[go: up one dir, main page]

DE102023116915A1 - Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium - Google Patents

Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium Download PDF

Info

Publication number
DE102023116915A1
DE102023116915A1 DE102023116915.7A DE102023116915A DE102023116915A1 DE 102023116915 A1 DE102023116915 A1 DE 102023116915A1 DE 102023116915 A DE102023116915 A DE 102023116915A DE 102023116915 A1 DE102023116915 A1 DE 102023116915A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intermediate disk
rotor
cooling channels
electric machine
machine according
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
DE102023116915.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Rafael Sabaini
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
Priority to DE102023116915.7A priority Critical patent/DE102023116915A1/en
Publication of DE102023116915A1 publication Critical patent/DE102023116915A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Ein erster Aspekt dieser Offenbarung betrifft elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
die, insbesondere konzentrisch, um eine Rotorachse angeordnet ist, wobei die Zwischenscheibe dazu eingerichtet ist, ein Kühlmedium an Teile des Rotors zu leiten.

Figure DE102023116915A1_0000
A first aspect of this disclosure relates to an electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
which is arranged, in particular concentrically, around a rotor axis, wherein the intermediate disk is adapted to conduct a cooling medium to parts of the rotor.
Figure DE102023116915A1_0000

Description

Technisches Feldtechnical field

Diese Offenbarung betrifft elektrische Maschinen mit Rotoren mit wenigstens einer Zwischenscheibe zur Verteilung eines Kühlmediums. Für die Zwischenscheiben wird zudem ein entsprechendes Herstellungsverfahren offenbart.This disclosure relates to electrical machines with rotors having at least one intermediate disk for distributing a cooling medium. A corresponding manufacturing method for the intermediate disks is also disclosed.

Hintergrundbackground

Rotoren werden oft mit Getriebeöl gekühlt, welches z.B. axial in das Innere einer Rotorwelle eingeleitet wird. Zusätzlich oder alternativ ist auch der Einsatz eines klassischen Kühlmediums, z.B. auf Wasser- oder Glykolbasis, denkbar. Bei vielen Ausgestaltungen tritt das Kühlmedium am Rotor - z.B. auf beiden Seiten des Aktivteils - wieder aus und kühlt dann noch die Wickelköpfe des Stators. Oder das Kühlmedium wird, z.B. mit Hilfe einer Lanze, wieder in Richtung eines Getriebes ausgeleitet. Eine axiale Durchströmung nahe der Wärmequelle führt in der Regel zu einer asymmetrischen Kühlung des Rotors. Wird von beiden Seiten des Rotors axial durchströmt muss das Kühlmedium entsprechend aufgeteilt werden, weiters muss das Kühlmedium auf beiden Rotorseiten nach außen geleitet werden. Beides ist mit Zusatzaufwänden verbunden. Demgegenüber sind Verbesserungen wünschenswert.Rotors are often cooled with gear oil, which is introduced axially into the interior of a rotor shaft, for example. In addition or alternatively, the use of a classic cooling medium, e.g. water- or glycol-based, is also conceivable. In many designs, the cooling medium exits the rotor - e.g. on both sides of the active part - and then cools the winding heads of the stator. Or the cooling medium is directed back towards a gearbox, e.g. with the help of a lance. An axial flow close to the heat source usually leads to asymmetric cooling of the rotor. If there is axial flow from both sides of the rotor, the cooling medium must be divided accordingly, and the cooling medium must also be directed outwards on both sides of the rotor. Both of these involve additional costs. Improvements are desirable in contrast.

Allgemeine BeschreibungGeneral Description

Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine zu verbessern.An object of the present disclosure is to improve cooling of a rotor of an electric machine.

Diese Aufgabe wird durch die offenbarten Ausführungsformen gelöst, die insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche definiert sind. Die abhängigen Ansprüche stellen weitere Ausführungsformen dar. In den folgenden Beschreibungen werden verschiedene Aspekte und Ausführungsformen dieser Aspekte offenbart, die zusätzliche Merkmale und Vorteile bereitstellen.This object is achieved by the disclosed embodiments, which are particularly defined by the subject matter of the independent claims. The dependent claims present further embodiments. In the following descriptions, various aspects and embodiments of these aspects are disclosed, which provide additional features and advantages.

Ein erster Aspekt dieser Offenbarung betrifft elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
die, insbesondere konzentrisch, um eine Rotorachse angeordnet ist, wobei die Zwischenscheibe dazu eingerichtet ist, ein Kühlmedium an Teile des Rotors zu leiten.
A first aspect of this disclosure relates to an electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
which is arranged, in particular concentrically, around a rotor axis, wherein the intermediate disk is adapted to conduct a cooling medium to parts of the rotor.

Als elektrische Maschinen kommen insbesondere elektrische Antriebe als auch elektrische Generatoren in Betracht.Electrical machines that can be considered include electric drives and electric generators.

Eine Rotorachse kann eine reale Rotorachse sein, insbesondere, wenn die elektrische Maschine einen innenlaufenden Rotor aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Rotorachse eine virtuelle Rotorachse sein, insbesondere wenn der innenlaufende Rotor im Zentrum hohl ist oder wenn die elektrische Maschine allein einen außenlaufenden Rotor umfasst.A rotor axis can be a real rotor axis, in particular if the electrical machine has an internally rotating rotor. Additionally or alternatively, a rotor axis can be a virtual rotor axis, in particular if the internally rotating rotor is hollow in the center or if the electrical machine only comprises an externally rotating rotor.

Zwischenscheiben können bei Rotoren für elektrische Antriebe oder für elektrische Generatoren in unterschiedlichen Konfigurationen zum Einsatz kommen. Beispiele sind Zwischenscheiben für Rotoren von fremderregten elektrischen Maschinen, die als Wickelhilfen für eine Runddrahtwicklung und/oder als Stützringe zum Aufnehmen von Fliehkräften der Rotorwickelköpfe ausgebildet sind.Intermediate disks can be used in different configurations for rotors for electric drives or for electric generators. Examples are intermediate disks for rotors of separately excited electrical machines, which are designed as winding aids for a round wire winding and/or as support rings to absorb centrifugal forces of the rotor winding heads.

Eine Zwischenscheibe, auch Zwischenplatte genannt, ist ein Bestandteil einer elektrischen Maschine, der dazu dienen kann, die innere Struktur und Komponenten des Motors zu schützen, zu stützen. Beispielsweise kann die Zwischenscheibe als Wuchtscheibe ausgebildet sein. Sie kann sich zumindest teilweise im Bereich des Rotorgehäuses befinden, insbesondere im Aktivteil und/oder im Blechpaket. Insbesondere kann eine Zwischenscheibe so angeordnet sein, dass sie den Rotor, bzw. die die Aktivlänge des Rotors bildenden Teile, in zwei Hälften teilt. Alternativ können mehrere Zwischenscheiben so angeordnet sein, dass die den Rotor, bzw. die die Aktivlänge des Rotors bildenden Teile, in gleichlange Teile und/oder symmetrisch aufteilt.An intermediate disk, also called an intermediate plate, is a component of an electrical machine that can be used to protect and support the internal structure and components of the motor. For example, the intermediate disk can be designed as a balancing disk. It can be located at least partially in the area of the rotor housing, in particular in the active part and/or in the laminated core. In particular, an intermediate disk can be arranged in such a way that it divides the rotor, or the parts that form the active length of the rotor, into two halves. Alternatively, several intermediate disks can be arranged in such a way that the rotor, or the parts that form the active length of the rotor, are divided into parts of equal length and/or symmetrically.

