DE102014117962A1

DE102014117962A1 - Elektrisches Antriebssystem mit einer verbesserten Kühlung

Info

Publication number: DE102014117962A1
Application number: DE102014117962.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Paul; Kay Hameyer; Thorben Grosse; Rik W. De Doncker; Georges Engelmann; David Franck; Maurice Kowal; Michael Schubert
Original assignee: ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (1) mit einer elektrischen Maschine (10), wobei die elektrische Maschine (10) einen Rotor (11) und einen Stator (12) aufweist, wobei der Rotor (11) im Stator (12) rotierbar aufgenommen ist, und wobei der Rotor (11) mit einem Hohlraum (13) zur Hindurchführung eines Kühlmediums (14) ausgebildet ist, und wobei die elektrische Maschine (10) einen Seitenflansch (16) aufweist, in dem wenigstens eine Öffnung (17) zum Hindurchleiten des Kühlmediums (14) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist ein elektrisches Steuermodul (18) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine (10) vorgesehen, wobei das elektrische Steuermodul (18) am Seitenflansch (16) angeordnet ist, und wobei das elektrische Steuermodul (18) einen Durchgang (19) zum Hindurchführen des Kühlmediums (14) aufweist, der in die Öffnung (17) im Seitenflansch (16) übergeht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor im Stator rotierbar aufgenommen ist, wobei der Rotor mit einem Hohlraum zur Hindurchführung eines Kühlmediums ausgebildet ist, und wobei die elektrische Maschine einen Seitenflansch aufweist, in dem wenigstens eine Öffnung zum Hindurchführen des Kühlmediums ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Die DE 10 2012 203 697 A1 beschreibt eine elektrische Maschine, und der Rotor der elektrischen Maschine ist mit einem Hohlraum ausgeführt, durch den ein Kühlmedium hindurch geleitet werden kann. Zum Ein- und Ausleiten des Kühlmediums weist die elektrische Maschine eine Öffnung in einem Seitenflansch auf, über die das Kühlmedium zu- und abgeführt werden kann. Zum Durchströmen des Rotors weist dieser eine Welle auf, in der der Hohlraum ausgebildet ist, und ein Blechlamellenpaket ist außenseitig auf der Welle aufgenommen. Bei Betrieb der elektrischen Maschine kann die Wärme, die im Blechlamellenpaket entsteht, durch die Wandung der Welle hindurch an das Kühlmedium abgegeben werden, und über das Kühlmedium kann die Wärme aus dem Rotor der elektrischen Maschine abgeführt werden.
Die DE 10 2009 001 458 A1 beschreibt einen Rotor einer elektrischen Maschine mit seitlich angebrachten Laufrädern, an denen Schaufeln ausgebildet sind. Rotiert der Rotor im Betrieb der elektrischen Maschine, so fördern die Laufräder Luft durch den Rotor hindurch, um im Rotor entstehende Wärme abzuführen.
Aus der DE 196 18 996 A1 ist ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine und mit einem elektrischen Steuermodul gezeigt, und auf dem Rotor der elektrischen Maschine ist ein Maschinenlüfter aufgenommen, der einen Luftstrom erzeugt, um die elektrische Maschine zu kühlen. Dabei wird ein Teil des Luftstroms so umgeleitet, dass auch das elektrische Steuermodul durch den Luftstrom gekühlt werden kann.
Ausgehend von einer Bauform einer elektrischen Maschine mit einem Hüllkörper, der im Wesentlichen eine Zylinderform aufweist, ist eine Kühlung der elektrischen Maschine und des elektrischen Steuermoduls nur eingeschränkt effektiv über die Außenmantelfläche möglich. Wünschenswert ist dabei eine Innenkühlung eines Rotors, wobei auf einfache Weise auch ein elektrisches Steuermodul gekühlt werden soll. Das elektrische Steuermodul kann abhängig von der Bauart der elektrischen Maschine und abhängig vom Einsatzzweck als Umrichter ausgeführt sein, der auch als DC/AC-Wandler bezeichnet werden. Derartige Umrichter sind insbesondere für Antriebssysteme von Bedeutung, die in elektrisch betriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines elektrischen Antriebssystems mit einer elektrischen Maschine, das eine verbesserte Gesamtkühlung aufweist. Dabei soll das elektrische Antriebssystem ausgehend von einer elektrischen Maschine mit einem elektrischen Steuermodul erweiterbar sein, wobei eine effektive Kühlung der elektrischen Maschine und des elektrischen Steuermoduls auf einfache Weise erreicht werden soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem elektrischen Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein elektrisches Steuermodul zur Ansteuerung der elektrischen Maschine als Teil des elektrischen Antriebssystems vorgesehen ist, wobei das elektrische Steuermodul am Seitenflansch angeordnet ist, und wobei das elektrische Steuermodul einen Durchgang zum Hindurchführen des Kühlmediums aufweist, der in die Öffnung im Seitenflansch übergeht und eine fluidische Verbindung mit dem Hohlraum im Rotor aufweist.
