AT528123B1 - Elektrischer Antrieb mit integriertem Schmierölsystem - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb (100) aufweisend einen äußeren Rotor (10) und einen inneren Stator (20), wobei der innere Stator (20) ein inneres Gehäuse (22) umfasst. Der elektrische Antrieb weist weiter eine Lageranordnung (30) auf, welche zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses (22) angeordnet ist, und durch welche der äußere Rotor (10) konzentrisch und drehbar zu dem inneren Stator (20) gelagert ist. Dabei weist die Lageranordnung (30) ein Planetengetriebe (40) mit einem Sonnenrad (42), einem Hohlrad (44) und Planetenrädern (46) auf, wobei das Planetengetriebe (40) konzentrisch und zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses (22) angeordnet ist. Weiter ist das Sonnenrad (42) mit dem äußeren Rotor (10) drehmomentübertragend verbunden, das Hohlrad (44) ist mit dem inneren Stator (20) drehmomentübertragend verbunden und die Planetenräder (46) sind über einen gemeinsamen Planetenträger (68) mit einer Abtriebswelle (130) des elektrischen Antriebs (100) drehmomentübertragend verbunden. Das innere Gehäuse (22) weist einen Kühlmantel (26) zum Kühlen mit einer Kühlflüssigkeit auf, wobei das Hohlrad (44) auf einer Innenseite des inneren Gehäuses (22) ausgebildet ist und das Hohlrad (44) eine Schrägverzahnung aufweist.

Description

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Beschreibung

ELEKTRISCHER ANTRIEB MIT INTEGRIERTEM SCHMIERÖLSYSTEM

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit einem integrierten Schmierölsystem zum Ausgleichen eines Drucks.

[0002] Im Stand der Technik sind elektrische Antriebe, wie beispielsweise aus der DE 112018006651 T5 bekannt, mit einem inneren Stator und einem äußeren Rotor bekannt. Dabei wird der äußere Rotor mittels einer Lageranordnung rotierbar zu dem inneren Stator gelagert. Die Lageranordnung weist weiter ein Planetengetriebe zur Übertragung eines Drehmoments auf die Abtriebswelle auf.

[0003] Das geringe Volumen des Planetengetriebes begrenzt die in dem Planetengetriebe mögliche Schmierölmenge. Jede überschüssige Schmierölmenge führt zu hohen Verlusten. Ein elektrischer Antrieb ist starken Temperaturschocks ausgesetzt, was zu einem intensiven Austausch des Innenluftgemisches im Bereich des Schmieröls mit der Umgebung führt. Dabei kann das Schmieröl schnell verunreinigt werden.

[0004] Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Antrieb bereitzustellen, bei welchem das Schmieröl in dem Planetengetriebe vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt wird.

[0005] Die voranstehende Aufgabe wird durch einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0006] Demgemäß wird ein elektrischer Antrieb beschrieben. Der elektrische Antrieb weist einen äußeren Rotor und einen inneren Stator auf, wobei der innere Stator ein inneres Gehäuse umfasst. Der elektrische Antrieb weist weiter eine Lageranordnung auf, welche zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses angeordnet ist, und durch welche der äußere Rotor konzentrisch und drehbar zu dem inneren Stator gelagert ist. Dabei weist die Lageranordnung ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und Planetenrädern auf, wobei das Planetengetriebe konzentrisch und zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses angeordnet ist. Weiter ist das Sonnenrad mit dem äußeren Rotor drehmomentübertragend verbunden, das Hohlrad ist mit dem inneren Stator drehmomentübertragend verbunden und die Planetenräder sind über einen gemeinsamen Planetenträger mit einer Abtriebswelle des elektrischen Antriebs drehmomentübertragend verbunden. Das innere Gehäuse weist einen Kühlmantel zum Kühlen mit einer Kühlflüssigkeit auf. Weiters ist das Hohlrad auf einer Innenseite des inneren Gehäuses ausgebildet. Dabei weist das Hohlrad eine Schrägverzahnung auf.

[0007] Die Schrägverzahnung ist schräg in Bezug auf die axiale Richtung des elektrischen Antriebs, wobei die axiale Richtung des elektrischen Antriebs gleich zu der axialen Richtung des Sonnenrads oder des Hohlrads ist.

[0008] Gemäß einem Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs ist das Planetengetriebe teilweise mit einem Schmieröl gefüllt. Der elektrische Antrieb kann zudem ein integriertes Schmierölsystem zum Ausgleichen eines Drucks aufweisen.

[0009] Dadurch, dass der elektrische Antrieb ein integriertes Schmierölsystem zum Ausgleichen des Drucks eines Innenluftgemisches aufweisen kann, kann der Druck des Innenluftgemisches beispielsweise bei einer Temperaturänderung ausgeglichen werden. Das Innenluftgemisch ist dabei in Kontakt mit dem Schmieröl. Weiter kann das integrierte Schmierölsystem vor SchmierÖlverlust, externer Verschmutzung des Schmieröls und Feuchtigkeitsaufnahme des Schmieröls schützen. Eine schnelle Alterung einer kleinen Schmierölmenge kann damit verhindert werden.

