Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fluidtemperierung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

Eine derartige gattungsgemäße Anordnung ist bereits mit der EP 2 541 737 A2 bekannt geworden und dort insbesondere zur Fluidkühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine ausgebildet. Dabei weist der Rotor eine hohle Rotorwelle mit einer zu kühlenden inneren Oberfläche auf, welche eine Wärmeaustauschfläche bildet und in welche ein als ein hohlzylindrisches Einsatzteil ausgebildetes Fluidleitelement eingesetzt ist. Innerhalb des Einsatzteils verläuft ein Hinhauptkanal des Kühlfluids, wobei von diesem unter einem Winkel zur Mittelachse des Rotors eine Mehrzahl von Zuleitabschnitten bildenden Abzweigkanälen ausgehen, welche das Kühlfluid durch einen radialen Spaltraum auf die zu kühlende Oberfläche leiten und wobei das im Wärmeaustausch stehende Kühlfluid durch diesen Raum hindurch axial aus der Anordnung heraus abtransportiert wird.

Obwohl die mit der EP 2 541 737 A2 bekannt gewordene Anordnung bereits eine Verbesserung der Wärmeableitung im Vergleich zu einer Welleninnenkühlung mittels eines bloßen ein- oder zweifachem axialen Durchströmen eines Kühlfluids durch die Rotorwelle erbringen konnte, bleibt der damit erzielbare Wärmeübergangskoeffizient, welcher als ein Proportionalitätsfaktor die Intensität des Wärmeübergangs an der Innenoberfläche der Rotorwelle bestimmt, hinter den Erwartungen zurück. Bei Auftreten von vergleichsweise hohen Verlustleistungen eines Rotors ist eine Wärmeabführung ungenügend und verbesserungsbedürftig.

Von diesem Stand der Technik ausgehend stellt sich die Erfindung bei einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs die grundsätzliche Aufgabe, eine effektivere Temperierung einer Wärmeaustauschfläche und damit eines dieser thermisch zugeordneten Objekts zu erzielen, wobei insbesondere ein Wärmeübergangskoeffizient der Anordnung gesteigert werden soll. Die vorstehend genannte Aufgabe wird mittels einer gattungsgemäßen Anordnung mit den im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.

In der Beschreibung werden mit Bezug auf eine zu einer Wärmeaustauschfläche hingerichteten Fluidströmung bzw. einen solchen Fluidkanal als Wortbestandteil, sofern dieses nicht anders erläutert oder anders aus dem Zusammenhang entnehmbar ist, die Silben„hin" und„zu" und mit Bezug auf eine von der Wärmeaustauschfläche weg gerichteten Fluidströmung die Silben„rück" und„ab" verwendet.

Es wird somit eine Anordnung zur Fluidtemperierung vorgeschlagen, welche zunächst eine Wärmeaustauschfläche, eine Hinkanalanordnung zur Zuführung eines Fluidzustroms zu der Wärmeaustauschfläche mit einem Hinhauptkanal und eine Rückkanalanordnung zur Abführung eines Fluidrückstroms von der Wärmeaustauschfläche mit einem Rückhauptkanal umfasst. Dabei weist die Hinkanalanordnung mehrere Zuleitabschnitte auf, welche mit dem Hinhauptkanal in Fluidverbindung stehen und durch welche der Fluidzustrom in mehreren räumlich separaten Fluid- Teilzuströmen unter einem Winkel auf die Wärmeaustauschfläche gerichtet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Rückkanalanordnung in einem Wechselwirkungsbereich mit der Wärmeaustauschfläche gegenständlich ausgebildete Ableitabschnitte aufweist. Diese Ableitabschnitte sind zur Führung von einzelnen, von der Wärmeaustauschfläche abgeführten Fluid-Teilabströmen vorgesehen, welche dabei insbesondere räumlich separat von den Fluid-Teilzuströmen geführt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine effektive Wärmeübertragung von der betrachteten Wärmeaustauschfläche auf ein Fluid maßgeblich von einer ungehinderten Ausbreitung der Fluid-Teilzuströme in Richtung der Wärmeaustauschfläche abhängt. Bei der eingangs erwähnten und aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung werden die einzelnen Fluid-Teilzuströme bei deren Ausbreitung in Richtung der Wärmeaustauschfläche innerhalb eines Spaltraumes sehr stark von einem quer zu diesen verlaufenden und diese einzelnen Strömungspfade kreuzenden Fluidstrom gestört. Dabei erfahren diese Fluid-Teilzuströme eine Änderung der Strömungsrichtung und werden hierbei in Richtung eines kreuzenden Fluidrück- stroms axial und etwa parallel zur Wärmeaustauschfläche abgelenkt. Durch eine solche, zu einem beträchtlichen Teil parallele Strömungsführung an der Wärmeaustauschfläche und der damit verbundenen Ausbildung einer stabilen Grenzschicht ist der Wärmeübergangskoeffizient vergleichsweise gering. Zudem steigt unerwünscht der Druckverlust durch die ständige Durchmischung der axialen RückStrömung mit den Fluid-Teilzuströmen außerhalb dieser Grenzschicht.