Durch die unmittelbare Anordnung des elektrischen Steuermoduls an den Seitenflansch der elektrischen Maschine kann ein gemeinsamer Strömungspfad des Kühlmediums sowohl durch den Durchgang des elektrischen Steuermoduls als auch durch den sich an den Durchgang anschließenden Hohlraum im Rotor der elektrischen Maschine geschaffen werden, so dass durch die fluidische Verbindung ein einfaches und vorteilhaftes Hindurchführen des Kühlmediums sowohl durch das stehende elektrische Steuermodul als auch durch die rotierende elektrische Maschine ermöglicht wird. Kern der Erfindung ist dabei der Durchgang im elektrischen Steuermodul, über den Wärme auch aus dem elektrischen Steuermodul an das gleiche Kühlmedium abgegeben werden kann, das auch den Hohlraum des Rotors durchströmt. Somit kann auf einem Strömungspfad ein erster Wärmeübergangsbereich geschaffen werden, in dem Wärme aus der elektrischen Maschine an das Kühlmedium abgegeben wird, und es kann ein zweiter Wärmeübergangsbereich geschaffen werden, in dem Wärme von dem elektrischen Steuermodul an das Kühlmedium übergeht.
Vorteilhafterweise ist im Hohlraum des Rotors ein Führungsrohr zur Führung des Kühlmediums eingebracht, wobei das Führungsrohr dazu ausgebildet ist, das Kühlmedium in den Hohlraum ein- und/oder auszuleiten. Weiterhin kann im Durchgang des elektrischen Steuermoduls ein zweites Führungsrohr zur Führung des Kühlmediums eingebracht sein, wobei das Führungsrohr im Durchgang des Steuermoduls endseitig an das Führungsrohr im Hohlraum des Rotors anschließen kann oder mit diesem einteilig ausgebildet sein kann. Folglich kann das Führungsrohr auch stehend, rotierend oder teilweise stehend und teilweise rotierend ausgebildet und angeordnet sein, wobei ein teilweise stehendes und teilweise rotierendes Führungsrohr eine Trennstelle mit einem stehend-rotierenden Übergang aufweisen kann. Das Führungsrohr kann einen runden, rechteckigen oder sonstigen Querschnitt aufweisen und das Führungsrohr muss in Längsrichtung, das heißt in Wellenachsenrichtung, nicht zwingend einen konstanten Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann sich das Führungsrohr im Rotor und/oder im Steuermodul auch verjüngen oder aufweiten.
Durch die Anordnung von Führungsrohren im elektrischen Steuermodul und im Rotor der elektrischen Maschine kann das Kühlmedium beispielsweise innenseitig durch das Führungsrohr durch den Durchgang und in den Hohlraum eingeleitet werden, wobei das Führungsrohr im Hohlraum des Rotors endseitig offen ist, und aus der Öffnung kann das Kühlmedium aus dem Führungsrohr austreten und in den Hohlraum des Rotors eintreten. Durch eine erzeugte Druckdifferenz im Führungsrohr strömt dabei das Kühlmedium außenseitig an den Führungsrohren wieder zurück und kann durch einen Ringquerschnitt zwischen dem Durchgang im elektrischen Steuermodul und dem Führungsrohr wieder austreten. Die innenseitige Wandung des Durchganges bildet dabei den zweiten Wärmeübergangsbereich, und eine effektive Durchflutung des Durchgangs im elektrischen Steuermodul und des Hohlraums im Rotor wird mit dem Kühlmedium geschaffen, und dieses kann an den beiden Wärmeübergangsbereichen vorbeigeführt werden. Gemäß einer abgeänderten Variante kann auch das Kühlmedium in den Ringspalt zwischen dem Führungsrohr und dem Durchgang eingeleitet werden, und das Kühlmedium kann durch den Durchgang außenseitig an den Führungsrohren entlangströmen in den Hohlraum im Rotor gelangen. Schließlich wird das Kühlmedium über das offene Ende des Führungsrohres im Hohlraum wieder in dieses eingedrückt und kann innenseitig durch die Führungsrohre wieder aus dem elektrischen Antriebssystem austreten. Bei dieser umgekehrten Strömungsrichtung wird aufgrund der Temperaturdifferenz zum Medium das Steuermodul stärker gekühlt.
Der Rotor kann einen Aufbau mit einem Trägerrohr und sich seitlich an das Trägerrohr anschließende Flansche aufweisen, so dass der Hohlraum im Rotor durch das Trägerrohr und durch die seitlich an das Trägerrohr sich anschließenden Flansche umschlossen ist, und wobei das Kühlmedium durch einen der beiden Flansche in den Hohlraum einleitbar und/oder wieder ausleitbar ist und wobei sich der Hohlraum ausgehend von den seitlichen Flanschen im Bereich des Trägerrohres im Durchmesser erweitert. Außenseitig auf dem Trägerrohr kann ein Blechlamellenpaket des Rotors aufgenommen sein, sodass das Trägerrohr mit Vorteil innenseitig eine Wärmeübergangsstruktur aufweisen kann. Umströmt oder überströmt das Kühlmedium die Wärmeübergangsstruktur innenseitig im Trägerrohr, so kann auf besonders vorteilhafte Weise Wärme, die im Rotor und insbesondere im Blechlamellenpaket mit weiteren elektromagnetischen Aktivteilen erzeugt wird, über das Trägerrohr an das Kühlmedium übergeben werden. Das Führungsrohr im Rotor der elektrischen Maschine kann sich dabei durch den Flansch hindurch erstrecken, durch den das Kühlmedium ein- und ausleitbar ist, insbesondere kann der Flansch des Rotors mit einem Strömungsleitfortsatz ausgebildet sein, der dazu ausgebildet ist, das Kühlmedium in den Hohlraum des Rotors hinein oder heraus zu führen. Der Durchmesser des Führungsrohres ist dabei kleiner als der Innendurchmesser des Strömungsleitfortsatzes im Flansch des Rotors, so dass zwischen dem Führungsrohr und dem Strömungsleitfortsatz ein Ringspalt gebildet wird, der in den Ringspalt zwischen dem Durchgang im elektrischen Steuermodul und dem Führungsrohr im elektrischen Steuermodul übergeht.
Der Durchgang im elektrischen Steuermodul kann durch einen Hohlkörper gebildet sein, wobei der nicht mitrotierende Hohlkörper im elektrischen Steuermodul eingebracht ist und eine Symmetrieachse aufweist, die mit der Wellenachse zusammenfällt. Mit Vorteil kann der Hohlkörper durch einen Kühlkörper mit einer innenseitigen und/oder außenseitigen Kühlrippenstruktur gebildet sein. Durch die Ausgestaltung des Hohlkörpers im elektrischen Steuermodul als Kühlkörper mit einer Kühlrippenstruktur wird ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang an das Kühlmedium geschaffen, um elektrische Platinen und dergleichen, die im elektrischen Steuermodul angeordnet sind, über die Kühlrippenstruktur des Kühlkörpers zu entwärmen.
Die elektrische Maschine und insbesondere das elektrische Steuermodul können einen ringförmigen Grundkörper bilden, wobei der Durchgang zum Hindurchführen des Kühlmediums mit einer Rotationsachse der ringförmigen Grundkörper zusammenfällt, die insbesondere in der Wellenachse des Rotors der elektrischen Maschine liegt. Die Platinen können dabei bevorzugt radial innenseitig und damit nah an der Kühlrippenstruktur des Kühlkörpers im ringförmigen Grundkörper angeordnet sein, so dass eine Entwärmung über den Durchgang im Steuermodul, und insbesondere über den als Kühlkörper ausgeführten Hohlkörper, effektiv erreicht werden kann. Insbesondere sich im Betrieb stark erhitzende elektrische Bauteile können besonders nah an die Kühlrippenstruktur des Hohlkörpers angebracht sein oder diese können mit der außenseitigen Kühlrippenstruktur vergossen sein. Die innenseitige Kühlrippenstruktur wird dabei mit dem Kühlmedium umströmt, so dass eine konvektive Wärmeableitung aus dem Hohlkörper erreicht wird.
Schließlich kann noch ein Filterelement vorgesehen sein, und das Filterelement kann so angeordnet werden, dass dieses mit dem Kühlmedium durchströmbar ist. Beispielsweise kann das Filterelement als Filtereinsatz in dem Führungsrohr eingebracht sein, das im Durchgang des Steuermoduls angeordnet ist und über das das Kühlmedium, das vorzugsweise durch Luft gebildet ist, in den Durchgang und schließlich in den Rotor eintritt. Somit wird vermieden, dass Verunreinigungen in den Durchgang und auch in den Hohlraum des Rotors der elektrischen Maschine eindringen, was insbesondere für elektromobile Anwendungen auf zum Teil verunreinigten Wegstrecken eine wichtige Schutzfunktion ist.
Um eine Strömung des Kühlmediums durch die Führungsrohre, durch den Hohlraum und durch den Durchgang zu erreichen, muss zwischen dem einströmenden und dem ausströmenden Kühlmedium eine Druckdifferenz erzeugt werden, um eine Bewegung im Kühlmedium zu erzeugen. Insbesondere kann durch ein Schaufelelement eine Strömung im Kühlmedium hervorgerufen werden, durch die das Kühlmedium bei Rotation des Rotors durch den Hohlraum und durch den Durchgang hindurchführbar ist. Das Schaufelelement kann beispielsweise so am Rotor angeordnet sein, dass dieses bei Rotation des Rotors ebenfalls rotiert. Mit besonderem Vorteil kann das Schaufelelement an dem Strömungsleitfortsatz des Flansches angebracht sein, der Teil des Rotors ist. Das Schaufelelement kann einen Durchgang aufweisen, durch den sich eines der Führungsrohre hindurch erstrecken kann, so dass das Schaufelelement durch Rotation eine Förderung des Kühlmediums in den Ringspalt zwischen dem Führungsrohr und dem Durchgang in der elektrischen Maschine bewirkt. Das Kühlmedium, vorzugsweise Luft, wird folglich aus dem Ringspalt zwischen dem Führungsrohr und dem Durchgang ausgeblasen, so dass das Kühlmedium zugleich in das erste Führungsrohr im Durchgang des Steuermoduls durch den Unterdruck bzw. durch die sich ergebende Druckdifferenz eingesaugt wird.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebssystems mit einer elektrischen Maschine und mit einem elektrischen Steuermodul in einer Querschnittsansicht,
2 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 1 mit der Anordnung eines Schaufelelementes im Durchgang des elektrischen Steuermoduls und
3 eine Seitenansicht des Hohlkörpers, durch den der Durchgang im elektrischen Steuermodul gebildet ist und der eine Kühlrippenstruktur aufweist.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Antriebssystems 1 mit einer elektrischen Maschine 10 und mit einem elektrischen Steuermodul 18. Die elektrische Maschine 10 weist ein Maschinengehäuse 34 auf und das elektrische Steuermodul 18 weist ein Ringgehäuse 35 auf und beide Gehäuse 34 und 35 besitzen eine zylindrische Grundstruktur, die gemeinsam einen Zylinder bilden. Das im Wesentlichen rotationssymmetrische Maschinengehäuse 34 erstreckt sich um eine Wellenachse 15 und ist seitlich begrenzt durch einen Seitenflansch 16. An dem Seitenflansch 16 ist das elektrische Steuermodul 18 angeflanscht, so dass das Maschinengehäuse 34 mit dem angeflanschten elektrischen Steuermodul 18 einen ebenfalls zylindrischen Gesamtkörper bildet.
Mittig im Seitenflansch 16 ist die elektrische Maschine 10 mit einer Öffnung 17 ausgeführt, die mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet ist, der sich um die Wellenachse 15 herum erstreckt. Das elektrische Steuermodul 18 ist mit einem Durchgang 19 ausgeführt, der ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt aufweist und der sich ebenfalls um die Wellenachse 15 herum erstreckt. Mittels des Durchgangs 19 und der Öffnung 17 entsteht ein gemeinsamer Strömungspfad für ein Kühlmedium 14, das über die freie Öffnungsseite des Durchgangs 19 ein- und ausgeleitet werden kann, so dass das Kühlmedium 14 den Durchgang 19 durchströmen kann, um in die Öffnung 17 der elektrischen Maschine 10 zu gelangen.
An die Öffnung 17 schließt sich innenseitig ein Hohlraum 13 an, der im Rotor 11 der elektrischen Maschine 10 ausgebildet ist. Der Rotor 11 ist im Wesentlichen vereinfacht aufgebaut dargestellt und weist ein Trägerrohr 22 auf, an dem sich seitlich Flansche 23 und 24 anschließen. Außenseitig auf dem Trägerrohr 22 ist ein Blechlamellenpaket 25 aufgenommen, und der Rotor 11 ist auf nicht näher gezeigte Weise über die Flansche 23 und 24 mit der Lagerung 38 drehbar im Stator 12 aufgenommen. Im rechts dargestellten Flansch 24 ist ein Verschlusselement 37 eingesetzt, durch das der Flansch 24 verschlossen wird, und an einem Zapfen des Flansches 24 schließt sich ein Abtriebselement 36 an, über das die Drehbewegung des Rotors 11 im Betrieb der elektrischen Maschine 10 abgegriffen werden kann.
Der links dargestellte Flansch 23 weist einen Strömungsleitfortsatz 28 auf, der an einen Hohlkörper 27 im elektrischen Steuermodul 18 stirnseitig angrenzt. Der Hohlkörper 27 bildet den Durchgang 19 im elektrischen Steuermodul 18, und der Übergang zwischen dem Hohlkörper 27 und dem Strömungsleitfortsatz 28 ist vereinfacht gezeigt, und kann beispielsweise eine Labyrinthdichtung oder dergleichen umfassen. Beispielsweise können die beiden rohrförmigen Körper auch ineinander gefügt sein, abhängig davon, in welcher Richtung der Hohlkörper 27 und der Strömungsleitfortsatz 28 mit dem Kühlmedium 14 durchströmt werden.
Im Hohlraum 13 ist ein Führungsrohr 20 eingebracht, an das sich ein Führungsrohr 21 anschließt, das im Durchgang 19 eingebracht ist. Das Führungsrohr 21 ist der sich nach außen hin aufweitenden Kontur des Hohlkörpers 27 angepasst, so dass ein umlaufender Ringspalt 32 zwischen dem Führungsrohr 21 und dem Hohlkörper 27 gebildet ist. Innerhalb des Führungsrohres 21 ist ein Filterelement 30 eingebracht, und wird Kühlmedium 14, beispielsweise gebildet durch Umgebungsluft, in das Führungsrohr 21 eingeleitet, so kann dieses zunächst das Filterelement 30 durchströmen, so dass das einströmende Kühlmedium 14a gefiltert wird. Dieses durchwandert das Führungsrohr 21 und das sich anschließende Führungsrohr 20 im Rotor 11 und tritt endseitig aus dem Führungsrohr 20 aus und gelangt so in den Hohlraum 13. Schließlich kann sich das Kühlmedium 14 an der Wärmeübergangsstruktur 26 innenseitig im Trägerrohr 22 erwärmen, um anschließend durch den Strömungsleitfortsatz 28 und durch den Ringspalt 32 wieder auszuströmen, wobei das ausströmende Kühlmedium mit 14b bezeichnet ist.
Durch die Wärmeübergangsstruktur 26 auf der Innenseite des Trägerrohrs 22 kann auf besonders effektive Weise Wärme aus dem Blechlamellenpaket 25 an das Kühlmedium 14 übergeben werden, so dass innenseitig im Rotor 11 ein erster Wärmeübergangsbereich I gebildet wird. Strömt das Kühlmedium 14 durch den Flansch 23 mit dem Strömungsleitfortsatz 28 wieder zurück und gelangt in den Ringspalt 32 zwischen dem Führungsrohr 21 und dem Hohlkörper 27, so kann im Hohlkörper 27 ein zweiter Wärmeübergangsbereich II gebildet werden. Das Kühlmedium 14 erwärmt sich dabei weiter durch die entstehende Wärme in den beispielhaft gezeigten Platinen 33, die im elektrischen Steuermodul 18 vorhanden sind, und durch das Kühlmedium 14 entwärmt werden sollen.
