WO2014056717A2

WO2014056717A2 - Kühlung für stirnräume einer geschlossenen elektrischen maschine

Info

Publication number: WO2014056717A2
Application number: PCT/EP2013/069777
Authority: WO
Inventors: Uwe Knappenberger; Daniel Kuehbacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2015-04-09
Also published as: WO2014056717A3; DE102013200105A1

Description

Beschreib Titel

Kühlung für Stirnräume einer geschlossenen elektrischen Maschine

Stand der Technik

Geschlossene elektrische Maschinen weisen eine relativ geringe

Entwärmungsfähigkeit für einen Rotor auf. Dieser kann sich z.B. nur über eine Welle oder konvektiv über einen Luftspalt zum Stator hin entwärmen. Alternativ kann sich der Rotor konvektiv über Wickelkopfräume und die dort umgewälzte Luft zum Gehäuse hin entwärmen.

Die Entwärmung über die Welle kann durch die Lager, die eine geringe

Wärmeübertragung von einem Innenring zu einem Außenring aufweisen können, begrenzt sein.

Der Wärmeweg über den Luftspalt hängt von einer aktuellen Statortemperatur und damit von einem Betriebspunkt ab. Die Abmessungen des Luftspalts können dabei nur eingeschränkt an die Wärmeableitung angepasst werden, da das Design des Luftspalts vorwiegend von der elektromagnetischen Auslegung dominiert wird.

Ferner müssen bei elektrischen Maschinen, die ohne einen Wickelkopfvi ausgeführt sind, auch die Wickelköpfe des Stators gekühlt werden.

Eine Möglichkeit zur Kühlung des Rotors und der Wickelköpfe bietet die durch Drehung des Rotors bewegte Luft innerhalb des Gehäuses. Eine derartig gekühlte elektrische Maschine ist z. B. aus DE 10 2009 055 273 AI bekannt. Allerdings erreicht die durch Drehung des Rotors bewegte Luft lediglich eingeschränkte Bereiche der Wickelköpfe und kann nur begrenzt Wärme ans Gehäuse abgeben.

Offenbarung der Erfindung

Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten elektrischen Maschine und einem entsprechenden Herstellungsverfahren bestehen, die insbesondere eine effizientere Kühlung des Rotors und gegebenenfalls der Wickelköpfe des Stators ermöglichen.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine geschlossene elektrische Maschine vorgestellt. Die elektrische Maschine weist ein geschlossenes

Gehäuse, einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor und der Stator sind innerhalb des Gehäuses angeordnet. Ferner ist ein Stirnraum zwischen dem Gehäuse und einer Stirnseite des Stators vorgesehen. Des Weiteren ist ein Lüftungskanal am Gehäuse vorgesehen bzw. integriert. Der Lüftungskanal ist dabei derart mit dem Stirnraum oder mit den Stirnräumen verbunden, dass der Lüftungskanal automatisch von einer, durch eine Rotation des Rotors erzeugten, Luftströmung durchströmbar ist.

Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, eine gezielte Luftführung in der geschlossenen elektrischen Maschine und

insbesondere am Gehäuse der elektrischen Maschine vorzusehen und dadurch die Kühlung des Rotors und gegebenenfalls des Stators signifikant zu verbessern. Dabei wird durch einen am Gehäuse vorgesehenen Lüftungskanal und eine entsprechende Verbindung des Lüftungskanals zum Stirnraum die Luft innerhalb der geschlossenen elektrischen Maschine z.B. in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt.

Der Rotor induziert unter Drehzahl eine Strömung im Wickelkopfraum bzw. im Stirnraum und baut einen Druck nach radial außen auf. Die Luft wird somit im Stirnraum an der Rotorstirnseite infolge der Drehbewegung der durch Reibung mitgenommenen Luft nach radial außen beschleunigt. Diese Wirkung kann durch zusätzliche entsprechend ausgelegte Lüfterschlaufen oder Fahnen auf der Rotorstirnseite stark erhöht werden. Dabei streicht die Luft z.B. an der Unterseite des Wickelkopfes entlang und wird anschließend in den am Gehäuse

vorgesehenen Lüftungskanal gedrückt. Im Lüftungskanal kann die Luft z.B. an einem radial äußeren Bereich des Wickelkopfes und/oder an großen Bereichen des Gehäuses vorbeigeführt und anschließend wieder nach radial innen in den Stirnraum abgebeben werden. Ebenso kann ein außerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschine vorgesehener Lüfter die Luftströmung durch Einblasen von Luft unterstützen.