[0010] Der elektrische Antrieb kann starken Temperaturschocks ausgesetzt sein. Dies kann zu einem intensiven Austausch des Innenluftgemisches mit der Umgebung führen. Mittels des inte-

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grierten Schmierölsystems kann diese Zirkulation des Innenluftgemisches entweder isoliert werden oder das Innenluftgemisch kann vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt werden.

[0011] Mittels des Kühlmantels kann das Planetengetriebe direkt gekühlt werden, wodurch eine Überhitzung des Planetengetriebes verhindert werden kann.

[0012] Der elektrische Antrieb weist die folgenden weiteren Vorteile auf. Aufgrund des Planetengetriebes braucht nur eine verringerte Schmierölmenge eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein geringerer Einfluss auf die Umwelt, geringere Wartungskosten, ein geringeres Gewicht und reduzierte Schmierölspritzverluste. Aufgrund des Kühlmantels kann eine effiziente Kühlung der Statorwicklungen und des Schmieröls im Planetengetriebe erreicht werden.

[0013] Der äußere Rotor kann eine Luftkühlung aufweisen. Die Luftkühlung befindet sich an der Außenseite des äußeren Rotors. Die Luftkühlung kann ein integraler Bestandteil des äußeren Rotors sein. Alternativ kann die Luftkühlung ein separates Element sein, welches an der Außenseite des äußeren Rotors angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine einfache und effiziente Kühlung des Rotors erreicht werden.

[0014] Der Kühlmantel zum Kühlen mit einer Kühlflüssigkeit und die Luftkühlung bilden ein kombiniertes Kühlungssystem. Dadurch kann die Menge an Schmieröl in dem Planetengetriebe minimiert werden. Der sich daraus ergebenden Sensitivität für Verschmutzung und Feuchtigkeitsaufnahme des Schmieröls kann durch das integrierte Schmierölsystem und dem Aufbau des inneren Gehäuses begegnet werden.

[0015] Die Lageranordnung ist zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses angeordnet. Dementsprechend kann sich ein Teil der Lageranordnung auch außerhalb des inneren Gehäuses befinden beispielsweise in axialer Richtung. Das Hohlrad ist als ein Teil des inneren Gehäuses ausgebildet. Dementsprechend ist das Hohlrad des Planetengetriebes dann nicht innerhalb des inneren Gehäuses ausgebildet, sondern stellt einen Teil des inneren Gehäuses dar. Das Hohlrad kann auch einstückig mit dem inneren Gehäuse ausgeführt sein.

[0016] Das Planetengetriebe ist konzentrisch und zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses angeordnet. Dementsprechend ist insbesondere das Sonnenrad konzentrisch gelagert.

[0017] Der Begriff Schmieröl umfasst jegliche Art von Schmiermittel. Das innere Gehäuse kann Stahl aufweisen. Der innere Stator ist innerhalb des äußeren Rotors angeordnet.

[0018] Es können beispielsweise drei Planetenräder vorgesehen sein. Die Planetenräder werden über den gemeinsamen Planetenträger mit der Abtriebswelle des elektrischen Antriebs drehmomentübertragend verbunden.

[0019] Weiter ist die Schrägverzahnung des Hohlrades in Bezug auf eine Vorwärtsdrehrichtung des elektrischen Antriebs ausgerichtet. Dadurch wird das Schmieröl, welches sich in dem Planetengetriebe befindet, in die Schrägverzahnung hineingezogen.

[0020] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist das innere Gehäuse eine V-förmige Rippe auf der Innenseite des inneren Gehäuses auf, um das Schmieröl in dem Planetengetriebe zu teilen, wobei die V-förmige Rippe eine obere Rippe und eine untere Rippe aufweist, und wobei die obere Rippe näher an dem Hohlrad angeordnet ist als die untere Rippe.

[0021] Das Schmieröl teilen bedeutet hier, dass der Schmierölstrom aufgeteilt wird. Mittels der V-förmigen Rippe kann der rotierende Schmierölstrom in dem Planetengetriebe in zwei unterschiedliche Richtungen geteilt werden.

[0022] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs ist die obere Rippe wie die Schrägverzahnung des Hohlrads ausgerichtet. Dementsprechend kann das Schmieröl von der oberen Rippe gut in die Schrägverzahnung des Hohlrads geleitet werden.

[0023] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs ist die untere Rippe ausgerichtet, um das Schmieröl zu einer Öffnung zu einer Rotorwelle zu leiten. Dabei kann die Offnung zwischen zwei Rotor-Kugellagern angeordnet sein.

