, the coolant can flow relatively easily, so to speak automatically, via the end ring surface of the housing base into the inlet openings of the cooling channels. The end ring surface of the housing base thus serves, so to speak, on the one hand as a collecting surface for the coolant and, on the other hand, as a guide surface along which the coolant is accelerated radially outwards and guided to the inlet openings.

Um das Kühlmittel, wie erwähnt, auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens durch Sprühen aufzubringen kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine eine oder mehrere Sprühdüsen zum Versprühen von Kühlmittel aufweisen. Zweckmäßigerweise können die Sprühdüsen Kühlmittel nicht nur auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens aufbringen, sondern auch auf einen Außenumfang der Außenumfangswand, der dem Innenumfang der Außenumfangswand radial gegenüberliegt und von der Drehachse wegblickt. Weiterhin ist es denkbar, dass die Rotorwelle als eine vom Kühlmittel durchströmbare Rotorhohlwelle ausgeführt ist, sodass das Kühlmittel aus einer Kühlmittel-Quelle anhand von einer oder mehreren radialen und/oder axialen Austrittsbohrungen in der Rotorwelle auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens und/oder der besagte Außenumfang der Außenumfangswand aufgesprüht werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass an der Rotorwelle Kühlmittel-Fördergeometrien zum Fördern von Kühlmittel angeordnet sind, welche das Kühlmittel aus einer Kühlmittel-Quelle auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens und/oder den besagten Außenumfang der Außenumfangswand fördern.To apply the coolant, as mentioned, to the end ring surface of the housing base by spraying on It can be provided that the electric machine has one or more spray nozzles for spraying coolant. The spray nozzles can expediently apply coolant not only to the end ring surface of the housing base, but also to an outer circumference of the outer circumferential wall, which is radially opposite the inner circumference of the outer circumferential wall and faces away from the axis of rotation. Furthermore, it is conceivable that the rotor shaft is designed as a hollow rotor shaft through which coolant can flow, so that the coolant can be sprayed from a coolant source onto the end ring surface of the housing base and/or the said outer circumference of the outer circumferential wall by means of one or more radial and/or axial outlet bores in the rotor shaft. Alternatively, it can be provided that coolant delivery geometries for delivery of coolant are arranged on the rotor shaft, which deliver the coolant from a coolant source onto the end ring surface of the housing base and/or the said outer circumference of the outer circumferential wall.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle innerhalb der Außenumfangswand in Umfangsrichtung zueinander gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Kühlkanäle in Umfangsrichtung betrachtet zueinander einen identischen Abstand aufweisen. Dadurch kann ein homogener Wärmeabtransport aus dem Gleichrichtergehäuse und zudem ein ruhiger, unwuchtfreier Lauf des Rotors der elektrischen Maschine erreicht werden.It is expedient to arrange the cooling channels within the outer circumferential wall so that they are evenly distributed relative to one another in the circumferential direction. This can mean, in particular, that the cooling channels are spaced identically from one another in the circumferential direction. This allows for homogeneous heat dissipation from the rectifier housing and, at the same time, smooth, unbalance-free running of the rotor of the electric machine.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass jedem elektronischen Gleichrichterbauteil genau ein oder zwei Kühlkanäle, insbesondere ein oder zwei besagte Längs- oder Helixkanäle, zugeordnet sind, in der Art, dass das Kühlmittel, das durch zwei solche, einem elektronischen Gleichrichterbauteil zugeordnete Kühlkanäle strömt, mit diesem elektronischen Gleichrichterbauteil in einem gegenüber einem benachbarten, weiteren elektronischen Gleichrichterbauteil größeren Wärmeaustausch steht. Dabei können die zwei Kühlkanäle, die einem elektronischen Gleichrichterbauteil zugeordnet sind, in Umfangsrichtung betrachtet zueinander einen Abstand aufweisen, wobei dieser Abstand kleiner ist, als ein weiterer Abstand zu einem in Umfangsrichtung betrachtet benachbarten, weiteren Kühlkanal, der einem weiteren elektronischen Gleichrichterbauteil zugeordnet ist. Dadurch kann Wärme besonders effizient von den elektronischen Gleichrichterbauteilen auf das Kühlmittel übertragen und dann fortgeführt werden.Furthermore, it can be provided that each electronic rectifier component is assigned exactly one or two cooling channels, in particular one or two said longitudinal or helical channels, in such a way that the coolant flowing through two such cooling channels assigned to an electronic rectifier component has a greater heat exchange with this electronic rectifier component than with a neighboring, further electronic rectifier component. In this case, the two cooling channels assigned to an electronic rectifier component can be spaced apart from one another in the circumferential direction, wherein this spacing is smaller than a further spacing from a neighboring, further cooling channel assigned to a further electronic rectifier component in the circumferential direction. As a result, heat can be transferred particularly efficiently from the electronic rectifier components to the coolant and then carried away.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Kühlkanäle sich in Richtung der Drehachse verjüngen. Dies kann insbesondere bei den besagten Längskanälen oder auch bei den besagten Helixkanälen vorgesehen sein. Dabei können die Kühlkanäle sich ausgehend von der besagten Gegenstirnringfläche der Außenumfangswand in Richtung der Drehachse zur Stirnringfläche des Gehäusebodens verjüngen. D.h. die Kühlkanäle laufen ausgehend von der Gegenstirnringfläche in Richtung der Stirnringfläche des Gehäusebodens zusammen. Hierdurch können die besagten Einlassmündungen der Kühlkanäle je eine Einlassmündungsquerschnittsfläche aufweisen, die flächenmäßig kleiner sind, als Auslassmündungsquerschnittsflächen der gegenüberliegenden Auslassmündungen. Dadurch wird das Ausströmen des Kühlmittels durch die Auslassmündungen der Kühlkanäle begünstigt, da mit einer wachsenden Querschnittsfläche eines Kühlkanals gleichermaßen der Druckverlust innerhalb des durchströmten Kühlkanals reduziert wird, wodurch vorliegend eine bevorzugte Strömungsrichtung des Kühlmittels in den Kühlkanälen von den Einlassmündungen hin zu den Auslassmündungen realisiert ist. Zudem kann eine solche Geometrie, eine in der Kanal- und inbes. in Axialrichtung wachsende Querschnittsfläche, als Entformschräge in einem Spritz- oder Gussprozess verwendet werden und ermöglicht bzw. vereinfacht eine Herstellung im Gussverfahren, z.B. Druckguss, mit Hilfe wiederverwendbarer Gießkerne.It is expedient for the cooling channels to taper in the direction of the rotation axis. This can be provided in particular for the said longitudinal channels or also for the said helical channels. Starting from the said counter-end ring surface of the outer peripheral wall, the cooling channels can taper in the direction of the rotation axis to the end ring surface of the housing base. This means that the cooling channels converge from the counter-end ring surface towards the end ring surface of the housing base. As a result, the said inlet openings of the cooling channels can each have an inlet opening cross-sectional area that is smaller in area than the outlet opening cross-sectional areas of the opposite outlet openings. This promotes the outflow of coolant through the outlet openings of the cooling channels, since with an increasing cross-sectional area of a cooling channel, the pressure loss within the flowing cooling channel is reduced, thereby creating a preferred flow direction of the coolant in the cooling channels from the inlet openings to the outlet openings. Furthermore, such a geometry, a cross-sectional area that grows in the channel direction and especially in the axial direction, can be used as a draft angle in an injection molding or casting process and enables or simplifies production by casting processes, e.g., die casting, using reusable casting cores.

