DE102020121663A1 - Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe - Google Patents

Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe Download PDF

Info

Publication number
DE102020121663A1
DE102020121663A1 DE102020121663.7A DE102020121663A DE102020121663A1 DE 102020121663 A1 DE102020121663 A1 DE 102020121663A1 DE 102020121663 A DE102020121663 A DE 102020121663A DE 102020121663 A1 DE102020121663 A1 DE 102020121663A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor shaft
inlet pipe
opening
motor
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020121663.7A
Other languages
German (de)
Inventor
André Zolko Gasko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Original Assignee
Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Motors and Actuators Germany GmbH filed Critical Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Priority to DE102020121663.7A priority Critical patent/DE102020121663A1/en
Priority to PCT/EP2021/072976 priority patent/WO2022038204A1/en
Publication of DE102020121663A1 publication Critical patent/DE102020121663A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorwellenanordnung (1) aufweisend eine Motorwelle (2), die als Hohlwelle mit einem offenen Ende (4) und einem geschlossenen Ende (5) ausgebildet ist und die einen Raum (16) umschließt, wobei die Motorwelle (2) zumindest teilweise von einem Zulaufrohr (5) durchsetzt ist, das sich in den Raum (16) erstreckt und das einen Zulauf für ein Kühlmedium in die Motorwelle (2) bildet, und wobei das Zulaufrohr (5) wenigstens eine innerhalb der Motorwelle (2) liegende Öffnung (8,70) aufweist, die strömungsmäßig mit dem das Zulaufrohr umgebenden Teil des Raums verbunden ist, und wobei die Motorwelle (2) durchsetzende Öffnungen (11) aufweist, die von dem Kühlmedium aus dem Teil des Raums nach außen hin durchströmbar sind und die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung (8,70) des Zulaufrohrs in einem Bereich zwischen 30% und 70% der axialen Länge der Motorwelle (2) liegt.

Figure DE102020121663A1_0000
The invention relates to a motor shaft arrangement (1) having a motor shaft (2) which is designed as a hollow shaft with an open end (4) and a closed end (5) and which encloses a space (16), the motor shaft (2) at least partially penetrated by an inlet pipe (5) which extends into the space (16) and which forms an inlet for a cooling medium into the motor shaft (2), and the inlet pipe (5) has at least one inside the motor shaft (2). opening (8,70) which is fluidically connected to the part of the space surrounding the inlet pipe, and wherein the motor shaft (2) has openings (11) penetrating through which the cooling medium can flow from the part of the space to the outside and the at least one opening (8, 70) of the inlet pipe located within the motor shaft is in a range between 30% and 70% of the axial length of the motor shaft (2).
Figure DE102020121663A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorwellenanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Elektromotor, insbesondere Permanentmagnet-Synchronmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.The present invention relates to a motor shaft arrangement having the features of the preamble of claim 1 and an electric motor, in particular a permanent magnet synchronous motor, having the features of the preamble of claim 10.

Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) umfassen einen Rotor, der mit einer Motorwelle verbunden ist und in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit Permanentmagneten versehen. Um den Motor herum ist ein Stator angeordnet, der auf einem Eisenkern eine Anzahl von Wicklungen trägt. Bei geeigneter Ansteuerung erzeugen die Wicklungen ein Magnetfeld, das den Rotor zur Rotation antreibt.Permanent magnet synchronous motors (PMSM) include a rotor connected to a motor shaft and rotatably supported in a housing. The rotor is fitted with permanent magnets. A stator is arranged around the motor and carries a number of windings on an iron core. When controlled appropriately, the windings generate a magnetic field that drives the rotor to rotate.

Elektromotoren mit hoher spezifischer Leistung sind durch ihre Eigenerwärmung in der Leistungsabgabe begrenzt. Es ist daher bekannt, den Rotor mittels flüssiger Kühlmittel zu kühlen. Das Kühlmittel wird über eine als Hohlwelle konzipierte Motorwelle in den Elektromotor geleitet. Über Öffnungen in der Motorwelle im Inneren des Motors wird das flüssige Kühlmittel entweder direkt oder über entsprechend positionierte und ausgeführte Rotorendplatten in den Motor gespritzt. Ein Nachteil ist, dass sich das Kühlmittel abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Motorwelle in der Welle und im Motor unterschiedlich verteilt. Es kommt dadurch insbesondere im Bereich der Wicklungsenden zu warmen Stellen, die kritisch sein können.Electric motors with high specific power are limited in their power output due to their self-heating. It is therefore known to cool the rotor using liquid coolants. The coolant is fed into the electric motor via a motor shaft designed as a hollow shaft. The liquid coolant is injected into the motor via openings in the motor shaft inside the motor either directly or via appropriately positioned and designed rotor end plates. A disadvantage is that depending on the speed of rotation of the motor shaft, the coolant is distributed differently in the shaft and in the motor. This leads to hot spots, especially in the area of the winding ends, which can be critical.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Motorwellenanordnung und einen Elektromotor anzugeben, die eine effiziente und gleichmäßige Kühlung erlauben.It is therefore an object of the present invention to specify a motor shaft arrangement and an electric motor that allow efficient and uniform cooling.

