DE102013226804A1 - Drive arrangement with integrated lubrication - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (14) mit zumindest folgenden Komponenten:
– einer dynamoelektrischen Maschine (2) mit einem Stator und einem um eine Achse drehbaren Rotor, einem mit diesem Rotor gekoppelten Getriebe (6),
– wobei ein Flüssigkeitskreislauf vorgesehen ist, der ausgehend von einem Behälter mit Flüssigkeit über einen ersten Abschnitt (15) der dynamoelektrischen Maschine (2) und einen zweiten Abschnitt (16) der elektrischen Maschine (2) führt,
– wobei strömungstechnisch betrachtet, vor dem zweiten Abschnitt (16) der dynamoelektrischen Maschine (2) ein Abzweig über das Getriebe (6) vorgesehen ist,
– wobei die nunmehr strömungstechnisch parallel verlaufenden Abschnitte durch das Getriebe (6) und den zweiten Abschnitt (16) der dynamoelektrischen Maschine (2) spätestens im Behälter zusammengeführt sind,
– wobei zwischen ersten Abschnitt (15) und zweiten Abschnitt (16) der dynamoelektrischen Maschine (2) am Abzweig zum Getriebe eine Drossel (4) vorgesehen ist. The invention relates to a drive arrangement (14) with at least the following components:
A dynamoelectric machine (2) having a stator and a rotor rotatable about an axis, a gear (6) coupled to this rotor,
Wherein a liquid circuit is provided which leads from a container of liquid via a first section (15) of the dynamoelectric machine (2) and a second section (16) of the electric machine (2),
- Considering fluidically, in front of the second section (16) of the dynamoelectric machine (2) a branch via the transmission (6) is provided,
- Wherein the now fluidly parallel sections through the gearbox (6) and the second section (16) of the dynamoelectric machine (2) are merged at the latest in the container,
- Wherein between the first portion (15) and the second portion (16) of the dynamoelectric machine (2) at the branch to the transmission, a throttle (4) is provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung und ein Verfahren zur Kühlung der elektrischen Komponenten und Kühlung und Schmierung eines Getriebes einer Antriebsanordnung. The invention relates to a drive arrangement and a method for cooling the electrical components and cooling and lubrication of a transmission of a drive assembly.
Bei dynamoelektrischen Maschinen mit Getriebe sind normalerweise Kühl- und Schmiermittelkreisläufe separat ausgeführt. Demzufolge nehmen derartige Antriebe einen vergleichsweise großen Bauraum ein. In dynamo-electric machines with gearboxes, coolant and lubricant circuits are usually carried out separately. As a result, take such drives a comparatively large amount of space.
Des Weiteren ist insbesondere bei Kurzzeitbetrieb von Getriebeantrieben die Temperatur des Schmiermittels weit unterhalb der Betriebstemperatur. Dies reduziert den Wirkungsgrad eines Getriebes. Furthermore, especially during short-term operation of gear drives, the temperature of the lubricant is far below the operating temperature. This reduces the efficiency of a transmission.
Um nunmehr das Getriebeöl schneller auf Betriebstemperatur zu bekommen, werden normalerweise Wärmetauscher eingesetzt. Damit wird Abwärme in das Öl des Getriebes eingebracht um die Viskosität zu verringern. Now, to get the transmission oil to operating temperature faster, heat exchangers are normally used. This waste heat is introduced into the oil of the transmission to reduce the viscosity.
Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die neben einer kompakten Bauweise auch bei kurzzeitigem Betrieb einen ausreichenden Wirkungsgrad des Getriebes gewährleistet. Insbesondere sollen derartige Antriebsanordnungen bei elektrischen Fahrzeugen eingesetzt werden, um den Wirkungsgrad der Antriebsanordnung zu steigern und dadurch die Belastung der Batterie zu reduzieren. Proceeding from this, the invention has for its object to provide a drive assembly, which ensures a sufficient efficiency of the transmission in addition to a compact design even during short-term operation. In particular, such drive assemblies are to be used in electric vehicles to increase the efficiency of the drive assembly, thereby reducing the load on the battery.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine Antriebsanordnung mit zumindest folgenden Komponenten:
- – einer dynamoelektrischen Maschine mit einem Stator und einem um eine Achse drehbaren Rotor, einem mit diesem Rotor gekoppelten Getriebe,
- – wobei ein Flüssigkeitskreislauf vorgesehen ist, der ausgehend von einem Behälter mit Flüssigkeit über einen ersten Abschnitt der dynamoelektrischen Maschine und einen zweiten Abschnitt der elektrischen Maschine führt,
- – wobei strömungstechnisch betrachtet, vor dem zweiten Abschnitt der dynamoelektrischen Maschine ein Abzweig über das Getriebe vorgesehen ist,
- – wobei die nunmehr strömungstechnisch parallel verlaufenden Abschnitte durch das Getriebe und den zweiten Abschnitt der dynamoelektrischen Maschine spätestens im Behälter zusammengeführt sind,
- – wobei zwischen ersten Abschnitt und zweiten Abschnitt der dynamoelektrischen Maschine am Abzweig zum Getriebe eine Drossel vorgesehen ist.
- A dynamoelectric machine having a stator and a rotor rotatable about an axis, a gearbox coupled to this rotor,
- Wherein a liquid circuit is provided, which leads from a container with liquid over a first portion of the dynamoelectric machine and a second portion of the electric machine,
- - Considering fluidically, before the second section of the dynamoelectric machine, a branch is provided via the transmission,
- - Wherein the now fluidly parallel sections are merged by the transmission and the second section of the dynamoelectric machine latest in the container,
- - Where between the first portion and the second portion of the dynamoelectric machine at the branch to the transmission, a throttle is provided.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung elektrischer und/oder mechanischer Komponenten einer Antriebsanordnung mit zumindest,
einer dynamoelektrischen Maschine und einem dadurch angetriebenen Getriebe, wobei aus einem Behälter ein flüssiges Medium mittels einer Pumpe gefördert wird und in einen ersten Abschnitteines Kühlmantels einer dynamoelektrischen Maschine gespeist wird, wobei innerhalb des Kühlmantels der dynamoelektrischen Maschine ein über eine Drossel gebildeter Abzweig vorgesehen ist, so dass das Medium neben einem zweiten Abschnitt des Kühlmantels strömungstechnisch parallel das Getriebe durchströmt und schmiert, wobei das Medium des zweiten Abschnitts des Kühlmantels und des Abzweigs durch das Getriebe spätestens im Behälter wieder zusammengeführt wird, um dort rückgekühlt zu werden. The solution of the object is also achieved by a method for cooling and / or lubrication of electrical and / or mechanical components of a drive assembly with at least,
a dynamoelectric machine and a gear driven thereby, wherein a liquid medium is conveyed from a container by means of a pump and fed into a first portion of a cooling jacket of a dynamoelectric machine, wherein within the cooling jacket of the dynamoelectric machine, a branch formed via a throttle, is provided that the medium next to a second portion of the cooling jacket fluidly flows through the gearbox and lubricates, wherein the medium of the second portion of the cooling jacket and the branch is merged by the transmission at the latest in the container to be recooled there.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Antriebsanordnung und dem Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung elektrischer und/oder mechanischer Komponenten dieser Antriebsanordnung wird nunmehr nur noch ein Medium zur Kühlung und Schmierung benötigt. Es ist somit nur noch ein Kreislauf für die elektrische Maschinen und des Getriebes vorgesehen um gleichzeitig zu kühlen und zu schmieren. Due to the construction of the drive arrangement according to the invention and the method for cooling and / or lubrication of electrical and / or mechanical components of this drive arrangement now only a medium for cooling and lubrication is needed. It is thus provided only a circuit for the electrical machinery and the transmission to cool and lubricate at the same time.
Als Flüssigkeit eignen sich besonders dazu Öle. As a liquid are particularly suitable oils.
In Vorteilhafter Weise wird dabei zuerst die elektrische Maschine und gegebenenfalls eine strömungstechnisch auch davor geschaltete Leistungselektronik gekühlt, um anschließend innerhalb eines Kühlmantels der dynamoelektrischen Maschine einen Teil des Mediums abzuzweigen, das nunmehr vorgewärmt in das Getriebe eintritt. Diese Vorwärmung führt zu einer geringeren Viskosität des Öls, und reduziert somit die Getriebeverluste. Dies führt dazu, dass eine Aufheizung des Öls über separate Wärmetauscher nicht mehr notwendig ist, da das Öl nunmehr zumindest durch Abwärme der dynamoelektrischen Maschine vorgewärmt wird und so das Getriebe effizienter geschmiert wird. In an advantageous manner, the electric machine and, if appropriate, a power electronics connected in front of it are first cooled in order then to branch off a portion of the medium within a cooling jacket of the dynamoelectric machine, which now enters the transmission preheated. This preheating leads to a lower viscosity of the oil, and thus reduces transmission losses. This means that a heating of the oil via separate heat exchangers is no longer necessary, since the oil is now preheated at least by waste heat of the dynamoelectric machine and thus the transmission is lubricated more efficiently.
