DE102017223491A1

DE102017223491A1 - Elektromaschinenanordnung

Info

Publication number: DE102017223491A1
Application number: DE102017223491.1A
Authority: DE
Inventors: Jason Cox; Andreas Schlinke
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-06-27
Also published as: US10879758B2; US20190199159A1; CN109951003A; CN109951003B

Abstract

Elektromaschinenanordnung, umfassend zwei Elektromaschinen (2, 3) mit jeweils einem Gehäuse (4, 5), wobei jedes Gehäuse (4, 5) einen Maschinenraum (12, 13) mit einer Rotor-Stator-Anordnung (6, 7) und einen einen Teil eines zwischen den Maschinenräumen (12, 13) ausgebildeten, zu den Maschinenräumen hin abgedichteten Resolverraums (20) bildenden Resolverraumabschnitt (18, 19) aufweist, wobei die Gehäuse (4, 5) mit ihren Resolverraumabschnitten (18, 19) aneinander anschließend und einander zum Resolverraum (20) ergänzend miteinander verbunden sind, wobei mehrere den Maschinenräumen (12, 13) und dem Resolverraum (20) zugeordnete Druckausgleichselemente (21, 22, 24, 25) vorgesehen sind, wobei zwischen dem Resolverraum (20) und zumindest einem der benachbarten Maschinenräume (12, 13) ein Druckausgleichselement (24, 25) angeordnet ist, so dass der Druckausgleich zwischen dem Resolverraum (20) und dem gekoppelten Maschinenraum (12, 13) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschinenanordnung, umfassend zwei Elektromaschinen mit jeweils einem Gehäuse, wobei jedes Gehäuse einen Maschinenraum mit einer Rotor-Stator-Anordnung und einen einen Teil eines zwischen den Maschinenräumen ausgebildeten, zu den Maschinenräumen hin abgedichteten Resolverraums bildenden Resolverraumabschnitt aufweist, wobei die Gehäuse mit ihren Resolverraumabschnitten aneinander anschließend und einander zum Resolverraum ergänzend miteinander verbunden sind, wobei mehrere den Maschinenräumen und dem Resolverraum zugeordnete Druckausgleichselemente vorgesehen sind.
Eine solche Elektromaschinenanordnung kommt beispielsweise als Hinterachsantrieb bei einem elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug zum Einsatz. Die Elektromaschinenanordnung umfasst zwei separate Elektromaschinen, von denen die eine den rechten Achsteil und damit das rechte Hinterrad und die andere den linken Achsteil und damit das linke Hinterrad antreibt. Jede Elektromaschine weist ein üblicherweise aus Metallguss gefertigtes Gehäuse auf, wobei in einer einen Maschinenraum bildenden, topfartigen Ausnehmung eine Rotor-Stator-Anordnung aufgenommen ist. Dieser Raum kann von einem Kühlmittel durchströmt werden, um die Elektromaschine respektive die Arbeitskomponenten zu kühlen. Um einen für die Elektromaschinenanordnung einheitlichen, geschlossenen Kühlmittelraum zu schaffen, werden die Gehäuse mit ihren offenen Stirnseiten aneinander befestigt, so dass sich einerseits der Resolverraum schließt und ausbildet, andererseits aber auch die Maschinenräume miteinander verbunden sind. Üblicherweise sind die beiden Rotor-Stator-Anordnungen über eine gemeinsame Rotorwelle, durch die ein Kühlmittel strömen kann, miteinander verbunden.
Um einen Druckausgleich zwischen dem Inneren der Gehäuse und der Umgebung zu ermöglichen, sind eine Mehrzahl an Druckausgleichselementen vorgesehen. So ist jeder Maschinenraum über mindestens ein Druckausgleichselement zur Umgebung hin entlüftbar, ebenso ist der Resolverraum über wenigstens ein Druckausgleichselement zur Umgebung hin entlüftbar. Die Druckausgleichselemente sind an der Mantelfläche des jeweiligen Gehäuses vorgesehen. Das oder die Druckausgleichselemente, die dem Resolverraum zugeordnet sind, befinden sich im Bereich der Schnittstelle der beiden Gehäuse, resultierend aus dem Umstand, dass die beiden Gehäuse geometrisch identisch, jedoch um 180° zueinander angeordnet sind. Jedes Druckausgleichselement stellt folglich eine Schnittstelle zur Umgebung dar.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Elektromaschinenanordnung anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Elektromaschinenanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Resolverraum und zumindest einem der benachbarten Maschinenräume ein Druckausgleichselement angeordnet ist, so dass der Druckausgleich zwischen dem Resolverraum und dem gekoppelten Maschinenraum erfolgt.
Anders als bisher erfolgt der Druckausgleich nicht zwischen Resolverraum und Umgebung, sondern zwischen Resolverraum und wenigstens einem der benachbarten Maschinenräume. Das heißt, dass das Druckausgleichselement in einer Trennwand so angeordnet ist, die den Resolverraum vom benachbarten Maschinenraum trennt. Dies führt dazu, dass die Anzahl der Schnittstellen zur Umgebung reduziert wird, da der Druck des Resolverraums quasi gehäuseintern ausgeglichen wird. Ein etwaiger Überdruck im Resolverraum wird also zum Maschinenraum hin ausgeglichen, wobei ein dann dort möglicherweise gegebener Überdruck über das maschinenraumseitige Druckausgleichselement an die Umgebung ausgeglichen wird. Durch die Reduktion der Schnittstellen nach außen kann die Gefahr des Eintritts von Feuchtigkeit über ein solches Druckausgleichselement in das Anordnungsinnere reduziert werden.