Diese Aufgabe wird von einer Motorwellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a motor shaft arrangement having the features of claim 1 and an electric motor having the features of claim 10. Advantageous developments result from the dependent claims.

Demnach ist eine Motorwellenanordnung aufweisend eine Motorwelle, die als Hohlwelle mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende ausgebildet ist und die einen Raum umschließt, vorgesehen. Zur Kühlung des Motors ist die Motorwelle zumindest teilweise von einem Zulaufrohr durchsetzt, das sich in den Raum erstreckt und das einen Zulauf für ein Kühlmedium, insbesondere Öl, in die Hohlwelle bildet. Das Zulaufrohr weist wenigstens eine innerhalb der Welle liegende Öffnung auf, die strömungsmäßig mit dem das Zulaufrohr umgebenden Teil des Raums verbunden ist. Zudem weist die Hohlwelle durchsetzende Öffnungen auf, die von dem Kühlmedium aus dem Teil des Raums nach außen hin durchströmbar sind. Das Zulaufrohr definiert somit den Zufluss des Kühlmediums in die Motorwelle. Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung des Kühlmittels, die durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Motorwelle auftreten können, werden so verhindert. Die innerhalb der Welle liegende Öffnung des Zulaufrohrs liegt in einem Bereich zwischen 30% und 70% der axialen Länge der Motorwelle. Das Kühlmittel fließt dadurch erst in einem mittleren Bereich in die Welle und kann von dort ausgehend gleichmäßig in der Motorwelle und dem an die Motorwelle anschließenden Rotor verteilt werden. Vorzugsweise ist der axiale Abstand zwischen der wenigstens einen innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung des Zulaufrohrs und den die Motorwelle durchsetzenden Öffnungen etwa gleich.Accordingly, a motor shaft arrangement is provided having a motor shaft which is designed as a hollow shaft with an open end and a closed end and which encloses a space. To cool the motor, the motor shaft is at least partially penetrated by an inlet pipe, which extends into the space and forms an inlet for a cooling medium, in particular oil, into the hollow shaft. The inlet pipe has at least one opening located within the shaft, which is fluidically connected to the part of the space surrounding the inlet pipe. In addition, the hollow shaft has penetrating openings through which the cooling medium can flow from the part of the space to the outside. The inlet pipe thus defines the inflow of the cooling medium into the motor shaft. Irregularities in the distribution of the coolant, which can occur due to different rotation speeds of the motor shaft, are thus prevented. The opening of the inlet pipe lying inside the shaft is in a range between 30% and 70% of the axial length of the motor shaft. As a result, the coolant only flows into the shaft in a central area and from there it can be distributed evenly in the motor shaft and the rotor connected to the motor shaft. Preferably, the axial distance between the at least one opening of the inlet pipe located within the motor shaft and the openings penetrating the motor shaft is approximately the same.

Vorzugsweise liegt die wenigstens eine innerhalb der Welle liegende Öffnung des Zulaufrohrs auf etwa der Hälfte der axialen Länge der Motorwelle.Preferably, the at least one opening of the inlet pipe located within the shaft is approximately half the axial length of the motor shaft.

In einer Ausführungsform ist die wenigstens eine innerhalb der Welle liegende Öffnung des Zulaufrohrs derart ausgestaltet, dass das Zulaufrohr radial zur Drehachse der Motorwelle nach außen durchströmbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass die wenigstens eine innerhalb der Welle liegende Öffnung des Zulaufrohrs eine Vielzahl an Öffnungen umfasst, die im Bereich der Mantelfläche des Zulaufrohrs liegen und in Umfangsrichtung zur Drehachse gleichmäßig beabstandet sind. Ein gleichmäßiges Ausströmen des Kühlmediums aus dem Zulaufrohr kann so sichergestellt werden.In one embodiment, the at least one opening of the inlet pipe located inside the shaft is designed in such a way that the inlet pipe can be flowed through to the outside radially to the axis of rotation of the motor shaft. It is advantageous that the at least one opening of the inlet pipe located within the shaft comprises a large number of openings which are located in the area of the lateral surface of the inlet pipe and are spaced evenly in the circumferential direction relative to the axis of rotation. A uniform outflow of the cooling medium from the inlet pipe can thus be ensured.