Somit bietet die erfindungsgemäße elektrische Maschine insbesondere durch den am Gehäuse vorgesehenen Lüftungskanal eine große Kontaktfläche für einen Wärmetausch. Die Wärmeübertragung wird dabei sowohl zwischen dem

Rotor und der Luft als auch zwischen der Luft und dem Gehäuse verbessert. Im Falle eines nicht vergossenen Stators bzw. eines nicht vergossenen

Wickelkopfes kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die

Umströmung und Entwärmung der Wickelköpfe erheblich verbessert werden. Dabei kann der Lüftungskanal eine Rückströmungsmöglichkeit für die Luft bereitstellen, so dass auch radial außen liegende Bereiche der Wickelköpfe umströmt werden.

Die geschlossene elektrische Maschine kann dabei als Motor oder als Generator fungieren. Insbesondere kann die elektrische Maschine als Asynchronmaschine oder als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgeführt sein. Die elektrische Maschine kann dabei in Elektro- und/oder in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Die geschlossene elektrische Maschine kann z.B. gas- bzw. luftdicht

geschlossen sein. Dabei kann das Gehäuse der elektrischen Maschine z.B. topfförmig mit einem Deckel oder rohrförmig mit zwei Deckeln ausgeführt sein. Die Deckel können dabei jeweils luftdicht mit dem Topf bzw. mit dem Rohr verbunden sein. Der Rotor und der Stator sind im Gehäuse angeordnet. Der Rotor kann dabei um den Stator drehbar gelagert sein. Vorzugsweise ist der Rotor im Stator drehbar gelagert. Dabei kann der Rotor an einer Welle, beispielsweise mit Hilfe eines Gleitlagers, drehbar gelagert sein. Der Stirnraum zwischen dem Gehäuse und einer Stirnseite des Rotors bzw. des Stators kann auch als Wickelkopfraum bezeichnet werden.

Der Lüftungskanal kann insbesondere an der Innenseite des Gehäuses, d.h. an der dem Rotor zugewandten Seite des Gehäuses, angeordnet sein. Dabei bietet der Lüftungskanal eine Führung bzw. Lenkung der Luftströmung am Gehäuse entlang bzw. innerhalb des Gehäuses. Insbesondere kann der Lüftungskanal an der Stirnseite des Gehäuses z.B. teilweise zum Rotor bzw. zum Stirnraum hin offen verlaufen. Ferner kann der Lüftungskanal innerhalb des Gehäuses verlaufen und lediglich durch eine Einströmungs- und eine Ausströmungsöffnung mit dem Stirnraum verbunden sein.

Insbesondere kann eine Vielzahl von Lüftungskanälen am bzw. im Gehäuse vorgesehen sein. Die Lüftungskanäle können auch als Ventilationskanäle bezeichnet werden.

Die Luft die durch den Stirnraum und den Lüftungskanal strömt kann auch als Innenluft bezeichnet werden. Dabei kann die Luftströmung durch den

Lüftungskanal von einer Umfangsströmung, die durch eine Rotordrehung verursacht wird, entkoppelt sein. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Stirnraum kann dabei von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und der Oberflächenbeschaffenheit der Rotorstirnseite abhängen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lüftungskanal in radialer Richtung am Gehäuse angeordnet. Dabei ermöglicht der Lüftungskanal eine Luftströmung von einem Außenumfang der elektrischen Maschine zu einer Welle hin. D.h. der Lüftungskanal verläuft von radial au ßen nach radial innen. Ohne den Luftkanal würde die Luft durch die Drehung des Rotors lediglich nach au ßen gedrückt werden und könnte nicht zur Welle, d.h. nach radial innen zurückkehren. Hierdurch würden z.B. nur sehr lokal begrenzte Bereiche eines Wickelkops umströmt werden. Durch die radiale Ausrichtung des Lüftungskanals wird eine Rückführung der Luft nach radial innen und damit eine Zirkulation der Luft im Stirnraum ermöglicht.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die elektrische Maschine ferner eine Führungsrippe auf. Die Führungsrippe ist parallel zu einer axialen Richtung der elektrischen Maschine am Lüftungskanal angeordnet. Die Führungsrippe ist dabei ausgeführt, die Luftströmung von dem Stirnraum in den Lüftungskanal zu begünstigen.

