DE102022208043A1

DE102022208043A1 - Rotor for an electric machine

Info

Publication number: DE102022208043A1
Application number: DE102022208043.2A
Authority: DE
Inventors: Raghavendra Rohith Kasibhatla
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2024-02-08
Also published as: WO2024028378A1

Abstract

Rotor (3) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eine elektrische Maschine (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen mit einer Rotorwelle (5) gekoppelten oder koppelbaren Rotorgrundkörper (4), insbesondere umfassend eine Vielzahl an in Axialrichtung benachbart angeordneten Rotorlamellen, wobei in dem Rotorgrundkörper (4) Magnetelemente (16), insbesondere Pemanentmagnete, angeordnet sind, wobei die Magnetelemente (16) in einem sich in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers (4) erstreckenden ersten Radialbereich (12) angeordnet sind und der Rotorgrundkörper (4) wenigstens einen in Axialrichtung in dem ersten Radialbereich (12) verlaufenden Temperierkanalabschnitt (7, 8) eines Temperierkanals (6) aufweist.Rotor (3) for an electrical machine (2), in particular an electrical machine (2) of a motor vehicle, comprising a rotor base body (4) which is coupled or can be coupled to a rotor shaft (5), in particular comprising a plurality of rotor blades arranged adjacently in the axial direction, wherein Magnetic elements (16), in particular permanent magnets, are arranged in the rotor base body (4), the magnetic elements (16) being arranged in a first radial region (12) extending in the circumferential direction of the rotor base body (4) and the rotor base body (4) having at least one in Has axial direction in the first radial region (12) extending temperature control channel section (7, 8) of a temperature control channel (6).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine , insbesondere eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen mit einer Rotorwelle gekoppelten oder koppelbaren Rotorgrundkörper, insbesondere umfassend eine Vielzahl an in Axialrichtung benachbart angeordneten Rotorlamellen, wobei in dem Rotorgrundkörper Magnetelemente, insbesondere Pemanentmagnete, angeordnet sind.The invention relates to a rotor for an electrical machine, in particular an electrical machine of a motor vehicle, comprising a rotor base body that is coupled or can be coupled to a rotor shaft, in particular comprising a plurality of rotor blades arranged adjacently in the axial direction, wherein magnetic elements, in particular permanent magnets, are arranged in the rotor base body.

Rotoren für elektrische Maschinen bzw. elektrische Maschinen, die Rotoren aufweisen, in denen Magnetelemente, d.h. insbesondere Pemanentmagnete, angeordnet sind, um ein Magnetfeld für den Betrieb der elektrischen Maschine zu erzeugen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Ein derartiger Rotor umfasst üblicherweise einen Rotorgrundkörper, der zum Beispiel eine Vielzahl von in Axialrichtung benachbart angeordneten Rotorlamellen, als sogenanntes „Blechpaket“, aufweist. Der Rotorgrundkörper kann mit der Rotorwelle gekoppelt sein, sodass die elektrische Maschine ein Drehmoment auf die Rotorwelle aufbringen und beispielsweise weiteren Getriebeelement eines Kraftfahrzeugs zuführen kann oder umgekehrt.Rotors for electrical machines or electrical machines that have rotors in which magnetic elements, i.e. in particular permanent magnets, are arranged in order to generate a magnetic field for the operation of the electrical machine are basically known from the prior art. Such a rotor usually comprises a rotor base body, which, for example, has a large number of rotor lamellae arranged adjacently in the axial direction, as a so-called “laminated core”. The rotor base body can be coupled to the rotor shaft, so that the electric machine can apply a torque to the rotor shaft and, for example, supply it to another transmission element of a motor vehicle or vice versa.

Bei derartigen Rotoren bzw. elektrischen Maschinen ist ferner bekannt, dass die Wärme, die im Betrieb der elektrischen Maschine entsteht, abgeführt werden muss bzw. für einen möglichst effizienten Betrieb abgeführt werden kann, zum Beispiel um zu verhindern, dass die Magnetelemente über eine bestimmte Grenztemperatur erwärmt werden. Dazu kann die beschriebene Rotorwelle ein Temperiermittel, zum Beispiel ein Kühlmittel, führen, sodass der Rotorgrundkörper, der an seiner Innenfläche mit der Rotorwelle gekoppelt ist, über den thermischen Kontakt mit der Rotorwelle ebenfalls temperiert werden kann. Da der Wärmeaustausch zwischen dem Rotorgrundkörper und dem Temperiermittel somit auf die Wärmeübertragung durch die Außenwand der Rotorwelle sowie durch die Wärmeleitung innerhalb der Rotorlamellen beschränkt ist, ist eine Ableitung von Wärme, beispielsweise im Bereich der Magnetelemente, die üblicherweise radial außen an dem Rotorgrundkörper angeordnet sind, nur beschränkt möglich. Hierbei kann insbesondere ein Temperaturgradient zwischen der Innenseite des Rotorgrundkörpers bzw. der Wandung der Rotorwelle und dem radialen Außenbereich des Rotorgrundkörpers, an dem die Magnetelemente angeordnet sind, auftreten.In the case of such rotors or electrical machines, it is also known that the heat generated during operation of the electrical machine must be dissipated or can be dissipated for the most efficient operation possible, for example in order to prevent the magnetic elements from exceeding a certain limit temperature be heated. For this purpose, the rotor shaft described can carry a temperature control medium, for example a coolant, so that the rotor base body, which is coupled to the rotor shaft on its inner surface, can also be tempered via thermal contact with the rotor shaft. Since the heat exchange between the rotor base body and the temperature control medium is therefore limited to the heat transfer through the outer wall of the rotor shaft and through the heat conduction within the rotor fins, heat can be dissipated, for example in the area of the magnetic elements, which are usually arranged radially on the outside of the rotor base body. only possible to a limited extent. In particular, a temperature gradient can occur between the inside of the rotor base body or the wall of the rotor shaft and the radial outer area of the rotor base body, on which the magnetic elements are arranged.

Der beschriebene Effekt verstärkt sich weiter, wenn Rotorwellen zum Einsatz kommen, die nicht über den gesamten Umfang an den Rotorlamellen anliegen. Wird beispielsweise anstatt einer im Querschnitt kreisförmigen bzw. zylindrischen Rotorwelle eine Polygonwelle verwendet, deren Außenfläche nicht kontinuierlich an den Innenflächen der Rotorlamellen anliegt, sondern sich Abstände zwischen der Rotorwelle und dem Rotorgrundkörper ergeben, wird die Wärmeleitung weiter reduziert.The effect described is further intensified when rotor shafts are used that do not rest on the rotor blades over the entire circumference. If, for example, instead of a rotor shaft with a circular or cylindrical cross-section, a polygonal shaft is used, the outer surface of which does not lie continuously on the inner surfaces of the rotor blades, but rather there are distances between the rotor shaft and the rotor base body, the heat conduction is further reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen demgegenüber verbesserten Rotor für eine elektrische Maschine anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved rotor for an electrical machine.

Die Aufgabe wird durch einen Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task is solved by a rotor with the features of claim 1. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.