Um den Wandwärmeübergangskoeffizienten lokal deutlich zu erhöhen wird vorgeschlagen, die Fluid-Teilzuströme und die diese beeinflussende Querströmung räumlich in einem als Spaltraum ausgebildeten Wechselwirkungsbereich mit der Wärmeaustauschfläche zu separieren, so dass eine Kreuzung der beteiligten Fluidströ- mungen vermieden wird.

Unter dem Begriff Temperierung soll dabei sowohl eine Erwärmung als auch eine Kühlung verstanden werden, wobei die vorgeschlagene Anordnung für beide Möglichkeiten gleichermaßen geeignet ist.

Eine Wärmeaustauschfläche kann eine unmittelbare Oberfläche eines zu temperierenden Objekts sein oder eine mit dieser zumindest im Wärmeaustauschkontakt stehende Fläche sein, zum Beispiel eine als Wärmeaustauschfläche fungierende Oberfläche bzw. Montagefläche eines Kühl- oder Heizkörpers, mit welcher sich ein zu temperierendes Objekt in unmittelbarer oder zum Beispiel auch über Zwischenlagen in mittelbarer Anlage zum Wärmeaustausch befinden kann.

Die Wärmeaustauschfläche kann eine innere oder eine äußere Oberfläche sein und von deren Gestalt eben oder gekrümmt, insbesondere eine zylindrische Innen- oder Au ßenumfangsf lache sein. Auch diesbezüglich ist die vorgeschlagene Anordnung grundsätzlich unabhängig von der Art und Form der Wärmeaustauschfläche. Weiter sind die Zuleitabschnitte nicht parallel, sondern unter einem Winkel zur betrachteten Wärmeaustauschfläche geführt. Ansonsten können die Zuleitabschnitte eine beliebige Anordnung bilden und beispielsweise eine lineare, das heißt zellenförmige Anordnung oder eine zweidimensionale Anordnung in Form eines Arrays bzw. einer Matrix bilden. Bei einer zylindrischen Anordnung kann zusätzlich eine Verteilung der Zuleitabschnitte in Umfangsrichtung vorliegen.

Hinsichtlich der Strömungsführung des Fluids liegt in Bezug auf die Wechselwirkung mit der Wärmeaustauschfläche nunmehr eine Symmetrie vor, da eine Aufteilung des Fluids in Teilströme sowohl vor als auch nach der Wechselwirkung mit der Wärmeaustauschfläche gegeben ist. Die Strömungsrichtung in der Rückkanalanordnung kann der Strömungsrichtung der Hauptkanalanordnung entsprechen, entgegengesetzt zu dieser sein oder in eine noch andere Richtung verlaufen. Als ein Fluid kommen grundsätzlich Flüssigkeiten als auch Gase in Betracht, wobei als Medium mit Vorteil Wasser, Öl oder andere bekannte Mittel eingesetzt werden können.

