Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft einen Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Rotor einer rotie ^¬ renden elektrischen Maschine mit einem Rotorblechpaket, das axial verlaufende Nuten aufweist, in denen magnetpolerzeugende Rotorkomponenten, insbesondere Wicklungsstäbe oder Perma ^¬ nentmagneten, angeordnet sind. Die Rotoren erwärmen sich im elektrischen Betrieb und werden daher gekühlt. Zur Kühlung der Rotoren werden insbesondere radiale oder axiale Belüftun- gen verwendet. Rotorblechpakete radial belüfteter Rotoren weisen radiale Kühlschlitze auf, durch die radial Kühlluft geleitet wird, welche die Wärme aus dem Rotorblechpaket und den magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten abführt. Bei axial belüfteten Rotoren entfallen diese Kühlschlitze. Stattdessen werden im Rotorblechpaket axiale Kühlkanäle vorgesehen, durch welche Kühlluft strömen kann. Man spricht in diesem Fall von einer Durchzugsbelüftung.

DE 102008002299 AI offenbart einen Rotor eines Generators, der in einem Rotorballen angeordnete Axialnuten mit in diesen axial verlaufenden Leiterstäben mit je zwei parallel geführten, axialen Kühlkanälen aufweist.

US 2011/0133580 AI offenbart eine rotierende elektrische Ma- schine mit einem Stator, in dem wenigstens ein Kühlkanal für ein Kühlmedium in der Richtung einer zentralen Achse des Stators verläuft.

DE 287 182 C offenbart Wechselstromleiter elektrischer Ma- schinen mit verminderter Stromverdrängung, die in Nuten des wirksamen Eisens eingebettet sind und exzentrische Hohlkanäle aufweisen, die nach dem Nutengrund zu angeordnet sind. EP 2 398 129 AI offenbart einen Generator mit einem Stator, der Nuten für eine Statorwicklung aufweist, unterhalb derer Kühlkanäle verlaufen. WO 2004/017490 AI offenbart einen Rotor für eine elektrische Maschine, bei welchem axiale Leiter (3) der Rotor-Erregerwicklungen in axiale Nuten (6) im Rotorkörper eingelegt und durch peripher angeordnete Mittel gegen die bei Betrieb auf ^¬ tretenden Kräfte gesichert sind. In den Leitern können axiale Kühlkanäle verlaufen.

US 3 621 315 A offenbart eine Dämpferwicklung für eine Synchronmaschine mit Nuten für die Dämpferwicklung und in den Nuten verlaufenden Kühlrohren.

CH 397 842 A offenbart eine Zweischichtdämpferwicklung für eine Synchronmaschine mit in einer Nut liegenden Stäben, die mindestens einen Kühlgaskanal enthalten. GB 21822 A offenbart einen Stator oder Rotor einer elektrischen Maschine mit in Nuten angeordneten Leitern und Kühlkanälen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere hinsichtlich der Kühlung verbesserten Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An ^¬ spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein erfindungsgemäßer Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine umfasst ein Rotorblechpaket mit parallel zu einer Rotorachse des Rotors verlaufenden Nuten und zu den Nuten korrespondierende magnetpolerzeugende Rotorkomponenten. Dabei ist in jeder Nut eine magnetpolerzeugende Rotorkomponente an- geordnet und in jeder Nut verläuft im Bereich ihres Nutgrunds parallel zu der Rotorachse über die gesamte Längsausdehnung der Nut wenigstens ein Kühlkanal zur Durchleitung eines Kühl ^¬ mediums .