Weiter zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass der Gehäuseboden eine von der Aufnahme wegweisende, zur Drehachse quer, und insbesondere senkrecht, ausgerichtete Stirnringfläche aufweist, der Gehäuseboden weiterhin einen Bord aufweist, der die Stirnringfläche des Gehäusebodens radial außen in Umfangsrichtung vollständig umläuft und, insbesondere in Richtung der Drehachse, über die Stirnringfläche des Gehäusebodens emporragt. Dabei weist der Bord einen der Drehachse zugewandten Bordinnenumfang auf, der eine parallel oder winkelig zur Drehachse verlaufende Prallfläche zum Umlenken von Kühlmittel in die Kühlkanäle aufweist oder von dieser gebildet ist. Zweckmäßigerweise wird, wie oben erwähnt, im Betrieb der elektrischen Maschine Kühlmittel auf die Stirnringfläche des Gehäusebodens aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, und, da sich im Betrieb der elektrischen Maschine der Rotorwelle um die Drehachse dreht, dann durch die wirkenden Zentrifugalkräfte nach radial außen hin beschleunigt. Dabei prallt das Kühlmittel vorliegend auf die Prallfläche des Bords und wird von diesem in Richtung der Einlassmündungen der Kühlkanäle umgelenkt. Da die Einlassmündungen der Kühlkanäle an einem äußeren Rand der Stirnringfläche des Gehäusebodens, der zweckmäßigerweise an die Prallfläche des Bords grenzt, angeordnet sind, kann dabei das Kühlmittel relativ einfach in die Kühlkanäle einströmen.It is further expediently provided that the housing base has an end ring surface facing away from the receptacle, oriented transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation, the housing base furthermore having a rim which completely surrounds the end ring surface of the housing base radially outward in the circumferential direction and, in particular in the direction of the axis of rotation, projects above the end ring surface of the housing base. The rim has an inner circumference facing the axis of rotation, which has or is formed by an impact surface running parallel or at an angle to the axis of rotation for deflecting coolant into the cooling channels. Expediently, as mentioned above, during operation of the electric machine, coolant is applied, in particular sprayed, to the end ring surface of the housing base and, since the rotor shaft rotates about the axis of rotation during operation of the electric machine, is then accelerated radially outwards by the acting centrifugal forces. In this case, the coolant impacts the impact surface of the rim and is deflected by it in the direction of the inlet openings of the cooling channels. Since the inlet openings of the cooling channels are arranged on an outer edge of the end ring surface of the housing base, which advantageously borders the impact surface of the rim, the coolant can flow relatively easily into the cooling channels.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Außenumfangswand eine von der Stirnringfläche des Gehäusebodens wegweisende, insbesondere zur Stirnringfläche des Gehäusebodens gegenüberliegende, sowie zur Drehachse quer, und insbesondere senkrecht, ausgerichtete Gegenstirnringfläche aufweist. Dabei münden die Kühlkanäle unter Ausbildung von Einlassmündungen zumindest abschnittsweise an der Stirnringfläche des Gehäusebodens und zumindest abschnittsweise an der Prallfläche aus. Ferner münden die Kühlkanäle unter Ausbildung von Auslassmündungen an der Gegenstirnringfläche der Außenumfangswand aus. Dadurch sind die Einlassmündungen der Kühlkanäle an der Stirnringfläche des Gehäusebodens und an der Prallfläche vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Einlassmündungen der Kühlkanäle nicht eben gestaltet sind, wie es etwa der Fall ist, wenn die Einlassmündungen der Kühlkanäle an der ebenen Stirnringfläche des Gehäusebodens ausmünden, sondern jeweils zueinander winkelig, insbesondere rechtwinkelig, angeordnete Mündungsabschnitte besitzen. Zweckmäßigerweise können dabei die an der Prallfläche angeordneten Mündungsabschnitte der Einlassmündungen einer Drehrichtung des Rotors, in welcher die Rotorwelle im Betrieb der elektrischen Maschine um die Drehachse dreht, entgegenblicken. Mit anderen Worten erstrecken die Einlassmündungen sich also abschnittsweise über die Stirnringfläche des Gehäusebodens und abschnittsweise über die Prallfläche des Bords. Durch kann ein relativ großer Kühlmittelmassestrom von Kühlmittel in die Einlassmündungen der Kühlkanäle geführt werden.Furthermore, it can be provided that the outer peripheral wall has a counter-end ring surface pointing away from the end ring surface of the housing base, in particular opposite the end ring surface of the housing base, and oriented transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation. The cooling channels open out at least partially at the end ring surface of the housing base, forming inlet openings, and at least partially at the impact surface. Furthermore, the cooling channels open out at the counter-end ring surface of the outer peripheral wall, forming outlet openings. As a result, the inlet openings of the cooling channels are provided on the end ring surface of the housing base and on the impact surface. It can be provided that the inlet openings of the cooling channels are not flat, as is the case, for example, when the inlet openings of the cooling channels open out on the flat end ring surface of the housing base, but rather have opening sections arranged at an angle to one another, in particular at right angles. Conveniently, the opening sections of the inlet openings arranged on the impact surface can face the direction of rotation of the rotor, in which the rotor shaft rotates about the axis of rotation during operation of the electric machine. In other words, the inlet openings extend in sections over the end ring surface of the housing base and in sections over the impact surface of the rim. This allows a relatively large coolant mass flow to be guided into the inlet openings of the cooling channels.

Um die Umlenkung des Kühlmittels und die Hinführung des Kühlmittels zu den Einlassmündungen der Kühlkanäle zu verbessern, kann es in diesem Zusammenhang vorteilhaft sein, wenn die Außenumfangswand eine von der Stirnringfläche des Gehäusebodens wegweisende, insbesondere zur Stirnringfläche des Gehäusebodens gegenüberliegende, sowie zur Drehachse quer, und insbesondere senkrecht, ausgerichtete Gegenstirnringfläche aufweist. Dabei ist an der Prallfläche des Bords eine Kühlmittelsammlerstruktur angeordnet oder die Prallfläche bildet eine solche Kühlmittelsammlerstruktur, die zur Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels zu den Einlassmündungen der Kühlkanäle eingerichtet ist. Durch die Kühlmittelsammlerstruktur kann eine optimale Durchströmung der Kühlkanäle auch bei unterschiedlichen und insbesondere relativ hohen Drehzahlen der Rotorwelle sichergestellt werden.In order to improve the deflection of the coolant and the supply of the coolant to the inlet openings of the cooling channels, it can be advantageous in this context if the outer peripheral wall has a counter-end ring surface pointing away from the end ring surface of the housing base, in particular opposite the end ring surface of the housing base, and oriented transversely and in particular perpendicularly to the axis of rotation. A coolant collector structure is arranged on the impact surface of the rim, or the impact surface forms such a coolant collector structure, which is designed to deflect the coolant and supply it to the inlet openings of the cooling channels. The coolant collector structure can ensure optimal flow through the cooling channels even at different and, in particular, relatively high rotor shaft speeds.

Eine strömungstechnisch optimierte Ausführungsform der Kühlmittelsammlerstruktur kann vorgesehen, dass die Kühlmittelsammlerstruktur Sammlertäler und Sammlergipfel aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgen. Dadurch besitzt die Kühlmittelsammlerstruktur eine insgesamt wellenartige Gestalt. Zweckmäßigerweise können dabei die Sammlertäler jeweils einer Einlassmündung eines Kühlkanals zugeordnet und die Sammlergipfel in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Einlassmündungen angeordnet sein. Die Sammlertäler und die Sammlergipfel sind weiter zweckmäßigerweise je gebogen ausgeführt, wobei eine konkave Seite der Sammlertäler zur Drehachse ausgerichtet ist und/oder eine konvexe Seite der Sammlergipfel zur Drehachse zeigt. Das hat den Vorteil, dass Kühlmittel zuverlässig anhand der Kühlmittelsammlerstruktur von der Stirnringfläche des Gehäusebodens gesammelt und zu den Einlassmündungen der Kühlkanäle geführt werden kann.A flow-optimized embodiment of the coolant collector structure can provide for the coolant collector structure to have collector valleys and collector peaks that alternate in the circumferential direction. As a result, the coolant collector structure has an overall wave-like shape. The collector valleys can expediently be assigned to an inlet opening of a cooling channel, and the collector peaks can be arranged circumferentially between two adjacent inlet openings. Furthermore, the collector valleys and the collector peaks are each expediently curved, with a concave side of the collector valleys aligned with the rotational axis and/or a convex side of the collector peaks pointing towards the rotational axis. This has the advantage that coolant can be reliably collected from the end ring surface of the housing base by means of the coolant collector structure and guided to the inlet openings of the cooling channels.

Weiterhin kann die Umlenkung des Kühlmittels und die Hinführung des Kühlmittels anhand der Kühlmittelsammlerstruktur in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors, in welcher der Rotor im Betrieb der elektrischen Maschine um die Drehachse dreht, strömungstechnisch optimiert sein. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Sammlergipfel als über die Stirnringfläche des Gehäusebodens verlaufende Leitrippen gestaltet sind oder solche Leitrippen aufweisen. Bei einer ersten Variante kann vorgesehen sein, dass die Leitrippen jeweils bezüglich einer durch die Drehachse laufenden Radialen symmetrisch aufgeführt sind und radial zur Drehachse zeigen. Dadurch kann eine von der Drehrichtung der Rotorwelle unabhängige, optimale Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels zu den Kühlkanälen gewährleistet werden. Bei einer alternativen Variante kann vorgesehen sein, dass die Leitrippen jeweils schaufelartig gestaltet und entgegen einer Drehrichtung der Rotorwelle, in welcher der Rotor im Betrieb der elektrischen Maschine um die Drehachse dreht, gekrümmt sind. Dadurch ist eine von der Drehrichtung der Rotorwelle abhängige, optimale Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels zu den Kühlkanälen realisiert. Insgesamt kann dabei Kühlmittel gezielt und in vergleichsweise großen Masseströmen von der Stirnringfläche des Gehäusebodens gesammelt und zu den Einlassmündungen der Kühlkanäle geführt werden.Furthermore, the deflection of the coolant and the supply of the coolant can be aerodynamically optimized using the coolant collector structure depending on the direction of rotation of the rotor, in which the rotor rotates about the axis of rotation when the electric machine is in operation. For this purpose, the collector peaks can be designed as guide ribs running over the end ring surface of the housing base or can have such guide ribs. In a first variant, the guide ribs can be arranged symmetrically with respect to a radial running through the axis of rotation and point radially to the axis of rotation. This can ensure optimal deflection and supply of the coolant to the cooling channels, independent of the direction of rotation of the rotor shaft. In an alternative variant, the guide ribs can be designed in a blade-like manner and are curved opposite to a direction of rotation of the rotor shaft, in which the rotor rotates about the axis of rotation when the electric machine is in operation. This achieves optimal deflection and supply of the coolant to the cooling channels, dependent on the direction of rotation of the rotor shaft. Overall, coolant can be collected in a targeted manner and in comparatively large mass flows from the end ring surface of the housing base and guided to the inlet openings of the cooling channels.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Form der Stirnringfläche des Gehäusebodens angepasst ist, um den Überstand des besagten Bords zu verringern. Hierzu kann die Stirnringfläche des Gehäusebodens an ihrem äußeren Rand zur Aufnahme hin gekrümmt und ansonsten eben ausgeführt sein. Die Stirnringfläche des Gehäusebodens hat dadurch eine insgesamt kuppelförmige Gestalt. Hierdurch kann der von dem Gleichrichtergehäuse benötigte axiale Bauraum klein gehalten werden.Furthermore, the shape of the end ring surface of the housing base can be adapted to reduce the protrusion of said flange. For this purpose, the end ring surface of the housing base can be curved at its outer edge toward the receptacle and otherwise flat. The end ring surface of the housing base thus has an overall dome-shaped configuration. This allows the axial installation space required by the rectifier housing to be kept small.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass der Innenumfang der Außenumfangswand mehrere Innenumfangsflächen aufweist oder von solchen Innenumfangsflächen gebildet ist. Dabei sind die Innenumfangsflächen jeweils eben ausgeführt oder haben zumindest einen ebenen Bestückungsabschnitt, wobei auf einer jeweiligen ebenen Innenumfangsfläche oder einem Bestückungsabschnitt einer jeweiligen Innenumfangsfläche zumindest ein elektronisches Gleichrichterbauteil angeordnet ist. Die ebenen Innenumfangsflächen oder die besagten Bestückungsabschnitte können jeweils senkrecht bezüglich einer durch die Drehachse laufenden Radialen ausgerichtet sein oder anders formuliert können jeweils Normalen, die jeweils auf den ebenen Innenumfangsflächen oder den besagten Bestückungsabschnitten stehen, nach radial innen zeigen und insbesondere durch die Drehachse laufen. Dadurch können die elektronischen Gleichrichterbauteile an dem Innenumfang optimal gegen Zentrifugalkräfte abgestützt werden, die im Betrieb der elektrischen Maschine aufgrund einer Drehung des Rotors um die Drehachse wirken. Dies schützt die elektronischen Gleichrichterbauteile vor einer mechanischen Beschädigung sowie einer möglichen Fehlkontaktierung. Weiterhin kann dadurch eine Verbesserung der thermischen Anbindung der elektronischen Gleichrichterbauteile aufgrund der Erhöhung des Anpressdrucks durch die Zentrifugalkräfte erreicht werden.It can be expediently provided that the inner circumference of the outer circumferential wall has a plurality of inner circumferential surfaces or is formed by such inner circumferential surfaces. The inner circumferential surfaces are each flat or have at least one flat assembly section, wherein at least one electronic rectifier component is arranged on a respective flat inner circumferential surface or an assembly section of a respective inner circumferential surface. The flat inner circumferential surfaces or the said assembly sections can each be aligned perpendicularly with respect to a radial running through the axis of rotation or, to put it another way, normals that are each located on the flat inner circumferential surfaces or the said assembly sections can point radially inward and, in particular, run through the axis of rotation. As a result, the electronic rectifier components can be optimally supported on the inner circumference against centrifugal forces that act during operation of the electrical machine due to rotation of the rotor about the axis of rotation. This protects the electronic rectifier components from mechanical damage and possible incorrect contact. Furthermore, an improvement in the thermal connection of the electronic rectifier components can be achieved due to the increase in contact pressure caused by the centrifugal forces.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Gleichrichterbauteile jeweils über ein Wärmeleitelement, insbesondere eine Wärmeleitmasse, ein Gap-Pad, ein Thermisches-Interface-Material (TIM) oder Wärmeleitpaste, das gleichzeitig zur elektrischen Isolation gegenüber umgebenden Bauteilen dienen kann, mit dem Innenumfang, insbesondere einer ebenen Innenumfangsfläche des Innenumfangs oder einem Bestückungsabschnitt einer Innenumfangsfläche des Innenumfangs, thermisch kontaktiert oder verbunden sind.Furthermore, it can be provided that the electronic rectifier components are each thermally contacted or connected to the inner circumference, in particular a flat inner circumferential surface of the inner circumference or a component section of an inner circumferential surface of the inner circumference, via a heat-conducting element, in particular a heat-conducting compound, a gap pad, a thermal interface material (TIM) or heat-conducting paste, which can simultaneously serve for electrical insulation from surrounding components.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass am Innenumfang der Außenumfangswand, insbesondere im Bereich der besagten ebenen Innenumfangsflächen oder der besagten Bestückungsabschnitte der Innenumfangsflächen, Vertiefungen zum Aufnehmen der elektronischen Gleichrichterbauteile oder eingesetzte oder angespritzte Halterahmen zum Aufnehmen der elektronischen Gleichrichterbauteile angeordnet sind. Dadurch können die elektronischen Gleichrichterbauteile einfach und sicher an der Außenumfangswand ortsfest montiert werden.Furthermore, it can be provided that recesses for receiving the electronic rectifier components or inserted or molded-on holding frames for receiving the electronic rectifier components are arranged on the inner circumference of the outer circumferential wall, in particular in the region of said flat inner circumferential surfaces or said component-mounting sections of the inner circumferential surfaces. This allows the electronic rectifier components to be easily and securely mounted in a fixed position on the outer circumferential wall.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass der Innenumfang der Außenumfangswand mehrere Innenumfangsflächen aufweist oder von solchen Innenumfangsflächen gebildet ist, wobei die Innenumfangsflächen prismenförmig angeordnet sind. Mit anderen Worten besitzt die Aufnahme des Gleichrichtergehäuses oder bilden die Innenumfangsflächen damit eine prismenförmige Gestalt, wobei eine jeweilige Grundfläche einer prismenförmigen Gestalt bevorzugt vieleckig, hexagonal oder oktogonal ist.It can expediently be provided that the inner circumference of the outer circumferential wall has a plurality of inner circumferential surfaces or is formed by such inner circumferential surfaces, wherein the inner circumferential surfaces are arranged in a prism shape. In other words, the receptacle of the rectifier housing has, or the inner circumferential surfaces thus form, a prism shape, wherein a respective base surface of a prism shape is preferably polygonal, hexagonal, or octagonal.