Zusätzlich oder alternativ kann die Zwischenscheibe dazu eingerichtet als Teil des Kühlsystems der elektrischen Maschine, einen Wärmestrom zu steuern. Sie kann z.B. dazu dienen, die Wärme von den inneren Komponenten abzuleiten und den Wärmeaustausch mit der Umgebung zu ermöglichen. Insbesondere kann eine Zwischenscheibe Strukturen wie Kühlkanäle, insbesondere zwischen der Zwischenscheibe und dem Rotorgehäuse (Blechpaket), aufweisen. Solche Strukturen können in einem pulvermetallurgischen Verfahren zu Herstellung der Zwischenscheibe bereits vorgegeben werden.Additionally or alternatively, the intermediate disk can be designed to control a heat flow as part of the cooling system of the electrical machine. It can serve, for example, to dissipate heat from the internal components and enable heat exchange with the environment. In particular, an intermediate disk can have structures such as cooling channels, in particular between the intermediate disk and the rotor housing (lamination stack). Such structures can already be specified in a powder metallurgical process for producing the intermediate disk.

Eine Zwischenscheibe kann einstückig oder mehrstückig (also mehrteilig) ausgebildet sein.An intermediate disc can be made of one piece or several pieces (i.e. several parts).

Durch eine Zwischenscheibe, die zur Leitung eines Kühlmediums eingerichtet ist, kann eine flexible Zu- und Abführung eines Kühlmediums erreicht werden und dadurch die Kühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine verbessert werden.By means of an intermediate disk designed to conduct a cooling medium, a flexible supply and removal of a cooling medium can be achieved and the cooling of a rotor of an electrical machine can thus be improved.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe wenigstens teilweise ein Sintermaterial aufweist.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the intermediate disk at least partially comprises a sintered material.

Ein Sintermaterial ist ein Material, das aus feinen Pulverpartikeln besteht. Diese können durch einen Sinterprozess miteinander verbunden werden. Sintern kann insbesondere ein Wärmebehandlungsverfahren umfassen, bei dem ein Material unterhalb seines Schmelzpunktes, aber oberhalb einer bestimmten Temperatur, der Sintertemperatur, erhitzt wird.A sintered material is a material that consists of fine powder particles. These can be bonded together by a sintering process. In particular, sintering can include a heat treatment process in which a material is heated below its melting point but above a certain temperature, the sintering temperature.

Als Sintermaterial kommen insbesondere pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile, Weicheisenpartikel, die für die elektrische Isolierung mit einer Kunststoffschicht ummantelt sein können, in Betracht. Dies wird später noch genauer beschrieben.Components produced using powder metallurgy, soft iron particles that can be coated with a plastic layer for electrical insulation, are particularly suitable as sintering materials. This will be described in more detail later.

Durch eine Zwischenscheibe, die zumindest teilweise aus Sintermaterial hergestellt ist, lassen sich komplexe geometrische Formen in der Zwischenscheibe integrieren.By using an intermediate disk that is at least partially made of sintered material, complex geometric shapes can be integrated into the intermediate disk.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe ein magnetisch wirksames Material, insbesondere ein weichmagnetisches Verbundmaterial, umfasst.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the intermediate disk comprises a magnetically active material, in particular a soft magnetic composite material.

Als magnetisch wirksames Material können verschiedene Materialien zum Einsatz kommen. Zum Beispiel Stahl, Edelstahl, Bronze und Messinglegierungen sowie Hartmetalle. Insbesondere kann eine Endscheibe Nickel (Ni), Kobalt (Co), Neodym (Nd), Gadolinium (Gd), Magnetit (Fe3O4), Alnico (eine Legierung, die aus Aluminium, Nickel und Kobalt sowie Eisen und anderen Elementen), Ferrit, und/oder Stahl aufweisen.Various materials can be used as magnetically effective material. For example, steel, stainless steel, bronze and brass alloys as well as hard metals. In particular, an end plate can contain nickel (Ni), cobalt (Co), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), magnetite (Fe3O4), alnico (an alloy made of aluminum, nickel and cobalt as well as iron and other elements), ferrite, and/or steel.

In einer Ausführungsform weist die Zwischenscheibe ein weichmagnetisches Verbundmaterial auf.In one embodiment, the intermediate disk comprises a soft magnetic composite material.

Weichmagnetische Verbundwerkstoffe (oft auch: „soft magnetic composites“, „SMC“) sind Materialien, die sich leicht magnetisieren und entmagnetisieren lassen und eine niedrige Koerzitivfeldstärke und/oder hohe Permeabilität aufweisen. Weichmagnetische Verbundwerkstoffe können so gebildet sein, dass sie gute magnetische Eigenschaften aufweisen und in erster Linie aus ferromagnetischen Partikeln bestehen, die häufig aus Eisen oder Eisenbasislegierungen hergestellt werden.Soft magnetic composites (often also called "soft magnetic composites", "SMC") are materials that are easily magnetized and demagnetized and have a low coercivity and/or high permeability. Soft magnetic composites can be formed to have good magnetic properties and consist primarily of ferromagnetic particles, often made from iron or iron-based alloys.

Ein weichmagnetischer Verbundwerkstoff kann im Sinterprozess in komplexe Formen gegossen oder gepresst werden, was eine größere Designfreiheit und die Möglichkeit zur Herstellung kompakterer und effizienterer Zwischenscheiben ermöglicht. Beispielsweise können geschlossene oder offene Kühlkanäle in die Zwischenscheibe integriert werden. Zusätzlich oder alternativ können magnetische Eigenschaften der Zwischenscheibe gut definiert werden. Durch Anpassung der Zusammensetzung und der Verarbeitungsbedingungen lassen sich die magnetischen Eigenschaften eines weichmagnetischen Verbundmaterials für bestimmte Anwendungen oder Teile einer Zwischenscheibe gut abstimmen.A soft magnetic composite material can be cast or pressed into complex shapes in the sintering process, which allows greater design freedom and the possibility of producing more compact and efficient intermediate disks. For example, closed or open cooling channels can be integrated into the intermediate disk. In addition or alternatively, the magnetic properties of the intermediate disk can be well defined. By adjusting the composition and processing conditions, the magnetic properties of a soft magnetic composite material can be well tailored to specific applications or parts of an intermediate disk.

Ein weichmagnetisches Verbundmaterial kann z.B. ein reines Eisenpulver umfassen. Eisenpulver weist eine hohe Sättigungsmagnetisierung und geringen Kosten auf.A soft magnetic composite material can, for example, comprise pure iron powder. Iron powder has a high saturation magnetization and low cost.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weichmagnetisches Verbundmaterial eine oder mehrere Eisen-Silizium-Legierungen umfassen. Vorteilhaft können diese Legierungen einen höheren elektrischen Widerstand und eine bessere magnetische Permeabilität als reines Eisen aufweisen.Additionally or alternatively, a soft magnetic composite material may comprise one or more iron-silicon alloys. Advantageously, these alloys may have a higher electrical resistance and better magnetic permeability than pure iron.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weichmagnetisches Verbundmaterial eine oder verschiedene Eisen-Kobalt-Legierungen umfassen. Diese Legierungen weisen eine hohe Sättigungsmagnetisierung und gute magnetische Eigenschaften bei hohen Temperaturen auf.Additionally or alternatively, a soft magnetic composite material may comprise one or more iron-cobalt alloys. These alloys have high saturation magnetization and good magnetic properties at high temperatures.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weichmagnetisches Verbundmaterial eine oder mehrere Eisen-Nickel-Legierungen umfassen. Diese Legierungen, wie z.B. „Permalloy“ bieten eine hohe magnetische Permeabilität und eine geringe Koerzitivfeldstärke.Additionally or alternatively, a soft magnetic composite material may comprise one or more iron-nickel alloys. These alloys, such as “Permalloy”, offer high magnetic permeability and low coercivity.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weichmagnetisches Verbundmaterial eine oder mehrere amorphe und/oder nanokristalline Legierungen aufweisen. Diese Legierungen zeichnen sich durch ihre nichtkristalline atomare Struktur aus, die einen hohen elektrischen Widerstand und hervorragende magnetische Eigenschaften, z.B. geringe Kernverluste und hohe Permeabilität, aufweist. Beispiele sind amorphe Fe-B-Si und nanokristalline Fe-Cu-Nb-Si-B-Legierungen möglich.Additionally or alternatively, a soft magnetic composite material can comprise one or more amorphous and/or nanocrystalline alloys. These alloys are characterized by their non-crystalline atomic structure, which has a high electrical resistance and excellent magnetic properties, e.g. low core losses and high permeability. Examples include amorphous Fe-B-Si and nanocrystalline Fe-Cu-Nb-Si-B alloys.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weichmagnetisches Verbundmaterial eine oder mehrere Ferrite umfassen. Ferrite sind keramische Materialien, die aus Eisenoxid in Kombination mit anderen Metalloxiden wie Mangan, Zink oder Nickel bestehen. Ferrite können einen hohen elektrischen Widerstand und gute magnetischen Eigenschaften aufweisen. Beispiele für Ferrite sind Mangan-Zink-Ferrit und Nickel-Zink-Ferrit.Additionally or alternatively, a soft magnetic composite material may comprise one or more ferrites. Ferrites are ceramic materials consisting of iron oxide combined with other metal oxides such as manganese, zinc or nickel. Ferrites can have high electrical resistance and good magnetic properties. Examples of ferrites are manganese-zinc ferrite and nickel-zinc ferrite.