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[0024] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs ist der Kühlmantel auf einer Außenseite des inneren Gehäuses ausgebildet. Vorteilhafterweise kann so eine kompakte und leichte Bauweise des Hohlrads und des Kühlmantels realisiert werden.

[0025] Der Kühlmantel weist mehrere spiralförmige Kühlkanäle in einem Bereich des Hohlrads auf, wobei eine Windungsrichtung der spiralförmigen Kühlkanäle einer Windungsrichtung der Schrägverzahnung des Hohlrads entgegengesetzt ist.

[0026] Dadurch, dass die Windungsrichtungen entgegengesetzt angeordnet werden, ergibt sich eine Form, welche für die Biegefestigkeit des Hohlrads, d.h. insbesondere für die Biegefestigkeit der Gewindezähne des Hohlrads, am besten ist. Dabei kann der Kreuzungswinkel zwischen der Windungsrichtung der spiralförmigen Kühlkanäle und der Windungsrichtung der Schrägverzahnung des Hohlrads zwischen 100° und 80°, bevorzugt zwischen 95° und 85° und noch weiter bevorzugt zwischen 92° und 88° liegen.

[0027] Dabei heißt im Bereich des Hohlrads hier im gleichen Bereich in axialer Richtung des inneren Gehäuses. Der Kühlmantel mit den Kühlkanälen befindet sich aber nicht auf der Innenseite des inneren Gehäuses wie das Hohlrad, sondern auf der Außenseite des inneren Gehäuses. Dies stellt einerseits sicher, dass der Kühlmantel das Schmiermittel auf der Innenseite des inneren Gehäuses ebenfalls kühlt und andererseits, dass das Schmieröl in dem Planetengetriebe vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt wird. Dadurch wird es möglich, sowohl das Hohlrad als auch den Kühlmantel in einer kompakten und leichten Bauweise zu realisieren.

[0028] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der Kühlmantel Kühlkanalgruppen und Kühlkanalverteiler auf, um die Kühlflüssigkeit sequenziell durch die Kühlkanalgruppen von einem Kühlflüssigkeitseinlass zu einem Kühlflüssigkeitsauslass zu leiten, wobei die Kühlkanalverteiler auf beiden Seiten der spiralförmigen Kühlkanäle angeordnet sind.

[0029] Vorteilhafterweise kann auf diese Weise eine Vergrößerung des Querschnitts der Strömung erreicht werden. Eine Kühlkanalgruppe wird aus mehreren nebeneinander verlaufenden spiralförmigen Kühlkanälen gebildet. Beispielsweise können vier bis acht, fünf bis sieben oder sechs spiralförmige Kühlkanäle zu einer Kühlkanalgruppe zusammengefasst werden. Dabei kann der Kühlmantel beispielsweise vier bis zehn oder sechs bis acht Kühlkanalgruppen aufweisen.

[0030] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der innere Stator mehrere laminierte Stahlbleche auf, wobei die laminierten Stahlbleche hermetisch miteinander verbunden sind, und wobei der Kühlmantel in radialer Richtung an einer KühlmantelauBenseite durch die laminierten Stahlbleche verschlossen ist.

[0031] Die flüssigkeitsdichten laminierten Stahlbleche dichten den Kühlmantel in radialer Richtung an der Kühlmantelaußenseite ab. Durch die laminierten Stahlbleche werden die spiralförmigen Kühlkanäle abgedichtet. Die laminierten Stahlbleche können damit dem direkten Kontakt mit der Kühlflüssigkeit standhalten.

[0032] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der innere Stator ein äußeres Gehäuse auf, wobei der innere Stator in axialer Richtung auf einer Seite durch das innere Gehäuse in dem elektrischen Antrieb eingeklemmt ist und auf der anderen Seite durch das äußere Gehäuse in dem elektrischen Antrieb eingeklemmt ist.

[0033] Dabei kann das äußere Gehäuse beispielsweise eine Aluminiumlegierung aufweisen. Die axiale Richtung ist die axiale Richtung bezogen auf die Rotationsachse des inneren Stators.

[0034] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der elektrische Antrieb eine Schnittstelle zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse auf, wobei die Schnittstelle eine Verzahnung zur Drehmomentübertragung umfasst. Die Verzahnung weist Vorsprünge und/oder Vertiefungen in dem inneren Gehäuse und/oder dem äußeren Gehäuse auf. Die Schnittstelle kann zur axialen Sicherung zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse weiter einen Sicherungsring aufweisen.

[0035] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist das integrierte Schmierölsystem einen Entlüfter und eine fluidleitende Verbindung von dem Planetenge-

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triebe zu dem Entlüfter auf. Mittels der Verbindung von dem Planetengetriebe zu dem Entlüfter kann der Druckausgleich realisiert werden.

