DE102011105614A1 - Heating system for heating passenger compartment of electric car, has electric motor whose rotor shaft comprises partially hollow inner space that is filled with heating fluid, where fluid is fed by hollow inner space - Google Patents

Heating system for heating passenger compartment of electric car, has electric motor whose rotor shaft comprises partially hollow inner space that is filled with heating fluid, where fluid is fed by hollow inner space Download PDF

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Abstract

The system has an electric motor (1) whose rotor shaft (10) comprises a partially hollow inner space (11) that is filled with heating fluid (3). The motor is arranged in an electric motor housing (12) that comprises an inner space (13) around the rotor shaft. The heating fluid is fed by the hollow inner space without contact with the inner space of the housing. A line unit (4) e.g. pipe, is partially arranged in the hollow inner space, where the heating fluid is fed in the line unit. The line unit is surrounded by an intermediary medium (5) provided in the hollow inner space.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizungssystem für ein Fahrzeug, mit einem Elektromotor, welcher eine Rotorwelle aufweist.The invention relates to a heating system for a vehicle, comprising an electric motor having a rotor shaft.

Bei Elektrofahrzeugen können zusätzliche Verbraucher eine deutliche Reduktion der Reichweite hervorrufen. Dabei handelt es sich beispielsweise um die Heizung der Fahrgastzelle. Der Offenlegungsschrift DE 10 2009 000 204 A1 lässt sich entnehmen, dass die von dem Elektromotor erzeugte Verlustwärme zum Heizen verwendet wird. Konkrete Ausgestaltungen, wie die Verlustwärme abgeführt wird, sind in dem Dokument jedoch nicht genannt.For electric vehicles, additional consumers can cause a significant reduction in range. These are, for example, the heating of the passenger compartment. The published patent DE 10 2009 000 204 A1 can be seen that the heat loss generated by the electric motor is used for heating. Concrete configurations, as the heat loss is dissipated, but are not mentioned in the document.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem vorzuschlagen, welches die Abwärme eines Elektromotors verwendet.The invention has for its object to propose a heating system which uses the waste heat of an electric motor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rotorwelle einen zumindest teilweise hohlen Innenraum aufweist, dass mindestens ein Heizungsfluid vorgesehen ist, und dass das Heizungsfluid durch den Innenraum der Rotorwelle geführt ist. Das thermisch leitende Heizungsfluid wird beispielsweise durch eine Pumpe bewegt und tritt z. B. in Wechselwirkung mit der Luft, welche in die Fahrgastzelle durch einen Ventilator eingebracht wird. In einer Ausgestaltung wird das Heizungsfluid derartig geleitet, dass über eine thermische Wechselwirkung mit dem Außenraum um das Fahrzeug herum z. B. bei reduziertem Heizbedarf die Wärme des Elektromotors abgeführt wird.The object is achieved in that the rotor shaft has an at least partially hollow interior, that at least one heating fluid is provided, and that the heating fluid is guided through the interior of the rotor shaft. The thermally conductive heating fluid is moved for example by a pump and enters z. B. in interaction with the air, which is introduced into the passenger compartment by a fan. In one embodiment, the heating fluid is conducted in such a way that via a thermal interaction with the outer space around the vehicle z. B. with reduced heating demand, the heat of the electric motor is dissipated.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor in einem Elektromotorgehäuse angeordnet ist, dass das Elektromotorgehäuse einen Innenraum um die Rotorwelle herum aufweist, und dass das Heizungsfluid kontaktfrei mit dem Innenraum des Elektromotorgehäuses durch die Rotorwelle geführt ist. Das Heizungsfluid durchströmt in dieser Ausgestaltung somit nur die Rotorwelle und nicht den Innenraum des Elektromotors um die Rotorwelle herum.An embodiment of the invention provides that the electric motor is arranged in an electric motor housing, that the electric motor housing has an inner space around the rotor shaft, and that the heating fluid is guided without contact with the interior of the electric motor housing through the rotor shaft. The heating fluid thus flows through in this embodiment, only the rotor shaft and not the interior of the electric motor to the rotor shaft around.

Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Leitungseinheit vorgesehen ist, dass die Leitungseinheit zumindest teilweise in dem Innenraum der Rotorwelle angeordnet ist, und dass das Heizungsfluid in der Leitungseinheit geführt ist. In dieser Ausgestaltung befindet sich das Heizungsfluid in einer Leitungseinheit (z. B. ein flexibles oder starres Rohr), welche wiederum in der Rotorwelle angeordnet ist. Die Leitungseinheit kann dabei mit dem Rohr mitrotieren oder gegenüber dem Rohr stillstehen.An embodiment of the invention includes that at least one line unit is provided, that the line unit is at least partially disposed in the interior of the rotor shaft, and that the heating fluid is guided in the line unit. In this embodiment, the heating fluid is located in a conduit unit (eg a flexible or rigid tube), which in turn is arranged in the rotor shaft. The line unit can rotate with the pipe or stand still with respect to the pipe.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Leitungseinheit in dem Innenraum der Rotorwelle von einem Mittlermedium umgeben ist. In dieser Ausgestaltung wird die Abwärme des Elektromotors von der Rotorwelle über des Mittlermedium auf die Leitungseinheit und von dort auf das Heizungsfluid übertragen. Das Heizungsfluid und das Mittlermedium können dabei gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sein.An embodiment of the invention provides that the line unit in the interior of the rotor shaft is surrounded by a middle medium. In this embodiment, the waste heat of the electric motor is transmitted from the rotor shaft via the middle medium to the line unit and from there to the heating fluid. The heating fluid and the medium medium can be configured the same or different.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dass in der Leitungseinheit und/oder in der Rotorwelle mindestens eine Beschleunigungsvorrichtung vorgesehen ist. Dreht sich die Leitungseinheit mit der Rotorwelle mit, so ist beispielsweise die Beschleunigungsvorrichtung eine spiralförmige Struktur der Leitungseinheit oder in der Leitungseinheit, welche für eine stärkere Pumpwirkung des Heizungsfluids durch die Leitungseinheit sorgt. Alternativ ist der Innenraum der Rotorwelle entsprechend ausgestaltet oder bestückt.An embodiment consists in that at least one acceleration device is provided in the line unit and / or in the rotor shaft. If the line unit rotates with the rotor shaft, the acceleration device, for example, is a spiral-shaped structure of the line unit or in the line unit, which ensures a stronger pumping action of the heating fluid through the line unit. Alternatively, the interior of the rotor shaft is configured or equipped accordingly.

Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass ein Getriebe mit einer Getriebewelle vorgesehen ist, dass die Getriebewelle einen zumindest teilweise hohlen Innenraum aufweist, und dass das Heizungsfluid durch den Innenraum der Getriebewelle geführt ist. Das Heizungsfluid wird somit durch den Elektromotor und das Getriebe geführt. Die Flussrichtung des Heizungsfluids ist dabei vorzugsweise vom Getriebe zum Elektromotor. Dadurch soll verhindert werden, dass möglichst nicht das wärme Heizungsfluid zu den Getriebebauteilen gelangt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum der Getriebewelle und der Innenraum der Rotorwelle miteinander verbunden sind. Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Getriebewelle und die Rotorwelle einteilig ausgestaltet sind. Alternativ sind die Getriebewelle und die Rotorwelle unmittelbar miteinander verbunden bzw. teilweise ineinander angeordnet.An embodiment of the invention includes that a transmission is provided with a transmission shaft, that the transmission shaft has an at least partially hollow interior, and that the heating fluid is guided through the interior of the transmission shaft. The heating fluid is thus passed through the electric motor and the transmission. The flow direction of the heating fluid is preferably from the transmission to the electric motor. This is to prevent that as far as possible the heat heating fluid does not reach the transmission components. An embodiment of the invention provides that the interior of the transmission shaft and the interior of the rotor shaft are interconnected. An embodiment of the invention includes that the gear shaft and the rotor shaft are designed in one piece. Alternatively, the transmission shaft and the rotor shaft are directly connected to each other or partially arranged in each other.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Getriebe von einem Getriebegehäuse umgeben ist, und dass das Elektromotorgehäuse und das Getriebegehäuse im Wesentlichen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Rotorwelle und die Getriebewelle insgesamt durch nur drei Lager im Elektromotorgehäuse und im Getriebegehäuse gelagert sind.An embodiment of the invention provides that the transmission is surrounded by a transmission housing, and that the electric motor housing and the gear housing are arranged substantially immediately adjacent to each other. An embodiment of the invention includes that the rotor shaft and the transmission shaft are mounted in total by only three bearings in the electric motor housing and in the transmission housing.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. Showing:

1: einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einiger wesentlicher Bestandteile des erfindungsgemäßen Heizungssystems gemäß einer ersten Variante, und 1 : a section through a schematic representation of some essential Components of the heating system according to the invention according to a first variant, and

2: einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einiger wesentlicher Bestandteile des erfindungsgemäßen Heizungssystems gemäß einer zweiten Variante. 2 : a section through a schematic representation of some essential components of the heating system according to the invention according to a second variant.

Die 1 zeigt einen Teil des erfindungsgemäßen Heizungssystems, welches beispielsweise der Temperaturregelung der – hier nicht dargestellten – Fahrgastzelle des mit dem Elektromotor 1 versehenen Fahrzeuges dient. Der Elektromotor 1 ist dabei von einem Elektromotorgehäuse 12 umgeben, welches unmittelbar an das Getriebegehäuse 22 des Getriebes 2 angrenzt. Die Rotorwelle 10 des Elektromotors 1 und die Getriebewelle 20 weisen jeweils einen Innenraum 11 bzw. 21 auf und sind fluchtend hintereinander angeordnet, wobei die Getriebewelle 20 abschnittsweise im Innenraum 11 der Rotorwelle 10 angeordnet ist. Die Innenräume 11, 21 gehen dabei ineinander über. Gelagert sind die Rotorwelle 10 und die Getriebewelle 20 insgesamt auf nur drei Lagern 6. Das Heizungsfluid 3 wird durch die Leitungseinheit 4 geführt, bei welcher es sich beispielsweise um ein Rohr handelt. Ein Kontakt des Heizungsfluids 3 mit dem Innenraum 13 des Elektromotorgehäuses 12 um die Rotorwelle 10 herum tritt dabei insbesondere nicht auf. In einer alternativen Ausgestaltung durchströmt das Heizungsmedium 3 direkt den Innenraum 11 der Rotorwelle 10. Für die Wärmeübertragung zwischen dem Elektromotor 1 und dem Heizungsfluid 3 ist ein Mittlermedium 5 im Innenraum 11 der Rotorwelle 10 befindlich. Das Heizungsfluid 3 selbst wird z. B. durch eine – hier nicht dargestellte – Pumpe durch die Leitungseinheit 4 transportiert, welche im hier gezeigten Fall fest gegenüber der sich drehenden Rotorwelle 10 ausgestaltet ist. Alternativ kann sich die Leitungseinheit 4 ebenfalls, z. B. synchron mit der Rotorwelle 10 mitdrehen. Die Fließrichtung ist dabei vorzugsweise vom Getriebe 2 hin zum Elektromotor 1.The 1 shows a part of the heating system according to the invention, which, for example, the temperature control of - not shown here - passenger compartment of the electric motor 1 provided vehicle serves. The electric motor 1 is of an electric motor housing 12 surrounded, which directly to the transmission housing 22 of the transmission 2 borders. The rotor shaft 10 of the electric motor 1 and the gear shaft 20 each have an interior 11 respectively. 21 on and are arranged in alignment one behind the other, wherein the transmission shaft 20 in sections in the interior 11 the rotor shaft 10 is arranged. The interiors 11 . 21 go into each other. Mounted are the rotor shaft 10 and the gear shaft 20 altogether on only three camps 6 , The heating fluid 3 is through the line unit 4 led, which is for example a pipe. A contact of the heating fluid 3 with the interior 13 the electric motor housing 12 around the rotor shaft 10 in particular does not occur around in particular. In an alternative embodiment, the heating medium flows through 3 directly the interior 11 the rotor shaft 10 , For the heat transfer between the electric motor 1 and the heating fluid 3 is a medium medium 5 in the interior 11 the rotor shaft 10 located. The heating fluid 3 itself is z. B. by a - not shown here - pump through the line unit 4 transported, which in the case shown here firmly against the rotating rotor shaft 10 is designed. Alternatively, the line unit 4 also, z. B. synchronously with the rotor shaft 10 rotate. The flow direction is preferably from the transmission 2 towards the electric motor 1 ,