In einer anderen Ausführungsform ist die wenigstens eine innerhalb der Welle liegende Öffnung des Zulaufrohrs ein offenes Ende des Zulaufrohrs. Das Kühlmedium strömt somit aus dem offenen Ende des Zulaufrohrs in die Hohlwelle. Um das Kühlmedium gleichmäßig in der Hohlwelle zu verteilen, ist es vorteilhaft, wenn das geschlossene Ende der Motorwelle durch einen Deckel oder Einsatz gebildet ist, der auf der Innenseite eine Erhebung aufweist, die an ihrem Ende einen Strömungswiderstand hat, der mit dem offenen Ende des Zulaufrohrs derart korrespondiert, dass der Bereich zwischen der Öffnung des offenen Endes und des Strömungswiderstandes etwa radial zur Drehachse von dem Kühlmedium durchströmbar ist.In another embodiment, the at least one inlet pipe opening located within the shaft is an open end of the inlet pipe. The cooling medium thus flows out of the open end of the inlet pipe into the hollow shaft. In order to distribute the cooling medium evenly in the hollow shaft, it is advantageous if the closed end of the motor shaft is formed by a cover or insert that has an elevation on the inside that has a flow resistance at its end that communicates with the open end of the Inlet pipe corresponds in such a way that the region between the opening of the open end and the flow resistance can flow through the cooling medium approximately radially to the axis of rotation.

Es ist allgemein bevorzugt, wenn das Zulaufrohr zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zulaufrohr koaxial in der Motorwelle angeordnet ist.It is generally preferred if the feed pipe is cylindrical, in particular circular-cylindrical. It is advantageous if the inlet pipe is arranged coaxially in the motor shaft.

Es kann sein, dass das Zulaufrohr vollständig in der Motorwelle aufgenommen ist. In diesem Fall wird bevorzugt das Zulaufrohr im Inneren der Motorwelle an dieser befestigt, bevorzugt verschraubt, eingepresst, geschweißt oder dergleichen. Zudem kann eine Düse eingesetzt werden, durch die das Kühlmedium in das Zulaufrohr geleitet wird.It may be that the inlet pipe is completely contained in the motor shaft. In this case, the inlet pipe is preferably fastened to the motor shaft inside the motor shaft, preferably screwed, pressed in, welded or the like. In addition, can a nozzle can be used through which the cooling medium is fed into the inlet pipe.

Weiterhin ist ein Elektromotor, insbesondere Permanentmagnet-Synchronmotor, bevorzugt als Traktionsmotor für Kraftfahrzeuge, mit einer zuvor beschriebenen Motorwellenanordnung vorgesehen, wobei der Permanentmagnet-Synchronmotor einen Rotor mit Permanentmagneten umfasst, der strömungsmäßig mit den Öffnungen der Motorwelle verbunden ist und somit von dem Kühlmedium durchströmbar ist. Bevorzugt ist der Motor ein Innenläufer-PMSM. Der Rotor umgibt die Motorwelle der Motorwellenanordnung und ist an dieser drehfest befestigt. Die Lage und Anzahl der Öffnungen in der Hohlwelle sind bevorzugt so gewählt, dass das Kühlmedium gleichmäßig in den Rotor zur Kühlung strömen kann. Vorzugsweise sind jeweils im Endbereich diametral angeordneten Öffnungen vorgesehen. Danach fließt das Kühlmedium vorzugsweise ab und durchströmt den Stator und den gesamten Motorraum bevor es durch eine Öffnung in die Rotoranordnung bzw. das Zulaufrohr zurückgeführt wird.Furthermore, an electric motor, in particular a permanent magnet synchronous motor, preferably as a traction motor for motor vehicles, is provided with a motor shaft arrangement as described above, the permanent magnet synchronous motor comprising a rotor with permanent magnets, which is fluidically connected to the openings of the motor shaft and can therefore be flowed through by the cooling medium . Preferably the motor is an internal rotor PMSM. The rotor surrounds the motor shaft of the motor shaft arrangement and is attached to it in a rotationally fixed manner. The position and number of openings in the hollow shaft are preferably selected in such a way that the cooling medium can flow evenly into the rotor for cooling. Openings arranged diametrically in each case are preferably provided in the end region. The cooling medium then preferably flows off and flows through the stator and the entire engine compartment before it is returned through an opening into the rotor arrangement or the inlet pipe.