Wie beschrieben, betrifft die Erfindung einen Rotor für eine elektrische Maschine, zum Beispiel eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Maschine kann zum Beispiel Drehmomente erzeugen, die für den Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden können. Die elektrische Maschine kann somit als „Traktionsantrieb“ bezeichnet werden. Wie beschrieben, weist der Rotor einen Rotorgrundkörper auf, der mit der Rotorwelle gekoppelt ist bzw. bei der Montage der elektrischen Maschine mit einer Rotorwelle gekoppelt wird, wobei der Rotorgrundkörper die Magnetelemente, insbesondere Pemanentmagnete, trägt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Magnetelemente in einem sich in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers erstreckenden ersten Radialbereich angeordnet sind und der Rotorgrundkörper wenigstens einen in Axialrichtung in dem ersten Radialbereich verlaufenden Temperierkanalabschnitt eines Temperierkanals aufweist.As described, the invention relates to a rotor for an electrical machine, for example an electrical machine of a motor vehicle. The electric machine can, for example, generate torque that can be used to drive the motor vehicle. The electric machine can therefore be referred to as a “traction drive”. As described, the rotor has a rotor base body which is coupled to the rotor shaft or is coupled to a rotor shaft during assembly of the electrical machine, the rotor base body carrying the magnetic elements, in particular permanent magnets. The invention is based on the knowledge that the magnetic elements are arranged in a first radial region extending in the circumferential direction of the rotor base body and the rotor base body has at least one temperature control channel section of a temperature control channel that runs in the axial direction in the first radial region.

Die Erfindung schlägt somit vor, anstelle der Wärmeübertragung durch die Wand der Rotorwelle und durch den Rotorgrundkörper einen Temperierkanal vorzusehen, der sich innerhalb des Rotorgrundkörpers erstreckt. Der Temperierkanal weist zumindest einen Temperierkanalabschnitt auf, der sich in Axialrichtung erstreckt, d.h., dass der beschriebene Temperierkanalabschnitt nacheinander durch die in Axialrichtung benachbarten Rotorlamellen bzw. Blechlamellen geführt wird. Als „Axialrichtung“ wird eine Richtung verstanden, die sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Rotors erstreckt. Der beschriebene Temperierkanalabschnitt ist vorteilhafterweise in dem ersten Radialbereich angeordnet, in dem auch die Magnetelemente angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, Wärme von dort gezielt abzuführen, wo diese erzeugt wird, nämlich im Bereich der Magnetelemente in dem Rotorgrundkörper. Die im Betrieb der elektrischen Maschine erzeugte Wärme kann somit verbessert an das Temperiermittel abgeführt werden, das durch den Temperierkanal geführt wird. Eine Wärmeleitung von dem ersten Radialbereich, in dem die Magnetelemente angeordnet sind, nach radial innen, zum Beispiel an Temperiermittel, das innerhalb der Rotorwelle geführt wird, ist daher nicht erforderlich.The invention therefore proposes, instead of heat transfer through the wall of the rotor shaft and through the rotor base body, to provide a temperature control channel which extends within the rotor base body. The temperature control channel has at least one temperature control channel section which extends in the axial direction, that is, the described temperature control channel section is guided one after the other through the rotor lamellae or sheet metal lamellas adjacent in the axial direction. The “axial direction” is understood to mean a direction that extends essentially parallel to the axis of rotation of the rotor. The temperature control channel section described is advantageously arranged in the first radial region in which the magnetic elements are also arranged. This makes it possible to specifically dissipate heat from where it is generated, namely in the area of the magnetic elements in the rotor base body. The heat generated during operation of the electrical machine can thus be better dissipated to the temperature control medium, which is guided through the temperature control channel. A heat conduction from the first radial region in which the magnetic elements are arranged, radially inwards, for example Temperature control medium that is guided within the rotor shaft is therefore not necessary.

Als „Radialbereich“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bereich des Rotorgrundkörpers verstanden, der sich zwischen zwei Radien bzw. zwei Radialpositionen in Umfangsrichtung erstreckt. Insbesondere wird als Radialbereich ein in Umfangsrichtung geschlossener, also umlaufender, Bereich verstanden, der sich beispielsweise zwischen einem ersten Radius und einem zweiten Radius des Rotorgrundkörpers erstreckt. Der beschriebene erste Radialbereich, in dem die Magnetelemente angeordnet sind, kann zum Beispiel durch die Positionierung der Magnetelemente definiert werden bzw. über den Bereich über den sich die Magnetelemente in Radialrichtung erstrecken. Der erste Radialbereich kann sich zum Beispiel von einer Außenfläche des Rotorgrundkörpers bis zu demjenigen Radius erstrecken, an dem die Magnetelemente radial innenliegend reichen bzw. bis zu dem Radius, an dem der beschriebene Temperierkanalabschnitt des Temperierkanals angeordnet ist. Bezogen auf den ersten Radialabschnitt befindet sich zumindest ein zweiter Radialabschnitt näher an der Drehachse, zum Beispiel ausgehend von dem zweiten Radius zu einem dritten Radius, der zum Beispiel der Außenfläche der Rotorwelle bzw. der Innenfläche der Rotorlamellen entsprechen kann.In the context of the present invention, a “radial region” is understood to be a region of the rotor base body that extends between two radii or two radial positions in the circumferential direction. In particular, a radial region is understood to be a circumferentially closed, i.e. circumferential, region which extends, for example, between a first radius and a second radius of the rotor base body. The described first radial region, in which the magnetic elements are arranged, can be defined, for example, by the positioning of the magnetic elements or over the region over which the magnetic elements extend in the radial direction. The first radial region can, for example, extend from an outer surface of the rotor base body to the radius at which the magnetic elements extend radially on the inside or up to the radius at which the described temperature control channel section of the temperature control channel is arranged. Relative to the first radial section, at least a second radial section is located closer to the axis of rotation, for example starting from the second radius to a third radius, which can correspond, for example, to the outer surface of the rotor shaft or the inner surface of the rotor blades.

Mit anderen Worten kann durch den Temperierkanalabschnitt des Temperierkanals, der sich in Axialrichtung durch den ersten Radialbereich erstreckt, Temperiermittel innerhalb des Rotorgrundkörpers geführt werden, nämlich insbesondere in dem ersten Radialbereich, in dem die Magnetelemente angeordnet sind. Die Wärmeleitung von den Mangetelementen zu dem Temperiermittel ist daher deutlich verbessert, da der Pfad, auf dem die Temperierung durchgeführt wird, deutlich verkürzt wird. Der thermische Kontakt zwischen dem Temperiermittel und den Mangetelementen, die zu kühlen bzw. zu temperieren sind, ist somit deutlich effizienter bzw. direkter möglich. Eine Kühlung der Magnetelemente durch ein geeignetes Temperiermittel, beispielsweise Wasser oder Öl, kann somit verbessert durchgeführt werden. Die Anordnung des Temperierkanalabschnitts kann somit auch als „magnetnah“ bezeichnet werden.In other words, temperature control means can be guided within the rotor base body through the temperature control channel section of the temperature control channel, which extends in the axial direction through the first radial region, namely in particular in the first radial region in which the magnetic elements are arranged. The heat conduction from the magnetic elements to the temperature control agent is therefore significantly improved, since the path along which the temperature control is carried out is significantly shortened. The thermal contact between the temperature control medium and the magnetic elements that are to be cooled or tempered is therefore much more efficient and possible more directly. Cooling of the magnetic elements using a suitable temperature control agent, for example water or oil, can thus be carried out in an improved manner. The arrangement of the temperature control channel section can therefore also be described as “close to the magnet”.

