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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschine und mit einer Steuereinheit, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs.
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Eine Antriebseinheit besteht dabei aus einer elektrischen Maschine und aus einer Steuereinheit, die beide in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Steuereinheit ist dabei beispielsweise als Pulswechselrichter ausgebildet. Dabei weist die elektrische Maschine typischerweise einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Pulswechselrichter mit der Wicklung des Stators elektrisch zu verbinden ist.
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Die elektrische Maschine ist in einem flüssigkeitsgefüllten ersten Gehäusebereich angeordnet, um eine Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschine realisieren zu können. Der Pulswechselrichter hingegen ist in einem zweiten Gehäusebereich angeordnet, der trocken ausgeführt ist und ohne Flüssigkeitsfüllung auskommt, damit die elektrischen Komponenten des Pulswechselrichters nicht beschädigt oder kurzgeschlossen werden. Zwischen dem ersten Gehäusebereich und dem zweiten Gehäusebereich ist daher eine Trennwand vorgesehen, um die Trennung der beiden Gehäusebereiche fluiddicht zu erreichen. Dennoch muss die elektrische Maschine in dem ersten Gehäusebereich mit dem Pulswechselrichter in dem zweiten Gehäusebereich elektrisch verbunden sein, um eine Steuerung der elektrischen Maschine vornehmen zu können.
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Die
DE 10 2015 122 342 A1 offenbart ein Gehäuse und einen Pumpenraum innerhalb des Gehäuses, sowie eine Steuerungselektronik, welche in einem Gehäusebereich außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Die
DE 10 2011 101 932 A1 betrifft eine elektrische Maschine mit einem Maschinengehäuse zur Aufnahme eines Stators und eines Rotors, welche mit Verbindungsleitungen zur elektrischen Anschlusskontaktierung verbundenen sind, sowie eine einen Leitungskanal abdeckende Trennplatte zur Aufnahme der Verbindungsleitungen, welche eine Anzahl von Isolierbuchsen aufweist, welche mit den Verbindungsleitungen verbunden sind.
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Die
DE 10 2017 123 589 A1 beschreibt eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einer elektronischen Steuereinheit, welche über flexible Stromschienen miteinander verbunden sind.
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Die
JP 2004-343960 A offenbart eine Antriebseinheit, bei welcher in die Trennwand ein elektrisch leitender Bolzen elektrisch isoliert und abgedichtet eingesetzt ist, welcher beiderseits der Trennwand elektrisch kontaktiert ist. Damit ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, dass eine Vielzahl solcher Bolzen abgedichtet in der Trennwand einzusetzen sind, was erheblichen Montageaufwand bedeutet und bei der Vielzahl von Bolzen auch zu einer Gefahr einer mangelnden Dichtheit der Trennwand führt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit zu schaffen, die hinsichtlich der Montage und der Abdichtung verbessert ist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschine und mit einer Steuereinheit, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antriebseinheit ein Gehäuse mit einem ersten Gehäusebereich und mit einem zweiten Gehäusebereich aufweist und das Gehäuse über eine Trennwand zwischen dem ersten Gehäusebereich und dem zweiten Gehäusebereich verfügt, zum abgedichteten Trennen des ersten Gehäusebereichs von dem zweiten Gehäusebereich, wobei die elektrische Maschine in dem ersten Gehäusebereich angeordnet ist und die Steuereinheit in dem zweiten Gehäusebereich angeordnet ist, wobei die Trennwand eine Durchgangsöffnung aufweist, welche von einer plattenartigen Montagebrille abgedichtet abgedeckt wird, wobei die Montagebrille mit einer Mehrzahl von Eingriffsöffnungen versehen ist, in welche elektrisch leitende Bolzen abgedichtet eingreifen, wobei die Bolzen formschlüssig in der Montagebrille gehalten sind. Dadurch werden die Bolzen sicher und einfach montiert, weil sie in der Montagebrille vormontierbar sind und nicht in der Trennwand selbst kompliziert montiert werden müssen. Auch sind sie dann mit der Montagebrille einfach austauschbar.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn die Montagebrille mittels einer zwischengelegten Dichtung an der Trennwand um die Durchgangsöffnung abgedichtet befestigt ist. Dadurch wird die Montagebrille sicher gegen die Trennwand abgedichtet befestigt, so dass Leckagen in diesem Bereich vermieden werden können.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn die Bolzen auf einer Seite der Montagebrille jeweils mit einem Absatz an der Montagebrille anliegen und auf der anderen Seite der Montagebrille mit einem Verbindungselement verbunden sind, welches an einem Absatz der Montagebrille anliegt, so dass der jeweilige Bolzen formschlüssig in der Montagebrille gehalten ist. Dadurch wird eine definierte Positionierung der Bolzen relativ zur Montagebrille erreicht, so dass die Bolzen keine Relativbewegung zur Montagebrille erzeugen, was die Dauerhaltbarkeit begrenzen würde.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn der jeweilige Bolzen zumindest eine umlaufende Dichtung, bevorzugt eine Mehrzahl umlaufender Dichtungen aufweist, welche an einer Innenwand der jeweiligen Eingriffsöffnung abdichtend anliegt bzw. anliegen. Damit wird eine sichere Abdichtung des Bolzens in der Eingriffsöffnung erreicht, so dass der Nassraum mit der darin angeordneten elektrischen Maschine sicher von dem Trockenraum mit der darin angeordneten Steuereinheit getrennt werden kann.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der jeweilige Bolzen einen zylindrischen Bereich aufweist, welcher zumindest eine umlaufende Nut oder eine Mehrzahl umlaufender Nuten aufweist, in welche die umlaufenden Dichtungen eingebracht sind. Damit wird die Anordnung der Dichtungen lagerichtig und dauerhaft sicher erreicht.
