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DE102020114691A1 - Electromechanical energy converter with cooling of the rotor winding - Google Patents

Electromechanical energy converter with cooling of the rotor winding Download PDF

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DE102020114691A1
DE102020114691A1 DE102020114691.4A DE102020114691A DE102020114691A1 DE 102020114691 A1 DE102020114691 A1 DE 102020114691A1 DE 102020114691 A DE102020114691 A DE 102020114691A DE 102020114691 A1 DE102020114691 A1 DE 102020114691A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor winding
rotor
cooler
energy converter
electromechanical energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020114691.4A
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German (de)
Inventor
Joachim MAERZ
Martin Lasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Stromerregter elektromechanischer Energiewandler mit einem Stator und einem Rotor, welcher gegenüber dem Stator drehbar um eine in einer Längsrichtung verlaufende Rotorachse gelagert ist, wobei der Rotor (1) eine Rotorwelle (2) aufweist und wobei auf der Rotorwelle (2) ein Rotorwicklungsträger (4) mit wenigstens einer ersten Rotorwicklungsträgernut und einer zweiten Rotorwicklungsträgernut angeordnet ist, wobei sich die beiden Rotorwicklungsträgernuten in Längsrichtung (8) erstrecken, wobei auf dem Rotorwicklungsträger (8) wenigstens eine Rotorwicklung angeordnet ist, welche abschnittsweise in diesen Rotorwicklungsträgernuten verläuft und welche sich in Längsrichtung an wenigstens einer Stirnseite des Rotorwicklungsträgers (4) über diesen hinaus erstreckt und so einen Rotorwicklungskopf (6) ausbildet,dadurch gekennzeichnet, dassin Längsrichtung (8) zwischen dem Rotorwicklungskopf (6), und dem Rotorwicklungsträger (4) ein Rotorwicklungskühler (10) angeordnet ist,dass mit dem Rotorwicklungskühler (10) ein Rotorwicklungskühlerhohlraum (12) ausgebildet ist, welcher sich in einer radialen Richtung (9) vom Rotorwicklungskopf (6) nach radial innen erstreckt, so dass eine Wärmeleitung vom Rotorwicklungskopf (6) hin zur Rotorwelle (2) ermöglicht ist.Current-excited electromechanical energy converter with a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator about a rotor axis running in a longitudinal direction, the rotor (1) having a rotor shaft (2) and a rotor winding carrier (4) on the rotor shaft (2) is arranged with at least one first rotor winding carrier slot and a second rotor winding carrier slot, the two rotor winding carrier slots extending in the longitudinal direction (8), with at least one rotor winding being arranged on the rotor winding carrier (8), which runs in sections in these rotor winding carrier slots and which extends in the longitudinal direction at least one end face of the rotor winding carrier (4) extends beyond this and thus forms a rotor winding head (6), characterized in that a rotor winding cooler (10) is arranged in the longitudinal direction (8) between the rotor winding head (6) and the rotor winding carrier (4), that with the Rotorwicklu ngskühler (10) a rotor winding cooler cavity (12) is formed, which extends in a radial direction (9) from the rotor winding head (6) radially inward, so that heat conduction from the rotor winding head (6) to the rotor shaft (2) is made possible.

Description

Die Erfindung befasst sich mit der Kühlung der Rotorwicklung, insbesondere der sogenannten Wicklungsköpfe der Rotorwicklung, eines elektromechanischen Energiewandlers, dabei ist aus dem Stand der Technik und insbesondere aus der DE 10 2006 022 139 A1 die aktive Kühlung von Wickelköpfen einer Statorwicklung bekannt.The invention is concerned with the cooling of the rotor winding, in particular the so-called end turns of the rotor winding, an electromechanical energy converter, is from the prior art and in particular from FIG DE 10 2006 022 139 A1 the active cooling of end turns of a stator winding is known.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines elektrischen Antriebsmotors für ein Kraftfahrzeug, sogenannter Traktionsmotor, beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Ausführungsform der Erfindung zu verstehen. Ein Antrieb in einem Kraftfahrzeug ist einem alternierenden Betrieb unterworfen, zu dem besteht die Anforderung eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Allgemein kann durch Kühlung thermisch beanspruchter Bauteile eine hohe Leistungsausbeute für den Fahrbetrieb erreicht werden. Beim Traktionsmotor stellen besonders die elektrisch aktiven Abschnitte, insbesondere die Wicklungen, die begrenzenden Bereiche bezüglich der Auslegung dieser Maschine dar, die Erfindung bezieht sich auf einen stromerregten Energiewandler, dabei definiert bei einer kritischen Auslegung, insbesondere einer rotorkritischen Auslegung einer solchen Maschine die Temperaturgrenze der Rotorwicklung die verfügbare Dauerleistung sowie die fahrbaren Zyklen des Antriebs.The invention is described below on the basis of an electric drive motor for a motor vehicle, a so-called traction motor; this is not to be understood as a restriction of the invention to such an embodiment of the invention. A drive in a motor vehicle is subject to alternating operation, for which there is a requirement to achieve a high power density. In general, a high level of power output for driving can be achieved by cooling thermally stressed components. In the traction motor, the electrically active sections, in particular the windings, represent the limiting areas with regard to the design of this machine; the invention relates to a current-excited energy converter, in this case defining the temperature limit of the rotor winding in a critical design, in particular a rotor-critical design of such a machine the available continuous power and the drivable cycles of the drive.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung die Kühlung der Rotorwicklung zu verbessern, um so insbesondere die Leistungsdichte des elektromechanischen Energiewandlers zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Energiewandler gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der anhängigen Patentansprüche.It is an object of the invention to improve the cooling of the rotor winding in order in particular to improve the power density of the electromechanical energy converter. This object is achieved by an electromechanical energy converter according to claim 1; preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Eine Grundidee der Erfindung ist es, den Wärmeleitpfad zum Abführen von Wärme von einer Rotorwicklung des elektromechanischen Energiewandlers zu verbessern und so eine Verbesserung des Wärmeleitpfads von der radial außen liegenden Rotorwicklung zur radial innen liegenden Rotorwelle herbeizuführen und insbesondere so eine Erhöhung der verfügbaren Dauerleistung zu ermöglichen.A basic idea of the invention is to improve the heat conduction path for dissipating heat from a rotor winding of the electromechanical energy converter and thus bring about an improvement in the heat conduction path from the radially outer rotor winding to the radially inner rotor shaft and, in particular, enable an increase in the available continuous power.