Dies sind nur einige Beispiele für die breite Palette der in weichmagnetischen Verbundwerkstoffen verwendeten Materialien, die einzeln oder kombiniert für eine Zwischenscheibe verwendet werden können. Falls die elektrische Maschine mehrere Zwischenscheiben aufweist, können diese aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Funktionen bzw. Strukturen aufweisen.These are just a few examples of the wide range of materials used in soft magnetic composites, which can be used individually or in combination nated for an intermediate disk. If the electrical machine has several intermediate disks, these can be made of different materials and/or have different functions or structures.

Durch eine Zwischenscheibe aus magnetisch wirksamem Material kann die Zwischenscheibe der aktiven Länge des Stators zugerechnet werden. Dadurch kann eine Bauraumreduktion bei gleicher Leistung erreicht werden. Alternativ kann bei einem gleichbleibenden Bauraum eine leistungsstärkere elektrische Maschine ermöglicht werden. Hier ist insbesondere bei Betrachtung von vorgegebenen Lastpunkten (z.B. Verbrauchszyklus) eine Reduktion des Stator- und/oder Rotorwicklungsstromes und somit eine Reduktion der Verluste möglich.By using an intermediate disk made of magnetically effective material, the intermediate disk can be added to the active length of the stator. This allows a reduction in installation space to be achieved with the same performance. Alternatively, a more powerful electrical machine can be made possible with the same installation space. Here, a reduction in the stator and/or rotor winding current and thus a reduction in losses is possible, particularly when considering predetermined load points (e.g. consumption cycle).

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe zumindest teilweise isoliert ist.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the intermediate pane is at least partially insulated.

Die isolierten Abschnitte der Zwischenscheibe können insbesondere gesinterte Pulverpartikel sein.The isolated sections of the intermediate disk can in particular be sintered powder particles.

Diese Isolierschicht kann ein organisches und/oder anorganisches Material umfassen, z. B. ein Polymer, Oxid und/oder Phosphat. Die Isolierschicht, z.B. auf magnetischen Partikeln, kann zur Minimierung der Wirbelstromverluste beitragen, was zu einer höheren Energieeffizienz und geringeren Kernverlusten führen kann.This insulating layer may comprise an organic and/or inorganic material, e.g. a polymer, oxide and/or phosphate. The insulating layer, e.g. on magnetic particles, can help minimize eddy current losses, which can lead to higher energy efficiency and lower core losses.

Organische Isolationsmaterialien können umfassen: Epoxidharze, z.B. duroplastische Polymere, die eine gute Haftung, mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit bieten, Phenolharze, z.B. wärmehärtende Polymere mit guter thermischer Stabilität und elektrischen Isoliereigenschaften, Polyester, z.B. solche, die eine gute Haftung und Korrosionsbeständigkeit bieten, und/oder Polyurethane.Organic insulation materials may include: epoxy resins, e.g. thermosetting polymers that provide good adhesion, mechanical strength and chemical resistance, phenolic resins, e.g. thermosetting polymers with good thermal stability and electrical insulating properties, polyesters, e.g. those that provide good adhesion and corrosion resistance, and/or polyurethanes.

Anorganische Isolationsmaterialien können umfassen: Kieselerde, welche eine gute thermische Stabilität und einen guten elektrischen Widerstand bietet und als dünne Beschichtung auf die Abschnitte oder Partikel aufgebracht werden kann, Tonerde, ein keramisches Material, welches eine gute Stabilität, Härte und einen hohen elektrischen Widerstand bietet und zur Beschichtung magnetischer Partikel mit Methoden wie Atomlagenabscheidung eingesetzt werden, Phosphate, wie z. B. Eisenphosphat, und/oder Magnesiumoxid.Inorganic insulating materials may include: silica, which offers good thermal stability and electrical resistance and can be applied as a thin coating to the sections or particles, alumina, a ceramic material which offers good stability, hardness and high electrical resistance and can be used to coat magnetic particles using methods such as atomic layer deposition, phosphates such as iron phosphate, and/or magnesium oxide.

Durch eine zumindest teilweise isolierte Zwischenscheibe kann ein Leiter direkt an der Zwischenscheibe anliegen und eine notwendige Gesamtisolation, die sich insbesondere aus der Summe der Leiterisolation und der Isolation der Zwischenscheibe ergibt erreicht werden.By means of an at least partially insulated intermediate disk, a conductor can lie directly against the intermediate disk and a necessary total insulation, which results in particular from the sum of the conductor insulation and the insulation of the intermediate disk, can be achieved.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe einen oder mehrere Kühlkanäle aufweist, die angeordnet sind, um mit einem oder mehreren Kühlkanälen im Rotor , insbesondere in einem Blechpaket des Rotors, verbunden zu werden.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the intermediate disk has one or more cooling channels which are arranged to be connected to one or more cooling channels in the rotor, in particular in a laminated core of the rotor.

Kühlkanäle im Rotor, insbesondere im Blechpaket einer elektrischen Maschine dienen dazu, die Wärme abzuführen, die während des Betriebs der elektrischen Maschine erzeugt wird. Elektromotoren beispielsweise wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um, wobei ein Teil der elektrischen Energie in Form von Wärme verloren geht. Um eine Überhitzung zu vermeiden und die Betriebstemperatur des Motors innerhalb eines akzeptablen Bereichs zu halten, können Kühlkanäle dazu dienen, Wärme abzuführen. Kühlkanäle können insbesondere dazu eingerichtet sein, ein gasförmiges oder ein flüssiges Kühlmittel zu leiten.Cooling channels in the rotor, in particular in the laminated core of an electrical machine, serve to dissipate the heat that is generated during operation of the electrical machine. Electric motors, for example, convert electrical energy into mechanical energy, with some of the electrical energy being lost in the form of heat. In order to avoid overheating and to keep the operating temperature of the motor within an acceptable range, cooling channels can serve to dissipate heat. Cooling channels can in particular be designed to conduct a gaseous or liquid coolant.

Die Kühlkanäle im Blechpaket sind normalerweise als eine Reihe von Schlitzen oder Aussparungen in den Blechen des Stators der elektrischen Maschine ausgeführt. Diese Kanäle ermöglichen den Durchgang des Kühlmittels, insbesondere von Kühlflüssigkeit oder eines Gases, z.B. Luft, um die Wärme abzuführen.The cooling channels in the laminated core are usually designed as a series of slots or recesses in the laminations of the stator of the electrical machine. These channels allow the passage of the coolant, in particular a cooling liquid or a gas, e.g. air, to dissipate the heat.

