AT13720U1 - power generator - Google Patents

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AT13720U1
AT13720U1 ATGM8105/2013U AT81052013U AT13720U1 AT 13720 U1 AT13720 U1 AT 13720U1 AT 81052013 U AT81052013 U AT 81052013U AT 13720 U1 AT13720 U1 AT 13720U1
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AT
Austria
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housing
housing part
lateral
generating unit
eccentric shaft
Prior art date
Application number
ATGM8105/2013U
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German (de)
Inventor
Michael Ing Steinbauer
Johannes Dipl Ing Fh Rieger
Gerhard Dipl Ing Feldhofer
Original Assignee
Avl List Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromerzeugungsaggregat (40), insbesondere zur Reichweitenausdehnung eines Elektrofahrzeuges, mit einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine (1) mit zumindest einem in einer Kammer (3) eines Gehäuses (2) umlaufenden Kreiskolben (4), wobei die Kammer (3) von einer trochoidenförmigen Lauffläche (5) in einem zentralen Gehäuseteil (2a) und von einander beabstandeten, normal zu einer Exzenterwelle (10) angeordneten seitlichen Laufflächen (6, 7) gebildet ist, wobei an den zentralen Gehäuseteil (2a) in Richtung der Achse (10a) der Exzenterwelle (10) direkt oder indirekt seitliche Gehäuseteile (2b, 2c) anschließen, und wobei achsgleich mit der Exzenterwelle (10) eine elektrische Maschine (14) im gleichen Gehäuse (2) angeordnet ist, deren Rotor (13) mit der Exzenterwelle (10) drehfest verbunden ist. Ein kompaktes und robustes Stromerzeugungsaggregat kann dadurch realisiert werden, dass die elektrische Maschine (14) überwiegend, vorzugsweise zur Gänze innerhalb eines seitlichen ersten Gehäuseteiles (2b) angeordnet ist, wobei der erste Gehäuseteil (2b) einen im Wesentlichen zylindrischen Mantelbereich (2b') aufweist, welcher den Stator (14a) und den Rotor (13) der elektrischen Maschine (14) umgibt.The invention relates to a power generator (40), in particular for range extension of an electric vehicle, with a rotary piston internal combustion engine (1) having at least one in one chamber (3) of a housing (2) circulating rotary piston (4), wherein the chamber (3) of a trochoidenförmigen Running surface (5) in a central housing part (2a) and of spaced, normal to an eccentric shaft (10) arranged side treads (6, 7) is formed, wherein to the central housing part (2a) in the direction of the axis (10a) of Eccentric shaft (10) directly or indirectly connect lateral housing parts (2b, 2c), and wherein coaxially with the eccentric shaft (10) an electric machine (14) in the same housing (2) is arranged, the rotor (13) with the eccentric shaft (10 ) is rotatably connected. A compact and robust power generating unit can be realized in that the electric machine (14) predominantly, preferably entirely within a lateral first housing part (2b) is arranged, wherein the first housing part (2b) has a substantially cylindrical shell region (2b ') which surrounds the stator (14a) and the rotor (13) of the electric machine (14).

Description

österreichisches Patentamt AT13 720U1 2014-07-15Austrian Patent Office AT13 720U1 2014-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Stromerzeugungsaggregat, insbesondere zur Reichweitenaus-dehnung eines Elektrofahrzeuges, mit einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einem in einer Kammer eines Gehäuses umlaufenden Kreiskolben, wobei die Kammer von einer trochoidenförmigen Lauffläche in einem zentralen Gehäuseteil und voneinander beab-standeten, normal zu einer Exzenterwelle angeordneten seitlichen Laufflächen gebildet ist, wobei an den zentralen Gehäuseteil in Richtung der Achse der Exzenterwelle direkt oder indirekt seitliche Gehäuseteile anschließen, und wobei achsgleich mit der Exzenterwelle eine elektrische Maschine im gleichen Gehäuse angeordnet ist, deren Rotor mit der Exzenterwelle drehtest verbunden ist.The invention relates to a power generator, in particular for range extension of an electric vehicle, with a rotary piston internal combustion engine having at least one circulating in a chamber of a housing rotary piston, wherein the chamber of a trochoidenförmigen running surface in a central housing part and spaced from each other, normal arranged to an eccentric shaft side treads is formed, wherein connect to the central housing part in the direction of the axis of the eccentric shaft directly or indirectly lateral housing parts, and wherein coaxially with the eccentric shaft, an electric machine is arranged in the same housing whose rotor is connected to the eccentric shaft rotatable ,

[0002] Die AT 505 950 B1 beschreibt ein Stromerzeugungsaggregat zur Reichweitenerweiterung eines Elektrofahrzeuges, mit einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine und einem Generator, welcher achsgleich zur Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine und der Generator sind in einem kühlluftdurchströmten Gehäuse angeordnet und als Einheit ausgebildet. Das Gehäuse weist dabei im Bereich des Kreiskolbens der Kreiskolbenbrennkraftmaschine ein zentrales Gehäuse auf, welches beidseits von seitlichen Gehäuseteilen begrenzt ist, wobei in den seitlichen Gehäuseteilen jeweils ein Lager für die Exzenterwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist. An den generatorseitigen seitlichen Gehäuseteilen schließt ein Gehäuseteil des Generators und ein diesen abschließender Deckelteil an. Der Gehäuseteil des Generators und der Deckelteil spannen zusammen einen Hohlraum auf, in welchem der Stator und der Rotor des Generators angeordnet ist. Für die Anordnung einer Leistungselektronik oder einer Zündspule ist im Gehäuse kein Platz vorgesehen. Daher müssen wesentliche Wechselstrom führenden Bauteile außerhalb des Gehäuses angeordnet werden, was die elektromagnetische Verträglichkeit nachteilig beeinflusst.The AT 505 950 B1 describes a power generator for range expansion of an electric vehicle, with a rotary piston internal combustion engine and a generator which is arranged coaxially with the output shaft of the internal combustion engine. The internal combustion engine and the generator are arranged in a housing through which cooling air flows and are formed as a unit. The housing has in the region of the rotary piston of the rotary piston internal combustion engine, a central housing which is bounded on both sides by lateral housing parts, wherein in each case a bearing for the eccentric shaft of the internal combustion engine is arranged in the lateral housing parts. On the generator side housing parts encloses a housing part of the generator and a final lid this part. The housing part of the generator and the cover part together span a cavity in which the stator and the rotor of the generator is arranged. No space is provided in the housing for the arrangement of a power electronics or an ignition coil. Therefore, essential AC components must be placed outside the housing, which adversely affects the electromagnetic compatibility.