Die Erfindung bezieht sich auf einen stromerregten elektromechanischen Energiewandler. Im Sinn der Erfindung ist unter einem solchen elektromechanischen Energiewandler ein Elektromotor beziehungsweise ein Elektromotor-Generator zu verstehen, welcher auf einem Rotor einen elektrisch aktiven Teil aufweist, welcher also auf diesem Rotor eine Wicklung, sogenannte Rotorwicklung, aufweist, welche im planmäßigen Betrieb des elektromechanischen Energiewandlers einen elektrischen Strom leitet. Insbesondere auf Grund unvermeidbarer Verluste entsteht bei der Leitung eines solchen elektrischen Stroms Wärme. Weiter weist der elektromechanische Energiewandler einen sogenannten Stator und den Rotor auf, welcher gegenüber dem Stator drehbar um eine in einer Längsrichtung verlaufende Rotorachse gelagert ist. Vorzugsweise ist der rotierbar gelagerte Rotor zur Abgabe oder Aufnahme einer mechanischen Leistung (Drehzahl, Drehmoment) mittels einer Rotorwelle eingerichtet.The invention relates to a current-excited electromechanical energy converter. In the sense of the invention, such an electromechanical energy converter is to be understood as an electric motor or an electric motor generator which has an electrically active part on a rotor, which therefore has a winding, so-called rotor winding, on this rotor, which in the scheduled operation of the electromechanical energy converter conducts an electric current. In particular, due to unavoidable losses, heat is generated when conducting such an electrical current. Furthermore, the electromechanical energy converter has a so-called stator and the rotor, which is mounted so as to be rotatable relative to the stator about a rotor axis running in a longitudinal direction. The rotatably mounted rotor is preferably set up to output or absorb mechanical power (speed, torque) by means of a rotor shaft.

Der Rotor weist demnach die Rotorwelle auf, welche im planmäßigen Betrieb um die Rotorachse drehbar gelagert ist und eine mechanische Leistung abgibt oder aufnimmt. Auf der Rotorwelle ist ein Rotorwicklungsträger angeordnet, vorzugsweise ist dieser einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet oder bevorzugt mit dieser drehfest verbunden. Vorzugsweise ist der Rotorwicklungsträger als sogenanntes Rotorblechpaket beziehungsweise Blechpaket ausgebildet, und dient dem Leiten eines elektromagnetischen Feldes. Weiter ist der Rotorwicklungsträger zum Aufnehmen der Rotorwicklung beziehungsweise der Rotorwicklungen ausgebildet. Der Rotorwicklungsträger ist zum Aufnehmen der Rotorwicklung ausgebildet und weist dazu wenigstens zwei (erste, zweite), vorzugsweise aber eine Vielzahl von Nuten, sogenannten Rotorwicklungsträgernuten auf. Weiter vorzugsweise ist eine solche Rotorwicklungsträgernut als Ausnehmung in dem Rotorwicklungsträger ausgebildet.The rotor accordingly has the rotor shaft, which is rotatably mounted about the rotor axis in scheduled operation and emits or receives mechanical power. A rotor winding carrier is arranged on the rotor shaft; it is preferably formed in one piece with the rotor shaft or is preferably connected to it in a rotationally fixed manner. The rotor winding carrier is preferably designed as what is known as a laminated rotor core or a laminated core and is used to conduct an electromagnetic field. Furthermore, the rotor winding carrier is designed to accommodate the rotor winding or the rotor windings. The rotor winding carrier is designed to accommodate the rotor winding and for this purpose has at least two (first, second), but preferably a plurality of slots, so-called rotor winding carrier slots. Furthermore, such a rotor winding carrier groove is preferably designed as a recess in the rotor winding carrier.

Dieser Rotorwicklungsträgernuten verlaufen vorzugsweise, wenigstens im Wesentlichen, in Richtung der Rotorachse, also in Längsrichtung. Insbesondere weist die Rotorwicklung wenigstens einen elektrischen Leiter auf, welcher im Rotorwicklungsträger in der Rotorwicklungsträgernut verläuft, an einer Stirnseite aus dem Rotorwicklungsträger tritt, einen Bogen beschreibt um an der gleichen Stirnseite vorzugsweise in eine andere der Rotorwicklungsträgernuten einzutreten. Dieser aus dem Rotorwicklungsträger heraustretende Teil der Rotorwicklung kann als sogenannter Rotorwicklungskopf bezeichnete werden. Vorzugsweise ist dieser elektrische Leiter als eine vorzugsweise lackisolierte Leitung ausgebildet und weiter vorzugsweise ist die Rotorwicklung gegenüber dem Rotorwicklungsträger elektrisch isoliert. Ein solcher Aufbau des Rotors als solches ist auch dem Stand der Technik bekannt.These rotor winding carrier grooves preferably run, at least essentially, in the direction of the rotor axis, that is to say in the longitudinal direction. In particular, the rotor winding has at least one electrical conductor which runs in the rotor winding carrier in the rotor winding carrier slot, emerges from the rotor winding carrier at one end face, describes an arc to preferably enter another of the rotor winding carrier slots at the same end face. This part of the rotor winding protruding from the rotor winding carrier can be referred to as what is known as the rotor winding head. This electrical conductor is preferably designed as a preferably enamel-insulated line and, more preferably, the rotor winding is electrically insulated from the rotor winding carrier. Such a structure of the rotor as such is also known from the prior art.

