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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektroantriebseinheit, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit einem Elektromotor, der ein Motorkühlsystem umfasst, und mit einem Stromrichter, der ein Stromrichterkühlsystem umfasst, wobei der Stromrichter wenigstens eine elektronische Leistungsschalterkomponente umfasst, die mit dem Elektromotor elektrisch verbunden sind.
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Eine Elektroantriebseinheit der eingangs genannten Art ist aus der
US 2012/0 153 718 A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Elektroantriebseinheit sind ein Elektromotor, ein Stromrichter und ein Getriebe in einem mehrteiligen Gehäuse als Baueinheit integriert. Dabei ist das Getriebe zwischen dem Motor und dem Stromrichter angeordnet. Ein gemeinsames Kühlsystem ist mit dem Elektromotor, dem Stromrichter und dem Getriebe thermisch gekoppelt ist. Der Kühlmittelfluss in der Elektroantriebseinheit ist aufgeteilt. Ungefähr 20% des Kühlmittelflusses fließen zunächst durch den Rotor des Elektromotors und anschließend durch das Getriebe, während 80% zunächst durch den Stator des Elektromotors und anschließend durch den Stromrichter fließen. Der Kühlmittelfluss im Stromrichter ist wiederum aufgeteilt auf drei Kühlplatten mit Halbleiterbauteilen für die drei Phasen des Stromrichters. Ein Nachteil der dort offenbarten Elektroantriebseinheit ist, dass – obgleich diese integrierte Anordnung relativ platzsparend ausgestaltet ist – sowohl der Stromrichter als auch der Elektromotor ein nahezu gleiches Raumvolumen erfordern. Zudem ist eine Variation der Einbaulage der Elektroantriebseinheit durch die Anordnung des Getriebes zwischen Motor und Stromrichter nur eingeschränkt möglich.
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Aus der
DE 100 11 518 A1 sind verschiedene Ausführungen eines Umrichtermotors mit einem Elektromotor und einem Umrichter bekannt, insbesondere sind dort verschiedene Möglichkeiten zur Platzierung des Umrichters am Elektromotorgehäuse beschrieben. In einer der dort angegebenen Varianten ist der Umrichter in einem Gehäuse integriert, das an einer Stirnseite des Motors angebracht ist. Dabei ist das Gehäuse des Umrichters derart gestaltet, dass dessen Querschnittsfläche gleich der Querschnittsfläche des Elektromotorgehäuses ist. In einer anderen Variante ist der Umrichter in einem Gehäuse untergebracht, das an einen Teil der Oberfläche des Maschinengehäuses des Elektromotors angebracht ist. Das Gehäuse des Stromrichters kann auch um die gesamte Oberfläche des Elektromotorgehäuses angeordnet werden, wodurch die gesamte Oberfläche des Elektromotorgehäuses als Kühlfläche benutzt werden kann.
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Mit der Pressemitteilung "Neuer Antrieb spart Platz und Gewicht im Elektroauto" hat die Siemens AG die integrierte Antriebseinheit Sivetec MSA 3300 vorgestellt. Die Pressemitteilung wurde am 23.06.2015 im Internet unter der Adresse http://www.siemens.com/innovation/de/news/2014/inno_1426_2.htm abgerufen. Bei der dort vorgestellten Antriebseinheit ist der Inverter in den Motor integriert. Dazu wurde das Gehäuse des Motors entsprechend angepasst. Zur Kühlung der Antriebseinheit umströmt das kühlste Wasser zunächst thermisch kritische Bauteile, wie die IGBT-Module und den Zwischenkreiskondensator, und wird dann in den Kühlmantel des Motors geleitet. Die Wasserführung ist so ausgelegt, dass zwischen der Inverterelektronik und dem Motor eine Art Wasserschirm entsteht, der beide Einheiten thermisch voneinander entkoppelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Elektroantriebseinheit derart weiterzugebilden, dass ein nur geringer Bauraum benötigt wird und die Elektroantriebseinheit ohne weitreichende Konstruktionsänderungen in verschiedene, vorgegebene Bauräume eingepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Elektroantriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei umfasst die eingangs genannte Elektroantriebseinheit eine zum Stromrichterkühlsystem gehörende Montage-Kühleinheit, wobei die wenigstens eine elektronische Leistungsschalterkomponente mittels der Montage-Kühleinheit mit einem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist, wobei die Montage-Kühleinheit mindestens ein Kühlfeld für die wenigstens eine Leistungsschalterkomponente aufweist, wobei das Kühlfeld mit einem in der Montage-Kühleinheit angeordneten Kühlkanal derart ausgebildet ist, in der Leistungsschalterkomponente erzeugte Verlustwärme mittels eines hindurchfließenden Kühlmittels abzuführen.
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Die Anordnung der Leistungsschalterkomponenten mittels einer Montage-Kühleinheit an das Gehäuse des Elektromotors erlaubt einen kompakten Aufbau der Elektroantriebseinheit. Dies stellt eine wesentliche bauliche respektive funktionelle Verbesserung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Elektroantrieben dar. Die Montage-Kühleinheit stellt sicher, dass die Verlustwärme der Leistungsschalterkomponenten effektiv abgeführt werden kann. Da sowohl das mindestens eine Kühlfeld wie auch der damit verbundenen Kühlkanal in der Montage-Kühleinheit angeordnet sind, ist der Aufbau des Stromrichterkühlsystems einfach und störunanfällig, was besonders im Einsatz eines Elektrofahrzeugs im Hinblick die Betriebssicherheit und den Wartungsaufwand von großem Vorteil ist. Als vorteilhaft erweist sich ebenfalls, dass in einem eventuellen Reparaturfall die erfindungsgemäße Elektroantriebseinheit praktisch als komplett integrierte Antriebsstrangeinheit „en bloc“ austauschbar ist und nicht, wie im bisherigen Stand der Technik, der Austausch mehrerer, verteilt im Bauraum angeordneter Teilkomponenten erforderlich ist. Diese Tatsache bringt insbesondere in der automobiltechnischen AfterSales-Praxis Servicezeiten- und Kostenvorteile.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Leistungsschalterkomponenten mittels der Montage-Kühleinheit mit dem Gehäuse des Elektromotors (2) verbunden sind. Auch bei der Verwendung mehrerer Leistungsschalterkomponenten ergibt sich so ein kompakter Aufbau, der ebenfalls die vorbeschriebenen Vorteile aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Montage-Kühleinheit für jede Leistungsschalterkomponente ein Kühlfeld aufweist und dass die Kühlfelder mit in der Montage-Kühleinheit angeordneten Kühlkanälen miteinander verbunden sind. Mehrere Kühlfelder erlauben eine höhere Wärmetransportleistung der Verlustleistung, wie sie insbesondere bei leistungsstarken Elektroantrieben benötigt werden. So kann auch bei größeren Leistungen der Elektroantrieb kompakt aufgebaut werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Motorkühlsystem und das Stromrichterkühlsystem in Reihe miteinander kommunizieren und dass ein Kühlmitteleinlass mit dem Stromrichterkühlsystem und ein Kühlmittelauslass mit dem Motorkühlsystem verbunden sind. Das Stromrichterkühlsystem und das Motorkühlsystem sind so bezüglich des Kühlmittelflusses hintereinander geschaltet. Damit ergibt ein einfacher Aufbau der Kühlung der Elektroantriebseinheit.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, die Kühlfelder und die Kühlkanäle im Stromrichterkühlsystem in Reihe miteinander kommunizieren. Durch diese konstruktive Maßnahme ist der Aufbau des Stromrichterkühlsystems weiter vereinfacht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leistungsschalterkomponenten im Wesentlichen in einer Ebene auf der Montage-Kühleinheit befestigt. Die Anordnung der Leistungsschalterkomponenten in einer Ebene erlaubt einen Aufbau des Stromrichters mit geringer Bauhöhe sowie einen einfachen konstruktiven Aufbau der Montage-Kühleinheit.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Montage-Kühleinheit ein Basisteil umfasst, worin an einer ebenen Oberfläche für die Kühlkanäle Ausnehmungen angeordnet sind, dass die Montage-Kühleinheit weiterhin ein Deckteil umfasst, worin Durchbrüche für die Kühlfelder angeordnet sind, und dass das Deckteil aneinander grenzend mit dem Basisteil zusammengebaut die mit den Kühlfeldern verbundenen Kühlkanäle bildet. Damit ist die Montage-Kühleinheit im Wesentlichen aus zwei Konstruktionsteilen gebildet, die einfach herzustellen und zu montieren sind.