[0003] Aus der DE 10 2008 026 920 A1 ist eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine bekannt, welche im Wesentlichen aus einem Mantelgehäuse, einem endseitigen Seitenteil, einem abtriebsseitigen Seitenteil, einem Kolben und einer Exzenterwelle besteht, wobei die Seitenteile je eine Nabe zur Aufnahme eines Hauptlagers, je eine Laufbahn für den Kolben, je ein parallel zu den Laufbahnen in den Seitenteilen angeordneten Kühlwasserraum mit einer Wassereinlassöffnung und einer Wasserauslassöffnung und einen Ölraum mit einer Ölausflussöffnung aufweisen. Die Seitenteile sind zweiteilig ausgeführt und bestehen aus miteinander verschraubtem Laufbahnteil und Deckelteil. Der jeweilige aus einem Eisenguss-Material bestehende Laufbahnteil weist eine kostengünstige Laufbahn für den Kolben auf, während der jeweilige Deckenteil aus Leichtme-tall-Guss besteht und Gewichtsvorteile bietet.From DE 10 2008 026 920 A1 discloses a rotary piston internal combustion engine is known, which consists essentially of a shell housing, an end side part, a driven side side part, a piston and an eccentric shaft, wherein the side parts each have a hub for receiving a main bearing, depending a raceway for the piston, each having a parallel to the raceways in the side parts arranged cooling water space having a water inlet opening and a water outlet opening and an oil chamber with an oil outlet opening. The side parts are made in two parts and consist of bolted together raceway part and cover part. The respective raceway part made of a cast iron material has a low-cost raceway for the piston, while the respective top part consists of light-metal casting and offers weight advantages.

[0004] Aus der DE 25 19 907 B1 ist eine Kreiskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit einem innerhalb eines beidseitig von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantels befindlichen Kolben bekannt, wobei das Gehäuse aus scheibenförmigen Teilen aufgebaut ist, welche durch Passstifte zentriert und durch Durchgangsschrauben zusammengehalten werden. An eine die tro-choidenförmige Kolbenlaufbahn bildenden zentralen Gehäuseteil schließen dabei ebene Abdeckplatten und daran seitliche Gehäuseteile an, welche die Lager für die Exzenterwelle aufnehmen.From DE 25 19 907 B1 a rotary piston machine is known Trochoidenbauart with a located within a limited on both sides of side panels housing shell piston, wherein the housing is constructed of disc-shaped parts, which are centered by dowel pins and held together by through bolts. To a tro-choidenförmigen piston barrel forming the central housing part close this flat cover plates and side housing parts, which receive the bearing for the eccentric shaft.

[0005] Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand ein äußerst kompaktes und robustes Stromerzeugungsaggregat bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die elektromagnetische Verträglichkeit des Stromerzeugungsaggregates zu verbessern.It is the object of the invention to provide an extremely compact and robust power generation unit with the least possible effort. Another object of the invention is to improve the electromagnetic compatibility of the power generator.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die elektrische Maschine überwiegend, vorzugsweise zur Gänze, innerhalb des seitlichen ersten Gehäuseteiles angeordnet Ist, wobei der erste Gehäuseteil einen im Wesentlichen zylindrischen Mantelbereich aufweist, weicher den Stator und den Rotor der elektrischen Maschine umgibt. Der Rotor und der Stator des Generators werden somit im Wesentlichen von dem ersten seitlichen Gehäuseteil aufgenommen, was eine sehr kurze Baulänge und eine robuste Baueinheit ermöglicht. 1 /9 österreichisches Patentamt AT 13 720 Ul 2014-07-15 [0007] Ein erstes Lager für die Exzenterwelle kann dabei im seitlichen ersten Gehäuseteil angeordnet sein. Ein zweites Lager der Exzenterwelle kann im zweiten seitlichen Gehäuseteil angeordnet sein. Eine nur zweifache Lagerung mit einem Fest- und einem Loslager und mit zwei Pendellagern gestattet eine sehr kompakte Bauweise, [0008] Um das Gewicht und die Herstellung zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zentralen Gehäuseteil und dem seitlichen ersten Gehäuseteil und/oder zwischen dem zentralen Gehäuseteil und dem zweiten seitlichen Gehäuseteil eine die jeweilige seitliche Lauffläche ausbildende Seitenplatte angeordnet ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Seitenplatte beidseitig eben ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, alle Laufflächen ausbildenden Gehäuseelemente optimal im Hinblick auf geringe Reibung und hohe Festigkeit auszulegen, während andere Gehäuseteile aus Leichtmetall ausgebildet sein können.According to the invention this is achieved in that the electric machine is predominantly, preferably entirely, disposed within the lateral first housing part, wherein the first housing part has a substantially cylindrical shell region, softer surrounds the stator and the rotor of the electric machine. The rotor and the stator of the generator are thus substantially absorbed by the first side housing part, which allows a very short length and a robust unit. 1/9 Austrian Patent Office AT 13 720 Ul 2014-07-15 [0007] A first bearing for the eccentric shaft can be arranged in the lateral first housing part. A second bearing of the eccentric shaft can be arranged in the second lateral housing part. A dual storage with a fixed and a floating bearing and two pendulum bearings allows a very compact design, in order to simplify the weight and manufacture, it is advantageous if between the central housing part and the lateral first housing part and / or between the central housing part and the second lateral housing part, a respective side tread forming side plate is arranged, wherein preferably at least one side plate is formed on both sides flat. This makes it possible to optimally design all housing elements forming running surfaces with regard to low friction and high strength, while other housing parts may be formed of light metal.