Bevorzugt ist der Resolverraum über jeweils ein Druckausgleichselement mit beiden Maschinenräumen gekoppelt, so dass eine mögliche Entlüftung zu beiden Maschinenräumen hin möglich ist.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das oder beide Druckausgleichselemente, die den Resolverraum mit dem oder den Maschinenräumen koppeln, oberhalb eines im Resolverraum vorgesehenen Sammelabschnitts für Leckagewasser angeordnet sind. Der Resolverraum ist mit einem unten im Resolverraum vorgesehenen Sammelabschnitt ausgebildet, in dem sich etwaiges Leckagefluid, üblicherweise eine Kühlflüssigkeit, das beispielsweise über Lagerstellen, an denen die Rotorwellen an der Trennwand, die den Resolverraum zum benachbarten Maschinenraum trennt, gelagert sind, eindringen kann, sammeln kann. Werden nun erfindungsgemäß das oder die Druckausgleichselemente oberhalb dieses Sammelabschnitts angeordnet, so wird trotz gehäuseinterner Entlüftung des Resolverraums zu dem oder den Maschinenräumen hin vermieden, dass aus dem Resolverraum respektive dem Sammelabschnitt etwaiges Leckagefluid in den jeweiligen Maschinenraum, also den Aktivraum mit der Rotor-Stator-Anordnung, treten kann. Das heißt, dass eine Leckage vom Resolverraum zu dem oder den Maschinen- oder Aktivräumen vermieden wird.
Wie beschrieben ist jeder Maschinenraum über mindestens ein Druckausgleichselement zur Umgebung hin entlüftbar. Positionsmäßig ist es zweckmäßig, wenn die Druckausgleichselemente an Positionen oberhalb einer Watlinie angeordnet sind, also einer Linie, bis zu welcher das Fahrzeug in Wasser eintauchen kann, ohne dass seine Funktion beeinträchtigt wird. Da wie ausgeführt die beiden Maschinengehäuse identisch, lediglich spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind, ist bei der Auslegung der Gehäuse die Position der jeweiligen Aufnahmen, in denen die Druckausgleichselemente positioniert werden, entsprechend zu wählen, so dass im Montagezustand die Druckausgleichselemente entsprechend hoch positioniert sind.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Druckausgleichselemente, über die die Maschinenräume entlüftbar sind, an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Gehäuse angeordnet sind. Die Stirnseiten der Gehäuse sind über entsprechende Gehäusedeckel geschlossen. Diese Gehäusedeckel, die natürlich - ebenso wie die beiden Gehäuse zueinander im Bereich der mittigen Schnittstelle - über entsprechende Dichtmittel oder Dichtelemente abgedichtet sind, sind auf einfache Weise mit den entsprechenden Aufnahmen für ein oder gegebenenfalls auch mehrere Druckausgleichselemente pro Maschinenhälfte ausrüstbar, so dass die entsprechende Positionierung der Druckausgleichselemente in einer entsprechenden Gehäusehöhe ohne weiteres realisiert werden kann.
Neben der Elektromaschinenanordnung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine derartige Elektromaschinenanordnung, insbesondere als Hinterachsantrieb.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Elektromaschinenanordnung einer ersten Ausführungsform, und
2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromaschinenanordnung einer zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Elektromaschinenanordnung 1, umfassend eine erste Elektromaschine 2 sowie eine zweite Elektromaschine 3. Jede Elektromaschine 2, 3 weist ein Gehäuse 4, 5 auf, in dem jeweils eine entsprechende Rotor-Stator-Anordnung 6, 7 umfassend jeweils einen Stator 8, 9 und einen Rotor 10, 11 aufgenommen ist.
Jedes Gehäuse 4, 5 ist quasi topfartig ausgeführt und an einer Seite offen, so dass jedes Gehäuse 4, 5 einen Maschinenraum 12, 13 aufweist, in dem die jeweilige Rotor-Stator-Anordnung 6, 7 aufgenommen ist. Der Rotor 10, 11 ist natürlich in an sich bekannter Weise auf einer entsprechenden Abtriebswelle angeordnet, um das jeweilige, mit der Abtriebswelle gekoppelte Rad anzutreiben. Er rotiert innerhalb des jeweiligen Stators 8, 9, wie durch die Doppelpfeile P dargestellt ist.
An den voneinander entfernten Stirnseiten weist das jeweilige Gehäuse 4, 5 einen es schließenden Deckel 14, 15 auf. Mit ihren aneinander anstoßenden Stirnseiten 16, 17 liegen die beiden Gehäuse 4, 5 aneinander an. In diesem Bereich sind die beiden Gehäuse 4, 5 so ausgebildet, dass jedes Gehäuse einen Resolverraumabschnitt 18, 19 aufweist, wobei sich die beiden Resolverraumabschnitte 18, 19 zu einem mittig zwischen den beiden Maschinenräumen 12, 13 befindlichen Resolverraum 20 ergänzen. In diesem ist in an sich bekannter Weise eine Einrichtung zur Positionsauflösung der Position des jeweiligen Rotors 10, 11 zum Stator 8, 9 aufgenommen.
Der grundsätzliche Aufbau und die Funktion einer solchen Elektromaschinenanordnung ist hinlänglich bekannt. 1 ist eine reine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der wesentlichen Komponenten.
Dargestellt sind zwei Druckausgleichselemente 21, 22, die den beiden Maschinenräumen 12, 13 zugeordnet sind. Dargestellt ist jeweils ein Druckausgleichselement 21, 22, selbstverständlich können an den jeweiligen Gehäusen 4, 5 auch mehrere solcher Druckausgleichselemente, die jeweils einem der Maschinenräume 12, 13 zugeordnet sind, vorgesehen sein. Die Druckausgleichselemente 21, 22 sind in den Umfangswandabschnitten der Gehäuse 4, 5 angeordnet, befinden sich also an der unteren und der oberen Seite. In den Gehäusen 4, 5 sind entsprechende Aufnahmen ausgebildet, in die die entsprechenden Druckausgleichselemente 21, 22 eingesetzt werden. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die beiden Gehäuse 4, 5 identisch ausgeführt sind, jedoch spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind.
Das heißt, dass nur ein Gehäusetyp vorgehalten werden muss, um die Elektromaschinenanordnung 1 zu bilden, die Gehäuse 4, 5 sind lediglich mit ihren Stirnseiten 16, 17 umgekehrt zueinander anzuordnen. Über die Druckausgleichselemente 21, 22 kann ein etwaiger Überdruck innerhalb der Maschinenräume 12, 13 zur Umgebung hin abgeleitet werden, also eine Entlüftung stattfinden.
Auch ein etwaiger Überdruck im Resolverraum 20 kann ausgeglichen werden, jedoch nicht zur Umgebung, wie dies bisher der Fall ist, sondern in einen der beiden Maschinenräume 12, 13. Zu diesem Zweck ist in der entsprechenden Trennwand 23, 24, über die der Resolverraum 20 zum Maschinenraum 12 respektive 13 getrennt ist, jeweils wenigstens ein Druckausgleichselement 25, 26 angeordnet. Über die Druckausgleichselemente 25, 26 kann ein etwaiger Überdruck im Resolverraum 20 entweder in den Maschinenraum 12 oder den Maschinenraum 13 abgeleitet werden, ein etwaiger Überdruck im jeweiligen Maschinenraum 12, 13 kann sodann über die Druckausgleichselemente 21, 22 zur Umgebung hin abgeleitet werden. Das heißt, dass der Resolverraum 20 gehäuseintern entlüftet wird, eine Schnittstelle zur Umgebung ist, anders als bisher, nicht mehr vorgesehen. Die Druckausgleichselemente 25, 26 liegen einander ebenfalls gegenüber, resultierend aus dem Umstand, dass die beiden Gehäuse 4, 5 identisch, jedoch spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind.
Des Weiteren befindet sich im Resolverraum 20 ein Sammelabschnitt 27 für etwaiges Leckagewasser, das aus dem Kühlkreislauf, der innerhalb der Elektromaschinenanordnung 1 realisiert ist, in den Resolverraum eindringen kann. Die Maschinenräume 12, 13 sind so miteinander verbunden, dass sich etwaige Kühlmittelkanäle oder die Maschinenräume 12, 13 selbst ergänzen respektive miteinander kommunizieren, so dass durch die Kühlmittelkanäle oder die Maschinenräume 12, 13 selbst ein Kühlmittel strömen kann, um die jeweilige Rotor-Stator-Anordnung 6, 7 zu kühlen. Das Kühlmittel kann nur innerhalb der Gehäuse 4, 5 zirkulieren, das heißt, dass diese quasi über einen gemeinsamen, geschlossenen Kühlmittelkreislauf verfügen. Es ist aber auch denkbar, das Kühlmittel beispielsweise am Gehäuse 4 zuzuführen und am Gehäuse 5 abzuführen und einer Kühleinrichtung zuzuführen, von der es dann wieder dem Gehäuse 4 zugeführt wird. Das heißt, dass in diesem Fall die Elektromaschinenanordnung 1 in einen externen Kühlmittelkreislauf eingebunden wäre. Über diesen Kühlmittelkreislauf, sei er intern, sei er extern, ist es möglich, dass in den an sich abgedichteten Resolverraum 20 beispielsweise über Lagerstellen, an denen die Rotorwellen beispielsweise an den Gehäusewänden 23 oder 24 aufgelagert sind, in den Resolverraum 20 eindringen kann. Dieses sammelt sich im Bereich des Sammelabschnitts 27. Da ersichtlich das untere Druckausgleichselement 26 oberhalb dieses Sammelabschnitts 27 liegt, wird durch seine Positionierung vorteilhaft verhindert, dass etwaiges Leckagefluid aus dem Sammelabschnitt 27 über ein Druckausgleichselement in den jeweils benachbarten Maschinenraum 12, 13 treten kann.
2 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Elektromaschinenanordnung 1, die der aus 1 entspricht. Anders ist lediglich, dass bei der Ausgestaltung gemäß 2 die beiden Druckausgleichselemente 21, 22 nicht am jeweiligen zylindrischen Wandabschnitt der Gehäuse 4, 5, sondern am Gehäusedeckel 14, 15, also stirnseitig angeordnet sind. Damit befinden sie sich, verglichen mit der Anordnung aus 1, etwas höher (im Falle des Druckausgleichselements 21) bzw. niedriger (im Falle des Druckausgleichselements 22), verglichen mit der Ausgestaltung gemäß 1. Das untere Druckausgleichselement 21 befindet sich dabei in einer Position, die oberhalb einer Watlinie 28 liegt. Diese Watlinie ist eine Höhe, bis zu welcher die Elektromaschinenanordnung unter Wasser geführt werden kann, ohne dass mit Funktionseinbußen zu rechnen ist. Dadurch, dass das Druckausgleichselement 21 oberhalb dieser Watlinie 28 positioniert ist, wird verhindert, dass bei einem etwaigen Eintauchen der Elektromaschinenanordnung 1 im Wasser über das Druckausgleichselement 21 Wasser in den jeweiligen zugeordneten Maschinenraum dringen kann.