Mit Vorteil kann einem Zuleitabschnitt wenigstens ein Ableitabschnitt zugeordnet sein, welcher sich strömungsmässig an den Zuleitabschnitt anschließt. Das bedeutet, dass ein auf die Wärmeaustauschfläche gerichteter Fluid-Teilzustrom auf dessen Rückweg von der Wärmeaustauschfläche in einem oder mehreren Ableitabschnitten und entsprechend in einem oder mehreren Fluid-Teilabströmen geführt werden kann. Eine Wechselwirkung mit weiteren Fluid-Teilzuströmen tritt dabei nicht auf. Ebenso können die Fluid-Teilabströme von mehreren Fluid-Teilzuströmen räumlich zumindest über eine gewisse Distanz separat geführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rückkanalanordnung zumindest einen Rückkanal aufweisen, welcher mit dem Rückhauptkanal in Fluidverbindung steht oder diesen ausbildet und in welchen mehrere Ableitkanäle von verschiedenen Fluid-Teilabströmen münden können. In einem Rückkanal findet somit eine Wiedervereinigung von mehreren durch verschiedene Zuleitabschnitte geflossenen Fluid- Teilzuströmen unter Ausbildung eines Rückkanalstroms statt. Schließlich können mehrere Rückkanäle vorgesehen werden, welche gemeinsam zu einem Fluidrück- strom in einem Rückhauptkanal münden. Zur Maximierung des Wärmeübergangskoeffizienten kann mit besonderem Vorteil ein Fluid-Teilzustromkanal als ein Staupunktstromkanal ausgebildet sein, wobei dessen Fluid-Teilzustrom im Wesentlichen senkrecht auf die betrachtete Wärmeaustauschfläche gerichtet ist.

Zur konstruktiven Ausbildung der Kanalanordnung wird ein Fluidleitelement mit einer zugeordneten Wärmeaustauschfläche vorgeschlagen, wobei die Zuleitabschnitte der Hinkanalanordnung in dem Fluidleitelement ausgebildet sind. Weiter werden mit Vorteil die Ableitabschnitte und der zumindest eine Rückkanal von dem Fluidleitelement und/oder von der Wärmeaustauschfläche begrenzt. Zu diesem Zweck können entsprechende Strukturen entweder an der betrachteten Wärmeaustauschfläche und/oder an dem Fluidleitelement vorgesehen sein, so dass beim Durchströmen der Ableitabschnitte und des zumindest einen Rückkanals ein weiterer Wärmeaustausch mit dem Fluid erfolgen kann.

Das Fluidleitelement kann günstiger Weise aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel einem Kupferwerkstoff, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen und kann sich zumindest bereichsweise, also mit einzelnen Oberflächenbereichen, an denen keine Fluidkanäle vorgesehen sind, mit der betrachteten Wärmeaustauschfläche in Anlagekontakt befinden. Damit kann mittels Wärmeleitung ein direkter Übergang einer Verlustwärme in das Fluidleitelement und von dort in ein Fluid erfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform kann mit besonderem Vorteil die bisher erläuterte Anordnung zur Fluidkühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine ausgebildet sein, wobei der Rotor eine hohle Rotorwelle mit einer zu kühlenden inneren Wärmeaustauschfläche aufweist. Dabei kann das Fluidleitelement als ein hohlzylindrisches Einsatzteil, insbesondere als eine Innenwelle ausgeführt sein, wobei der Hinhauptkanal innerhalb und vorzugsweise zentral innerhalb des Einsatzteils ausgebildet ist und sich darin axial erstreckt. Mit zunehmender axialer Erstreckung kann zur Wahrung der Druckverhältnisse des Fluidzustroms ein wirksamer Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung des Fluids abnehmend ausgeführt sein. Weiter können die Zuleitabschnitte von radial innen nach radial außen vorzugsweise also als Radi- aldurchgänge ausgeführt sein. Noch weiterhin können zumindest auch ein Rückkanal und Ableitabschnitte an der Außenfläche des Einsatzteils verlaufen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Fluid-Temperierung mit einem Fluidlei- telement und einer zugeordneten Wärmeaustauschfläche;