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Die Montage-Kühleinheit kann auch einstückig z.B. in Gusstechnik hergestellt werden. Diese Realisierung bietet sich insbesondere bei großen Stückzahlen an.
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Allgemein weist der Elektromotor eine Drehachse auf und umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen die Drehachse umgebenden Gehäusemantel und mit dem Gehäusemantel verbundene, axial beabstandete Gehäusestirnseitenteile umfasst.
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Eine in axialer Richtung kurze Bauform der Elektroantriebseinheit wird verwirklicht, wenn die Montage-Kühleinheit an dem Gehäusemantel angeordnet ist.
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Eine in radialer Richtung schlanke Bauform der Elektroantriebseinheit wird verwirklicht, wenn die Montage-Kühleinheit an einem der Gehäusestirnseitenteile angeordnet ist.
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Der Elektroantrieb kann als Direktantrieb ausgebildet sein. Der Elektroantrieb ist dann so ausgelegt, dass er direkt die Drehzahl zum Antrieb des Fahrzeugs hat. Dagegen ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Elektromotor mechanisch mit einem Getriebe gekoppelt ist. Dabei erlaubt die Anordnung des Stromrichters an dem Motorgehäuse die Ankopplung des Getriebes an eines der Gehäusestirnseitenteile. Die Elektroantriebseinheit zusammen mit dem Getriebe kann dann ohne größere konstruktive Änderungen an den zur Verfügung stehenden Einbauraum angepasst werden.
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Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
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1 in einem Blockbild in allgemeiner Form wesentliche Komponenten einer Elektroantriebseinheit mit Kühlsystem,
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2 in einer teilweisen Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform der Elektroantriebseinheit mit radial angeordnetem Stromrichter,
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3 in einer Schnittdarstellung eine Elektroantriebseinheit mit axial angeordnetem Stromrichter,
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4 in einer perspektivischen Ansicht die Kühlkanäle im Stromrichter und im Stator des Elektromotors,
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5 in einer perspektivischen Ansicht eine Anordnung der Kühlkanäle im Motorkühlsystem,
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6 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt der Montage-Kühleinheit mit einem Kühlfeld und Kühlkanälen sowie einer montierten Leistungsschalterkomponente,
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7 in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit mit einem seitlich angeflanschten Getriebe, wobei eine Antriebswelle des Getriebes koaxial zur Drehachse des Elektromotors angeordnet ist,
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8 in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit mit einem radial angeordneten Stromrichter und mit einem seitlich angeflanschten Getriebe, wobei eine Antriebswelle des Getriebes axial parallel zur Drehachse des Elektromotors angeordnet ist,
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9 in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit mit einem axial angeordneten Stromrichter und mit einem seitlich angeflanschten Getriebe, wobei eine Abtriebswelle des Getriebes koaxial zur Drehachse des Elektromotors angeordnet, und
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10 in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit mit einem axial angeordneten Stromrichter und mit einem seitlich angeflanschten Getriebe, wobei eine Abtriebswelle des Getriebes axial parallel zur Drehachse des Elektromotors angeordnet ist.
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1 zeigt in einem Blockbild wesentliche Komponenten einer Elektroantriebseinheit 1. Die Elektroantriebseinheit 1 weist einen Elektromotor 2 auf, der ein Motorkühlsystem 4 umfasst. Sie weist weiterhin einen Stromrichter 6 auf, der ein Stromrichterkühlsystems 8 umfasst. Die Elektroantriebseinheit 1 ist zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs ausgebildet, wobei hier der Begriff Fahrzeug als ein Oberbegriff für mobile Verkehrsmittel stehen soll, die dem Transport von Gütern (Güterverkehr), Werkzeugen (Maschinen oder Hilfsmittel) oder Personen (Personenverkehr) dienen. Je nach Anwendungsfall sollen unter dem Begriff Fahrzeug weiterhin Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge verstanden werden.
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Unter dem Begriff Stromrichter (engl. power converter) sind ruhende elektrische Geräte bzw. Anlagen – das heißt ohne bewegliche Teile, aber nicht notwendig stationär – zur Umwandlung einer eingespeisten elektrischen Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom) in die jeweils andere, oder zur Änderung charakteristischer Parameter wie der Spannung und der Frequenz zu verstehen.
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Der Elektromotor 2 ist vorzugsweise als 3-Phasen-Wechselstrom-Motor ausgebildet, wobei sowohl Asynchron-Motoren wie auch Synchron-Motoren einsetzbar sind. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass das verwendete Motorprinzip unter anderem von den Einsatzbedingungen des Elektroantriebs abhängt.
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Im Antriebsfall wird die zum Antrieb des Elektromotors 2 benötigte elektrische Energie Pel von einem elektrischen Energiespeicher wie beispielsweise einem Akkumulator oder einer Batterie geliefert, hier nicht dargestellt. Der Stromrichter 6 formt die von dem Energiespeicher gelieferte elektrische Gleichspannungsenergie in Wechselspannungsenergie um, die vom Elektromotor 2 in Antriebsenergie Pmech umgewandelt wird.
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Im Bremsfall wird aus der dem Elektromotor 2 zugeführten mechanischen Energie Pmech elektrische Wechselspannungsenergie erzeugt, die über den Stromrichter 6 als Gleichspannungsenergie Pel in den Energiespeicher zurück gespeist wird. Der in beide Richtungen mögliche Energiefluss soll durch einen Doppelpfeil 9 symbolisiert werden.
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Die im Stromrichter 6 entstehenden Stromrichterverluste PthS werden mit dem Stromrichterkühlsystems 8 und die im Elektromotor 2 entstehenden Motorverluste oder Generatorverluste PthM werden mit dem Motorkühlsystem 4 abgeführt. Die Gesamtverluste Pth der Elektroantriebseinheit 1 werden über einen Kühlkreislauf abgeführt.
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Einen grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektroantriebseinheit 1 zeigt 2 in einer Schnittdarstellung. Dargestellt ist dort eine obere Hälfte eines Gehäusemantels 10 des Elektromotors 2. Der Gehäusemantel 10 umschließt einen zylinderförmigen Innenraum 12. Der Innenraum 12 ist zur Aufnahme des Stators 40 und des Rotors 42 (siehe 3) des Elektromotors 2 ausgebildet. Die Symmetrieachse 14 des zylinderförmigen Innenraums 12 deckt sich mit der Drehachse des Elektromotors 2.
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In dem Gehäusemantel 10 sind in Längsrichtung angeordnete Statorkühlkanäle 16 zur Kühlung des Stators eingebracht, die in Reihe miteinander kommunizieren.
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Die in 2 dargestellte Variante der Elektroantriebseinheit 1 zeichnet sich durch eine an dem Gehäusemantel 10 radial von der Symmetrieachse 14 beabstandete Anordnung des Stromrichters 6 aus.