Insbesondere am Rotorwicklungskopf gibt die Rotorwicklung im planmäßigen Betrieb Wärme an die Umgebung ab. Es ist vorgeschlagen, dass an wenigstens einer der Stirnseiten, vorzugsweise an beiden Stirnseiten des Rotorwicklungsträgers, insbesondere dort wo der oder die Rotorwicklungsköpfe angeordnet sind, ein Rotorwicklungskühler angeordnet ist. Vorzugsweise ist dieser Rotorwicklungskühler als Einrichtung zum Aufnehmen von Wärme von der Rotorwicklung und vorzugsweise vom Rotorwicklungskopf eingerichtet. Weiter vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühler dazu eingerichtet, die aufgenommene Wärme nach radial Innen, also orthogonal zur Längsrichtung, von der Rotorwicklung zur Rotorwelle abzuführen. Insbesondere um diese Wärmeleitung zu ermöglichen, ist mit dem Rotorwicklungskühler ein Hohlraum gebildet, so genannter Rotorwicklungskühlerhohlraum. In Längsrichtung betrachtet ist der Rotorwicklungskühler an der Stirnseite des Rotorwicklungsträgers angeordnet und bildlich umschlingt der Rotorwicklungskopf den Rotorwicklungskühler, so dass der Rotorwicklungskühler in Längsrichtung betrachtet zwischen dem Rotorwicklungsträger und dem Rotorwicklungskopf angeordnet ist. Weiter vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum mit einem Wärmeleitmedium befüllt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Rotorwelle im planmäßigen Betrieb des elektromechanischen Energiewandlers gegenüber dem Rotorwicklungsträger eine Wärmesenke darstellt, so dass mit dem Ableiten von Wärme aus wenigstens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von und bevorzugt von allen Rotorwicklungsköpfen eine höhere Betriebssicherheit für den elektromechanischen Energiewandler erreichbar ist.At the rotor winding head in particular, the rotor winding gives off heat to the environment during scheduled operation. It is proposed that a rotor winding cooler be arranged on at least one of the end faces, preferably on both end faces of the rotor winding carrier, in particular where the rotor winding head (s) are / are arranged. This rotor winding cooler is preferably used as a device for absorbing heat from the rotor winding and preferably from the Rotor winding head set up. Furthermore, the rotor winding cooler is preferably set up to dissipate the absorbed heat radially inward, that is to say orthogonally to the longitudinal direction, from the rotor winding to the rotor shaft. In order to enable this heat conduction in particular, a cavity is formed with the rotor winding cooler, a so-called rotor winding cooler cavity. Viewed in the longitudinal direction, the rotor winding cooler is arranged on the end face of the rotor winding carrier and the rotor winding head wraps around the rotor winding cooler so that the rotor winding cooler is arranged between the rotor winding carrier and the rotor winding head when viewed in the longitudinal direction. Furthermore, the rotor winding cooler cavity is preferably filled with a heat-conducting medium. Investigations have shown that the rotor shaft represents a heat sink compared to the rotor winding carrier when the electromechanical energy converter is in regular operation, so that by dissipating heat from at least one, preferably a large number of and preferably from all of the rotor winding heads, a higher level of operational reliability for the electromechanical energy converter can be achieved.

Vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum zwischen dem Rotorwicklungskühler, insbesondere wenn dieser, wenigstens abschnittsweise, als schalenartiges Bauteil ausgebildet ist, und der Stirnseite des Rotorwicklungsträgers gebildet. Weiter vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum unmittelbar in dem Rotorwicklungskühler, insbesondere als Ausnehmung, gebildet. Vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühler mit dem Rotorwicklungsträger stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise mit diesem verklebt, bevorzugt verlötet und besonders bevorzugt verschweißt.The rotor winding cooler cavity is preferably formed between the rotor winding cooler, in particular if it is designed, at least in sections, as a shell-like component, and the end face of the rotor winding carrier. More preferably, the rotor winding cooler cavity is formed directly in the rotor winding cooler, in particular as a recess. The rotor winding cooler is preferably materially connected to the rotor winding carrier, preferably glued to it, preferably soldered and particularly preferably welded.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Rotorwicklungskühler wenigstens vom Rotorwicklungskopf bis zur Rotorwelle und weiter vorzugsweise kontaktiert der Rotorwicklungskühler die Rotorwelle, vorzugsweise unmittelbar. Vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühler stoffschlüssig mit der Rotorwelle verbunden. Insbesondere durch eine Kontaktierung der Rotorwelle durch den Rotorwicklungskühler ist eine verbesserte Wärmeleitung von dem wenigstens einen Rotorwicklungskopf zu der Rotorwelle erreichbar.In a preferred embodiment, the rotor winding cooler extends at least from the rotor winding head to the rotor shaft and, more preferably, the rotor winding cooler makes contact with the rotor shaft, preferably directly. The rotor coil cooler is preferably connected to the rotor shaft in a materially bonded manner. In particular, by making contact with the rotor shaft through the rotor winding cooler, improved heat conduction from the at least one rotor winding head to the rotor shaft can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rotorwelle wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise wenigstens in einem Bereich in welchem der Rotorwicklungskühler die Hohlwelle kontaktiert, als Hohlwelle ausgebildet. Weiter wird vorzugsweise in dieser Hohlwelle, beziehungsweise in diesem Hohlwellenabschnitt der Rotorwelle, wenigstens zeitweise ein Kühlmedium geführt. Vorzugseise ist dieses Kühlmedium als Kühlwasser zu verstehen. Vorzugsweise ist die Rotorwelle als Öl gekühlte und bevorzugt als Wasser gekühlte Rotorwelle ausgebildet. Insbesondere durch eine derartige Gestaltung der Rotorwelle ist eine verbesserte Abführung von Wärme des wenigstens einen Rotorwicklungskopfes ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, the rotor shaft is designed as a hollow shaft at least in sections, preferably at least in an area in which the rotor winding cooler contacts the hollow shaft. Furthermore, a cooling medium is preferably guided at least temporarily in this hollow shaft or in this hollow shaft section of the rotor shaft. This cooling medium is preferably to be understood as cooling water. The rotor shaft is preferably designed as an oil-cooled and preferably as a water-cooled rotor shaft. Such a design of the rotor shaft in particular enables improved dissipation of heat from the at least one rotor winding head.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum mit einem Kühlmedium befüllt. Vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum mit einem Phasenwechselmaterial befüllt und vorzugsweise mit einem flüssigen Kühlmedium, vorzugweise mit Kühlwasser oder dergleichen. Vorzugseise weist das in dem Rotorwicklungskühlerhohlraum aufgenommene Kühlmedium eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Rotorwicklungskühler, beziehungsweise der Werkstoff aus welchem dieser wenigstens im Wesentlichen gebildet ist auf. Insbesondere durcheine solche Gestaltung des Rotorwicklungskühlers ist ein verbesserter Wärmetransport vom Rotorwicklungskopf zur Rotorwelle erreichbar.In a preferred embodiment, the rotor winding cooler cavity is filled with a cooling medium. The rotor winding cooler cavity is preferably filled with a phase change material and preferably with a liquid cooling medium, preferably with cooling water or the like. The cooling medium accommodated in the rotor winding cooler cavity preferably has a higher thermal conductivity than the rotor winding cooler, or the material from which it is at least essentially formed. In particular, by designing the rotor winding cooler in this way, improved heat transfer from the rotor winding head to the rotor shaft can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Rotorwicklungskühler einen äußeren Kühlkragen auf. Vorzugsweise ist dieser äußere Kühlkragen, wenigstens abschnittsweise innen hohl ausgebildet, wobei dieser Hohlraum des äußeren Kühlkragens mit dem Rotorwicklungskühlerhohlraum fluidleitend verbunden ist, beziehungsweise ist dieser ein Bereich dieses Rotorwicklungskühlerhohlraums. Vorzugsweise erstreckt sich der äußere Kühlkragen radial außerhalb des wenigstens einen Rotorwicklungskopfs, beziehungsweise ist radial außerhalb dieses angeordnet. Vorzugsweise überdeckt der äußere Kühlkragen den Rotorwicklungskopf in Längsrichtung wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig. Vorzugsweise kontaktiert der äußere Kühlkragen den Rotorwicklungskopf teilweise oder vollständig. Der äußere Kühlkragen ist insbesondere als ein Bereich, beziehungsweise Abschnitt, des Rotorkühlkörpers ausgebildet. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung mit äußerem Kühlkragen ist der Wärmetransport von der Rotorwicklung zur Rotorwelle durch den Rotorwicklungskühler weiter verbesserbar.In a preferred embodiment of the invention, the rotor winding cooler has an outer cooling collar. This outer cooling collar is preferably designed to be hollow on the inside, at least in sections, this cavity of the outer cooling collar being connected in a fluid-conducting manner to the rotor winding cooler cavity, or this is a region of this rotor winding cooler cavity. The outer cooling collar preferably extends radially outside of the at least one rotor winding head, or is arranged radially outside it. The outer cooling collar preferably covers the rotor winding head at least partially or preferably completely in the longitudinal direction. The outer cooling collar preferably makes partial or complete contact with the rotor winding head. The outer cooling collar is designed in particular as a region or section of the rotor cooling body. In particular, such a configuration with an outer cooling collar can further improve the heat transport from the rotor winding to the rotor shaft through the rotor winding cooler.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Rotorwicklungskühler einen inneren Kühlkragen auf, welcher radial innerhalb des wenigstens einen Rotorwicklungskopfs angeordnet ist und welcher den Rotorwicklungskopf in Längsrichtung wenigstens teilweise überdeckt. Weiter vorzugsweise ist in dem inneren Kühlkragen ein Hohlraum ausgebildet, welcher fluidleitend mit dem Rotorwicklungskühlerhohlraum in Verbindung steht. Weiter vorzugsweise kontaktiert der Rotorwicklungskopf den inneren Kühlkragen. Insbesondere in Bezug auf den äußeren und den inneren Kühlkragen ist unter dem Kontaktieren auch zu verstehen, dass der Rotorwicklungskopf gegenüber dem Rotorwicklungskühler elektrisch isoliert ist. Insbesondere durch eine Ausgestaltung mit innerem Kühlkragen ist eine weitere Verbesserung der Wärmeleitung vom Rotorwicklungskopf hin zur Rotorwelle erreichbar.In a preferred embodiment of the invention, the rotor winding cooler has an inner cooling collar which is arranged radially inside the at least one rotor winding head and which at least partially covers the rotor winding head in the longitudinal direction. Further preferably, a cavity is formed in the inner cooling collar, which is fluidly connected to the rotor winding cooler cavity. The rotor winding head also preferably makes contact with the inner cooling collar. In particular with regard to the outer and the inner cooling collar, the contacting is also to be understood as meaning that the rotor winding head is opposite the rotor winding cooler is electrically isolated. A further improvement in heat conduction from the rotor winding head to the rotor shaft can be achieved, in particular, by a configuration with an inner cooling collar.