[0036] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der Entlüfter einen Membrandruckkompensator oder Blasendruckkompensator mit luftdichter Membran auf, um den Druck an einen Umgebungsdruck anzupassen. Vorteilhafterweise findet bei diesem Druckausgleich kein Austausch des Innenluftgemischs statt. Das integrierte Schmierölsystem ist gasdicht abgeschlossen.

[0037] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der Entlüfter einen Filterkasten mit einem Filter- und Entwässerungsmaterial auf. Das integrierte Schmierölsystem ist in diesem Fall nicht gasdicht abgeschlossen. Ein Druckausgleich kann daher stattfinden. Vorteilhafterweise wird die Luft von außen mittels des Filter- und Entwässerungsmaterials sowohl gefiltert als auch entwässert. Das Schmieröl wird daher nicht verunreinigt.

[0038] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebs weist der Entlüfter eine Rohrleitung auf, welche das Planetengetriebe mit einem Luftraum mit kontrollierbarem Feuchtigkeits- und Staubgehalt verbindet. Ein solcher Luftraum mit kontrollierbarem Feuchtigkeits- und Staubgehalt kann beispielsweise die Fahrzeugkabine eines Fahrzeugs mit Luftfilterung und Klimaanlage sein. Das integrierte Schmierölsystem ist in diesem Fall nicht gasdicht abgeschlossen. Ein Druckausgleich kann daher stattfinden. Vorteilhafterweise wird die Luft aus einem Luftraum mit wenig Staub und Feuchtigkeit verwendet. Das Schmieröl wird daher nicht verunreinigt.

[0039] Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.

[0040] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

[0041] Fig. 1a eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Antriebs;

[0042] Fig. 19 eine weitere perspektivische Ansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 1a; [0043] Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines Planetenträgers;

[0044] Fig. 20 eine weitere perspektivische Ansicht des Planetenträgers aus Fig. 2a; [0045] Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines inneren Gehäuses eines inneren Stators;

[0046] Fig. 4 eine Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 1a entlang der Achse des elektrischen Antriebs;

[0047] Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs aus Fig. 4;

[0048] Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Bereichs aus Fig. 4;

[0049] Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Bereichs aus Fig. 4;

[0050] Fig. 8 eine Schnittansicht des elektrischen Antriebs entlang der Linie A-A aus Fig. 4;

[0051] Fig. 9a die Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit einem integrierten Schmierölsystem;

[0052] Fig. 9b die Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit einem weiteren integrierten Schmierölsystem;

[0053] Fig. 10a die perspektivische Ansicht des inneren Gehäuses des inneren Stators aus Fig. 3 mit eingezeichnetem Schmierölfluss;

[0054] Fig. 10b einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit eingezeichnetem Schmierölfluss;

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[0055] Fig. 10c einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 8 mit eingezeichnetem Schmierölfluss;

[0056] Fig. 11 die perspektivische Ansicht des inneren Gehäuses des inneren Stators aus Fig. 3 mit eingezeichnetem Fluss der Kühlflüssigkeit; und

[0057] Fig. 12 einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit eingezeichnetem Fluss der Kühlflüssigkeit.

[0058] Die Fig. 1a und 1b zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten eines elektrischen Antriebs 100. Der dargestellte elektrische Antrieb 100 weist einen äußeren Rotor 10, einen inneren Stator 20, einen Planetenträger 68, eine Abtriebswelle 130 und ein integriertes Schmierölsystem 50 auf. Dabei ist das integrierte Schmierölsystem 50 in den Fig. 1a und 1b nur teilweise dargestellt.

[0059] In den Fig. 2a und 2b sind zwei unterschiedliche perspektivische Ansichten eines Planetenträgers 68 dargestellt. Ein solcher Planetenträger 68 kann in einem elektrischen Antrieb 100, wie in den Fig. 1a und 1b gezeigt, eingesetzt werden. Der Planetenträger 68 dient zum Halten der Planetenräder 46 eines Planetengetriebes. Die Planetenräder 46 sind über den gemeinsamen Planetenträger 68 mit einer Abtriebswelle 130 des elektrischen Antriebs 100 drehmomentübertragend verbunden. Damit der Planetenträger 68 rotierbar innerhalb des elektrischen Antriebs 100 gelagert werden kann, weist der Planetenträger 68 ein inneres Kugellager 70 und ein äußeres Kugellager 72 auf.

[0060] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines inneren Gehäuses 22 eines inneren Stators 20. Ein solches inneres Gehäuse 22 kann ein Teil eines in der Fig. 1a gezeigten inneren Stators 20 sein.

[0061] Auf der Innenseite des inneren Gehäuses 22 ist ein Hohlrad 44 des Planetengetriebes ausgebildet. Das Hohlrad 44 weist eine Schrägverzahnung auf. Die zuvor beschriebenen Planetenräder 46 greifen in das Hohlrad 44 ein.

