DE10011956A1 - Elektrische Maschine sowie Antriebsanordnung für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Elektrische Maschine, mit einer elektrischen Komponente, die eine Rotorkomponente und eine Statorkomponente aufweist und innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist und mit einer Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Maschine, die an der elektrischen Komponente angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine die elektrische Komponente in Umfangsrichtung umgebende erste Gehäusewand aufweist, daß das Gehäuse einen sich von der elektrischen Komponente in bezug auf die Rotationsachse (R) der Rotorkomponente von der ersten Gehäusewand radial nach außen erstreckenden Aufnahmebereich aufweist und daß die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Antriebsan­ ordnung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 22.

Bei elektrischen Maschinen handelt es sich generell um rotierende Maschinen, die mit Hilfe eines magnetischen Felds entweder nach dem Motorprinzip elektrische E­ nergie in mechanische Energie oder nach dem Generatorprinzip mechanische Ener­ gie in elektrische Energie umwandeln.

Derartige elektrische Maschinen, die beispielsweise als Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen ausgebildet sein können, verfügen über eine elektrische Kom­ ponente, die eine Rotorkomponente und eine Statorkomponente aufweist. Die Sta­ torkomponente, auch Ständer genannt, ist in der Regel der feststehende Teil, wäh­ rend die Rotorkomponente, auch Läufer genannt, der umlaufende Teil ist. Je nach Ausgestaltungsart der elektrischen Maschine besteht die Statorkomponente bei­ spielsweise aus einem Blechpaket, das aus einem Joch und einer Anzahl von Wi­ ckelzähnen gebildet ist. In den Nuten zwischen diesen Wickelzähnen ist eine elektri­ sche Wicklung (Spule) angeordnet. Wenn diese Wicklungen von einem Strom durch­ flossen werden, wird dadurch das magnetische Feld der elektrischen Maschine er­ zeugt. Die Rotorkomponente besteht beispielsweise aus einem Blechpaket, an dem eine Anzahl von Magneten, etwa Permanentmagneten, angeordnet sind. Elektrische Maschinen der genannten Art sind im Stand der Technik weit verbreitet und werden auf vielfältige Art und Weise eingesetzt.

Die elektrische Komponente der elektrischen Maschine ist üblicherweise innerhalb eines Gehäuses angeordnet, wodurch sie vor äußeren Einflüssen und Beschädigun­ gen geschützt ist.

Wenn die elektrische Maschine beispielsweise in einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug eingesetzt wird, kann sie beispielsweise als sogenannter Starter- Generator fungieren. Bei einem Starter-Generator handelt es sich beispielsweise um eine permanenterregte Synchronmaschine, die zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und einer Kupplung, beziehungsweise einem Getriebe, in der Antriebsanordnung angeordnet ist. Mit Hilfe des Stator-Generators kann zum einen der Verbrennungsmotor gestartet werden. Weiterhin kann dieser im Fahrbetrieb als Generator arbeiten, also Starter und Generator im Fahrzeug ersetzen. Der Starter- Generator kann über sein Gehäuse mit dem Verbrennungsmotor, beziehungsweise mit dem Getriebe, verbunden sein.

Elektrische Maschinen, wie beispielsweise der vorstehend beschriebene Stator- Generator, werden in der Regel über eine sogenannte Leistungselektronik gesteuert. Ein Beispiel für eine solche Leistungselektronik ist der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten älteren Patentanmeldung DE 199 13 450.2 beschrieben. Diese Leis­ tungselektronik besteht aus einem Leistungsteil, der eine Anzahl von Kondensatoren und eine Anzahl von Leistungshalbleitern aufweist, wobei die Leistungshalbleiter und Kondensatoren mit einer Leistungsverschienung verbunden sind. Weiterhin verfügt die Leistungselektronik über eine Steuereinheit für den Leistungsteil. Für die Steue­ rung ist beispielsweise ein leistungsfähiger Mikrocontroller vorgesehen. Weiterhin ist eine Einrichtung für die Spannungsversorgung vorgesehen. Über die Leistungselekt­ ronik wird/werden die mit ihr verbundene(n) elektrische(n) Komponente(n) gesteuert.

Insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine in einem Fahrzeug eingesetzt werden soll, steht in der Regel nur sehr wenig Platz zur Verfügung, so daß diese im Hinblick auf ihre Baumaße optimiert werden muß.

In der Fahrzeugindustrie war es zunächst üblich, die Leistungselektronik getrennt von der elektrischen Komponente im Fahrzeug einzubauen. Die Leistungselektronik war dabei üblicherweise fahrzeugfestmontiert. Der Nachteil dieser Lösung bestand zum einen darin, daß ein großer Bauraumbedarf erforderlich war. Weiterhin war eine entsprechende Verkabelung der Leistungsanschlüsse und Sensoranschlüsse zwi­ schen der Leistungselektronik und der elektrischen Komponente erforderlich. Durch diese Verkabelung mittels relativ langer Kabel entstanden eine Reihe von Verlusten. Bei Ausgestaltung der elektrischen Maschine als Starter-Generator waren diese Ver­ luste beispielsweise Verluste im Generatorbetrieb, Spannungsabfälle beim Kaltstart des Fahrzeugs, Probleme betreffend die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und dergleichen.

Es bestand daher das Bedürfnis, die genannten Nachteile zu vermeiden. Ein Schritt zur Lösung der Probleme bestand beispielsweise darin, die bisher separat vorlie­ gende Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Maschine an der elektri­ schen Komponente anzuordnen beziehungsweise in dieser zu integrieren.

Eine solche Lösung ist beispielsweise in der DE-A-44 42 867 A1 beschrieben. Darin wird eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, offenbart. In der Beschreibung zum Stand der Technik wird in dieser Druckschrift eine Lösung genannt, bei der ein Elektromotor und dessen elektronische Steuerung (Leistungselektronik für den Motor) in einem einzigen Gehäuse integriert sind. Das Gehäuse besteht dabei aus zwei miteinander verbindbaren Halbgehäusen, wobei in einem Halbgehäuse überwiegend die Komponenten des Elektromotors und im ande­ ren Halbgehäuse überwiegend die Komponenten der Steuerung angeordnet sind. Die beiden Halbgehäuse werden anschließend zusammengebaut.

Als Nachteil dieser Lösungsvariante wurde empfunden, daß immer nur ein komplet­ tes Aggregat vorliegt, dessen einzelne Bestandteile nicht für unterschiedliche Fahr­ zeugtypen modifiziert werden können.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird in der DE-A-44 42 867 A1 nun eine Lösung beschrieben, bei der die elektrische Maschine modulartig aufgebaut ist. In einem Modul befindet sich die elektrische Komponente der elektrischen Maschine, während in wenigstens einem weiteren Modul die Leistungshalbleiter sowie möglicherweise Teile der Steuereinrichtung untergebracht sind. Die einzelnen Module werden axial hintereinander angeordnet und miteinander befestigt.