Fig. 2 eine schematische Darstellung von an der Anordnung von Fig. 1 auftretenden Fluid-Strömen;

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung des Fluidleitelements von Fig. 1 ;

Fig. 4 eine axiale Schnittdarstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine mit einer Anordnung zur Welleninnenkühlung;

Fig. 5 die Anordnung zur Welleninnenkühlung mit einem in der Rotorwelle angeordneten Fluidleitelement;

Fig. 6a ein Radialschnittdarstellung des Fluidleitelements von Fig. 4 mit daran angeordneten Zuleit- und Ableitabschnitten für ein Fluid;

Fig. 6b eine weitere Radialschnittdarstellung des Fluidleitelements in einer von

Fig. 5a abweichenden Schnittlage;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Fluidleitelements von Fig. 4.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf eine mehrfache Beschreibung identischer Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbarer Komponenten in verschiedenen Ausführungsbeispielen verzichtet und es werden diesbezüglich lediglich Unterschiede der Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Anordnung 10a zur Fluidtemperierung, welche insgesamt als ein Temperierkörper 12, also als ein Kühl- und/oder Heizkörper ausgebildet ist und welcher ein Fluidleitelement 50 mit einem aufgesetzten Deckelement 14 umfasst. Dabei bildet eine zu dem Fluidleitelement 50 gerichtete ebene Oberfläche 14a des Deckelements 14 eine Wärmeaustauschfläche 16 aus. Das Fluidleitelement 50 und insbesondere das Deckelement 14 sind hier aus einem Kupferwerkstoff gefertigt und befinden sich zumindest abschnittweise in direkter gegenseitiger Anlage. Das Deckelement 14 kann sich mit einer freien Oberfläche 14b mit einem zu temperierenden Objekt in Anlage und somit im Wärmeaustauschkontakt befinden oder selbst das zu temperierende Objekt bilden.

Bei der Anordnung 10a tritt durch das Deckelement 14 und damit durch die Wärmeaustauschfläche 16 ein Wärmestrom 18 in Richtung des Fluidleitelements 50 auf. Das Fluidleitelement 50 ist dazu ausgebildet, ein an die Anordnung 10a herangeführtes Fluid, insbesondere ein Kühlfluid in einer nachfolgend erläuterten Art und Weise an die Oberfläche 14a bzw. die Wärmeaustauschfläche 16 heranzuführen und von dieser eine Wärmemenge aufzunehmen, abzutransportieren um somit die Wärmeaustauschfläche 16 und ein gegebenenfalls damit thermisch verbundenes Objekt zu kühlen bzw. zu temperieren.

Die Führung des Fluids innerhalb der Anordnung 10a von Fig. 1 wird nachfolgend in Verbindung und anhand von daran beteiligten Fluidströmen mittels der in Fig. 2 gezeigten schematischen Anordnung 10b näher erläutert. Weitere Elemente der Anordnung, wie beispielsweise Verbindungsrohre, zumindest eine Fluidpumpvorrich- tung und ein Wärmetauscher und deren grundlegende Zusammenschaltung zur Erzielung einer funktionsfähigen Anordnung zur Fluidtemperierung sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und werden daher hier aus Übersichtsgründen nicht weitergehend erläutert.

Die Anordnung 10b umfasst zunächst eine Hinkanalanordnung 20 mit einem Hinhauptkanal 22, in welchem ein Fluidzustrom 122 zu der Wärmeaustauschfläche 16 hingeführt wird. Die zu kühlende Wärmeaustauschfläche 16 ist in Fig. 2 lediglich schematisch vereinfacht als eine Strichlinie dargestellt. Die Anordnung 10b umfasst weiter eine Rückkanalanordnung 40 mit einem Rückhauptkanal 42 zur Abführung eines Fluidrückstroms 142 von der Wärmeaustauschfläche 16.