Die 2 zeigt eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Heißungssystems. Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Variante der 2 wird das Heizungsfluid 3 direkt durch den Innenraum 11 der Rotorwelle 10 und auch direkt durch den Innenraum 21 der Getriebewelle 20 geführt. Somit wird das Heizungsfluid 3 von der Rotorwelle 10 mitbewegt. Dies wird unterstützt durch die Beschleunigungsvorrichtung 7, bei welcher es sich hier um eine spiralförmige Struktur handelt, welche das Heizungsfluid 3 zusätzlich beschleunigt.The 2 shows a second variant of a hot system according to the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. In the variant of 2 becomes the heating fluid 3 directly through the interior 11 the rotor shaft 10 and also directly through the interior 21 the transmission shaft 20 guided. Thus, the heating fluid 3 from the rotor shaft 10 moved. This is supported by the accelerator device 7 which is a helical structure containing the heating fluid 3 additionally accelerated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009000204 A1 [0002] DE 102009000204 A1 [0002]

Claims (10)

Heizungssystem für ein Fahrzeug, mit einem Elektromotor, welcher eine Rotorwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle einen zumindest teilweise hohlen Innenraum aufweist, dass mindestens ein Heizungsfluid vorgesehen ist, und dass das Heizungsfluid durch den Innenraum der Rotorwelle geführt ist.Heating system for a vehicle, comprising an electric motor having a rotor shaft, characterized in that the rotor shaft has an at least partially hollow interior, that at least one heating fluid is provided, and that the heating fluid is guided through the interior of the rotor shaft. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor in einem Elektromotorgehäuse angeordnet ist, dass das Elektromotorgehäuse einen Innenraum um die Rotorwelle herum aufweist, und dass das Heizungsfluid kontaktfrei mit dem Innenraum des Elektromotorgehäuses durch die Rotorwelle geführt ist.Heating system according to claim 1, characterized, that the electric motor is arranged in an electric motor housing, that the electric motor housing has an inner space around the rotor shaft, and that the heating fluid is guided without contact with the interior of the electric motor housing by the rotor shaft. Heizungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitungseinheit vorgesehen ist, dass die Leitungseinheit zumindest teilweise in dem Innenraum der Rotorwelle angeordnet ist, und dass das Heizungsfluid in der Leitungseinheit geführt ist.Heating system according to claim 2, characterized, that at least one line unit is provided, that the conduit unit is at least partially disposed in the interior of the rotor shaft, and that the heating fluid is guided in the line unit. Heizungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinheit in dem Innenraum der Rotorwelle von einem Mittlermedium umgeben ist.Heating system according to claim 3, characterized in that the line unit is surrounded in the interior of the rotor shaft of a central medium. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitungseinheit und/oder in der Rotorwelle mindestens eine Beschleunigungsvorrichtung vorgesehen ist.Heating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one accelerating device is provided in the line unit and / or in the rotor shaft. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe mit einer Getriebewelle vorgesehen ist, dass die Getriebewelle einen zumindest teilweise hohlen Innenraum aufweist, und dass das Heizungsfluid durch den Innenraum der Getriebewelle geführt ist.Heating system according to one of claims 1 to 5, characterized, a transmission is provided with a transmission shaft, that the transmission shaft has an at least partially hollow interior, and that the heating fluid is passed through the interior of the transmission shaft. Heizungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Getriebewelle und der Innenraum der Rotorwelle miteinander verbunden sind.Heating system according to claim 6, characterized in that the interior of the transmission shaft and the interior of the rotor shaft are interconnected. Heizungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle und die Rotorwelle einteilig ausgestaltet sind.Heating system according to claim 7, characterized in that the transmission shaft and the rotor shaft are designed in one piece. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe von einem Getriebegehäuse umgeben ist, und dass das Elektromotorgehäuse und das Getriebegehäuse im Wesentlichen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.Heating system according to one of claims 6 to 8, characterized, that the transmission is surrounded by a transmission housing, and that the electric motor housing and the gear housing are arranged substantially immediately adjacent to each other. Heizungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle und die Getriebewelle insgesamt durch nur drei Lager im Elektromotorgehäuse und im Getriebegehäuse gelagert sind.Heating system according to claim 9, characterized in that the rotor shaft and the gear shaft are mounted in total by only three bearings in the electric motor housing and in the transmission housing.
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