Beispielsweise kann die Führungsrippe in den Stirnraum hineinragen und bis zum Lüftungskanal verlaufen. Insbesondere kann eine Vielzahl von axial verlaufenden Führungsrippen vorgesehen sein. Alternativ kann die

Führungsrippe als Umfangsrippe ausgeführt sein. Die Führungsrippen können dabei parallel zur Längsachse, insbesondere zur Welle, der elektrischen

Maschine verlaufen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Stator einen Wickelkopf mit einem Verguss auf. Die Führungsrippe ist dabei direkt an dem Verguss vorgesehen. D.h. die Führungsrippe ist in direktem thermischem Kontakt mit dem Vergussmaterial. Hierbei kann das Material der Führungsrippe eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass bereits mit Hilfe der Führungsrippe Wärme von den vergossenen Wickelköpfen abgeführt werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lüftungskanal direkt ins Gehäuse integriert. D.h. der Lüftungskanal verläuft im Inneren der Gehäusewand. Hierdurch kann die Kontaktfläche zwischen der Luft und dem Gehäuse maximiert und die Kühlung der elektrischen Maschine auf diese Weise optimiert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Gehäuse einen Endbereich auf. Eine Abdeckplatte ist dabei parallel zum Endbereich angeordnet. Die Abdeckplatte bildet zusammen mit dem Endbereich den Lüftungskanal.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Abdeckplatte als separates scheibenförmiges Blech ausgeführt.

Der Endbereich kann dabei z.B. der an den Stirnraum angrenzende Deckel oder Boden des geschlossenen Gehäuses sein. Die Abdeckplatte kann z.B. als scheibenförmiges Blech ausgeführt sein, welches einen geringeren

Au ßendurchmesser als der Endbereich des Gehäuses aufweist. In der Mitte der Abdeckplatte kann eine Ausnehmung bzw. Durchführung vorgesehen sein. Die Luft kann z.B. zwischen der Gehäusewand und der Abdeckplatte zum

Endbereich strömen. Anschließend kann die Luft zwischen dem Endbereich und der Abdeckplatte nach radial innen strömen und durch die Durchführung z.B. in der Mitte der Abdeckplatte wieder in den Stirnraum gelangen. Auf diese Weise bildet die Abdeckplatte zusammen mit dem Endbereich den Lüftungskanal. Im Bereich zwischen der Abdeckplatte und dem Endbereich kann die erwärmte Luft aus dem Stirnraum Wärme an das Gehäuse abgeben.

Ist die Abdeckplatte als scheibenförmiges Blech ausgeführt, so ist der

Lüftungskanal zweiteilig ausgeführt. Durch diese einfache Ausgestaltung können Kosten und Arbeitsaufwand bei der Herstellung der elektrischen Maschine eingespart werden.

Alternativ kann die Abdeckplatte mehrere Segmente und mehrere

Durchführungen bzw. Verbindungen zum Stirnraum aufweisen, um auf diese Weise die Luftzirkulation zu optimieren.

Die Abdeckplatte kann zusätzlich zur Bildung des Luftkanals eine Abschirmung der umgebenden Baukomponenten vor der elektromagnetischen Strahlung der elektrischen Maschine bieten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Gehäuse im Endbereich mindestens zwei Kanalrippen auf. Die Kanalrippen sind in radialer Richtung der elektrischen Maschine angeordnet. Dabei bilden die Kanalrippen, der Endbereich und die Abdeckplatte den Lüftungskanal bzw. mehrere

Lüftungskanäle.