Weiter ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches als wenigstens einen oder als den einen Traktionsmotor einen stromerregten elektromechanischen Energiewandler nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist, wie dargelegt ist der elektromechanische Energiewandler dabei als Traktionsmaschine ausgebildet. Im Sinne der Erfindung ist unter der Traktionsmaschine insbesondere ein elektromechanischer Energiewandler zu verstehen, welcher zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen, wie Rollwiderstand, Luftwiderstand, Steigungswiderstand, Beschleunigungswiderstand und dergleichen eingerichtet ist.Furthermore, a motor vehicle is provided which has, as at least one traction motor or as the one traction motor, a current-excited electromechanical energy converter according to one of the previously described embodiments, as explained, the electromechanical energy converter is designed as a traction machine. In the context of the invention, the traction machine is to be understood in particular as an electromechanical energy converter which is set up to provide drive power to overcome driving resistances such as rolling resistance, air resistance, gradient resistance, acceleration resistance and the like.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung sowie einzelne Merkmale dieser anhand der Figuren näher erläutert, dabei ist auch eine andere als die dargestellte Kombination von Merkmalen möglich. Es zeigt:

  • 1: einen Teillängsschnitt durch einen stromerregten elektromechanischen Energiewandler mit Rotorwicklungskühler,
  • 2: Dreidimensionale Darstellung einer Sternscheibe zur Ausbildung des Rotorwicklungskühlers.
An embodiment of the invention and individual features thereof are explained in more detail below with reference to the figures; a combination of features other than the one shown is also possible. It shows:
  • 1 : a partial longitudinal section through an energized electromechanical energy converter with rotor winding cooler,
  • 2 : Three-dimensional representation of a star disk for the formation of the rotor winding cooler.

In 1 ist eine dreidimensionale Teilschnittdarstellung des Rotors 1 mit Rotorwelle 2 gezeigt, wobei der Rotor 1 rotierbar um die Rotorachse 3 in einem Stator (nicht dargestellt) gelagert ist. Auf der Rotorwelle 2 ist der Rotorwicklungsträger 4 angeordnet. Der Rotorwicklungsträger 4 weist eine Vielzahl von Rotorwicklungsträgernuten (nicht dargestellt) auf, in welchen sich die Rotorwicklung erstreckt. Die Rotorwicklung tritt an der Stirnseite 5 des Rotorwicklungsträger aus diesem aus und beschreibt im Rotorwicklungskopf 6 einen Bogen und tritt wieder in eine Rotorwicklungsträgernut ein. Der Rotorwicklungskopf 6 ist mittels einer Vergussmasse 7 mechanisch gesichert und elektrisch isoliert.In 1 is a three-dimensional partial sectional view of the rotor 1 with rotor shaft 2 shown, the rotor 1 rotatable around the rotor axis 3 is mounted in a stator (not shown). On the rotor shaft 2 is the rotor winding carrier 4th arranged. The rotor winding support 4th has a plurality of rotor winding support grooves (not shown) in which the rotor winding extends. The rotor winding occurs on the front side 5 of the rotor winding carrier from this and describes in the rotor winding head 6th an arc and re-enters a rotor winding carrier groove. The rotor winding head 6th is by means of a potting compound 7th mechanically secured and electrically isolated.

An der Stirnseite 5 des Rotorwicklungsträgers 4 ist in Längsrichtung 8 zwischen dem Rotorwicklungsträger 4 und dem Rotorwicklungskopf 6 der Rotorwicklungskühler 10 angeordnet. Der Rotorwicklungskopf 6 ist unmittelbar auf dem Rotorwicklungskühler aufgenommen aber mittels einer elektrischen Isolationsschicht elektrisch gegenüber diesem isoliert. Der Rotorwicklungskühler 10 bildet an der Stirnseite 5 des Rotorwicklungsträgers 4 den Rotorwicklungskühlerhohlraum 12 aus. Im Rotorwicklungskühlerhohlraum 12 ist ein Wärmeleitmedium aufgenommen, welches die Wärmeleitung vom Rotorwicklungskopf 6 hin zur Rotorwelle 2 verbessert. Dabei ist die Rotorwelle 2 als Hohlwelle ausgebildet und von einem weiteren Kühlmedium im planmäßigen Betrieb durchspült. Durch die Hohlwellenkonstruktion der Rotorwelle 2 wird deren Eigenschaft als Wärmesenke weiter verbessert und so ist eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht.At the front 5 of the rotor winding carrier 4th is lengthways 8th between the rotor winding support 4th and the rotor end winding 6th the rotor coil cooler 10 arranged. The rotor winding head 6th is received directly on the rotor coil cooler but is electrically insulated from it by means of an electrical insulation layer. The rotor coil cooler 10 forms at the front 5 of the rotor winding carrier 4th the rotor coil cooler cavity 12th out. In the rotor winding cooler cavity 12th a heat conducting medium is added, which conducts heat from the rotor end winding 6th towards the rotor shaft 2 improved. Here is the rotor shaft 2 designed as a hollow shaft and flushed through by a further cooling medium in scheduled operation. Due to the hollow shaft construction of the rotor shaft 2 their property as a heat sink is further improved and so an improved heat dissipation is made possible.

Weiter ist ein Durchtritt von Kühlmedium aus der Rotorwelle 2 in den Rotorwicklungskühlerhohlraum 12 ermöglicht, aber nicht notwendig. Der Rotorwicklungskühler weist einen äußeren Kühlkragen auf. Der innere und der äußere Kühlkragen 14, 13 überdecken den Rotorwicklungskopf 6 in axialer Richtung 8, in Bezug auf den inneren Kühlkragen 14 allerdings nur teilweise. Durch die vorgeschlagene Gestaltung entwickelt der Rotorwicklungskühler 10 die Funktion eines Thermosiphons und führt zielgerichtet Wärme im Betrieb des elektromechanischen Energiewandlers von den Rotorwicklungsköpfen 6 in Richtung zu der Rotorwelle 2 ab.There is also a passage of cooling medium from the rotor shaft 2 into the rotor coil cooler cavity 12th enabled, but not necessary. The rotor coil cooler has an outer cooling collar. The inner and outer cooling collar 14th , 13th cover the rotor winding head 6th in the axial direction 8th , in relation to the inner cooling collar 14th but only partially. The rotor coil cooler develops through the proposed design 10 the function of a thermosiphon and directs heat in the operation of the electromechanical energy converter from the rotor winding heads 6th towards the rotor shaft 2 away.

In 2 ist eine sogenannte Sternscheibe 15, welche als schalenartiges Bauteil ausgeführt ist. Die Sternscheibe 15 wird entgegen der Längsrichtung 8 an die Stirnseite 5 des Rotorwicklungsträgers 4 angesetzt, beziehungsweise mit diesem verbunden, so dass sich der Rotorwicklungskühlerhohlraum 12 bildet. Insbesondere ist die Sternscheibe 15 aus der Längsrichtung 8 mit einer Deckscheibe (nicht dargestellt) welche sich bis zum Zentrierkragen 16 erstreckt, mit welchem die Sternscheibe 15 auf der Rotorwelle 2 aufgenommen werden kann, und so weist die Sternscheibe 15 mit Deckscheibe (nicht dargestellt) einen hermetisch gegen die Umwelt abgeschlossenen Hohlraum, sogenannter Rotorwicklungskühlerhohlraum, auf, welcher mit einem Kühlmedium befüllt ist. Wobei dieses Kühlmedium eine ausreichende Temperatur der Rotorwicklungsköpfe vorausgesetzt, im Rotorwicklungskühlerhohlraum fortlaufend verdampft (im Bereich der Rotorwicklungsköpfe) und kondensiert (im Bereich der Rotorwelle).In 2 is a so-called star disk 15th , which is designed as a shell-like component. The star disc 15th becomes opposite to the longitudinal direction 8th to the front 5 of the rotor winding carrier 4th attached, or connected to this, so that the rotor winding cooler cavity 12th forms. In particular is the star disk 15th from the longitudinal direction 8th with a cover disk (not shown) which extends up to the centering collar 16 extends with which the star disc 15th on the rotor shaft 2 can be included, and so points the star disc 15th with a cover plate (not shown) has a hermetically sealed cavity, a so-called rotor winding cooler cavity, which is filled with a cooling medium. This cooling medium, provided that the rotor winding heads have a sufficient temperature, continuously evaporates (in the area of the rotor winding heads) and condenses (in the area of the rotor shaft) in the rotor winding cooler cavity.

Mit anderen Worten ausgedrückt, definiert bei rotorkritischer Auslegung einer aus dem Stand der Technik bekannten stromerregten Traktionsmaschine (elektromechanischer Energiewandler) die Temperaturgrenze der Rotorwicklung die verfügbare Dauerleistung sowie fahrbare Zyklen des Antriebs. Eine Verbesserung des Wärmeleitpfads von der, bezogen auf den Rotor, radial außen liegenden Rotorwicklung zur radial innen liegenden, Rotorwelle führt unmittelbar zu einer Erhöhung der verfügbaren Dauerleistung, umso mehr wenn diese Rotorwelle aktiv, vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt, ist.In other words, in the case of a rotor-critical design of a current-excited traction machine (electromechanical energy converter) known from the prior art, the temperature limit of the rotor winding defines the available continuous power as well as the drivable cycles of the drive. An improvement in the heat conduction path from the rotor winding located radially on the outside relative to the rotor to the rotor shaft located radially on the inside leads directly to an increase in the available continuous power, all the more so if this rotor shaft is active, preferably liquid-cooled.