Moderne Leistungselektroniken, wie sie beispielsweise in der oben genannten DE 199 13 450.2 beschrieben sind, weisen eine ganze Reihe von teilweise recht großen Bauelementen auf. Außerdem wird durch die Verwendung von Leistungsverschie­ nungen, die beispielsweise in Form von Stromschienen vorliegen, weitestgehend auf eine Verbindung der einzelnen Bauelemente durch Kabel verzichtet. Eine Beispiel hierfür wird im Rahmen der Erfindungsbeschreibung weiter unten näher erläutert.

Beim Einsatz derartiger Leistungselektroniken würde eine axiale Anordnung zum einen einen relativ hohen Bauraumbedarf aufweisen. Weiterhin wird es durch die Verwendung von Stromschienen erforderlich, daß die einzelnen Bauelemente der Leistungselektronik so nah wie möglich an den mit diesen zu verbindenden Bauele­ menten der elektrischen Komponente untergebracht sind.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Maschine sowie eine verbesserte Antriebsanordnung für eine Fahrzeug bereitzustellen, bei der die Leistungselektronik auf einfache und kostengünstige Weise unter Vermeidung der im Stand der Technik genannten Nachteile bei gleichzeitig nur geringem Platzbedarf an der elektrischen Komponente der elektrischen Maschine angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 sowie die Antriebsanordnung gemäß Patentanspruch 22. Weitere vorteilhafte Merk­ male, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü­ chen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Vorteile und Merkmale, die in bezug auf die elektrische Maschine beschrieben sind, gelten ebenso für die Antriebsanord­ nung, und Vorteile und Merkmale, die in bezug auf die Antriebsanordnung beschrie­ ben sind, gelten ebenso für die elektrische Maschine.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine bereitge­ stellt, mit einer elektrischen Komponente, die eine Rotorkomponente und eine Sta­ torkomponente aufweist und innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, und mit einer Leistungselektronik zum Steuern der elektrischen Maschine, die an der elektrischen Komponente angeordnet ist. Die elektrische Maschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine die elektrische Komponente in Umfangsrich­ tung umgebende erste Gehäusewand aufweist, daß das Gehäuse einen sich von der elektrischen Komponente in bezug auf die Rotationsachse der Rotorkomponente von der ersten Gehäusewand radial nach außen erstreckenden Aufnahmebereich auf­ weist und daß die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet sind.

Durch diese Ausgestaltung der elektrischen Maschine wird diese in einer sehr kom­ pakten und platzsparenden Form ausgebildet, wobei die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik in unmittelbarer Nähe zur elektrischen Komponente ange­ ordnet sind.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leistungselektronik in bestimmter Weise in dem Gehäuse der elektrischen Komponente unterzubringen. Dabei wird keine axiale, sondern eine radiale Anordnung der Leistungselektronik in bezug auf die elektrische Komponente realisiert. Das bedeutet, daß die Komponenten der Leistungselektronik in einem Gehäuse untergebracht ist, das die elektrische Komponente der elektrischen Maschine in Umfangsrichtung umgibt.

Dazu ist zunächst vorgesehen, daß das Gehäuse eine die elektrische Komponente in Umfangsrichtung umgebende erste Gehäusewand aufweist. Die erste Gehäuse­ wand weist eine erste Oberfläche auf, die der elektrischen Komponente zugewandt ist. Weiterhin weist die erste Gehäusewand eine der elektrischen Komponente ab­ gewandte Oberfläche auf. Diese Oberfläche bildet eine erste Begrenzungswand für einen Aufnahmebereich des Gehäuses, wobei der Aufnahmebereich in bezug auf die Rotationsachse der Rotorkomponente von der ersten Gehäusewand radial nach außen gerichtet ist. In diesem Aufnahmebereich, der im weiteren Verlauf der Be­ schreibung noch näher spezifiziert wird, werden die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik untergebracht.

Dies bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. Zum einen wird durch die zwischen den einzelnen Komponenten der Leistungselektronik und der elektrischen Kompo­ nente befindliche erste Gehäusewand erreicht, daß die einzelnen Komponenten räumlich voneinander getrennt sind. Dies ist beispielsweise für die Kühlung wichtig, da insbesondere einzelne Komponenten der Leistungselektronik, wie beispielsweise Leistungshalbleiter und dergleichen, besonders gut gekühlt werden müssen, damit diese ihre volle Leistungsfähigkeit erbringen können. Beispiele hierzu werden weiter unten näher erläutert.

Weiterhin können auch die zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermie­ den werden. So ist es zwar möglich, die einzelnen Komponenten der elektrischen Maschine in besonders kompakter und platzsparender Weise beieinander anzuord­ nen, dennoch kann eine gewisse Modularität sichergestellt werden, da einzelne Komponenten der Leistungselektronik an unterschiedliche Bedingungen angepaßt werden können. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Ma­ schine wird es nämlich möglich, daß die einzelnen Komponenten der Leistungselekt­ ronik auch nach dem Zusammenbau der elektrischen Maschine ausgetauscht werden können. Dies ist insbesondere auch für Wartungs- und Reparaturzwecke von Vorteil.

Weiterhin besteht für die erfindungsgemäße elektrische Maschine nur ein geringer Bauraumbedarf, auch bei Verwendung relativ großer Komponenten für die Leis­ tungselektronik. Eine Vergrößerung des Bauraums kann sich nur in radialer Rich­ tung, nicht jedoch in axialer Richtung ergeben. Dies ist insbesondere bei der Ver­ wendung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine im Fahrzeugsektor von Vorteil. Wird die elektrische Maschine beispielsweise in der Antriebsanordnung eines Fahrzeugs zwischen der Kraftmaschine und einem Getriebe angeordnet, bestehen in radialer Richtung der elektrischen Maschine in der Regel Bauraumreserven, die durch die geometrischen Ausgestaltungen der Kraftmaschine und des Getriebes, die die elektrische Maschine flankieren, vorgegeben sind, und die in der Regel nicht ge­ nutzt werden. Dies kann durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine nunmehr geschehen. Durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann der Bauraum­ bedarf im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten und in der DE-A- 44 42 867 A1 beschriebenen Antriebsanordnung weiter reduziert werden.

Üblicherweise weisen elektrische Maschinen, beziehungsweise deren elektrische Komponenten, eine im wesentlichen kreisförmige Konfiguration auf. Je nach Bautyp der elektrischen Maschine rotiert die Rotorkomponente entweder innerhalb oder au­ ßerhalb von der Statorkomponente. Dabei sind die beiden Komponenten in bezug auf die Rotationsachse der Rotorkomponente radial beabstandet zueinander ange­ ordnet. Die so entstehende elektrische Komponente wird in Umfangsrichtung von der ersten Gehäusewand umgeben. Der Umfang der elektrischen Komponente wird da­ bei durch deren - kreisförmige - äußere Begrenzung gebildet. Die in Umfangsrich­ tung der elektrischen Komponente ausgebildete erste Gehäusewand weist somit eine Fläche auf, die die Länge einer die äußere Begrenzung der elektrischen Kom­ ponente bildenden, von einem Startpunkt zum Ausgangspunkt zurücklaufenden Linie hat.