[0062] Auf der Außenseite des inneren Gehäuses 22 ist ein Kühlmantel 26 ausgebildet. Der Kühlmantel 26 weist mehrere spiralförmige Kühlkanäle 32 in einem Bereich des Hohlrads 44 auf. Der Kühlmantel 26 und das Hohlrad 44 befinden sich demnach in der axialen Richtung des inneren Gehäuses 22 an der gleichen Stelle. Dabei ist eine Windungsrichtung der spiralförmigen Kühlkanäle 32 einer Windungsrichtung der Schrägverzahnung des Hohlrads 44 entgegengesetzt. Dabei beträgt der Winkel zwischen den Windungsrichtungen im Wesentlichen 90°. Mittels dieser Anordnung der Windungsrichtungen kann die Stabilität erhöht werden.

[0063] Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Antriebs 100 aus Fig. 1a entlang der Achse des elektrischen Antriebs 100. Dargestellt sind der äußere Rotor 10 und der innere Stator 20. Der innere Stator 20 weist das innere Gehäuse 22 und ein äußeres Gehäuse 52 auf. Der elektrische Antrieb 100 umfasst weiter eine Lageranordnung 30, welche zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses 22 angeordnet ist. Die Lageranordnung dient dazu den äußeren Rotor 10 konzentrisch und drehbar zu dem inneren Stator 20 zu lagern. Dabei weist die Lageranordnung 30 ein Planetengetriebe 40 mit einem Sonnenrad 42, dem Hohlrad 44 und den Planetenrädern 46 auf. Das Planetengetriebe 40 ist konzentrisch und zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses 22 angeordnet. Dabei ist das Sonnenrad 42 mit dem äußeren Rotor 10 drehmomentübertragend verbunden. Das Hohlrad 44 ist mit dem inneren Stator 20 drehmomentübertragend verbunden. Das Hohlrad 44 kann als ein Teil des inneren Gehäuses 22 auf der Innenseite des inneren Gehäuses 22 ausgebildet sein. Weiter sind die Planetenräder 46 über den gemeinsamen Planetenträger 68 mit der Abtriebswelle 130 des elektrischen Antriebs 100 drehmomentübertragend verbunden.

[0064] Das integrierte Schmierölsystem 50 ist in Fig. 4 nur teilweise dargestellt. Der äußere Rotor 10 weist auf seiner Außenseite eine Luftkühlung 12 auf.

[0065] Weiter ist der innere Stator 20 in axialer Richtung auf einer Seite durch das innere Gehäuse 22 in dem elektrischen Antrieb 100 eingeklemmt und auf der anderen Seite durch das

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äußere Gehäuse 52 in dem elektrischen Antrieb 100 eingeklemmt.

[0066] Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V aus Fig. 4. Zwischen dem inneren Gehäuse 22 und dem äußeren Gehäuse 52 ist eine Schnittstelle 54 dargestellt. Die Schnittstelle 54 umfasst eine Verzahnung zur gegenseitigen Befestigung der Gehäuse 22, 52. Dazu weist die Schnittstelle 54 Vorsprünge und/oder Vertiefungen in dem inneren Gehäuse 22 und/oder dem äußeren Gehäuse 52 auf. Mittels eines Sicherungsrings 24 wird die axiale Positionierung der Gehäuse 22, 52 gesichert.

[0067] In dem vergrößerten Bereich sind weiter das innere Kugellager 70 und das äußere Kugellager 72 gezeigt. Mittels der beiden Kugellager 70, 72 wird der Planetenträger 68 gelagert. Eine genaue Zentrierung des Planetenträgers 68 verbessert eine Lastverteilung in dem Planetengetriebe 40. Weiter wird das dargestellte Planetenrad 46 über einen Planetenradstift 74 gehalten und drehmomentübertragend mit dem Planetenträger 68 verbunden. In dem Planetenradstift 74 kann sich eine Planetenradstift-Schmierölöffnung 76 befinden.

[0068] Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI aus Fig. 4. Der innere Stator 20 weist mehrere laminierte Stahlbleche 78 auf, wobei die laminierten Stahlbleche 78 hermetisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die Stahlbleche mit einem Klebstoff verklebt werden. Der Kühlmantel 26 ist in radialer Richtung an einer Kühlmantelaußenseite durch die laminierten Stahlbleche 78 fluiddicht verschlossen.

[0069] Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII aus Fig. 4. Mittels zwei RotorKugellagern 82 kann die Rotorwelle 80 an dem inneren Gehäuse 22 des inneren Stators 20 gelagert werden. Aufgrund der Verwendung von zwei Rotor-Kugellagern 82 kann eine stabile Rotation des äußeren Rotors 10 gewährleistet werden.

[0070] Die zentrale Welle 84, welche das Sonnenrad 42 aufweist, kann gegenüber der Rotorwelle 80 verschoben werden, um das Sonnenrad 42 positionieren zu können. Die Schnittstelle 86 zwischen der Rotorwelle 80 und der zentralen Welle 84 dient zum drehmomentübertragenden Verbinden der Rotorwelle 80 und der zentralen Welle 84. Dazu weisen die Rotorwelle 80 und/oder die zentrale Welle 84 im Bereich der Schnittstelle 86 Vorsprünge und/oder Vertiefungen auf.

