-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Elektromotor.
-
Mittels Elektromotoren kann elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden. Elektromotoren weisen üblicherweise einen feststehenden Stator und einen rotierenden Rotor auf, welche beide in einem Gehäuse des Elektromotors angeordnet sind. Der Elektromotor weist mindestens einen elektrischen Anschluss auf, welcher druckdicht ausgebildet sein muss, wenn der Elektromotor für eine Montage in einer Hochdruckumgebung vorgesehen ist. Diese druckdichte Ausbildung ist bei üblicherweise verwendeten Elektromotoren jedoch mit einem erhöhten Aufwand verbunden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zur Verfügung zu stellen, bei welchem eine ausreichende Dichtigkeit mit einem reduzierten Aufwand realisierbar ist.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Der Elektromotor gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Stator und einen in dem Gehäuse angeordneten Rotor auf, wobei sich der erfindungsgemäße Elektromotor insbesondere dadurch auszeichnet, dass zwischen dem Stator und dem Rotor ein Abdichtelement angeordnet ist, wobei das Abdichtelement gasdicht mit dem Gehäuse verbunden ist.
-
Das Abdichtelement dient als Dichtung, mittels welcher ein druckdichter elektrischer Anschluss des Elektromotors eingespart werden kann und zudem der Elektromotor auch gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise einem eingesetzten Kältemittel, geschützt werden kann. Das Abdichtelement ist vorzugsweise wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildet, so dass es einen Mantel bzw. eine Hülle zwischen dem Rotor und dem Stator ausbildet.
-
An dem Rand des wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildeten Abdichtelementes ist bevorzugt ein umlaufender Kragen ausgebildet, über welchen das Abdichtelement gasdicht mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist. Für die Ausbildung der gasdichten Verbindung ragt das Abdichtelement vorzugsweise in eine Wand des Gehäuses hinein, so dass das Abdichtelement bzw. der Kragen des Abdichtelementes an der Übergangsstelle zu dem Gehäuse von der Wand des Gehäuses umschlossen ist. Dafür kann das Abdichtelement bzw. der Kragen des Abdichtelementes beispielsweise mittels einer Presspassung in die Wand des Gehäuses eingefügt bzw. eingesetzt sein.
-
Das Abdichtelement ist bevorzugt aus einem Material ausgebildet, welches eine magnetische Leitfähigkeit bzw. eine magnetische Permeabilität aufweist. Durch die magnetische Leitfähigkeit des Materials des Abdichtelementes kann erreicht werden, dass der Luftspalt zwischen Stator und Rotor trotz der Anordnung des Abdichtelementes zwischen dem Stator und dem Rotor gar nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird, so dass durch das Abdichtelement die Leistung des Elektromotors nicht negativ beeinflusst, insbesondere nicht reduziert, wird.
-
Hierfür ist das Material des Abdichtelementes vorzugsweise paramagnetisch ausgebildet. Ist das Material des Abdichtelementes paramagentisch, so weist dieses eine Permeabilitätszahl größer Eins auf (μr > 1). Paramagnetische Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sich die atomaren magnetischen Momente in externen Magnetfeldern ausrichten und damit das Magnetfeld im Innern des Materials verstärkt wird. Als paramagnetisches Material des Abdichtelementes kann beispielsweise Aluminium verwendet werden. Es können jedoch auch anderen Metalle oder Kunststoffe als Material für das Abdichtelement eingesetzt werden, welche zumindest eine kleine magnetische Leitfähigkeit bzw. Permeabilität aufweisen.
-
Um eine Beeinflussung des Luftspaltes zwischen Stator und Rotor durch das Abdichtelement weiter reduzieren zu können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Abdichtelement möglichst dünn ausgebildet ist. Das Abdichtelement weist dafür vorzugsweise eine Dicke von 0,5 ≤ d ≤ 0,8 mm auf.
-
Zur Ausbildung der gasdichten Verbindung zwischen dem Abdichtelement und dem Gehäuse kann das Abdichtelement in die Wand des Gehäuses eingepresst sein, so dass eine gasdichte Metall/Metall-Verbindung oder Metall/Kunststoff-Verbindung zwischen Gehäuse und Abdichtelement ausgebildet werden kann.
-
Alternativ ist es aber auch möglich, dass zur Ausbildung der gasdichten Verbindung zwischen dem Abdichtelement und dem Gehäuse ein Dichtelement angeordnet ist. Das Dichtelement kann beispielsweise zusammen mit dem Kragen des Abdichtelementes in die Wand des Gehäuses eingesetzt sein, so dass das Dichtelement zwischen dem Abdichtelement bzw. dem Kragen des Abdichtelementes und der Wand des Gehäuses angeordnet, insbesondere eingepresst angeordnet, sein kann.
-
Der Rotor kann als Innenläufer ausgebildet sein, so dass der Rotor bzw. die an der Außenfläche des Rotors angeordneten Permanentmagnete nach außen hin von dem Abdichtelement umgeben sein können.
-
Um den Bauraum des Elektromotors möglichst effizient ausbilden zu können, ist es jedoch bevorzugt vorgesehen, dass der Rotor als Außenläufer ausgebildet ist, so dass der Stator nach außen hin, d. h. an seiner Außenumfangsfläche, von dem Abdichtelement umgeben ist.
-
Ein wie vorstehend aus- und weitergebildeter Elektromotor kann bevorzugt in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, um einen energieeffizienten und gleichzeitig gegen Umwelteinflüsse besonders effizient abgedichteten elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug zur Verfügung stellen zu können.
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
-
1a eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors gemäß der Erfindung entlang einer Rotationsachse einer mit einem Rotor des Elektromotors verbundenen Lagerwelle, wobei der Rotor als Außenläufer ausgebildet ist,
-
1b eine schematische Schnittdarstellung des in 1a gezeigten Elektromotors quer zur Rotationsachse der Lagerwelle,
-
2a eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors gemäß der Erfindung entlang einer Rotationsachse einer mit einem Rotor des Elektromotors verbundenen Lagerwelle, wobei der Rotor als einseitig gelagerter Innenläufer ausgebildet ist,
-
2b eine schematische Schnittdarstellung des in 2a gezeigten Elektromotors quer zur Rotationsachse der Lagerwelle,
-
3a eine schematische Schnittdarstellung eines Elektromotors gemäß der Erfindung entlang einer Rotationsachse einer mit einem Rotor des Elektromotors verbundenen Lagerwelle, wobei der Rotor als zweiseitig gelagerter Innenläufer ausgebildet ist, und
-
3b eine schematische Schnittdarstellung des in 3a gezeigten Elektromotors quer zur Rotationsachse der Lagerwelle.
-
In 1a und 1b ist in zwei verschiedenen Schnittdarstellungen eine mögliche Ausführungsform eines Elektromotors gezeigt, welcher ein Gehäuse 10, einen in dem Gehäuse 10 angeordneten Stator 11 und einen in dem Gehäuse 10 angeordneten Rotor 12 aufweist.
-
Der Rotor 12 ist bei der hier gezeigten Ausführungsform als Außenläufer ausgebildet. Durch die Ausbildung des Rotors 12 als Außenläufer sind an der Innenumfangsfläche des Rotors 12 Permanentmagnete 13 angeordnet.
-
Der Stator 11 wiederum weist mehrere Wicklungen 14 auf.
-
Der Rotor 12 ist mit einer Lagerwelle 20 verbunden, welche aus dem Gehäuse 10 herausgeführt ist.
-
In dem Gehäuse 10, zwischen dem Stator 11 und dem Rotor 12, ist ferner ein Abdichtelement 15 angeordnet. Das Abdichtelement 15 ist wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildet. An dem Rand des wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildeten Abdichtelementes 15 ist ein umlaufender Kragen 16 ausgebildet, wobei mittels des Kragens 16 das Abdichtelement 15 gasdicht mit dem Gehäuse 10 verbunden ist.
-
Für die gasdichte Verbindung des Abdichtelementes 15 mit dem Gehäuse 10 ragt das Abdichtelement 15 mit einem Endabschnitt des Kragens 16 in eine Wand 17 des Gehäuses 10 hinein, so dass das Abdichtelement 15 bzw. der Kragen 16 des Abdichtelementes 15 an der Übergangsstelle zu dem Gehäuse 10 von der Wand 17 des Gehäuses 10 umschlossen ist.
-
Ein Teil der Wand 17 kann dabei als Deckel 18 des Gehäuses 10 ausgebildet sein, so dass das Abdichtelement 15 bzw. der Kragen 16 des Abdichtelementes 15 mit einem Endabschnitt zwischen dem Deckel 18 und einem weiteren Abschnitt der Wand 17 des Gehäuses 10 gasdicht angeordnet, insbesondere eingepresst angeordnet, ist.
-
Um die gasdichte Verbindung zwischen dem Abdichtelement 15 und dem Gehäuse 10 weiter verbessern zu können, liegt bei der in 1a und 1b gezeigten Ausführung der Kragen 16 zudem mit einer seiner Seitenflächen 19 an der Wand 17 des Gehäuses 10, hier dem Deckel 18 des Gehäuses 10, flächig an.
-
Ferner liegt ein kreisrunder Boden 21 des wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildeten Abdichtelementes 15 flächig an den in Richtung Lagerwelle 20 gerichteten Stirnflächen 24 der Windungen 14 an.
-
In 2a und 2b ist in zwei verschiedenen Schnittdarstellungen eine weitere mögliche Ausführungsform eines Elektromotors gezeigt, bei welchem im Unterschied zu dem in 1a und 1b gezeigten Elektromotor der Rotor 12' als einseitig gelagerter Innenläufer ausgebildet ist. Die Permanentmagnete 13' sind dabei an der Außenumfangsfläche des Rotors 12' angeordnet.
-
Auch bei der in 2a und 2b gezeigten Ausführung ist zwischen dem mit der Lagerwelle 20' verbundenen Rotor 12' und dem mehrere Wicklungen 14' aufweisenden Stator 11' ein wannenförmig bzw. topfförmig ausgebildetes Abdichtelement 15' angeordnet, wobei das Abdichtelement 15' gasdicht mit dem Gehäuse 10' verbunden ist.
-
Für die gasdichte Verbindung des Abdichtelementes 15' mit dem Gehäuse 10' ragt auch bei der in 2a und 2b gezeigten Ausführung das Abdichtelement 15' mit einem Endabschnitt des Kragens 16' in eine Wand 17' des Gehäuses 10' hinein, so dass das Abdichtelement 15' bzw. der Kragen 16' des Abdichtelementes 15' an der Übergangsstelle zu dem Gehäuse 10' von der Wand 17' des Gehäuses 10' umschlossen ist.
-
Ein Teil der Wand 17' kann dabei als Deckel 18' des Gehäuses 10' ausgebildet sein, so dass das Abdichtelement 15' bzw. der Kragen 16' des Abdichtelementes 15' mit einem Endabschnitt zwischen dem Deckel 18' und einem weiteren Abschnitt der Wand 17' des Gehäuses 10' gasdicht angeordnet, insbesondere eingepresst angeordnet, ist.
-
Zudem liegt auch bei der in 2a und 2b gezeigten Ausführung der Kragen 16' des Abdichtelementes 15' mit einer seiner Seitenflächen 19' flächig an der Wand 17' des Gehäuses 10', hier dem Deckel 18' des Gehäuses 10', an.
-
Ferner liegt ein kreisrunder Boden 21' des wannenförmig bzw. topfförmigen Abdichtelementes 15' flächig an einer Innenfläche des Gehäuses 10' an.
-
3a und 3b zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform eines Elektromotors in zwei verschiedenen Schnittdarstellungen, wobei bei dieser in 3a und 3b gezeigten Ausführungsform im Gegensatz zu der in 2a und 2b gezeigten Ausführungsform der Rotor 12'' als zweiseitig gelagerter Innenläufer ausgebildet ist.
-
Der Unterschied zu der in 2a und 2b gezeigten Ausführungsform besteht somit darin, dass bei der in 3a und 3b gezeigten Ausführungsform das Abdichtelement 15'' an dem einen kreisrunden Boden 21'' ausbildenden Bereich des Abdichtelementes 15'' eine vorzugsweise kreisrunde Öffnung 22'' aufweist, durch welche ein Teil der Lagerwelle 20'' hindurchgeführt ist. In dem Bereich der Öffnung 22'' ist das Abdichtelement 15'' ebenfalls gasdicht mit dem Gehäuse 10'' verbunden, indem das Gehäuse 10'' im Bereich der Öffnung 22'' einen Hinterschnitt 23'', insbesondere einen um die Öffnung 22'' umlaufenden Hinterschnitt 23'', aufweist, welcher den Rand das Abdichtelementes 15'' im Bereich der Öffnung 22'' formschlüssig umgreift.
-
Ferner ist bei der in 3a und 3b gezeigten Ausführungsform im Gegensatz zu den zuvor gezeigten Ausführungsformen zwischen dem Abdichtelement 15'' und dem Gehäuse 10'' ein Dichtelement 24'' angeordnet. Das Dichtelement 24'' ist zusammen mit dem Kragen 16'' des Abdichtelementes 15'' in die Wand 17'' des Gehäuses 10'' eingesetzt, so dass das Dichtelement 24'' zwischen dem Abdichtelement 15'' bzw. dem Kragen 16'' des Abdichtelementes 15'' und der Wand 17'' des Gehäuses 10'' angeordnet, insbesondere eingepresst angeordnet, ist.
-
In allen in den 1a, 1b, 2a, 2b, 3a und 3b gezeigten Ausführungsformen ist das Abdichtelement 15, 15', 15'' aus einem paramagnetischen Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet. Ferner ist das Abdichtelement 15, 15', 15'' sehr dünn ausgebildet und weist eine Dicke von 0,5 ≤ d ≤ 0,8 mm auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10, 10', 10''
- Gehäuse
- 11, 11', 11''
- Stator
- 12, 12', 12''
- Rotor
- 13, 13', 13''
- Permanentmagnet
- 14, 14', 14''
- Wicklung
- 15, 15', 15''
- Abdichtelement
- 16, 16', 16''
- Kragen
- 17, 17', 17''
- Wand
- 18, 18', 18''
- Deckel
- 19, 19', 19''
- Seitenfläche
- 20, 20', 20''
- Lagerwelle
- 21, 21', 21''
- Boden
- 22''
- Öffnung
- 23''
- Hinterschnitt
- 24''
- Dichtelement