Die Breite der ersten Gehäusewand ergibt sich je nach Bedarf und Anwendungsfall. Beispiele hierzu werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher beschrieben.

Wie bereits erwähnt wurde, kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschine erreicht werden, daß die Abstände zwischen den einzelnen Komponenten der Leistungselektronik sowie den Komponenten der elektrischen Komponente weiter minimiert werden. Dadurch kann ein höherer Wirkungsgrad der elektrischen Maschine, ein kleinerer Spannungsabfall, insbesondere beim Start der elektrischen Maschine, eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und dergleichen erreicht werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung entfallen die bisher erforderlichen Leistungskabel zwischen elektrischer Komponente und Leis­ tungselektronik sowie die entsprechenden Anschlüsse. Die elektrische Maschine kann auf einfache Weise bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz montiert wer­ den.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte elektrische Maschinen beschränkt. Vielmehr kann sie für alle möglichen Typen elektrischer Maschinen eingesetzt werden. Zu nennen sind hier beispielsweise elektrische Maschinen in Innenläufer- oder Außen­ läuferbauweise, Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen, permanenterregte Ma­ schinen und dergleichen. In vorteilhafter Ausgestaltung kann die elektrische Maschi­ ne als Starter-Generator, insbesondere für ein Fahrzeug, ausgebildet sein.

Die Erfindung kann vorteilhaft für elektrische Maschinen mit hohen Motorströmen von größer 300 Apk angewendet werden.

Die elektrische Maschine kann komplett vormontiert werden.

Die Leistungselektronik kann vorteilhaft über Komponenten verfügen, die beispiels­ weise in der eingangs genannten DE 199 13 450.2 beschrieben sind, so daß deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mitein­ bezogen wird.

Vorteilhaft kann das Gehäuse eine zweite Gehäusewand aufweisen, die sich zur Be­ grenzung des Aufnahmebereichs von der ersten Gehäusewand in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht, radial nach außen erstreckt. Die einzelnen Gehäusewände dienen zum einen der Befestigung einzelner Komponenten der Leistungselektronik. Weiterhin können sie bei geeigneter Materialauswahl dazu dienen, die in den Kom­ ponenten der Leistungselektronik erzeugte Verlustwärme abzuführen. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen beschränkt, wie die beiden Gehäuse­ wände miteinander verbunden oder zueinander ausgerichtet sein können.

In weiterer Ausgestaltung kann der Aufnahmebereich an seiner der ersten Gehäu­ sewand gegenüberliegenden Seite und/oder an seiner der zweiten Gehäusewand gegenüberliegenden Seite durch wenigstens ein Deckelelement begrenzt sein. Das/die Deckelelement(e) kann vorzugsweise lösbar angeordnet werden. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik auf sehr einfache Weise im Aufnahmeraum des Gehäuses montiert werden. Anschließend kann der Aufnahmeraum an den noch freiliegenden Seiten durch das/die Deckelelement(e) verschlossen werden. Dadurch wird die montierte Leistungselektronik abgedeckt, so daß diese vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise einem Eindringen von Wasser oder Schmutz, sowie vor Beschädigungen geschützt ist.

Das/die Deckelelement(e) kann vorzugsweise derart ausgestaltet sein, daß es die Konturen eines Bauteils (beispielsweise eines Verbrennungsmotors), an dem das Gehäuse der elektrischen Maschine befestigt wird, abdichtet, so daß auch über die­ se Verbindung keinerlei Partikel in den Aufnahmebereich des Gehäuses eindringen können.

Vorteilhaft können in der ersten und/oder zweiten Gehäusewand ein oder mehrere Kühlöffnungen vorgesehen sein. Über diese Kühlöffnungen kann eine zusätzliche Kühlung erzeugt werden, die durch eine durch die Rotorkomponente angetriebene Luftströmung entsteht. Die einzelnen Kühlöffnungen verfügen vorzugsweise über geeignete Einrichtungen, damit keine Schmutzpartikel oder dergleichen in die Leistungselektronik gelangen können. Solche Einrichtungen können beispielsweise Dich­ tungen, etwa Labyrinthdichtungen, Filter oder dergleichen sein.

Weiterhin kann/können in der ersten und/oder zweiten Gehäusewand ein oder meh­ rere Kühlkanäle vorgesehen sein. Durch diese Kühlkanäle kann ein geeignetes Kühlmedium strömen, damit entstehende Verlustwärme sicher und möglichst voll­ ständig abgeführt werden kann. Über das die Kühlkanäle durchströmende Kühlme­ dium kann insbesondere solche Verlustwärme abgeführt werden, die in den mit den Gehäusewänden verbundenen Komponenten der Leistungselektronik entsteht. Dazu sind die Kühlkanäle insbesondere in solchen Bereichen der Gehäusewände ange­ ordnet, in denen auch entsprechende Komponenten der Leistungselektronik befes­ tigt sind.

In weiterer Ausgestaltung können in der ersten und/oder zweiten Gehäusewand und/oder im wenigstens einen Deckelelement ein oder mehrere Öffnungen und/oder Ausnehmungen vorgesehen sein.

Die Öffnungen, beziehungsweise Ausnehmungen, haben zum einen die Aufgabe, die Montage und Justierung einzelner Komponenten der Leistungselektronik im Auf­ nahmeraum zu erleichtern. So ist es beispielsweise möglich, Schraubverbindungen, über die einzelne Komponenten der Leistungselektronik miteinander verbunden sind, durch Einführen entsprechender Werkzeuge durch die Öffnungen oder Ausnehmun­ gen nachziehen zu können, ohne daß das Gehäuse geöffnet werden müßte.

Die Öffnungen/Ausnehmungen bieten jedoch auch die Möglichkeit, daß verschiede­ ne Sensoren mit der elektrischen Komponente oder der Leistungselektronik externen Bauteilen in Verbindung gebracht werden können. Beispielsweise ist es von Bedeu­ tung, die Temperatur der Rotorkomponente zu kennen. Dazu sind entsprechende Rotortemperatursensoren vorgesehen. Wenn die elektrische Maschine in Außenläu­ ferbauweise ausgebildet ist, kann die Rotortemperatur beispielsweise über optische Verfahren (Infrarot-Sensor) oder dergleichen kontaktlos sensiert werden. Wenn die elektrische Maschine in Innenläuferbauweise ausgebildet ist, wobei sich die Statorkomponente außerhalb von der Rotorkomponente befindet, können entsprechende Temperatursensoren in Verbindung mit den Statorwicklungen stehen. Über die an den Statorwicklungen gemessenen Temperaturen lassen sich Rückschlüsse auf die Rotortemperatur ziehen. Die von den einzelnen Sensoren aufgenommenen Werte werden über die vorgesehenen Öffnungen/Ausnehmungen zur Leistungselektronik transportiert und dort weiterverarbeitet.

Weitere Öffnungen/Ausnehmungen können zur Drehzahl- und/oder Drehwinkeler­ kennung der Rotorkomponente vorgesehen sein. Derartige Sensoren werden in der Regel als Rotorlagesensoren bezeichnet.

Natürlich können die Öffnungen/Ausnehmungen auch andere Funktionen überneh­ men, beispielsweise indem hierüber Verbindungen zwischen einzelnen Komponen­ ten der Leistungselektronik und einzelnen Bestandteilen der elektrischen Komponen­ te hergestellt werden.

Vorteilhaft kann die Leistungselektronik einen oder mehrere Kondensatoren aufwei­ sen, der/die an der ersten und/oder zweiten Gehäusewand angeordnet ist/sind. Da­ bei kann die Anordnung der Kondensatoren je nach Anzahl und Anwendungsfall an beliebigen Stellen der ersten und/oder zweiten Gehäusewand erfolgen. Die Konden­ satoren können über eine geeignete Verbindung, beispielsweise eine Schraubver­ bindung, mit der Gehäusewand verbunden sein. Dadurch liegen die Kondensatoren direkt an der Gehäusewand an, so daß sich eine Kontaktfläche zwischen Kondensa­ tor und Gehäusewand bildet, über die beispielsweise in den Kondensatoren entste­ hende Verlustwärme abgeführt werden kann.

Weiterhin kann die Leistungselektronik einen oder mehrere Leistungshalbleiter auf­ weisen, der/die an der ersten und/oder zweiten Gehäusewand angeordnet ist/sind. Wiederum kann über die direkte Anlagefläche der Leistungshalbleiter an der Gehäu­ sewand in den Leistungshalbleitern entstehende Verlustwärme an die Gehäusewand abgegeben und über diese abgeführt werden.

Vorteilhaft sind alle Arten von Leistungshalbleitern möglich. Als geeignete Leistungs­ halbleiter sind vorzugsweise MOSFETs, IGBTs oder dergleichen zu nennen. Die Auswahl der geeigneten Leistungshalbleiter erfolgt nach den Leistungsanforderun­ gen an die Leistungselektronik.

Die Ausgestaltung der Leistungselektronik ist sehr stark abhängig von der erforderli­ chen Spannungsebene. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Kondensatoren und Leistungshalbleiter je nach Auslegung der Leistungselektronik variieren, so daß die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Kondensatoren und Leistungshalblei­ ter beschränkt ist.

Vorzugsweise können die Leistungshalbleiter über eine Klemmverbindung an der ersten und/oder zweiten Gehäusewand angeordnet sein. Eine solche Verbindung ist zum einen sehr einfach realisierbar, wobei gleichzeitig eine sehr gute Klemmwirkung erzeugt wird. Wenn die Leistungshalbleiter über eine solche Klemmverbindung auf die Gehäusewand gepreßt werden, entsteht durch diese Verbindung nur ein kleiner thermischer Widerstand.

In vorteilhafter Ausgestaltung können die Leistungshalbleiter an der ersten Gehäu­ sewand angeordnet sein, wobei die erste Gehäusewand in diesem Bereich planari­ siert ist. Üblicherweise hat die erste Gehäusewand eine der gekrümmten Form der elektrischen Komponente folgende Kontur, so daß die einzelnen Leistungshalbleiter auf dieser gekrümmten Gehäusewand befestigt werden müssen. Um die Befestigung der Leistungshalbleiter zu vereinfachen, und um gleichzeitig eine möglichst große und ebene Anlagefläche zwischen den Leistungshalbleitern und der Gehäusewand zu erzeugen, wird die Gehäusewand in denjenigen Bereichen, in denen die Leis­ tungshalbleiter an dieser befestigt werden, planarisiert, so daß hier eine ebene Flä­ che für die Befestigung zur Verfügung steht.

Analoges gilt ebenso für die Anordnung der Kondensatoren oder anderer Kompo­ nenten der Leistungselektronik an der ersten Gehäusewand.

Die Leistungselektronik kann vorteilhaft eine Leistungsverschienung - auch Busbar genannt - aufweisen. Einzelne Komponenten der Leistungselektronik, beispielswei­ se die Kondensatoren und Leistungshalbleiter, sind mit der Leistungsverschienung verbunden und über diese verschaltet. Die Verbindung kann beispielsweise über geeignete Schraubverbindungen erfolgen. Die Leistungshalbleiter können vorteilhaft über an diesen vorgesehene Anschlußbeine mit der Leistungsverschienung verbun­ den sein, beispielsweise über eine geeignete Kontaktlasche oder dergleichen. Die Leistungsverschienung besteht vorzugsweise aus Kupfer.

Weiterhin kann die Leistungsverschienung vorteilhaft mit einem oder mehreren Anschlußkontakten für die Statorkomponente verbunden sein. Die Anschlußkontakte können wiederum mit einer entsprechenden Verschaltungsanordnung für die Wick­ lungen der Statorkomponente verbunden sein. Zur besseren Stromaufteilung kann die Verschaltungsanordnung an mehreren Stellen mit der Leistungsverschienung verbunden sein. Die Verbindung der Leistungsverschienung mit dem Anschlußkon­ takt kann beispielsweise über eine geeignete Schraubverbindung, Steckverbindung oder dergleichen erfolgen.

Die Verschaltungsanordnung für die Statorwicklungen der Statorkomponente kann beispielsweise in Form ringförmiger Leiter ausgebildet sein. Dadurch entfällt die Ein­ zelverschaltung der jeweiligen Statorspulen mit den Anschlußkontakten und damit mit der Leistungsverschienung. Satt dessen werden elektrisch gegeneinander isolier­ te Verbindungsleiter verwendet, die als Ringleiter ausgebildet und mit jeweils unter­ schiedlichen Durchmessern radial ineinander geschachtelt angeordnet sind. Die ein­ zelnen Spulenenden werden mit den Verbindungsleitern an den jeweils dafür vorge­ sehenen Stellen verbunden. Auf diese Weise wird die Anzahl der erforderlichen Anschlußkontakte, die mit der Leistungsverschienung verbunden werden müssen, drastisch reduziert.

Vorteilhaft kann die Leistungselektronik eine Ansteuereinrichtung für den/die Leis­ tungshalbleiter aufweisen. Diese Ansteuereinrichtung, die beispielsweise als An­ steuerplatine oder dergleichen ausgebildet ist, dient vorzugsweise der Signalzuleitung an die Leistungshalbleiter. Dabei haben die Steueranschlüsse der Halbleiter, beispielsweise das Gate eines Feldeffekttransistors, Kontakt mit der Ansteuereinrich­ tung. Die Ansteuereinrichtung kann wiederum eine Anzahl von Öffnungen und/oder Ausnehmungen aufweisen, durch die die Anschlußbeine der Leistungshalbleiter hin­ durchgeführt werden können, um mit der Leistungsverschienung verbunden zu wer­ den. Auf diese Weise kann die Ansteuereinrichtung besonders platzsparend zwi­ schen der Leistungsverschienung und den Leistungshalbleitern montiert werden.