[0071] In Fig. 8 ist eine Schnittansicht des elektrischen Antriebs 100 entlang der Linie A-A aus Fig. 4 zu sehen. Ganz in der Mitte befindet sich das Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40. Das Sonnenrad 42 ist drehmomentübertragend mit den Planetenrädern 46 verbunden und die Planetenräder 46 sind drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 44 verbunden. Das innere Gehäuse 22 weist auf der Innenseite das Hohlrad 44 und auf der Außenseite den Kühlmantel 26 auf. Der Kühlmantel 26 wird durch die laminierten Stahlbleche 78 des inneren Stators 20 fluiddicht abgeschlossen. Der innere Stator 20 weist weiter Statorschlitze 88 und Statorzähne 90 auf. Ganz außen ist der äußere Rotor 10 angeordnet. Der äußere Rotor 10 weist einen Käfigläufer 92 und einen Rotorkern mit Luftkühlung 12 auf.

[0072] Fig. 9a zeigt die Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit einem integrierten Schmierölsystem 50. Die gestrichelte Linie symbolisiert das statische Ölniveau 94 in der Planetengetriebekammer 96. Die Planetengetriebekammer 96 wird durch eine Eingangslippendichtung 102 und eine Ausgangslippendichtung 104 abgedichtet. Das integrierte Schmierölsystem 50 weist weiter einen Entlüfter 56 und eine fluidleitende Verbindung 58 auf. Die fluidleitende Verbindung verbindet das Planetengetriebe 40, d.h. die Planetengetriebekammer 96, mit dem Entlüfter 56. Dabei sorgt der Entlüfter 56 für den Druckausgleich.

[0073] Der Entlüfter 56 kann einen Membrandruckkompensator oder Blasendruckkompensator 60 mit luftdichter Membran 62 aufweisen, um den Druck des Innenluftgemisches in der Planetengetriebekammer 96 an einen Umgebungsdruck anzupassen. Dabei ist das integrierte Schmierölsystem 50 ein zu der Umgebungsluft abgeschlossenes System. Die luftdichte Membran 62 muss sich so verändern können, dass alle Volumenänderungen des Innenluftgemisches in der Planetengetriebekammer 96 zwischen der minimal möglichen Temperatur und der maximal möglichen Temperatur abgebildet werden können.

[0074] Optional kann die Planetengetriebekammer 96 auch mit einem Edelgas gefüllt werden,

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um die Oxidation des Schmieröls zu verhindern. Dabei kann das Edelgas beispielsweise Stickstoff und/oder Argon aufweisen.

[0075] Fig. 9b zeigt die Schnittansicht des elektrischen Antriebs aus Fig. 4 mit einem alternativen integrierten Schmierölsystem 50. Bei diesem integrierten Schmierölsystem 50 weist der Entlüfter 56 einen Filterkasten 64 mit einem Filter- und Entwässerungsmaterial 66 auf. Dieses integrierte Schmierölsystem 50 ist kein abgeschlossenes System. Bei Überdruck in der Planetengetriebekammer 96 kann das Innenluftgemisch über den Filterkasten 64 entweichen. Bei Unterdruck wird Luft aus der Umgebung über den Filterkasten 64 gereinigt und entfeuchtet bevor es in die Planetengetriebekammer 96 gelangt. Dabei kann das Filtermaterial ein Papier und/oder einen Vliesstoff aufweisen. Weiter kann das Entwässerungsmaterial beispielsweise ein Silikagel aufweisen. Die fluidleitende Verbindung 58 befindet sich bevorzugt an einer erhöhten Position, um einen direkten Kontakt des Filter- und Entwässerungsmaterials 66 mit Schmierölspritzern oder Schmierölschaum Zu vermeiden.

[0076] Alternativ kann der Entlüfter 56 eine Rohrleitung aufweisen, welche das Planetengetriebe 40, d.h. die Planetengetriebekammer 96, mit einem Luftraum mit kontrollierbarem Feuchtigkeitsund Staubgehalt verbindet. Auch auf diese Weise kann das Schmieröl vor Verschmutzung und vor Feuchtigkeit geschützt werden.

[0077] In den Fig. 10a, 10b und 10c wird der Schmierölfluss 98 dargestellt. In Fig. 10a ist die perspektivische Ansicht des inneren Gehäuses 22 des inneren Stators 20 aus Fig. 3 mit eingezeichnetem Schmierölfluss 98 zu sehen. Dabei wird der Schmierölfluss 98 durch die Pfeile symbolisiert.