Durch die in den Nuten verlaufenden Kühlkanäle wird Wärme direkt aus denjenigen Bereichen des Rotors abgeführt, in denen sich die magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten befinden. Diese Kühlung des Rotors berücksichtigt vorteilhaft, dass Wärme im Rotor vor allem in den Bereichen der dieser Rotorkomponenten entsteht und eine direkte Wärmeabführung aus diesen Be ^¬ reichen daher eine besonders effektive Kühlung des Rotors be ^¬ wirkt. Insbesondere verbessert dies die Kühlung des Rotors gegenüber bekannten Kühlsystemen mit axial in dem Rotorblech- paket angeordneten Kühlkanälen, die in keinem direkten Kontakt mit magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten stehen, so dass die an den magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten entstehende Wärme über Konvektion zunächst an die diese Rotorkompo ^¬ nenten umgebenden Bereiche des Rotorblechpaketes übertragen und dann durch das Rotorblechpaket zu den Kühlkanälen gelei ^¬ tet werden muss, wodurch sich der Weg der Wärmeübertragung zu den Kühlkanälen verlängert und die Kühleffektivität beein ^¬ trächtigt wird. Die Erfindung verbessert insgesamt die Kühlung des Rotors und ermöglicht dadurch auch eine axiale Verlängerung des Rotors, da die Länge eines Rotors durch die abführbare Verlustwärme limitiert und daher durch eine Verbesserung der Kühlung des Rotors erweiterbar ist.

Dabei ist ein nutgrundseitiger Endabschnitt jeder magnetpol ^¬ erzeugenden Rotorkomponente als ein zu dem Nutgrund der diese Rotorkomponente enthaltenden Nut reichender über die gesamte Längsausdehnung der Nut verlaufender Kühlsteg ausgebildet, so dass in der Nut auf jeder Seite des Kühlsteges ein einen Kühlkanal bildender Hohlraum entsteht. Dadurch wird vorteilhaft auf einfache und damit kostengünsti ^¬ ge Weise, nämlich allein durch die Ausbildung der magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten Kühlkanale in jeder Nut erzeugt. Die Ausbildung der Endabschnitte der magnetpolerzeugenden Ro- torkomponenten als zu den Nutgründen reichende Kühlstege sta ^¬ bilisiert dabei ferner vorteilhaft die Anordnung dieser Ro ^¬ torkomponenten in den Nuten und vergrößert außerdem vorteilhaft deren wirksame Kühloberflächen. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Nuten jeweils eine Nutöffnung zu einer Außenseite des Rotors auf ^¬ weisen, wobei die Nutöffnung schmaler als ein im Inneren des Rotorblechpaketes liegender Nutabschnitt ist. Vorzugsweise füllt dabei jede magnetpolerzeugende Rotorkomponente die sie enthaltende Nut mit Ausnahme der Kühlkanäle und der Nutöff ^¬ nung vollständig aus. Dadurch werden die magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten vorteilhaft in den Nuten gehalten und stabilisiert . Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass jede magnetpolerzeugende Rotorkomponente entweder als ein Wick ^¬ lungsstab, beispielsweise als eine profilierte Kupferstange, oder als ein Permanentmagnet ausgebildet ist. Die Erfindung sieht ferner die Verwendung eines erfindungsge ^¬ mäßen Rotors insbesondere als Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine einer Propellergondel, die auch als Pod- Antrieb bezeichnet wird, vor. Diese Verwendung erfindungsgemäßer Rotoren ist insbesondere für Propellergondeln von Wasserfahrzeugen vorteilhaft, bei denen die Propellergondeln direkt im Wasser liegen, da dafür schlank ausgebildete Rotoren strömungstechnisch besonders bevorzugt sind und die Erfindung aus oben genannten Gründen die Konstruktion längerer und damit bei gleicher Leistung schmalerer Rotoren ermöglicht. Dabei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die axiale Länge einer Propellergondel im Unterschied zu ihrem Durchmesser den hydrodynamischen Wirkungsgrad nicht beeinträchtigt .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

FIG 1 schematisch und ausschnittsweise ein erstes Aus ^¬ führungsbeispiel eines Rotors einer rotierenden elektrischen Maschine in einer Querschnitts ^¬ darstellung, und

FIG 2 schematisch und ausschnittsweise ein zweites Aus ^¬ führungsbeispiel eines Rotors einer rotierenden elektrischen Maschine in einer Querschnitts ^¬ darstellung .

