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Die Erfindung betrifft elektrische Maschine, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche elektrische Maschine ist beispielsweise der
JP 2010110110 A als bekannt zu entnehmen. Die elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse sowie eine zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnete Rotorwelle. Die Rotorwelle ist um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine eine Sensoreinrichtung zum Erfassen wenigstens einer eine Drehung der Rotorwelle relativ zu dem Gehäuse charakterisierenden Messgröße. Eine solche Sensoreinrichtung wird üblicherweise auch als „Resolver” bezeichnet.
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Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens ein Rotorteil, welches mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist. Somit dreht sich das Rotorteil bei einer Drehung der Rotorwelle mit dieser mit. Die Sensoreinrichtung umfasst darüber hinaus wenigstens ein mit dem Rotorteil korrespondierendes Statorteil, welches zumindest mittelbar am Gehäuse festgelegt ist. Dies bedeutet, dass sich das Rotorteil relativ zu dem Statorteil dreht, wenn die Rotorwelle relativ zu dem Gehäuse um ihre Drehachse gedreht wird.
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Bei der
JP 2010110110 A umfasst die Rotorwelle einen zentralen Wellenteil, welcher rohrartig ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der zentrale Wellenteil nach Art eines hohlen und geraden Kreiszylinders ausgebildet ist. Ferner umfasst die Rotorwelle einen zweiten Wellenteil, der in radialer Richtung außerhalb des zentralen ersten Wellenteils angeordnet und über einen sich in radialer Richtung erstreckenden Steg mit dem zentralen ersten Wellenteil verbunden ist. Durch den ersten Wellenteil, den zweiten Wellenteil und den Steg ist eine Aufnahme gebildet, in welcher das Rotorteil und das Statorteil der Sensoreinrichtung zumindest überwiegend angeordnet sind. Der Statorteil und das Rotorteil sind dabei in radialer Richtung außerhalb des zentralen Wellenteils angeordnet, so dass das Statorteil und das Rotorteil in radialer Richtung nach innen hin von dem zentralen Wellenteil und somit von der Rotorwelle überbedeckt sind beziehungsweise überlappt werden. Die Sensoreinrichtung mit Statorteil und Rotorteil ist somit im Wesentlichen in radialer Richtung außerhalb des ersten zentralen Wellenteils angeordnet und kann als auf der Rotorwelle aufgebracht angesehen werden.
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Elektrische Maschinen mit Rotorwellen und Sensoreinrichtungen zum Erfassen wenigstens einer eine Drehung der Rotorwelle charakterisierenden Messgröße sind ferner aus der
JP 2006223010 1 , der
JP 2001309613 A , der
JP 2010200566 A und der
EP 2 487 377 A2 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Kraftwagen, der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders geringer Bauraumbedarf sowie ein geringes Gewicht der elektrischen Maschine realisieren lassen.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Kraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders geringer Bauraumbedarf sowie ein besonders geringes Gewicht der elektrischen Maschine realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Rotorteil und das Statorteil der Sensoreinrichtung zumindest überwiegend in einer in der Rotorwelle vorgesehenen Aufnahme aufgenommen sind. Hierbei ist das Statorteil und Rotorteil der Sensoreinrichtung in radialer Richtung nach innen hin in Bezug auf eine axiale Erstreckung der Rotorwelle überdeckungsfrei angeordnet, so dass sich in radialer Richtung innerhalb vom Statorteil und Rotorteil der Sensoreinrichtung keine Rotorwelle mehr befindet. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zumindest überwiegend in der in der Rotorwelle vorgesehenen Aufnahme angeordneten Teile (Rotorteil und Statorteil) in radialer Richtung nach innen hin nicht von der Rotorwelle überdeckt sind. Des Weiteren kann erfindungsgemäß vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung mit Statorteil und Rotorteil in radialer Richtung nach außen hin in Bezug auf eine axiale Erstreckung der Rotorwelle zumindest teilweise überdeckt angeordnet ist, so dass sich in radialer Richtung außerhalb vom Statorteil und Rotorteil der Sensoreinrichtung zumindest noch ein Teil der Rotorwelle befindet.
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Die Sensoreinrichtung ist somit erfindungsgemäß in einer vorteilhaften Ausführung in radialer Richtung vollständig innerhalb des Außenumfangs der Rotorwelle angeordnet, wobei die Sensoreinrichtung in axialer Richtung zumindest noch teilweise noch von der Rotorwelle überdeckt wird.
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Durch die Aufnahme in der Rotorwelle, welche sich in axialer Richtung in die Rotorwelle erstreckt und welche die Sensoreinrichtung aufnimmt, ist die Sensoreinrichtung in axialer Richtung von
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Durch diese Anordnung des Statorteils und des Rotorteils kann die Messgröße erfasst werden, ohne den Bauraumbedarf der elektrischen Maschine sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung im Vergleich zur elektrischen Maschine ohne die Sensoreinrichtung vergrößern zu müssen. Mit anderen Worten lässt sich eine besonders bauraumgünstige Erfassung der Messgröße realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, das Rotorteil und das Sensorteil durch die Rotorwelle zumindest teilweise abzuschirmen. Dies bedeutet, dass die Rotorwelle die Funktion eines Abschirmelements, insbesondere eines Abschirmblechs, übernehmen kann, so dass eine EMV-Abschirmung (EMV – elektromagnetische Verträglichkeit) der Sensoreinrichtung ohne ein zusätzliches Abschirmelement dargestellt werden kann. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der elektrischen Maschine besonders gering gehalten werden.
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Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als sogenannte Traktionsmaschine (TEM) ausgebildet. Eine solche Traktionsmaschine dient zum Antreiben eines Kraftwagens, welcher beispielsweise als Elektrofahrzeug oder als Hybrid-Fahrzeug ausgebildet ist. Bei der mittels der Sensoreinrichtung zu erfassenden Messgröße handelt es sich beispielsweise um eine Drehzahl, mit der sich die Rotorwelle um ihre Drehachse relativ zu dem Gehäuse dreht. Ferner kann es sich bei der Messgröße um einen Winkel beziehungsweise eine Winkelstellung oder Drehstellung handeln, die die Rotorwelle relativ zu dem Gehäuse einnimmt. Dies bedeutet, dass die Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl und/oder einer Drehstellung der Rotorwelle ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Sensoreinrichtung beispielsweise als Drehzahl- und/oder Winkelsensor ausgebildet. Üblicherweise wird eine solche Sensoreinrichtung auch als „Resolver” bezeichnet. Durch die entsprechende Anordnung des Sensorteils und des Rotorteils lässt sich eine präzise und robuste beziehungsweise stabile Messung des Drehwinkels und/oder der Drehzahl realisieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einer Sensoreinrichtung, deren Rotorteil und Statorteil zumindest überwiegend in einer in einer Rotorwelle der elektrischen Maschine vorgesehenen Aufnahme aufgenommen sind, wobei das Rotorteil und das Statorteil in radialer Richtung nach innen hin überdeckungsfrei in Bezug auf eine axiale Erstreckung der Rotorwelle der elektrischen Maschine angeordnet sind;
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2 eine schematische und perspektivische Rückansicht eines Bauteils in Form eines Deckels der elektrischen Maschine, an welchem das Statorteil gehalten ist;
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3 eine schematische und perspektivische Rückansicht des Deckels;
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4 eine schematische Längsschnittansicht der elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei von der Sensoreinrichtung nur der Rotorteil abgebildet ist; und
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5 ausschnittsweise eine schematische und vergrößerte Längsschnittansicht der elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform aus 4, wobei hier sowohl das Rotorteil als auch das Statorteil der Sensoreinrichtung dargestellt sind.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente auch in verschiedenen Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform. Die elektrische Maschine 10 ist beispielsweise als Traktionsmaschine ausgebildet und dient demzufolge dazu, einen beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftwagen anzutreiben.
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Die elektrische Maschine 10 umfasst einen Stator und einen Rotor sowie ein Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 kann aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, beispielsweise aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Alternativ kann das Gehäuse 12 aus einem Stahl beziehungsweise einer Stahllegierung gebildet sein. Alternativ kann das Gehäuse 12 auch als Mischgehäuse ausgebildet sein. Die elektrische Maschine 10 umfasst auch eine Rotorwelle 14, die zumindest teilweise und vorliegend zumindest überwiegend in dem Gehäuse 12 aufgenommen und Bestandteil des Rotors ist. Die Rotorwelle 14 ist dabei um eine Drehachse 16 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbar.
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Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Lager in Form eines Wälzlagers 18, welches einen Lageraußenring 20, einen mit dem Lageraußenring 20 korrespondierenden Lagerinnenring 22 und Wälzkörper in Form von Kugeln 24 umfasst. Die Kugeln 24 sind dabei in radialer Richtung zwischen dem Lagerinnenring 22 und dem Lageraußenring 20 angeordnet. Der Lageraußenring 20 und der Lagerinnenring 22 weisen jeweilige Laufbahnen auf, an denen die Kugeln 24 abwälzen, wenn die Rotorwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 12 um die Drehachse 16 gedreht wird.
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Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine 10 eine im Ganzen mit 26 bezeichnete Sensoreinrichtung zum Erfassen wenigstens einer eine Drehung der Rotorwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 12 charakterisierenden Messgröße. Bei dieser Messgröße handelt es sich beispielsweise um eine Drehzahl der Rotorwelle 14 oder um eine Drehstellung. Mit anderen Worten ist die Sensoreinrichtung 26 als Drehzahl- und/oder Winkelsensor ausgebildet. Üblicherweise wird die Sensoreinrichtung 26 auch als „Resolver” bezeichnet. Die Sensoreinrichtung 26 umfasst ein Statorteil 28, das zumindest mittelbar am Gehäuse 12 festgelegt ist. Dies bedeutet, dass das Statorteil 28 gehäusefest und somit relativ zu dem Gehäuse 12 unbeweglich ist.
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Die Sensoreinrichtung 26 umfasst auch ein mit dem Statorteil 28 korrespondierendes Rotorteil 30, welches drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden ist. Dies bedeutet, dass sich das Rotorteil 30 relativ zu dem Statorteil 28 mit der Rotorwelle 14 um die Drehachse 16 mitdreht. Aus 1 ist erkennbar, dass das Rotorteil 30 eine Durchgangsöffnung 32 aufweist, wobei das Statorteil 28 zumindest teilweise in der Durchgangsöffnung 32 aufgenommen ist. Vorliegend durchdringt das Statorteil 28 die Durchgangsöffnung 32. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teilbereich des Statorteils 28 in radialer Richtung nach außen hin von dem Rotorteil 30 in axialer Richtung überdeckt ist. Bei dem Rotorteil 30 handelt es sich um ein sogenanntes Geberrad, welches als Sender der Sensoreinrichtung 26 ausgebildet ist. Das Statorteil 28 ist dabei als Empfänger der Sensoreinrichtung 26 ausgebildet. Mit anderen Worten sendet das Rotorteil 30 die Messgröße charakterisierende Signale aus, wobei diese Signale vom Statorteil 28 empfangen werden.
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Um nun einen besonders geringen Bauraumbedarf sowie geringe Kosten der elektrischen Maschine 10 zu realisieren, ist es vorgesehen, dass das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 zumindest überwiegend in einer in der Rotorwelle 14 vorgesehenen Aufnahme 34 aufgenommen und in radialer Richtung nach innen hin überdeckungsfrei in Bezug auf die axiale Erstreckung der Rotorwelle 14 angeordnet sind. Dies bedeutet, dass das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 in radialer Richtung nach innen hin nicht durch die Rotorwelle 14 überdeckt sind. In radialer Richtung nach außen hin jedoch sind das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 zumindest überwiegend durch die Rotorwelle 14 in axialer Richtung überdeckt.
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Aus 1 ist erkennbar, dass das Rotorteil 30 vollständig in der Aufnahme 34 aufgenommen ist und demzufolge vollständig in radialer Richtung nach außen hin durch die Rotorwelle 14 in axialer Richtung überdeckt ist.
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Das Statorteil 28 jedoch ragt ein Stück in axialer Richtung aus der Aufnahme 34 heraus und ist an einem separat von dem Gehäuse 12 ausgebildeten und mit dem Gehäuse 12 verbundenen Bauteil in Form eines Deckels 36 gehalten. Der Deckel 36 fungiert somit als Trägerteil, an welchem das Statorteil 28 gehalten ist. Der Deckel 36 kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gebildet sein.
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Aus 1 ist ferner erkennbar, dass die Rotorwelle 14 im Bereich der Aufnahme 34 nach Art einer Hohlwelle ausgebildet ist. Die Aufnahme 34 ist dabei in axialer Richtung zu einer Stirnseite 38 der Rotorwelle 14 hin offen ausgebildet, so dass das Statorteil 28 beispielsweise bei einer Montage des Deckels 36 am Gehäuse 12 in axialer Richtung in die Aufnahme 34 eingesteckt und durch die Durchgangsöffnung 32 hindurch gesteckt werden kann.
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In einem sich in axialer Richtung an die Aufnahme 34 anschließenden Längenbereich 40 der Rotorwelle 14 ist die Rotorwelle 14 als Vollwelle, das heißt massiv und nicht etwa als Hohlwelle ausgebildet. Die Stirnseite 38 und die Sensoreinrichtung 26 sind auf einer einer Abtriebsseite der elektrischen Maschine 10 gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Aufgrund der Positionierung der Sensoreinrichtung 26 zumindest überwiegend in der Rotorwelle 14 kann auf ein separates und zusätzliches Abschirmelement wie beispielsweise ein aus einem ferro-magnetischen Material gebildetes Abschirmblech verzichtet werden, da die Sensoreinrichtung 26 mittels der beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Rotorwelle 14 abgeschirmt und dadurch beispielsweise vor Fremd-Magnetfeldern geschützt ist. Mit anderen Worten fungiert die Rotorwelle 14 als EMV-Abschirmung für die Sensoreinrichtung 26. Hierdurch können die Teileanzahl und die Kosten der elektrischen Maschine 10 gering gehalten werden. Darüber hinaus kann die wenigstens eine Messgröße mittels der Sensoreinrichtung 26 erfasst werden, ohne den axialen und radialen Bauraumbedarf der elektrischen Maschine 10 beispielsweise im Vergleich zur elektrischen Maschine 10 ohne die Sensoreinrichtung 26 vergrößern zu müssen.
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Darüber hinaus kann die Rotorwelle 14 auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden. Beispielsweise wird im Rahmen der Herstellung der Rotorwelle 14 die Aufnahme 34 in axialer Richtung in die Rotorwelle 14 eingebracht. Beispielsweise wird die Aufnahme 34 durch mechanisches Bearbeiten, insbesondere Fräsen oder Bohren, in die Rotorwelle 14 eingebracht.
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Die elektrische Maschine 10 umfasst auch ein Lagerelement in Form einer Lagerbuchse 42, die in radialer Richtung zwischen dem Lageraußenring 20 und dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Das Wälzlager 18 ist dabei in radialer Richtung nach außen unter Vermittlung der Lagerbuchse 42 am Gehäuse 12 abgestützt. Durch die Anordnung der Sensoreinrichtung 26 kann ferner eine besonders einfache Bearbeitung eines Lagersitzes 44 realisiert werden, an welchem das Wälzlager 18 und die Lagerbuchse 42 positioniert sind.
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In axialer Richtung sind zwischen dem Deckel 36 und dem Wälzlager 18, insbesondere dem Lageraußenring 20, eine Feder 46 und eine Passscheibe 48 angeordnet. Die Feder 46 ist beispielsweise als Wellfeder ausgebildet. Das Wälzlager 18 ist dabei über die Feder 46 und die Passscheibe 48 am Deckel 36 abgestützt. Durch entsprechende Wahl der sich in axialer Richtung erstreckenden Dicke der Passscheibe 48 kann eine Vorspannung der Feder 46 eingestellt werden. Aus dieser Vorspannung resultiert eine in axialer Richtung auf das Wälzlager 18 wirkende Kraftbeaufschlagung, so dass durch entsprechende Wahl der Dicke der Passscheibe 48 eine Lagervorspannung des Wälzlagers 18 eingestellt werden kann.
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Durch die entsprechende Positionierung der Sensoreinrichtung 26 lässt sich auch eine besonders einfache Montage der optional vorgesehenen Feder 46 und Passscheibe 48 zur Lagereinstellung realisieren, da der Lagersitz 44 von beiden Seiten des Gehäuses 12 zugänglich ist. Auch die Lagerbuchse 42 ist optional vorgesehen.
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Die Verbindung zwischen der Sensoreinrichtung 26 und dem Gehäuse 12 kann lösbar, das heißt reversibel lösbar sein wie zum Beispiel verschraubar oder verklemmbar. Alternativ dazu kann es sich bei dieser Verbindung um eine unlösbare, das heißt um eine nicht-zerstörungsfrei lösbare Verbindung handeln, wie zum Beispiel nieten, schweißen, löten, verkleben oder sonstige stoffschlüssige Verbindungen. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Deckel 36 reversibel lösbar oder nicht-zerstörungsfrei lösbar mit dem Gehäuse 12 verbunden ist.
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Darüber hinaus kann eine Dichtung zwischen der Sensoreinrichtung 26 und dem Gehäuse 12 vorgesehen sein, so dass die Sensoreinrichtung 26 mittels dieser Dichtung gegen ein Schmiermittel, insbesondere Öl, zum Schmieren und/oder Kühlen der elektrischen Maschine 10 abgedichtet ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 26 sowohl für trockenlaufende als auch für nasslaufende Elektromaschinen verwendet werden kann. Die Sensoreinrichtung 26 kann nach dem Außenläufer- oder axial-abtastendem Prinzip ausgebildet sein. Aus 1 ist auch eine Durchgangsöffnung 50 des Gehäuses 12 erkennbar, wobei die Durchgangsöffnung 50 als Rücklaufkanal für Kühl- und Schmiermedium dient.
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2 und 3 zeigen den Deckel 36 in einer perspektivischen Ansicht. Vorliegend ist es vorgesehen, dass der Deckel 36 reversibel lösbar mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Hierzu weist der Deckel 36 an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche ein Außengewinde 52 auf. Das Gehäuse 12 weist an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche ein Innengewinde 54 auf, welches mit dem Außengewinde 52 korrespondiert. Der Deckel 36 kann über das Außengewinde 52 und das Innengewinde 54 mit dem Gehäuse 12 verschraubt und somit reversibel lösbar an dem Gehäuse 12 befestigt werden. Aus 2 ist auch das am Deckel 36 gehaltene Statorteil 28 sowie das Rotorteil 30 erkennbar.
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Aus 3 ist erkennbar, dass auf einer Rückseite 56 des Deckels 36 ein Werkzeugangriff 58 vorgesehen ist, wobei der Werkzeugangriff 58 vorliegend als Sechskant, insbesondere als Außensechskant, ausgebildet ist. Über den Werkzeugangriff 58 kann der Deckel 36 mit einem Werkzeug, insbesondere mit einem Schraubwerkzeug, zusammenwirken, insbesondere formschlüssig zusammenwirken, so dass von dem Werkzeug über den Werkzeugangriff 58 auf den Deckel 36 Drehmomente übertragen werden können. Mittels dieser Drehmomente kann der Deckel 36 mit dem Gehäuse 12 verschraubt oder vom Gehäuse 12 gelöst werden.
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Darüber hinaus ist aus 1 bis 3 erkennbar, dass der Deckel 36 eine zentrale Durchtrittsöffnung aufweist. Durch diese zentrale Durchtrittsöffnung kann ein Sensorkabel 60 hindurchgeführt werden, so dass das Sensorkabel 60 vom innerhalb des Gehäuses 12 angeordneten Statorteil 28 an die Umgebung der elektrischen Maschine 10 geführt werden kann.
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4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der elektrischen Maschine 10. In 4 ist das Statorteil 28 nicht dargestellt. Aus 5 ist erkennbar, dass die Sensoreinrichtung 26 bei der zweiten Ausführungsform in axialer Richtung weniger weit in die Rotorwelle 14 hineinragt als bei der ersten Ausführungsform. Auch bei der zweiten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Rotorwelle 14 in dem sich in axialer Richtung an die Aufnahme 34 anschließenden Längenbereich 40 massiv beziehungsweise als Vollwelle ausgebildet ist.