Bei bekannten elektromechanischen Energiewandlern erfolgt eine Rotorkühlung durch Entwärmung der Gesamtmaschine, insbesondere mittels eines am Stators angeordneten Wassermantels, beziehungsweise durch eine offene oder geschlossene Luftkühlung, sowie zusätzlich oder alternative durch eine aktive Kühlung der Rotorwelle insbesondere mit Öl oder Wasser (z.B. Wasserlanzenkühlung).In known electromechanical energy converters, rotor cooling takes place by cooling the overall machine, in particular by means of a water jacket arranged on the stator, or by open or closed air cooling, as well as additionally or alternatively by active cooling of the rotor shaft, in particular with oil or water (eg water lance cooling).

Die Rotor-Verlustwärme eines elektromechanischen Energiewandlers, welcher als eine stromerregte Synchronmaschine ausgebildet ist, fällt überwiegend in der bestromten, also elektrisch aktiven, Rotorwicklung an. Gemäß den Gesetzen der Thermodynamik fließt die Wärme von dieser Wärmequelle zu einer Wärmesenke, wobei als Wärmesenke unter anderem der Umfang des Rotors (Wärmeübergang an den Luftspalt und über die Seitenflächen) und die Wärmeleitung zur, vorzugsweise flüssigkeitsgekühlten, Rotorwelle in Betracht kommt. Bei bekannten elektromechanischen Energiewandlern besteht der Wärmeleitpfad zur Rotorwelle wenigstens im Wesentlichen aus Materialien (insbesondere Nutisolationspapier, Vergussmasse, Blechpaket, Stahl der Rotorwelle), deren Eigenschaften im Wesentlichen durch ihre elektromagnetischen Eigenschaften (Permeabilität, Isolationseigenschaften) bzw. Festigkeit vorgegeben sind. Für die Entwärmung der Rotorwicklung entsteht aus deren nicht optimaler Wärmeleitfähigkeit ein Engpass, beziehungsweise weisen diese einen hohen Widerstand gegen die Wärmeleitung auf, in Folge dessen wird die Rotorwicklung schlecht entwärmt und die erreichbare Dauerleistung des elektromechanischen Energiewandlers begrenzt.The rotor heat loss of an electromechanical energy converter, which is designed as a current-excited synchronous machine, occurs predominantly in the energized, i.e. electrically active, rotor winding. According to the laws of thermodynamics, the heat flows from this heat source to a heat sink, with the circumference of the rotor (heat transfer to the air gap and over the side surfaces) and the heat conduction to the, preferably liquid-cooled, rotor shaft being considered as the heat sink. In known electromechanical energy converters, the heat conduction path to the rotor shaft consists at least essentially of materials (in particular slot insulation paper, potting compound, laminated core, steel of the rotor shaft), the properties of which are essentially predetermined by their electromagnetic properties (permeability, insulation properties) or strength. For the heat dissipation of the rotor winding, its non-optimal thermal conductivity creates a bottleneck, or these have a high resistance to heat conduction, as a result of which the rotor winding is poorly cooled and the achievable continuous output of the electromechanical energy converter is limited.

Ein Ziel der Erfindung ist es gegenüber dem Stand der Technik die Überbrückung des Wärmewiderstands von der Rotorwicklung bis zur Rotorwelle mithilfe eines Thermosiphons zu ermöglichen beziehungsweise zu verbessern und so die Entwärmung der Rotorwicklung im planmäßigen Betrieb des elektromechanischen Energiewandlers zu verbessern. Hierfür ist es vorgeschlagen, den Bauraum an der Stirnseite des Rotorwicklungsträgers insbesondere mittels einer sogenannten Sternscheibe, welche vorzugsweise als schalenartiges oder hohles Bauteil ausgebildete sein kann und welche zusätzlich formgebende Funktion für die Rotorwicklung im Bereich des Rotorwicklungskopfes hat heranzuziehen. Darüber hinaus kann mit dieser Sternscheibe, beziehungsweise in Verbindung mit dieser Sternscheibe, ein Rotorwicklungskühler gebildet sein, welcher eine thermisch leitfähige Verbindung zwischen der Rotorwicklung und Rotorwelle herstellt, wobei die Sternscheibe und damit der Rotorwicklungskühler mit beiden Bauteilen (Rotorwicklung, Rotorwelle) in Kontakt, insbesondere direktem Kontakt, steht. Die Umsetzung einer sogenannten Phasenwechsel-Kühlung (Rotorwellenkühler mit Rotorwellenkühlerhohlraum gefüllt mit Kühlmedium) führt zur Ausbildung eines Thermosiphons im Rotorwicklungskühler und bietet an den Rotorwicklungsköpfen die Möglichkeit eines radialen Wärmetransports (von der Rotorwicklung nach radial innen zur Rotorwelle), wobei dieser Wärmetransport denjenigen eines Vollmaterials für die Sternscheibe, insbesondere Aluminium, übersteigt.One aim of the invention is to enable or improve the bridging of the thermal resistance from the rotor winding to the rotor shaft with the aid of a thermosiphon compared to the prior art, and thus to improve the heat dissipation of the rotor winding during the scheduled operation of the electromechanical energy converter. For this purpose, it is proposed to use the installation space on the end face of the rotor winding carrier, in particular by means of a so-called star disk, which can preferably be designed as a shell-like or hollow component and which has an additional shaping function for the rotor winding in the area of the rotor winding head. In addition, a rotor winding cooler can be formed with this star disk, or in connection with this star disk, which creates a thermally conductive connection between the rotor winding and rotor shaft, with the star disk and thus the rotor winding cooler in contact with both components (rotor winding, rotor shaft), in particular direct contact. The implementation of a so-called phase change cooling (rotor shaft cooler with rotor shaft cooler cavity filled with cooling medium) leads to the formation of a thermosiphon in the rotor winding cooler and offers the possibility of radial heat transport at the rotor winding heads (from the rotor winding radially inwards to the rotor shaft), this heat transport being that of a solid material for the star disc, especially aluminum, exceeds.