Die Kanalrippen können die Luft zwischen der Abdeckplatte und dem Endbereich leiten. Dabei können die Kanalrippen z.B. stoffschlüssig mit dem Endbereich und/oder mit der Abdeckplatte ausgeführt sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die elektrische Maschine ferner einen Fluidkühlkanal auf, der in das Gehäuse integriert ist. Der Lüftungskanal verläuft dabei in unmittelbarer Umgebung des Fluidkühlkanals.

Der Fluidkühlkanal kann z.B. eine in die Gehäusewand integrierte

Wasserkühlung sein. Dabei kann der Fluidkanal z.B. parallel zu einer

Längsachse der elektrischen Maschine, d.h. parallel zu einer axialen Richtung der elektrischen Maschine, verlaufen. Der Lüftungskanal kann z.B. teilweise direkt am Fluidkühlkanal verlaufen, so dass Wärme aus der Luft im

Lüftungskanal an das Fluid des Kühlkanals abgegeben werden kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen geschlossenen elektrischen Maschine vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines luftdicht verschließbaren Gehäuses; Anordnen eines Rotors und eines Stators innerhalb des Gehäuses; Vorsehen eines Lüftungskanals am Gehäuse; und Verbinden des Lüftungskanals derart mit einem Stirnraum, der zwischen dem Gehäuse und einer Stirnseite des Stators vorgesehen ist, dass der Lüftungskanal automatisch von einer, durch eine Rotation des Rotors erzeugten, Luftströmung

durchströmbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem

Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter

Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich. zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit nicht vergossenem Wickelkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

vergossenem Wickelkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

vergossenem Wickelkopf und einer Führungsrippe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

vergossenem Wickelkopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

Fig. 6 zeigt eine plastische Ansicht eines Endbereichs des Gehäuses mit Kanalrippen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt des Endebereichs des Gehäuses mit Kanalrippen und einer Abdeckplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 8 zeigt schematisch die Luftströmung in einem Stirnraum einer bekannten elektrischen Maschine

Fig. 9 zeigt schematisch die Luftströmung in einem Stirnraum einer

elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

vergossenem Wickelkopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeisp der Erfindung

Fig.11 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit

vergossenem Wickelkopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der

Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.

In Fig. 1 bis Fig. 5 sind Ausschnitte von elektrischen Maschinen 1 im Querschnitt dargestellt. Fig. 1 zeigt dabei eine elektrische Maschine 1 ohne

Wickelkopfverguss, z.B. eine permanenterregte Synchronmaschine. In Fig. 2 bis Fig. 5 sind die elektrischen Maschinen 1 mit einem Verguss 21 des Wickelkopfes

19 versehen.

Die elektrische Maschine 1 weist ein geschlossenes Gehäuse 3, einen Rotor 5 und einen Stator 7 auf. Der Rotor 5 ist im Stator 7 angeordnet und drehbar an einer Welle 23 gelagert. Zwischen dem Stator 7 und dem Rotor 5 ist ein Luftspalt

37 vorgesehen. Der Stator weist zumindest eine Stirnseite 39 auf, an der ein bzw. eine Vielzahl von Wickelköpfen 19 vorgesehen ist. Der Stator 7 und der Rotor 5 sind vom luftdicht geschlossenen Gehäuse 3 umgeben. Zwischen dem Gehäuse 3 und einer Stirnseite 39 des Stators 5 ist jeweils ein Stirnraum 9 vorgesehen, in dem sich Luft befindet. Ferner ist am Gehäuse 3 ein

Lüftungskanal 1 1 bzw. eine Vielzahl von Lüftungskanälen 1 1 vorgesehen. Dieser ist derart mit dem Stirnraum 9 oder mit den Stirnräumen 9 verbunden, dass der Lüftungskanal 1 1 automatisch von einer Luftströmung 13 durchströmbar ist. Die Luftströmung 13 wird dabei durch die Rotation des Rotors 5 erzeugt.

Der Luftkanal 11 verläuft dabei in radialer Richtung 15 der elektrischen Maschine

I und verbindet dabei den Luftraum oberhalb des Wickelkopfes 19 mit dem radial innen liegenden Bereich des Luftraums im Bereich des Rotors 5, möglichst nahe an der Welle 23.