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An den Längenbereich 40 schließt sich in axialer Richtung ein weiterer Längenbereich 62 der Rotorwelle 14 an. In diesem zweiten Längenbereich 62 ist die Rotorwelle 14 in der zweiten Ausführungsform als Hohlwelle ausgebildet. Diese könnte aber auch alternativ als Welle mit einer zentralen Bohrung bzw. als Vollwelle mit mehreren Bohrungen ausgeführt sein. Aus 4 ist erkennbar, dass die Rotorwelle 14 in dem zweiten Längenbereich 62 ein Sackloch 64 aufweist, das zur Stirnseite 38 hin durch den Längenbereich 40 geschlossen ist. Das Sackloch 64 ist zu einer der Stirnseite 38 gegenüberliegenden Stirnseite 66 der Rotorwelle 14 hin offen ausgebildet, wobei die Stirnseite 66 auf der bereits erwähnten und in 4 mit 68 bezeichneten Abtriebsseite der elektrischen Maschine 10 angeordnet ist. In 4 ist erkennbar, dass die Rotorwelle 14 auf der mit 68 bezeichneten Abtriebsseite aus dem Gehäuse 12 herausgeführt ist. Hierdurch kann die Rotorwelle 14 beispielsweise mit einer weiteren Welle des Kraftwagens drehfest gekoppelt werden.
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Das Sackloch 64, welches beispielsweise als Bohrung ausgebildet ist, kann als Ölkanal zum Führen von Öl beziehungsweise Schmiermittel dienen. Die Rotorwelle 14 weist Durchgangsöffnungen 70 auf, die sich in radialer Richtung erstrecken. Die Durchgangsöffnungen 70 münden einerseits in das Sackloch 64 und andererseits an die Umgebung der Rotorwelle 14. Dadurch kann beispielsweise das Sackloch 64 durchströmendes Öl die Durchgangsöffnungen 70 durchströmen und somit aus dem Sackloch 64 an die Umgebung der Rotorwelle 14 ausströmen.
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Aus 4 ist auch der mit 72 bezeichnete Stator der elektrischen Maschine 10 erkennbar. Ferner ist aus 4 ein mit der Rotorwelle 14 drehfest verbundenes Rotorelement 74 erkennbar. Die Rotorwelle 14 ist über das Rotorelement 74 von dem Stator 72 antreibbar, wobei das Rotorelement 74 drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden ist.
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Aus 5 ist erkennbar, dass das Statorteil 28 in der Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform zumindest im Wesentlichen T-förmig dargestellt ist. Der Statorteil, der in axialer Richtung im Überdeckungsbereich des Rotorteils ist, weist dabei einen wesentlich größeren Durchmesser auf, als ein Bereich des Statorteils, der in axialer Richtung aus der Aufnahme 34 herausragt und an einer Trägerplatte 76 gehalten ist und somit eher als passiver Trägerbereich des Statorteils fungiert. Die Trägerplatte 76 kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff beziehungsweise Polymer gebildet sein. Die Trägerplatte 76 ist drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden, so dass auch das Statorteil 28 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist.
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Die Trägerplatte 76 kann reversibel lösbar oder nicht-lösbar, das heißt nicht-zerstörungsfrei lösbar mit dem Gehäuse 12 verbunden sein. Eine reversibel lösbare Verbindung ermöglicht eine besonders einfache Wartung und Reparatur, muss jedoch im Betrieb gegen Lösen gesichert werden.
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Die reversibel lösbare Verbindung kann beispielsweise durch wenigstens eine Schraubverbindung realisiert werden. Hierzu weist die Trägerplatte 76 beispielsweise wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, durch welche eine Schraube hindurch gesteckt werden kann. Mittels dieser Schraube kann die Trägerplatte 76 zumindest mittelbar mit dem Gehäuse 12 verbunden werden. Alternativ dazu ist es möglich, die Trägerplatte 76 mit einem Gewinde zu versehen, über welches die Trägerplatte 76 zumindest mittelbar mit dem Gehäuse 12 verschraubt werden kann.