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Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn das Verbindungselement eine elektrisch leitende Platte ist, welche mit dem Bolzen verbunden ist, insbesondere mittels einer Schraube mit dem Bolzen verschraubt ist. Dadurch kann ein formschlüssiges Anlegen an der Montagebrille zum definierten Halten des Bolzens erfolgen.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die elektrisch leitende Platte abgewinkelt ist und einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweist, wobei der erste Schenkel mit dem Bolzen verbunden ist, wie verschraubt ist, und der zweite Schenkel mit Anschlüssen der Steuereinheit elektrisch kontaktiert ist, insbesondere elektrisch leitend verschraubt ist. Damit wird einerseits der Bolzen elektrisch angeschlossen und andererseits kann eine direkte Kontaktierung der Steuereinheit erfolgen.
Bevorzugt ist es auch, wenn die Bolzen mit der elektrischen Maschine mittels Leitungen verbunden sind oder dass die Wicklungen der elektrischen Maschine direkt mit den Bolzen verbunden sind. So kann auch eine dauerhafte elektrische Kontaktierung der elektrischen Maschine erreicht werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die elektrische Maschine und die Steuereinheit in einer axialen Richtung bezüglich der Welle der elektrischen Maschine benachbart zueinander angeordnet sind. Damit wird eine bauraumsparende Anordnung erreicht, insbesondere auch, wenn in dem Gehäuse auch weiterhin ein Getriebe untergebracht ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit ein Pulswechselrichter ist oder einen Pulswechselrichter umfasst.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,
- 2 eine weiteren Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,
- 3 eine perspektivische Darstellung der Montagebrille gemäß 2,
- 4 eine Explosionsdarstellung der Montagebrille gemäß 2, und
- 5 eine weitere Schnittdarstellung der Montagebrille.
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Die 1 zeigt eine Antriebseinheit 1 mit einem Gehäuse 2, in welchem eine elektrische Maschine 3 und eine Steuereinheit 4 angeordnet sind. Die Antriebseinheit 1 mit ihrer elektrischen Maschine 3 dient beispielsweise dem Anrieb eines Kraftfahrzeugs, also zu seiner Fortbewegung. Grundsätzlich könnte die Antriebseinheit 1 jedoch auch anderweitig eingesetzt werden.
Die elektrische Maschine 3 ist dabei in einem ersten Gehäusebereich 5 angeordnet, welcher flüssigkeitsgeflutet ist bzw. sein kann, zur Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschine 3. Insbesondere können Wickelköpfe der elektrischen Maschine 3 flüssigkeitsgekühlt sein. Hierzu kann beispielsweise ein Öl zur Flüssigkeitskühlung und zur Schmierung eingesetzt werden. Alternative Flüssigkeiten sind jedoch auch verwendbar.
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Die Steuereinheit 4 ist hingegen in einem zweiten Gehäusebereich 6 angeordnet, welcher als Trockenraum ausgebildet ist und welcher frei von Flüssigkeit ist. Optional könnte eine Luftkühlung vorgesehen sein, es könnte jedoch auch ein Kühlelement oder optional könnten auch Kühlrippen an der Außenseite des Gehäuses 2 des zweiten Gehäusebereichs 6 vorgesehen sein, um eine Kühlung der Steuereinheit 4 zu bewirken. Die Steuereinheit 4 ist bevorzugt ein Pulswechselrichter oder weist einen Pulswechselrichter auf.