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt schematisch und ausschnittsweise ein erstes Aus- führungsbeispiel eines Rotors 1 einer rotierenden elektri ^¬ schen Maschine in einer Querschnittsdarstellung mit einer zu einer Rotorachse orthogonalen Schnittebene. Die Rotorachse definiert eine zu ihr parallele axiale Richtung. Der Rotor 1 weist ein Rotorblechpaket 3 mit parallel zu der Rotorachse verlaufenden Nuten 5 auf. In jeder Nut 5 ist eine zu der Nut 5 korrespondierende magnetpolerzeugende Rotorkom ^¬ ponente 7 angeordnet, die sich über die gesamte Längsausdeh ^¬ nung der Nut 5 erstreckt.

Die Nuten 5 weisen jeweils eine Nutöffnung 9 zu einer Außenseite des Rotors 1 auf, wobei die Nutöffnung 9 schmaler als ein im Inneren des Rotorblechpaketes 3 liegender Nutabschnitt ist .

Ein nutgrundseitiger Endabschnitt jeder magnetpolerzeugenden Rotorkomponente 7 ist als ein zu dem Nutgrund 11 der diese Rotorkomponente 7 enthaltenden Nut 5 reichender über die gesamte Längsausdehnung der Nut verlaufender Kühlsteg 13 ausgebildet, so dass in der Nut 5 auf jeder Seite des Kühlsteges 13 ein Hohlraum entsteht, der einen Kühlkanal 15 zur Durch- leitung eines Kühlmediums bildet.

Jede magnetpolerzeugende Rotorkomponente 7 füllt die sie ent ^¬ haltende Nut 5 mit Ausnahme der Kühlkanäle 15 und der Nutöff ^¬ nung 9 vollständig aus und ist beispielsweise als ein Wick- lungsstab, insbesondere als eine profilierte Kupferstange, oder als ein Permanentmagnet ausgebildet.

FIG 2 zeigt schematisch und ausschnittsweise ein zweites Aus ^¬ führungsbeispiel eines Rotors 1 einer rotierenden elektri- sehen Maschine in einer Querschnittsdarstellung mit einer zu einer Rotorachse orthogonalen Schnittebene.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in FIG 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Ausbildung der magnetpolerzeugenden Rotorkomponenten 7 und dadurch, dass in jeder Nut 5 ein Kühlkanalrohr 17 angeordnet ist.

Jedes Kühlkanalrohr 17 ist an dem Nutgrund 11 einer Nut 5 an- geordnet, erstreckt sich parallel zu der Rotorachse über die gesamte Längsausdehnung der Nut 5 und liegt flächig an dem Nutgrund 11 und der in der Nut 5 angeordneten Rotorkomponente 7 an. Dazu weist jede Rotorkomponente 7 eine Rotorkompo ^¬ nentennut 19 auf, die ein Kühlkanalrohr 17 teilumfänglich um- schließt, und der nutgrundseitige Teil der Außenoberfläche eines Kühlkanalrohres 17 korrespondiert zu der Form des Nut ^¬ grundes 11 einer Nut 5. Im in FIG 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Kühl ^¬ kanalrohr 17 als ein Hohlzylinder mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche ausgebildet. Entsprechend weisen der

Nutgrund 11 einer Nut 5 und die Rotorkomponentennut 19 in ei- ner zu der Rotorachse orthogonalen Ebene halbkreisförmige Konturen auf, deren Radien zu dem Radius der kreiszylinder- förmigen Außenoberfläche eines Kühlkanalrohres 17 korrespon ^¬ dieren . Die Kühlkanalrohre 17 sind vorzugsweise aus demselben Mate ^¬ rial wie die Rotorkomponente 7, beispielsweise aus Kupfer, gefertigt und definieren einen durch sie hindurch verlaufenden Kühlkanal 15 zur Durchleitung eines Kühlmediums, bei ^¬ spielsweise zur Durchleitung von Wasser, Öl oder Luft.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .