DE102010041843A1

DE102010041843A1 - Elektrischer Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010041843A1
Application number: DE102010041843A
Authority: DE
Inventors: Matthias Cudok; Christian Brückner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-10-02
Also published as: DE102010041843B4

Abstract

Es wird ein elektrischer Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug beschrieben, der einen ringförmigen Stator und einen unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes koaxial zu diesem gelagerten oder lagerbaren Rotor umfasst und der weiter eine Kühleinrichtung mit einem am Stator verlaufenden Kühlkanal und mit einem Drehstellungsgeber zur Ermittlung einer Drehstellung des Rotors gegenüber dem Stator aufweist, wobei der Drehstellungsgeber ein mit dem Rotor umlaufendes Funktionselement und ein zu dem Rotor feststehendes Funktionselement umfasst. Es wird vorgeschlagen, das feststehende Element des Drehstellungsgebers an einem, den Kühlkanal begrenzenden Deckelement anzuordnen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug zum Einbau in einen Fahrzeugantriebsstrang eines Hybrid- oder eines Elektrofahrzeuges.
Ein derartiger Antriebsmotor ist im Unterschied zu konventionellen Elektromotoren in der Regel ohne ein eigenes Gehäuse und oftmals auch ohne eine eigene Rotor-Lagerstelle ausgeführt, d. h. es werden lediglich eine Stator- und eine Rotorkomponente voneinander getrennt oder alternativ als Liefereinheit beigestellt, wobei im letzten Fall nur eine Transportsicherung für eine vorübergehende Lagezuordnung von Rotor und Statur sorgt. Als Gehäuse solcher Antriebsmotoren dient oftmals ein Getriebegehäuse oder eine Getriebeglocke des Antriebsstranges, wobei auch die Lagerung des Rotors durch die Umgebung eines primären Antriebsmotors, z. B. der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors oder der Eingangswelle eines Gangwechselgetriebes dargestellt wird. Bestimmte Bauformen elektrischer Maschinen erfordern zudem einen Drehstellungsgeber, mit dem eine Winkellage des Rotors bezüglich einer elektrischen Periode des Stators ermittelt wird und auf dessen Basis ein Statorspulensystem mit einem variierenden Strom beaufschlagt werden kann.
Gemäß dem mit der DE 10 2005 053 887 A1 bekannt gewordenen Stand der Technik ist 7 ein Funktionselement eines Drehstellungsgebers an einer zum Lieferumfang der Elektromaschine gehörenden Baugruppe, insbesondere an dem Rotor bzw. an einem mit diesem drehfest verbundenen Bauteil angeordnet, während das mit diesem zusammenwirkende Funktionselement nicht zum Lieferumfang des Antriebsmotors gehört und von einem Fahrzeughersteller oder einem weiteren Zulieferer beigestellt und im Antriebsstrang außerhalb der Elektromaschine, z. B. an einem Getriebegehäuse oder an einem weiteren Antriebsstrangelement festgelegt wird. Die Funktion des Drehstellungsgebers kann somit erst nach dem Zusammenbau des Antriebsmoduls überprüft werden, wobei durch eine dann vorhandene geschlossene Gehäusekonfiguration, beispielsweise von Verbrennungsmotor und Getriebe, kein ungehinderter Zugang zu dem Drehstellungsgeber möglich ist.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, den Montageaufwand bei der Integration eines elektrischen Antriebsmotors in einen Fahrzeugantriebsstrang und die Teilevielfalt eines solchen Antriebsmotors zu reduzieren. Gemäß einer weiteren Aufgabe soll bei einem Antriebsmotor die Signalleitung eines Drehstellungsgebers gegenüber elektromagnetischen Wechselfeldern störsicher verlegt werden.
Die Erfindung löst die vorstehenden Aufgaben bei einem elektrischen Antriebsmotor der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Demnach wird ein elektrischer Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, der einen ringförmigen Stator und einen unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes koaxial zu diesem gelagerten oder lagerbaren Rotor umfasst und der weiter eine Kühleinrichtung mit einem am Stator verlaufenden Kühlkanal und mit einem Drehstellungsgeber zur Ermittlung einer Drehstellung des Rotors gegenüber dem Stator aufweist. Der Drehstellungsgeber umfasst ein mit dem Rotor umlaufendes Funktionselement und ein zu dem Rotor feststehendes Funktionselement. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, das feststehende Element des Drehstellungsgebers an einem, den Kühlkanal begrenzenden Deckelement anzuordnen.
Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist zum einen darin zu sehen, dass der zum Betreiben des Antriebsmotors erforderliche Drehstellungsgeber nunmehr auch vollständig zum Lieferumfang des Antriebsmotors zugeordnet ist und dass damit bereits vor dem Einbau des Antriebsmotors eine Funktionsprüfung des Drehstellungsgebers und der damit betreibbaren elektrischen Maschine möglich ist. Zu Weiteren kommt dem Deckelement des Kühlkanals mit der Aufnahme des feststehenden Funktionselements des Drehstellungsgebers eine zusätzliche Funktion zu, wozu dieses Deckelement lediglich einer Modifikation bedarf. Zusätzliche Halterungselemente zur Anordnung des feststehenden Funktionselementes des Drehstellungsgebers erübrigen sich damit, was auch einer möglichst geringen Teileanzahl des gesamten Antriebsmotors zu gute kommt. Die Erfindung kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn der elektrische Antriebsmotor als in einen Antriebsstrang zu integrierende Baueinheit gehäuse- und/oder rotorlagerlos ausgeführt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den, in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmalen.
Bei einem als Stahlblechteil ausgeführtem Deckelement, welches den radialen Luftspalt des Antriebsmotors radial überdeckt kann eine mit dem feststehenden Funktionselement des Drehstellungsgebers verbundene Signalleitung vorteilhaft auf der dem Rotor und dem Stator abgewandten Axialseite des Deckelements verlegt werden. Auf diese Weise fungiert das Deckelement gleichzeitig als effektive Abschirmung der Signalleitung gegenüber der beim Betreiben der elektrischen Maschine auftretenden elektromagnetischen Wechselfelder.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figur erläutert, welche einen Ausschnitt eines elektrischen Antriebsmotors 1 für ein Kraftfahrzeug in einer schematischen Axialschnittdarstellung zeigt.
Der Antriebsmotor umfasst einen ringförmigen Stator 10, welcher einen Statorträger 12 und ein damit fest verbundenes und in Wärmeübergangskontakt stehendes lamelliertes Blechpaket 14 mit einem Joch 16 und mit davon nach radial innen abstehenden Zähnen 18 umfasst, an denen eine elektrische Wicklung in Form von Einzelspulen 20 angeordnet ist. Innerhalb des von dem Stator 10 umschlossenen Raumes ist unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes 22 koaxial zu diesem ein Rotor 24 gelagert oder lagerbar. Der Rotor 24 umfasst einen Rotorträger 26 und ein darauf angeordnetes Blechpaket 28, an dessen Außenumfangsfläche eine Mehrzahl von Permanentmagneten 30 gehalten werden, deren Magnetfeld beim Betreiben des Antriebsmotors 1 in bekannter Weise mit dem Magnetfeld der bestromten Wicklung 20 bzw. der Spulen in Wechselwirkung tritt. Die elektrische Maschine 1 ist im vorliegenden Fall demnach als permanenterregte Maschine in Innenläuferbauart ausgebildet, was jedoch in Bezug auf die vorliegende Erfindung ohne weitere Bedeutung ist.
Zur Abfuhr der beim Betrieb des Antriebsmotors 1 auftretenden Wärmeverluste ist dieser in an sich bekannter Weise an eine hier nicht detailliert dargestellte Kühleinrichtung mit einem Wärmetauscher angeschlossen, in welchem ein in der Kühleinrichtung zirkulierendes Kühlmittel die Abwärme abtransportieren kann.
Als Bestandteil der Kühleinrichtung ist maschinenseitig am Stator 10 ein Kühlkanal 32 vorgesehen, welcher sich ringförmig in Umfangsrichtung am Stator 10, genauer zwischen einer zylindrischen Außenumfangsfläche des Statorträgers 12 und einem radial über diese aufgeschobene und mittels Dichtelementen abgedichteten zylindrischen Deckelementes 34, insbesondere eines Deckbleches 34, erstreckt.
Wie in der Figur dargestellt, ist das Deckelement 34 als Stahlblechumformteil topfförmig gestaltet und erstreckt sich von einem radial äußeren Zylinderabschnitt 34a unter Ausbildung eines Bodens 34b nach radial innen, wobei der radiale Luftspalt 22 zwischen Rotor 24 und Stator 10 seitlich an dem Antriebsmotor 1 überdeckt wird. Der äußere Zylinderabschnitt 34a bildet die Abdeckung des Kühlkanals 32.
Der elektrische Antriebsmotor 1 weist weiter zur Ermittlung einer Drehstellung des Rotors 24 gegenüber dem Stator 10 einen Drehstellungsgeber 36 auf, welcher ein mit dem Rotor 24 um eine Achse A umlaufendes Funktionselement 36a und ein zu dem Rotor 24 feststehendes Funktionselement 36b umfasst. Im vorliegenden Beispiel ist der Drehstellungsgeber 36 als Resolver mit einem Resolver-Rotor 36a als umlaufendes Funktionselement und mit einem Resolver-Stator 36b als feststehendes Funktionselement ausgebildet. Der Resolver-Rotor 36a ist mittels eines rohrfömigen Verbindungsflansches 38 zur gemeinsamen Drehung am Rotorträger 26 festgelegt, während der Resolver-Stator 36b dazu radial beabstandet in einer Zentralausnehmung 40 des Deckelement-Bodens 34b angeordnet ist. Eine mit dem Resolver-Stator 36b verbundene Signalleitung 36c des Drehstellungsgebers 36 ist zum Schutz gegenüber elektromagnetischen Wechselfeldern auf einer dem Rotor 24 und dem Stator 10 abgewandten Axialseite des Deckelements 34 verlegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005053887 A1 [0003]

Claims

Elektrischer Antriebsmotor 1 für ein Kraftfahrzeug, umfassend – einen ringförmigen Stator 10, – einen unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes 22 koaxial zu dem Stator 10 gelagerten oder lagerbaren Rotor 24, – eine Kühleinrichtung mit einem am Stator 10 verlaufenden Kühlkanal 32 und – einen Drehstellungsgeber 36 zur Ermittlung einer Drehstellung des Rotors 24 gegenüber dem Stator 10, wobei der Drehstellungsgeber 36 ein mit dem Rotor 24 umlaufendes Funktionselement 36a und ein zu dem Rotor 24 feststehendes Funktionselement 36b umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element 36b des Drehstellungsgebers 36 an einem, den Kühlkanal 32 begrenzenden Deckelement 34 angeordnet ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement 34 als Stahlblechteil ausgeführt ist, welches den Luftspalt 22 radial überdeckt und dass eine mit dem feststehenden Funktionselement 36b des Drehstellungsgebers 36 verbundene Signalleitung 36c auf der dem Rotor 24 und dem Stator 10 abgewandten Axialseite des Deckelements 34 verlegt ist.
Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstellungsgeber 36 als Resolver mit einem Resolver-Rotor 36a als umlaufendes Funktionselement und mit einem Resolver-Stator 36b als feststehendes Funktionselement ausgeführt ist, wobei das Deckelement 34 topfförmig gestaltet ist und einen Zylinderabschnitt 34a und einen Boden 34b umfasst, wobei der Zylinderabschnitt 34a den Kühlkanal 32 abdeckt und der Resolver 36 mit dessen Resolver-Stator 36b an einer Zentralausnehmung 40 des Bodens 34b angeordnet ist.