[0009] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der zentrale Gehäuseteil, die seitlichen ersten und zweiten Gehäuseteile, vorzugsweise auch die Seitenplatten, besonders vorzugsweise auch der Deckelteil und/oder der Gehäusezwischenteil, durch integrierte Kühlkanalanordnungen eines Kühlsystems miteinander strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise zumindest ein Kühlmitteleintritt des Kühlsystems in das Gehäuse im Bereich des Deckelteiles und/oder des seitlichen ersten Generatorteiles und/oder des Gehäusezwischenteiles und zumindest ein Kühlmittelaustritt aus dem Gehäuse im Bereich des seitlichen zweiten Gehäuseteiles angeordnet ist. Dabei können sowohl Gewicht, als auch Reibungsverluste besonders klein gehalten werden, wenn zumindest ein eine Lauffläche für den Kreiskolben ausbildender Teil aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung besteht. Dies erlaubt es, den Kreiskolben direkt auf den gehonten Laufflächen des Aluminiumgusses laufen zu lassen. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Lauffläche für den Kreiskolben eine Beschichtung, vorzugsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Siiizium-Legierung oder aus Keramik, aufweist.It is particularly advantageous if the central housing part, the lateral first and second housing parts, preferably also the side plates, more preferably also the cover part and / or the intermediate housing part, are fluidly connected to each other by integrated cooling channel arrangements of a cooling system, preferably at least one Coolant inlet of the cooling system is arranged in the housing in the region of the cover part and / or the lateral first generator part and / or the intermediate housing part and at least one coolant outlet from the housing in the region of the lateral second housing part. In this case, both weight and friction losses can be kept particularly small if at least one tread for the rotary piston forming part consists of a hypereutectic aluminum-silicon alloy. This makes it possible to run the rotary piston directly on the honed running surfaces of the aluminum casting. Alternatively, it is also possible that the running surface for the rotary piston has a coating, preferably of a hypereutectic aluminum-Siiizium alloy or ceramic.

[0010] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine dem zentralen Gehäuseteil abgewandte offene Stirnseite des seitlichen ersten Gehäuseteiles durch einen Deckelteil abgedeckt ist, wobei vorzugsweise der Deckelteil im Bereich der Achse der Exzenterwelle geschlossen ausgeführt ist. Bei größeren Leistungsanforderungen kann eventuell in den Deckelteil ein Stützlager für die Exzenterwelle integriert sein.Preferably, it is provided that a remote from the central housing part open end side of the lateral first housing part is covered by a cover part, wherein preferably the cover part is made closed in the region of the axis of the eccentric shaft. For larger performance requirements may be integrated in the cover part, a support bearing for the eccentric shaft.

[0011] Ein besonders kompaktes Stromerzeugungsaggregat lässt sich erzielen, wenn in einen Gehäuseteil des Gehäuses die Leistungselektronik der elektrischen Maschine und/oder zumindest eine Zündspule integriert ist. Die Leistungselektronik und/oder die Zündspule kann beispielweise in den Deckelteil integriert sein. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Leistungselektronik im Wesentlichen ringförmig gestaltet und in einem zylindrischen Gehäuseteil, vorzugsweise in einem zwischen dem seitlichen ersten Gehäuseteil und dem Deckelteil angeordneten, im Wesentlichen ringförmigen Gehäusezwischenteil, angeordnet ist. Zur Steigerung der elektromagnetischen Verträglichkeit ist es vorteilhaft, wenn, der Deckelteil und/oder der Gehäusezwischenteil aus ferromagnetischem Werkstoff besteht.A particularly compact power generator can be achieved if in a housing part of the housing, the power electronics of the electric machine and / or at least one ignition coil is integrated. The power electronics and / or the ignition coil may for example be integrated in the cover part. Alternatively, it is also possible that the power electronics designed substantially annular and in a cylindrical housing part, preferably in a arranged between the lateral first housing part and the cover part, substantially annular intermediate housing part, is arranged. To increase the electromagnetic compatibility, it is advantageous if the cover part and / or the housing intermediate part consists of ferromagnetic material.

[0012] In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sämtliche wechselstromführende elektrischen Leitungen innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei nur gleichstromführende Leitungen vom Gehäuse nach außen geführt sind. Das Gehäuse weist somit nach außen nur einen elektrischen Anschluss für Gleichstrom auf. Sämtliche wechselstromführenden Teile können innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Baugröße der Stromerzeugungseinheit aus, erleichtert die Montage und Demontage, und wirkt sich vor allem vorteilhaft auf die elektromagnetische Verträglichkeit aus.In a further embodiment of the invention can be provided that all AC-conducting electrical lines are arranged within the housing, with only DC-carrying lines are guided from the housing to the outside. The housing thus has only one electrical connection for direct current to the outside. All alternating current carrying parts can be arranged inside the housing. This has an advantageous effect on the size of the power generation unit, facilitates assembly and disassembly, and has a particularly advantageous effect on the electromagnetic compatibility.