2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebssystems 1 mit der elektrischen Maschine 10 und mit dem elektrischen Steuermodul 18. Endseitig am Strömungsleitfortsatz 28 des Flansches 23 des Rotors 11 befindet sich ein Schaufelelement 31. Rotiert der Rotor 11 durch die Lagerung 38 im Stator 12, so fördert das Schaufelelement 31 das Kühlmedium 14 aus dem Hohlraum 13 in den Ringspalt 32 zwischen dem Hohlkörper 27 und dem Führungsrohr 21. Durch die Anordnung des Schaufelelementes 31 am Strömungsleitfortsatz 28 des mit dem Rotor 11 mitrotierenden Flansches 23 wird das Schaufelelement 31 im Betrieb der elektrischen Maschine 10 mit der Drehzahl des Rotors 11 in Drehbewegung um die Wellenachse 15 versetzt, so dass eine Förderwirkung auf das Kühlmedium 14 erzielt wird. Dieses wird durch das rotierende Schaufelelement 31, beispielhaft gezeigt mit einzelnen Schaufeln, in den Ringspalt 32 gedrückt, gleichzeitig entsteht durch die Saugwirkung eine Förderung des einströmenden Kühlmediums 14a in die Führungsrohre 21 und 20, weiterhin gelangt durch die Förderwirkung des rotierenden Schaufelelementes 31 das Kühlmedium 14 in den Hohlraum 13. Abhängig von der Schaufelneigung und der Anordnung der Schaufeln des Schaufelelementes 31 können der Durchgang 19 und der Hohlraum 13 auch in einer entgegengesetzten Richtung durchströmt werden.
Der Hohlkörper 27 zur Bildung des Durchgangs 19 im elektrischen Steuermodul 18 ist in den 1 und 2 lediglich vereinfacht dargestellt, und für eine effektive Entwärmung der Platinen 33 kann der Hohlkörper 27 als Kühlkörper ausgebildet sein, wie dieser in 3 dargestellt ist.
3 zeigt eine Ansicht des Hohlkörpers 27 in Anordnung in dem elektrischen Steuermodul 18 aus Blickrichtung der Wellenachse 15. Innenseitig im elektrischen Steuermodul 18, vereinfacht dargestellt durch das Ringgehäuse 35 ist der Durchgang 19 gebildet, in dem das Führungsrohr 21 eingesetzt ist. Innenseitig in das Führungsrohr 21 ist einströmendes Kühlmedium 14a gezeigt, und im Ringspalt 32 zwischen dem Führungsrohr 21 und dem Hohlkörper 27 ist ausströmendes Kühlmedium 14b gezeigt. Das ausströmende Kühlmedium 14b konvektiert an der innenseitigen Kühlrippenstruktur 29 des als Kühlkörper ausgeführten Hohlkörpers 27. Die außenseitige Kühlrippenstruktur 29 entwärmen die Platinen 33, so dass durch den als Kühlkörper ausgebildeten Hohlkörper 27 mit der innenseitigen und außenseitigen Kühlrippenstruktur 29 ein sehr guter Wärmeübergang von den Platinen 33 an das konvektierende Kühlmedium 14b geschaffen werden kann. Auf nicht näher gezeigte Weise können die Platinen 33 auch mit der außenseitigen Kühlrippenstruktur 29 des Hohlkörpers 27 vergossen sein oder diese sind an der Kühlrippenstruktur 29 befestigt, um einen verbesserten Wärmeübergang an den Hohlkörper 27 zu schaffen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere kann der Hohlkörper 27 in der in 3 gezeigten Ausführung sowohl in 1 als auch in 2 Verwendung finden. Vorteilhafterweise kann die Anordnung des Schaufelelementes 31 auch in Verbindung mit einer Ausführung des Hohlkörpers 27 als Kühlkörper mit einer Kühlrippenstruktur 29 gemäß 3 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: elektrisches Antriebssystem
10: elektrische Maschine
11: Rotor
12: Stator
13: Hohlraum
14: Kühlmedium
14a: einströmendes Kühlmedium
14b: ausströmendes Kühlmedium
15: Wellenachse
16: Seitenflansch
17: Öffnung
18: elektrisches Steuermodul
19: Durchgang
20: Führungsrohr
21: Führungsrohr
22: Trägerrohr
23: Flansch
24: Flansch
25: Blechlamellenpaket
26: Wärmeübergangsstruktur
27: Hohlkörper
28: Strömungsleitfortsatz
29: Kühlrippenstruktur
30: Filterelement
31: Schaufelelement
32: Ringspalt
33: Platine
34: Maschinengehäuse
35: Ringgehäuse
36: Abtriebselement
37: Verschlusselement
38: Lagerung
I: erster Wärmeübergangsbereich
II: erster Wärmeübergangsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012203697 A1 [0002]
DE 102009001458 A1 [0003]
DE 19618996 A1 [0004]

Claims

Elektrisches Antriebssystem (1) mit einer elektrischen Maschine (10), wobei die elektrische Maschine (10) einen Rotor (11) und einen Stator (12) aufweist, wobei der Rotor (11) im Stator (12) rotierbar aufgenommen ist, und wobei der Rotor (11) mit einem Hohlraum (13) zur Hindurchführung eines Kühlmediums (14) ausgebildet ist, und wobei die elektrische Maschine (10) einen Seitenflansch (16) aufweist, in dem wenigstens eine Öffnung (17) zum Hindurchleiten des Kühlmediums (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Steuermodul (18) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine (10) vorgesehen ist, wobei das elektrische Steuermodul (18) am Seitenflansch (16) angeordnet ist, und wobei das elektrische Steuermodul (18) einen Durchgang (19) zum Hindurchführen des Kühlmediums (14) aufweist, der in die Öffnung (17) im Seitenflansch (16) übergeht.
Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (13) des Rotors (11) ein Führungsrohr (20) zur Führung des Kühlmediums (14) eingebracht ist, wobei das Führungsrohr (20) dazu ausgebildet ist, das Kühlmedium (14) in den Hohlraum (13) ein – und/oder auszuleiten.
Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchgang (19) des elektrischen Steuermoduls (18) ein Führungsrohr (21) zur Führung des Kühlmediums (14) eingebracht ist, wobei das Führungsrohr (21) endseitig an das Führungsrohr (20) im Hohlraum (13) anschließt oder mit diesem einteilig ausgebildet ist.
Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (20, 21) dazu ausgebildet sind, dass das Kühlmedium (14) die Führungsrohre (20, 21) in einer ersten Strömungsrichtung innenseitig durchströmt und in einer entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung außenseitig umströmt.
Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (13) im Rotor (11) durch ein Trägerrohr (22) und sich seitlich an das Trägerrohr (22) anschließende Flansche (23, 24) umschlossen ist, wobei das Kühlmedium (14) durch einen Flansch (23) in den Hohlraum (13) ein- und ausleitbar ist und wobei der Hohlraum (13) im Bereich des Trägerrohres (22) im Durchmesser erweitert ist. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig auf dem Trägerrohr (22) ein Blechlamellenpaket (25) des Rotors (11) aufgenommen ist und wobei das Trägerrohr (22) innenseitig eine Wärmeübergangsstruktur (26) aufweist. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (19) durch einen Hohlkörper (27) gebildet ist, wobei der Hohlkörper (27) im elektrischen Steuermodul (18) eingebracht ist und eine Rotationsachse aufweist, die mit der Wellenachse (15) zusammenfällt. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (27) durch einen Kühlkörper mit einer innenseitigen und/oder außenseitigen Kühlrippenstruktur (29) gebildet ist. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (23) des Rotors (11) mit einem Strömungsleitfortsatz (28) ausgebildet ist, der stirnseitig an den Hohlkörper (27) angrenzt, in diesen abschnittsweise hineinragt oder diesen abschnittsweise umschließt. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterelement (30) vorgesehen ist, der mit dem Kühlmedium (14) durchströmbar angeordnet ist. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Steuermodul (18) einen ringförmigen Grundkörper bildet, wobei der Durchgang (19) zum Hindurchführen des Kühlmediums (14) mit einer Rotationsachse des ringförmigen Grundkörpers zusammenfällt. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaufelelement (31) vorgesehen ist, durch das das Kühlmedium (14) bei Rotation des Rotors (11) durch den Hohlraum (13) und durch den Durchgang (19) hindurchführbar ist.