DE102013226543A1

DE102013226543A1 - Electric machine

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: FR3015143B1; CN104734423A; CN104734423B; 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.Electric machine, comprising a stator and a rotor (16) with a rotation axis (19) and a fan (22) attached thereto in a rotationally fixed manner, with a bearing plate (13) and a bearing (23) attached thereto for rotatably supporting the rotor (16) , comprising a device (31) for transmitting electrical energy for the electromagnetic excitation of the rotor (16), having a housing (50) which has at least one opening (49) for the admission of a cooling medium in a first cooling flow (53) along a first cooling path wherein the openings (49) are arranged on the outer circumference of the housing (50), characterized in that a cooling medium guide (55) is arranged between at least two cooling streams (53, 64), the second cooling path between an opening (50). 49) on the outer circumference of the housing (50) and the device (31) for transmitting electrical energy and thereafter on the axis of rotation (19) of the rotor (16) passes and by a Öf (28) in the bearing plate (13) to the fan (22) leads.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, bei der eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zur elektromagnetischen Erregung des Rotors besser gekühlt werden kann.It is proposed an electric machine in which a device for transmitting electrical energy for electromagnetic excitation of the rotor can be better cooled.

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.In the case of generators which are also operated by motor, in part an electronic module is fastened on the bearing plate of the machine. This electronics usually contains a sensor which detects the magnetic field of a sensor attached to the rotor in order to detect the rotor position therefrom. Due to the stronger energization of the rotor winding, the carbon slip ring system is more thermally stressed in this mode of operation, it creates a greater heat to this component. At the same time compared to a conventional generator, the cooling air flow is complicated by the built-up electronics. The air is sucked in laterally, passed through holes in the end shield to the fan and from there again conveyed radially outwards. Cooling fins are usually installed in the electronics module to cool the electronics. With largely symmetrical design of the cooling fins on the electronics, the middle space in the center of the axle is very poorly ventilated. Resulting heat at the slip ring is poorly dissipated, it can cause high temperatures. These temperatures can be forwarded by thermal conduction to the position sensor magnet and thereby lead to damage to the magnet. Also, the KSS can be damaged by high temperatures.

Die Erfindung beschreibt eine gezielte Zuluftführung radial von außen über den Schleifringraum in die gegenüberliegende Ansaugöffnung im Lagerschild.The invention describes a targeted supply air supply radially from the outside via the slip ring space in the opposite intake in the bearing plate.

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.

The air flow can be

- Are performed completely to the intake opening opposite hole in the bearing plate.
- Are partially led to the intake opening opposite hole in the bearing plate.
- be led to a left and / or right of the slip ring leading hole in the bearing plate.

Die Luftumlenkung kann durch ein Kunststoffspritzteil erfolgen oder durch einen in den Kühlkörper der Elektronik eingearbeitete Geometrie.The air deflection can be done by a plastic injection molded part or by a incorporated into the heat sink of the electronics geometry.

Figurencharacters

1 zeigt einen Teillängsschnitt durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine, 1 shows a partial longitudinal section through the electric machine according to the invention,

2 zeigt einen Querschnitt durch 1 gemäß der dort angegebenen Schnittlinie. 2 shows a cross section through 1 according to the section line indicated there.