Der oder die Kühlkanäle in der Zwischenscheibe können in verschiedenen Konfigurationen angeordnet sein, abhängig von den spezifischen Anforderungen der elektrischen Maschine und/oder der Kühlungsmethode. Sie können beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie gerade und/oder gebogen an einem und/oder mehreren Kühlmittelkanälen im Rotor angeordnet sind, so dass das Kühlmittel durch Zwischenscheibe und Rotor geführt werden kann. Dazu können der oder die Kühlkanäle in der Zwischenscheibe gerade und/oder in einem Winkel, z.B. rechtwinklig, angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können die Kühlkanäle in der Zwischenscheibe so ausgebildet sein, dass diese mit spiralförmig angeordneten Kühlkanälen im Blechpaket des Stators verbunden sind. Dazu können die Kühlkanäle in der Zwischenscheibe zumindest teilweise schräg zur Rotorachse angeordnet sein.The cooling channel(s) in the intermediate disk can be arranged in different configurations, depending on the specific requirements of the electrical machine and/or the cooling method. For example, they can be designed such that they are arranged straight and/or curved on one and/or more coolant channels in the rotor so that the coolant can be guided through the intermediate disk and rotor. For this purpose, the cooling channel(s) in the intermediate disk can be arranged straight and/or at an angle, e.g. at right angles. Additionally or alternatively, the cooling channels in the intermediate disk can be designed such that they are connected to spirally arranged cooling channels in the laminated core of the stator. For this purpose, the cooling channels in the intermediate disk can be arranged at least partially obliquely to the rotor axis.

Durch eine Kommunikation mit einem oder mehreren Kühlkanälen im Rotor kann eine flexible und effektive Verteilung eines Kühlmediums über die Zwischenscheiben erreicht werden.By communicating with one or more cooling channels in the rotor, a flexible and effective distribution of a cooling medium over the intermediate disks can be achieved.

Ein Übergang eines oder mehrerer Kühlmittelkanäle von einer Zwischenscheibe in einen Rotor kann insbesondere durch eine Dichtung auf Seite der Zwischenscheibe und/oder auf Seite des Rotors abgedichtet werden. Insbesondere kann die Dichtung dazu zumindest teilweise formschlüssig in eine Zwischenscheibe und/oder den Rotor integriert werden. Dies kann insbesondere durch einen entsprechenden Rahmen und/oder durch eine Vertiefung realisiert werden, in dem/der die Dichtung eingelegt wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine Dichtung auch durch Schraubverbindungen und/oder durch eine Klebverbindung in der Zwischenscheibe oder am Rotor befestigt werden.A transition of one or more coolant channels from an intermediate disk into a rotor can be sealed in particular by a seal on the side of the intermediate disk and/or on the side of the rotor. In particular, the seal can be integrated at least partially in a form-fitting manner into an intermediate disk and/or the rotor. This can be achieved in particular by a corresponding frame and/or by a recess in which the seal is inserted. Additionally or alternatively, a seal can also be attached to the intermediate disk or to the rotor by screw connections and/or by an adhesive connection.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Kühlkanäle der Zwischenscheibe wenigsten einen Abschnitt aufweisen, in dem diese radial zur Rotorachse durch die Zwischenscheibe führen.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the cooling channels of the intermediate disk have at least one section in which they lead radially to the rotor axis through the intermediate disk.

Ein radial zur Rotorachse ausgerichteter Abschnitt eines Kühlkanals der Zwischenscheibe ist ein im Wesentlichen rechtwinklig zur Rotorachse angeordneter Abschnitt. Insbesondere können ein oder mehrere Kühlkanäle vollständig radial (bzw. im Wesentlichen radial) zu Rotorachse geführt werden. Ein Abschnitt eines oder mehrerer Kühlkanäle oder ein vollständiger Kühlkanal kann im Wesentlichen radial ausgeführt sein, also mit einer geringen axialen Komponente (z.B. einer schrägen Bohrung). Wenn die Zwischenscheibe mehrere Kühlkanäle aufweist, können diese jeweils im Wesentlichen mit gleichem Abstand und/oder im Wesentlichen symmetrisch in der Zwischenscheibe angeordnet sein.A section of a cooling channel of the intermediate disk that is aligned radially to the rotor axis is a section that is arranged essentially at right angles to the rotor axis. In particular, one or more cooling channels can be guided completely radially (or essentially radially) to the rotor axis. A section of one or more cooling channels or a complete cooling channel can be designed essentially radially, i.e. with a small axial component (e.g. an oblique bore). If the intermediate disk has several cooling channels, these can each be arranged essentially at the same distance and/or essentially symmetrically in the intermediate disk.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei ein oder mehrere Kühlkanäle der Zwischenscheibe auf einer Seite der Zwischenscheibe als Vertiefungen so angeordnet sind, dass sie mit dem an die Zwischenscheibe angrenzenden Rotor , insbesondere dem Blechpaket , einen geschlossenen Kanal bilden.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein one or more cooling channels of the intermediate disk are arranged as recesses on one side of the intermediate disk such that they form a closed channel with the rotor adjacent to the intermediate disk, in particular the laminated core.

Die Zwischenscheibe kann dabei so ausgebildet sein, dass diese durch einen geraden Abschnitt des Rotors abgeschlossen wird und der Kühlkanal durch eine Vertiefung in der Zwischenscheibe und den gerade Rotorabschnitt gebildet wird. Dadurch kann in einfacher Weise ein Kühlkanal gebildet werden ohne bestimmte Vorgaben an den Rotor zu stellen oder aufwendigere geschlossene Kühlkanäle in der Zwischenscheibe zu bilden. Die Vertiefungen können dabei bereits in einem Sinterprozess gebildet werden und/oder durch spanende Formgebung nach Herstellung der prinzipiellen Form der Zwischenscheibe.The intermediate disk can be designed in such a way that it is closed off by a straight section of the rotor and the cooling channel is formed by a recess in the intermediate disk and the straight rotor section. This makes it easy to form a cooling channel without having to set specific specifications for the rotor or form more complex closed cooling channels in the intermediate disk. The recesses can be formed in a sintering process and/or by machining after the basic shape of the intermediate disk has been produced.

Zusätzlich oder alternativ kann an der Stelle an dem die Zwischenscheibe eine Vertiefung zur Führung eines Kühlmittels aufweist auch der Rotor eine Vertiefung aufweisen, so dass beim Anliegen der Zwischenscheibe am Rotor ein geschlossener Kühlkanal gebildet wird. Dadurch kann ein größerer Querschnitt des Kühlkanals erreicht werden und somit mehr Kühlmittel durch den Kanal geführt werden.Additionally or alternatively, the rotor can also have a recess at the point where the intermediate disk has a recess for guiding a coolant, so that a closed cooling channel is formed when the intermediate disk rests against the rotor. This allows a larger cross-section of the cooling channel to be achieved and thus more coolant to be guided through the channel.

Durch Kühlkanäle, welche durch den Rotor geschlossen werden, kann eine Kühlung des Rotors bereits beim Durchführen eines Kühlmediums durch die Zwischenscheibe erreicht werden und nicht erst später, wenn das Kühlmedium in einem Kühlkanal des Rotors geführt wurde.By means of cooling channels which are closed by the rotor, cooling of the rotor can be achieved as soon as a cooling medium is passed through the intermediate disc and not only later, when the cooling medium has been guided in a cooling channel of the rotor.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe, wobei die Kühlkanäle der Zwischenscheibe wechselseitig auf beiden Seiten der Zwischenscheibe angeordnet sind.An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk, wherein the cooling channels of the intermediate disk are arranged alternately on both sides of the intermediate disk.

Eine wechselseitige Anordnung bedeutet, dass Kühlkanäle auf unterschiedlichen Seiten der Zwischenscheibe angeordnet sind. Insbesondere können radiale Kühlkanäle auf unterschiedlichen Seiten einer Zwischenscheibe angeordnet sein. Insbesondere können Kühlkanäle abwechselnd auf unterschiedlichen Seiten einer Zwischenscheibe angeordnet sein. Dabei können insbesondere auf jeder Seite einer Zwischenscheibe eine gleiche Anzahl von Kühlkanälen angeordnet sein. Seitliche angeordnete Kühlkanäle können insbesondere teilweise offene Kühlkanäle sein, welche durch den Rotor abgeschlossen werden, wie zuvor beschrieben.An alternating arrangement means that cooling channels are arranged on different sides of the intermediate disk. In particular, radial cooling channels can be arranged on different sides of an intermediate disk. In particular, cooling channels can be arranged alternately on different sides of an intermediate disk. In this case, an equal number of cooling channels can be arranged on each side of an intermediate disk. Laterally arranged cooling channels can in particular be partially open cooling channels which are closed off by the rotor, as previously described.