In das Getriebe darf jedoch nur ein vorgegebener Teilvolumenstrom des insgesamt umlaufenden Öls gelangen. Ein zu großer Volumenstrom führt zu ungewollten Bremswirkungen innerhalb des Getriebes. Ein zu großer Volumenstrom würde zudem große Schmierbohrungen im Getriebe erfordern, was eine unmittelbare Vergrößerung einiger Getriebeteile erfordern würde. Dies wäre jedoch kontraproduktiv bzgl. der angestrebten Kompaktierung der Antriebseinheit. However, only a predetermined partial volume flow of the total circulating oil may enter the transmission. Too high a volume flow leads to unwanted braking effects within the gearbox. Too large a flow would also require large lubrication holes in the transmission, which would require an immediate enlargement of some gear parts. However, this would be counterproductive with respect to the desired compaction of the drive unit.
Aus diesem Grund wird innerhalb des Kühlmantels der dynamoelektrischen Maschine vorzugsweise eine steuerbare Drossel geschaltet, die einen vorgegebenen Volumenstrom des Mediums für das Getriebe bereitstellt. For this reason, a controllable throttle is preferably connected within the cooling jacket of the dynamoelectric machine, which provides a predetermined volume flow of the medium for the transmission.
Vorteilhafter Weise sind sämtliche Kontaktstellen, Leitungsanschlüsse des Kühlmantels und des Getriebes auf einer Seite der Antriebsanordnung und sind somit wartungstechnisch einfach zugänglich. Advantageously, all contact points, line connections of the cooling jacket and the transmission on one side of the drive assembly and are thus easily accessible for maintenance.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind innerhalb des Kühlmantels der dynamoelektrischen Maschine mehrere Abzweige vorgesehen. So dass je nach Temperatur des Kühlmediums eine oder mehrere Drosseln ansteuerbar sind. Dies erfordert eine Sensorik, die sowohl die Temperatur als auch gegebenenfalls die Viskosität des Öls erfasst und einer übergeordneten Steuereinheit mitteilt, so dass die dementsprechende Drossel über ein Aktor betätigbar ist. In a further advantageous embodiment, a plurality of branches are provided within the cooling jacket of the dynamoelectric machine. So that one or more chokes can be controlled depending on the temperature of the cooling medium. This requires a sensor that detects both the temperature and, if appropriate, the viscosity of the oil and notifies a higher-level control unit, so that the corresponding throttle can be actuated via an actuator.
Eine derartige Antriebsanordnung eignet sich besonders für elektrische Fahrzeuge, die ihre Energie aus Batterien beziehen. Durch die relativ schnelle Aufheizung des Mediums, das gleichzeitig neben der Kühlung der dynamoelektrischen Maschine auch der Schmierung des Getriebes dient, reduziert sich die Viskosität des Öls und der Wirkungsgrad des Getriebes steigt auch in Kaltlaufphasen des Fahrzeugs. Dies führt dazu, dass die Batterie weniger beansprucht wird. Dies steigert die Reichweite der Batterie. Such a drive arrangement is particularly suitable for electric vehicles that derive their energy from batteries. Due to the relatively rapid heating of the medium, which also serves to lubricate the transmission in addition to the cooling of the dynamoelectric machine, the viscosity of the oil is reduced and the efficiency of the transmission increases even in cold running phases of the vehicle. This results in less stress on the battery. This increases the range of the battery.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand einiger schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen: The invention and further advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to some schematically illustrated embodiments; show in it:
Die dynamoelektrische Maschine
In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel nach
Zunächst wird durch das Kühlmedium der Umrichter
Das Kühlmedium für den Kühlmantel
Erfindungsgemäß wird nunmehr der Kühlkreislauf innerhalb des Kühlmantels
Damit ist innerhalb der dynamoelektrischen Maschine
In einer weiteren Ausführungsform wird die Drossel
Bei zu großer Volumenstrommenge würde innerhalb des Getriebes
Die Volumenströme des zweiten Teil
In einer weiteren Ausführungsform weist der Kühlmantel
Die Kompaktierung dieser Antriebsanordnung
Des Weiteren wird eine aufwändige Verrohrung vermieden, dadurch dass sämtliche Elemente um die Antriebsvorrichtung
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