Bevorzugt wird der Elektromotor in einer elektrischen Antriebseinheit für batterieelektrische Fahrzeug oder Hybridelektrofahrzeuge aufweisend eine Fahrzeugachse und ein Getriebe eingesetzt. Solche Einheiten sind auch unter dem Begriff „E-Achse“ bekannt.The electric motor is preferably used in an electric drive unit for battery electric vehicles or hybrid electric vehicles having a vehicle axle and a transmission. Such units are also known under the term "E-axis".

Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind dabei in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

  • 1: eine räumliche Darstellung einer Motorwellenanordnung,
  • 2: eine räumliche Ansicht eines Zulaufrohrs der Motorwellenanordnung der 1,
  • 3: einen Querschnitt durch die Motorwellenanordnung der 1,
  • 4: eine räumliche Ansicht einer weiteren Motorwellenanordnung, sowie
  • 5: einen Längsschnitt durch die Motorwellenanordnung der 4.
Two preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Identical or functionally identical components are provided with the same reference symbols in the figures. Show it:
  • 1 : a spatial representation of a motor shaft arrangement,
  • 2 : a spatial view of an inlet pipe of the motor shaft arrangement of FIG 1 ,
  • 3 : a cross-section through the motor shaft assembly 1 ,
  • 4 : a spatial view of another motor shaft arrangement, as well as
  • 5 : a longitudinal section through the motor shaft assembly 4 .

In 1 ist eine Motorwellenanordnung 1 eines Innenläufer-PMSM dargestellt. Ein nicht dargestellter Rotor umgibt eine Motorwelle 2 der Motorwellenanordnung 1 und ist an dieser drehfest befestigt. Die Motorwelle 2 definiert mit ihrer Rotationsachse und/oder Symmetrieachse eine Drehachse D. Eine Rotoranordnung aus Rotor und Motorwelle ist koaxial aufgebaut. Die Innenseite des Rotors liegt in Anlage mit der Außenseite der Motorwelle. Die Motorwelle 2 ist als Hohlwelle mit einem offenen Ende 3 und einem geschlossenen Ende 4 ausgebildet. Sie bildet einen Kanal zum Durchfluss des Kühlmediums. Die Motorwellenanordnung 1 weist ein Zulaufrohr 5 auf, welches zur Zufuhr eines Kühlmittels in die Hohlwelle ausgebildet ist. Das Zulaufrohr 5 ist in Bezug auf die Drehachse D koaxial in der Motorwelle 2 angeordnet. Es erstreckt sich in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D über etwa die Hälfte der axialen Länge der Motorwelle 2. Es weist ein offenes Ende 6 zur Einleitung des Kühlmittels und ein geschlossenes Ende 7 auf. Das Zulaufrohr 5 weist an seinem in der Motorwelle liegenden geschlossenen Ende 7 mehrere durchsetzende Öffnungen 8 im Bereich der Mantelfläche 9 auf. Die Öffnungen 8 sind schlitzförmig und erstrecken sich jeweils mit ihrer Längsachse parallel zur Drehachse D. Die Öffnungen 8 sind entlang des Umfangs gleichmäßig beabstandet. Die Öffnungen 8 liegen im mittleren Bereich der Motorwelle 2 und sind somit zentral in der Welle 2 angeordnet.In 1 a motor shaft arrangement 1 of an internal rotor PMSM is shown. A rotor, not shown, surrounds a motor shaft 2 of the motor shaft arrangement 1 and is attached to it in a rotationally fixed manner. The motor shaft 2 defines an axis of rotation D with its axis of rotation and/or axis of symmetry. A rotor arrangement made up of rotor and motor shaft is constructed coaxially. The inside of the rotor is in contact with the outside of the motor shaft. The motor shaft 2 is designed as a hollow shaft with an open end 3 and a closed end 4 . It forms a channel for the flow of the cooling medium. The motor shaft arrangement 1 has an inlet pipe 5 which is designed to feed a coolant into the hollow shaft. The inlet pipe 5 is arranged coaxially in the motor shaft 2 with respect to the axis of rotation D. It extends in the axial direction in relation to the axis of rotation D over approximately half the axial length of the motor shaft 2. It has an open end 6 for introducing the coolant and a closed end 7. The inlet pipe 5 has a plurality of penetrating openings 8 in the area of the lateral surface 9 at its closed end 7 lying in the motor shaft. The openings 8 are slot-shaped and each extend with their longitudinal axis parallel to the axis of rotation D. The openings 8 are spaced evenly along the circumference. The openings 8 are in the middle area of the motor shaft 2 and are thus arranged centrally in the shaft 2 .