Der beschriebene Rotor kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Temperierkanal wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt aufweist, der sich axial durch den Rotorgrundkörper in einem ersten Radialbereich erstreckt, in welchem ersten Radialbereich die Magnetelemente angeordnet sind, wobei der Temperierkanal wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt aufweist, der sich axial durch den Rotorgrundkörper in einem zweiten Radialbereich erstreckt, wobei der zweite Radialbereich näher an der Drehachse der Rotorwelle bzw. des Rotors angeordnet ist als der erste Radialbereich. Der „erste“ Temperierkanalabschnitt kann somit als derjenige Temperierkanalabschnitt des Temperierkanals verstanden werden, der zuvor beschrieben wurde, der nämlich in dem ersten Radialbereich und somit „magnetnah“ angeordnet ist. Der Temperierkanal, durch den das Temperiermittel für die Temperierung des Rotorgrundkörpers bzw. des Rotors geführt wird, kann zusätzlich zu dem beschriebenen ersten Temperierkanalabschnitt wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt aufweisen, der in Fluidverbindung mit dem ersten Temperierkanalabschnitt steht. Mit anderen Worten wird Temperiermittel, das durch den Temperierkanal geführt wird, durch den zweiten Temperierkanalabschnitt und den ersten Temperierkanalabschnitt geführt.The rotor described can further be developed in such a way that the temperature control channel has at least a first temperature control channel section which extends axially through the rotor base body in a first radial region, in which first radial region the magnetic elements are arranged, wherein the temperature control channel has at least a second temperature control channel section which is axially extends through the rotor base body in a second radial region, the second radial region being arranged closer to the axis of rotation of the rotor shaft or the rotor than the first radial region. The “first” temperature control channel section can therefore be understood as the temperature control channel section of the temperature control channel that was described above, namely which is arranged in the first radial region and thus “close to the magnet”. The temperature control channel through which the temperature control means for temperature control of the rotor base body or the rotor is guided can, in addition to the described first temperature control channel section, have at least a second temperature control channel section which is in fluid communication with the first temperature control channel section. In other words, temperature control medium, which is guided through the temperature control channel, is guided through the second temperature control channel section and the first temperature control channel section.

Der zweite Temperierkanalabschnitt kann somit radial innenliegend ausgebildet sein und der erste Temperierkanalabschnitt kann demgegenüber radial außenliegend angeordnet sein. Wie beschrieben, erstreckt sich der erste Temperierkanalabschnitt in dem ersten Radialbereich und somit magnetnah und der zweite Temperierkanalabschnitt in einem zweiten Radialbereich und somit näher an der Drehachse der Rotorwelle bzw. des Rotors. Der Rotorgrundkörper kann grundsätzlich zumindest in den ersten Radialbereich und den zweiten Radialbereich aufgeteilt bzw. unterteilt werden, wobei der zweite Radialbereich sich bezogen auf den Rotorgrundkörper von einer Innenfläche des Rotorgrundkörpers, zum Beispiel einer Innenfläche der Rotorlamellen, bis zu dem ersten Radialbereich erstreckt, welcher erste Radialbereich sich bis zu der Außenfläche des Rotorgrundkörpers erstrecken kann. Grundsätzlich sind zwischen dem zweiten Radialbereich und dem ersten Radialbereich noch eine weitere beliebige Anzahl von Radialbereichen möglich. Ebenso können bezogen auf den zweiten Radialbereich weitere Radialbereich weiter innenliegend und auf den ersten Radialbereich weitere Radialbereich weiter außenliegend angeordnet sein, wobei in dem ersten Radialbereich stets die Magnetelemente und der wenigstens eine erste Temperierkanalabschnitt angeordnet sind.The second temperature control channel section can thus be designed radially on the inside and the first temperature control channel section can, in contrast, be arranged radially on the outside. As described, the first temperature control channel section extends in the first radial region and thus close to the magnet and the second temperature control channel section extends in a second radial region and thus closer to the axis of rotation of the rotor shaft or the rotor. The rotor base body can in principle be divided or subdivided into at least the first radial region and the second radial region, with the second radial region extending, in relation to the rotor base body, from an inner surface of the rotor base body, for example an inner surface of the rotor blades, to the first radial region, which is the first Radial area can extend to the outer surface of the rotor base body. In principle, any other number of radial areas is possible between the second radial area and the first radial area. Likewise, in relation to the second radial region, further radial regions can be arranged further to the inside and further radial regions can be arranged further to the outside of the first radial region, the magnetic elements and the at least one first temperature control channel section always being arranged in the first radial region.

Wie beschrieben, kann Temperiermittel in dem Temperierkanal in den Rotor eingebracht werden. Zum Beispiel wird das Temperiermittel durch die Rotorwelle in den Rotor eingebracht. Die Rotorwelle kann somit eine „Zuführseite“ aufweisen, von der aus Temperiermittel eingebracht werden kann. Grundsätzlich ist die Richtung, in der das Temperiermittel den Kühlkreislauf bzw. den Temperierkreislauf durchströmt beliebig wählbar, sodass die „Zuführseite“ auch als „Abführseite“ verstanden werden kann, falls die Strömungsrichtung des Temperiermittels umgekehrt werden sollte. Die nachfolgende Beschreibung ist in diesem Fall umkehrbar bzw. übertragbar.As described, temperature control agent can be introduced into the rotor in the temperature control channel. For example, the temperature control medium is introduced into the rotor through the rotor shaft. The rotor shaft can therefore have a “feed side” from which temperature control medium can be introduced. Basically, the direction in which the temperature control medium flows through the cooling circuit or the temperature control circuit can be selected as desired, so that the “supply side” can also be understood as the “discharge side” if the flow direction of the temperature control medium should be reversed. The following one In this case, the description is reversible or transferable.

Der Rotor kann ein an einer, insbesondere einer Zuführseite des Rotors abgewandten, Seitenfläche angeordnetes Führungselement aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen Zuführkanal mit dem zweiten Temperierkanalabschnitt zu verbinden. Die beschriebene Ausgestaltung sieht somit vor, dass an einer Seitenfläche des Rotors, insbesondere einer Seitenfläche des Rotorgrundkörpers, ein Führungselement vorgesehen ist, um den zweiten Temperierkanalabschnitt, also denjenigen Abschnitt des Temperierkanals, der gegenüber dem ersten Temperierkanalabschnitt radial innenliegend vorgesehen ist, mit dem Zuführkanal zu verbinden. Der Zuführkanal ist für das Zuführen von Temperiermittel in den Rotorgrundkörper vorgesehen. Der Zuführkanal kann auch als Abführkanal ausgeführt sein, falls die Strömungsrichtung des Temperiermittels umgekehrt wird. Das Führungselement bewirkt somit die Fluidverbindung zwischen dem Zuführkanal bzw. Abführkanal und dem wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt. Wird Temperiermittel durch die Rotorwelle in den Rotor eingebracht bewirkt die Drehzahl des Rotors, dass sich das Temperiermittel bedingt durch die Zentrifugalkraft an der Innenfläche der Rotorwelle anlegt bzw. dort entlang strömt und zu dem Führungselement geführt wird, das an einer Seitenfläche des Rotors angeordnet ist. Das Führungselement kann ein Aufstauen des Temperiermittels bewirken und eine Öffnung bzw. einen Kanal bereitstellen, durch den das Temperiermittel von dem Zuführkanal in den zweiten Temperierkanalabschnitt geführt wird.The rotor can have a guide element arranged on a side surface, in particular a side surface facing away from a feed side of the rotor, which is designed to connect a feed channel to the second temperature control channel section. The described embodiment thus provides that a guide element is provided on a side surface of the rotor, in particular a side surface of the rotor base body, in order to connect the second temperature control channel section, i.e. that section of the temperature control channel which is provided radially on the inside relative to the first temperature control channel section, to the feed channel connect. The feed channel is intended for feeding temperature control medium into the rotor base body. The supply channel can also be designed as a discharge channel if the flow direction of the temperature control agent is reversed. The guide element thus brings about the fluid connection between the supply channel or discharge channel and the at least one second temperature control channel section. If temperature control agent is introduced into the rotor through the rotor shaft, the speed of the rotor causes the temperature control agent to apply to the inner surface of the rotor shaft due to the centrifugal force or flows along there and is guided to the guide element, which is arranged on a side surface of the rotor. The guide element can cause the temperature control agent to accumulate and provide an opening or a channel through which the temperature control agent is guided from the feed channel into the second temperature control channel section.