Durch wechselseitig angeordnete Kühlkanäle kann Kühlmittel zu beiden Seiten der Zwischenscheibe gut an den Rotor, z.B. an die Blechpakete des Rotors, abgeführt und somit eine gleiche Kühlleistung auf beiden Seiten erreicht werden. Zudem können durch eine seitlich wechselseitige Anordnung der Kühlkanäle in einer Zwischenscheibe Unwuchten in der Zwischenscheibe vermieden bzw. verringert werden.By arranging cooling channels alternately, coolant can be easily discharged to the rotor on both sides of the intermediate disk, e.g. to the rotor's laminated cores, thus achieving the same cooling performance on both sides. In addition, by arranging the cooling channels alternately on the sides of an intermediate disk, imbalances in the intermediate disk can be avoided or reduced.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei ein oder mehrere Kühlkanäle in der Zwischenscheibe als geschlossene Kanäle in der Zwischenscheibe angeordnet sind.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein one or more cooling channels in the intermediate disc are arranged as closed channels in the intermediate disc.

Geschlossene Kühlkanäle können in der Zwischenscheibe ebenfalls seitlich angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können geschlossene Kühlkanäle mittig in der Zwischenscheibe angeordnet sein. Geschlossene Kühlkanäle können insbesondere durch Bohrungen in eine Vorform der Zwischenscheibe gebildet werden.Closed cooling channels can also be arranged laterally in the intermediate disk. Additionally or alternatively, closed cooling channels can be arranged centrally in the intermediate disk. Closed cooling channels can be formed in particular by drilling holes in a preform of the intermediate disk.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei ein oder mehrere Kühlkanäle der Zwischenscheibe bis zur radial äußeren Seite der Zwischenscheibe reichen und dort mit einer Verschlussvorrichtung, insbesondere einer Rotorbandage, abgedichtet sind.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein one or more cooling channels of the intermediate disk extend to the radially outer side of the intermediate disk and are sealed there with a closure device, in particular a rotor bandage.

Dadurch können die Kühlkanäle als Bohrungen von außen in der Zwischenscheibe ausgeformt werden. Die äußeren Ausgänge der Kühlkanäle können dann mit einer Rotorbandage oder einem anderen Verschlussmittel abgedichtet werden, so dass das Kühlmittel nicht nach außen entweichen kann. Insbesondere können ein oder mehrere Kühlkanäle einen äußeren Ausgang und einen inneren Ausgang aufweisen.This allows the cooling channels to be formed as holes in the intermediate disk from the outside. The external outlets of the cooling channels can then be sealed with a rotor bandage or another sealing means so that the coolant cannot escape to the outside. In particular, one or more cooling channels can have an external outlet and an internal outlet.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe einen Kanal zur Verteilung des Kühlmediums auf einen oder mehrere Kühlkanäle aufweist, der mit diesen Kühlkanälen verbunden ist und insbesondere konzentrisch zur Rotorachse in der Zwischenscheibe angeordnet ist.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the intermediate disk has a channel for distributing the cooling medium to one or more cooling channels, which channel is connected to these cooling channels and is arranged in particular concentrically to the rotor axis in the intermediate disk.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei der Kanal zur Verteilung des Kühlmittels an der Innenseite der Zwischenscheibe angeordnet ist und der Kanal insbesondere gemeinsam mit der Rotorwelle gebildet wird.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the channel for distributing the coolant is arranged on the inside of the intermediate disc and the channel is formed in particular together with the rotor shaft.

Eine Ausführungsform des ersten Aspekts dieser Offenbarung betrifft die elektrische Maschine mit einem Rotor und mit wenigstens einer Zwischenscheibe,
wobei die Rotorwelle wenigstens ein Loch aufweist, durch den ein Kühlmittelkanal in der Rotorwelle mit einem oder mehreren Kühlmittelkanälen in der Zwischenscheibe verbunden ist.
An embodiment of the first aspect of this disclosure relates to the electric machine with a rotor and with at least one intermediate disk,
wherein the rotor shaft has at least one hole through which a coolant channel in the rotor shaft is connected to one or more coolant channels in the intermediate disk.

Dadurch kann ein Kühlmittel beispielsweise durch die Rotorwelle in die Zwischenscheibe gelangen und über die Zwischenscheibe in den Aktivteil des Rotors, insbesondere ein Blechpaket, weitergeleitet werden. Eine Verteilung des Kühlmittels im Betrieb der elektrischen Maschine wird insbesondere durch die Fliehkräfte erreicht. Eine Abfuhr des Kühlmittels kann z.B. über die Kühlkanäle im Rotor erfolgen.This allows a coolant to pass through the rotor shaft into the intermediate disk, for example, and be passed on via the intermediate disk to the active part of the rotor, in particular a laminated core. The coolant is distributed during operation of the electrical machine in particular by centrifugal forces. The coolant can be removed, for example, via the cooling channels in the rotor.

Ein zweiter Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine Zwischenscheibe,
wobei die Zwischenscheibe dazu eingerichtet ist, ein Kühlmedium an Teile des Rotors zu leiten.
A second aspect of this disclosure concerns an intermediate disc,
wherein the intermediate disk is adapted to conduct a cooling medium to parts of the rotor.

Eine Zwischenscheibe kann dabei eine oder mehrere der o.g. Merkmale aufweisen.An intermediate disc can have one or more of the above-mentioned features.

Ein dritter Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zwischenscheibe,
wobei das Verfahren Schritte zur Herstellung einer Zwischenscheibe nach einem der vorherigen Aspekte aufweist.
A third aspect of this disclosure relates to a method for producing an intermediate disc,
wherein the method comprises steps for producing an intermediate disk according to any of the preceding aspects.

Das Verfahren kann dabei Schritte umfassen, um eine Zwischenscheibe nach dem ersten bzw. dem zweiten Aspekt herzustellen.The method may comprise steps to produce an intermediate disk according to the first or second aspect.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den folgenden Ausführungsformen, die sich zum Teil auf die Figuren beziehen. Die Figuren zeigen die Ausführungsformen nicht immer maßstabsgetreu. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können insbesondere zur Klarheit der Beschreibung entsprechend vergrößert oder verkleinert sein. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

  • 1 - einen Rotor einer elektrischen Maschine mit einem Zwischenring nach einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
  • 2 - eine schnittähnliche Ansicht durch einen Rotor einer elektrischen Maschine mit einem Zwischenring mit einem seitlich angeordneten Kühlkanal nach einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
  • 3 - einen Zwischenring mit seitlich angeordneten, offenen Kühlkanälen nach einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
  • 4 - einen Zwischenring mit mittig angeordneten, geschlossenen Kühlkanälen nach einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung.
Further advantages and features emerge from the following embodiments, some of which refer to the figures. The figures do not always show the embodiments to scale. The dimensions of the various features may be enlarged or reduced accordingly, in particular for the sake of clarity of the description. In this regard, the following shows, partly schematically:
  • 1 - a rotor of an electric machine with an intermediate ring according to an embodiment of this disclosure;
  • 2 - a sectional view through a rotor of an electrical machine with an intermediate ring with a laterally arranged cooling channel according to an embodiment of this disclosure;
  • 3 - an intermediate ring with laterally arranged, open cooling channels according to an embodiment of this disclosure;
  • 4 - an intermediate ring with centrally arranged, closed cooling channels according to a further embodiment of this disclosure.

In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren verwiesen, die Teil der Offenbarung sind und bestimmte Aspekte veranschaulichen, unter denen die vorliegende Offenbarung verstanden werden kann. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder zumindest funktionell oder strukturell ähnliche Merkmale.In the following description, reference is made to the accompanying figures which form part of the disclosure and illustrate certain aspects by which the present disclosure can be understood. Like reference numerals refer to like or at least functionally or structurally similar features.