Zwischen einer Außenseite des Zulaufrohrs 5 und einer Innenseite der Motorwelle 2 ist ein Zwischenraum 10 zur Aufnahme eines Kühlmittels gebildet. Der Außendurchmesser des Zulaufrohrs 5 ist dabei kleiner als der Innendurchmesser der Motorwelle 2, sodass der Zwischenraum 10 ein Ringraum ist. Das offene Ende 3 der Motorwelle ist gegenüber dem Zulaufrohr 5 abgedichtet.An intermediate space 10 for receiving a coolant is formed between an outside of the inlet pipe 5 and an inside of the motor shaft 2 . The outer diameter of the inlet pipe 5 is smaller than the inner diameter of the motor shaft 2, so that the intermediate space 10 is an annular space. The open end 3 of the motor shaft is sealed off from the inlet pipe 5 .

Ein flüssiges Kühlmittel wird ausschließlich durch das Zulaufrohr 5 in die Motorwelle 2 geleitet. Die Pfeile zeigen schematisch die Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Durch die Öffnungen 8 in dem Zulaufrohr 5 tritt das Kühlmittel radial in den Zwischenraum 10 zwischen Motorwelle 2 und Zulaufrohr 5 aus und gelangt mittig in die Welle 2. Von dort ausgehend wird das Kühlmittel in dem Kanal der gesamten Welle 2 verteilt. Die Motorwelle 2 weist durchsetzende Öffnungen 11 auf, durch die das Kühlmittel in den Rotor geleitet wird. Es können zudem in dem Rotor Kühlkanäle vorgesehen sein, so dass das Kühlmittel gezielt an den Magneten vorbeigeführt werden kann. Die durchsetzenden Öffnungen 11 sind bevorzugt diametral und an zwei unterschiedlichen axialen Positionen in der Motorwelle 2 vorgesehen. Eine erste Position 12 befindet sich nahe dem offenen Ende 3 und eine zweite Position 13 befindet sich nahe dem geschlossenen Ende 4. An jeder Position 12,13 sind zwei sich gegenüberliegende Öffnungen vorgesehen. Der axiale Abstand in Längsrichtung zwischen den beiden Positionen 12,13 und den Öffnungen 8 ist dabei etwa gleich.A liquid coolant is fed into the motor shaft 2 exclusively through the inlet pipe 5 . The arrows indicate schematically the flow direction of the coolant. The coolant exits radially through the openings 8 in the inlet pipe 5 into the intermediate space 10 between the motor shaft 2 and the inlet pipe 5 and reaches the center of the shaft 2 . From there, the coolant is distributed in the channel of the entire shaft 2 . The motor shaft 2 has penetrating openings 11 through which the coolant is conducted into the rotor. In addition, cooling channels can be provided in the rotor, so that the coolant can be guided past the magnets in a targeted manner. The penetrating openings 11 are preferably provided diametrically and at two different axial positions in the motor shaft 2 . A first position 12 is close to the open end 3 and a second position 13 is close to the closed end 4. At each position 12,13 two opposite openings are provided. The axial distance in the longitudinal direction between the two positions 12,13 and the openings 8 is approximately the same.

In der 2 ist im Detail das Zulaufrohr 5 dargestellt. Es ist zylindrisch und weist in unmittelbarer Nähe zu seinem geschlossenen Ende 7 die Öffnungen 8 zum radialen Einspritzen des Kühlmittels in den Zwischenraum auf. In the 2 the inlet pipe 5 is shown in detail. It is cylindrical and has, in the immediate vicinity of its closed end 7, the openings 8 for injecting the coolant radially into the intermediate space.