Das Führungselement bewirkt somit eine Führung bzw. Umlenkung des Temperiermittels in den wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt. Grundsätzlich kann das Temperiermittel innerhalb der Rotorwelle in einer ersten Strömungsrichtung bzw. einer ersten Axialrichtung strömen, nämlich durch die Rotorwelle, die als Hohlwelle ausgeführt ist, in Richtung des Führungselements. Das Führungselement kann, wie beschrieben, die Umlenkung des Temperiermittels in den zweiten Temperierkanalabschnitt bewirken, wobei der zweite Temperierkanalabschnitt von dem Temperiermittel in einer zweiten Strömungsrichtung bzw. einer zweiten Axialrichtung durchströmt wird. Die erste Strömungsrichtung bzw. die erste Axialrichtung kann dabei bezogen auf die Drehachse des Rotors der zweiten Strömungsrichtung bzw. der zweiten Axialrichtung gegenüberliegen bzw. entgegengesetzt gerichtet sein. Das bedeutet, dass das Temperiermittel in dem zweiten Temperierkanalabschnitt entgegen der Strömungsrichtung in dem Zuführkanal strömt.The guide element thus effects guidance or deflection of the temperature control agent into the at least one second temperature control channel section. In principle, the temperature control medium can flow within the rotor shaft in a first flow direction or a first axial direction, namely through the rotor shaft, which is designed as a hollow shaft, in the direction of the guide element. As described, the guide element can cause the temperature control agent to be redirected into the second temperature control channel section, with the temperature control agent flowing through the second temperature control channel section in a second flow direction or a second axial direction. The first flow direction or the first axial direction can lie opposite or be directed opposite to the second flow direction or the second axial direction with respect to the axis of rotation of the rotor. This means that the temperature control agent flows in the second temperature control channel section counter to the flow direction in the feed channel.

Der Rotor kann ferner einen Umlenkabschnitt aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt mit dem wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt zu verbinden. Der Umlenkabschnitt kann insbesondere auf der Zuführseite des Rotors angeordnet sein, die, wie zuvor beschrieben, auch als „Abführseite“ ausgebildet sein kann. Der Umlenkabschnitt bewirkt eine Umlenkung des Temperiermittels aus dem zweiten Temperierkanalabschnitt in den ersten Temperierkanalabschnitt, wobei neben dem Verbringen des Temperiermittels aus dem zweiten Radialbereich in den ersten Radialbereich, also im Wesentlichen ein Führen in Radialrichtung, wiederum eine Strömungsrichtungsumkehr bewirkt wird, da das Temperiermittel in dem wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt wieder in der ersten Strömungsrichtung bzw. in der ersten Axialrichtung strömt.The rotor can further have a deflection section which is designed to connect the at least one second temperature control channel section to the at least one first temperature control channel section. The deflection section can be arranged in particular on the feed side of the rotor, which, as described above, can also be designed as a “discharge side”. The deflection section causes a deflection of the temperature control agent from the second temperature control channel section into the first temperature control channel section, whereby in addition to moving the temperature control agent from the second radial region into the first radial region, i.e. essentially guiding in the radial direction, a flow direction reversal is again brought about, since the temperature control agent is in the at least a first temperature control channel section flows again in the first flow direction or in the first axial direction.

Die Anzahl der zweiten Temperierkanalabschnitte und die Anzahl der ersten Temperierkanalabschnitte kann unterschiedlich sein. Insbesondere können weniger erste Temperierkanalabschnitte als zweite Temperierkanalabschnitte vorgesehen sein. Ebenso kann sich die Größe bzw. die Geometrie der Temperierkanalabschnitte unterscheiden. Im Speziellen können die ersten Temperierkanalabschnitte bzw. der wenigstens eine erste Temperierkanalabschnitt einen größeren Durchmesser bzw. eine größere Querschnittsfläche aufweisen als wenigstens ein zweiter Temperierkanalabschnitt. Dadurch ist es möglich, die gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Temperierkanalabschnitten gezielt einzustellen. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass das Temperiermittel in den ersten Temperierkanalabschnitten langsamer strömt als in den zweiten Temperierkanalabschnitten, um gezielt den Wärmeaustausch zwischen den Mangetelementen und dem Temperiermittel zu verbessern.The number of second temperature control channel sections and the number of first temperature control channel sections can be different. In particular, fewer first temperature control channel sections can be provided than second temperature control channel sections. The size or geometry of the temperature control channel sections can also differ. In particular, the first temperature control channel sections or the at least one first temperature control channel section can have a larger diameter or a larger cross-sectional area than at least a second temperature control channel section. This makes it possible to specifically set the desired flow velocities in the individual temperature control channel sections. For example, it can be provided that the temperature control agent flows more slowly in the first temperature control channel sections than in the second temperature control channel sections in order to specifically improve the heat exchange between the magnetic elements and the temperature control agent.

Die beschriebene Rotorwelle kann als Zylinderwelle oder als Polygonwelle ausgebildet sein. Als Zylinderwelle wird insbesondere eine Welle verstanden, die einen kreisförmigen Querschnitt bzw. eine Zylinderform aufweist. Eine Zylinderwelle liegt somit insbesondere mit ihrem gesamten äußeren Umfang an dem Innenumfang des Rotorgrundkörpers an. Demgegenüber weist die Polygonwelle Bereiche auf, in denen sie mit ihrem Außenumfang an dem Innenumfang der Rotorlamellen des Rotorgrundkörpers anliegt und andere Abschnitte in Umfangsrichtung, an denen ein Abstandsraum zwischen Rotorwelle und Rotorgrundkörper ausgebildet ist. Da die Polygonwelle Vorteile in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften des Rotors besitzt, jedoch eine geringere thermische Leitfähigkeit zwischen der Rotorwelle und dem Rotorgrundkörper erlaubt, ist die vorgeschlagene Anordnung der Temperierkanalabschnitte für die Ausgestaltung der Rotorwelle als Polygonwelle besonders vorteilhaft, da dort die Wärmeübertragung zwischen der Außenwand der Rotorwelle und der Innenfläche des Rotorgrundkörpers nicht erforderlich ist, sondern der Wärmeaustausch durch den wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt innerhalb des Rotorgrundkörpers erreicht wird. Mit anderen Worten können somit die Vorteile bezogen auf die Temperierung des Rotorgrundkörpers mit den Vorteilen, die durch die Verwendung der Polygonwelle erreicht werden, kombiniert werden.The rotor shaft described can be designed as a cylindrical shaft or as a polygonal shaft. A cylindrical shaft is understood to mean in particular a shaft that has a circular cross section or a cylindrical shape. A cylinder shaft therefore lies in particular with its entire outer circumference against the inner circumference of the rotor base body. In contrast, the polygonal shaft has areas in which its outer circumference rests against the inner circumference of the rotor blades of the rotor base body and other sections in the circumferential direction in which a space is formed between the rotor shaft and the rotor base body. Since the polygonal shaft has advantages with regard to the mechanical properties of the rotor, but allows a lower thermal conductivity between the rotor shaft and the rotor base body, the proposed arrangement of the temperature control channel sections is particularly advantageous for designing the rotor shaft as a polygonal shaft, since there the heat transfer between the outer wall the Rotor shaft and the inner surface of the rotor base body is not required, but the heat exchange is achieved through the at least one first temperature control channel section within the rotor base body. In other words, the advantages related to the temperature control of the rotor base body can be combined with the advantages achieved by using the polygonal shaft.