Im Allgemeinen gilt eine Offenbarung eines beschriebenen Verfahrens auch für ein entsprechendes Gerät (oder eine Vorrichtung) zur Durchführung des Verfahrens oder ein entsprechendes System, das ein oder mehrere Geräte umfasst, und umgekehrt. Wird beispielsweise ein bestimmter Verfahrensschritt beschrieben, so kann eine entsprechende Vorrichtung ein Merkmal zur Durchführung des beschriebenen Verfahrensschrittes enthalten, auch wenn dieses Merkmal in der Abbildung nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt ist. Wird dagegen beispielsweise ein bestimmtes Gerät auf der Grundlage von Funktionseinheiten beschrieben, kann ein entsprechendes Verfahren einen oder mehrere Schritte zur Durchführung der beschriebenen Funktionalität enthalten, auch wenn diese Schritte in den Abbildungen nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. In ähnlicher Weise kann ein System mit entsprechenden Gerätemerkmalen oder mit Merkmalen zur Durchführung eines bestimmten Verfahrensschritts ausgestattet sein. Die Merkmale der verschiedenen oben oder unten beschriebenen beispielhaften Aspekte und Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.In general, a disclosure of a described method also applies to a corresponding device (or apparatus) for carrying out the method or a corresponding system comprising one or more devices, and vice versa. For example, if a specific method step is described, a corresponding device may include a feature for carrying out the described method step, even if this feature is not explicitly described or shown in the figure. In contrast, if, for example, a specific device is described on the basis of functional units, a corresponding method may include one or more steps for carrying out the described functionality, even if these steps are not explicitly described or shown in the figures. Similarly, a system may be equipped with corresponding device features or with features for carrying out a specific method step. The features of the various exemplary aspects and embodiments described above or below may be combined, unless expressly stated otherwise.

Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

1 betrifft einen Rotor mit Zwischenscheibe für eine elektrische Maschine nach einer Ausführungsform dieser Offenbarung. Der Rotor 100 weist eine Rotorwelle 102 auf (in deren Mitte sich die Rotordrehachse befindet), die vollständig durch den Rotor verläuft. Seitlich im aktiven Teil des Rotors sind räumliche Aufnahmen für die Permanentmagneten des Rotors 104 zu erkennen. Der aktive Bereich umfasst zunächst zwei Blechpakete 106, 108, in welchem Permanentmagnete angeordnet sind. Zwischen den Blechpaketen 106, 108 ist eine Zwischenscheibe 110 angeordnet. 1 relates to a rotor with an intermediate disk for an electrical machine according to an embodiment of this disclosure. The rotor 100 has a rotor shaft 102 (in the middle of which the rotor rotation axis is located) that runs completely through the rotor. Spatial receptacles for the permanent magnets of the rotor 104 can be seen on the side in the active part of the rotor. The active area initially comprises two laminated cores 106, 108 in which permanent magnets are arranged. An intermediate disk 110 is arranged between the laminated cores 106, 108.

Die Zwischenscheibe 110 ist in einem Sinterverfahren einstückig oder mehrstückig hergestellt und aus einem magnetisch wirksamen Material, einem weichmagnetischen Verbundmaterial (SMC) gebildet. Die Partikel wurden vor dem Pressvorgang mit einer elektrischen Isolation versehen. Die Zwischenscheibe 110 ist somit magnetisch wirksam und elektrisch isoliert, so dass sich über die Zwischenscheibe kein großförmiger Wirbelstrom ausbilden kann. In dieser Gestaltung trägt die Zwischenscheibe 110 zur Aktivlänge des Rotors bei. In der Zwischenscheibe 110 sind Kühlkanäle angeordnet. Diese führen ein Kühlmittel von der Rotorwelle 102 zu den Blechpaketen 106, 108.The intermediate disk 110 is manufactured in a sintering process in one piece or in multiple pieces and is made of a magnetically effective material, a soft magnetic composite material (SMC). The particles were provided with electrical insulation before the pressing process. The intermediate disk 110 is thus magnetically effective and electrically insulated, so that no large eddy current can form across the intermediate disk. In this design, the intermediate disk 110 contributes to the active length of the rotor. Cooling channels are arranged in the intermediate disk 110. These carry a coolant from the rotor shaft 102 to the laminated cores 106, 108.

2 zeigt eine schnittähnliche Ansicht 200 des Rotors 100. Die Rotorachse bzw. die Rotorwelle 102 und die räumlichen Aufnahmen für die Magnete 104 sind zu erkennen. Die Blechpakete 106, 108 sind durch die Zwischenscheibe 110 beabstandet. Ein Kühlmittel 202 wird dem Rotor über die Rotorwelle 102 zugeführt. Im Bereich der Zwischenscheibe 110 wird das Kühlmittel 202 innerhalb der Rotorwelle 102 in einem Kühlkanal 204 umgelenkt. Über ein in der Rotorwelle 102 angeordnetes Austrittsloch 206 wird das Kühlmittel 202 in die Zwischenscheibe geführt. Im Betrieb der elektrischen Maschine wird dies insbesondere durch die Fliehkraft erreicht, welche das Kühlmittel 202 nach Außen in Richtung Zwischenscheibe 110 treibt. 2 shows a sectional view 200 of the rotor 100. The rotor axis or the rotor shaft 102 and the spatial receptacles for the magnets 104 can be seen. The laminated cores 106, 108 are spaced apart by the intermediate disk 110. A coolant 202 is supplied to the rotor via the rotor shaft 102. In the area of the intermediate disk 110, the coolant 202 is diverted within the rotor shaft 102 in a cooling channel 204. The coolant 202 is guided into the intermediate disk via an outlet hole 206 arranged in the rotor shaft 102. During operation of the electrical machine, this is achieved in particular by the centrifugal force, which drives the coolant 202 outwards towards the intermediate disk 110.

Von der Zwischenscheibe 110 ist in der Ansicht im Wesentlichen ein Kühlkanal 210 sichtbar. Der Kühlkanal 210 ist in der Zwischenscheibe auf der zum Blechpaket 106 zugewandten Seite als offener Kühlkanal ausgebildet. Der Kühlkanal 210 wird auf der offenen Seite durch das Blechpaket 106 abgeschlossen. So kann das Kühlmittel das Innere des Rotors kühlen, wenn es zur äußeren Seite des Rotors 100 strömt. An der äußeren Seite der Zwischenscheibe 110, welche mit der äußeren Seite des Rotors 100 übereinstimmt, weist die Zwischenscheibe eine Bohrung 212 auf. Über die Bohrung wird das Kühlmittel aus der Zwischenscheibe zu Blechpaketen 106, 108 geleitet. Die Blechpakete weisen dazu ihrerseits Kühlkanäle 214, 216 auf, deren Öffnung zu den seitlichen Öffnungen der Bohrung 212 passt. Dadurch kann das Kühlmittel von der Rotorwelle 102 über die Zwischenscheibe 110 zu den Blechpaketen 106, 108 strömen (gestrichelte Linie) und den Rotor nahe der Wärmequelle bzw. nahe den Wärmequellen kühlen.In the view of the intermediate disk 110, essentially a cooling channel 210 is visible. The cooling channel 210 is designed as an open cooling channel in the intermediate disk on the side facing the laminated core 106. The cooling channel 210 is closed off on the open side by the laminated core 106. The coolant can thus cool the interior of the rotor when it flows to the outer side of the rotor 100. On the outer side of the intermediate disk 110, which corresponds to the outer side of the rotor 100, the intermediate disk has a bore 212. The coolant is guided from the intermediate disk to laminated cores 106, 108 via the bore. The laminated cores in turn have cooling channels 214, 216, the opening of which matches the side openings of the bore 212. This allows the coolant to flow from the rotor shaft 102 via the intermediate disk 110 to the laminated cores 106, 108 (dashed line) and cool the rotor near the heat source(s).