Weiterhin kann die Leistungselektronik eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steu­ ereinrichtung, die beispielsweise als Steuerplatine ausgebildet ist, ist vorzugsweise in SMD-Technik ausgeführt und übernimmt sämtliche Steuerungs-, Überwachungs- und Regelfunktionen der Leistungselektronik einschließlich der Ansteuerung der Leistungshalbleiter. Für die Steuerung ist vorzugsweise ein leistungsfähiger Mikro­ controller in der Steuereinrichtung vorgesehen, wobei vorteilhaft alle Funktionen über einen CAN-Bus vorgegeben werden. Weiterhin weist die Steuereinrichtung vorzugs­ weise eine Einrichtung für die Spannungsversorgung auf. Weiterhin kann wenigstens ein Anschlußelement vorgesehen sein, bei dem es sich vorteilhaft um einen Signal­ steckverbinder oder dergleichen handelt. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann die Steuereinrichtung weitere Elemente aufweisen.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit der Ansteuereinrichtung verbunden. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung können die Steuereinrichtung und die Ansteu­ ereinrichtung in einem einzigen Bauteil realisiert sein.

Vorzugsweise kann die Leistungsverschienung und/oder die Ansteuereinrichtung als Stromschiene ausgebildet sein. Stromschienen dienen in der Regel dazu, elektrische Bauelemente miteinander zu verbinden und diese mit dem notwendigen Strom zu versorgen.

Vorteilhaft kann die Leistungsverschienung und/oder die Ansteuereinrichtung eine Strommeßeinrichtung aufweisen. Diese Strommeßeinrichtung, die auch Stromsensor genannt wird, kann entweder als integrales Bauteil (etwa dann, wenn die Leistungsverschienung und/oder die Ansteuereinrichtung als Stromschiene ausgebildet sind) ausgebildet sein oder als separates Bauteil vorliegen.

Die Leistungselektronik dient dazu, die elektrische Komponente der elektrischen Ma­ schine anzutreiben. Deshalb wird die Leistungselektronik während ihres Betriebs von hohen Strömen durchflossen, die zur Regelung und Überwachung der elektrischen Maschine gemessen werden müssen. Strommeßeinrichtungen bestehen in der Re­ gel aus einem Sensor und einer mit diesem verbundenen Auswerteeinrichtung.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Strommessung ist in der von der Anmel­ derin ebenfalls eingereichten älteren Patentanmeldung DE 199 14 894 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird. Die darin beschriebene Stromschiene weist wenigstens einen Teilbereich mit einer Ausformung auf. Dieser Teilbereich kann eine besondere Kon­ figuration und zur Unterteilung der stromführenden Bahnen einen oder mehrere Schlitze aufweisen. Dadurch können die stromführenden Bahnen innerhalb der Stromschiene unterbrochen werden, wodurch der die Stromschiene durchfließende Strom in eine gewünschte Richtung gelenkt werden kann. In der Umgebung des zur Strommessung dienenden Teilbereichs der Stromschiene ist vorteilhaft ein Sensor einer Strommeßeinrichtung vorgesehen. Dieser Sensor, der beispielsweise zur Mes­ sung eines elektrischen und/oder magnetischen Felds in der Stromschiene ausgebil­ det sein kann, ist wiederum mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Der Sensor und/oder die Auswerteeinrichtung können vorteilhaft, jedoch nicht ausschließlich, in der Steuereinrichtung für die Leistungselektronik vorgesehen sein, die in diesem Fall vorzugsweise unterhalb der jeweiligen Stromschiene vorgesehen ist. In der DE 199 14 894 ist neben einem Stromsensor auch eine besonders vorteilhafte Stromschiene beschrieben, so daß auch diesbezüglich der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung miteinbezogen wird.

Vorteilhaft kann das Gehäuse wenigstens einen Leitungsanschluß zum elektrischen Verbinden der Leistungselektronik mit externen Komponenten aufweisen. Derartige externe Komponenten können beispielsweise in Form eines Bordnetzes für ein Fahrzeug vorliegen und werden im Zusammenhang mit dem zweiten Erfindungsas­ pekt näher erläutert.

Ebenfalls kann das Gehäuse wenigstens einen Kühlanschluß zur Verbindung mit einer Kühleinrichtung aufweisen. Über diesen Kühlanschluß wird der Zulauf und der Ablauf eines Kühlmediums in die elektrische Maschine, insbesondere durch die wei­ ter oben beschriebenen Kühlkanäle, geregelt.

Vorzugsweise kann eine Fixiereinrichtung zum zumindest zeitweiligen Fixieren des Gehäuses an der elektrischen Komponente vorgesehen sein. Eine solche Fixierein­ richtung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die elektrische Komponente der elekt­ rischen Maschine nicht von einem diese ganz umschließenden Gehäuse eingefaßt ist. Wenn die elektrische Maschine beispielsweise in einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug eingesetzt und somit zwischen der Kraftmaschine des Fahrzeugs und ei­ nem Getriebe oder dergleichen angeordnet wird, ist es lediglich erforderlich, daß das Gehäuse der elektrischen Maschine diese in radialer Richtung abschirmt, da das Gehäuse in solchen Fällen üblicherweise mit der Kraftmaschine und dem Getriebe oder dergleichen verbunden, beispielsweise verschraubt, wird. Um die elektrische Maschine komplett vormontieren zu können, muß deshalb eine entsprechende Fi­ xiereinrichtung vorgesehen sein, mit der das Gehäuse an der elektrischen Kompo­ nente bis zum abschließenden Einbau in der Antriebsanordnung befestigt ist. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Fixiereinrichtungen beschränkt. Beispielsweise kann eine Fixierung über geeignete Fixierbleche und Fixierschrauben erfolgen.

Vorteilhaft ist die Breite des Gehäuses an die Breite der elektrischen Maschine an­ gepaßt. Diese Breite wird im wesentlichen durch die Breite der elektrischen Kompo­ nente, das heißt der Breite der Rotorkomponente und der Statorkomponente sowie der für diese notwendigen Zusatzaggregate bestimmt. Wenn die elektrische Maschi­ ne beispielsweise als Starter-Generator für ein Fahrzeug eingesetzt wird, kann der Fall auftreten, daß die für ein solches Fahrzeug erforderliche Kupplung, zumindest Teile davon, ebenfalls im Bereich der elektrischen Komponente angeordnet sind. Das bedeutet, daß eine solche Einheit aus elektrischer Maschine und Kupplung eine etwas größere Breite aufweist, als dies bei einer elektrischen Maschine ohne Kupp­ lung der Fall wäre. In diesem Fall muß die Breite des Gehäuses in entsprechender Weise angepaßt werden.

Vorteilhaft kann das Gehäuse als Verbindungsflansch ausgebildet sein. Der Verbin­ dungsflansch ist in diesem Fall ein "Teilgehäuse", das die elektrische Maschine in radialer Richtung abschirmt. Der Verbindungsflansch wird über geeignete Verbin­ dungsmittel, beispielsweise Schrauben oder dergleichen, mit weiteren Bauteilen ver­ bunden, beispielsweise einer Kraftmaschine und einem Getriebe in einer Antriebs­ anordnung für ein Fahrzeug. Die Abdeckung der elektrischen Maschine an deren Stirnseiten erfolgt dann über entsprechende korrespondierende Stirnseiten der wei­ teren Bauteile, beispielsweise der Stirnseite der Kraftmaschine und der Stirnseite eines Getriebes oder dergleichen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug, bereitgestellt, mit einer Kraftma­ schine und einem dieser nachgeschalteten Getriebe, wobei die Antriebsanordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen Kraftmaschine und Ge­ triebe eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße elektrische Maschine vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung macht es möglich, die elektrische Ma­ schine mit möglichst geringem Platzbedarf in der Antriebsanordnung für das Fahr­ zeug zu integrieren.