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Der Stromrichter 6 umfasst beispielsweise für jede Phase eine Leistungsschalterkomponente 18. Bei dem im Ausführungsbeispiel verwendeten 3-Phasen-Elektromotor 2 sind demnach drei Leistungsschalterkomponenten 18 vorgesehen. Unter der Leistungsschalterkomponente 18 soll ein elektronisches Bauelement mit in einem Gehäuse angeordneten und elektrisch verbundenen Halbleiterschaltern verstanden werden, die mit einem gut wärmeleitenden Träger thermisch gekoppelt sind. Zur Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes von der Leistungsschalterkomponente 18 zum Kühlkreislauf ist der wärmeleitende Träger mit einer Vielzahl von nadelförmigen Dornen 23 ausgestattet. In 2 ist lediglich eine Leistungsschalterkomponente 18 dargestellt. Alle Leistungsschalterkomponenten 18 des Stromrichters 6 sind in Reihe hintereinander auf einer ersten Ausgestaltung einer Montage-Kühleinheit 20 angeordnet, die wiederum auf der äußeren Oberseite des Gehäusemantels 10 befestigt ist, siehe auch 7 und 8.
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Die erste Ausgestaltung einer Montage-Kühleinheit 20 weist Kühlkanäle 22 auf, die einen Kühlmittelfluss zu Kühlfeldern 24 führen. Jeder Leistungsschalterkomponente 18 ist ein Kühlfeld 24 zugeordnet. Über die Kühlfelder 24 wird die von den Leistungsschalterkomponenten 18 erzeugte Verlustwärme abgeführt. Die Kühlkanäle 22 und die Kühlfelder 24 sind für den Kühlmittelfluss in Reihe miteinander verbunden.
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Die Zuführung des Kühlmittels zu der ersten Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 20 erfolgt über einen in dem Gehäusemantel 10 angeordneten Zuführkühlkanal 26. Nachdem das zugeführte Kühlmittel alle Kühlfelder 24 geströmt hat, wird es über einen Abführkühlkanal 28 in die Kühlkanäle 16 des Gehäusemantels 10 geleitet. Die Verbindungen der Kühlkanäle 22 in der ersten Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 20 und den Kühlkanälen 26 und 28 im Gehäusemantel 10 sind so ausgestaltet, beispielsweise mittels O-Ringen abgedichtet, dass aus dem Kühlkreislauf kein Kühlmittel entweichen kann.
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Als Kühlmittel kommt vorzugsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch zum Einsatz.
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Ebenfalls auf der äußeren Seite des oberen Teils des Gehäusemantels 10 ist oberhalb des Zuführkühlkanals 26 eine zum Stromrichter 6 gehörende Kondensator-Anordnung 30, der als Zwischenkreis-Kondensator oder Glättungskondensator ausgebildet ist, wärmeleitend befestigt. Der Kühlmittelfluss im Zuführkühlkanal 26 kann so auch zumindest einen Teil der Verlustwärme der Zwischenkreis-Kondensator-Anordnung 30 abführen.
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Schließlich ist oberhalb der ersten Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 20 noch eine Steuerelektronik-Baugruppe 31 befestigt. Eine Abdeckung 32 schützt den Stromrichter 6 vor Verschmutzung, Beschädigung usw.
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Hier nicht dargestellt sind die elektrischen Leistungs- und Signal-Verbindungen. Diese Verbindungen können aufgrund der Anordnung des Stromrichters 6 am Gehäusemantel 10 kurz ausgeführt werden. Lediglich die elektrischen Verbindungen vom Akkumulator und die Steuerleitung von der übergeordneten Steuerung sind zur Elektroantriebseinheit 1 zu führen.
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3 zeigt in einer Schnittdarstellung wesentliche Teile einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektroantriebseinheit 1. Auch bei der in 3 dargestellten Ausführungsform umschließt der Gehäusemantel 10 den zylinderförmigen Innenraum 12 zur Aufnahme eines Stator 40 und eines Rotors 42 des Elektromotors 2. Der Rotor 42 ist mit einer Motorwelle 43 fest verbunden, die wiederum in geeigneter Weise in zum Gehäuse gehörenden Gehäusestirnseitenteilen 44 um die Symmetrieachse 14 drehbar gelagert ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform nach 2 ist bei der Ausführung in 3 der Stromrichter 6 an einem der Gehäusestirnseitenteile 44 angeordnet. Diese Gestaltung der Elektroantriebseinheit 1 wird auch als axiale Anordnung des Stromrichters 6 an den Elektromotor 2 bezeichnet.