3 ist eine perspektivische Darstellung einer Zwischenscheibe 300 mit seitlich angeordneten Kühlkanälen, wie sie im Rotor 100 in 1 und 2 verwendet werden kann. Die Zwischenscheibe 300 weist räumliche Aufnahmen für Permanentmagnete 302 auf sowie Löcher 304, mit denen die Zwischenscheibe mit dem Rotor verschraubt werden kann. Alternativ können die Löcher das Gewicht der Zwischenscheibe verringern. Über die Federn 312 kann die Zwischenscheibe formschlüssig auf der Rotorwelle angeordnet werden. 3 is a perspective view of an intermediate disk 300 with laterally arranged cooling channels, as in the rotor 100 in 1 and 2 can be used. The intermediate disk 300 has spatial receptacles for permanent magnets 302 as well as holes 304 with which the intermediate disk can be screwed to the rotor. Alternatively, the holes can reduce the weight of the intermediate disk. The intermediate disk can be arranged in a form-fitting manner on the rotor shaft using the springs 312.

Die Zwischenscheibe weist zudem sechs Kühlkanäle 306 auf. Die Kühlkanäle 306 sind abwechselnd, wechselseitig in der Zwischenscheibe angeordnet. Die Kühlkanäle sind zudem als offene Kühlkanäle ausgebildet, die erst durch Anordnung zwischen zwei Blechpaketen (z.B. den Blechpaketen 106, 108 im Rotor 100) zu geschlossenen Kühlkanälen werden.The intermediate disk also has six cooling channels 306. The cooling channels 306 are arranged alternately, alternately in the intermediate disk. The cooling channels are also designed as open cooling channels, which only become closed cooling channels when arranged between two laminated cores (e.g. the laminated cores 106, 108 in the rotor 100).

Der Eingang 306a eines zur hinteren Seite der Zwischenscheibe angeordneten Kühlkanals 306 ist mit einem Kühlmittelverteilkanal 310 gekoppelt, durch den Kühlmittel aus der Rotorwelle in der Zwischenscheibe auf alle Kühlkanäle 306 verteilt wird. Der Kühlmittelverteilkanal 310 ist ebenfalls als offener Kühlmittelkanal ausgebildet, der mit der Rotorwelle abgeschlossen wird und welcher das Kühlmittel aus der Rotorwelle über die Löcher 206 verteilt. Durch den Kühlmittelverteilkanal 310 braucht die Zwischenscheibe 300 nicht so ausgerichtet werden, dass die Kühlmittelkanäle 306 exakt über den Löchern 206 angeordnet sind. Zur Verbindung der Kühlmittelkanäle 306 der Zwischenscheibe mit den Kühlmittelkanälen 214, 216 der Blechpakete weist die Zwischenscheibe Bohrungen 306b auf. Diese entsprechen der Bohrung 212 der Zwischenscheibe 110 in 2.The inlet 306a of a cooling channel 306 arranged on the rear side of the intermediate disk is coupled to a coolant distribution channel 310 through which coolant from the rotor shaft in the intermediate disk is distributed to all cooling channels 306. The coolant distribution channel 310 is also designed as an open coolant channel, which is closed off by the rotor shaft and which distributes the coolant from the rotor shaft via the holes 206. Due to the coolant distribution channel 310, the intermediate disk 300 does not need to be aligned so that the coolant channels 306 are arranged exactly over the holes 206. To connect the coolant channels 306 of the intermediate disk with the coolant channels 214, 216 of the laminated cores, the intermediate disk has holes 306b. These correspond to the hole 212 of the intermediate disk 110 in 2 .

4 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Zwischenscheibe 400 mit mittig angeordneten Kühlkanälen. Die Zwischenscheibe 400 weist räumliche Aufnahmen für Permanentmagnete 402 auf sowie Löcher 404, mit denen die Zwischenscheibe mit dem Rotor verschraubt werden kann. Sie ist i.A. ähnlich aufgebaut wie die Zwischenscheibe 300 aus 3. 4 is a perspective view of a section of an intermediate disk 400 with centrally arranged cooling channels. The intermediate disk 400 has spatial receptacles for permanent magnets 402 as well as holes 404 with which the intermediate disk can be screwed to the rotor. It is generally constructed similarly to the intermediate disk 300 from 3 .

Des Weiteren weist die Zwischenscheibe 400 Kühlkanäle 406 auf, welche innerhalb der Zwischenscheibe und radial zur Rotorwelle angeordnet sind. Die Kühlkanäle 406 haben eine Eintrittsöffnung 406a für Kühlmittel, welche in einer innenliegenden konzentrischen Ausnehmung der Zwischenscheibe angeordnet sind. Die Größe der Ausnehmung entspricht der Größe der Rotorwelle, so dass die Zwischenscheibe auf der Rotorwelle angeordnet werden kann. Das Kühlmittel wird, wie bei der Zwischenscheibe 300, über einen innenliegenden Kühlmittelverteilkanal 410 über die Rotorwelle zugeführt. Während des Betriebes der elektrischen Maschine wird das Kühlmittel durch die Fliehkräfte im Kühlkanal 406 nach außen geführt und dort durch eine Bohrung 406b in entsprechende Kühlkanäle der beidseitig an die Zwischenscheibe anliegenden Blechpakete geführt, wie dies in 2 dargestellt ist.Furthermore, the intermediate disk 400 has cooling channels 406, which are arranged inside the intermediate disk and radially to the rotor shaft. The cooling channels 406 have an inlet opening 406a for coolants, which are arranged in an internal concentric recess of the intermediate disk. The size of the recess corresponds to the size of the rotor shaft, so that the intermediate disk can be arranged on the rotor shaft. The coolant is supplied via an internal coolant distribution channel 410 via the rotor shaft, as with the intermediate disk 300. During operation of the electrical machine, the coolant is guided outwards by the centrifugal forces in the cooling channel 406 and there guided through a bore 406b into corresponding cooling channels of the laminated cores lying on both sides of the intermediate disk, as shown in 2 is shown.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

100100
Rotorrotor
102102
Rotorwellerotor shaft
104104
Magnetemagnets
106106
erster Teil Blechpaketfirst part of the sheet metal package
108108
zweiter Teil Blechpaketsecond part of the sheet metal package
110110
Zwischenscheibeintermediate disc
200200
schnittähnliche Rotoransichtsectional rotor view
202202
Kühlmittelcoolant
204204
Kühlkanalcooling channel
206206
Kühlmittelaustrittslochcoolant outlet hole
210210
seitlicher Kühlkanalside cooling channel
212212
Bohrung Zwischenscheibehole intermediate disc
214214
Kühlkanal linkes Blechpaketcooling channel left sheet metal package
216216
Kühlkanal rechtes Blechpaketcooling channel right sheet metal package
300300
Zwischenscheibeintermediate disc
302302
Aufnahmen für Permanentmagneteholders for permanent magnets
304304
Befestigungslöchermounting holes
306306
Kühlkanalcooling channel
306a306a
Kühlkanaleingangcooling channel inlet
306b306b
Bohrungendrilling
310310
Kühlmittelverteilkanalcoolant distribution channel
312312
Federnsprings
400400
Zwischenscheibeintermediate disc
402402
Aufnahmen für Permanentmagneteholders for permanent magnets
404404
Befestigungslöchermounting holes
406406
Kühlkanälecooling channels
406a406a
Eintrittsöffnungentrance opening
406b406b
Bohrungdrilling
410410
Kühlmittelverteilkanalcoolant distribution channel

Claims (15)