Vorteilhaft kann das Gehäuse der elektrischen Maschine als Verbindungsflansch ausgebildet sein, der auf einer Seite mit der Kraftmaschine und auf der anderen Sei­ te mit dem Getriebe verbunden ist. Dadurch kann die elektrische Maschine (das heißt die elektrische Komponente, mit der Leistungselektronik und gegebenenfalls - wie oben angedeutet - einer Kupplung) komplett vormontiert und als Einheit wäh­ rend der Fahrzeugfertigung montiert werden.

Besonders vorteilhaft ist die elektrische Maschine als Starter-Generator ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine elektrische Maschine, die nicht nur zum Starten und Stoppen der Kraftmaschine verwendet wird, sondern die auch während des Motorbe­ triebs verschiedene Funktionen übernehmen kann, wie beispielsweise Bremsfunkti­ onen, Boosterfunktionen, Batteriemanagement, aktive Schwingungsdämpfung, Syn­ chronisierung der Kraftmaschine oder dergleichen.

Vorteilhaft kann die Leistungselektronik der elektrischen Maschine mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden sein. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Bordnet­ ze beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, die Leistungselektronik mit einem 14-Volt-Bornetz, einem 28-Volt-Bordnetz oder einem mittlerweile eingeführten 42- Volt-Bordnetz zu verbinden. Bei dem 42-Volt-Bordnetz handelt es sich um ein von der Automobilindustrie neu eingeführtes Bordnetz, über das künftig neu eingeführte zusätzliche elektrische Komponenten, wie beispielsweise Frontscheibenheizung, elektrischer Ventiltrieb und dergleichen, betrieben werden sollen.

Vorzugsweise kann die elektrische Maschine mit einer Kühleinrichtung für das Fahr­ zeug, insbesondere einem Kühlkreislauf für die Kraftmaschine, verbunden sein. In diesem Fall kann die Quelle für das die Kühlkanäle durchströmende Kühlmedium der konventionelle Kühlkreislauf der Kraftmaschine, beispielsweise des Verbrennungs­ motors, sein. Der Kühlanschluß der elektrischen Maschine ist dabei mit dem Kühl­ kreislauf der Kraftmaschine verbunden, so daß das in der Kraftmaschine zirkulieren­ de Kühlwasser auch die Kühleinrichtung der elektrischen Maschine durchströmt. Da­ durch können zusätzliche Kühler, Pumpen oder dergleichen für die elektrische Kom­ ponente und die Leistungselektronik der elektrischen Maschine wegfallen, was be­ sondere Vorteile im Hinblick auf die Kosten sowie den Platzbedarf der Leistungs­ elektronik und der elektrischen Komponente hat.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug;

Fig. 2 in teilweiser Darstellung eine Draufsicht auf das geschlossene Gehäuse einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, gesehen aus der Rich­ tung des Pfeils II in Fig. 3; und

Fig. 3 eine stark schematisierte und nicht maßstabsgerechte Querschnittsan­ sicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine entlang der Schnitt­ linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist zunächst eine stark schematisierte Ansicht eines Ersatzschaltbildes für eine Antriebsanordnung 10 dargestellt, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Die Antriebsanordnung 10 weist zunächst eine als Verbrennungsmotor ausgebildete Kraftmaschine 11, die sich in einem Motorgehäuse 12 befindet, sowie ein Getriebe 15 auf. Dem Getriebe 15 nachgeschaltet ist ein nicht dargestelltes Achsgetriebe, ü­ ber das ein erzeugtes Drehmoment über eine Achse 16 auf die Antriebsräder 17 des Fahrzeugs übertragen wird. In der Antriebsanordnung 10 ist zwischen dem Verbren­ nungsmotor 11 und dem Getriebe 15 eine nicht dargestellte Kupplung angeordnet.

Weiterhin befindet sich zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und dem Getriebe 15 eine elektrische Maschine 20, die im vorliegenden Fall als Starter-Generator für das Fahrzeug ausgebildet ist. Die Rotorkomponente der elektrischen Maschine 20 ist mit einer Kurbelwelle 13 des Verbrennungsmotors 11 verbunden. Auf einer Seite 21 ist die elektrische Maschine 20 mit dem Motorgehäuse 12 verbunden, während sie auf der anderen Seite 22 mit dem Gehäuse 18 des Getriebes 15 verbunden ist.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, besteht die elektrische Maschine 20 zunächst aus einer elektrischen Komponente 25, die wiederum aus einer Rotorkomponente 30 sowie einer Statorkomponente 40 gebildet ist. Die Statorkomponente 40 verfügt über das Statorblech 41 sowie Statorwicklungen 42. Die Statorkomponente 40 ist über einen Statorträger 43 am Motorgehäuse 12 des Verbrennungsmotors 11 befestigt. Zur Verschaltung der Statorwicklungen 42 ist eine Verschaltungsanordnung vorge­ sehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schaltring 45 mit drei ringförmi­ gen Verbindungsleitern ausgebildet ist.

Die Rotorkomponente 40 verfügt über das Rotorblech 31 sowie eine Anzahl von Permanentmagneten 32 und ist über einen Rotorträger 33 mit der Kurbelwelle 13 des Verbrennungsmotors 11 verbunden, wobei die Kurbelwelle 13 in einem Kurbel­ wellenlager 14 gehalten ist. Die Rotorkomponente 30 rotiert um eine Rotationsachse R.

Die auf diese Weise gebildete elektrische Komponente 25 wird in radialer Richtung durch ein Gehäuse 50 abgeschirmt. Das Gehäuse 50 weist zunächst eine die elekt­ rische Komponente 25 in Umfangsrichtung umgebende erste Gehäusewand 51 auf. Weiterhin weist das Gehäuse 50 einen sich von der elektrischen Komponente 25 in bezug auf die Rotationsachse R der Rotorkomponente 30 von der ersten Gehäuse­ wand 51 radial nach außen erstreckenden Aufnahmebereich 53 auf, in dem einzelne Komponenten einer Leistungselektronik 60 angeordnet sind. Der Aufnahmebereich 53 wird weiterhin durch eine zweite Gehäusewand 52 begrenzt, die senkrecht auf der ersten Gehäusewand 51 steht.