Vorzugsweise ist eine Darstellung der Geometrie des Rotorwellenkühlers aus formgeprägtem / verschweißtem Blech (Aluminium oder Edelstahl) vorgeschlagen wobei die Sternscheibe vorzugsweise mit einer Deckfläche gegenüber der Stirnseite des Rotorwicklungsträgers abgeschlossen ist und diese Gestaltung ermöglicht die Schaffung eines Hohlraums in der Sternscheibe, sogenannter Rotorwicklungskühlerhohlraum, der zur Erhöhung des radialen Wärmetransports nach dem Wirkprinzip des Thermosiphons nutzbar ist.Preferably, a representation of the geometry of the rotor shaft cooler made of stamped / welded sheet metal (aluminum or stainless steel) is proposed, whereby the star disk is preferably closed with a cover surface opposite the end face of the rotor winding carrier and this design enables the creation of a cavity in the star disk, the so-called rotor winding cooler cavity, which is used for Increase of the radial heat transport according to the operating principle of the thermosiphon can be used.

Vorzugsweise ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum evakuiert und weiter vorzugsweise ähnlich einem Kältekreislauf mit dem Kältemittel, vorzugsweise mit Wasser, befüllt. Die so aufgebaute Sternscheibe ist wesentlicher Bestandteil des Rotorwicklungskühlers oder bildet diesen. Vorzugsweise ist eine solche Sternscheibe auf Maßhaltigkeit überdreht, mit elektrischen Isolationsmaterial, wenigstens im Bereich in welchem der Rotorwicklungskopf aufgenommen ist, beschichtet. Insbesondere im montierten Zustand ist die Sternscheibe auf die Rotorwelle aufgenommen wird zum Rotorwicklungsträger, welcher vorzugsweise als Blechpaket ausgebildet ist, gefügt und der so gebildete Rotor wird mit der Rotorwicklung bewickelt, beziehungsweise bestückt.The rotor winding cooler cavity is preferably evacuated and more preferably filled with the refrigerant, preferably with water, similar to a refrigeration cycle. The star washer constructed in this way is an essential part of the rotor winding cooler or forms it. Such a star disk is preferably turned over for dimensional accuracy, coated with electrical insulation material, at least in the area in which the rotor winding head is accommodated. In particular in the assembled state, the star washer is received on the rotor shaft, joined to the rotor winding carrier, which is preferably designed as a laminated core, and the rotor thus formed is wound or fitted with the rotor winding.

Bei einer hinreichenden Erwärmung des Rotors, insbesondere der Rotorwicklung im Betrieb, wird Wärme vom Rotorwicklungskühler aufgenommen, im Rotorwicklungskühlerhohlraum aufgenommenes Kühlmedium wird an den „warmen“ Stellen, insbesondere im Bereich des Rotorwicklungskopfes also radial außen unter der Rotorwicklung, verdampfen und an den kälteren Stellen des Rotorkühlerhohlraums kondensieren, also radial innen im Bereich der Rotorwelle, insbesondere wenn diese aktiv gekühlt ist. Insbesondere durch die Rotation der Rotorwelle im Betrieb kann durch die Fliehkraft kondensiertes, also flüssiges Kühlmedium, im Rotorwellenkühlerhohlraum, seiner Dichte wegen, zurück nach radial außen gefördert werden, wo die warmen Stellen des Rotorwicklungskühlerhohlraums erneut durch die Phasenübergangs-Enthalpie gekühlt werden.With sufficient heating of the rotor, in particular the rotor winding during operation, heat is absorbed by the rotor winding cooler, the cooling medium absorbed in the rotor winding cooler cavity will evaporate at the "warm" points, in particular in the area of the rotor winding head, i.e. radially outside under the rotor winding, and at the colder points of the Condense the rotor cooler cavity, that is, radially inward in the area of the rotor shaft, especially when it is actively cooled. In particular, due to the rotation of the rotor shaft during operation, the centrifugal force condensed, i.e. liquid cooling medium in the rotor shaft cooler cavity, due to its density, can be conveyed back radially outwards, where the warm areas of the rotor winding cooler cavity are again cooled by the phase transition enthalpy.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Rotorwicklungskühlerhohlraum Stege angeordnet, welche insbesondere zur Erhöhung der Festigkeit (Stützung des evakuierten Rotorwicklungskühlerhohlraums) eingerichtet sind. Vorzugsweise sind diese Stege derart gestaltet, dass diese den Flüssigkeits- bzw. Dampftransport des Kühlmediums im Rotorwicklungskühlerhohlraum vorzugsweise leiten oder bevorzugt gleichmäßig verteilen oder besonders bevorzugt beides ermöglichen.In a preferred embodiment, webs are arranged in the rotor winding cooler cavity, which are set up in particular to increase the strength (support of the evacuated rotor winding cooler cavity). These webs are preferably designed in such a way that they preferably guide the liquid or vapor transport of the cooling medium in the rotor winding cooler cavity or preferably evenly distribute or particularly preferably enable both.

Die Verwendung eines Thermosiphons (Verdampfung im warmen Außenbereich des Rotorwicklungskühlers, Kondensation im radial innenliegenden Bereich) ist vorteilhaft da eine Trennung Dampf / Kondensat im Kühlmedium und damit auch der Rücktransport des kondensierten Kühlmediums durch Fliehkraft auf Grund der Rotorwellen Rotation geschieht. Dieser Transportmechanismus kann leistungsfähiger sein, als der Transportmechanismus anderer Kühlkonzepte. In einer weiter bevorzugt Ausführungsform ist der Rotorwicklungskühlerhohlraum wenigstens abschnittsweise oder vollständig auf einer oder auf beiden Seiten mit porösem Sintermaterial beschichtet oder bevorzugt ist dieser an der Wandung wenigstens abschnittsweise mit Rillen versehen, die einen kapillaren Rücktransport des Kühlmediums bewirken. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung kann der Rotorwicklungskühler auch im Stillstand des Rotors gemäß der Funktionsweise einer sogenannten Heat-Pipe (auch Wärmerohr genannt) funktionieren.The use of a thermosiphon (evaporation in the warm outer area of the rotor coil cooler, condensation in the radially inner area) is advantageous because the vapor / condensate is separated in the cooling medium and the condensed cooling medium is transported back by centrifugal force due to the rotor shaft rotation. This transport mechanism can be more efficient than the transport mechanism of other cooling concepts. In a further preferred embodiment, the rotor winding cooler cavity is at least partially or completely coated on one or both sides with porous sintered material or preferably this is provided with grooves on the wall at least partially, which effect a capillary return of the cooling medium. In particular, by means of such a configuration, the rotor winding cooler can also function when the rotor is at a standstill in accordance with the mode of operation of a so-called heat pipe (also called a heat pipe).