3 zeigt einen Querschnitt durch die Motorwellenanordnung 1 auf axialer Höhe der Öffnungen des Zulaufrohrs. Das Kühlmittel wird in der axialen Mitte der Motorwelle 2 in den Zwischenraum 10 geleitet und kommt erst dort in Kontakt mit der Innenseite 20 der Motorwelle 2. Von dort aus verteilt sich das Kühlmittel unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 2 gleichmäßig im Zwischenraum 10. Durch die jeweils im Endbereich diametral angeordneten Öffnungen der Motorwelle 11 strömt das Kühlmedium aus der Motorwellenanordnung 1 in den nicht dargestellten Rotor. Danach fließt das Kühlmedium ab und durchströmt den Stator und den gesamten Motorraum bevor es durch eine Öffnung in die Rotoranordnung bzw. das Zulaufrohr zurückgeführt wird. 3 shows a cross section through the motor shaft arrangement 1 at the axial level of the openings of the inlet pipe. The coolant is fed into the intermediate space 10 in the axial center of the motor shaft 2 and only there does it come into contact with the inside 20 of the motor shaft 2. From there, the coolant is distributed evenly in the intermediate space 10, regardless of the rotational speed of the motor shaft 2 The cooling medium flows out of the motor shaft arrangement 1 into the rotor (not shown) in each of the diametrically arranged openings in the end region of the motor shaft 11 . The cooling medium then flows out and flows through the stator and the entire engine compartment before it is fed back through an opening into the rotor arrangement or the inlet pipe.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Motorwellenanordnung 1. Im Folgenden werden ausschließlich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Das Zulaufrohr 5 weist zwei offene Enden 6,70 auf. Das Zulaufrohr 5 ist zylindrisch und mit der Motorwelle auf der Innenseite verschraubt. Das Kühlmedium wird in die Motorwelle durch das Zulaufrohr 5 geleitet und tritt an dem offenen Ende 70 in den Kanal aus. Das geschlossene Ende 4 der hohlzylindrischen Motorwelle 2 ist durch einen Deckel 14 bzw. Einsatz gebildet. Der Deckel 14 weist auf der Innenseite eine Erhebung 140 auf, die in den Kanal ragt. An dem Ende der Erhebung 140 ist ein Strömungswiderstand 141 angeordnet, der derart ausgeformt ist, dass der Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Zulaufrohrs 5 ist. Der Strömungswiderstand 141 ist tellerförmig und in Axialrichtung beabstandet zu dem offenen Ende des Zulaufrohrs 70 platziert. Der Abstand ist derart gewählt, dass das aus dem Zulaufrohr 5 austretende Kühlmittel radial nach außen strömt und sich erst danach gleichmäßig in der Welle 2 bzw. dem Kanal verteilt. 4 shows a second embodiment of the motor shaft arrangement 1 according to the invention. Only the differences from the first embodiment are described below. The inlet pipe 5 has two open ends 6.70. The inlet pipe 5 is cylindrical and screwed to the motor shaft on the inside. The cooling medium is fed into the motor shaft through the inlet pipe 5 and exits at the open end 70 into the duct. The closed end 4 of the hollow-cylindrical motor shaft 2 is formed by a cover 14 or insert. The cover 14 has an elevation 140 on the inside which protrudes into the channel. A flow resistance 141 is arranged at the end of the elevation 140 and is shaped in such a way that the outside diameter is larger than the inside diameter of the inlet pipe 5 . The flow resistance 141 is plate-shaped and placed at a distance from the open end of the inflow pipe 70 in the axial direction. The distance is selected in such a way that the coolant emerging from the inlet pipe 5 flows radially outwards and only then is evenly distributed in the shaft 2 or the channel.

In der 5 ist ein Längsschnitt durch die zuvor beschriebene Anordnung dargestellt. Das Kühlmittel wird durch eine Düse 15 in das Zulaufrohr 5 geleitet. Das Zulaufrohr 5 befindet sich somit vollständig innerhalb der Motorwelle 2. Das Zulaufrohr 5 ist an der Motorwelle 2 befestigt und das offene Ende der Motorwelle 3 wird durch das Zulaufrohr 5 abgedichtet. Die Hohlwelle 2 definiert somit einen in Axialrichtung abgeschlossenen Raum 16. In the 5 a longitudinal section through the arrangement described above is shown. The coolant is fed into the inlet pipe 5 through a nozzle 15 . The inlet pipe 5 is thus completely inside the motor shaft 2. The inlet pipe 5 is fixed to the motor shaft 2 and the open end of the motor shaft 3 is sealed by the inlet pipe 5. The hollow shaft 2 thus defines a space 16 that is closed off in the axial direction.

Durch die Düse 15 wird die Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, in das Welleninnere eingeleitet. In etwa der Mitte der Welle 2 tritt die Flüssigkeit radial nach außen aus dem Zulaufrohr 5 in den das Zulaufrohr umgebenden Teil des Raums 16 aus und strömt gleichmäßig zu den Öffnungen 11 in der Welle. Die Öffnungen 11 sind diametral angeordnet. Die Öffnungen eines Endes 12 sind dabei um 90° in Umfangsrichtung versetzt zu den Öffnungen des anderen Endes 13 platziert.The cooling liquid, in particular oil, is introduced into the interior of the shaft through the nozzle 15 . Approximately in the middle of the shaft 2, the liquid emerges radially outwards from the inlet pipe 5 into the part of the space 16 surrounding the inlet pipe and flows evenly to the openings 11 in the shaft. The openings 11 are arranged diametrically. The openings at one end 12 are offset by 90° in the circumferential direction relative to the openings at the other end 13 .