Wie eingangs beschrieben, kann der Rotorgrundkörper aus einer Vielzahl von in Axialrichtung benachbarten Rotorlamellen bzw. „Blechlamellen“ gebildet sein. Der Rotorgrundkörper kann hierbei wenigstens einen, insbesondere wenigstens drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, Zuganker aufweisen, welcher Zuganker dazu ausgebildet ist, die Rotorlamellen des Rotorgrundkörpers mit einer Axialkraft zu beaufschlagen. Der Zuganker erstreckt sich insbesondere in Axialrichtung durch den Rotorgrundkörper und verspannt die Rotorlamellen gegeneinander, sodass das Lamellenpaket, also der Rotorgrundkörper, durch den Zuganker in Axialrichtung verspannt wird. Dadurch wird insbesondere gewährleistet, dass sich keine Fluidpfade in Radialrichtung zwischen den Rotorlamellen ausbilden, sondern die Führung des Temperiermittels ausschließlich auf die Temperierkanalabschnitte bzw. den Temperierkanal begrenzt ist. Die Anordnung des wenigstens einen Zugankers kann ebenfalls in dem ersten Radialbereich erfolgen. Beispielsweise können sich die Kanäle für den Zuganker mit den ersten Temperierkanalabschnitten in Umfangsrichtung abwechseln. Zum Beispiel können genau drei Zuganker vorgesehen sein, die abwechselnd mit genau drei ersten Temperierkanalabschnitten in Umfangsrichtung angeordnet sind.As described at the beginning, the rotor base body can be formed from a large number of rotor lamellae or “sheet metal lamellae” that are adjacent in the axial direction. The rotor base body can have at least one, in particular at least three, tie rods distributed in the circumferential direction, which tie rod is designed to apply an axial force to the rotor blades of the rotor base body. The tie rod extends in particular in the axial direction through the rotor base body and braces the rotor disks against one another, so that the disk pack, i.e. the rotor base body, is braced in the axial direction by the tie rod. This ensures in particular that no fluid paths are formed in the radial direction between the rotor blades, but that the guidance of the temperature control agent is limited exclusively to the temperature control channel sections or the temperature control channel. The at least one tie rod can also be arranged in the first radial region. For example, the channels for the tie rod can alternate with the first temperature control channel sections in the circumferential direction. For example, exactly three tie rods can be provided, which are arranged alternately with exactly three first temperature control channel sections in the circumferential direction.

Wie bereits beschrieben, sind in dem Rotorgrundkörper mehrere Magnetelemente in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Hierbei können mehrere Magnetelementgruppen ausgebildet sein, die beispielsweise eine gleiche Anzahl und/oder räumliche Anordnung von Mangetelementen aufweisen. Mit anderen Worten können mehrere Magnetelemente zu einer Magnetelementgruppe angeordnet sein. Hierbei können jeweils mehrere Magnetelementgruppen in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers verteilt angeordnet sein. Zwischen jeweils zwei Magnetelementgruppen kann ein, insbesondere V-förmiger, Umfangsabschnitt ausgebildet sein, in dem wenigstens ein erster Temperierkanalabschnitt angeordnet ist. Mit anderen Worten können die Magnetelemente jeder Magnetelementgruppe derart angeordnet bzw. ausgerichtet sein, dass diese im Querschnitte des Rotorgrundkörpers betrachtet eine V-Form ausbilden. Zwei in Umfangsrichtung benachbarte Magnetelementgruppen bilden somit ein in Radialrichtung umgekehrtes „V“ bzw. einen dreieckigen Querschnittsbereich aus, in dem der wenigstens eine erste Temperierkanalabschnitt angeordnet ist. Insbesondere ist in jedem solchen Zwischenraum zwischen jeweils zwei Magnetelementgruppen ein erster Temperierkanalabschnitt oder ein Zuganker ausgebildet, sodass in den Zwischenräumen zwischen den Magnetelementgruppen die Wärme, die im Betrieb der elektrischen Maschine entsteht, gezielt abgeführt werden kann. Die Anordnung der einzelnen Magnetelementgruppen kann im Querschnitt betrachtet in Sternform bzw. sternförmig erfolgen.As already described, several magnetic elements are arranged distributed in the circumferential direction in the rotor base body. In this case, several magnetic element groups can be formed, which, for example, have the same number and/or spatial arrangement of magnetic elements. In other words, several magnetic elements can be arranged to form a magnetic element group. In this case, several magnetic element groups can be arranged distributed in the circumferential direction of the rotor base body. A circumferential section, in particular a V-shaped one, in which at least a first temperature control channel section is arranged, can be formed between two magnetic element groups. In other words, the magnetic elements of each magnetic element group can be arranged or aligned in such a way that they form a V-shape when viewed in the cross section of the rotor base body. Two magnetic element groups adjacent in the circumferential direction thus form a “V” that is reversed in the radial direction or a triangular cross-sectional area in which the at least one first temperature control channel section is arranged. In particular, a first temperature control channel section or a tie rod is formed in each such gap between two magnetic element groups, so that the heat that arises during operation of the electrical machine can be specifically dissipated in the gaps between the magnetic element groups. The individual magnetic element groups can be arranged in a star shape or in a star shape when viewed in cross section.

Die Magnetelemente können nach einer weiteren Ausgestaltung einen Anteil seltener Erden unterhalb einer Obergrenze aufweisen, wobei die Obergrenze zwischen 0-5%, insbesondere unterhalb von 1%, betragen kann. Durch die Reduzierung des Anteils schwerer seltener Erden kann die Herstellung der Magnetelemente bzw. des Rotors verbessert werden. Durch die gezielte Abführung von Wärme weg von den Mangetelementen in dem Rotorgrundkörper kann der Betrieb des Rotors bzw. der elektrischen Maschine auch mit einem geringeren Anteil schwerer seltener Erden realisiert werden. Alternativ dazu ist es möglich, mit einem Rotor, der Magnetelemente mit einem Anteil oberhalb der beschriebenen Obergrenze aufweist, höhere Leistungsbereiche zu erreichen, da die beschriebene Temperierung, insbesondere Kühlung, der Magnetelemente einen Betrieb bei höherer Leistung ermöglichen kann.According to a further embodiment, the magnetic elements can have a proportion of rare earths below an upper limit, the upper limit being between 0-5%, in particular below 1%. By reducing the proportion of heavy rare earths, the production of the magnetic elements or the rotor can be improved. By specifically dissipating heat away from the magnetic elements in the rotor base body, the operation of the rotor or the electrical machine can also be realized with a smaller proportion of heavy rare earths. Alternatively, it is possible to achieve higher performance ranges with a rotor that has magnetic elements with a proportion above the upper limit described, since the described temperature control, in particular cooling, of the magnetic elements can enable operation at higher performance.

Neben dem Rotor betrifft die Erfindung eine Temperieranordnung, die eine elektrische Maschine mit einem zuvor beschriebenen Rotor und eine mit dem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelte Temperiervorrichtung aufweist. Die Temperiervorrichtung ist somit derart mit dem Rotor gekoppelt, das durch die Temperiervorrichtung Temperiermittel durch den Rotorgrundkörper geführt werden kann, nämlich durch den Temperierkanal, der zumindest den ersten Temperierkanalabschnitt in dem ersten Radialbereich aufweist. Die Temperiervorrichtung weist dazu eine Strömungserzeugungseinrichtung auf, die den Durchfluss von Temperiermittel bewirken kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Temperieranordnung.In addition to the rotor, the invention relates to a temperature control arrangement which has an electrical machine with a previously described rotor and a temperature control device coupled to the rotor of the electrical machine. The temperature control device is thus coupled to the rotor in such a way that temperature control means can be guided through the rotor base body by the temperature control device, namely through the temperature control channel, which has at least the first temperature control channel section in the first radial region. For this purpose, the temperature control device has a flow generating device which can cause the flow of temperature control medium. The invention further relates to a motor vehicle comprising such a temperature control arrangement.

Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf den Rotor beschrieben wurden, sind vollständig auf die Temperieranordnung und das Kraftfahrzeug übertragbar.All advantages, details and features that have been described in relation to the rotor are completely transferable to the temperature control arrangement and the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen schematischen Ausschnitt einer Temperieranordnung;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Rotorgrundkörpers der Temperieranordnung von 1;
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Temperiermittelflusses durch die Temperieranordnung von 1;
4 eine schematische perspektivische Darstellung des Temperiermittelflusses der Temperieranordnung von 1, 3; und
5 eine schematische Querschnittsdarstellung des Temperiermittelflusses der Temperieranordnung von 1, 3, 4.

