DE102013226543A1

DE102013226543A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102013226543A1
Application number: DE102013226543.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-18
Also published as: CN104734423B; FR3015143B1; CN104734423A; FR3015143A1

Abstract

Elektrische Maschine, mit einem Stator und einem Rotor (16) mit einer Drehachse (19) und einem drehfest daran befestigten Lüfter (22), mit einem Lagerschild (13) und einem daran befestigten Lager (23) zum drehbaren Stützen des Rotors (16), mit einer Vorrichtung (31) zur Übertragung von elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors (16), mit einem Gehäuse (50), welches mindestens eine Öffnung (49) zum Einlass eines Kühlmediums in einem ersten Kühlstrom (53) entlang eines ersten Kühlpfades aufweist, wobei die Öffnungen (49) am Außenumfang des Gehäuses (50) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiteinrichtung (55) für das Kühlmedium zwischen mindestens zwei Kühlströmen (53, 64) angeordnet ist, wobei der zweite Kühlpfad zwischen einer Öffnung (49) am Außenumfang des Gehäuses (50) und der Vorrichtung (31) zur Übertragung von elektrischer Energie verläuft und danach an der Drehachse (19) des Rotors (16) vorbei verläuft und durch eine Öffnung (28) im Lagerschild (13) zum Lüfter (22) führt.

Description

Stand der Technik
Es wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, bei der eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors besser gekühlt werden kann.
Bei Generatoren welche auch motorisch betrieben werden, ist teilweise ein Elektronikmodul auf dem Lagerschild der Maschine befestigt. Diese Elektronik enthält üblicherweise einen Sensor der das Magnetfeld eines am Rotor befestigten Sensors erfasst um daraus die Rotorlage zu erfassen. Durch die stärkere Bestromung der Rotorwicklung ist das Kohle-Schleifring-System bei dieser Betriebsweise stärker thermisch belastet, es entsteht eine größere Wärme an diesem Bauteil. Gleichzeitig ist gegenüber einem konventionellen Generator der Kühlluftstrom durch die aufgebaute Elektronik erschwert. Die Luft wird seitlich angesaugt, über Löcher im Lagerschild an den Lüfter geführt und von dort wieder radial nach außen gefördert. Im Elektronikmodul sind üblicherweise Kühlrippen angebracht, um die Elektronik zu kühlen. Bei weitgehend symmetrischem Aufbau der Kühlrippen an der Elektronik ist der mittlere Raum in Achsmitte sehr schlecht durchlüftet. Entstehende Wärme am Schleifring wird schlecht abgeführt, es können hohe Temperaturen entstehen. Diese Temperaturen können durch Wärmeleitung an den Lagegebermagnet weitergeleitet werden und dadurch zu einer Schädigung des Magneten führen. Auch das KSS kann durch zu hohe Temperaturen geschädigt werden.
Die Erfindung beschreibt eine gezielte Zuluftführung radial von außen über den Schleifringraum in die gegenüberliegende Ansaugöffnung im Lagerschild.
Dabei kann die Luftführung

– komplett zu dem der Ansaugöffnung gegenüberliegenden Loch im Lagerschild geführt werden.
– teilweise zu dem der Ansaugöffnung gegenüberliegenden Loch im Lagerschild geführt werden.
– zu einem links und/oder rechts des Schleifrings führenden Lochs im Lagerschild geleitet werden.