Um den Aufnahmebereich 53 abzuschließen, so daß dieser vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln, Wasser und dergleichen geschützt ist, sind weiterhin zwei Deckel­ elemente 54 vorgesehen, wobei eines der Deckelelemente 54 an der der ersten Ge­ häusewand 51 gegenüber liegenden Seite und das zweite Deckelelement 54 an der der zweiten Gehäusewand 52 gegenüber liegenden Seite des Aufnahmeraums 53 vorgesehen ist. Je nach Anwendungsfall kann auch nur ein einziges Deckelelement 54 vorgesehen sein, das dann beispielsweise eine entsprechend abgewinkelte Kon­ tur aufweist. Das am Motorgehäuse 12 anliegenden Deckelelement 54 hat die Auf­ gabe, abdichtend gegen das Motorgehäuse 12 zu wirken, so daß auch über diese Verbindung keinerlei Partikel oder dergleichen in den Aufnahmebereich 53 eindrin­ gen können.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, handelt es sich bei dem Gehäuse 50 um einen Verbindungsflansch, der zur Verbindung mit dem Verbrennungsmotor 11 sowie dem Getriebe 15 eine Anzahl von Bohrungen 96 aufweist, über die eine Schraubverbindung realisiert werden kann. Das Gehäuse 50 verfügt über eine Anzahl weiterer Anschlüsse, beispielsweise einen Leitungsanschluß 90, einen Küh­ lanschluß 91 sowie einen Signalstecker 95. Der Signalstecker 95 dient zur Verbin­ dung einer nicht dargestellten Steuereinrichtung der Leistungselektronik mit externen Komponenten, beispielsweise einem zentralen Steuergerät oder dergleichen. Über den Leitungsanschluß 90 kann eine Leistungsverschienung 67 (siehe Fig. 3) der Leistungselektronik mit peripheren Komponenten, beispielsweise dem Bordnetz des Fahrzeugs oder dergleichen, verbunden werden. Über die Kühlanschlüsse 91 kann die innerhalb des Gehäuses 50 angeordnete Leistungselektronik 60, beziehungs­ weise einzelne Komponenten davon, gekühlt werden. Dazu kann die Kühlung über ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Kühlsystem erfolgen, das über die Kühlan­ schlüsse 91 mit einer entsprechenden Kühleinrichtung der Leistungselektronik 60, beziehungsweise der elektrischen Komponente 25, verbunden ist.

Wie weiterhin aus Fig. 3 zu erkennen ist, weist das Gehäuse 50 eine Breite B auf, die in etwa der Breite der elektrischen Komponente 25 entspricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die elektrische Komponente 25 in Breitenrichtung durch das Gehäuse 50 vor dem Eindringen schädlicher Partikel geschützt ist. An den Stirnsei­ ten 21, 22 der elektrischen Maschine 20 erfolgt diese Abdichtung über das Motorge­ häuse 12 beziehungsweise das Getriebegehäuse 18.

Um die elektrische Maschine 20 zunächst als Einheit vormontieren und erst bei Her­ stellung des Fahrzeugs in die Antriebsanordnung 10 integrieren zu können, ist eine Fixiereinrichtung 92 vorgesehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Fixierschrauben 93 sowie einem Fixierblech 94 besteht. Darüber können das Ge­ häuse 50 mit der darin befindlichen Leistungselektronik 60 sowie die elektrische Komponente 25 während des Transports zusammengehalten werden. Nach Befesti­ gung der elektrischen Maschine 20 am Verbrennungsmotor 11 sowie am Motorge­ häuse 12 werden die Fixierschrauben 93 sowie das Fixierblech 94 entfernt, so daß die elektrische Maschine 20 anschließend mit dem Getriebegehäuse 18, bezie­ hungsweise dem Getriebe 15, verbunden werden kann.

Die erste Gehäusewand 51 sowie die zweite Gehäusewand 52 weisen eine Anzahl von Kühlkanälen 55 auf, die mit dem Kühlanschluß 91 (siehe Fig. 2) verbunden sind, so daß sie von einem Kühlmedium durchströmt werden.

An der zweiten Gehäusewand 52 sind eine Reihe von Kondensatoren 61 befestigt. Diese Befestigung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über geeignete Schraubverbindungen 62, so daß die Kondensatoren 61 über eine Anlagefläche 57 an der zweiten Gehäusewand 52 anliegen. Die während des Betriebs der Leistungs­ elektronik 60 in den Kondensatoren 61 entstehende Verlustwärme wird über die An­ lagefläche 57 auf die zweite Gehäusewand 52 übertragen und über das die Kühlka­ näle 55 durchströmende Kühlmedium abgeführt. Besonders vorteilhaft sind die Kühl­ kanäle 55 deshalb im Bereich der Anlagefläche 57 ausgebildet. Die Anzahl der ver­ wendeten Kondensatoren 61 ergibt sich je nach Bedarf und Anwendungsfall. Im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel ist der besseren Übersicht halber nur ein einziger Kondensator 61 eingezeichnet.

Auf der ersten Gehäusewand 51 sind eine Mehrzahl von Leistungshalbleitern 64 vorgesehen. Diese Leistungshalbleiter 64, bei denen es sich beispielsweise um MOSFETs oder IGBTs handelt, sind über eine Klemmverbindung 66 auf die erste Gehäusewand 51 gepreßt. Über die dargestellte Klemmverbindung 66 kann ein be­ sonders kleiner thermischer Widerstand realisiert werden. Die Leistungshalbleiter 64 liegen wiederum über entsprechende Anlageflächen 58 an der ersten Gehäusewand 51 an, so daß in den Leistungshalbleitern 64 entstehende Verlustwärme über die Anlagefläche 58 auf die erste Gehäusewand 51 und von dieser über die Kühlkanäle 55 übertragen und abgeführt werden kann. Wiederum sind die Kühlkanäle 55 in der ersten Gehäusewand 51 vorteilhaft dort ausgebildet, wo die Leistungshalbleiter 64 auf der Gehäusewand 51 angeordnet sind. Um eine möglichst große Anlagefläche 58 zwischen den Leistungshalbleitern 64 und der ersten Gehäusewand 51 zu reali­ sieren, kann die ansonsten gekrümmte Gehäusewand 51 in demjenigen Bereich, in dem die Leistungshalbleiter 64 befestigt werden, planarisiert sein.

Die Kondensatoren 61 sowie die Leistungshalbleiter 64 sind mit einer Leistungsver­ schienung 67 verbunden. Dabei erfolgt die Verbindung der Kondensatoren 61 vor­ teilhaft über eine Schraubverbindung 63. Die Leistungshalbleiter 64 hingegen wer­ den über jeweilige Anschlußbeine 65 sowie eine Kontaktlasche 68 mit der Leis­ tungsverschienung 67 verbunden.

Zur Signalzuleitung an die Leistungshalbleiter 64 ist eine Ansteuereinrichtung 70 vorgesehen, die beispielsweise als Ansteuerplatine 70 ausgebildet ist. Die Steueran­ schlüsse der Leistungshalbleiter 64, beispielsweise das Gate eines Feldeffekttransis­ tors, haben Kontakt mit der Ansteuereinrichtung 70. Die Anschlußbeine 65 mit Kon­ takt zur Leistungsverschienung 67 durchdringen jedoch die Ansteuereinrichtung 70, ohne mit ihr in Kontakt zu kommen. Auf diese Weise können die einzelnen Kompo­ nenten der Leistungselektronik 60 in besonders platzsparender Weise im Aufnahme­ raum 53 des Gehäuses 50 angeordnet werden.