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Die Leistungsschalterkomponenten 18 des Stromrichters 6 sind über eine zweite Ausgestaltung einer Montage-Kühleinheit 46 mit einem der Gehäusestirnseitenteile 44 verbunden. Die zweite Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 46 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und konzentrisch zur Symmetrieachse 14 angeordnet. Zur Umwandlung der Gleichspannungsenergie in ein 3-Phasen Wechselspannungssystems werden vorliegend drei Leistungsschalterkomponenten 18 verwendet, die unter einem Winkel von ungefähr 120° auf der Montage-Kühleinheit 46 angeordnet sind.
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Auf der den Leistungsschalterkomponenten 18 gegenüberliegenden Seite ist die Zwischenkreis-Kondensator-Anordnung 30 an der Montage-Kühleinheit 46 befestigt. Die Zwischenkreis-Kondensator-Anordnung 30 ist somit zwischen den Leistungsschalterkomponenten 18 und dem Gehäusestirnseitenteil 44 angeordnet. Die Zwischenkreis-Kondensator-Anordnung 30 ist hier ringförmig ausgebildet und um die Drehachse des Motors 14 angeordnet.
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Auf die Darstellung der Steuerelektronik-Baugruppe 31 ist aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet, jedoch ist auch bei der Ausführung nach 3 die Steuerelektronik-Baugruppe 31 in der Nähe der Leistungsschalterkomponenten 18 angeordnet.
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Auch bei der zweiten Montage-Kühleinheit 46 sind – ebenso wie bei der ersten Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 20 – die den Leistungsschalterkomponenten 18 zugeordneten Kühlfelder 24 über Kühlkanäle 22 in Reihe miteinander verbunden, wie im folgenden anhand von 4 näher erläutert wird.
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung der Kühlkanäle 22 und der Kühlfelder 24 in der zweiten Montage-Kühleinheit 46 sowie die Statorkühlkanäle 16. Über einen Kühlmitteleinlass 50 wird dem Stromrichterkühlsystem 8 das Kühlmittel zugeführt. Über die Kühlkanäle 22 wird das Kühlmittel an die Kühlfelder 24 weitergeleitet. Zu erkennen ist ein einziger, sich nicht verzweigender Kühlmittelfluss über die Kühlkanäle 22 und Kühlfelder 24. In Reihe zu dem Stromrichterkühlsystem 8 ist das Motorkühlsystem 6 angeordnet. Dazu ist der Ausgang des Stromrichterkühlsystems 8 mittels einer Leitungsverbindung 51 mit einem Eingang des Motorkühlsystems 6 verbunden. Im Gehäusemantel 10 wird dann das Kühlmittel in mäanderförmig ausgebildeten Kühlkanälen 16 geführt. Über einen Kühlmittelauslass 52 verlässt das Kühlmittel die Kühlkanäle 16.
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5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein modifiziertes Motorkühlsystem 6. Dabei wird zusätzlich zum Gehäusemantel 16, der im Wesentlichen den Stator 40 kühlt, auch der Rotor 42 vom Kühlmittel durchflossen. Dazu ist die Motorwelle 43 als Hohlwelle ausgebildet und der Kühlmittelauslass 52 des Stator 40 ist mit einem in der Rotor-Hohlwelle angeordneten Rotorkühlkanal 54 verbunden. Am Ende des Rotorkühlkanals 54 wird der Kühlmittelfluss umgelenkt und durch die Rotorwelle 40 wieder zurück an einen Kühlmittelauslass 56 geführt.