Elektrische Maschine mit einem Rotor (100) und mit wenigstens einer Zwischenscheibe (110), die, insbesondere konzentrisch, um eine Rotorachse (102) angeordnet ist, wobei die Zwischenscheibe dazu eingerichtet ist, ein Kühlmedium an Teile des Rotors zu leiten.Electric machine with a rotor (100) and with at least one intermediate disk (110) which is arranged, in particular concentrically, around a rotor axis (102), wherein the intermediate disk is designed to conduct a cooling medium to parts of the rotor. Die elektrische Maschine nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Zwischenscheibe (110) wenigstens teilweise ein Sintermaterial aufweist.The electric machine according to the preceding claim, wherein the intermediate disk (110) at least partially comprises a sintered material. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zwischenscheibe (110) ein magnetisch wirksames Material, insbesondere ein weichmagnetisches Verbundmaterial, umfasst.The electrical machine according to one of the preceding claims, wherein the intermediate disk (110) comprises a magnetically active material, in particular a soft magnetic composite material. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zwischenscheibe (110) zumindest teilweise isoliert ist.The electric machine according to one of the preceding claims, wherein the intermediate disk (110) is at least partially insulated. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zwischenscheibe (110) einen oder mehrere Kühlkanäle (210) aufweist, die angeordnet sind, um mit einem oder mehreren Kühlkanälen (214, 216) im Rotor (200), insbesondere in einem Blechpaket (106, 108) des Rotors, verbunden zu werden.The electric machine according to one of the preceding claims, wherein the intermediate disk (110) has one or more cooling channels (210) which are arranged to be connected to one or more cooling channels (214, 216) in the rotor (200), in particular in a laminated core (106, 108) of the rotor. Die elektrische Maschine nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Kühlkanäle (210) der Zwischenscheibe (110) wenigsten einen Abschnitt aufweisen, in dem diese radial zur Rotorachse (102) durch die Zwischenscheibe führen.The electric machine according to the preceding claim, wherein the cooling channels (210) of the intermediate intermediate disk (110) have at least one section in which they lead radially to the rotor axis (102) through the intermediate disk. Die elektrische Maschine nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei ein oder mehrere Kühlkanäle (210) der Zwischenscheibe (110) auf einer Seite der Zwischenscheibe als Vertiefungen so angeordnet sind, dass sie mit dem an die Zwischenscheibe angrenzenden Rotor (200), insbesondere dem Blechpaket (106, 108), einen geschlossenen Kanal bilden.The electrical machine according to one of the two preceding claims, wherein one or more cooling channels (210) of the intermediate disk (110) are arranged as recesses on one side of the intermediate disk such that they form a closed channel with the rotor (200) adjacent to the intermediate disk, in particular the laminated core (106, 108). Die elektrische Maschine nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Kühlkanäle (210) der Zwischenscheibe (110) wechselseitig auf beiden Seiten der Zwischenscheibe angeordnet sind.The electric machine according to the preceding claim, wherein the cooling channels (210) of the intermediate disk (110) are arranged alternately on both sides of the intermediate disk. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein oder mehrere Kühlkanäle (210) in der Zwischenscheibe (110) als geschlossene Kanäle in der Zwischenscheibe angeordnet sind.The electrical machine according to one of the preceding claims, wherein one or more cooling channels (210) in the intermediate disk (110) are arranged as closed channels in the intermediate disk. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein oder mehrere Kühlkanäle (210) der Zwischenscheibe (110) bis zur radial äußeren Seite der Zwischenscheibe reichen und dort mit einer Verschlussvorrichtung, insbesondere einer Rotorbandage, abgedichtet sind.The electric machine according to one of the preceding claims, wherein one or more cooling channels (210) of the intermediate disk (110) extend to the radially outer side of the intermediate disk and are sealed there with a closure device, in particular a rotor bandage. Die elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zwischenscheibe (110) einen Kanal (310) zur Verteilung des Kühlmediums auf einen oder mehrere Kühlkanäle (306) aufweist, der mit diesen Kühlkanälen verbunden ist und insbesondere konzentrisch zur Rotorachse (102) in der Zwischenscheibe (300) angeordnet ist.The electrical machine according to one of the preceding claims, wherein the intermediate disk (110) has a channel (310) for distributing the cooling medium to one or more cooling channels (306), which is connected to these cooling channels and is arranged in particular concentrically to the rotor axis (102) in the intermediate disk (300). Die elektrische Maschine nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Kanal (310) zur Verteilung des Kühlmittels an der Innenseite der Zwischenscheibe (300) angeordnet ist und der Kanal insbesondere gemeinsam mit der Rotorwelle gebildet wird.The electric machine according to the preceding claim, wherein the channel (310) for distributing the coolant is arranged on the inside of the intermediate disk (300) and the channel is formed in particular together with the rotor shaft. Die elektrische Maschine nach einem der drei vorherigen Ansprüche, wobei die Rotorwelle (102) wenigstens ein Loch (206) aufweist, durch den ein Kühlmittelkanal in der Rotorwelle mit einem oder mehreren Kühlmittelkanälen (206) in der Zwischenscheibe (110) verbunden ist.The electric machine according to one of the three preceding claims, wherein the rotor shaft (102) has at least one hole (206) through which a coolant channel in the rotor shaft is connected to one or more coolant channels (206) in the intermediate disk (110). Zwischenscheibe zur Anordnung in einer elektrischen Maschine mit einem Rotor, wobei die Zwischenscheibe (110) dazu eingerichtet ist, ein Kühlmedium an Teile des Rotors (100) zu leiten.Intermediate disk for arrangement in an electrical machine with a rotor, wherein the intermediate disk (110) is adapted to conduct a cooling medium to parts of the rotor (100). Verfahren zur Herstellung einer Zwischenscheibe, wobei das Verfahren Schritte zur Herstellung einer Zwischenscheibe (110) nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.A method for producing an intermediate disk, the method comprising steps for producing an intermediate disk (110) according to any one of the preceding claims.
DE102023116915.7A 2023-06-27 2023-06-27 Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium Pending DE102023116915A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023116915.7A DE102023116915A1 (en) 2023-06-27 2023-06-27 Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023116915.7A DE102023116915A1 (en) 2023-06-27 2023-06-27 Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023116915A1 true DE102023116915A1 (en) 2025-01-02

Family

ID=93846119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023116915.7A Pending DE102023116915A1 (en) 2023-06-27 2023-06-27 Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023116915A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019218445A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Electric machine with rotor cooling and motor vehicle
WO2023273090A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-05 浙江方正电机股份有限公司 Rotor unit, rotor, and motor structure
DE102021213812A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-07 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Rotor for an electrical machine with a radial cooling channel in the laminated core

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019218445A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Electric machine with rotor cooling and motor vehicle
WO2023273090A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-05 浙江方正电机股份有限公司 Rotor unit, rotor, and motor structure
DE102021213812A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-07 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Rotor for an electrical machine with a radial cooling channel in the laminated core

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69322167T2 (en) STATOR FOR MOTORS AND GENERATORS OF HIGH PERFORMANCE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US8039998B2 (en) Rotor for motor and method for producing the same
EP3231070B1 (en) Permanently excited electric machine
WO2013135377A2 (en) Efficient electric machine
DE102016101705A1 (en) Electric machine and motor vehicle and method for producing an electrical machine
DE102006022139A1 (en) Device for cooling an electric machine and electric machine with such a cooling device
EP3076529A1 (en) Electric rotary machine having laterally magnetised lenticular magnets
DE102016119654B4 (en) Method for producing a soft magnetic core material and soft magnetic core material
WO2022214146A1 (en) Stator of an electric axial flux machine, and axial flux machine
DE112019006435T5 (en) Core, stator and rotating electrical machine
DE102015118128A1 (en) Mounts and methods of forming aligned magnetic cores
DE102019106801A1 (en) Electric machine with cooling
WO2016020077A1 (en) Anisotropic soft-magnetic composite material with high anisotropy of the permeability for the suppression of transverse flux and the production thereof
DE102020129142B4 (en) Rotor for a rotating electrical machine
WO2006066740A1 (en) Electric motor
DE102019210526B3 (en) Electromechanical converter device and motor vehicle with an electromechanical converter device
DE102020101979A1 (en) CENTRIFUGAL LIQUID-COOLED AXIAL FLOW MOTOR
DE102023116915A1 (en) Electric machine with rotor with intermediate disk for distribution of a cooling medium
DE102019214293A1 (en) Groove wedge for closing a groove and an electrical machine and a motor vehicle for this purpose
DE102013104117A1 (en) Arrangement for cooling an electrical machine
DE102014203944A1 (en) Rotor unit for an electric machine and electric machine
DE102023200649A1 (en) ROTOR FOR AN AXIAL FLUX MOTOR
EP3211767A1 (en) Electric machine with bell-shaped rotor
DE102023114214A1 (en) Electrical machine with stator with end plates and intermediate plates and manufacturing process
DE102021111085B3 (en) Device and method for converting thermal energy into mechanical energy

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified