DE102010041843B4 - Electric drive motor for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

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 und als Stahlblechteil ausgeführten Deckelement 34 angeordnet 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 1 for a motor vehicle, comprising - an annular stator 10, - a rotor 24 which is mounted or can be mounted coaxially to the stator 10, forming a radial air gap 22, - a cooling device with a cooling channel 32 running on the stator 10 and a rotary position sensor 36 for determining a rotary position of the rotor 24 relative to the stator 10, wherein the rotary position sensor 36 comprises a functional element 36a rotating with the rotor 24 and a functional element 36b fixed to the rotor 24, characterized in that - the fixed element 36b of the rotary position sensor 36 is arranged on a cover element 34 which delimits the cooling channel 32 and is designed as a sheet steel part, which radially covers the air gap 22 and that - a signal line 36c connected to the fixed functional element 36b of the rotary position sensor 36 is on the line between the rotor 24 and the stator 10 facing away from the axial side of the cover element 34.

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 Stator 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.In contrast to conventional electric motors, such a drive motor is usually designed without its own housing and often also without its own rotor bearing point, i.e. only a stator and a rotor component are supplied separately from one another or alternatively as a delivery unit, whereby in the latter case only a transport lock ensures a temporary position assignment of the rotor and stator. The housing of such drive motors is often a gearbox housing or a gearbox bell of the drive train, whereby the bearing of the rotor is also represented by the environment of a primary drive motor, e.g. the crankshaft of an internal combustion engine or the input shaft of a gear change transmission. 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 supplied with a varying current.

Gemäß dem mit der US 2006 / 0 289 209 A1 und der DE 10 2005 053 887 A1 bekannt gewordenen gattungsgemäßen Stand der Technik ist jeweils in 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 US 2006 / 0 289 209 A1 and the EN 10 2005 053 887 A1 The known state of the art is always in 7 a functional element of a rotary position sensor is arranged on an assembly included in the scope of delivery of the electric machine, in particular on the rotor or on a component connected to it in a rotationally fixed manner, while the functional element interacting with it is not included in the scope of delivery of the drive motor and is provided by a vehicle manufacturer or another supplier and is fixed in the drive train outside the electric machine, e.g. on a gearbox housing or on another drive train element. The function of the rotary position sensor can therefore only be checked after the drive module has been assembled, whereby unhindered access to the rotary position sensor is not possible due to a closed housing configuration, e.g. of the combustion engine and gearbox.

Des Weiteren geht aus der DE 10 2008 035 896 A1 ein elektrischer Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug in Innenläuferbauweise mit einem innerhalb eines Getriebegehäuses angeordneten Stator und mit einem Rotor hervor, wobei zwischen dem Stator und dem Getriebegehäuse ein Kühlkanal vorgesehen ist.Furthermore, the EN 10 2008 035 896 A1 an electric drive motor for a motor vehicle in internal rotor design with a stator arranged within a transmission housing and with a rotor, wherein a cooling channel is provided between the stator and the transmission housing.

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 when integrating an electric drive motor into a vehicle drive train and the variety of parts of such a drive motor. According to a further task, the signal line of a rotary position sensor in a drive motor should be laid in a way that is immune to interference from alternating electromagnetic fields.

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 problems in an electric drive motor of the type mentioned at the outset by the characterizing features of patent 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, wobei das feststehende Element des Drehstellungsgebers an einem, den Kühlkanal begrenzenden Deckelement angeordnet ist. Das Deckelement ist des Weiteren als Stahlblechteil ausgeführt, welches den radialen Luftspalt des Antriebsmotors radial überdeckt und wobei eine mit dem feststehenden Funktionselement des Drehstellungsgebers verbundene Signalleitung vorteilhaft auf der dem Rotor und dem Stator abgewandten Axialseite des Deckelements verlegt werden.Accordingly, an electric drive motor for a motor vehicle is proposed, which comprises an annular stator and a rotor which is or can be mounted coaxially to the stator, forming a radial air gap, and which further comprises a cooling device with a cooling channel running along the stator and with a rotary position sensor for determining a rotary position of the rotor relative to the stator. The rotary position sensor comprises a functional element which rotates with the rotor and a functional element which is fixed relative to the rotor, wherein the fixed element of the rotary position sensor is arranged on a cover element which delimits the cooling channel. The cover element is further designed as a sheet steel part which radially covers the radial air gap of the drive motor, and wherein a signal line connected to the fixed functional element of the rotary position sensor is advantageously laid on the axial side of the cover element facing away from the rotor and the stator.

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. Zum 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. Das Deckelement fungiert dabei gleichzeitig als effektive Abschirmung der Signalleitung gegenüber der beim Betreiben der elektrischen Maschine auftretenden elektromagnetischen Wechselfelder. 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, on the one hand, that the rotary position sensor required to operate the drive motor is now also fully included in the scope of delivery of the drive motor and that a functional test of the rotary position sensor and the electrical machine that can be operated with it is therefore possible before the drive motor is installed. Furthermore, the cover element of the cooling channel has an additional function by accommodating the fixed functional element of the rotary position sensor, for which this cover element only requires modification. The cover element simultaneously functions as an effective shield for the signal line against the alternating electromagnetic fields that occur when the electrical machine is operated. Additional mounting elements for arranging the fixed functional element of the rotary position sensor are therefore unnecessary, which also benefits the fact that the number of parts in the entire drive motor is as small as possible. The invention is particularly useful when the electrical drive motor is used as a A unit to be integrated into a drive train is designed without a housing and/or rotor bearing.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in dem abhängigen Anspruch aufgeführten Merkmalen.Advantageous further developments and embodiments of the invention result from the features listed in the dependent claim.

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 is explained below 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 sectional view.

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 comprises a stator carrier 12 and a laminated sheet stack 14 which is firmly connected to it and in heat transfer contact, with a yoke 16 and with teeth 18 protruding radially inwards from it, on which an electrical winding in the form of individual coils 20 is arranged. A rotor 24 is mounted or can be mounted within the space enclosed by the stator 10, forming a radial air gap 22 coaxially with the latter. The rotor 24 comprises a rotor carrier 26 and a sheet stack 28 arranged thereon, on the outer circumferential surface of which a plurality of permanent magnets 30 are held, the magnetic field of which interacts in a known manner with the magnetic field of the energized winding 20 or the coils when the drive motor 1 is operated. The electrical machine 1 is therefore designed in the present case as a permanently excited machine of internal rotor design, but this is of no further importance with regard 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.In order to dissipate the heat losses occurring during operation of the drive motor 1, the latter is connected in a manner known per se to a cooling device (not shown in detail here) with a heat exchanger in which a coolant circulating in the cooling device can transport the waste heat away.

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 a component of the cooling device, a cooling channel 32 is provided on the machine side of the stator 10, which extends annularly in the circumferential direction on the stator 10, more precisely between a cylindrical outer circumferential surface of the stator carrier 12 and a cylindrical cover element 34, in particular a cover plate 34, which is pushed radially over this and sealed by means of sealing elements.

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 is designed as a cup-shaped sheet steel formed part and extends from a radially outer cylinder section 34a to the radially inward direction, forming a base 34b, whereby the radial air gap 22 between the rotor 24 and the stator 10 is covered laterally on the drive motor 1. 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 has a rotary position sensor 36 for determining a rotary position of the rotor 24 relative to the stator 10, which comprises a functional element 36a that rotates with the rotor 24 about an axis A and a functional element 36b that is fixed relative to the rotor 24. In the present example, the rotary position sensor 36 is designed as a resolver with a resolver rotor 36a as a rotating functional element and with a resolver stator 36b as a fixed functional element. The resolver rotor 36a is fixed to the rotor carrier 26 by means of a tubular connecting flange 38 for joint rotation, while the resolver stator 36b is arranged radially spaced from it in a central recess 40 of the cover element base 34b. A signal line 36c of the rotary position sensor 36, which is connected to the resolver stator 36b, is laid on an axial side of the cover element 34 facing away from the rotor 24 and the stator 10 for protection against alternating electromagnetic fields.

Claims (2)

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 und als Stahlblechteil ausgeführten Deckelement 34 angeordnet 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 1 for a motor vehicle, comprising - an annular stator 10, - a rotor 24 which is mounted or can be mounted coaxially to the stator 10, forming a radial air gap 22, - a cooling device with a cooling channel 32 running on the stator 10 and a rotary position sensor 36 for determining a rotary position of the rotor 24 relative to the stator 10, wherein the rotary position sensor 36 comprises a functional element 36a rotating with the rotor 24 and a functional element 36b fixed to the rotor 24, characterized in that - the fixed element 36b of the rotary position sensor 36 is arranged on a cover element 34 which delimits the cooling channel 32 and is designed as a sheet steel part, which radially covers the air gap 22 and that - a signal line 36c connected to the fixed functional element 36b of the rotary position sensor 36 is arranged on the The axial side of the cover element 34 is facing away from the stator 10. Elektrischer Antriebsmotor nach Anspruch 1, 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 , characterized in that the rotary position sensor 36 is designed as a resolver with a resolver rotor 36a as a rotating functional element and with a resolver stator 36b as a fixed functional element, wherein the cover element 34 is pot-shaped and has a cylinder section 34a and a base 34b, wherein the cylinder portion 34a covers the cooling channel 32 and the resolver 36 with its resolver stator 36b is arranged at a central recess 40 of the base 34b.
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