DE102013218621A1

DE102013218621A1 - Electric machine with integrated filter

Info

Publication number: DE102013218621A1
Application number: DE201310218621
Authority: DE
Inventors: Martin Braun; Jochen Reiter; Simon Dietrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Elektrische Maschine (2), aufweisend eine Motoranordnung (4) mit einer Statoranordnung (4a), einer Rotoranordnung (4b) sowie einer Rotationsachse (4c), ein Gehäuseelement (6) mit einem Gehäusemantel (6a) und einer definierten axialen Erstreckung (6b), eine Kühlanordnung (8), angeordnet im Gehäusemantel (6a) in der axialen Erstreckung (6b) und eine Filteranordnung (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Filteranordnung (10) in axialer Erstreckung (6b) des Gehäuseelementes (6a) angeordnet ist.Electric machine (2), comprising a motor arrangement (4) with a stator arrangement (4a), a rotor arrangement (4b) and a rotation axis (4c), a housing element (6) with a housing jacket (6a) and a defined axial extent (6b) , a cooling arrangement (8) arranged in the housing shell (6a) in the axial extension (6b) and a filter arrangement (19), characterized in that the filter arrangement (10) in the axial extension (6b) of the housing element (6a) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebstechnologie für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neuartiges Motorelement mit integriertem Filterelement, insbesondere ein pulsstromfestes Summenstrom-Filterelement. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. The present invention relates to drive technology for vehicles. In particular, the present invention relates to a novel motor element with an integrated filter element, in particular a pulse current-fixed summation current filter element. Further particularly, the present invention relates to an electric machine and a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle.

Stand der Technik State of the art

Zur Vermeidung von Rotorzusatzverlusten in Drehfeldmotoren bzw. elektrischen Maschinen aufgrund der taktenden Arbeitsweise der zur Speisung benötigten Leistungselektronik wird meist ein geeignetes Filterelement, beispielsweise passive L- bzw. LC-Filter zwischen Leistungselektronik und elektrischer Maschine vorgesehen. Ein solches Filterelement besteht üblicherweise aus ein oder mehreren Filterdrosseln sowie ein oder mehreren Filterkondensatoren, welche zunächst unter Berücksichtigung der gewünschten Applikation beliebig geeignet verschaltet werden können. Eine elektrische Maschine kann dabei sowohl als Synchron- oder Asynchronmaschine, alternativ auch als geschaltete Reluktanzmaschine ausgeführt sein. To avoid additional rotor losses in rotating field motors or electrical machines due to the clocking operation of the power electronics required for feeding usually a suitable filter element, for example, passive L or LC filter between power electronics and electrical machine is provided. Such a filter element usually consists of one or more filter chokes and one or more filter capacitors, which can be initially connected as desired, taking into account the desired application. An electric machine can be designed both as a synchronous or asynchronous machine, alternatively as a switched reluctance machine.

1a, b zeigen herkömmliche Ausgestaltungen von Anordnungen einer elektrischen Maschine, entweder in Stern- oder in Dreiecksschaltung der Filteranordnung. Dabei wird das passive LC-Filter 10 gemäß dem Stand der Technik entweder in das Gehäuse der Leistungselektronik 14 integriert oder aber in einem separaten Gehäuse als zusätzliche Komponente zwischen der Leistungselektronik 14 und der elektrischen Maschine 4 angeordnet. 1a , b show conventional embodiments of arrangements of an electric machine, either in star or in delta connection of the filter arrangement. This is the passive LC filter 10 according to the prior art, either in the housing of the power electronics 14 integrated or in a separate housing as an additional component between the power electronics 14 and the electric machine 4 arranged.

Eine weitere Anwendung derartiger Filterelemente mag in der Bereitstellung sogenannter EMV-Filter, zum Beispiel ausgebildet als Sinusfilter oder Summenfilter, bestehen. Filterelemente, ausgebildet als Sinusfilter, mögen jedoch als sehr groß und kostenintensiv angenommen werden, während Summentoroide alleine im Wesentlichen nicht die Spannungssteilheit an der Maschine vermindern können, was dazu führt, dass die Ableitströme über die Rotorwelle nicht bedämpft werden. LC-Filter mit käuflichen Kondensatoren wiederum sind für Anwendungen im Bereich Elektromobilität möglicherweise nicht mit der erforderlichen Pulsstromfestigkeit erhältlich. Another application of such filter elements may be the provision of so-called EMC filters, for example formed as sine filters or sum filters. However, filter elements formed as sinusoidal filters may be considered to be very large and costly, while total toroids alone can not substantially reduce the voltage gradient across the machine, resulting in the leakage currents not being damped across the rotor shaft. In turn, LC filters with commercially available capacitors may not be available with the required pulse current capability for electromobility applications.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung mag darin gesehen werden, ein geeignetes Filterelement in das Gehäuse einer elektrischen Maschine zu integrieren und dabei insbesondere bevorzugt anzuordnen. Im Weiteren kann durch geeignete neuartige Ausgestaltung bzw. Aufbau eines solchen Filterelementes die Bedämpfung hochfrequenter Anteile der Phasenspannungen zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit bereitgestellt werden. One aspect of the present invention may be seen in the integration of a suitable filter element in the housing of an electrical machine and in particular preferably to arrange. Furthermore, the damping of high-frequency components of the phase voltages to increase the electromagnetic compatibility can be provided by suitable novel design or construction of such a filter element.

Demgemäß wird eine elektrische Maschine sowie ein Fahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Accordingly, an electric machine and a vehicle, in particular electric or hybrid vehicle according to the independent claims is displayed. Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.

Im Falle einer bestehenden Leistungselektronik mag ein im Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnetes Filterelement eine bevorzugte Realisierung bereitstellen, da das Filterelement nicht in einem separaten Gehäuse zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine geschaltet werden muss. Hierdurch können möglicherweise erforderliche Kühlleitungen sowie zusätzlich erforderliche Stecker eingespart werden. Der Aufbau wird einfacher und kostengünstiger. Eine elektrische Maschine, ausgebildet für den Einsatz eines Filterelementes, mag auch mit einer höheren Drehzahl arbeiten und dabei sehr viel kompakter ausgeführt sein als eine vergleichbare elektrische Maschine ohne Filterelement. In the case of existing power electronics, a filter element arranged in the housing of the electrical machine may provide a preferred realization, since the filter element does not have to be connected in a separate housing between the power electronics and the electrical machine. As a result, possibly required cooling lines and additional required connectors can be saved. The structure becomes simpler and cheaper. An electric machine, designed for the use of a filter element, may also operate at a higher speed and be designed much more compact than a comparable electric machine without a filter element.

Die direkte Integration eines Filterelementes in das Gehäuse einer elektrischen Maschine verhindert auch Fehlanpassungen von Filterelement und elektrischer Maschine, da von einem Hersteller regelmäßig im Rahmen der Konstruktion und des Aufbaus einer elektrischen Maschine nur solche Filterelemente eingesetzt werden, die für den Einsatz mit der jeweiligen elektrischen Maschine auch geeignet bzw. freigegeben sind. Bei Einsatz eines Filterelementes kann eine Asynchronmaschine mit nahezu gleicher Leistungsdichte wie eine vergleichbare permanenterregte Synchronmaschine realisiert werden. Daher mag in einer spezifischen Applikation eine herkömmliche, permanenterregte Synchronmaschine durch eine Kombination aus Asynchronmaschine und geeignetem Filterelement unter Berücksichtigung eines Hochdrehzahlkonzepts (Anpassung einer Getriebeübersetzung zur Berücksichtigung der erhöhten Drehzahl) unmittelbar ersetzbar sein. Bei im Wesentlichen vergleichbaren elektrischen Parametern lässt sich jedoch ein Volumen sowie ein Gewicht im Bereich von 20 bis 50% reduzieren, während die Leistungsdichte im Wesentlichen identisch bleibt. The direct integration of a filter element into the housing of an electrical machine also prevents mismatching of the filter element and electrical machine, since only a filter manufacturer regularly used in the design and construction of an electric machine, which are suitable for use with the respective electrical machine are also suitable or released. When using a filter element, an asynchronous machine with almost the same power density as a comparable permanent magnet synchronous machine can be realized. Therefore, in a specific application, a conventional, permanent-magnet synchronous machine may be directly replaceable by a combination of an asynchronous machine and a suitable filter element taking into account a high-speed concept (adaptation of a transmission ratio to take account of the increased speed). However, with substantially comparable electrical parameters, a volume as well as a weight in the range of 20 to 50% can be reduced while the power density remains substantially identical.

Durch die Integration eines elektrischen Filterelementes in das Gehäuse der elektrischen Maschine mag insbesondere der Kühlkreislauf der elektrischen Maschine auch zur Kühlung der Bauelemente des Filterelementes verwendet werden. Somit ergibt sich die Nutzung eines gemeinsamen Gehäuses für elektrische Maschine sowie Filterelement und gegebenenfalls im Weiteren auch der Leistungselektronik. Die Integration in das Gehäuse der elektrischen Maschine mag eine gemeinsame Kühlung erlauben, beispielsweise ausgeführt als eine Kühlhülse für elektrische Maschine und Filterelement, in dem eine Kühlanordnung in einem Gehäusemantel umlaufend um die elektrische Maschine angeordnet ist. By integrating an electrical filter element into the housing of the electrical machine, in particular the cooling circuit of the electrical machine may also be used for cooling the components of the filter element. This results in the use of a common housing for electrical machine and filter element and possibly also the power electronics. Integration into the housing of the electric machine may allow a common cooling, for example, designed as a cooling sleeve for electric machine and filter element, in which a cooling arrangement is arranged in a housing casing circumferentially around the electric machine.

Trotz der unterschiedlichen Ausgestaltung von elektrischer Maschine und Filterelement mag eine bisher verwendete Leistungselektronik ohne Modifikation weiter benutzt werden, während eine elektrische Maschine für den Einsatz mit einem Filterelement in der Regel neu ausgelegt werden mag, wobei jedoch eine elektrische Maschine mit Filterelement kompakter ausgeführt werden kann im Vergleich zur direkten Speisung aus einer Leistungselektronik. Despite the different design of electrical machine and filter element may be used without modification, a previously used power electronics without modification, while an electrical machine for use with a filter element usually be redesigned, but an electric machine with filter element can be made more compact in Comparison to the direct supply from a power electronics.

Auch mag eine direkte Kühlung der Windungen einer Filterdrossel realisiert sein. Bei speziellen Anwendungen mag es im Wesentlichen ausreichen, nur ein induktives Filterelement (L-Filterelement) und kein kapazitives Filterelement (C-Filterelement) zu verwenden. Also may be realized a direct cooling of the turns of a filter choke. For specific applications, it may be essentially sufficient to use only one inductive filter element (L filter element) and no capacitive filter element (C filter element).

Weiter bevorzugt ist eine besondere Ausgestaltung des Aufbaus der Filteranordnung. Beispielsweise für ein pulsstromfestes Summenstrom-LC-Filter für eine elektrische Maschine, insbesondere zur Erhöhung ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit, mag eine pulsstromfeste Kondensatoranordnung vorgesehen sein, die zusammen mit einem Summen-L-Filter, beispielsweise einem Summentoroid, in das Gehäuse der elektrischen Maschine integriert wird. Da die Summe aller niederfrequenten Phasenströme im Wesentlichen immer null ist, wird das Toroid nur mit der Amplitude des Common Mode Stromes angesteuert und kann somit um Größenordnungen kleiner ausfallen als bei einem Sinusfilter. Die Kondensatoranordnung wiederum kann leicht pulsstromfest ausgelegt werden, indem geeignete konstruktive Maßnahmen ergriffen werden. Leistungsfähige Kondensatoranordnungen ergeben sich beispielsweise bei dem Vorsehen von geeignet dicken Blechelementen, welche unter Verwendung von geeignetem Isoliermaterial gegeneinander isoliert sind und dadurch die Elektroden ausbilden. Further preferred is a particular embodiment of the structure of the filter assembly. For example, for a pulse current-fixed summation current LC filter for an electrical machine, in particular to increase their electromagnetic compatibility, may be provided a pulse current solid capacitor assembly, which is integrated together with a sum L-filter, such as a Summentoroid, in the housing of the electric machine , Since the sum of all low-frequency phase currents is essentially always zero, the toroid is driven only with the amplitude of the common mode current and can thus be orders of magnitude smaller than with a sine-wave filter. The capacitor arrangement in turn can be easily designed pulse current resistant by appropriate design measures are taken. Powerful capacitor arrangements result, for example, in the provision of suitably thick sheet metal elements, which are insulated from one another using suitable insulating material and thereby form the electrodes.

Durch eine spezielle Berücksichtigung der konstruktiven Gegebenheiten einer elektrischen Maschine, insbesondere des Gehäuses der elektrischen Maschine, kann für jede elektrische Maschine bzw. ihr jeweiliges Gehäuse eine optimierte Ausgestaltung eines Kondensatorelementes bzw. einer Kondensatoranordnung realisiert werden, die den Platz im Gehäuse bestmöglichst ausnutzt. Um hierbei nicht auf herkömmliche Komponenten, beispielsweise eines Zulieferers, zurückgreifen zu müssen, können die Kondensatorkomponenten während der Montage der elektrischen Maschine selbst aus Einzelteilen aufgebaut werden. By a special consideration of the structural conditions of an electrical machine, in particular the housing of the electric machine, an optimized configuration of a capacitor element or a capacitor arrangement can be realized for each electrical machine or their respective housing, which makes the best possible use of the space in the housing. In order not to have to fall back on conventional components, such as a supplier, the capacitor components during assembly of the electrical machine itself can be built from individual parts.

Beispielsweise mag eine erfindungsgemäße Kondensatoranordnung aus einer geeignet zugeschnittenen Anzahl von Blechelementen, isoliert durch Isolierpapier, realisiert werden. Eine solche Kondensatoranordnung kann leicht derart dimensioniert werden, dass sie pulsstromfest ausgelegt wird, indem Verbindungsleitungen, Blechdicken und Größe der einzelnen Kondensatorelektroden entsprechend den konstruktiven Möglichkeiten bzw. Gegebenheiten des Gehäuses gewählt werden. Gegenüber käuflichen Bauteilen ermöglicht die erfindungsgemäße Umsetzung eines erfindungsgemäßen Filterelementes eine geeignete Beeinflussbarkeit der kritischen Parameter einer Kondensatoranordnung durch Eigenkonstruktion bei Aufbau der elektrischen Maschine durch eine nach Möglichkeit ideale Anpassung der Geometrie der Elektroden der Kondensatoranordnung an die Geometrie der Maschine bzw. des Gehäuses. For example, a capacitor arrangement according to the invention may be realized from a suitably cut number of sheet metal elements, insulated by insulating paper. Such a capacitor arrangement can be easily dimensioned so that it is designed pulse current fixed by connecting lines, sheet thickness and size of the individual capacitor electrodes are selected according to the design possibilities or conditions of the housing. Compared to commercially available components, the inventive implementation of a filter element according to the invention allows a suitable influencing the critical parameters of a capacitor arrangement by self-construction in construction of the electric machine by a possibly ideal adaptation of the geometry of the electrodes of the capacitor assembly to the geometry of the machine or the housing.

Besonders bevorzugt ist die Anordnung der einzelnen Elemente der elektrischen Maschine in axialer Erstreckung, somit im Wesentlichen entlang der (verlängerten) Rotationsachse der Motoranordnung der elektrischen Maschine. Die Motoranordnung weist dabei regelmäßig eine Statoranordnung sowie eine Rotoranordnung mit einer Rotationsachse auf. In axialer Erstreckung hinter der Motoranordnung, somit im Wesentlichen auf der der Rotationsachse abgewandten Seite der Motoranordnung, mag nun die Filteranordnung in axialer Erstreckung des Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet sein. Falls die konkrete Implementierung der elektrischen Maschine weiterhin Leistungselektronik aufweist, kann diese z.B. nachfolgend der Filteranordnung in axialer Richtung angeordnet sein. Das Gehäuse der elektrischen Maschine kann einen Gehäusemantel aufweisen, der die einzelnen Komponenten bzw. Anordnungen der elektrischen Maschine umschließt, somit eine Kühlhülse ausbildet, die in ihrem Gehäusemantel eine Kühlanordnung, beispielsweise eine geeignete Kühlkanalanordnung, zur Durchströmung mit einem Kühlfluid aufweist. Somit lässt sich die Motoranordnung, die Filteranordnung und gegebenenfalls die Leistungselektronik der elektrischen Maschine mit einer Kühlanordnung gemeinsam kühlen. Particularly preferred is the arrangement of the individual elements of the electric machine in the axial extension, thus substantially along the (extended) axis of rotation of the motor assembly of the electric machine. The motor assembly regularly has a stator arrangement and a rotor arrangement with a rotation axis. In the axial extension behind the motor assembly, thus substantially on the side facing away from the axis of rotation of the motor assembly, may now be arranged in the axial extension of the housing of the electric machine, the filter assembly. If the concrete implementation of the electric machine continues to have power electronics, this may be e.g. be arranged below the filter assembly in the axial direction. The housing of the electrical machine may have a housing jacket, which surrounds the individual components or arrangements of the electrical machine, thus forming a cooling sleeve, which has in its housing jacket a cooling arrangement, for example a suitable cooling channel arrangement, for the flow through with a cooling fluid. Thus, the motor assembly, the filter assembly and optionally the power electronics of the electric machine with a cooling arrangement can cool together.