[0013] Um eine ausreichende Kühlung der elektronischen Bauteile zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der zentrale Gehäuseteil, die seitlichen ersten und zweiten Gehäuseteile, vorzugsweise auch die Seitenplatten, besonders vorzugsweise auch der Deckelteil und/oder ein Zwischendeckenteil und der Gehäusezwischenteil, durch von einer Kühlflüssigkeit durchflossene integrierte Kühlkanalanordnungen eines Kühlsystems miteinander strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise zumindest ein Kühlmitteleintritt im Bereich des Deckelteiles und/oder des seitlichen ersten Gehäuseteiles und/oder des Gehäusezwischenteiles, und der Kühlmittelaustritt 2/9 österreichisches Patentamt AT 13 720 Ul 2014-07-15 im Bereich des seitlichen zweiten Gehäuseteiles angeordnet ist. Dabei können der Deckelteil und der seitliche erste Gehäuseteil oder der Deckelteil und der Gehäusezwischenteil im Bereich einer gemeinsamen Flanschfläche einen gemeinsamen ringförmigen Kühlkanal ausbilden.In order to achieve sufficient cooling of the electronic components, it is advantageous if the central housing part, the lateral first and second housing parts, preferably also the side plates, more preferably also the cover part and / or an intermediate ceiling part and the intermediate housing part, by a coolant flowing through integrated cooling channel arrangements of a cooling system are flow-connected to one another, wherein preferably at least one coolant inlet in the region of the cover part and / or the lateral first housing part and / or the intermediate housing part, and the coolant outlet AT9 720 Ul 2014-07-15 is arranged in the region of the lateral second housing part. In this case, the cover part and the lateral first housing part or the cover part and the housing intermediate part in the region of a common flange face form a common annular cooling channel.

[0014] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

[0015] Die Fig. 1 bis 6 zeigen erfindungsgemäße Stromerzeugungseinrichtung in verschiedenen Ausführungsvarianten jeweils im Längsschnitt.FIGS. 1 to 6 show power generating device according to the invention in various embodiments, in each case in longitudinal section.

[0016] Die Fig. zeigen jeweils eine Stromerzeugungseinrichtung 40 (Range Extender) , insbesondere zur Reichweitenausdehnung eines Elektrofahrzeuges, wobei in einem Gehäuse 2, eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine 1 und eine beispielsweise permanentmagneterregte elektrische Maschine 14 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 weist eine Kammer 3 auf, in welchem ein Kreiskolben 4 entlang einer trochoidenförmigen Lauffläche 5 des Gehäuses 2 umlaufend angeordnet ist. Die Kammer 3 wird dabei durch die trochoidenförmige Lauffläche 5 und durch seitliche Laufflächen 6, 7 gebildet. Das Gehäuse 2 weist einen die trochoidenförmige Lauffläche 5 ausbildenden zentralen Gehäuseteil 2a, einen seitlichen ersten Gehäuseteil 2b und einen seitlichen zweiten Gehäuseteil 2c auf. Weiters kann das Gehäuse 2 zwischen dem zentralen Gehäuseteil 2a und dem seitlichen Gehäuseteil 2b und/oder dem seitlichen Gehäuseteil 2c eine die seitliche Lauffläche 6 bzw. 7 ausbildende erste bzw. zweite beidseitig ebene Seitenplatte 8, 9 aufweisen.The figures each show a power generation device 40 (Range Extender), in particular for range expansion of an electric vehicle, wherein in a housing 2, a rotary piston internal combustion engine 1 and an example permanent magnet excited electric machine 14 is arranged. The housing 2 has a chamber 3, in which a rotary piston 4 along a trochoidenförmigen running surface 5 of the housing 2 is arranged circumferentially. The chamber 3 is formed by the trochoidal tread 5 and by lateral treads 6, 7. The housing 2 has a trochoidal tread 5 forming the central housing part 2a, a lateral first housing part 2b and a lateral second housing part 2c. Furthermore, the housing 2 between the central housing part 2a and the lateral housing part 2b and / or the lateral housing part 2c may have a lateral side surface 8, 9 forming the lateral running surface 6, 7, respectively.

[0017] Im ersten und zweiten Gehäuseteil 2b, 2c ist eine in einem inneren Gehäuseraum 15 angeordnete, durch den Kreiskolben 4 angetriebene Exzenterwelle 10 über beispielsweise als Wälzlager ausgebildete Lager 11,12 drehbar gelagert. Wellengleich mit der Exzenterwelle 10 ist der Rotor 13 der im gleichen Gehäuse 2 angeordneten elektrischen Maschine ausgebildet.In the first and second housing part 2b, 2c arranged in an inner housing space 15, driven by the rotary piston 4 eccentric shaft 10 is rotatably supported, for example, designed as a rolling bearing 11.12. Shaft equal to the eccentric shaft 10 of the rotor 13 is formed in the same housing 2 arranged electrical machine.