Beschreibungdescription

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. 1 shows a partial longitudinal section through an electrical machine according to the invention 10 , An end shield 13 engages over a stator (not shown) and a rotor arranged in the stator 16 , At one end 19 of the rotor 16 is a fan 22 rotatably with the rotor 16 connected. A rotor axis, axis of rotation 19 , is going through a warehouse 23 supported. The warehouse 23 is in a hub 25 of the end shield 13 rotatably received. The hub 25 itself is through several strivings 26 integral with the end shield 13 executed. Between the struts 26 There are several openings 28 that the hub 25 surround. On the fan 22 opposite side of the hub 25 there is a device 31 for transmitting electrical energy to the electromagnetic excitation of the rotor 16 , This device 31 is with two slip rings 34 executed. At the axial end 37 of the rotor 16 there is a sensor device 40 for determining a rotational position of the rotor 16 , The sensor device 40 carries a permanent magnet whose rotation with the rotor 16 Connected situation by an electronic evaluation device 43 can be determined. The sensor device 40 protrudes into a depression 44 the evaluation device 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.On the bearing plate 13 sits a heat sink 46 on. The heat sink 46 sits on the bearing shield 13 on. The heat sink 46 has an outer circumference, here the outer circumference of the bearing plate 13 similar. The heat sink 46 has several inlet openings on its outer circumference 49 arranged distributed. The bearing plate 13 and the heat sink 46 Here are parts of a housing 50 , Here are two inlet openings 49 diametrically opposite. After the inlet openings 49 is the incoming air (cooling medium) - preferably by substantially or radially aligned cooling fins 52 - in a first cooling stream 53 in the bearing plate 13 introduced therein. The cooling fins 52 are heat-conducting with the evaluation device 43 coupled so that in the evaluation device 43 resulting heat to the cooling fins 52 is passed and then this heat by the incoming air (cooling medium) is removed. It is a guide 55 arranged. This guide 55 is with an inlet edge 58 arranged so that inflowing cooling medium on both sides of the guide 55 flows when the fan 22 rotates. The guide 55 is in a bow 61 towards the camp 23 arranged. The guide 55 divides the inflowing medium into the first cooling flow 53 and the second cooling flow 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.It is thus an electric machine 10 with a stator and a rotor 16 with a rotation axis 19 and a non-rotatably attached fan 22 revealed with a bearing plate 13 and a bearing attached to it 23 for rotatably supporting the rotor 16 , with a device 31 for transmitting electrical energy to the electromagnetic excitation of the rotor 16 , with a housing 50 which has at least one opening 49 for the admission of a cooling medium in a first cooling flow 53 along a first cooling path, wherein the openings 49 on the outer circumference of the housing 50 are arranged, characterized in that a guide 55 for the cooling medium between at least two cooling streams 53 . 64 is arranged, wherein the second cooling path between an opening 49 on the outer circumference of the housing 50 and the device 31 for transmitting electrical energy and then at the axis of rotation 19 of the rotor 16 passes by and through an opening 28 in the bearing plate 13 to the fan 22 leads.

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.By the second cooling flow 64 also becomes the sensor device 40 for determining the rotational position of the rotor 16 cooled. It is preferably provided that the one cooling stream 53 and / or the other cooling flow 64 between cooling fins 52 to be led, 2 , The cooling fins 52 are preferably in one or more groups 70 arranged. Preferably, the groups are 70 in the radial direction between an inlet opening 49 and openings 28 around the hub 25 arranged around. The guide 55 canalized in the circumferential direction by a first rib 73 and preferably in the circumferential direction by a second rib 76 incoming cooling medium to the rotor axis 19 out.

Claims

Electric machine with a stator and a rotor ( 16 ) with a rotation axis ( 19 ) and a non-rotatably attached fan ( 22 ), with a bearing plate ( 13 ) and a bearing ( 23 ) for rotatably supporting the rotor ( 16 ), with a device ( 31 ) for transmitting electrical energy to the electromagnetic excitation of the rotor ( 16 ), with a housing ( 50 ), which has at least one opening ( 49 ) for the admission of a cooling medium in a first cooling stream ( 53 ) along a first cooling path, wherein the openings ( 49 ) on the outer circumference of the housing ( 50 ) are arranged, characterized in that a guide ( 55 ) for the cooling medium between at least two cooling streams ( 53 . 64 ), wherein the second cooling path between an opening ( 49 ) on the outer circumference of the housing ( 50 ) and the device ( 31 ) for transmitting electrical energy and then at the axis of rotation ( 19 ) of the rotor ( 16 ) passes and through an opening ( 28 ) in the end shield ( 13 ) to the fan ( 22 ) leads.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that by the second cooling flow ( 64 ) also a sensor device ( 40 ) for determining the rotational position of the rotor ( 16 ) is cooled.

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the device ( 31 ) for transmitting electrical energy at least one slip ring ( 34 ).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a heat sink ( 46 ) on the end shield ( 13 ) and the heat sink ( 46 ) has at its outer periphery a plurality of openings ( 49 ), the guiding device ( 55 ) with an inlet edge ( 58 ) is arranged so that inflowing cooling medium on both sides of the guide ( 55 ) can flow.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the one cooling stream ( 53 ) and / or the other cooling flow ( 64 ) between cooling fins ( 52 ) to be led.

Electrical machine according to claim 5, characterized in that the cooling fins ( 52 ) in one or more groups ( 70 ) and preferably the groups ( 70 ) in the radial direction between an inlet opening ( 49 ) and openings ( 28 ) around the hub ( 25 ) are arranged around.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the guide device ( 55 ) in the circumferential direction by a first rib ( 73 ) and preferably in the circumferential direction by a second rib ( 76 ) inflowing cooling medium to the rotor axis ( 19 ).

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the rotational axial direction between the guide ( 55 ) and the rotor ( 16 ) an opening ( 28 ) is arranged.