Weiter vorzugsweise ist eine Anwendung mehrerer rohrförminger Thermosiphons vorgeschlagen, welche integriert in die Sternscheibe, also den Rotorwicklungskühler oder außerhalb derselben verlaufend, tiefer in die Rotorwicklungsträgernut der Rotorwicklung eintauchen und auf der anderen Seite, also der gegenüberliegenden Stirnseite des Rotorwicklungsträgers, die Rotorwelle kontaktieren.Further preferably, the use of several tubular thermosiphons is proposed, which are integrated into the star disk, i.e. the rotor winding cooler or running outside the same, dip deeper into the rotor winding carrier groove of the rotor winding and contact the rotor shaft on the other side, i.e. the opposite end face of the rotor winding carrier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Rotorrotor
22
RotorwelleRotor shaft
33
RotationsachseAxis of rotation
44th
RotorwicklungsträgerRotor winding support
55
Stirnseite von 4Front side of 4
66th
RotorwicklungskopfRotor winding head
77th
VergussmassePotting compound
88th
LängsrichtungLongitudinal direction
99
Radialrichtung orthogonal zu 8Radial direction orthogonal to 8
1010
RotorwicklungskühlerRotor coil cooler
1111th
IsolationsschichtInsulation layer
1212th
RotorwicklungskühlerhohlraumRotor winding cooler cavity
1313th
Äußerer KühlkragenOuter cooling collar
1414th
Innerer KühlkragenInner cooling collar
1515th
SternscheibeStar disc
1616
ZentrierkragenCentering collar

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102006022139 A1 [0001]DE 102006022139 A1 [0001]

Claims (8)

Stromerregter elektromechanischer Energiewandler mit einem Stator und einem Rotor, welcher gegenüber dem Stator drehbar um eine in einer Längsrichtung verlaufende Rotorachse gelagert ist, wobei der Rotor (1) eine Rotorwelle (2) aufweist und wobei auf der Rotorwelle (2) ein Rotorwicklungsträger (4) mit wenigstens einer ersten Rotorwicklungsträgernut und einer zweiten Rotorwicklungsträgernut angeordnet ist, wobei sich die beiden Rotorwicklungsträgernuten in Längsrichtung (8) erstrecken, wobei auf dem Rotorwicklungsträger (8) wenigstens eine Rotorwicklung angeordnet ist, welche abschnittsweise in diesen Rotorwicklungsträgernuten verläuft und welche sich in Längsrichtung an wenigstens einer Stirnseite des Rotorwicklungsträgers (4) über diesen hinaus erstreckt und so einen Rotorwicklungskopf (6) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (8) zwischen dem Rotorwicklungskopf (6), und dem Rotorwicklungsträger (4) ein Rotorwicklungskühler (10) angeordnet ist, dass mit dem Rotorwicklungskühler (10) ein Rotorwicklungskühlerhohlraum (12) ausgebildet ist, welcher sich in einer radialen Richtung (9) vom Rotorwicklungskopf (6) nach radial innen erstreckt, so dass eine Wärmeleitung vom Rotorwicklungskopf (6) hin zur Rotorwelle (2) ermöglicht ist.Current-excited electromechanical energy converter with a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator about a rotor axis running in a longitudinal direction, the rotor (1) having a rotor shaft (2) and a rotor winding carrier (4) on the rotor shaft (2) is arranged with at least one first rotor winding carrier slot and a second rotor winding carrier slot, the two rotor winding carrier slots extending in the longitudinal direction (8), with at least one rotor winding being arranged on the rotor winding carrier (8), which runs in sections in these rotor winding carrier slots and which extends in the longitudinal direction at least one end face of the rotor winding carrier (4) extends beyond this and thus forms a rotor winding head (6), characterized in that a rotor winding cooler (10) is arranged in the longitudinal direction (8) between the rotor winding head (6) and the rotor winding carrier (4), that with the Rotorwi cklungkühler (10) a rotor winding cooler cavity (12) is formed, which extends in a radial direction (9) from the rotor winding head (6) radially inward, so that heat conduction from the rotor winding head (6) to the rotor shaft (2) is made possible. Stromerregter elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Rotorwicklungskühler (10) die Rotorwelle (2) kontaktiert.Current excited electromechanical energy converter according to Claim 1 , characterized in that the rotor winding cooler (10) makes contact with the rotor shaft (2). Stromerregter elektromechanischer Energiewandler, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (2) wenigstens abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet ist und dass in der Hohlwelle, wenigstens zeitweise eine Kühlmedium geführt ist.Current-excited electromechanical energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (2) is designed at least in sections as a hollow shaft and that a cooling medium is guided at least temporarily in the hollow shaft. Stromerregter elektromechanischer Energiewandler, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorwicklungskühlerhohlraum (12) mit einem Kühlmedium befüllt ist.Current-excited electromechanical energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor winding cooler cavity (12) is filled with a cooling medium. Stromerregter elektromechanischer Energiewandler, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorwicklungskühler (10) einen äußeren Kühlkragen (13) aufweist, welcher radial außerhalb des wenigstens einen Rotorwicklungskopfs (6) angeordnet ist und welcher diesen in Längsrichtung (8) wenigstens teilweise überdeckt.Current-excited electromechanical energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor winding cooler (10) has an outer cooling collar (13) which is arranged radially outside the at least one rotor winding head (6) and which at least partially covers this in the longitudinal direction (8) . Stromerregter elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rotorwicklungskühlerhohlraum (12) in den äußeren Kühlkragen (14) erstreckt.Current excited electromechanical energy converter according to Claim 5 , characterized in that the rotor winding cooler cavity (12) extends into the outer cooling collar (14). Stromerregter elektromechanischer Energiewandler, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorwicklungskühler (10) einen inneren Kühlkragen (14) aufweist, welcher radial innerhalb des wenigstens einen Rotorwicklungskopfs (6) angeordnet ist und welcher diesen in Längsrichtung (8) wenigstens teilweise überdeckt.Current-excited electromechanical energy converter, characterized in that the rotor winding cooler (10) has an inner cooling collar (14) which is arranged radially inside the at least one rotor winding head (6) and which at least partially covers this in the longitudinal direction (8). Kraftfahrzeug mit einem stromerregten elektromechanischen Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dieser elektromechanische Energiewandler als Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.Motor vehicle with an energized electromechanical energy converter according to one of the Claims 1 until 7th , wherein this electromechanical energy converter is designed as a traction machine of the motor vehicle.
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