Die Ansteuereinrichtung 70 kann vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, über die die gesamte Leistungselektronik 60 geregelt und gesteuert wird. Die Ansteuereinrichtung 70 sowie die Leistungsverschienung 67 können vorteilhaft als Stromschienen ausgebildet sein, wobei diese besonders vor­ teilhaft mit einer Strommeßeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein können, über die der die Stromschienen durchfließende Strom gemessen werden kann.

Die erste Gehäusewand 51 weist eine Anzahl von Öffnungen 56 auf, durch die ein­ zelne Komponenten der Leistungselektronik 60 hindurchgeführt, verschiedene Ver­ bindungen zwischen Leistungselektronik 60 und elektrischer Komponente 25 reali­ siert und verschiedene Sensoren in Verbindung mit der elektrischen Komponente 25 stehen können. Bei solchen Sensoren handelt es sich beispielsweise um Tempera­ tursensoren, Sensoren zu Erfassung der Lage der Rotorkomponente und derglei­ chen.

Durch eine der Öffnungen 56 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wenigstens ein Anschlußkontakt 44 hindurchgeführt, der zum einen über eine Schraubverbindung 69 mit der Leistungsverschienung 67 und zum anderen mit dem Schaltring 45 verbunden ist. Dadurch läßt sich eine besonders kurze Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten realisieren, was die im Rahmen der allgemeinen Beschrei­ bung weiter oben genannten Vorteile mit sich bringt.

Die vorstehend beschriebene Anordnung der einzelnen Komponenten der Leis­ tungselektronik 60 sowie der elektrischen Komponente 25 stellt nur Ausführungsbei­ spiele dar, so daß die Anordnung der einzelnen Komponenten auch auf andere Wei­ se erfolgen kann. So können die Kondensatoren 61 beispielsweise auch auf der ers­ ten Gehäusewand 51 und die Leistungshalbleiter 64 auf der zweiten Gehäusewand 52 angeordnet sein. Auch ist es denkbar, daß die Leistungshalbleiter 64 oberhalb von den Kondensatoren 61 vorgesehen sind. Ferner kann die Leistungsverschie­ nung 67 entsprechende Anschlüsse für das Bordnetz des Fahrzeugs aufweisen, die in den Figuren nicht explizit eingezeichnet sind. Der Abgang dieser Anschlüsse kann je nach Fahrzeugtyp unterschiedlich sein. An der Leistungsverschienung 67 können am Gehäuseumfang verteilt, neben den bereits genannten Komponenten der Leis­ tungselektronik 60, weitere Komponenten, wie beispielsweise zusätzliche niederin­ duktive Kondensatoren oder dergleichen, angeschlossen sein.

Claims (26)

1. Elektrische Maschine, mit einer elektrischen Komponente (25), die eine Rotor­ komponente (30) und eine Statorkomponente (40) aufweist und innerhalb eines Gehäuses (50) angeordnet ist und mit einer Leistungselektronik (60) zum Steuern der elektrischen Maschine (20), die an der elektrischen Komponente (25) ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) eine die elektrische Komponente (25) in Umfangsrichtung umgebende erste Gehäusewand (51) auf­ weist, daß das Gehäuse einen sich von der elektrischen Komponente (25) in be­ zug auf die Rotationsachse (R) der Rotorkomponente (30) von der ersten Ge­ häusewand (51) radial nach außen erstreckenden Aufnahmebereich (53) auf­ weist und daß die einzelnen Komponenten der Leistungselektronik (60) innerhalb des Aufnahmebereichs (53) angeordnet sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse eine zweite Gehäusewand (52) aufweist, die sich zur Begrenzung des Aufnahmebereichs (53) von der ersten Gehäusewand (51) in einem Winkel, vor­ zugsweise senkrecht, radial nach außen estreckt.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebereich (53) an seiner der ersten Gehäusewand (51) gegenüber lie­ genden Seite und/oder an seiner der zweiten Gehäusewand (52) gegenüber lie­ genden Seite durch wenigstens ein Deckelelement (54) begrenzt ist.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß in der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand ein oder mehrere Kühlöffnungen vorgesehen sind.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß in der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand ein oder mehrere Kühlkanäle (55) vorgesehen sind.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand und/oder in we­ nigstens einem Deckelelement (54) eine oder mehrere Öffnungen (56) und/oder Ausnehmungen vorgesehen sind.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) einen oder mehrere Kondensatoren (61) aufweist, der/die an der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand ange­ ordnet ist/sind.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) einen oder mehrere Leistungshalbleiter (64) aufweist, der/die an der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand ange­ ordnet ist/sind.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Leistungshalbleiter (64) über eine Klemmverbindung (66) an der ersten (51) und/oder zweiten (52) Gehäusewand angeordnet ist/sind.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Leistungshalbleiter (64) an der ersten Gehäusewand (51) angeordnet ist/sind und daß die erste Gehäusewand (51) in diesem Bereich planarisiert ist.

11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) eine Leistungsverschienung (67) aufweist.

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leis­ tungsverschienung (67) mit einem oder mehreren Anschlußkontakten (44) für die Statorkomponente (40) verbunden ist.

13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) eine Ansteuereinrichtung (70) für den/die Leistungshalbleiter (64) aufweist.

14. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) eine Steuereinrichtung aufweist.

15. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leistungsverschienung (67) und/oder die Ansteuereinrichtung (70) als Stromschiene ausgebildet ist.

16. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leistungsverschienung (67) und/oder die Ansteuereinrichtung (70) eine Strommeßeinrichtung aufweist.

17. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (50) wenigstens einen Leitungsanschluß (90) zum elektri­ schen Verbinden der Leistungselektronik (60) mit externen Komponenten auf­ weist.

18. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (50) wenigstens einen Kühlanschluß (91) zur Verbindung mit einer Kühleinrichtung aufweist.

19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Fixiereinrichtung (92) zum zumindest zeitweiligen Fixieren des Ge­ häuses (50) an der elektrischen Komponente (25) vorgesehen ist.

20. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite (B) des Gehäuses (50) an die Breite der elektrischen Maschi­ ne (20) angepaßt ist.

21. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (50) als Verbindungsflansch ausgebildet ist.

22. Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug, mit einer Kraftmaschine (11) und einem dieser nachgeschalteten Getriebe (15), da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Kraftmaschine (11) und Getriebe (15) eine elektrische Maschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 vorgesehen ist.

23. Antriebsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (50) der elektrischen Maschine (20) als Verbindungsflansch ausgebildet ist, der auf einer Seite (21) mit der Kraftmaschine (11) und auf der anderen Seite (22) mit dem Getriebe (15) verbunden ist.

24. Antriebsanordnung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (20) als Starter-Generator ausgebildet ist.

25. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselektronik (60) der elektrischen Maschine (20) mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden ist.

26. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektrische Maschine (20) mit einer Kühleinrichtung für das Fahr­ zeug, insbesondere einem Kühlkreislauf für die Kraftmaschine (11), verbunden ist.