Weiterhin kann die Außenumfangswand einen zylinderförmigen, insbesondere kreiszylinderförmigen, Außenumfang aufweisen. Zweckmäßigerweise liegt dabei der Außenumfang der Außenumfangswand dem Innenumfang der Außenumfangswand radial gegenüber.Furthermore, the outer peripheral wall can have a cylindrical, in particular circular-cylindrical, outer periphery. The outer periphery of the outer peripheral wall is expediently located radially opposite the inner periphery of the outer peripheral wall.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine elektrische Maschine mit einem Stator und einer an demselben um eine Drehachse herum drehverstellbar gelagerten Rotorwelle, mit einer am Stator angeordneten Primärspule sowie einer an der Rotorwelle angeordneten Sekundärspule, die im Betrieb der elektrischen Maschine mit der Primärspule induktiv gekoppelt ist, sodass elektrische Energie von der Primärspule auf die Sekundärspule übertragen wird. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die elektronischen Gleichrichterbauteile einer Gleichrichtervorrichtung innerhalb einer Aufnahme eines Gleichrichtergehäuses der Gleichrichtervorrichtung angeordnet sind und von Kühlkanälen des Gleichrichtergehäuses indirekt gekühlt werden.In summary, the present invention preferably relates to an electrical machine with a stator and a rotor shaft mounted thereon so as to be rotatably adjustable about a rotational axis, with a primary coil arranged on the stator and a secondary coil arranged on the rotor shaft, which is inductively coupled to the primary coil during operation of the electrical machine, so that electrical energy is transferred from the primary coil to the secondary coil. Essential to the invention is that the electronic rectifier components of a rectifier device are arranged within a receptacle of a rectifier housing of the rectifier device and are indirectly cooled by cooling channels of the rectifier housing.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to like or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine stark vereinfachte elektrische Maschine in einer Seitenansicht,
2 eine bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
3 die Gleichrichtervorrichtung aus 2 in einer durch die Drehachse laufenden Schnittansicht,
4 die Gleichrichtervorrichtung aus 2 in einer Seitenansicht gemäß einem in 3 eingezeichneten Pfeil IV,
5 ein Detail der Gleichrichtervorrichtung aus 2 in einer Vorderansicht gemäß einem in 2 eingezeichneten Pfeil V,
6 ein Detail einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Gleichrichtervorrichtung,
7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
8 die Gleichrichtervorrichtung aus 7 in einer durch die Drehachse laufenden Schnittansicht,
9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, wobei ein Gleichrichtergehäuse der Gleichrichtervorrichtung transparent dargestellt ist, sodass Kühlkanäle der Gleichrichtervorrichtung erkennbar sind,
10 die Gleichrichtervorrichtung aus 9 in einer Schnittansicht gemäß einem in 9 eingezeichneten Pfeil X,
11 und 12 je ein Detail einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Gleichrichtervorrichtung,
13 bis 18 je eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung in einer Schnittansicht.

They show, schematically

1 a highly simplified electrical machine in a side view,
2 a preferred embodiment of a highly simplified rectifier device in a perspective view,
3 the rectifier device 2 in a sectional view running through the axis of rotation,
4 the rectifier device 2 in a side view according to a 3 arrow IV,
5 a detail of the rectifier device from 2 in a front view according to a 2 arrow V,
6 a detail of another preferred embodiment of a rectifier device,
7 a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device in a perspective view,
8 the rectifier device 7 in a sectional view running through the axis of rotation,
9 a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device in a perspective view, wherein a rectifier housing of the rectifier device is shown transparently so that cooling channels of the rectifier device can be seen,
10 the rectifier device 9 in a sectional view according to a 9 marked arrow X,
11 and 12 each a detail of a further preferred embodiment of a rectifier device,
13 to 18 each shows a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device in a sectional view.

Die 1 zeigt in einer Seitenansicht eine stark vereinfachte elektrische Maschine 1, die einen nur abschnittsweise angedeuteten Stator 2 und eine an dem Stator 2 über ein Wälzlager 41 um eine Drehachse 3, die strichpunktiert angedeutet ist, herum drehverstellbar gelagerte Rotor 40 mit einer Rotorwelle 4 aufweist. An der Rotorwelle 4 ist eine Sekundärspule 6 angeordnet, die im Betrieb der elektrischen Maschine 1 mit einer am Stator 2 angeordneten Primärspule 5 induktiv gekoppelt ist, sodass elektrische Energie von der Primärspule 5) berührungslos auf die Sekundärspule 6 übertragen wird.The 1 shows a side view of a highly simplified electrical machine 1, which has a stator 2, only partially indicated, and a rotor 40 with a rotor shaft 4, which is mounted on the stator 2 via a rolling bearing 41 so as to be rotatably adjustable about an axis of rotation 3, which is indicated by a dash-dotted line. A secondary coil 6 is arranged on the rotor shaft 4, which is inductively coupled to a primary coil 5 arranged on the stator 2 during operation of the electrical machine 1, so that electrical energy is transferred from the primary coil 5 to the secondary coil 6 without contact.

Die elektrische Maschine 1 besitzt weiterhin eine insgesamt mit 7 bezeichnete Gleichrichtervorrichtung, die ein Gleichrichtergehäuse 8 und elektronische Gleichrichterbauteile 9 zum Umwandeln einer bei der induktiven Energieübertragung in der Sekundärspule 6 erzeugten elektrischen Wechselspannung in eine elektrische Gleichspannung aufweist.The electrical machine 1 further comprises a rectifier device, designated overall by 7, which comprises a rectifier housing 8 and electronic rectifier components 9 for converting an alternating electrical voltage generated in the secondary coil 6 during the inductive energy transfer into a direct electrical voltage.

Das Gleichrichtergehäuse 8 weist einen ringförmigen, senkrecht zur Drehachse 3 ausgerichteten und bezüglich der Drehachse 3 konzentrischen Gehäuseboden 10 mit einer Durchgangsöffnung 11 auf. Die Rotorwelle 4 ist durch die Durchgangsöffnung 11 des Gleichrichtergehäuses 8 durchgesteckt und das Gleichrichtergehäuse 8 auf die Rotorwelle 4 aufgepresst, sodass das Gleichrichtergehäuse 8 mit der Rotorwelle 4 dreh- und axialfest verbunden ist. Das Gleichrichtergehäuse 8 besitzt weiterhin eine vom Gehäuseboden 10 integral wegragenden, bezüglich der Drehachse 3 parallelen, zum Gehäuseboden 10 senkrechten und zur Drehachse 3 konzentrische Außenumfangswand 13. Die Außenumfangswand 13 hat eine der Drehachse 3 zugewandten, d.h. nach radial innen blickende Innenumfang 14. quer, und insbesondere radial, bezüglich der Drehachse 3 zwischen dem Innenumfang 14 der Außenumfangswand 13 und der Drehachse 3 ist eine Aufnahme 15 des Gleichrichtergehäuse 8 angeordnet.The rectifier housing 8 has an annular housing base 10, oriented perpendicular to the axis of rotation 3 and concentric with respect to the axis of rotation 3, with a through-opening 11. The rotor shaft 4 is inserted through the through-opening 11 of the rectifier housing 8, and the rectifier housing 8 is pressed onto the rotor shaft 4, so that the rectifier housing 8 is connected to the rotor shaft 4 in a rotationally and axially fixed manner. The rectifier housing 8 further has an outer peripheral wall 13 which projects integrally from the housing base 10, is parallel to the axis of rotation 3, perpendicular to the housing base 10 and concentric with the axis of rotation 3. The outer peripheral wall 13 has an inner circumference 14 which faces the axis of rotation 3, i.e. which faces radially inwards. A receptacle 15 of the rectifier housing 8 is arranged transversely, and in particular radially, with respect to the axis of rotation 3 between the inner circumference 14 of the outer peripheral wall 13 and the axis of rotation 3.

Weiterhin weisen der Gehäuseboden 10 eine von der Aufnahme 15 wegweisende, zur Drehachse 3 senkrecht ausgerichtete Stirnringfläche 20 und die Außenumfangswand 13 eine von der Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 wegweisende, zur Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 gegenüberliegende und zur Drehachse 3 senkrecht ausgerichtete Gegenstirnringfläche 21 auf.Furthermore, the housing base 10 has an end ring surface 20 pointing away from the receptacle 15 and oriented perpendicularly to the axis of rotation 3, and the outer peripheral wall 13 has a counter end ring surface 21 pointing away from the end ring surface 20 of the housing base 10, opposite the end ring surface 20 of the housing base 10 and oriented perpendicularly to the axis of rotation 3.

In 1 ist weiterhin zu erkennen, dass die elektronischen Gleichrichterbauteile 9 in einer Umfangsrichtung 16 um die Drehachse 3 herum gleichmäßig verteilt, innerhalb der besagten Aufnahme 15 an dem Innenumfang 14 der Außenumfangswand 13 abgestützt angeordnet sind und dass das Gleichrichtergehäuse 8 weiterhin Kühlkanäle 17 aufweist. Zur Realisierung einer indirekten Kühlung der elektronischen Gleichrichterbauteile 9 ist vorliegend vorgesehen, dass die Kühlkanäle 17 in einer mit Pfeilen angedeuteten Strömungsrichtung 42 von Kühlmittel 18 durchströmbar sind.In 1 It can also be seen that the electronic rectifier components 9 are evenly distributed in a circumferential direction 16 around the axis of rotation 3, are arranged within the said receptacle 15, supported on the inner circumference 14 of the outer circumferential wall 13, and that the rectifier housing 8 further comprises cooling channels 17. To achieve indirect cooling of the electronic rectifier components 9, it is provided in the present case that the cooling channels 17 can be flowed through by coolant 18 in a flow direction 42 indicated by arrows.

Die 2 bis 5 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7. Dabei kann man insbesondere in 3 erkennen, dass die besagten Kühlkanäle 17 ausschließlich durch die Außenumfangswand 13 verlaufen und dass die Kühlkanäle 17 je als Längskanäle 19 ausgebildet sind, die die Außenumfangswand 13 parallel zur Drehachse 3 durchsetzen.The 2 to 5 show a preferred embodiment of a highly simplified rectifier device 7. In particular, in 3 recognize that the said cooling channels 17 run exclusively through the outer peripheral wall 13 and that the cooling channels 17 are each designed as longitudinal channels 19 which pass through the outer peripheral wall 13 parallel to the axis of rotation 3.

Bezüglich der Kühlkanäle 17 bzw. der Längskanäle 19 ist zu erläutern, dass sie jeweils unter Ausbildung einer Einlassmündung 23 zumindest abschnittsweise an einem äußeren Rand 24 der Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 und stromab unter Ausbildung von Auslassmündungen 25 an der Gegenstirnringfläche 21 der Außenumfangswand 13 ausmünden.With regard to the cooling channels 17 and the longitudinal channels 19, it should be explained that they each open out at least in sections at an outer edge 24 of the end ring surface 20 of the housing base 10, forming an inlet opening 23, and downstream at the counter-end ring surface 21 of the outer peripheral wall 13, forming outlet openings 25.

Das Kühlmittel 18 wird im Betrieb der elektrischen Maschine 1 auf die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, beispielswiese mit einer Sprühdüse 43. Da sich im Betrieb der elektrischen Maschine 1 der Rotor 40 bzw. die Rotorwelle 4 in Drehrichtung 16 um die Drehachse 3 dreht, wird das Kühlmittel 18 dann durch die wirkenden Zentrifugalkräfte 39 spiralförmig nach radial außen zum Rand 24 der Stirnringfläche 20 hin beschleunigt, wie insbesondere in 2 gezeigt wird.The coolant 18 is applied, in particular sprayed, onto the end ring surface 20 of the housing base 10 during operation of the electrical machine 1, for example using a spray nozzle 43. Since the rotor 40 or the rotor shaft 4 rotates in the direction of rotation 16 about the axis of rotation 3 during operation of the electrical machine 1, the coolant 18 is then accelerated in a spiral radially outwardly towards the edge 24 of the end ring surface 20 by the acting centrifugal forces 39, as shown in particular in 2 is shown.

