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Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine mit einem feststehenden Stator und einem Rotor, der unter Ausbildung eines Radialspalts innerhalb des Stators drehbar ist, und mit Kühlkanälen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Elektromaschine. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Rotor für eine derartige Elektromaschine.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektromaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer Elektromaschine mit einem feststehenden Stator und einem Rotor, der unter Ausbildung eines Radialspalts innerhalb des Stators drehbar ist, und mit Kühlkanälen, dadurch gelöst, dass die Kühlkanäle Kühlkanalpaare umfassen, die jeweils einen Vorlaufkanal und einen Rücklaufkanal umfassen. Die Elektromaschine wird vorzugsweise zum Antrieb eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs verwendet. Durch die paarweise Zusammenfassung der Vorlaufkanäle und der Rücklaufkanäle kann auf einfache Art und Weise eine effektive Kühlung der Elektromaschine realisiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen Rotorträger und Rotorbleche umfasst, wobei die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle in dem Rotorträger und/oder in den Rotorblechen vorgesehen sind. Die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle erstrecken sich im Wesentlichen in axialer Richtung durch den Rotor. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse des Rotors. Axial bedeutet parallel zu der Drehachse des Rotors.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle Axialnuten umfassen, die in den Rotorblechen ausgebildet sind. Dadurch wird die Herstellung der Vorlaufkanäle und der Rücklaufkanäle vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle radial innerhalb von Permanentmagneten angeordnet sind, die in die Rotorbleche eingelegt sind. Die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle sind vorzugsweise radial innen in den Rotorblechen ausgespart. Der Begriff radial bezieht sich auf die Drehachse des Rotors. Radial bedeutet quer zur Drehachse des Rotors. Radial innen werden die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle von dem Rotorträger begrenzt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle in Bereichen des Rotors angeordnet sind, die eine geringe magnetische Flussdichte aufweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Wirkungsgrad der Elektromaschine nicht durch die Kühlung beeinträchtigt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorlaufaxialnut und eine Rücklaufaxialnut eines Kühlkanalpaares in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Der Rotor hat im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt und ist um seine Drehachse drehbar. Der Begriff Umfangsrichtung bezieht sich auf einen Umfang des kreisförmigen Querschnitts des Rotors. Vorzugsweise sind alle Axialnuten in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle an einer Umlenkstirnseite des Rotors umgelenkt sind. An der Umlenkstirnseite wird jeweils der Vorlaufkanal eines Kühlkanalpaares in den Rücklaufkanal des jeweiligen Kühlkanalpaares umgelenkt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an seiner Umlenkstirnseite einen Umlenkring aufweist. Der Umlenkring ist vorzugsweise als separates Bauteil ausgeführt, das an dem Rotorträger und den Rotorblechen befestigt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle an einem der Umlenkstirnseite entgegengesetzten Ende des Rotors in Verbindungskanäle übergehen, die sich durch den Rotorträger erstrecken. Der Rotorträger umfasst vorzugsweise einen radialen Flansch, durch den sich die Verbindungskanäle, insbesondere zu einem Getriebeeingangsteil, erstrecken. Die Vorlaufverbindungskanäle sind vorzugsweise jeweils in verschiedenen Winkellagen angeordnet.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Elektromaschine. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug. Bei dem Hybridfahrzeug ist die Elektromaschine vorzugsweise zwischen einer Motorseite mit einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeseite mit einem Getriebe angeordnet. Dabei ist die Elektromaschine vorzugsweise radial außerhalb einer Kupplungseinrichtung angeordnet.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Rotor für eine vorab beschriebene Elektromaschine.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektromaschine im Längsschnitt und
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2 einen Rotor der Elektromaschine aus 1 im Querschnitt.
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In 1 ist ein Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs im Längsschnitt dargestellt. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich um ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. In 1 ist links durch ein Motorausgangsteil 4 eine Motorseite 2 und rechts durch ein Getriebeeingangsteil 5 eine Getriebeseite 3 angedeutet.
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Das Getriebe ist in einem Getriebegehäuse 6 angeordnet. Innerhalb des Getriebegehäuses 6 beziehungsweise des Getriebeeingangsteils 5 ist in einem Versorgungsraum 8 Hydraulikmedium, insbesondere Getriebeöl, vorhanden.
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Ein Maschinengehäuse 10 erstreckt sich von der Motorseite 4 zu dem Getriebegehäuse 6 hin. In dem Maschinengehäuse 10 ist eine Elektromaschine 14 mit einem feststehenden Stator 15 und einem Rotor 16 angeordnet. Der Rotor 16 der Elektromaschine 14 ist um eine Drehachse 12 drehbar in dem Maschinengehäuse 10 angeordnet.
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Radial innerhalb der Elektromaschine 14 und in axialer Richtung zwischen der Motorseite 2 und der Getriebeseite 3 ist eine Kupplungseinrichtung 20 mit einer Kupplung, mehreren Lagern und einer Betätigungseinrichtung für die Kupplung angeordnet.