[0078] Das innere Gehäuse 22 kann eine V-förmige Rippe 14 auf der Innenseite des inneren Gehäuses 22 aufweisen, um das Schmieröl in dem Planetengetriebe 40 zu teilen. Dabei kann die V-förmige Rippe 14 ein Teil des inneren Gehäuse 22 sein oder ein separates Bauteil sein, welches mit dem inneren Gehäuse 22 verbunden ist. Die V-förmige Rippe 14 weist eine obere Rippe 16 und eine untere Rippe 18 auf. Dabei ist die obere Rippe 16 näher an dem Hohlrad 44 angeordnet ist als die untere Rippe 18.

[0079] Weiter kann die obere Rippe 16 wie die Schrägverzahnung des Hohlrads 44 ausgerichtet sein. Dadurch kann das Schmieröl ohne Widerstände in den Bereich des Hohlrads 44 strömen. Zudem kann die untere Rippe 18 so ausgerichtet sein, dass das Schmieröl zu einer Öffnung 28 zu der Rotorwelle 80 geleitet wird.

[0080] Fig. 10b zeigt einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs 100 aus Fig. 4 mit eingezeichnetem Schmierölfluss 98. Auch in dieser Ansicht sind die V- förmige Rippe 14 mit der oberen Rippe 16 und der unteren Rippe 18 sowie die Öffnung 28 zu der Rotorwelle 80 zu sehen.

[0081] Fig. 10c zeigt einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs 100 aus Fig. 8 mit eingezeichnetem Schmierölfluss 98. In dieser Schnittansicht ist der Schmierölfluss 98 zu dem Sonnenrad 42 zu sehen.

[0082] Fig. 11 zeigt die perspektivische Ansicht des inneren Gehäuses 22 des inneren Stators 20 aus Fig. 3 mit eingezeichnetem Kühlflüssigkeitsfluss 106. Dabei wird der Kühlflüssigkeitsfluss 106 durch die Pfeile symbolisiert.

[0083] Der Kühlmantel 26 kann Kühlkanalgruppen 34 und Kühlkanalverteiler 36 aufweisen. Kühlkanalgruppen 34 werden aus mehreren einzelnen Kühlkanälen 32 gebildet. Dabei wird die Kühlflüssigkeit sequenziell durch die Kühlkanalgruppen 34 von einem Kühlflüssigkeitseinlass 38 zu einem Kühlflüssigkeitsauslass 48 geleitet. Auf beiden Seiten der spiralförmigen Kühlkanäle 32 sind die Kühlkanalverteiler 36 angeordnet.

[0084] Fig. 12 zeigt einen Bereich der Schnittansicht des elektrischen Antriebs 100 aus Fig. 4 mit eingezeichnetem Kühlflüssigkeitsfluss 106. Die Kühlflüssigkeit fließt dabei von dem Kühlflüssigkeitseinlass 38 zu dem Kühlflüssigkeitsauslass 48. Der Wärmeabfluss 108 wird in der Fig. 12 durch die vertikal dargestellten Pfeile symbolisiert. Dabei fließt die Wärme des inneren Stators 20

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und des Planetengetriebes 40 über die Kühlflüssigkeit ab. Die Wärme des äußeren Rotors 10 wird über die Luftkühlung 12 abgegeben.

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BEZUGSZEICHENLISTE

10 äußerer Rotor

12 Luftkühlung

14 V-förmige Rippe

16 obere Rippe

18 untere Rippe

20 innerer Stator

22 inneres Gehäuse

24 Sicherungsring

26 Kühlmantel

28 Öffnung zu der Rotorwelle 30 Lagervorrichtung

32 Kühlkanal

34 Kühlkanalgruppe

36 Kühlkanalverteiler

38 Kühlflüssigkeitseinlass

40 Planetengetriebe

42 Sonnenrad

44 Hohlrad

46 Planetenrad

48 Kühlflüssigkeitsauslass

50 integriertes Schmierölsystem 52 äußeres Gehäuse

54 Schnittstelle zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse 56 Entlüfter

58 fluidleitende Verbindung

60 Membrandruckkompensator oder Blasendruckkompensator 62 luftdichte Membran

64 Filterkasten

66 Filter- und Entwässerungsmaterial

68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 130

AT 528 123 B1 2025-10-15

Planetenträger

inneres Kugellager äußeres Kugellager Planetenradstift Planetenradstift-Schmierölöffnung laminierte Stahlbleche Rotorwelle Rotor-Kugellager zentrale Welle Schnittstelle zwischen der Rotorwelle und der zentralen Welle Statorschlitz

Statorzahn

Käfigläufer

statisches Ölniveau Planetengetriebekammer Schmierölfluss elektrischer Antrieb Eingangslippendichtung Ausgangslippendichtung Kühlflüssigkeitsfluss Wärmeabfluss

Abtriebswelle

Claims (14)