Claims

Elektromaschinenanordnung, umfassend zwei Elektromaschinen (2, 3) mit jeweils einem Gehäuse (4, 5), wobei jedes Gehäuse (4, 5) einen Maschinenraum (12, 13) mit einer Rotor-Stator-Anordnung (6, 7) und einen einen Teil eines zwischen den Maschinenräumen (12, 13) ausgebildeten, zu den Maschinenräumen hin abgedichteten Resolverraums (20) bildenden Resolverraumabschnitt (18, 19) aufweist, wobei die Gehäuse (4, 5) mit ihren Resolverraumabschnitten (18, 19) aneinander anschließend und einander zum Resolverraum (20) ergänzend miteinander verbunden sind, wobei mehrere den Maschinenräumen (12, 13) und dem Resolverraum (20) zugeordnete Druckausgleichselemente (21, 22, 24, 25) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Resolverraum (20) und zumindest einem der benachbarten Maschinenräume (12, 13) ein Druckausgleichselement (24, 25) angeordnet ist, so dass der Druckausgleich zwischen dem Resolverraum (20) und dem gekoppelten Maschinenraum (12, 13) erfolgt.
Elektromaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolverraum (20) über jeweils ein Druckausgleichselement (24, 25) mit beiden Maschinenräumen (12, 13) gekoppelt ist.
Elektromaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder beide Druckausgleichselemente (24, 25) oberhalb eines im Resolverraum (20) vorgesehenen Sammelabschnitts (26) für Leckagewasser angeordnet sind.
Elektromaschinenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckausgleichselemente (21, 22), über die die Maschinenräume (12, 13) entlüftbar sind, gesehen in Hochrichtung der Elektromaschinenanordnung (1), oberhalb einer Watlinie (27) angeordnet sind.
Elektromaschinenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichselemente (21, 22), über die die Maschinenräume (12, 13) entlüftbar sind, an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Gehäuse (4, 5) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug umfassend eine Elektromaschinenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.