[0018] Der das erste Lager 11 auf nehmende seitliche erste Gehäuseteil 2b weist einen glockenartigen zylindrischen Mantelbereich 2b auf, welcher einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum aufspannt, in dem der Rotor 13, sowie der Stator 14a der elektrischen Maschine 14 angeordnet ist. Der zylindrische Innenraum 15a wird durch einen in Fig. 1 an den ersten Gehäuseteil 2b anschließenden Deckelteil 2d abgeschlossen. Der Deckelteil 2d kann dabei beispielsweise aus ferromagnetischem Material bestehen.The first bearing 11 on receiving lateral first housing part 2b has a bell-shaped cylindrical jacket portion 2b, which spans a substantially cylindrical interior, in which the rotor 13, and the stator 14a of the electric machine 14 is arranged. The cylindrical interior 15a is closed by a cover part 2d following in FIG. 1 on the first housing part 2b. The lid part 2d can be made of ferromagnetic material, for example.

[0019] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gesamte Leistungselektronik 41 in den zylindrischen Innenraum 15a oder in den Deckelteil 2d integriert ist. Dadurch können alle Wechselstromleitungen innerhalb des Gehäuses 2 untergebracht werden, wodurch die elektromagnetische Verträglichkeit wesentlich gesteigert werden kann. Vom Stromerzeugungsaggregat 40 führen somit nur Gleichstromkabel weg - die Zahl der Anschlüsse kann somit auf ein Minimum reduziert werden.It is particularly advantageous if the entire power electronics 41 is integrated in the cylindrical interior 15a or in the cover part 2d. As a result, all AC lines can be accommodated within the housing 2, whereby the electromagnetic compatibility can be substantially increased. From the power generator 40 thus lead only DC cables away - the number of connections can thus be reduced to a minimum.

[0020] Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann gegebenenfalls zwischen dem ersten Gehäuseteil 2b und dem Deckelteil 2d ein ringförmiger Gehäusezwischenteil 2e zur Aufnahme der Leistungselektronik 41 angeordnet sein. Weiters ist es auch möglich, die Leistungselektronik 41 ringförmig zu gestalten und in ein Gehäuseelement aus der Gruppe zentraler Gehäuseteil 2a, erster Gehäuseteil 2b, zweiter Gehäuseteil 2c, erste oder zweite Seitenplatte 8, 9, Gehäusedeckel 2d oder Gehäusezwischenteil 2e oder dergleichen zu integrieren.As shown in Fig. 2, optionally between the first housing part 2 b and the lid part 2 d, an annular intermediate housing part 2 e for receiving the power electronics 41 may be arranged. Furthermore, it is also possible to design the power electronics 41 in a ring shape and to integrate them into a housing element from the group of central housing part 2a, first housing part 2b, second housing part 2c, first or second side plate 8, 9, housing cover 2d or housing intermediate part 2e or the like.

[0021] Um eine Überhitzung der elektrischen Bauteile zu vermeiden und zur Abfuhr der bei der Verbrennung in der Kreiskolbenbrennkraftmaschine 1 entstehenden Wärme, ist ein Kühlsystem 50 mit in den Gehäuseteilen 2d (Deckelteil), 2e (Gehäusezwischenteil), 2b (seitlicher erster Gehäuseteil), 2a (zentraler Gehäuseteil) und 2c (seitlicher zweiter Gehäuseteil) eingeformten Kühlkanalanordnungen 51, 51, 53, 54 vorgesehen, wobei die einzelnen Bauteile aus der Gruppe Leistungselektronik 41, elektrische Maschine 14 und ein - eventuell in die Ölwanne des Stromerzeugungsaggregates 40 integrierter - in Fig. 1 nicht weiter dargestellter - Ölkühler 35 nacheinander gekühlt werden. Dadurch ist es möglich, verschiedene bauteilspezifische Temperaturniveaus einzuhalten. Im in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Teile des Gehäuses Deckelteil 2d, erster Gehäuseteil 2b, erste Seitenplatte 8, zentraler Gehäuseteil 2a, zweite Seitenplatte 9 und zweiter Gehäuseteil 2c nacheinander von Kühlmittel durchströmt. Der Kühlmitteleintritt in das Stromerzeugungsaggregat 40 ist dabei in Bereich des 3/9 österreichisches Patentamt AT13 720U1 2014-07-15In order to avoid overheating of the electrical components and to dissipate the heat generated during combustion in the rotary piston internal combustion engine 1, a cooling system 50 in the housing parts 2d (cover part), 2e (intermediate housing part), 2b (lateral first housing part), 2a (central housing part) and 2c (lateral second housing part) molded cooling channel arrangements 51, 51, 53, 54 are provided, wherein the individual components from the group of power electronics 41, electric machine 14 and - possibly integrated into the oil pan of the power generator 40 - in Fig 1 not shown - oil cooler 35 are cooled sequentially. This makes it possible to comply with different component-specific temperature levels. In the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 and 2, the parts of the housing cover part 2d, first housing part 2b, first side plate 8, central housing part 2a, second side plate 9 and second housing part 2c are flowed through in succession by coolant. The coolant inlet into the power generation unit 40 is in the range of the Austrian Patent Office AT13 720U1 2014-07-15

Deckelteiles 2d, des Gehäusezwischenteiles 2e oder des ersten Gehäuseteiles 2b, der Kühlmittelaustritt aus dem Stromerzeugungsaggregat 40 im Bereich des zweiten Gehäuseteiles 2c angeordnet.Cover part 2d, the intermediate housing part 2e or the first housing part 2b, the coolant outlet from the power generation unit 40 in the region of the second housing part 2c arranged.

[0022] Eine ringförmige Kühlkanalanordnung 51 um die elektrische Maschine 14 und die Leistungselektronik 41 kann dabei teilweise durch den ersten Gehäuseteil 2b und den Deckelteil 2d, eventuell auch durch den Gehäusezwischenteil 2e ausgebildet sein.An annular cooling channel arrangement 51 to the electric machine 14 and the power electronics 41 may be partially formed by the first housing part 2b and the cover part 2d, possibly also by the intermediate housing part 2e.