Ist die Filteranordnung der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß als ein manuell aufgebautes pulsstromfestes Summenstrom-LC-Filter ausgebildet, so mag die elektrische Maschine insbesondere als eine mehrphasige elektrische Maschine ausgebildet sein, wobei die Filteranordnung nur ein Summeninduktionsfilterelement für alle Phasen, jedoch ein Kapazitätsfilterelement je Phase der elektrischen Maschine aufweisen mag. Die Kapazitätsfilteranordnung mit einer Mehrzahl von einzelnen Kapazitätsfilterelementen mag jedoch gleichfalls in einer gemeinsamen Anordnung zusammengefasst und z.B. durch eine geeignete Verschaltung von aufeinandergestapelten Metallelementen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt mag das Filterelement der vorliegenden Erfindung in einem Abschlusselement oder Deckel der elektrischen Maschine angeordnet bzw. integrierbar sein, welches auf der der Rotationsachse gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet ist. According to the invention, if the filter arrangement of the present invention is designed as a manually constructed pulse current-fixed summation current LC filter, then the electric machine may be designed as a multi-phase electrical machine, wherein the filter arrangement is only one summation induction filter element for all phases, but one capacitance filter element per phase of the electrical May like machine. However, the capacitance filter arrangement with a plurality of individual capacitance filter elements may also be combined in a common arrangement and, for example, by a suitable interconnection of stacked metal elements may be formed. Particularly preferably, the filter element of the present invention may be arranged or integrated in a closing element or cover of the electric machine, which is arranged on the opposite side of the axis of rotation of the electric machine.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the following figures and explained in more detail in the following description.

Es zeigen: Show it:

1a, b exemplarische Ausgestaltungen von elektrischen Maschinen; 1a , b exemplary embodiments of electrical machines;

2 eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a structure of an electric machine according to the present invention;

3a, b exemplarische Querschnitte durch die Filteranordnung einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung; 3a FIG. 2 b shows exemplary cross sections through the filter arrangement of an electrical machine according to the present invention; FIG.

4a–c exemplarische schematische Anordnungen der einzelnen Komponenten von elektrischen Maschinen gemäß der vorliegenden Erfindung; und 4a C shows exemplary schematic arrangements of the individual components of electrical machines according to the present invention; and

5 eine exemplarische Ausgestaltung einer manuell aufgebauten Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 an exemplary embodiment of a manually constructed filter assembly according to the present invention.

Weiter Bezug nehmend auf 2 wird eine schematische Abbildung eines Aufbaus einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Further referring to 2 1 is a schematic diagram of a structure of an electric machine according to the present invention.

2 zeigt einen axialen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit einer Motoranordnung 4 sowie einer Filteranordnung 10. Motoranordnung 4 besteht exemplarisch aus einem Rotorelement 4b und umfangsmäßig angeordneten Statorwicklungen 4a. Rotorelement 4b ist an Rotationsachse 4c angebunden, welche in 2 dargestellt auf der linken Seite des Gehäuseelementes 6 aus diesem austritt. Das Gehäuseelement 6 besteht aus einem Gehäusemantel 6a und weist eine bezüglich der Rotationsachse 4c axiale Erstreckung 6b auf. Im Gehäusemantel integriert ist eine Kühlanordnung 8, z.B. ein Kühlmantel, durch die Kühlfluid strömen kann, zur Kühlung von Statoranordnung 4a. Die Kühlanordnung 8 ist weiterhin an die Filteranordnung 10 angebunden und kühlt diese ebenfalls. 2 shows an axial section through an electric machine with a motor assembly 4 and a filter assembly 10 , engine location 4 consists of an example of a rotor element 4b and circumferentially arranged stator windings 4a , rotor member 4b is at rotational axis 4c tailed, which in 2 shown on the left side of the housing element 6 out of this exit. The housing element 6 consists of a housing shell 6a and has one with respect to the axis of rotation 4c axial extent 6b on. Integrated in the housing jacket is a cooling arrangement 8th , For example, a cooling jacket through which cooling fluid can flow, for cooling of stator assembly 4a , The cooling arrangement 8th is still on the filter assembly 10 tethered and cooled as well.

Die Filteranordnung 10 ist erfindungsgemäß in axialer Erstreckung (6b) des Gehäuseelementes (6) im Gehäusemantel (6a) angeordnet, beispielsweise an einer Stirnseite der elektrischen Maschine, insbesondere auf der der Austrittsseite der Rotationsache (4c) gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine (2). The filter arrangement 10 is according to the invention in axial extent ( 6b ) of the housing element ( 6 ) in the housing shell ( 6a ), for example on an end face of the electric machine, in particular on the outlet side of the rotation axis ( 4c ) opposite side of the electrical machine ( 2 ).

Die Filteranordnung 10 besteht in 2 exemplarisch aus Filterdrosseln 10a sowie Filterkondensatorelementen 10b. Insbesondere die Filterdrosseln 10a sind im Wesentlichen direkt mit der Kühlanordnung 8 verbunden, so dass dessen Kühlfluid auch Wärmeenergie der Filterdrosseln 10a bzw. der Filteranordnung 10 insgesamt abführen mag. The filter arrangement 10 exists in 2 exemplarily from filter chokes 10a and filter capacitor elements 10b , In particular, the filter chokes 10a are essentially directly with the cooling arrangement 8th connected, so that its cooling fluid and heat energy of the filter chokes 10a or the filter assembly 10 like to pay off altogether.