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Alternativ ist es möglich, die Trägerplatte 76 stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben und/oder Schweißen und/oder durch andere Befestigungsmöglichkeiten wie beispielsweise Klemmringe mit dem Gehäuse 12 zu verbinden.
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Sowohl bei der ersten Ausführungsform als bei der zweiten Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 26 zentral in der Rotorwelle 14 angeordnet, ohne dabei die Länge der Rotorwelle 14 und der elektrischen Maschine 10 insgesamt zu vergrößern.
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Bei der ersten Ausführungsform sind das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 in radialer Richtung nach außen hin durch das Wälzlager 18 in axialer Richtung überdeckt.
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Bei der zweiten Ausführungsform dringt die Sensoreinrichtung 26 in axialer Richtung weniger weit in die Rotorwelle 14 ein, so dass das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 in radialer Richtung nach außen hin in Bezug auf das Wälzlager 18 in axialer Richtung überdeckungsfrei angeordnet sind. Dies bedeutet, dass das Statorteil 28 und das Rotorteil 30 in radialer Richtung nach außen hin nicht durch das Wälzlager 18 in axialer Richtung überdeckt werden. Mit anderen Worten ist die Sensoreinrichtung 26 bei der zweiten Ausführungsform in axialer Richtung außerhalb des Lagers beziehungsweise der Lagerstelle angeordnet. Diese Positionierung kann beispielsweise von der Art und Größe des Resolvers (Sensoreinrichtung 26) abhängen. Auf der Abtriebsseite 68 ist die Rotorwelle 14 ebenfalls mittels eines Lagers in Form eines Wälzlagers 78 am Gehäuse 12 gelagert.
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Beispielsweise könnte der Durchmesser eines erfindungsgemäß angeordneten Resolvers um die 30 Millimeter betragen und sich in axialer Richtung 10 Millimeter tief erstrecken. Dies wären sehr geringe Größen im Verhältnis zu einer möglichen typischen Rotorwelle, welche beispielsweise eine Gesamtlänge von über 300 Millimetern und einen Durchmesser von 50 Millimetern aufweist. Ein solcher Resolver liese sich nach der erfindungsgemäßen Anordnung einfach innerhalb einer Aufnahme am Ende der Rotorwelle unterbringen, ohne dabei wesentliche bauliche und konstruktive Veränderungen an der elektrischen Maschine vorzunehmen und vor allem ohne die elektrische Maschine zu vergrößern und deren Gewicht zu erhöhen. Eine zusätzliche in radialer Richtung zentrale Aufnahme in der Rotorwelle an der abtriebsgegenüberliegenden Seite mit den Dimensionen eines solchen Resolvers würde bei den angewendeten Dimensionen der Rotorwelle zu keinerlei Einschränkungen oder Strukturschwächungen führen und wäre somit einfach an eine vorhandene elektrische Maschine anzuwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrische Maschine
- 12
- Gehäuse
- 14
- Rotorwelle
- 16
- Drehachse
- 18
- Wälzlager
- 20
- Lageraußenring
- 22
- Lagerinnenring
- 24
- Kugel
- 26
- Sensoreinrichtung
- 28
- Statorteil
- 30
- Rotorteil
- 32
- Durchgangsöffnung
- 34
- Aufnahme
- 36
- Deckel
- 38
- Stirnseite
- 40
- Längenbereich
- 42
- Lagerbuchse
- 44
- Lagersitz
- 46
- Feder
- 48
- Passscheibe
- 50
- Durchgangsöffnung
- 52
- Außengewinde
- 54
- Innengewinde
- 56
- Rückseite
- 58
- Werkzeugangriff
- 60
- Sensorkabel
- 62
- zweiter Längenbereich
- 64
- Sackloch
- 66
- Stirnseite
- 68
- Abtriebsseite
- 70
- Durchgangsöffnung
- 72
- Stator
- 74
- Rotorelement
- 76
- Trägerplatte
- 78
- Wälzlager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010110110 A [0002, 0004]
- JP 20062230101 [0005]
- JP 2001309613 A [0005]
- JP 2010200566 A [0005]
- EP 2487377 A2 [0005]