Da die Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 an dem äußeren Rand 24 der Stirnringfläche 20 angeordnet sind, kann dabei das Kühlmittel 18 relativ einfach über die Stirnringfläche 20 und über die Einlassmündungen 23 in die Kühlkanäle 17 einströmen. Die Stirnringfläche 20 dient damit sozusagen zum einen als Auffangfläche für das Kühlmittel 18 und zum anderen als Führungsfläche, entlang der das Kühlmittel 18 geführt und nach radial außen beschleunigt wird.Since the inlet openings 23 of the cooling channels 17 are arranged on the outer edge 24 of the end ring surface 20, the coolant 18 can flow relatively easily into the cooling channels 17 via the end ring surface 20 and via the inlet openings 23. The end ring surface 20 thus serves, so to speak, on the one hand as a collecting surface for the coolant 18 and, on the other hand, as a guide surface along which the coolant 18 is guided and accelerated radially outward.

Insbesondere in 4 bis 6 kann man erkennen, dass die Kühlkanäle 17 innerhalb der Außenumfangswand 13 in Umfangsrichtung 16 zueinander gleichmäßig verteilt angeordnet sind und dass jedem elektronischen Gleichrichterbauteil 9 genau zwei Kühlkanäle 17 zugeordnet sind. Dabei ist das Kühlmittel 18, das durch zwei solche, einem elektronischen Gleichrichterbauteil 9 zugeordnete Kühlkanäle 17 strömt, mit diesem elektronischen Gleichrichterbauteil 9 in einem gegenüber einem benachbarten, weiteren elektronischen Gleichrichterbauteil 9 größeren Wärmeaustausch.Especially in 4 to 6 It can be seen that the cooling channels 17 are arranged within the outer circumferential wall 13 in a uniformly distributed manner relative to one another in the circumferential direction 16, and that exactly two cooling channels 17 are assigned to each electronic rectifier component 9. The coolant 18, which flows through two such cooling channels 17 assigned to an electronic rectifier component 9, is in a greater heat exchange with this electronic rectifier component 9 than with an adjacent, further electronic rectifier component 9.

In 3 kann man erkennen, dass die Kühlkanäle 17 sich in Richtung der Drehachse 3 verjüngen, sodass die besagten Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 je eine Einlassmündungsquerschnittsfläche aufweisen, die flächenmäßig kleiner sind, als Auslassmündungsquerschnittsflächen der gegenüberliegenden Auslassmündungen 25.In 3 it can be seen that the cooling channels 17 taper in the direction of the rotational axis 3, so that the said inlet openings 23 of the cooling channels 17 each have an inlet opening cross-sectional area which is smaller in area than the outlet opening cross-sectional areas of the opposite outlet openings 25.

In den 2 bis 6 kann man außerdem gut erkennen, dass der Gehäuseboden 10 einen Bord 28 aufweist. Der Bord 28 umläuft die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 radial außen in Umfangsrichtung 16 vollständig und ragt in Richtung der Drehachse 3 über die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 empor. Dadurch schließt der Bord 28 die Stirnringfläche 20 zaunartig ein. Der Bord 28 weist dabei einen der Drehachse 3 zugewandten Bordinnenumfang 29 auf, die eine parallel oder winkelig zur Drehachse 3 verlaufende Prallfläche 30 zum Umlenken von Kühlmittel 18 in die Kühlkanäle 17 aufweist oder von dieser gebildet ist. Das im Betrieb der elektrischen Maschine 1 auf die Stirnringfläche 20 aufgesprühte Kühlmittel 18 kann dadurch auf die Prallfläche 30 des Bords 28 prallen und in Richtung der Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 umgelenkt werden, sodass das Kühlmittel 18 über die Einlassmündungen 23 in die Kühlkanäle 17 gelangt. Da die Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 an dem äußeren Rand 24 der Stirnringfläche 20 angeordnet sind, kann dabei das Kühlmittel 18 relativ einfach und mit einem vergleichsweise großen Massestrom in die Kühlkanäle 17 einströmen.In the 2 to 6 It can also be clearly seen that the housing base 10 has a rim 28. The rim 28 completely surrounds the end ring surface 20 of the housing base 10 radially outward in the circumferential direction 16 and projects upwards in the direction of the axis of rotation 3 beyond the end ring surface 20 of the housing base 10. The rim 28 thereby encloses the end ring surface 20 like a fence. The rim 28 has an inner circumference 29 facing the axis of rotation 3, which has or is formed by an impact surface 30 running parallel or at an angle to the axis of rotation 3 for deflecting coolant 18 into the cooling channels 17. The coolant 18 sprayed onto the end ring surface 20 during operation of the electric machine 1 can thus impact the impact surface 30 of the rim 28 and be deflected in the direction of the inlet openings 23 of the cooling channels 17, so that the coolant 18 enters the cooling channels 17 via the inlet openings 23. Since the inlet openings 23 of the cooling channels 17 are arranged on the outer edge 24 of the end ring surface 20, the coolant 18 can flow into the cooling channels 17 relatively easily and with a comparatively large mass flow.

Um die Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels 18 zu den Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 zu verbessern, ist exemplarisch vorgesehen, dass an der Prallfläche 30 des Bords 28 eine zur Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels 18 zu den Einlassmündungen 23 der Kühlkanäle 17 eingerichtete Kühlmittelsammlerstruktur 31 ausgebildet ist oder die Prallfläche 30 dieselbe bildet. Dabei kennzeichnet sich die Kühlmittelsammlerstruktur 31 insbesondere durch in Umfangsrichtung 16 abwechselnd aufeinanderfolge Sammlertäler 32 und Sammlergipfel 33, siehe insbesondere die 5 und 6. Die Sammlertäler 32 sind jeweils einer Einlassmündung 23 eines Kühlkanals 17 räumlich zugeordnet und die Sammlergipfel 33 in Umfangsrichtung 16 zwischen zwei benachbarten Einlassmündungen 23 angeordnet. Die Sammlertäler 32 und Sammlergipfel 33 sind weiterhin je gebogen oder gekrümmt ausgeführt, wobei konkave Seiten 44 der Sammlertäler 32 zur Drehachse 3 und konvexe Seiten 45 der Sammlergipfel 33 zur Drehachse 3 zeigen.In order to improve the deflection and guidance of the coolant 18 to the inlet openings 23 of the cooling channels 17, it is provided, by way of example, that a coolant collector structure 31 is formed on the impact surface 30 of the rim 28, which is designed to deflect and guide the coolant 18 to the inlet openings 23 of the cooling channels 17, or that the impact surface 30 forms the same. The coolant collector structure 31 is characterized in particular by collector valleys 32 and collector peaks 33 alternating in the circumferential direction 16, see in particular the 5 and 6 . The collector valleys 32 are each spatially assigned to an inlet opening 23 of a cooling channel 17, and the collector peaks 33 are arranged in the circumferential direction 16 between two adjacent inlet openings 23. The collector valleys 32 and collector peaks 33 are further each bent or curved, with concave sides 44 of the collector valleys 32 pointing toward the rotation axis 3 and convex sides 45 of the collector peaks 33 pointing toward the rotation axis 3.