Weiter Bezug nehmend auf 3a, b werden exemplarische Querschnitte durch die Filteranordnung einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Further referring to 3a , b show exemplary cross-sections through the filter assembly of an electric machine according to the present invention.

3a zeigt eine beispielhafte Anordnung der Filterdrosseln 10a und der Filterkondensatoren 10b im Gehäuse der elektrischen Maschine 2 mit Anbindung sowohl der Drosseln 10a als auch der Kondensatoren 10b an die Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine 2. 3a shows an exemplary arrangement of the filter chokes 10a and the filter capacitors 10b in the housing of the electric machine 2 with connection both of the throttles 10a as well as the capacitors 10b to the cooling arrangement 8th the electric machine 2 ,

3b wiederum zeigt eine beispielhafte Anordnung der Filterdrosseln 10a und der Filterkondensatoren 10b im Gehäuse der elektrischen Maschine 2, wobei die Filterkondensatoren 10b nicht unmittelbar an der Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine 2 angeordnet sind. Allerdings mögen die Kondensatoren 10b mittelbar über den Kern der Drosseln 12a mit der Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine 2 verbunden sein. 3b again shows an exemplary arrangement of the filter chokes 10a and the filter capacitors 10b in the housing of the electric machine 2 , wherein the filter capacitors 10b not directly on the cooling arrangement 8th the electric machine 2 are arranged. However, like the capacitors 10b indirectly over the core of the throttles 12a with the cooling arrangement 8th the electric machine 2 be connected.

3a, b zeigen eine mögliche Ausführungsform in Draufsicht bzw. im Schnitt durch die elektrische Maschine in einer bestimmten axialen Ebene entlang der axialen Erstreckung 6b. Die elektrische Maschine 2 besitzt exemplarisch eine runde Form. Eine Aufsicht auf die elektrische Maschine 2 mag dabei beispielsweise in 2 sowie 4a, b dargestellt sein. Erfindungsgemäß werden die Drosseln 10a und die Kondensatoren 10b der Filteranordnung 10 in das Gehäuseelement 6 der elektrischen Maschine 2 integriert. Hierbei sind die Drosselelemente 10a derart angeordnet, dass diese über ihren Kern mit der Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine 2 direkt verbunden werden. Alternativ können auch die Windungen der Drosseln 10a mit der Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine verbunden werden. Die Kondensatoren 10b sind z.B. zwischen den Drosseln 10a angeordnet, so dass diese ebenfalls mit der Kühlanordnung 8 der elektrischen Maschine 2 verbunden sein können. Hierdurch mögen alle Elemente der Filteranordnung 10 gekühlt bzw. temperiert werden. 3a , b show a possible embodiment in plan view or in section through the electric machine in a specific axial plane along the axial extent 6b , The electric machine 2 has an example of a round shape. A view of the electric machine 2 like doing so for example in 2 such as 4a , b be shown. According to the invention, the throttles 10a and the capacitors 10b the filter assembly 10 in the housing element 6 the electric machine 2 integrated. Here are the throttle elements 10a arranged so that these over their core with the cooling arrangement 8th the electric machine 2 be connected directly. Alternatively, the turns of the throttles 10a with the cooling arrangement 8th connected to the electrical machine. The capacitors 10b are eg between the throttles 10a arranged so that these also with the cooling arrangement 8th the electric machine 2 can be connected. As a result, like all the elements of the filter assembly 10 be cooled or tempered.

Das Gesamtgehäuse 6 mag an der Rückwand mit einem Deckel bzw. Endabschluss 6c verschlossen sein. Alternativ mögen die Kondensatorelemente 10b auch in Längsrichtung neben den Drosselelementen 10a angeordnet sein. Die Filteranordnung 10 mag in einer beliebigen Phasenzahl ausgeführt werden, wobei bei herkömmlichen elektrischen Maschinen eine dreiphasige Ausführung üblich ist. The overall case 6 likes on the back wall with a lid or end closure 6c to be introverted. Alternatively like the capacitor elements 10b also in the longitudinal direction next to the throttle elements 10a be arranged. The filter arrangement 10 may be carried out in any number of phases, in conventional electric machines a three-phase design is common.

Weiter Bezug nehmend auf 4a–c werden exemplarische schematische Anordnungen der einzelnen Komponenten von elektrischen Maschinen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Further referring to 4a -C show exemplary schematic arrangements of the individual components of electrical machines according to the present invention.

4a stellt vereinfacht eine Anordnung gemäß 2 dar. 4a simplifies an arrangement according to 2 represents.

In 4b ist eine alternative Ausführungsform der elektrischen Maschine 2 dargestellt. Zusätzlich zur Filteranordnung 10 mag, wie in 4b dargestellt, die Leistungselektronik mit in das Gehäuse 6 der elektrischen Maschine 2 integriert werden. Hieraus resultiert eine elektrische Maschine 2 als sogenannte hochintegrierte Antriebseinheit. Dabei kann die Leistungselektronik an beliebiger Position vor bzw. hinter der Filteranordnung 10 angeordnet sein, bezogen auf die Motoranordnung 4. 4b zeigt die Anordnung der Leistungselektronik 12 in axialer Erstreckung 6b. In 4b is an alternative embodiment of the electric machine 2 shown. In addition to the filter arrangement 10 like, like in 4b shown, the power electronics in the housing 6 the electric machine 2 to get integrated. This results in an electric machine 2 as a so-called highly integrated drive unit. In this case, the power electronics at any position in front of or behind the filter assembly 10 be arranged, based on the motor assembly 4 , 4b shows the arrangement of the power electronics 12 in axial extension 6b ,

4c zeigt eine weitere Variante der Anordnung der Filteranordnung 10 im Gehäuseelement 6 der elektrischen Maschine 2, während die Leistungselektronik 12 außerhalb des Gehäuseelementes 6a der elektrischen Maschine 2 angeordnet ist. Leistungselektronik 12 in 4c ist als sogenannte Rucksack-Anordnung an einer Stelle des Außenbereichs der elektrischen Maschine 2 angeordnet. 4c shows a further variant of the arrangement of the filter assembly 10 in the housing element 6 the electric machine 2 while the power electronics 12 outside the housing element 6a the electric machine 2 is arranged. power electronics 12 in 4c is as a so-called backpack arrangement at a point outside the electric machine 2 arranged.

Allen dargestellten Ausführungsformen gemein ist, dass die Filteranordnung 10 mit oder ohne Kondensatorelementen 10b und somit entweder als LC-Filteranordnung oder nur als L-Filteranordnung ausgeführt sein kann. Common to all embodiments shown is that the filter arrangement 10 with or without capacitor elements 10b and thus can be embodied either as an LC filter arrangement or only as an L filter arrangement.

Weiter Bezug nehmend auf 5 wird eine exemplarische Ausgestaltung einer manuell aufgebauten Filteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Further referring to 5 An exemplary embodiment of a manually constructed filter assembly according to the present invention is illustrated.

5 zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Filteranordnung als eine manuell aufgebaute Filteranordnung, beispielsweise während der Montage der elektrischen Maschine 2. 5 shows the inventive design of the filter assembly as a manually constructed filter assembly, for example, during assembly of the electric machine 2 ,

In einem Deckel bzw. Endabschlussbereich 6c der elektrischen Maschine 2 angeordnet ist die elektrische Filteranordnung 10, ausgebildet exemplarisch als ein Summen-L-Filterelement 10a, beispielsweise ein Summentoroid, und ein, insbesondere mehrphasiges, C-Filterelement 10b, exemplarisch ausgebildet aus einer Mehrzahl an elektrisch leitfähigen Elementen 16a, beispielsweise Metallelemente bzw. Metallblechelemente, mit einer im Wesentlichen flächigen Ausgestaltung. Die Blechelemente können beispielsweise Stahlblech- oder Aluminiumblechelemente sein. Zwischen den einzelnen Elementen des Filterelementes 10b sind isolierende Elemente 16b vorgesehen, beispielsweise Isolierpapier. In a lid or Endabschlussbereich 6c the electric machine 2 arranged is the electrical filter assembly 10 exemplified as a sum L filter element 10a , For example, a Summentoroid, and a, in particular multi-phase, C-filter element 10b , formed by way of example from a plurality of electrically conductive elements 16a , For example, metal elements or sheet metal elements, with a substantially flat configuration. The sheet metal elements may be, for example, sheet steel or aluminum sheet metal elements. Between the individual elements of the filter element 10b are insulating elements 16b provided, for example, insulating paper.