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Über die geschlossene Kupplungseinrichtung 20 kann ein Drehmoment von dem Motorausgangsteil 4 über einen Drehschwingungsdämpfer und eine Antriebswelle auf das Getriebeeingangsteil 5 übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann von dem Rotor 16 der Elektromaschine 14 ein Drehmoment auf das Getriebeeingangsteil 5 übertragen werden.
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Der Rotor 15 der Elektromaschine 14 umfasst einen Rotorträger 17, der eine Beblechung 18 trägt, die eine Vielzahl von Rotorblechen umfasst. An einer der Motorseite 2 zugewandten Stirnseite des Rotors 16 ist ein Umlenkring 19 angebracht. An einem der Getriebeseite 3 zugewandten Ende des Rotors 16 ist ein Verbindungsflansch 24 angebracht.
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Der Verbindungsflansch 24 erstreckt sich von einem Getriebeeingangsnabenteil 25, das drehfest mit dem Getriebeeingangsteil 5 verbunden ist, im Wesentlichen radial nach außen. Durch das Getriebeeingangsteil 5, das Getriebeeingangsnabenteil 25 und den Verbindungsflansch 24 erstrecken sich Verbindungskanäle 26, die, wie durch eine Linie angedeutet ist, den Versorgungsraum 8 mit dem Rotorträger 17 des Rotors 16 der Elektromaschine 14 verbinden.
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Die Verbindungskanäle 26 umfassen Vorlaufverbindungskanäle, die eine Zufuhr von Hydraulikmedium in den Rotorträger 17 ermöglichen. Die Verbindungskanäle 26 umfassen des Weiteren Rücklaufkanäle, die ein Abführen von Hydraulikmedium aus dem Rotorträger 17 ermöglichen.
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In der Beblechung 18 des Rotors 16 sind, wie in 1 durch weitere Linien 31, 32 angedeutet ist, Kühlkanäle vorgesehen, die sich in axialer Richtung, das heißt parallel zur Drehachse 12, des Rotors 16 durch den Rotor 16 erstrecken.
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In 2 sieht man, dass der Rotor 17, im Querschnitt betrachtet, die Gestalt eines Kreisrings aufweist, der außen von der Beblechung 18 umgeben ist. In dem in 2 dargestellten Querschnitt durch den Rotor 16 sieht man, dass in dem Rotor 16 insgesamt sechzehn Kühlkanäle 34, 35 vorgesehen sind.
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Die Kühlkanäle 34, 35 sind jeweils in Kühlkanalpaaren zusammengefasst, die jeweils einen Vorlaufkanal 34 und einen Rücklaufkanal 35 umfassen. Die Vorlaufkanäle 34 sind jeweils mit einem Vorlaufverbindungskanal verbunden, der sich durch den Verbindungsflansch 24 erstreckt. Die Rücklaufkanäle 35 sind jeweils mit einem Rücklaufverbindungskanal verbunden, der sich durch den Verbindungsflansch 24 erstreckt.
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Die insgesamt sechzehn Kühlkanäle 34, 35 sind, wie man in 2 sieht, über den äußeren Umfang des Rotorträgers 17 beziehungsweise den inneren Umfang der Beblechung 18 des Rotors 16 gleichmäßig verteilt angeordnet. Demzufolge verlaufen die Verbindungskanäle im Wesentlich sternförmig durch den Verbindungsflansch 24.
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Ein Kühlkanalpaar umfasst jeweils eine Vorlaufaxialnut 36 und eine Rücklaufaxialnut 37, die an dem inneren Umfang der Beblechung 18 ausgespart ist. Die Axialnuten 36, 37 haben einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt, der radial nach innen offen ist. Die Axialnuten 36, 37 sind radial innen, im Querschnitt betrachtet, durch den Rotorträger 17 geschlossen. Durch einen Pfeil 38 ist in 2 angedeutet, wie die Hydraulikmediumströmung von einem Vorlaufkühlkanal durch den in 1 sichtbaren Umlenkring oder Umkehrring 19 in einen Rücklaufkanal gerichtet beziehungsweise umgeleitet oder umgekehrt wird.
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Über die Verbindungskanäle 26 und die Kühlkanäle 34, 35 kann der Rotor 16 auf einfache Art und Weise mit Hydraulikmedium aus dem Versorgungsraum 8 auf der Getriebeseite 3 zu Kühlzwecken mit Hydraulikmedium versorgt werden. Dabei wird nur der Rotorträger 17 und die Beblechung 18 von Kühlmedium, insbesondere Getriebeöl, durchströmt.
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Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Kühlkanäle 34, 35 wird auf einfache Art und Weise sicher verhindert, dass Hydraulikmedium, insbesondere Getriebeöl, aus dem Rotor 16 austritt. Dabei sind die als Axialnuten 36, 37 ausgeführten Kühlkanäle in Bereichen geringer magnetischer Flussdichte angeordnet.
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Ein magnetischer Fluss wird im Betrieb der Elektromaschine 14 mit Hilfe von Permanentmagneten 40 erzeugt, die, radial außerhalb der Kühlkanäle 34, 35 in die Beblechung 18 des Rotors 16 eingelegt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5731643 [0002]
- US 5793142 [0002]
- US 6879069 B1 [0002]
- EP 1414134 B1 [0002]