Claims (11)

Motorwellenanordnung (1) aufweisend eine Motorwelle (2), die als Hohlwelle mit einem offenen Ende (4) und einem geschlossenen Ende (5) ausgebildet ist und die einen Raum (16) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (2) zumindest teilweise von einem Zulaufrohr (5) durchsetzt ist, das sich in den Raum (16) erstreckt und das einen Zulauf für ein Kühlmedium in die Motorwelle (2) bildet, wobei das Zulaufrohr (5) wenigstens eine innerhalb der Motorwelle (2) liegende Öffnung (8,70) aufweist, die strömungsmäßig mit dem das Zulaufrohr umgebenden Teil des Raums verbunden ist, und wobei die Motorwelle (2) durchsetzende Öffnungen (11) aufweist, die von dem Kühlmedium aus dem Teil des Raums nach außen hin durchströmbar sind und die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung (8,70) des Zulaufrohrs in einem Bereich zwischen 30% und 70% der axialen Länge der Motorwelle (2) liegt.Motor shaft arrangement (1) having a motor shaft (2) which is designed as a hollow shaft with an open end (4) and a closed end (5) and which encloses a space (16), characterized in that the motor shaft (2) at least partially is penetrated by an inlet pipe (5) which extends into the space (16) and which forms an inlet for a cooling medium into the motor shaft (2), the inlet pipe (5) having at least one opening ( 8,70), which is fluidically connected to the part of the space surrounding the inlet pipe, and wherein the motor shaft (2) has openings (11) passing through it, through which the cooling medium can flow from the part of the space to the outside and which at least an opening (8,70) of the inlet pipe lying within the motor shaft lies in a range between 30% and 70% of the axial length of the motor shaft (2). Motorwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen der wenigstens einen innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung (8,70) des Zulaufrohrs und den die Motorwelle durchsetzenden Öffnungen (11) etwa gleich ist.motor shaft arrangement claim 1 , characterized in that the axial distance between the at least one opening (8, 70) of the inlet pipe located within the motor shaft and the openings (11) penetrating the motor shaft is approximately the same. Motorwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung des Zulaufrohrs (8,70) auf etwa der Hälfte der axialen Länge der Motorwelle (2) liegt.motor shaft arrangement claim 1 or 2 , characterized in that the at least one opening of the inlet pipe (8,70) located within the motor shaft is located at approximately half the axial length of the motor shaft (2). Motorwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung des Zulaufrohrs (8) derart ausgestaltet ist, dass das Zulaufrohr (5) radial zur Drehachse der Motorwelle (D) nach außen durchströmbar ist.Motor shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one opening of the inlet pipe (8) located within the motor shaft is designed in such a way that the inlet pipe (5) can be flowed through to the outside radially to the axis of rotation of the motor shaft (D). Motorwellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung des Zulaufrohrs (8) eine Vielzahl an Öffnungen umfasst, die im Bereich der Mantelfläche des Zulaufrohrs liegen und in Umfangsrichtung zur Drehachse gleichmäßig beabstandet sind.motor shaft arrangement claim 4 , characterized in that the at least one opening of the inlet pipe (8) lying within the motor shaft comprises a multiplicity of openings which lie in the region of the lateral surface of the inlet pipe and are spaced evenly in the circumferential direction to the axis of rotation. Motorwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine innerhalb der Motorwelle liegende Öffnung des Zulaufrohrs (70) ein offenes Ende des Zulaufrohrs ist.Motor shaft assembly according to any one of the preceding Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one opening of the inlet pipe (70) lying within the motor shaft is an open end of the inlet pipe. Motorwellenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Ende der Motorwelle (4) durch einen Deckel (14) gebildet ist, der auf der Innenseite eine Erhebung (140) aufweist, die an ihrem Ende einen Strömungswiderstand (141) hat, der mit dem offenen Ende des Zulaufrohrs (70) derart korrespondiert, dass der Bereich zwischen der Öffnung des offenen Endes und des Strömungswiderstandes (141) etwa radial zur Drehachse (D) von dem Kühlmedium durchströmbar ist.motor shaft arrangement claim 6 , characterized in that the closed end of the motor shaft (4) is formed by a cover (14) which has an elevation (140) on the inside which has a flow resistance (141) at its end which is connected to the open end of the Inlet pipe (70) corresponds in such a way that the area between the opening of the open end and the flow resistance (141) can flow through the cooling medium approximately radially to the axis of rotation (D). Motorwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufrohr (5) zylindrisch ist.Motor shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pipe (5) is cylindrical. Motorwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufrohr (5) vollständig in der Motorwelle (2) aufgenommen ist.Motor shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pipe (5) is completely accommodated in the motor shaft (2). Elektromotor mit einer Motorwellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor einen Rotor mit Permanentmagneten umfasst, der strömungsmäßig mit den Öffnungen der Motorwelle (11) verbunden ist und somit von dem Kühlmedium durchströmbar ist.Electric motor with a motor shaft arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the electric motor comprises a rotor with permanent magnets which is fluidically connected to the openings of the motor shaft (11) and can therefore be flowed through by the cooling medium. Elektrische Antriebseinheit für batterieelektrische Fahrzeug oder Hybridelektrofahrzeuge aufweisend eine Fahrzeugachse, ein Getriebe und einen Elektromotor nach Anspruch 10.Electric drive unit for battery electric vehicle or hybrid electric vehicle having a vehicle axle, a transmission and an electric motor claim 10 .
DE102020121663.7A 2020-08-18 2020-08-18 Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe Withdrawn DE102020121663A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020121663.7A DE102020121663A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe
PCT/EP2021/072976 WO2022038204A1 (en) 2020-08-18 2021-08-18 Motor shaft arrangement having a motor shaft and feed pipe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020121663.7A DE102020121663A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020121663A1 true DE102020121663A1 (en) 2022-02-24

Family

ID=77666494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020121663.7A Withdrawn DE102020121663A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020121663A1 (en)
WO (1) WO2022038204A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017214232A1 (en) 2016-06-07 2017-12-14 Tesla, Inc. Electric motor cooling system
DE102016225523A1 (en) 2016-12-20 2018-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine, temperature control system and temperature control process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016004931B4 (en) * 2016-04-23 2021-01-14 Audi Ag Electrical machine and method for operating an electrical machine
DE102018204691A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Fluid distributor for fluid cooling of a hollow shaft
DE102018221569A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Thyssenkrupp Ag Rotor device for an electrical machine and electrical machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017214232A1 (en) 2016-06-07 2017-12-14 Tesla, Inc. Electric motor cooling system
DE102016225523A1 (en) 2016-12-20 2018-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine, temperature control system and temperature control process

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022038204A1 (en) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013020332A1 (en) Electric machine i.e. asynchronous machine, for use in drive train of e.g. hybrid vehicle, has shaft comprising outlet opening for guiding coolant from channel of shaft to surrounding of shaft, and duct element comprising flow opening
DE102014113412B3 (en) Flow-cooled coolant pump with wet rotor
WO2021176309A1 (en) Rotor arrangement having a liquid-cooled rotor
DE102021111321A1 (en) Rotor device for an electrical machine
EP0623988B1 (en) Electrical machine
DE102014018223A1 (en) Electrical machine, in particular asynchronous machine
DE102013020324A1 (en) Electric machine i.e. asynchronous machine, for use in drive train of e.g. electric vehicle, has duct element comprising channel running diagonal to axial direction of shaft for guiding coolant from channel of shaft to environment of shaft
DE102013020331A1 (en) Electric machine e.g. asynchronous motor for hybrid vehicles, has short-circuiting ring that is provided with coolant channel which is obliquely extended in radial direction of rotor
DE102021111700A1 (en) end winding cooling
DE102023109925A1 (en) HEAT MANAGEMENT ASSEMBLY AND METHOD FOR ELECTRICAL MACHINE
DE102021131448A1 (en) Cooling device for a stator with a cooling jacket outside an inner housing part
EP3739731A1 (en) Guiding device for a winding head of an electric machine comprising cooling fluid and electric machine
DE102021213255A1 (en) Rotor arrangement for an electric machine, electric machine with the rotor arrangement and vehicle with the electric machine
DE102010007636B4 (en) Electric machine arrangement
DE102011052085A1 (en) Permanent magnet synchronous machine for e.g. electric vehicle, has two conduits for passing and discharging cooling mediums respectively in rotor
DE112016000819T5 (en) Electric rotary machine, preferably for a hybrid motor vehicle
DE102022208028A1 (en) Electric machine
DE102023117610B3 (en) Rotor of an electric motor with stator cooling
DE102022121843A1 (en) Stator for an electrical machine
DE102015219669A1 (en) Electric machine with a cooling device
DE102020121663A1 (en) Motor shaft arrangement with motor shaft and inlet pipe
DE102021002993A1 (en) Cooling device for cooling an electrical machine, as well as electrical machine with a corresponding cooling device
DE102022004841A1 (en) Rotor for an axial flow machine, in particular of a motor vehicle, and axial flow machine for a motor vehicle
DE102018212654A1 (en) Cooling an electrical machine
DE102022208254A1 (en) Cooling arrangement for cooling a hybrid vehicle or an electrically powered vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee