DE102015102849A1

DE102015102849A1 - Elektromaschine für den Einsatz im Kfz-Bereich

Info

Publication number: DE102015102849A1
Application number: DE102015102849.2A
Authority: DE
Inventors: Broder Sönnichsen; Pascal Gaßmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einem Gehäuse (20), in dem ein Lagerschild (22), eine Statoranordnung (24) und eine Rotoranordnung (26) angeordnet sind, wobei die Statoranordnung (24) einen in Axialrichtung verlaufenden Statorträger (28) aufweist, der einen Statorkörper (30) mit Statorspulen (32) aufnimmt und wobei ein Kühlkreislauf (42) mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass vorgesehen ist, der zumindest eine Kühlkanalanordnung (44) im Statorträger (28) besitzt, wobei der Kühlkreislauf (42) zusätzlich eine zweite Kühlkanalanordnung (58) im Lagerschild (22) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im Kfz-Bereich mit einem Gehäuse, in dem ein Lagerschild, eine Statoranordnung und eine Rotoranordnung angeordnet sind, wobei die Statoranordnung einen in Axialrichtung verlaufenden Statorträger aufweist, der einen Statorkörper mit Statorspulen aufnimmt, und wobei ein Kühlkreislauf mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass vorgesehen ist, der zumindest eine Kühlkanalanordnung im Statorträger besitzt.
Derartige Elektromaschinen sind hinlänglich bekannt. Insbesondere für den Einsatz im Kfz-Bereich, und hierbei in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, nimmt die Bedeutung von Elektromaschinen mehr und mehr zu. Aufgrund des Elektrowiderstandes der Statorspulen erzeugt jede elektrische Rotationsmaschine Wärme, die insbesondere bei Elektromaschinen mit einer hohen Leistung über entsprechende Kühlsysteme abzuführen ist. Eine derartige Elektromaschine ist beispielsweise aus der DE 10 2011 054 292 A1 bekannt, bei der ein Kühlkreislauf vorgesehen ist, der eine Kühlkanalanordnung im Statorträger aufweist. Insbesondere der immer geringere zur Verfügung stehende Bauraum erfordert eine bessere Kühlleistung, wobei eine benachbarte Anordnung von heißen Komponenten oder Bauteilen des Antriebsstranges eine zusätzliche Erhöhung der Kühlleistung der Elektromaschine erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine erhöhte Kühlleistung bei einer gattungsgemäßen Elektromaschine zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlkreislauf zusätzlich eine zweite Kühlkanalanordnung im Lagerschild aufweist. Hierdurch wird auf einfache Weise ohne den Bauraum zusätzlich zu vergrößern eine wesentliche Flächenvergrößerung des Kühlkreislaufes im Gehäuse der Elektromaschine gewährleistet, wodurch die Kühlung der Elektromaschine wesentlich verbessert wird.
In besonders vorteilhafter Weise ist die zweite Kühlkanalanordnung in einem Lagerdeckel des Lagerschildes vorgesehen und erstreckt sich in tangentialer Richtung. Hierdurch ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, die groß ausgeführte Deckelfläche des Lagerschildes als Kühlfläche zu nutzen. Eine weitere Steigerung der Kühlleistung wird dadurch erreicht, dass die zweite Kühlkanalanordnung Kühlrippen aufweist.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Elektromaschine sind die erste und die zweite Kühlkanalanordnung hinsichtlich des Kühlmittelflusses parallel zueinander angeordnet. In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform sind die erste und die zweite Kühlkanalanordnung hinsichtlich des Kühlmittelflusses seriell zueinander angeordnet.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 schematisch einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug,
2 eine Schnittansicht einer Elektromaschine,
3 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Elektromaschine mit einer im Lagerschild vorgesehenen zweiten Kühlkanalanordnung, und
4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Elektromaschine mit einer im Lagerschild vorgesehenen zweiten Kühlkanalanordnung.
1 zeigt beispielhaft einen Hybridantriebsstrang 2 für ein Kraftfahrzeug. Der Hybridantriebsstrang 2 ist hier als paralleler Hybridantrieb ausgebildet. Er weist einen Verbrennungsmotor 4, eine Elektromaschine 6, die im vorliegenden Fall auch als Generator betrieben werden kann, eine Hochspannungsquelle 8, eine Trennkupplung 10 und ein Doppelkupplungsgetriebe 12 auf, das über ein Differential ein Drehmoment auf die hinteren Räder 16 überträgt. Des Weiteren ist eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen, die abhängig von Fahrparametern den geeigneten Antriebsmodus auswählt. Insbesondere beim reinen elektrischen Fahrbetrieb oder auch bei der Rekuperation von Bremsenergie kann die Elektromaschine 6 sehr heiß werden und benötigt dementsprechend eine ausreichende Kühlung. Auch die Bauraumnähe zum Antriebsstrang kann in bestimmten Betriebssituationen eine erhöhte Kühlleistung erfordern.
2 zeigt in einer Schnittansicht die Elektromaschine 6 aus 1. Die Elektromaschine 6 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem im Wesentlichen ein Lagerschild 22, eine Statoranordnung 24 und eine Rotoranordnung 26 angeordnet sind. Die Statoranordnung 24 besteht hierbei auf bekannte Weise aus einem in Axialrichtung verlaufenden Statorträger 28, auf dem ein Statorkörper 30 mit Statorspulen 32 vorgesehen ist. Die Rotoranordnung 26, die als sogenannte außenliegende Rotoranordnung ausgeführt ist, besitzt einen Rotorkörper 34, der auf bekannte Weise Permanentmagnete 36 aufweist und der mittels einer Rotorwelle 38 über Wälzlager 40 drehbar im Statorträger 28 gelagert ist.
Zur Kühlung der Elektromaschine 6 ist ein Kühlkreislauf 42 (siehe hierzu 3 und 4) vorgesehen, von dem in 2 lediglich eine Kühlkanalanordnung 44 im Statorträger 28 dargestellt ist. Desweiteren weist der Rotorkörper 34 noch ein Einsatzteil 46 mit einer Innenverzahnung 48 auf, das zur entsprechenden formschlüssigen Verbindung mit einer nicht weiter dargestellten Eingangs- bzw. Abtriebswelle dient, je nachdem, ob die Elektromaschine 6 als Generator oder Elektromotor betrieben wird.
3 zeigt nun in einer Seitenansicht die Elektromaschine 6 aus 1. Dargestellt ist das Gehäuse 20, das auf bekannte Weise einen Lagerdeckel 48 des Lagerschildes 22 aus 2 aufweist. Der Lagerdeckel 48 besitzt einen Kühlmitteleinlasskanal 50 und einen Kühlmittelauslasskanal 52, die auf bekannte Weise mit einem schematisch angedeuteten Kühlmitteleinlass 54 und einem schematisch angedeuteten Kühlmittelauslass 56 korrespondieren. Desweiteren ist eine zweite Kühlkanalanordnung 58 vorgesehen, die über Kühlrippen 60 verfügt, um die wirksame Kühlfläche zu erhöhen. Die zweite Kühlkanalanordnung 58 schließt sich direkt an den jeweiligen Kühlmitteleinlasskanal 50 und den jeweiligen Kühlmittelauslasskanal 52 an und durchströmt den Lagerdeckel 48 in tangentialer Richtung.
An den Kühlmitteleinlasskanal 50 schließt sich eine Bohrung 62 an, die die erste Kühlkanalanordnung 44 im Statorträger 28 mit dem Kühlmitteleinlasskanal 50 verbindet. Dem Kühlmittelauslasskanal 52 ist eine zweite Bohrung 64 vorgeschaltet, die ebenfalls die Kühlkanalanordnung 44 mit dem Kühlmittelauslasskanal 52 verbindet. Die erste und die zweite Kühlkanalanordnung 44, 58 sind also hinsichtlich des Kühlmittelflusses parallel zueinander angeordnet. Die zweite Kühlkanalanordnung 58 sowie der Kühlmitteleinlasskanal und der Kühlmittelauslasskanal können durch ein geeignetes, nicht weiter dargestelltes Abdeckblech auf einfache Weise verschlossen werden.
4 zeigt eine zweite alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromaschine 6. Auch hier ist die zweite Kühlkanalanordnung 58 im Lagerdeckel 48 des Lagerschildes 22 vorgesehen. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform ist ein zweiter Kühlmitteleinlasskanal 66 vorgesehen, der den Kühlmitteleinlass 54 und die erste Kühlkanalanordnung 44 über eine Bohrung 68 verbindet. Aus einer Bohrung 70 tritt dann das Kühlmittel, das die erste Kühlkanalanordnung 44 durchströmt hat, über einen zweiten Kühlmitteleinlasskanal 72 in die zweite Kühlkanalanordnung 58 ein, um die zweite Kühlkanalanordnung 58 über einen Kühlmittelauslasskanal 74 und den Kühlmittelauslass 56 zu verlassen. Die erste und die zweite Kühlkanalanordnung 44, 58 sind also hinsichtlich des Kühlmittelflusses seriell zueinander angeordnet.
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 102011054292 A1 [0002]

Claims

Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einem Gehäuse (20), in dem ein Lagerschild (22), eine Statoranordnung (24) und eine Rotoranordnung (26) angeordnet sind, wobei die Statoranordnung (24) einen in Axialrichtung verlaufenden Statorträger (28) aufweist, der einen Statorkörper (30) mit Statorspulen (32) aufnimmt und wobei ein Kühlkreislauf (42) mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass vorgesehen ist, der zumindest eine Kühlkanalanordnung (44) im Statorträger (28) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (42) zusätzlich eine zweite Kühlkanalanordnung (58) im Lagerschild (22) aufweist.
Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlkanalanordnung (58) in einem Lagerdeckel (48) des Lagerschildes (22) vorgesehen ist und sich in tangentialer Richtung erstreckt.
Elektromaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlkanalanordnung (58) Kühlrippen (60) aufweist.
Elektromaschine nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kühlkanalanordnung (44, 58) hinsichtlich des Kühlmittelflusses parallel zueinander angeordnet sind.
Elektromaschine nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kühlkanalanordnung (44, 58) hinsichtlich des Kühlmittelflusses seriell zueinander angeordnet sind.