Eine derartige Ausgestaltung des Filterelementes 10 ist somit eine geschichtete Anordnung von elektrisch leitfähigen Blechen, isoliert voneinander durch eine Folienisolierschicht, zum Beispiel Isolationspapier. Die dadurch entstehenden C-Filterelemente 10b können zum Beispiel im Stern geschaltet werden und weisen für jede Phase einer mehrphasigen Ansteuerung einer elektrischen Maschine eigene Filterelemente 10b auf. Die Phasenzuleitungen können gemeinsam über Anschluss 14 durch einen Summentoroidring 10a geführt oder gemeinsam um diesen gewickelt werden. Die so entstehende Anordnung kann den in der elektrischen Maschine vorhandenen Platz durch höchst individuelle Ausgestaltung der einzelnen Elemente des L-Filterelementes 10a sowie des C-Filterelementes 10b der Filteranordnung 10 bestmöglich ausnutzen. Ein Sensorelement 18, beispielsweise ein Resolver-Winkelgeber, mag vorgesehen sein, abgeschirmt durch einen Deckel von der Filteranordnung 10. Such a design of the filter element 10 is thus a layered arrangement of electrically conductive sheets, isolated from each other by a Folienisolierschicht, for example insulation paper. The resulting C-filter elements 10b For example, they can be switched in star and have their own filter elements for each phase of a multi-phase control of an electrical machine 10b on. The phase leads can be shared via connection 14 through a sum toroid ring 10a be guided or wrapped around this. The resulting arrangement can be the existing space in the electric machine by highly individual design of the individual elements of the L-filter element 10a as well as the C-filter element 10b the filter assembly 10 make the best possible use of it. A sensor element 18 For example, a resolver angle sensor may be provided shielded by a cover from the filter assembly 10 ,

Die einzelnen Elemente bzw. Bleche des Kondensator-Filterelementes 10b können zum Beispiel durch Nieder- bzw. Abstandshalter, exemplarisch ausgebildet aus Kunststoff, in ihrer Position gehalten werden. Eine wie in 5 dargestellte Schichtanordnung kann, je nach in der elektrischen Maschine 2 vorhandenem Bauraum, auch mehrfach in axialer Richtung hintereinander angeordnet werden, wobei die jeweiligen sich ausbildenden Kondensatorelemente 10b parallel geschaltet werden können. The individual elements or sheets of the condenser filter element 10b For example, they can be held in position by means of low-profile or spacer holders, for example made of plastic. A like in 5 shown layer arrangement may, depending on the electrical machine 2 existing space, are arranged repeatedly in the axial direction one behind the other, wherein the respective forming capacitor elements 10b can be switched in parallel.

Claims

Electric machine ( 2 ), comprising a motor assembly ( 4 ) with a stator arrangement ( 4a ), a rotor assembly ( 4b ) and a rotation axis ( 4c ); a housing element ( 6 ) with a housing shell ( 6a ) and one with respect to the axis of rotation ( 4c ) axial extent ( 6b ); a cooling arrangement ( 8th ), arranged in the housing shell ( 6a ) in the axial extent ( 6b ); and a filter arrangement ( 10 ); characterized in that the filter arrangement ( 10 ) in axial extent ( 6b ) of the housing element ( 6 ) in the housing shell ( 6a ) is arranged.

Electric machine according to the preceding claim, wherein the cooling arrangement ( 8th ) set up the engine assembly ( 4 ) and at least part of the filter arrangement ( 10 ) to cool.

Electrical machine according to one of the preceding claims, wherein the filter arrangement ( 10 ) is designed as an electrical filter arrangement ( 10 ), in particular as a filter from the group consisting of L-filter, LC-filter and sum LC-filter.

Electric machine according to one of the preceding claims, further comprising power electronics ( 12 ); where the power electronics ( 12 ) is arranged in or on the housing element ( 6 ), in particular in the axial extent ( 6b ) of the housing element ( 6 ).

Electric machine according to claim 4, wherein the cooling arrangement ( 8th ) is further formed the power electronics ( 12 ) to cool.

Electric machine according to one of the preceding claims, wherein the electric machine ( 2 ) is formed as a multi-phase electric machine; the filter arrangement ( 10 ) is formed comprising a sum L filter element ( 10a ) for all phases of the electric machine as well as a C filter element ( 10b ) per phase of the electric machine.

Electric machine according to claim 6, wherein the sum L filter element ( 10a ) is formed as a Toroidring; and / or wherein the C-filter element ( 10b ) is formed as an arrangement of a plurality of electrically conductive elements ( 16a ), in particular metal elements, in particular steel sheet elements or aluminum sheet elements, insulated from one another with insulating elements ( 16b ), in particular insulating paper.

Electric machine according to claim 7, wherein the C-filter element ( 10b ) when mounting the electric machine ( 2 ) of discrete elements ( 16a , b) is constructed, in particular of metal sheets and insulating paper.

Electrical machine according to claim 7 or 8, wherein the C-filter element ( 10b ) in axial extent ( 6b ) of the housing element and / or on an end termination ( 6c ) of the housing element is arranged and in particular by the cooling arrangement ( 8th ) is coolable.

Electrical machine according to one of the preceding claims, wherein the filter arrangement ( 10 ) on a front side of the electric machine ( 2 ) is arranged, in particular on the output side of the rotation axis ( 4c ) opposite side of the electrical machine ( 2 ).