The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the figures. The figures are schematic representations and show:

1 a schematic section of a temperature control arrangement;
2 a schematic sectional view of a rotor base body of the temperature control arrangement 1 ;
3 a schematic sectional view of a temperature control medium flow through the temperature control arrangement 1 ;
4 a schematic perspective representation of the temperature control medium flow of the temperature control arrangement 1 , 3 ; and
5 a schematic cross-sectional representation of the temperature control medium flow of the temperature control arrangement 1 , 3 , 4 .

1 zeigt einen schematischen Ausschnitt einer Temperieranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug, das die Temperieranordnung 1 aufweist. Die Temperieranordnung 1 weist eine elektrische Maschine 2 mit einem Rotor 3 auf, insbesondere einem in der vorhergehenden Beschreibung beschriebenen Rotor 3. Der Rotor 3 weist einen Rotorgrundkörper 4 auf, der mit einer Rotorwelle 5 gekoppelt ist. Der Rotorgrundkörper 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl von in Axialrichtung benachbarten Rotorlamellen ausgebildet. 1 shows a schematic section of a temperature control arrangement 1 for a motor vehicle which has the temperature control arrangement 1. The temperature control arrangement 1 has an electrical machine 2 with a rotor 3, in particular a rotor 3 described in the previous description. The rotor 3 has a rotor base body 4, which is coupled to a rotor shaft 5. In this exemplary embodiment, the rotor base body 4 is formed from a plurality of rotor blades that are adjacent in the axial direction.

In dem Rotorgrundkörper 4 erstreckt sich zumindest abschnittsweise ein Temperierkanal 6, der mehrere erste Temperierkanalabschnitte 7 und mehrere zweite Temperierkanalabschnitte 8 aufweist. Grundsätzlich ist die Anzahl der ersten Temperierkanalabschnitte 7 und der zweiten Temperierkanalabschnitte 8 beliebig änderbar bzw. auswählbar, sodass wenigstens ein erster Temperierkanalabschnitt 7 und wenigstens ein zweiter Temperierkanalabschnitt 8 vorgesehen sein kann. Durch den Temperierkanal 6 wird im Betrieb ein Temperiermittel geführt, zum Beispiel ein Kühlmittel. Die Temperieranordnung 1 weist dazu eine nicht näher dargestellte Temperiervorrichtung auf, die den Fluss von Temperiermittel durch den Temperierkanal 6 bewirkt.A temperature control channel 6, which has a plurality of first temperature control channel sections 7 and a plurality of second temperature control channel sections 8, extends at least in sections in the rotor base body 4. In principle, the number of first temperature control channel sections 7 and second temperature control channel sections 8 can be changed or selected as desired, so that at least one first temperature control channel section 7 and at least one second temperature control channel section 8 can be provided. During operation, a temperature control medium, for example a coolant, is passed through the temperature control channel 6. For this purpose, the temperature control arrangement 1 has a temperature control device, not shown, which causes the flow of temperature control agent through the temperature control channel 6.

In der schematischen Schnittdarstellung ist beispielhaft eine Strömungsrichtung für ein Temperiermittel anhand von Pfeilen 9 dargestellt. Grundsätzlich kann die Strömungsrichtung auch umgekehrt erfolgen, sodass die mit der Strömungsrichtung zusammenhängenden Begriffe auch entsprechend geändert werden können. In der 1 dargestellten Strömungsrichtung weist der Rotorgrundkörper 4 eine erste Seite bzw. eine „Zuführseite“ auf, durch die Temperiermittel, insbesondere Kühlmittel, beispielsweise Wasser oder Öl, in die Rotorwelle 5 eingebracht werden kann. An einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Rotorgrundkörpers 4 ist ein Führungselement 10 vorgesehen, durch das das Temperiermittel in die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 umgelenkt bzw. in diese eingebracht werden kann.In the schematic sectional view, an example of a flow direction for a temperature control agent is shown using arrows 9. In principle, the direction of flow can also be reversed, so that the terms related to the direction of flow can also be changed accordingly. In the 1 In the flow direction shown, the rotor base body 4 has a first side or a “feed side” through which temperature control medium, in particular coolant, for example water or oil, can be introduced into the rotor shaft 5. On a second side of the rotor base body 4 opposite the first side, a guide element 10 is provided, through which the temperature control agent can be deflected into the second temperature control channel sections 8 or introduced into them.

Da die Rotorwelle 5 im Betrieb der elektrischen Maschine 2 um ihre Drehachse gedreht wird, wird das Temperiermittel innerhalb der Rotorwelle 5 an der Innenfläche geführt, da das Temperiermittel aufgrund der Zentrifugalkraft nach radial außen beschleunigt wird. Durch das Führungselement 10 wird das Temperiermittel somit aufgestaut und in die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 eingebracht. Hierbei ändert sich die Strömungsrichtung des Temperiermittels, da innerhalb der Rotorwelle 5 das Temperiermittel in einer ersten Strömungsrichtung bzw. ersten Axialrichtung strömt, beispielsweise in 1 von links nach rechts und in den zweiten Temperierkanalabschnitten 8 das Temperiermittel entlang einer zweiten Strömungsrichtung bzw. zweiten Axialrichtung strömt, beispielsweise in 1 von rechts nach links.Since the rotor shaft 5 is rotated about its axis of rotation during operation of the electrical machine 2, the temperature control medium is guided within the rotor shaft 5 on the inner surface, since the temperature control medium is accelerated radially outwards due to the centrifugal force. The temperature control agent is thus dammed up by the guide element 10 and introduced into the second temperature control channel sections 8. The flow direction of the temperature control agent changes here, since within the rotor shaft 5 the temperature control agent flows in a first flow direction or first axial direction, for example in 1 from left to right and in the second temperature control channel sections 8 the temperature control agent flows along a second flow direction or second axial direction, for example in 1 from right to left.

Der Rotor 3 weist ferner einen Umlenkabschnitt 11 auf, der eine weitere Umlenkung des Temperiermittels innerhalb des Rotorgrundkörpers 4 vornimmt. Das Temperiermittel wird zum einen von dem radial innenliegenden zweiten Temperierkanalabschnitt 8 nach radial außen geführt, nämlich auf die Radialposition des ersten Temperierkanalabschnitts 7. Ferner wird die Strömungsrichtung erneut umgekehrt, sodass das Temperiermittel in den ersten Temperierkanalabschnitten 7 wiederum in der ersten Strömungsrichtung bzw. der ersten Axialrichtung strömt, nämlich in 1 von links nach rechts. Temperiermittel, das aus den ersten Temperierkanalabschnitten 7 austritt, kann abgeschleudert werden und beispielsweise auf Wickelköpfe der elektrischen Maschine 2 geführt werden. Optional kann ebenso vorgesehen sein, dass ein alternativer Fluidpfad aus der Rotorwelle 5 direkt auf die Wickelköpfe führt. Da das Temperiermittel innerhalb der Rotorwelle 5 teilweise angestaut wird, ist eine beliebige Verteilung möglich.The rotor 3 also has a deflection section 11, which carries out a further deflection of the temperature control within the rotor base body 4. On the one hand, the temperature control agent is guided radially outwards from the radially inner second temperature control channel section 8, namely to the radial position of the first temperature control channel section 7. Furthermore, the flow direction is reversed again, so that the temperature control agent in the first temperature control channel sections 7 is again in the first flow direction or the first Flows in the axial direction, namely in 1 left to right. Temperature control medium that emerges from the first temperature control channel sections 7 can be thrown off and, for example, guided onto winding heads of the electrical machine 2. Optionally, it can also be provided that an alternative fluid path from the rotor shaft 5 leads directly to the winding heads. Since the temperature control medium is partially accumulated within the rotor shaft 5, any distribution is possible.

