DE102010041843A1 - Electric drive motor for use in drive train of motor car, has rotational position transmitter including resolver stator arranged at cylindrical cover element, which defines cooling passage of cooling device - Google Patents

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Abstract

The motor (1) has a rotor (24) storable or mountable coaxial to an annular stator (10) under formation of a radial air gap (22). A cooling device includes a cooling passage (32) extending at the stator. A rotational position transmitter (36) i.e. resolver, determines a rotational position of the rotor relative to the stator. The transmitter includes a resolver rotor (36a) rotating with the rotor, and a resolver stator (36b) fixed to the rotor. The resolver stator is arranged at a cylindrical cover element (34) i.e. cover sheet, which defines the cooling passage.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug zum Einbau in einen Fahrzeugantriebsstrang eines Hybrid- oder eines Elektrofahrzeuges.The invention relates to an electric drive motor for a motor vehicle for installation in a vehicle drive train of a hybrid or an electric vehicle.

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.Such a drive motor is carried out in contrast to conventional electric motors usually without a separate housing and often without its own rotor bearing point, d. H. Only one stator and one rotor component are separated from each other or alternatively provided as a delivery unit, with only one transport lock ensuring a temporary positional assignment of rotor and stature in the latter case. As a housing of such drive motors is often a transmission housing or a bell crank of the drive train, whereby the storage of the rotor by the environment of a primary drive motor, for. B. the crankshaft of an internal combustion engine or the input shaft of a gear change transmission is shown. Certain designs of electrical machines also require a rotary position sensor with which an angular position of the rotor is determined with respect to an electrical period of the stator and on the basis of which a stator coil system can be subjected to a varying current.

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.According to the with the DE 10 2005 053 887 A1 become known prior art 7 a functional element of a rotary position sensor on a belonging to the delivery of the electric machine assembly, in particular on the rotor or on a non-rotatably connected component, while the cooperating with this functional element is not part of the delivery of the drive motor and provided by a vehicle manufacturer or another supplier and in the drive train outside the electric machine, z. B. is fixed to a transmission housing or to another drive train element. The function of the rotary position sensor can thus be checked only after assembly of the drive module, with no then unhindered access to the rotary position sensor is possible by a then existing closed housing configuration, for example of the engine and transmission.

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.The invention therefore has the task of reducing the assembly effort in the integration of an electric drive motor in a vehicle drive train and the variety of parts of such a drive motor. According to a further object, the signal line of a rotary position sensor to electromagnetic alternating fields is to be laid without interference in a drive motor.

Die Erfindung löst die vorstehenden Aufgaben bei einem elektrischen Antriebsmotor der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention solves the above objects in an electric drive motor of the type mentioned by the characterizing features of claim 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.Accordingly, an electric drive motor for a motor vehicle is proposed, which comprises an annular stator and a radial air gap formed coaxially to this stored or storable rotor and further comprising a cooling device with a stator running on the cooling channel and a rotary position sensor for determining a rotational position of the rotor having the stator. The rotary position sensor comprises a functional element revolving around the rotor and a functional element fixed to the rotor. According to the invention, it is provided to arrange the fixed element of the rotary position sensor on a, the cooling channel limiting cover element.

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.The advantage of the proposed solution is firstly that the rotary position sensor required for operating the drive motor is now also completely associated with the delivery of the drive motor and that thus a functional test of the rotary position sensor and the electric machine which can be operated is possible even before the drive motor is installed , In addition, the cover element of the cooling channel with the inclusion of the fixed functional element of the rotary position sensor has an additional function, for which purpose this cover element only requires a modification. Additional support elements for the arrangement of the fixed functional element of the rotary position sensor are unnecessary so that even the smallest possible number of parts of the entire drive motor comes to good. The invention is particularly useful when the electric drive motor is designed as a unit to be integrated into a drive train housing and / or rotor storage.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den, in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmalen.Advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the features listed in the dependent claims.

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.In the case of a cover element designed as a sheet steel part, which radially covers the radial air gap of the drive motor, a signal line connected to the fixed functional element of the rotary position sensor can advantageously be laid on the axial side of the cover element facing away from the rotor and the stator. In this way, the cover element simultaneously acts as an effective shielding of the signal line relative to the electromagnetic alternating fields occurring during operation of the electrical machine.