[0023] Die elektroseitige Kühlkanalanordnung 51 im ersten Gehäuseteil 2b (eventuell auch im Deckelteil 2d und Gehäusezwischenteil 2e) ist mit der kolbenseitigen ersten Kühlmittelanordnung 52 im seitlichen ersten Gehäuseteil 2a, der zentralen Kühlmittelanordnung 53 im zentralen Gehäuseteil 2a und der kolbenseitigen zweiten Kühlmittelanordnung 54 im seitlichen zweiten Gehäuseteil 2c ohne externe Leitungen und direkt innerhalb des Gehäuses 2 strömungsverbunden.The electro-side cooling channel arrangement 51 in the first housing part 2b (possibly also in the cover part 2d and housing intermediate part 2e) is connected to the piston-side first coolant arrangement 52 in the lateral first housing part 2a, the central coolant assembly 53 in the central housing part 2a and the piston-side second coolant assembly 54 in the lateral second housing part 2 c without external lines and fluidly connected directly within the housing 2.

[0024] Je nach Anforderungen können zwischen dem zentralen Gehäuseteil 2a und dem seitlichen ersten Gehäuseteil 2b und/oder dem seitlichen zweiten Gehäuseteil 2c Seitenplatten 8, 9 angeordnet sein. Dies ermöglicht den Einsatz von verschiedenen Werkstoffen für die Laufflächen 5, 6, 7 ausbildende Gehäuseelemente des Gehäuses 2 und erlauben somit eine Reduktion des Gewichtes und/oder eine Erhöhung der Festigkeit, sowie eine Optimierung der elektromagnetischen Verträglichkeit.Depending on requirements, side plates 8, 9 may be arranged between the central housing part 2a and the lateral first housing part 2b and / or the lateral second housing part 2c. This allows the use of different materials for the running surfaces 5, 6, 7 forming housing elements of the housing 2 and thus allow a reduction in weight and / or an increase in strength, as well as an optimization of the electromagnetic compatibility.

[0025] Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der das Gehäuse 2 (ohne Deckelteil 2d) aus dem zentralen Gehäuseteil 2a, dem ersten Gehäuseteil 2b und dem zweiten Gehäuseteil 2c besteht. Mit dieser Variante kann die Zahl der Teile möglichst gering gehalten werden.Fig. 3 shows an embodiment in which the housing 2 (without lid part 2d) consists of the central housing part 2a, the first housing part 2b and the second housing part 2c. With this variant, the number of parts can be kept as low as possible.

[0026] Die elektrische Maschine 14, die Leistungselektronik 41 und/oder das Lager 11 kann allerdings den Einsatz von anderen Werkstoffen, als die seitliche Lauffläche 6 erforderlich machen. Fig. 4 zeigt dabei eine Ausführung, bei der zwischen dem seitlichen ersten Gehäuseteil 2b und dem zentralen Gehäuseteil 2a eine erste Seitenplatte 8 angeordnet ist. Somit kann beispielsweise der zentrale Gehäuseteil 2a aus Grauguss, die Seitenplatte 8 aus Stahl und der seitliche erste Gehäuseteil aus Leichtmetall bestehen, [0027] Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der zwischen dem zentralen Gehäuseteil 2a und dem seitlichen zweiten Gehäuseteil 2c eine Seitenplatte 9 angeordnet ist. Auch hier können zentraler Gehäuseteil 2a, Seitenplatte 9 und die Gehäuseteile 2b und 2c aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein.However, the electric machine 14, the power electronics 41 and / or the bearing 11 may require the use of other materials than the side tread 6 required. 4 shows an embodiment in which a first side plate 8 is arranged between the lateral first housing part 2b and the central housing part 2a. Thus, for example, the central housing part 2a of gray cast iron, the side plate 8 made of steel and the lateral first housing part made of light metal, Fig. 5 shows a variant in which between the central housing part 2a and the lateral second housing part 2c, a side plate is arranged. Again, the central housing part 2a, side plate 9 and the housing parts 2b and 2c can be made of different materials.

[0028] Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante sind sowohl zwischen dem zentralen Gehäuseteil 2a und dem ersten Gehäuseteil 2b, als auch zwischen dem zentralen Gehäuseteil 2a und dem zweiten Gehäuseteil 2c Seitenplatte 8, 9 angeordnet, wodurch größtmögliche Variabilität bei der Auswahl der Werkstoffe der Gehäuseteile einerseits der Kreiskolbenbrennkraftmaschine 4 und andererseits der elektrischen Maschine 14 zur Verfügung steht. Die Werkstoffe der einzelnen Gehäuseteile können somit optimal an die jeweilige Funktionalität angepasst werden. Dies erlaubt es, das Gewicht des Stromerzeugungsaggregates 40 zu minimieren und gleichzeitig die Lebensdauer zu erhöhen. Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, dass in den Deckelteil ein Stützlager 12 integriert ist.In the embodiment shown in Fig. 6 side plate 8, 9 are arranged both between the central housing part 2a and the first housing part 2b, and between the central housing part 2a and the second housing part 2c, whereby the greatest possible variability in the selection of materials the housing parts on the one hand the rotary piston internal combustion engine 4 and on the other hand the electric machine 14 is available. The materials of the individual housing parts can thus be optimally adapted to the respective functionality. This makes it possible to minimize the weight of the power generator 40 while increasing the life. The embodiment variant shown in FIG. 6 differs from FIG. 1 in that a support bearing 12 is integrated in the cover part.