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6 zeigt in einer Schnittdarstellung in einer Umgebung eines Kühlfeldes 24 einen Aufbau der Montage-Kühleinheit 20 oder 46. Bei dieser Ausführung umfasst die Montage-Kühleinheit 20 oder 46 ein plattenförmiges Basisteil 60, worin an einer ebenen Oberfläche Ausnehmungen 61 zur Bildung der Kühlkanäle 22 eingebracht sind. Ein ebenfalls plattenförmiges Deckteil 62 enthält für jeweils ein Kühlfeld einen Freiraum 64 sowie Ausnehmungen 65 zur Fortführung der Kühlkanäle 22. Der Freiraum ist hier als vollständiger Durchbruch im Deckteil 62 realisiert. Das Deckteil 62 wird aneinandergrenzend mit dem Basisteil 60 zusammengebaut zur Bildung der Kühlkanäle 22 zusammen mit den Kühlfeldern 24. Gegebenenfalls sind noch Dichtungen zwischen dem Basisteil 60 und dem Deckteil 62 vorgesehen, damit in allen Betriebszuständen ein Austritt des Kühlmittels verhindert ist.
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In den folgenden 7 bis 10 werden verschiedene Anordnungen eines Getriebes 70 an der Elektroantriebseinheit 1 dargestellt.
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7 und 8 zeigen in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit 1 mit einem auf dem Gehäusemantel 10 des Elektromotors 2 radial angeordneten Stromrichter 6. Dort ist ebenfalls die Lage der ersten Ausgestaltung der Montage-Kühleinheit 20 mit den darauf angeordneten Leistungsschalterkomponenten 18 gestrichelt dargestellt. Das Getriebe 70 ist in axialer Verlängerung der Elektroantriebseinheit 1 an einer der Gehäusestirnseitenteile 44 montiert und mit der Motorwelle 43 mechanisch gekoppelt. Über Abtriebswellen 72 wird die mechanische Energie Pmech vom Getriebe 70 abgegeben. Bei der Ausführung nach 7 sind die Abtriebswellen 72 des Getriebes 70 koaxial zur Symmetrieachse 14 ausgerichtet. Im Unterschied zur 7 sind entsprechend wie in 8 dargestellt die Abtriebswellen 72 parallel versetzt zur Symmetrieachse 14 angeordnet. Es soll darauf hingewiesen werden, dass das Getriebe 70 ohne größere konstruktive Änderungen auch an dem linken Gehäusestirnseitenteil 44 des Elektromotors 2 angeordnet werden kann, falls es der zur Verfügung stehende Bauraum erfordert.
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9 und 10 zeigen in einer Seitenansicht eine Elektroantriebseinheit 1 mit einem an einem der Gehäusestirnseitenteile 44 angeordneten Stromrichter 6. Bei dieser axialen Anordnung des Stromrichters 6 ist das Getriebe 70 an dem dem Stromrichter 6 gegenüberliegenden Gehäusestirnseitenteil 44 des Elektromotors 2 angeordnet. In 9 ist eine Ausführung der Abtriebswellen koaxial zur Symmetrieachse 14 analog zur Ausführung nach 7 dargestellt. Im Unterschied dazu zeigt 10 einer Ausgestaltung, bei der die Abtriebswellen 72 parallel versetzt zur Symmetrieachse 14 angeordnet sind.
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Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Elektroantriebseinheit liegt in einem Einbau der Erfindung als ein integrierter Antriebsstrang in den Bauraum eines Elektrofahrzeuges. Unter Aufbringung lediglich mäßig aufwendiger Anpassungen ist alternativ eine Verwendung der Elektroantriebseinheit in einem Bauraum eines Hybridfahrzeuges möglich und gegenüber dem herkömmlichen Stand der Technik vorteilhaft.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0153718 A1 [0002]
- DE 10011518 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- MSA 3300 [0004]
- http://www.siemens.com/innovation/de/news/2014/inno_1426_2.htm [0004]