Es ist erkennbar, dass die Hinkanalanordnung 20 mehrere Zuleitabschnitte 24 aufweist, welche von dem Hinhauptkanal 22 abzweigen und mit diesem in Fluidverbin- dung stehen und durch welche der Fluidzustrom 122 in mehreren räumlich separaten Fluid-Teilzuströmen 124 unter einem Winkel auf die Wärmeaustauschfläche 16 gerichtet wird. Die Zuleitabschnitte 24 bilden in dem gezeigten Schema eine lineare, das heißt eine zellenförmige Anordnung. Vorliegend sind die Zuleitabschnitte 24 als Staupunktstromkanäle ausgebildet, wobei die in diesen geführten Fluid- Teilzuströme 124 im Wesentlichen senkrecht auf die Wärmeaustauschfläche 16 gerichtet sind und idealerweise auch senkrecht dort auftreffen. Die einzelnen Fluid- Teilzuströme 124 bilden somit eine Mehrzahl von Stauströmen aus, wodurch sich für den Wärmeabtransport ein besonders hoher Wert für den Wärmeübergangskoeffizienten einstellen und die Wärmeaustauschfläche 16 und ein thermisch mit dieser verbundenes Objekt somit effektiv gekühlt werden kann.

Es ist weiter erkennbar, dass die Rückkanalanordnung 40 in einem hier betrachteten Wechselwirkungsbereich mit der Wärmeaustauschfläche 16 mehrere Ableitabschnitte 44 aufweist, welche so ausgebildet und angeordnet sind, dass darin von der Wärmeaustauschfläche 16 abgeführte Fluid-Teilabströme 144 räumlich separat von den Fluid-Teilzuströmen 124 geführt werden. Die Fluid-Teilabströme 144 werden dabei unter einem Winkel α, ß zu den Fluid-Teilzuströmen 124 geführt, so dass sich diese Fluid-Ströme nicht in deren Ausbreitung kreuzen und sich gegenseitig nicht behindern können.

In Fig. 2 ist einem Zuleitabschnitt 24 genau ein Ableitabschnitt 44 zugeordnet, welcher sich strömungsmäßig an den Zuleitabschnitt 24 anschließt. Die dort vorhandenen Ableitabschnitte 44 sind in zwei Gruppen I, II angeordnet. Die Ableitabschnitte 44a bilden eine erste Gruppe und münden in einem ersten Rückkanal 46a der Rückkanalanordnung 40, während die Ableitabschnitte 44b eine zweite Gruppe bilden und in einem zweiten Rückkanal 46b münden. Beide Rückkanäle 46 stehen mit dem Rückhauptkanal 42 in Fluidverbindung. Zurückkehrend zu der mit Fig. 1 dargestellten Anordnung 10a weist diese das im Detail mit Fig. 3 dargestellte, etwa quaderförmige Fluidleitelement 50 auf, welches mit einer Kontaktfläche 51 abschnittweise an der Wärmeaustauschfläche 16 anliegt und sich zu dieser dort im direkten Wärmeübergang befindet. Der Hinhauptkanal 22 ist dabei durch einen Raumbereich auf der der Wärmeaustauschfläche 16 abgewandten Außenseite bzw. Oberfläche ausgebildet bzw. dort vorgesehen.

Die Zuleitabschnitte 24 der Hinkanalanordnung 20 sind hier als eine zweidimensionale Matrix in Form eines Arrays angeordnet und verlaufen vom dem Hinhauptkanal 22 in einer Dickenrichtung durch das Fluidleitelement 50, um etwa senkrecht aus der Kontaktfläche 51 bzw. der Austrittsfläche in Richtung der zu temperierenden Wärmeaustauschfläche 16 auszutreten.