Weiterhin ist in 5 und 6 vorgesehen, dass die Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels 18 zu den Einlassmündungen 23 anhand der Kühlmittelsammlerstruktur 31 in Abhängigkeit der Drehrichtung 16 des Rotors 40 bzw. der Rotorwelle 3 erfolgt. So ist in 5 die Umlenkung und Hinführung des Kühlmittels 18 zu den Einlassmündungen 23 unabhängig von der Drehrichtung 16 des Rotors 40 bzw. der Rotorwelle 3 gestaltet, indem die Sammlergipfel 33 als über die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 verlaufende Leitrippen 34 realisiert sind, die jeweils bezüglich einer durch die Drehachse 3 laufenden Radialen 35 symmetrisch aufgeführt sind und radial zur Drehachse 3 zeigen. Alternativ dazu können die Leitrippen 34 wie in 6 angedeutet jeweils schaufelartig gestaltet und entgegen der Drehrichtung 36 des Rotors 40 bzw. der Rotorwelle 4 gebogen oder gekrümmt sein. Dadurch kann eine von der Drehrichtung 16 der Rotorwelle 4 abhängige Durchströmung 42 der Kühlkanäle 17 gewährleistet werden.Furthermore, in 5 and 6 It is provided that the deflection and guidance of the coolant 18 to the inlet openings 23 is carried out by means of the coolant collector structure 31 depending on the direction of rotation 16 of the rotor 40 or the rotor shaft 3. 5 The deflection and guidance of the coolant 18 to the inlet openings 23 is designed independently of the direction of rotation 16 of the rotor 40 or the rotor shaft 3, in that the collector peaks 33 are realized as guide ribs 34 extending over the end ring surface 20 of the housing base 10, which are each arranged symmetrically with respect to a radial 35 running through the axis of rotation 3 and point radially to the axis of rotation 3. Alternatively, the guide ribs 34 can be designed as in 6 As indicated, they can each be designed in a blade-like manner and bent or curved counter to the direction of rotation 36 of the rotor 40 or the rotor shaft 4. This ensures a flow 42 through the cooling channels 17 that depends on the direction of rotation 16 of the rotor shaft 4.

Bezüglich dem Gleichrichtergehäuse 8 ist insbesondere mit Blick auf 3 und 4 noch zu erläutern, dass der Innenumfang 14 der Außenumfangswand 13 mehrere Innenumfangsflächen 37. Diese Innenumfangsflächen 37 besitzen jeweils einen ebenen Bestückungsabschnitt 38 zum Bestücken mit zumindest einem elektronischen Gleichrichterbauteil 9, wobei vorliegend an jedem Bestückungsabschnitt 38 einer Innenumfangsfläche 37 ein elektronisches Gleichrichterbauteil 9 über ein Wärmeleitelement 46 fixiert ist. Die Wärmeleitelemente 46 können jeweils von Wärmeleitmasse, durch ein Gap-Pad, ein Thermisches-Interface-Material (TIM) oder Wärmeleitpaste gebildet sein.With regard to the rectifier housing 8, in particular with regard to 3 and 4 It should be explained that the inner circumference 14 of the outer circumferential wall 13 has a plurality of inner circumferential surfaces 37. These inner circumferential surfaces 37 each have a flat mounting section 38 for mounting at least one electronic rectifier component 9, wherein in this case an electronic rectifier component 9 is fixed to each mounting section 38 of an inner circumferential surface 37 via a heat-conducting element 46. The heat-conducting elements 46 can each be formed by thermal compound, a gap pad, a thermal interface material (TIM), or thermal paste.

In 7 bis 10 sind weitere bevorzugte Ausführungsformen einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Sie unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform insbesondere dadurch, dass die Kühlkanäle 17 als ineinander verdrillte, zylinderspiralförmig Helixkanäle 22 ausgebildet sind, die außerdem unter Ausbildung von Einlassmündungen 23 sowohl abschnittsweise an der Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 und abschnittsweise an der Prallfläche 30 ausmünden sowie stromab unter Ausbildung von Auslassmündungen 25 an der Gegenstirnringfläche 21 der Außenumfangswand 13 ausmünden.In 7 to 10 Further preferred embodiments of a highly simplified rectifier device 7 are shown in a perspective view. It differs from the previously described embodiment in particular in that the cooling channels 17 are designed as intertwined, cylindrically spiral-shaped helical channels 22, which also open out, forming inlet openings 23, both in sections at the end ring surface 20 of the housing base 10 and in sections at the impact surface 30, and open out downstream, forming outlet openings 25 at the counter-end ring surface 21 of the outer peripheral wall 13.

Die 13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer Schnittansicht, wobei zu erkennen ist, dass Kühlmittel 18 mittels einer Sprühdüse 43 auf die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 aufgesprüht und wegen der Drehung des Rotors 40 bzw. der Rotorwelle 4 um die Drehachse 3 dann nach radial außen auf die Prallfläche 30 des Bords 28 beschleunigt wird. Dass Kühlmittel 18 wird dabei von der Prallfläche 30 in die hier nicht illustrierten Kühlkanäle 17 umgelenkt. Die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 ist hier vollständig eben ausgeführt.The 13 shows a further preferred embodiment of a greatly simplified rectifier device 7 in a sectional view, wherein it can be seen that coolant 18 is sprayed onto the end ring surface 20 of the housing base 10 by means of a spray nozzle 43 and is then accelerated radially outward onto the impact surface 30 of the rim 28 due to the rotation of the rotor 40 or the rotor shaft 4 about the rotation axis 3. The coolant 18 is deflected by the impact surface 30 into the cooling channels 17 (not illustrated here). The end ring surface 20 of the housing base 10 is completely flat here.

Die 14 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer Schnittansicht, wobei zu erkennen ist, dass die ebenen Bestückungsabschnitte 38 der Innenumfangsflächen 37 bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt sind und in eine der Aufnahme 15 zugewandte Rückfläche 47 des Gehäusebodens 10 übergehen. Dadurch sind die elektronischen Gleichrichterbauteile 9, die auf den Bestückungsabschnitten 38 angeordnet sind, bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt.The 14 shows a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device 7 in a sectional view, wherein it can be seen that the flat component sections 38 of the inner circumferential surfaces 37 are angularly tilted with respect to the rotation axis 3 and merge into a rear surface 47 of the housing base 10 facing the receptacle 15. As a result, the electronic rectifier components 9, which are arranged on the component sections 38, are angularly tilted with respect to the rotation axis 3.

Die 15 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer Schnittansicht, wobei zu erkennen ist, dass die ebenen Bestückungsabschnitte 38 der Innenumfangsflächen 37 bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt sind und in eine der Aufnahme 15 zugewandte Rückfläche 47 des Gehäusebodens 10 übergehen. Dadurch sind die elektronischen Gleichrichterbauteile 9, die auf den Bestückungsabschnitten 38 angeordnet sind, bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt. Weiterhin ist an der Rückfläche 47 des Gehäusebodens 10 eine Platine 48 angeordnet, die über Drähte 49 oder dergleichen mit den elektronischen Gleichrichterbauteilen 9 verbunden ist.The 15 shows a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device 7 in a sectional view, wherein it can be seen that the flat component sections 38 of the inner circumferential surfaces 37 are angularly tilted with respect to the rotation axis 3 and merge into a rear surface 47 of the housing base 10 facing the receptacle 15. As a result, the electronic rectifier components 9, which are arranged on the component sections 38, are angularly tilted with respect to the rotation axis 3. Furthermore, a circuit board 48 is arranged on the rear surface 47 of the housing base 10 and is connected to the electronic rectifier components 9 via wires 49 or the like.

Die 16 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer Schnittansicht, wobei zu erkennen ist, dass die ebenen Bestückungsabschnitte 38 der Innenumfangsflächen 37 bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt sind und in eine der Aufnahme 15 zugewandte Rückfläche 47 des Gehäusebodens 10 übergehen. Dadurch sind die elektronischen Gleichrichterbauteile 9, die auf den Bestückungsabschnitten 38 angeordnet sind, bezüglich der Drehachse 3 winkelig verkippt.The 16 shows a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device 7 in a sectional view, wherein it can be seen that the flat component sections 38 of the inner circumferential surfaces 37 are angularly tilted with respect to the rotation axis 3 and merge into a rear surface 47 of the housing base 10 facing the receptacle 15. As a result, the electronic rectifier components 9, which are arranged on the component sections 38, are angularly tilted with respect to the rotation axis 3.

Die 17 und 18 zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer stark vereinfachten Gleichrichtervorrichtung 7 in einer Schnittansicht, wobei zu erkennen ist, dass die Stirnringfläche 20 des Gehäusebodens 10 winkelig verkippt wird, um den axialen Überstand des besagten Bords 28 zu verringern. Dadurch besitzt die Stirnringfläche 20 in etwa die Form einer Kuppel.The 17 and 18 show a further preferred embodiment of a highly simplified rectifier device 7 in a sectional view, wherein it can be seen that the end ring surface 20 of the housing base 10 is tilted at an angle in order to reduce the axial projection of the said rim 28. As a result, the end ring surface 20 has approximately the shape of a dome.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 28 19 824 C2 [0006, 0007]
DE 10 2015 014 535 A1 [0007]
US 2006/0176720 A1 [0007]

Claims

Electrical machine (1), in particular a separately excited synchronous electrical machine, - with a stator (2) and a rotor (40) mounted thereon so as to be rotatably adjustable about a rotational axis (3), having a rotor shaft (4), - with a primary coil (5) arranged on the stator (2) and a secondary coil (6) arranged on the rotor shaft (4), which is inductively coupled to the primary coil (5) during operation of the electrical machine (1), so that electrical energy is transferred from the primary coil (5) to the secondary coil (6), - with a rectifier device (7) having a rectifier housing (8) arranged on the rotor shaft (4) and electronic rectifier components (9) for converting an electrical alternating voltage generated in the secondary coil (6) during the inductive energy transfer into an electrical direct voltage, - wherein the rectifier housing (8) has an annular housing base (10) oriented transversely to the rotational axis (3) and concentric with respect to the rotational axis (3), with a through-opening (11) for receiving the rotor shaft (4) and an outer peripheral wall (13) which projects axially from the housing base (10) with respect to the axis of rotation (3) and is concentric with respect to the axis of rotation (3) and has an inner periphery (14) facing the axis of rotation (3), - wherein the rectifier housing (8) further comprises a receptacle (15) which is arranged transversely with respect to the axis of rotation (3) between the inner periphery (14) of the outer peripheral wall (13) and the axis of rotation (3), characterized in that - the electronic rectifier components (9) are arranged within the receptacle (15) of the rectifier housing (8) in a circumferential direction (16) around the axis of rotation (3) on the inner periphery (14) of the outer peripheral wall (13) evenly distributed, - the rectifier housing (8) has cooling channels (17) through which coolant (18) can flow to achieve indirect cooling of the electronic rectifier components (9).

Electrical machine (1) according to Claim 1 , characterized in that - the cooling channels (17) run through the outer peripheral wall (13).

Electrical machine (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that - the cooling channels (17) are designed as longitudinal channels (19) which pass through the outer peripheral wall (13) parallel to the axis of rotation (3).

Electrical machine (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that - the cooling channels (17) are designed as helical channels (22) which pass through the outer peripheral wall (13) in a cylindrical spiral shape and coaxially to the axis of rotation (3).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the housing base (10) has an end ring surface (20) pointing away from the receptacle (15) and oriented transversely to the axis of rotation (3), - the outer peripheral wall (13) has a counter-end ring surface (21) pointing away from the end ring surface (20) of the housing base (10) and oriented transversely to the axis of rotation (3), - the cooling channels (17) open out at least in sections at an outer edge (24) of the end ring surface (20) of the housing base (10) to form inlet openings (23) and at the counter-end ring surface (21) of the outer peripheral wall (13) to form outlet openings (25).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the cooling channels (17) are arranged within the outer circumferential wall (13) in a uniformly distributed manner relative to one another in the circumferential direction (16).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - each electronic rectifier component (9) is assigned exactly two cooling channels (17), in such a way that the coolant (18) flowing through two such cooling channels (17) assigned to an electronic rectifier component (9) is in a greater heat exchange with this electronic rectifier component (9) than with an adjacent, further electronic rectifier component (9).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the cooling channels (17) taper in the direction of the axis of rotation (3).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the housing base (10) has an end ring surface (20) pointing away from the receptacle (15) and oriented transversely to the axis of rotation (3), - the housing base (10) further has a rim (28) which completely surrounds the end ring surface (20) of the housing base (10) radially on the outside in the circumferential direction (16) and projects upwards above the end ring surface (20) of the housing base (10), - wherein the rim (28) has a facing inner circumference (29) which has or is formed by an impact surface (30) running parallel or at an angle to the axis of rotation (3) for deflecting coolant (18) into the cooling channels (17).

Electrical machine (1) according to Claim 9 , characterized in that - the outer peripheral wall (13) has a counter-end ring surface (21) pointing away from the end ring surface (20) of the housing base (10) and oriented transversely to the axis of rotation (3), - the cooling channels (17) open out at least in sections at the end ring surface (20) of the housing base (10) and at least in sections at the impact surface (30) to form inlet openings (23), - the cooling channels (17) open out at least in sections at the counter-end ring surface (21) of the outer peripheral wall (13) to form outlet openings (25).

Electrical machine (1) according to Claim 9 or 10 , characterized in that - the outer peripheral wall (13) has a counter-end ring surface (21) pointing away from the end ring surface (20) of the housing base (10) and oriented transversely to the axis of rotation (3), - a coolant collector structure (31) designed to deflect and guide the coolant (18) to the inlet openings (23) of the cooling channels (17) is arranged on the impact surface (30) of the rim (28) or the impact surface (30) forms such a coolant collector structure (31).

Electrical machine (1) according to Claim 11 , characterized in that - the coolant collector structure (31) has collector valleys (32) and collector peaks (33) which alternately follow one another in the circumferential direction (16).

Electrical machine (1) according to Claim 12 , characterized in that - the collector peaks (33) are designed as guide ribs (34) running over the end ring surface (20) of the housing base (10) or have such guide ribs (34), - wherein the guide ribs (34) are each arranged symmetrically with respect to a radial (35) running through the axis of rotation (3) and point radially to the axis of rotation (3), or - wherein the guide ribs (34) are each designed like blades and are curved counter to a direction of rotation (36) of the rotor shaft (4), in which direction the rotor shaft (4) rotates about the axis of rotation (3) during operation of the electrical machine (1).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the inner circumference (14) of the outer circumferential wall (13) has a plurality of inner circumferential surfaces (37) or is formed by such inner circumferential surfaces (37), - wherein the inner circumferential surfaces (37) each have a flat assembly section (38) with at least one electronic rectifier component (9) arranged thereon, - wherein the assembly sections (38) are each aligned perpendicularly with respect to a radial (35) running through the axis of rotation (3).

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the inner circumference (14) of the outer circumferential wall (13) has a plurality of inner circumferential surfaces (37) or is formed by such inner circumferential surfaces (37), - wherein the inner circumferential surfaces (37) are arranged in a prism shape.