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. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying figure, which shows a section of an electric drive motor 1 for a motor vehicle in a schematic axial section.

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.The drive motor comprises an annular stator 10 , which is a stator carrier 12 and a laminated laminated core fixedly connected thereto and in heat transfer contact 14 with a yoke 16 and having radially outward protruding teeth 18 includes, where an electrical winding in the form of individual coils 20 is arranged. Inside of the stator 10 enclosed space is to form a radial air gap 22 coaxial with this a rotor 24 stored or storable. The rotor 24 includes a rotor carrier 26 and a laminated core arranged thereon 28 on whose outer peripheral surface a plurality of permanent magnets 30 be kept whose magnetic field when operating the drive motor 1 in a known manner with the magnetic field of the current-wound winding 20 or the coil interacts. The electric machine 1 Accordingly, in the present case is designed as a permanent-magnet machine in internal rotor type, but this is without further significance in relation to the present invention.

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.To dissipate during operation of the drive motor 1 occurring heat losses this is connected in a conventional manner to a cooling device not shown here in detail with a heat exchanger in which a circulating in the cooling means coolant can remove the waste heat.

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.As part of the cooling device is the machine side on the stator 10 a cooling channel 32 provided, which is annular in the circumferential direction on the stator 10 More specifically, between a cylindrical outer peripheral surface of the stator 12 and a radially over this deferred and sealed by means of sealing elements cylindrical cover element 34 , in particular a cover plate 34 , extends.

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.As shown in the figure, the cover element 34 designed as a sheet steel forming part cup-shaped and extending from a radially outer cylinder portion 34a under formation of a soil 34b radially inward, the radial air gap 22 between rotor 24 and stator 10 laterally on the drive motor 1 is covered. The outer cylinder section 34a forms the cover of the cooling channel 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.The electric drive motor 1 further indicates the determination of a rotational position of the rotor 24 opposite the stator 10 a rotary positioner 36 on, which one with the rotor 24 about a axis A rotating functional element 36a and one to the rotor 24 fixed functional element 36b includes. In the present example is the rotary encoder 36 as a resolver with a resolver rotor 36a as a revolving functional element and with a resolver stator 36b designed as a fixed functional element. The resolver rotor 36a is by means of a rohrfömigen connecting flange 38 for common rotation on the rotor arm 26 set while the resolver stator 36b to radially spaced in a central recess 40 of the cover element bottom 34b is arranged. One with the resolver stator 36b connected signal line 36c of the rotary encoder 36 is to protect against alternating electromagnetic fields on one rotor 24 and the stator 10 facing away axial side of the cover element 34 laid.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (3)

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.Electric drive motor 1 for a motor vehicle, comprising - an annular stator 10 , - one forming a radial air gap 22 coaxial with the stator 10 mounted or storable rotor 24 , - a cooling device with one on the stator 10 extending cooling channel 32 and - a rotary positioner 36 for determining a rotational position of the rotor 24 opposite the stator 10 , where the rotary encoder 36 one with the rotor 24 revolving functional element 36a and one to the rotor 24 fixed functional element 36b comprises, characterized in that the fixed element 36b of the rotary encoder 36 at one, the cooling channel 32 limiting cover element 34 is arranged. 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.Electric drive motor according to claim 1, characterized in that the cover element 34 designed as a sheet steel part, which is the air gap 22 radially overlapped and one with the fixed functional element 36b of the rotary encoder 36 connected signal line 36c on the rotor 24 and the stator 10 facing away axial side of the cover element 34 is relocated. 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.Electric drive motor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotary position sensor 36 as a resolver with a resolver rotor 36a as a revolving functional element and with a resolver stator 36b is designed as a fixed functional element, wherein the cover element 34 cup-shaped and a cylinder section 34a and a floor 34b comprising, wherein the cylinder portion 34a the cooling channel 32 covering and the resolver 36 with its resolver stator 36b at a central recess 40 of the soil 34b is arranged.
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