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Zur Trennung des ersten Gehäusebereichs 5 und des zweiten Gehäusebereichs 6 weist das Gehäuse 2 eine Trennwand 7 zwischen dem ersten Gehäusebereich 5 und dem zweiten Gehäusebereich 6, zum abgedichteten Trennen des ersten Gehäusebereichs 5 von dem zweiten Gehäusebereich 6, auf.
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Die 1 zeigt, dass die elektrische Maschine 3 einen Stator 30, einen Rotor 31 und eine vom Rotor 31 angetriebene Welle 32 aufweist. Dabei sind die elektrische Maschine 3 und die Steuereinheit 4 in einer axialen Richtung bezüglich der Welle 32 der elektrischen Maschine 3 benachbart zueinander angeordnet.
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Die 2 zeigt, dass die Trennwand 7 im angrenzenden Bereich zwischen der elektrischen Maschine 3 und der Steuereinheit 4 eine Durchgangsöffnung 8 aufweist. Diese Durchgangsöffnung 8 dient der elektrischen Kontaktierung von elektrischer Maschine 3 und der Steuereinheit 4.
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In 2 ist zu erkennen, dass die Durchgangsöffnung 8 von einer plattenartigen Montagebrille 9 abgedichtet abgedeckt wird. Dabei weist die Montagebrille 9 eine Mehrzahl von Eingriffsöffnungen 10 auf, in welche elektrisch leitende Bolzen 11 abgedichtet eingreifen. Dabei sind die Bolzen 11 formschlüssig in der Montagebrille 10 gehalten.
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Die Bolzen 11 dienen der elektrischen Kontaktierung, wobei die Bolzen 11 in dem ersten Gehäusebereich 5 die elektrische Maschine 3 elektrisch kontaktieren. Im zweiten Gehäusebereich 6 kontaktieren die Bolzen 11 zumindest indirekt die Steuereinheit 4.
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Die 3 bis 5 zeigen Details der Montagebrille 9. Die Montagebrille 9 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Eingriffsöffnungen 10 auf. Es können auch mehr oder weniger solcher Eingriffsöffnungen 10 vorgesehen sein. Die Montagebrille 9 wird mittels einer zwischengelegten Dichtung 12 an der Trennwand 7 um die Durchgangsöffnung 8 herum abgedichtet befestigt. Dabei weist die Montagebrille 9 einen umlaufenden Flansch 13 auf, welcher der Befestigung dient. In dem Flansch 13 sind Bohrungen 14 vorgesehen, um die Montagebrille 9 an der Trennwand 7 verschrauben zu können.
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Die 3 und 5 zeigen auch, dass die Bolzen 11 auf einer Seite der Montagebrille 9 jeweils mit einem Absatz 15 an der Montagebrille 9 anliegen und auf der anderen Seite der Montagebrille 9 mit einem Verbindungselement 16 verbunden sind, welches an einem Absatz 17 der Montagebrille 9 anliegt, so dass der jeweilige Bolzen 11 formschlüssig in der Montagebrille 9 gehalten ist.
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Zur Abdichtung des jeweiligen Bolzens 11 in der Eingriffsöffnung 10 weist der jeweilige Bolzen 11 zumindest eine umlaufende Dichtung 18, bevorzugt eine Mehrzahl umlaufender Dichtungen 18 auf, welche an einer Innenwand der jeweiligen Eingriffsöffnung 10 abdichtend anliegt bzw. anliegen. Auch ist zu erkennen, dass der jeweilige Bolzen 11 einen zylindrischen Bereich 19 aufweist, welcher zumindest eine umlaufende Nut 20 oder eine Mehrzahl umlaufender Nuten 20 aufweist, in welche die umlaufende Dichtung 18 oder die umlaufenden Dichtungen 18 eingebracht ist bzw. sind.
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Aus 5 geht auch hervor, dass das Verbindungselement 16 eine elektrisch leitende Platte ist, welche mit dem Bolzen 11 verbunden ist. Sie ist insbesondere mittels einer Schraube 21 mit dem Bolzen 11 verschraubt.
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Auch ist zu erkennen, dass die elektrisch leitende Platte 16 abgewinkelt ausgebildet ist und einen ersten Schenkel 22 und einen zweiten Schenkel 23 aufweist, wobei der erste Schenkel 22 mit dem Bolzen 11 elektrisch und mechanisch verbunden ist, wie verschraubt ist, und der zweite Schenkel 23 mit Anschlüssen 24 der Steuereinheit 4 elektrisch kontaktiert ist, insbesondere elektrisch leitend verschraubt ist.
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Auch ist weiterhin zu erkennen, dass die Bolzen 11 mit der elektrischen Maschine 3 mittels Leitungen 25 verbunden sind oder dass die Wicklungen der elektrischen Maschine 3 direkt mit den Bolzen 11 verbunden sind.