[0029] Die einzelnen Gehäuseelemente des Gehäuses 2, zumindest der Kreiskolbenbrennkraftmaschine 1, insbesondere der zentrale Gehäuseteil 2a, der erste und der zweite Gehäuseteil 2b, 2c, sowie gegebenenfalls die Seitenplatten 6, 7, sind durch axiale Schrauben 42 miteinander verschraubt. 4/9The individual housing elements of the housing 2, at least the rotary piston internal combustion engine 1, in particular the central housing part 2a, the first and the second housing part 2b, 2c, and optionally the side plates 6, 7 are screwed together by axial screws 42. 9.4

Claims (17)

österreichisches Patentamt AT 13 720 U1 2014-07-15 Ansprüche 1. Stromerzeugungsaggregat (40), insbesondere zur Reichweitenausdehnung eines Elektrofahrzeuges, mit einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine (1) mit zumindest einem in einer Kammer (3) eines Gehäuses (2) umlaufenden Kreiskolben (4), wobei die Kammer (3) von einer trochoidenförmigen Lauffläche (5) in einem zentralen Gehäuseteil(2a) und von einander beabstandeten, normal zu einer Exzenterwelle (10) angeordneten seitlichen Laufflächen (6, 7) gebildet ist, wobei an den zentralen Gehäuseteil (2a) in Richtung der Achse (10a) der Exzenterwelle (10) direkt oder indirekt seitliche Gehäuseteile (2b, 2c) anschließen, und wobei achsgleich mit der Exzenterwelle (10) eine elektrische Maschine (14) im gleichen Gehäuse (2) angeordnet ist, deren Rotor (13) mit der Exzenterwelle (10) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (14) überwiegend, vorzugsweise zur Gänze innerhalb eines seitlichen ersten Gehäuseteiles (2b) angeordnet ist, wobei der erste Gehäuseteil (2b) einen im Wesentlichen zylindrischen Mantelbereich (2b1) aufweist, welcher den Stator (14a) und den Rotor (13) der elektrischen Maschine (14) umgibt.Austrian Patent Office AT 13 720 U1 2014-07-15 Claims 1. Power generating unit (40), in particular for extending the range of an electric vehicle, with a rotary piston internal combustion engine (1) having at least one rotary piston (4) circulating in a chamber (3) of a housing (2) in which the chamber (3) is formed by a trochoid-shaped running surface (5) in a central housing part (2a) and by spaced-apart lateral running surfaces (6, 7) arranged normal to an eccentric shaft (10). 2a) in the direction of the axis (10a) of the eccentric shaft (10) directly or indirectly connect lateral housing parts (2b, 2c), and wherein coaxially with the eccentric shaft (10) an electrical machine (14) in the same housing (2) is arranged, the rotor (13) rotatably connected to the eccentric shaft (10), characterized in that the electric machine (14) predominantly, preferably entirely within a lateral first Housing parts (2b) is arranged, wherein the first housing part (2b) has a substantially cylindrical jacket portion (2b1) which surrounds the stator (14a) and the rotor (13) of the electric machine (14). 2. Stromerzeugungsaggregat (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lager (11) für die Exzenterwelle (10) im seitlichen ersten Gehäuseteil (2b) angeordnet ist.Second power generating unit (40) according to claim 1, characterized in that a first bearing (11) for the eccentric shaft (10) in the lateral first housing part (2b) is arranged. 3. Stromerzeugungsaggregat (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Lager (12) der Exzenterwelle (10) in einen seitlichen zweiten Gehäuseteil (2c) angeordnet ist, welcher an den zentralen Gehäuseteil (2a) auf der dem seitlichen ersten Gehäuseteil (2b) abgewandten Seite direkt oder indirekt anschließt.3. power generation unit (40) according to claim 1 or 2, characterized in that a second bearing (12) of the eccentric shaft (10) in a lateral second housing part (2 c) is arranged, which on the central housing part (2 a) on the side first housing part (2b) opposite side directly or indirectly connected. 4. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zentralen Gehäuseteil (2a) und dem seitlichen ersten Gehäuseteil (2b) und/oder zwischen dem zentralen Gehäuseteil (2a) und dem zweiten seitlichen Gehäuseteil (2c) eine die jeweilige seitliche Lauffläche (6, 7) ausbildende Seitenplatte (8, 9) angeordnet ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Seitenplatte (8, 9) beidseitig eben ausgebildet ist.4. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the central housing part (2a) and the lateral first housing part (2b) and / or between the central housing part (2a) and the second lateral housing part (2c ) is arranged a respective side tread (6, 7) forming side plate (8, 9), wherein preferably at least one side plate (8, 9) is flat on both sides. 5. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem zentralen Gehäuseteil (2a) abgewandte offene Stirnseite des seitlichen ersten Gehäuseteiles (2b) durch einen Deckelteil (2d) abgedeckt ist, wobei vorzugsweise der Deckelteil (2d) zumindest im Bereich der Achse (10a) der Exzenterwelle (10) geschlossen ausgeführt ist.5. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the central housing part (2a) facing away from open end side of the lateral first housing part (2b) by a cover part (2d) is covered, wherein preferably the cover part (2d ) Is executed closed at least in the region of the axis (10 a) of the eccentric shaft (10). 6. Stromerzeugungsaggregat (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Deckelteil (2d) ein Stützlager (12a) für die Exzenterwelle (10) integriert ist.6. Generating unit (40) according to claim 5, characterized in that in the cover part (2d) a support bearing (12a) for the eccentric shaft (10) is integrated. 7. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gehäuseelementen des Gehäuses (2), vorzugsweise zumindest ein seitlicher Gehäuseteil (2b, 2c) und zumindest eine Seitenplatte (8, 9) und/oder der zentrale Gehäuseteil (2a), aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.7. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least two housing elements of the housing (2), preferably at least one lateral housing part (2b, 2c) and at least one side plate (8, 9) and / or the Central housing part (2a), made of different materials. 8. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lauffläche (5, 6, 7) für den Kreiskolben (4) ausbildender Gehäuseteil, vorzugsweise die Seitenplatten (8, 9) und/oder der zentrale Gehäuseteil (2a), aus einem Werkstoff aus der Gruppe Grauguss, Stahl, Keramik oder übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung besteht.8. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one running surface (5, 6, 7) for the rotary piston (4) ausbildender housing part, preferably the side plates (8, 9) and / or the central Housing part (2a), made of a material from the group gray cast iron, steel, ceramic or hypereutectic aluminum-silicon alloy. 9. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen ersten und/oder zweiten Gehäuseteile (2b, 2c) aus Leichtmetall, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, bestehen. 5/9 österreichisches Patentamt AT13 720 U1 2014-07-159. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lateral first and / or second housing parts (2b, 2c) made of light metal, preferably an aluminum alloy. 5/9 Austrian Patent Office AT13 720 U1 2014-07-15 10. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lauffläche (5, 6, 7) für den Kreiskolben (4) eine Beschichtung, vorzugsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung oder aus Keramik, aufweist.10. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one running surface (5, 6, 7) for the rotary piston (4) has a coating, preferably of a hypereutectic aluminum-silicon alloy or ceramic, having. 11. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuseelement des Gehäuses (2) die Leistungselektronik (41) der elektrischen Maschine (14) und/oder zumindest eine Zündspule integriert ist.11. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 10, characterized in that in a housing element of the housing (2) the power electronics (41) of the electric machine (14) and / or at least one ignition coil is integrated. 12. Stromerzeugungsaggregat (40) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (41) und/oder die Zündspule in den Deckelteil (2d) integriert ist.12. Generating unit (40) according to claim 11, characterized in that the power electronics (41) and / or the ignition coil in the cover part (2d) is integrated. 13. Stromerzeugungsaggregat (40) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (41) im Wesentlichen ringförmig gestaltet und in einem zylindrischen Gehäuseteil, vorzugsweise in einem zwischen dem seitlichen ersten Gehäuseteil (2b) und dem Deckelteil (2d) angeordneten, im Wesentlichen ringförmigen Gehäusezwischenteil (2e), angeordnet ist.13. power generation unit (40) according to claim 11 or 12, characterized in that the power electronics (41) designed substantially annular and arranged in a cylindrical housing part, preferably in a between the lateral first housing part (2b) and the cover part (2d), essentially annular intermediate housing part (2e) is arranged. 14. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche wechselstromführende elektrischen Leitungen innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet sind, wobei nur Gleichstrom führende Leitungen nach außen aus dem Gehäuse (2) geführt sind.14. Generating unit (40) according to any one of claims 1 to 13, characterized in that all the alternating current-carrying electrical lines within the housing (2) are arranged, with only direct current leading lines out of the housing (2) are guided. 15. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelteil (2d) und/oder der Gehäusezwischenteil (2e) aus einem ferromagnetischen Material besteht.15. Generating unit (40) according to one of claims 5 to 14, characterized in that the cover part (2d) and / or the housing intermediate part (2e) consists of a ferromagnetic material. 16. Stromerzeugungsaggregat (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Gehäuseteil (2a), die seitlichen ersten und zweiten Gehäuseteile (2b, 2c), vorzugsweise auch die Seitenplatten (8, 9), besonders vorzugsweise auch der Deckelteil (2d) und/oder der Gehäusezwischenteil (2e), durch integrierte Kühlkanalanordnungen (51, 52, 53, 54) eines Kühlsystems (50) miteinander strömungsverbunden sind, wobei vorzugsweise zumindest ein Kühlmitteleintritt des Kühlsystems (50) in das Gehäuse (2) im Bereich des Deckelteiles (2d) und/oder des seitlichen ersten Generatorteiles (2b) und/oder des Gehäusezwischenteiles (2e) und zumindest ein Kühlmittelaustritt aus dem Gehäuse (2) im Bereich des seitlichen zweiten Gehäuseteiles (2c) angeordnet ist.16. Generating unit (40) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the central housing part (2a), the lateral first and second housing parts (2b, 2c), preferably also the side plates (8, 9), particularly preferably also the cover part (2d) and / or the intermediate housing part (2e) are flow-connected to one another by integrated cooling channel arrangements (51, 52, 53, 54) of a cooling system (50), preferably at least one coolant inlet of the cooling system (50) being introduced into the housing (2 ) in the region of the cover part (2d) and / or the lateral first generator part (2b) and / or the intermediate housing part (2e) and at least one coolant outlet from the housing (2) in the region of the lateral second housing part (2c) is arranged. 17. Stromerzeugungsaggregat (40) Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckeiteil (2d) und der seitliche erste Gehäuseteil (2b), und/oder der ringförmige Gehäusezwischenteil (2e) im Bereich einer gemeinsamen Flanschfläche eine gemeinsame ringförmige Kühlkanalanordnung (51) ausbilden. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 6/917 power generating unit (40) claim 16, characterized in that the cover part (2d) and the lateral first housing part (2b), and / or the annular intermediate housing part (2e) in the region of a common flange face a common annular cooling channel arrangement (51) form. 3 sheets of drawings 6/9
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