Lateral sind in der Kontaktfläche 51 mehrere parallele erste Nuten 52 eingebracht, welche mit deren Nutgrund jeweils die Austrittsöffnungen der Zuleitabschnitte 24 kreuzen. Senkrecht zu diesen ersten Nuten 52 sind gleichfalls mehrere parallele zweite Nuten 54 eingebracht, welche die ersten Nuten 52 schneiden und welche auch jeweils benachbart und parallel zu einer Zeile des Arrays der Zuleitabschnitte 24 angeordnet sind. Die ersten Nuten 52 sind somit jeweils in mehrere Abschnitte 521 separiert, wobei einem Zuleitabschnitt 24 jeweils ein Nutabschnitt 521 zugeordnet ist, welcher strömungsmäßig zwei entgegengesetzte Ableitabschnitte 44a, b zur Führung von zwei Fluid-Teilabströmen 144a, b bildet. Die Zuleitabschnitte 24 münden jeweils in den zweiten Nuten 54, wobei die Anzahl der zweiten Nuten 54 erkennbar geringer ist als die Anzahl der Zuleitabschnitte 24.

Die zweiten Nuten 54 sind im Querschnitt größer als die ersten Nuten 52 ausgeführt und bilden somit einzelne Rückkanäle 46 aus, deren Rückkanalströme 146 in einem in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Rückhauptkanal 42 münden. Im behandelten Beispiel liegt ein Verhältnis der Anzahl von Zuleitabschnitten 24 zu der Anzahl von zweiten Nuten 54 bzw. Rückkanälen 46 von 15:4 vor. Wesentlich ist jedoch auch, dass die entsprechenden Kanalquerschnitte in der Hin- und Rückkanalanordnung 20, 40 so dimensioniert sind, dass ein zugeführter Fluidzustrom 122 von der zu kühlen- den Wärmeaustauschfläche 16 ohne Bildung eines Staus wieder als ein Fluidrück- strom 142 abgeführt werden kann. Insofern unterliegt die Dimensionierung der gesamten Kanalanordnung der Massenstromerhaltung des Fluids.

In einer Zusammenschau der Fig. 1 und 3 wird weiterhin deutlich, dass die Ableitabschnitte 44 und die Rückkanäle 46 einseitig sowohl von dem Fluidleitelement 50 als auch von der zu temperierenden Wärmeaustauschfläche 16 begrenzt werden. Das Deckelement 14 kann auf die zwischen den Nuten 52, 54 verbleibenden Stege 53 beispielsweise durch Löten, Schweißen, Bonden oder ähnliches aufgebracht werden. Ein solcher Sandwichaufbau mit einem vergleichsweise dünnwandigen Deckelement 14 hat im Kontakt mit einem zu temperierenden Objekt einen nur geringen Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Objekt und dem Fluid zur Folge, so dass damit trotz dieser Zwischenlage ein sehr effektiver Wärmeaustausch möglich ist. Ein Temperierkörper 12 mit einem Fluidleitelement 50 und einem Deckelement 14 kann alternativ auch monolithisch hergestellt werden.

Gemäß einem weiteren und mit den Fig. 4-7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine grundsätzlich nach dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel aufgebaute und arbeitende Anordnung 10c zur Fluidkühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine vorgestellt.

Fig. 4 zeigt hierzu eine als Asynchronmaschine ausgestaltete elektrische Maschine 60 mit einem zylindrischen Stator 64, der eine Statorwicklung 66 trägt und mit einem in einem zentralen Hohlraum um eine Achse A drehbar gelagerten Rotor 62, der eine Käfigwicklung trägt. Der Rotor 62 weist dabei eine hohle Rotorwelle 67 mit einer mittels Fluid zu kühlenden inneren Oberfläche 67a auf, welche hierbei die Wärmeaustauschfläche 16 bildet.

Das Fluidleitelement 50 ist hierbei gemäß der Fig. 5-7 als ein hohlzylindrisches Ein- satzteil 68, insbesondere als eine Innenwelle aus einem Kupferwerkstoff ausgeführt und so in die Hohlwelle 67 eingesetzt, dass diese vergleichbar zu dem vorher besprochenen Ausführungsbeispiel zumindest abschnittweise an der Hohlwelle 67 anliegt, um dadurch auch einen direkten Wärmeübergang zu ermöglichen. Das Einsatzteil 68 weist eine mehrfach im Durchmesser gestufte zentrale Ausnehmung 70 in Form eines Sackloches auf, welche den Hinhauptkanal 22 zur Führung eines in die Anordnung einströmenden Fluids mit niedriger Temperatur ausbildet. Von diesem Hinhauptkanal 22 gehen mehrere, nach radial außen verlaufende Zuleitabschnitte 24 ab, welche an einer zylindrischen Au ßenumfangsf lache des Einsatzteils 68 münden. Die Zuleitabschnitte 24 sind als Radialbohrungen ausgeführt und sind somit senkrecht auf die zu kühlende Innenumfangsfläche 67a der Rotorwelle 67 gerichtet, wodurch die in diesen Zuleitabschnitten 24 geführten einzelnen Fluid- Teilzuströme 124 als Staupunktströme auf die innere Wärmeaustauschfläche 16 der Rotorwelle 67 treffen.

Das mit Fig. 3 erläuterte System von ersten und zweiten Nuten 52, 54 und der sich damit ergebenden Ableitabschnitte 44 und Rückkanäle 46 ist hier gleichermaßen verwirklicht, wobei die Anordnung von Fig. 3 als eine zweidimensionale Abwicklung des Einsatzteils 68 von Fig. 7 angesehen werden kann. In dem mit Fig. 6a gezeigten Radialschnitt sind der axial zentral verlaufende Hinhauptkanal 22, radiale Zuleitabschnitte 24, in Umfangsrichtung verlaufende Ableitabschnitte 44 und axial verlaufende Rückkanäle 46 sichtbar. Fig. 6b zeigt einen Radialschnitt axial außerhalb der Zuleitabschnitte 24, wobei das Einsatzteil 68 mit Abschnitten bzw. Stegen 53 direkt an der Hohlwelle 67 anliegt und mit dieser im Wärmeübertragungskontakt steht. In der perspektivischen Darstellung von Fig. 7 sind die sichtbaren Fluidkanäle und darin verlaufenden Fluidströme angegeben.

Die in den Rückkanälen 46 geführten Rückkanalströme 146 vereinigen sich wiederum im Rückhauptkanal 42 zu einem Fluidrückstrom 142 mit einer gegenüber dem Fluidzustrom 122 höheren Temperatur, welcher vom axialen Endbereich des Einsatzteils 68 ausgehend zunächst weiter in der Rotorwelle 67 und dann in weiteren, hier nicht gezeigten Fluidleitungen zu einem Wärmetauscher verläuft.

Das erläuterte Fluidleitelement 50 in Gestalt des Einsatzteils 68 kann als zylindrisches Massivteil gefertigt werden. Alternativ dazu kann auch von einem ebenflächigen Halbzeug ausgegangen werden, welches nach dem Erzeugen der erläuterten Kanalstruktur rund gebogen und somit in eine zylindrische Form gebracht wird. So können Geometrien mit vergleichsweise großen Radien einfach und ohne Hinter- schneidungen hergestellt werden.

Bezuaszeichen

Anordnung zur Fluidtemperierung

Temperierkörper

Deckelement

a Oberfläche

b Oberfläche

Wärmeaustauschfläche

Wärmestrom

Hinkanalanordnung

Hinhauptkanal

Zuleitabschnitt

Rückkanalanordnung

Rückhauptkanal

Ableitabschnitt

Rückkanal

Fluidleitelement

Kontaktfläche

erste Nut

Steg

zweite Nut

elektrische Maschine

Rotor

Stator

Statorwicklung

Rotorwelle

a innere Oberfläche

Einsatzteil

Zentralausnehmung

2 Fluidzustrom

4 Fluidteilzustrom

2 Fluidrückstrom

4 Fluidteilabstrom Rückkanalstrom Nutabschnitt

Winkel Winkel