Wie bereits beschrieben, befinden sich die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 und die ersten Temperierkanalabschnitte 7 auf unterschiedlichen Radialpositionen. In 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Rotorgrundkörpers 4 abgebildet. Rein beispielhaft erstrecken sich die ersten Temperierkanalabschnitte 7 in Axialrichtung in einem ersten Radialbereich 12 und die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 sind in einem zweiten Radialbereich 13 angeordnet, der bezogen auf den ersten Radialbereich 12 näher an der Drehachse des Rotorgrundkörpers 4 liegt. Mit anderen Worten kann sich ein erster Radialbereich 12 lediglich beispielhaft von einer Außenfläche 14 des Rotorgrundkörpers 4 bis zu einer beliebigen Radialposition 15 erstrecken, der beispielsweise durch die innere Radialpositionen der ersten Temperierkanalabschnitte 7 bzw. einem radial innenliegenden Abschnitt eines der Magnetelemente 16, die in dem Rotorgrundkörper 4 angeordnet sind, definiert werden kann. Dementsprechend kann der zweite Radialbereich 13 sich von der beliebig definierten Radialposition 15 bis zu einer Innenfläche 17 des Rotorgrundkörpers 4 erstrecken.As already described, the second temperature control channel sections 8 and the first temperature control channel sections 7 are at different radial positions. In 2 a schematic cross-sectional representation of the rotor base body 4 is shown. Purely by way of example, the first temperature control channel sections 7 extend in the axial direction in a first radial region 12 and the second temperature control channel sections 8 are arranged in a second radial region 13, which is closer to the axis of rotation of the rotor base body 4 in relation to the first radial region 12. In other words, a first radial region 12 can extend, merely by way of example, from an outer surface 14 of the rotor base body 4 to any desired radial position 15, which is, for example, through the inner radial positions of the first temperature control channel sections 7 or a radially inner section of one of the magnetic elements 16 which is in the Rotor base body 4 are arranged, defined who that can. Accordingly, the second radial region 13 can extend from the arbitrarily defined radial position 15 to an inner surface 17 of the rotor base body 4.

In jedem Fall sind die Magnetelemente 16 sowie die ersten Temperierkanalabschnitte 7 in dem ersten Radialbereich 12 angeordnet und die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 sind in dem zweiten Radialbereich 13 angeordnet und liegen somit in Radialrichtung innen bezogen auf die ersten Temperierkanalabschnitte 7. Vorteilhafterweise ist es somit möglich, Wärme von den Mangetelementen 16 direkt durch Temperiermittel abzuführen, das gezielt durch die ersten Temperierkanalabschnitte 7 geführt wird, die nahe an den Mangetelementen 16 angeordnet sind.In any case, the magnetic elements 16 and the first temperature control channel sections 7 are arranged in the first radial region 12 and the second temperature control channel sections 8 are arranged in the second radial region 13 and are therefore located in the radial direction on the inside relative to the first temperature control channel sections 7. Advantageously, it is thus possible to heat from the manget elements 16 directly by tempering means, which is specifically guided through the first tempering channel sections 7, which are arranged close to the manget elements 16.

Würde stattdessen, wie im Stand der Technik üblich, Temperiermittel lediglich durch die Rotorwelle 5 geführt, ist eine Wärmeabfuhr auf thermische Pfade beschränkt, die sich radial von den Mangetelementen 16 durch den gesamten Rotorgrundkörper 4 bis zur Innenfläche 17 und durch die Wand der Rotorwelle 5 erstrecken. Demgegenüber können vorliegend deutlich kürzere thermische Pfade erreicht werden, indem die ersten Temperierkanalabschnitte 7 auf derselben Radialposition bzw. in demselben ersten Radialbereich 12 angeordnet werden, in dem auch die Magnetelemente 16 angeordnet sind.If instead, as is usual in the prior art, temperature control means were only guided through the rotor shaft 5, heat dissipation would be limited to thermal paths that extend radially from the magnetic elements 16 through the entire rotor base body 4 to the inner surface 17 and through the wall of the rotor shaft 5 . In contrast, significantly shorter thermal paths can be achieved in the present case by arranging the first temperature control channel sections 7 in the same radial position or in the same first radial region 12 in which the magnetic elements 16 are also arranged.

Wie bereits beschrieben, weist der Rotorgrundkörper 4 eine beliebige Anzahl erster Temperierkanalabschnitte 7 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei sich in Axialrichtung erstreckende erste Temperierkanalabschnitte 7 vorgesehen. Hierbei kann grundsätzlich die Anzahl und die Geometrie, insbesondere die Größe bzw. Querschnittsform und -fläche der ersten Temperierkanalabschnitte 7 von der Anzahl, dem Querschnitt und der Größe der zweiten Temperierkanalabschnitte 8 abweichen. Insbesondere ist der Querschnitt der ersten Temperierkanalabschnitte 7 deutlich größer gewählt, sodass die Strömungsgeschwindigkeit in den ersten Temperierkanalabschnitten 7 entsprechend eingestellt werden kann, um die Abfuhr von Wärme von den Mangetelementen 16 zu verbessern.As already described, the rotor base body 4 has any number of first temperature control channel sections 7. In this exemplary embodiment, three first temperature control channel sections 7 extending in the axial direction are provided. In principle, the number and the geometry, in particular the size or cross-sectional shape and area, of the first temperature control channel sections 7 can deviate from the number, the cross section and the size of the second temperature control channel sections 8. In particular, the cross section of the first temperature control channel sections 7 is chosen to be significantly larger, so that the flow velocity in the first temperature control channel sections 7 can be adjusted accordingly in order to improve the dissipation of heat from the manget elements 16.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Rotorgrundkörper 4 genau drei Temperierkanalabschnitte 7 auf. Diese sind in Umfangsrichtung betrachtet abwechselnd mit Zugankern 18 angeordnet, sodass sich in Umfangsrichtung jeweils einer der drei Temperierkanalabschnitte 7 mit einem der drei Zuganker 18 abwechselt. Die Zuganker 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel somit ebenfalls in dem ersten Radialbereich 12 angeordnet. Die Zuganker 18 bewirken auf den Rotorgrundkörper 4 eine Axialkraft, sodass die einzelnen Rotorlamellen aneinander gepresst werden und somit alternative Fluidpfade in Radialrichtung unterbunden werden. Stattdessen wird sichergestellt, dass das gesamte Temperiermittel durch den Temperierkanal 6 strömt.In the exemplary embodiment shown, the rotor base body 4 has exactly three temperature control channel sections 7. Viewed in the circumferential direction, these are arranged alternately with tie rods 18, so that one of the three temperature control channel sections 7 alternates with one of the three tie rods 18 in the circumferential direction. The tie rods 18 are therefore also arranged in the first radial region 12 in this exemplary embodiment. The tie rods 18 cause an axial force on the rotor base body 4, so that the individual rotor blades are pressed together and thus alternative fluid paths in the radial direction are prevented. Instead, it is ensured that the entire temperature control medium flows through the temperature control channel 6.

Die zuvor beschriebenen Magnetelemente 16 sind optional jeweils gruppenweise angeordnet, nämlich in Magnetelementgruppen 19. Zwischen den Magnetelementgruppen 19 ist jeweils ein Zwischenraum 20 ausgebildet. Die Magnetelemente 16 jeder Magnetelementgruppen 19 sind im Wesentlichen V-förmig angeordnet, sodass die Zwischenräume 20 eine umgekehrte V-Form, das heißt im Wesentlichen eine Dreiecksform, ausbilden. In jedem Zwischenraum 20 ist entweder ein erster Temperierkanalabschnitt 7 oder ein Zuganker 18 angeordnet. Durch die verbesserte Temperierung bzw. insbesondere Kühlung, der Magnetelemente 16 ist es möglich, Magnetelemente 16 zu verwenden, die einen gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Anteil an schweren seltenen Erden aufweisen. Durch die gezielte Temperierung der Magnetelemente 16 können Magnetelemente 16 verwendet werden, die einen Anteil geringer als 5% an schweren seltenen Erden aufweisen, insbesondere geringer als 1%. Alternativ ist es ebenso möglich, Magnetelemente 16 zu verwenden, die einen dem Stand der Technik üblichen Anteil von schweren seltenen Erden aufweisen, wobei die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 2 durch die direkte Temperierung der Magnetelemente 16 entsprechend erhöht werden kann.The magnetic elements 16 described above are optionally arranged in groups, namely in magnetic element groups 19. A gap 20 is formed between the magnetic element groups 19. The magnetic elements 16 of each magnetic element group 19 are arranged essentially in a V-shape, so that the spaces 20 form an inverted V-shape, that is, essentially a triangular shape. Either a first temperature control channel section 7 or a tie rod 18 is arranged in each gap 20. Due to the improved temperature control or in particular cooling of the magnetic elements 16, it is possible to use magnetic elements 16 which have a reduced proportion of heavy rare earths compared to the prior art. Through the targeted temperature control of the magnetic elements 16, magnetic elements 16 can be used which have a proportion of less than 5% of heavy rare earths, in particular less than 1%. Alternatively, it is also possible to use magnetic elements 16 which have a proportion of heavy rare earths that is usual in the state of the art, whereby the performance of the electrical machine 2 can be increased accordingly by direct temperature control of the magnetic elements 16.

3, 4 zeigen schematisch einen Fluss von Temperiermittel durch die Temperieranordnung 1 in Form einer Negativdarstellung, d.h., dass lediglich mögliche Fluidpfade des Temperiermittels isoliert dargestellt sind. Zur Verdeutlichung werden die Bezugszeichen der die Fluidpfade begrenzenden Bauteile verwendet. Hierbei ist die Fließrichtung wieder schematisch durch die Pfeile 9 dargestellt. Wie bereits beschrieben, kann grundsätzlich die Strömungsrichtung bzw. die Fließrichtung auch umgekehrt werden. 3 , 4 show schematically a flow of temperature control agent through the temperature control arrangement 1 in the form of a negative representation, that is, only possible fluid paths of the temperature control agent are shown in isolation. For clarification, the reference numbers of the components delimiting the fluid paths are used. The flow direction is again shown schematically by the arrows 9. As already described, the flow direction can also be reversed.

Die Rotorwelle 5 kann grundsätzlich beliebig geformt sein, beispielsweise einen kreisrunden bzw. zylindrischen Querschnitt aufweisen. In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird beispielhaft eine Polygonwelle als Rotorwelle 5 verwendet, da dies insbesondere für die mechanischen Eigenschaften der elektrischen Maschine 2 vorteilhaft sein kann. Wird eine solche Polygonwelle als Rotorwelle 5 verwendet, bilden sich zwischen der Innenfläche 17 des Rotorgrundkörpers 4 und der Außenfläche der Rotorwelle 5 Abstandsräume 21 aus, in denen ein thermischer Kontakt zwischen dem Temperiermittel, das in der Rotorwelle 5 geführt wird, und dem Rotorgrundkörper 4 reduziert bzw. unterbrochen ist. In einer solchen Ausführungsform, bei der die Rotorwelle 5 als Polygonwelle ausgeführt ist, verbessert die Verwendung erster Temperierkanalabschnitte 7 nahe an den Mangetelementen 16 die Abführung von Wärme weiter.The rotor shaft 5 can basically have any shape, for example have a circular or cylindrical cross section. In the in 5 In the exemplary embodiment shown, a polygonal shaft is used as the rotor shaft 5, as this can be particularly advantageous for the mechanical properties of the electrical machine 2. If such a polygonal shaft is used as a rotor shaft 5, spacing spaces 21 are formed between the inner surface 17 of the rotor base body 4 and the outer surface of the rotor shaft 5, in which thermal contact between the temperature control medium, which is guided in the rotor shaft 5, and the rotor base body 4 is reduced or is interrupted. In such an embodiment, in which the rotor shaft 5 is designed as a polygonal shaft, the use is improved The first temperature control channel sections 7 close to the manget elements 16 further dissipate heat.

Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig untereinander austauschbar, aufeinander übertragbar und miteinander kombinierbar.The advantages, details and features shown in the individual exemplary embodiments can be interchanged, transferred to one another and combined with one another as desired.

BezugszeichenReference symbols

11: TemperieranordnungTemperature control arrangement
22: elektrische Maschineelectric machine
33: Rotorrotor
44: RotorgrundkörperRotor base body
55: RotorwelleRotor shaft
66: TemperierkanalTemperature control channel
77: erster Temperierkanalabschnittfirst temperature control channel section
88th: zweiter Temperierkanalabschnittsecond temperature control channel section
99: PfeilArrow
1010: FührungselementLeadership element
1111: UmlenkabschnittDeflection section
1212: erster Radialbereichfirst radial area
1313: zweiter Radialbereichsecond radial area
1414: Außenflächeexternal surface
1515: RadialpositionRadial position
1616: MagnetelementMagnetic element
1717: InnenflächeInner surface
1818: Zugankertie rod
1919: MagnetelementgruppeMagnet element group
2020: Zwischenraumspace
2121: AbstandsraumDistance space

Claims

Rotor (3) for an electrical machine (2), in particular an electrical machine (2) of a motor vehicle, comprising a rotor base body (4) which is coupled or can be coupled to a rotor shaft (5), in particular comprising a plurality of rotor blades arranged adjacently in the axial direction, wherein Magnetic elements (16), in particular permanent magnets, are arranged in the rotor base body (4), characterized in that the magnetic elements (16) are arranged in a first radial region (12) extending in the circumferential direction of the rotor base body (4) and the rotor base body (4) at least one temperature control channel section (7, 8) of a temperature control channel (6) extending in the axial direction in the first radial region (12).

Rotor (3). Claim 1 , characterized in that the temperature control channel (6) has at least a first temperature control channel section (7) which extends axially through the rotor base body (4) in the first radial region (12), in which first radial region (12) the magnetic elements (16) are arranged are, wherein the temperature control channel (6) has at least one second temperature control channel section (8) which extends axially through the rotor base body (4) in a second radial region (13), the second radial region (13) being closer to the axis of rotation of the rotor shaft (5 ) is arranged as the first radial region (12).

Rotor (3). Claim 2 , characterized by a guide element (10) arranged on a side surface, in particular a feed side of the rotor (3), which is designed to connect a feed channel to the second temperature control channel section (8).

Rotor (3). Claim 2 or 3 , characterized by a deflection section (11), in particular arranged on the feed side of the rotor base body (4), which is designed to connect the at least one second temperature control channel section (8) to the at least one first temperature control channel section (7).

Rotor (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (5) is designed as a cylindrical shaft or as a polygonal shaft.

Rotor (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor base body (4) has at least one, in particular at least three, tie rods (18) distributed in the circumferential direction, which tie rod (18) is designed to hold the rotor blades of the rotor base body (4 ) to apply an axial force.

Rotor (3) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of magnetic elements (16) are arranged to form a magnetic element group (19), with a, in particular V-shaped, circumferential section being formed between each two magnetic element groups (19), in which at least a first temperature control channel section (7) is arranged.

Rotor (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic elements (16) have a proportion of rare earths below an upper limit, the upper limit being 1-5%, in particular 1%.

Temperature control arrangement (1), comprising an electrical machine (2) with a rotor (3) according to one of the preceding claims and a temperature control device coupled to the rotor (3) of the electrical machine (2).

Motor vehicle, comprising a temperature control arrangement (1) according to the preceding claim.