Durch die Drehung des Rotors 5 wird Druck nach radial außen aufgebaut, so dass eine Druckdifferenz am in radialer Richtung 15 verlaufenden Lüftungskanal

II anliegt. Diese führt zu einer Durchströmung des Lüftungskanas 11 von außen nach innen. Hierdurch stellt sich eine zirkulierende Strömung ein, die nicht nur auf den Rotorstirn räum begrenzt ist, sondern auch den gesamten Luftraum um den Wickelkopf 19 umfasst. In Fig. 8 ist schematisch die Luftströmung 13' im Stirnraum einer konventionellen elektrischen Maschine gezeigt. Dabei ist ersichtlich, dass die Luftbewegung im Stirnraum und insbesondere um den Wickelkopf 19' relativ gering ist.

In Fig. 9 dagegen ist die Luftströmung 13 im Stirnraum 9 einer

erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 mit einem Lüftungskanal 11 gezeigt. Die Luftströmung 13 ist dabei erheblich ausgeprägter als in Fig. 8. Dies ist durch die Pfeile angedeutet.

Ferner wird dank des Lüftungskanals 11 der Wickelkopf 19 z.B. beidseitig mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten umströmt. Dies führt zu einer erheblich verbesserten Wärmeübertragung zwischen dem Wickelkopf 19 und der Luft. Nachdem die Luft Wärme vom Wickelkopf aufgenommen hat strömt sie durch den Lüftungskanal 11 nach innen. Dabei gibt die Luft Wärme an das Gehäuse 3 ab und kühlt sich dadurch ab. Die Wärmeabgabe kann dabei durch das Gehäuse 3 an die Umgebung erfolgen. Ferner kann die Wärmeabgabe dadurch begünstigt werden, dass der Lüftungskanal 11 in unmittelbarer Nähe bzw. direkt an einem Fluidkühlkanal 35 verläuft. Der Fluidkühlkanal 35 ist dabei z.B. als

gehäuseintegrierte Wasserkühlung ausgeführt.

Der Lüftungskanal 11 bzw. die Vielzahl von Lüftungskanälen 11 weisen dabei im Vergleich zu einer glatten Gehäusewand eine wesentlich größere Oberfläche für einen Wärmtausch auf. Dies führt zu einer besonders effizienten Kühlung der Luft.

Insbesondere werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschine 1 ohne Verguss des Wickelkops die folgenden Vorteile realisiert: Einerseits kann eine gezielte Umströmung des Wickelkopfes 19 gewährleistet werden. Andererseits wird die Wärmeabgabe der Luft an das

Gehäuse 3 durch eine größere Kontaktoberfläche verbessert.

In den Ausführungsbeispielen in Fig. 2 bis Fig. 5 ist der Wickelkopf 19 des Stators 7 mit einem Verguss 21 versehen und durch diesen an das Gehäuse 3 angebunden. Dabei findet keine direkte Umströmung des Wickelkopfes 19 mit

Luft statt, da dieser von Vergussmaterial umgeben ist. Der Lüftungskanal 11 kann dabei nicht oberhalb des Wickelkopfes 19 wie in Fig. 1 gezeigt, sondern direkt unterhalb des Vergusses 21, wie in Fig. 2 bis Fig. 5 gezeigt, beginnen.

Um die Wärmeabgabe der Vergussmasse zu verbessern, kann eine in axialer Richtung 17 der elektrischen Maschine verlaufende Führungsrippe 25 vorgesehen sein. Dies ist z.B. in Fig. 3 dargestellt. Die Führungsrippe 25 kann dabei in direktem thermischem Kontakt mit dem Verguss 21 stehen. Sowohl die vorbeiströmende Luft als auch der Verguss 21 können Wärme an die

Führungsrippe 25 abgeben. Die Führungsrippe 25 ist hierzu thermisch an das Gehäuse 3 angebunden. Dies ist in den Schnittansichten der Figuren nicht gezeigt.

Ferner kann z.B. eine weitere axiale Führungsrippe 25 vorgesehen sein, die den Eintritt der Luft in den Lüftungskanal 11 begünstigt und gleichzeitig die

Wärmeabführung optimiert. Auch diese weitere Führungsrippe 25 kann hierzu thermisch an das Gehäuse 3 angebunden sein. Dies ist z.B. in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt. Die Führungsrippe 25 kann als Teil einer Abdeckplatte 29 ausgeführt sein und kann die Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 3 und der Luft vergrößern und ferner die Luftströmung beeinflussen.

Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung einer Kühlung ist in Fig. 5 gezeigt. Dabei kann der Lüftungskanal 11 zusätzlich zu den erwähnten Maßnahmen in der Nähe des Fluidkühlkanals 35 geführt werden. Hierdurch kann die Luft besonders gut abgekühlt werden, da die Luftkanalfläche 11 besonders groß ist und der Abstand zum Fluidkühlkanal 35 möglichst klein gewählt ist.

In Fig. 6 und Fig. 7 wird die Ausgestaltung der Lüftungskanäle 11 detaillierter beschrieben. Dabei kann an einem Endbereich 27 des Gehäuses 3,

insbesondere an einem Deckel oder Boden des Gehäuses 3, eine Abdeckplatte 29 vorgesehen sein. Die Abdeckplatte 29 verläuft parallel zum Deckel bzw.

Boden des Gehäuses 3 und ist bereits in Fig. 1 bis Fig. 5 erkennbar. In Fig. 7 ist die Ausgestaltung der Abdeckplatte 29 als scheibenförmiges Blech mit einer Durchführung 31 in der Mitte dargestellt. Dabei kann der Lüftungskanal 11 zweiteilig ausgeführt sein. D.h. der Lüftungskanal 11 wird durch den Endbereich 27 und die Abdeckplatte 29 gebildet. Auf diese Weise kann auf eine arbeitsintensive und kostspielige Integration des Lüftungskanals in die

Gehäusewand verzichtet werden.

Ferner können im Endbereich 27, wie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt, in axialer Richtung 17 verlaufende Kanalrippen 33 vorgesehen sein. Diese können die

Seitenwände der Lüftungskanäle 11 bilden. Ein Lüftungskanal 11 kann z.B., wie in Fig. 7 gezeigt, jeweils durch zwei Kanalrippen 33 und die Abdeckplatte 29 gebildet werden. Die Luftströmung 13 ist mit einem Pfeil angedeutet. Die

Abdeckplatte 29 kann dabei zusätzlich als Abschirmblech, z.B. zum Schutz von Sensorik in der Umgebung der elektrischen Maschine 1, vor dem

elektromagnetischen Maschinensteuerfeld fungieren.

Fig.10 und Fig.11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der

Lüftungskanal 1 1 die beiden im Gehäuse gebildeten Stirnräume 9 miteinander verbindet. Der Lüftungskanal 1 1 verläuft gemäß den Figuren 10 und 1 1 durch einen Mantelabschnitt des Gehäuses 3, kann aber alternativ auch als separate, au ßerhalb des Gehäuses 3 verlaufende Schlauchverbindung ausgeführt sein. Bei dieser weiteren Ausführung kann der Rotor 5 zumindest eine Durchgangsöffnung

50 aufweisen, die die beiden Stirnräume 9 miteinander verbindet. In der zumindest einen Durchgangsöffnung 50 des Rotors 5 können Förderschaufeln

51 vorgesehen sein, die eine Luftströmung durch die Durchgangsöffnung 50 hindurch bewirken. Beispielsweise sind die Förderschaufeln einstückig an den Lamellen des Rotors 5 ausgeführt.

In der Fig.1 1 ist ein Rotor 5 vorgesehen, der ein hohlzylinderförmiges Blechpaket und an seiner Innenseite eine topfförmige Rotornabe 52 aufweist, die mit der

Welle 23 fest verbunden ist und an der beispielsweise die Durchgangsöffnung 50 ausgeführt ist.