A ‚hes AT 528 123 B1 2025-10-15 Ss N Patentansprüche

1. Elektrischer Antrieb (100) aufweisend

einen äußeren Rotor (10) und einen inneren Stator (20), wobei der innere Stator (20) ein inneres Gehäuse (22) umfasst, und

eine Lageranordnung (30), welche zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses (22) angeordnet ist, und durch welche der äußere Rotor (10) konzentrisch und drehbar zu dem inneren Stator (20) gelagert ist, wobei die Lageranordnung (30) ein Planetengetriebe (40) mit einem Sonnenrad (42), einem Hohlrad (44) und Planetenrädern (46) aufweist und das Planetengetriebe (40) konzentrisch und zumindest teilweise innerhalb des inneren Gehäuses (22) angeordnet ist, und wobei das Sonnenrad (42) mit dem äußeren Rotor (10) drehmomentübertragend verbunden ist, das Hohlrad (44) mit dem inneren Stator (20) drehmomentübertragend verbunden ist und die Planetenräder (46) über einen gemeinsamen Planetenträger (68) mit einer Abtriebswelle (130) des elektrischen Antriebs (100) drehmomentübertragend verbunden sind,

wobei das innere Gehäuse (22) einen Kühlmantel (26) zum Kühlen mit einer Kühlflüssigkeit aufweist, wobei das Hohlrad (44) auf einer Innenseite des inneren Gehäuses (22) ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (44) eine Schrägverzahnung aufweist, wobei der Kühlmantel (26) mehrere spiralförmige Kühlkanäle (32) in einem Bereich des Hohlrads (44) aufweist, wobei eine Windungsrichtung der spiralförmigen Kühlkanäle (32) einer Windungsrichtung der Schrägverzahnung des Hohlrads (44) entgegengesetzt ist.

2. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (40) teilweise mit einem Schmieröl gefüllt ist, und dass der elektrische Antrieb (100) ein integriertes Schmierölsystem (50) zum Ausgleichen eines Drucks aufweist.

3. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Gehäuse (22) eine V-förmige Rippe (14) auf der Innenseite des inneren Gehäuses (22) aufweist, um das Schmieröl in dem Planetengetriebe (40) zu teilen, wobei die V-förmige Rippe (14) eine obere Rippe (16) und eine untere Rippe (18) aufweist, und wobei die obere Rippe (16) näher an dem Hohlrad (44) angeordnet ist als die untere Rippe (18).

4. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Rippe (16) wie die Schrägverzahnung des Hohlrads (44) ausgerichtet ist.

5. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Rippe (18) ausgerichtet ist, um das Schmieröl zu einer Öffnung (28) zu einer Rotorwelle zu leiten.

6. Elektrischer Antrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (26) auf einer Außenseite des inneren Gehäuses (22) ausgebildet ist.

7. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (26) Kühlkanalgruppen (34) und Kühlkanalverteiler (36) aufweist, um die Kühlflüssigkeit sequenziell durch die Kühlkanalgruppen (34) von einem Kühlflüssigkeitseinlass (38) zu einem Kühlflüssigkeitsauslass (48) zu leiten, wobei die Kühlkanalverteiler (36) auf beiden Seiten der spiralförmigen Kühlkanäle (32) angeordnet sind.

8. Elektrischer Antrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Stator (20) mehrere laminierte Stahlbleche aufweist, wobei die laminierten Stahlbleche hermetisch miteinander verbunden sind, und wobei der Kühlmantel (26) in radialer Richtung an einer Kühlmantelaußenseite durch die laminierten Stahlbleche verschlossen ist.

9. Elektrischer Antrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Stator (20) ein äußeres Gehäuse (52) aufweist, wobei der innere Stator (20) in axialer Richtung auf einer Seite durch das innere Gehäuse (22) in dem elektri-

schen Antrieb (100) eingeklemmt ist und auf der anderen Seite durch das äußere Gehäuse (52) in dem elektrischen Antrieb (100) eingeklemmt ist.

10. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (100) eine Schnittstelle (54) zwischen dem inneren Gehäuse (22) und dem äußeren Gehäuse (52) aufweist, wobei die Schnittstelle (54) eine Verzahnung zur Drehmomentübertragung umfasst.

11. Elektrischer Antrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Schmierölsystem (50) einen Entlüfter (56) und eine fluidleitende Verbindung (58) von dem Planetengetriebe (40) zu dem Entlüfter (56) aufweist.

12. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüfter (56) einen Membrandruckkompensator oder Blasendruckkompensator (60) mit luftdichter Membran (62) aufweist, um den Druck an einen Umgebungsdruck anzupassen.

13. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüfter (56) einen Filterkasten (64) mit einem Filter- und Entwässerungsmaterial (66) aufweist.

14. Elektrischer Antrieb (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüfter (56) eine Rohrleitung aufweist, welche das Planetengetriebe (40) mit einem Luftraum mit kontrollierbarem Feuchtigkeits- und Staubgehalt verbindet.

Hierzu 17 Blatt Zeichnungen