Die Luftumlenkung kann durch ein Kunststoffspritzteil erfolgen oder durch einen in den Kühlkörper der Elektronik eingearbeitete Geometrie.
Figuren
1 zeigt einen Teillängsschnitt durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine,
2 zeigt einen Querschnitt durch 1 gemäß der dort angegebenen Schnittlinie.
Beschreibung
1 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 10. Ein Lagerschild 13 übergreift einen nicht dargestellten Stator und einen in dem Stator angeordneten Rotor 16. An einer Stirnseite 19 des Rotors 16 ist ein Lüfter 22 drehfest mit dem Rotor 16 verbunden. Eine Rotorachse, Drehachse 19, wird durch ein Lager 23 gestützt. Das Lager 23 ist in einer Nabe 25 des Lagerschilds 13 drehbar aufgenommen. Die Nabe 25 selbst ist durch mehrere Streben 26 einstückig mit dem Lagerschild 13 ausgeführt. Zwischen den Streben 26 befinden sich mehrere Öffnungen 28, die die Nabe 25 umgeben. Auf der dem Lüfter 22 abgewandten Seite der Nabe 25 befindet sich eine Vorrichtung 31 zur Übertragung elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors 16. Diese Vorrichtung 31 ist mit zwei Schleifringen 34 ausgeführt. Am axialen Ende 37 des Rotors 16 befindet sich eine Sensorvorrichtung 40 zur Bestimmung einer Drehposition des Rotors 16. Die Sensorvorrichtung 40 trägt einen Permanentmagneten, dessen drehfest mit dem Rotor 16 verbundene Lage durch eine elektronische Auswertevorrichtung 43 ermittelbar ist. Die Sensorvorrichtung 40 ragt in eine Vertiefung 44 der Auswertevorrichtung 43.
Auf dem Lagerschild 13 sitzt ein Kühlkörper 46 auf. Der Kühlkörper 46 sitzt auf dem Lagerschild 13 auf. Der Kühlkörper 46 hat einen Außenumfang, der hier dem Außenumfang des Lagerschilds 13 ähnelt. Der Kühlkörper 46 hat an seinem Außenumfang mehrere Einlassöffnungen 49 verteilt angeordnet. Das Lagerschild 13 und der Kühlkörper 46 sind hier Teile eines Gehäuses 50. Hier liegen sich zwei Einlassöffnungen 49 diametral gegenüber. Nach den Einlassöffnungen 49 wird die einströmende Luft (Kühlmedium) – vorzugsweise durch im Wesentlichen oder radial ausgerichtete Kühlrippen 52 – in einem ersten Kühlstrom 53 in das Lagerschild 13 hineingeleitet. Die Kühlrippen 52 sind wärmeleitend mit der Auswertevorrichtung 43 gekoppelt, so dass in der Auswertevorrichtung 43 entstehende Wärme an die Kühlrippen 52 geleitet wird und dann diese Wärme durch die die einströmende Luft (Kühlmedium) abtransportiert wird. Es ist eine Leiteinrichtung 55 angeordnet. Diese Leiteinrichtung 55 ist mit einer Einlasskante 58 so angeordnet, dass einströmendes Kühlmedium beiderseits der Leiteinrichtung 55 strömt, wenn der Lüfter 22 dreht. Die Leiteinrichtung 55 ist in einem Bogen 61 in Richtung zur Lager 23 angeordnet. Die Leiteinrichtung 55 teilt das einströmende Medium in den ersten Kühlström 53 und den zweiten Kühlström 64.
Es ist somit eine elektrische Maschine 10 mit einem Stator und einem Rotor 16 mit einer Drehachse 19 und einem drehfest daran befestigten Lüfter 22 offenbart, mit einem Lagerschild 13 und einem daran befestigten Lager 23 zum drehbaren Stützen des Rotors 16, mit einer Vorrichtung 31 zur Übertragung von elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors 16, mit einem Gehäuse 50, welches mindestens eine Öffnung 49 zum Einlass eines Kühlmediums in einem ersten Kühlstrom 53 entlang eines ersten Kühlpfades aufweist, wobei die Öffnungen 49 am Außenumfang des Gehäuses 50 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiteinrichtung 55 für das Kühlmedium zwischen mindestens zwei Kühlströmen 53, 64 angeordnet ist, wobei der zweite Kühlpfad zwischen einer Öffnung 49 am Außenumfang des Gehäuses 50 und der Vorrichtung 31 zur Übertragung von elektrischer Energie verläuft und danach an der Drehachse 19 des Rotors 16 vorbei verläuft und durch eine Öffnung 28 im Lagerschild 13 zum Lüfter 22 führt.
Durch den zweiten Kühlstrom 64 wird auch die Sensorvorrichtung 40 zur Bestimmung der Drehposition des Rotors 16 gekühlt. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der eine Kühlstrom 53 und/oder der andere Kühlstrom 64 zwischen Kühlrippen 52 geführt wird, 2. Die Kühlrippen 52 sind vorzugsweise in einer oder mehreren Gruppen 70 angeordnet. Vorzugsweise sind die Gruppen 70 in radialer Richtung zwischen einer Einlassöffnung 49 und Öffnungen 28 um die Nabe 25 herum angeordnet. Die Leiteinrichtung 55 kanalisiert in Umfangsrichtung durch eine erste Rippe 73 und vorzugsweise in Umfangsrichtung durch eine zweite Rippe 76 einströmendes Kühlmedium zur Rotorachse 19 hin.

Claims

Elektrische Maschine, mit einem Stator und einem Rotor (16) mit einer Drehachse (19) und einem drehfest daran befestigten Lüfter (22), mit einem Lagerschild (13) und einem daran befestigten Lager (23) zum drehbaren Stützen des Rotors (16), mit einer Vorrichtung (31) zur Übertragung von elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors (16), mit einem Gehäuse (50), welches mindestens eine Öffnung (49) zum Einlass eines Kühlmediums in einem ersten Kühlstrom (53) entlang eines ersten Kühlpfades aufweist, wobei die Öffnungen (49) am Außenumfang des Gehäuses (50) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiteinrichtung (55) für das Kühlmedium zwischen mindestens zwei Kühlströmen (53, 64) angeordnet ist, wobei der zweite Kühlpfad zwischen einer Öffnung (49) am Außenumfang des Gehäuses (50) und der Vorrichtung (31) zur Übertragung von elektrischer Energie verläuft und danach an der Drehachse (19) des Rotors (16) vorbei verläuft und durch eine Öffnung (28) im Lagerschild (13) zum Lüfter (22) führt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den zweiten Kühlstrom (64) auch eine Sensorvorrichtung (40) zur Bestimmung der Drehposition des Rotors (16) gekühlt wird.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (31) zur Übertragung von elektrischer Energie mindestens einen Schleifring (34) umfasst.
Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkörper (46) auf dem Lagerschild (13) aufsitzt und der Kühlkörper (46) hat an seinem Außenumfang mehrere Öffnungen (49) verteilt angeordnet, wobei die Leiteinrichtung (55) mit einer Einlasskante (58) so angeordnet ist, dass einströmendes Kühlmedium beiderseits der Leiteinrichtung (55) strömen kann.
Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kühlstrom (53) und/oder der andere Kühlstrom (64) zwischen Kühlrippen (52) geführt wird.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (52) in einer oder mehreren Gruppen (70) angeordnet sind und vorzugsweise die Gruppen (70) in radialer Richtung zwischen einer Einlassöffnung (49) und Öffnungen (28) um die Nabe (25) herum angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (55) in Umfangsrichtung durch eine erste Rippe (73) und vorzugsweise in Umfangsrichtung durch eine zweite Rippe (76) einströmendes Kühlmedium zur Rotorachse (19) kanalisiert.
Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in drehaxialer Richtung zwischen der Leiteinrichtung (55) und dem Rotor (16) eine Öffnung (28) angeordnet ist.