Die Ausführung nach Fig.10 und Fig.1 1 hat gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen den Vorteil, dass die Luftströmung mit kleinem Abstand an dem Fluidkühlkanals 35 vorbeigeführt wird, was zu einer besonders effizienten Abkühlung führt.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie„aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass„eine" oder„ein" keine

Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

Ansprüche

Geschlossene elektrische Maschine (1 ), die elektrische Maschine (1 ) aufweisend

ein geschlossenes Gehäuse (3);

einen Rotor (5), der innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist;

einen Stator (7), der innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist;

zumindest einen Stirnraum (9), der jeweils zwischen dem Gehäuse (3) und einer Stirnseite (39) des Stators (5) vorgesehen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

am Gehäuse (3) ein Lüftungskanal (1 1 ) vorgesehen ist;

wobei der Lüftungskanal (1 1 ) derart mit dem Stirnraum (9) oder mit den

Stirnräumen (9) verbunden ist, dass der Lüftungskanal (1 1 ) automatisch von einer, durch eine Rotation des Rotors (5) erzeugten, Luftströmung (13) durchströmbar ist.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß Anspruch 1 ,

wobei der Lüftungskanal (1 1 ) in radialer Richtung (15) am Gehäuse (3) angeordnet ist und eine Luftströmung (13) von einem Au ßenumfang der elektrischen Maschine (1 ) zu einer Welle (23) hin ermöglicht.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, ferner aufweisend

eine Führungsrippe (25), die parallel zu einer axialen Richtung (17) der elektrischen Maschine (1 ) am Lüftungskanal (1 1 ) angeordnet ist;

wobei die Führungsrippe (25) ausgeführt ist, die Luftströmung (13) von dem Stirnraum (9) in den Lüftungskanal (1 1 ) zu begünstigen.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß Anspruch 3,

wobei der Stator (7) einen Wickelkopf (19) mit einem Verguss (21 ) aufweist; wobei die Führungsrippe (25) direkt an dem Verguss (21 ) vorgesehen ist. Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei der Lüftungskanal (1 1 ) direkt ins Gehäuse (3) integriert ist.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei das Gehäuse (3) einen Endbereich (27) aufweist;

wobei eine Abdeckplatte (29) parallel zum Endbereich (27) angeordnet ist; wobei der Endbereich (27) mit der Abdeckplatte (29) den Lüftungskanal (1 1 ) bildet.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß Anspruch 6,

wobei die Abdeckplatte (29) als separates scheibenförmiges Blech ausgeführt ist.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 6 und

7,

wobei das Gehäuse (3) im Endbereich (27) mindestens zwei Kanalrippen (33) aufweist;

wobei die Kanalrippen (33) in radialer Richtung (15) der elektrischen Maschine (1 ) angeordnet sind;

wobei die Kanalrippen (33), der Endbereich (27) und die Abdeckplatte (29) den Lüftungskanal (1 1 ) bilden.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend

einen Fluidkühlkanal (35), der in das Gehäuse (3) integriert ist;

wobei der Lüftungskanal (35) in unmittelbarer Umgebung des

Fluidkühlkanals (35) verläuft.

Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungskanal (35) die beiden Stirnräume (9) miteinander verbindet.

1 1 . Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungskanal (35) durch einen Mantelabschnitt des Gehäuses (3) verläuft oder als separate, außerhalb des Gehäuses (3) verlaufende Schlauchverbindung ausgeführt ist.

12. Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) zumindest eine Durchgangsöffnung (50) aufweist, die die beiden Stirnräume (9) miteinander verbindet.

13. Geschlossene elektrische Maschine (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsöffnung (50) des Rotors (5) Förderschaufeln (51 ) vorgesehen sind, die eine Luftströmung durch die Durchgangsöffnung (50) hindurch bewirken.

14. Verfahren zur Herstellung einer geschlossenen elektrischen Maschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte

Bereitstellen eines luftdicht verschließbaren Gehäuses (3);

Anordnen eines Rotors (5) innerhalb des Gehäuses (3);

Anordnen eines Stators (7) innerhalb des Gehäuses (3);

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist

Vorsehen eines Lüftungskanals (1 1 ) am Gehäuse (3); und

Verbinden des Lüftungskanals (1 1 ) derart mit einem Stirnraum (9), der zwischen dem Gehäuse (3) und einer Stirnseite (39) des Stators (7) vorgesehen ist, dass der Lüftungskanal (1 1 ) automatisch von einer, durch eine Rotation des Rotors (7) erzeugten, Luftströmung (13) durchströmbar ist.