DE102019117637A1 - Anordnung zum Kühlen einer Elektromaschine bei einem Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben der Anordnung - Google Patents

Anordnung zum Kühlen einer Elektromaschine bei einem Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben der Anordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schlägt vor eine Anordnung (1) zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend:
- eine Elektromaschine (2) mit einem Rotor (3) und einem Statorwicklungen aufweisenden Stator (4),
- eine Statorkühlung mit einem ersten Kühlkreislauf (6) zum Kühlen des Stators (4) mittels eines in dem ersten Kühlkreislauf (6) strömenden ersten Kühlmediums (8), wobei der erste Kühlkreislauf (6) durch einen Kraftfahrzeugkühlkreislauf gebildet ist,
- eine Rotorkühlung mit einem zweiten Kühlkreislauf (7) zum Kühlen des Rotors (3) mittels eines in dem zweiten Kühlkreislauf (7) strömenden zweiten Kühlmediums (9), wobei der zweite Kühlkreislauf (7) durch einen Getriebeölkühlkreislauf gebildet ist,
- einen Wärmetauscher (10), über den der erste Kühlkreislauf (6) und der zweite Kühlkreislauf (7) thermisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorkühlung derart ausgebildet ist, dass das erste Kühlmedium (8) die Statorwicklungen direkt kontaktiert.
Die Erfindung schlägt ferner Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung vor.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend eine Elektromaschine mit einem Rotor und einem Statorwicklungen aufweisenden Stator, einer Statorkühlung mit einem ersten Kühlkreislauf zum Kühlen des Stators mittels eines in dem ersten Kühlkreislauf strömenden ersten Kühlmediums, wobei der erste Kühlkreislauf durch einen Kraftfahrzeugkühlkreislauf gebildet ist, einer Rotorkühlung mit einem zweiten Kühlkreislauf zum Kühlen des Rotors mittels eines in dem zweiten Kühlkreislauf strömenden zweiten Kühlmediums, wobei der zweite Kühlkreislauf durch einen Getriebeölkühlkreislauf gebildet ist, ferner einen Wärmetauscher, über den der erste Kühlkreislauf und der zweite Kühlkreislauf thermisch gekoppelt sind.
  • Die in Bauteilen von Elektromaschinen entstehende Verlustleistung wird in Form von Wärme frei. Hiervon betroffene Bauteile der Elektromaschine sind insbesondere deren Stator und deren Rotor.
  • Bei Kraftfahrzeugen ist es bekannt, mittels der Elektromaschine über ein Getriebe die Antriebsleistung der Elektromaschine abzugeben. Hierbei wird einerseits zum Abführen der Wärme, die im Rotor entsteht, Getriebeöl somit eine höherviskose Flüssigkeit verwendet, während zum Abführen von Wärme, die vom Stator freigesetzt wird, Kraftfahrzeugkühlmedium verwendet wird, somit ein gegenüber dem Getriebeöl niedrigviskoseres Kühlmedium, das mittels eines Kühlers des Kühlkreislaufs des Kraftfahrzeugs gekühlt wird.
  • Eine Anordnung der eingangs genannten Art, die auch die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der DE 10 2015 214 309 A1 und der WO 2017/220296 A1 bekannt. Dort ist eine Elektromaschine zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben. Ein Stator der Elektromaschine wird über einen Fahrzeugkühlkreislauf und ein Rotor der Elektromaschine über einen Getriebeölkühlkreislauf gekühlt. Der Getriebeölkühlkreislauf ist über einen Wärmetauscher mit dem Kraftfahrzeugkühlkreislauf gekoppelt. Der Stator wird hierbei auf seiner radialen Außenseite über einen den Stator umschließenden Kühlmantel gekühlt. Die letztgenannte Schrift offenbart darüber hinaus eine in dem Getriebeölkreislauf angeordnete, bedarfsweise zu öffnende bzw. zu schließende Bypass-Leitung, über die der Fluidstrom bedarfsweise um den Wärmetauscher herumführbar ist.
  • In der US 2004/0045749 A1 ist eine Elektromaschine beschrieben, die über einen Getriebeölkreislauf gekühlt wird.
  • Die US 2010/0012409 A1 offenbart eine Elektromaschine zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug. Ein Rotor und ein Stator der Elektromaschine werden nacheinander von einem Kühlmittel, bei dem es sich um Kühlöl handelt, durchströmt, derart, dass Statorwicklungen der Elektromaschine direkt von dem Kühlmittel umströmt werden.
  • Die Druckschriften US 2010/0264759 A1 und WO 2018/137955 A1 offenbaren jeweils eine Elektromaschine zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, wobei ein Rotor und ein Stator der Elektromaschine beide über denselben Getriebeölkreislauf gekühlt werden, und wobei Statorwicklungen der Elektromaschine von dem Getriebeöl durchströmt werden. Die letztgenannte Druckschrift offenbart darüber hinaus einen in einem Getriebeölkreislauf angeordneten Wärmetauscher.
  • In der US 2013/0269478 A1 ist eine Elektromaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben, wobei ein Rotor und ein Stator der Elektromaschine über denselben Getriebeölkreislauf gekühlt werden.
  • In der US 2017/0175612 A1 ist ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit zwei separaten Kühlkreisläufen beschrieben, die über einen Wärmetauscher miteinander gekoppelt sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass bei baulich kompakter Gestaltung der Anordnung, insbesondere baulich kompakter Gestaltung der Elektromaschine, eine optimale Kühlung des Stators der Elektromaschine gewährleistet ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, bei dieser Anordnung vorteilhafte Verfahren zu deren Betreiben anzugeben.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anordnung, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist, ferner durch Verfahren, wie sie Gegenstand der Patentansprüche 17 und 18 sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass die Statorkühlung derart ausgebildet ist, dass das erste Kühlmedium die Statorwicklungen direkt kontaktiert. Diese direkte Kontaktierung ist unter dem Aspekt, dass die Statorwicklungen in aller Regel das leistungsbegrenzende Bauteil darstellen, von großem Vorteil. Die entstehende Verlustleistung im Bereich des Stators kann durch die direkte Kontaktierung der Statorwicklungen mittels des ersten Kühlmediums optimal abgeführt werden.
  • Insbesondere werden unter diesem Aspekt die Statorwicklungen vom ersten Kühlmedium umströmt und/oder durchströmt.
  • Von besonderem Vorteil ist die unterschiedliche Kühlung der Elektromaschine in den unterschiedlichen Bereichen, nämlich dem Rotor und dem Stator. Während der Stator über den ersten Kühlkreislauf gekühlt wird, erfolgt das Kühlen des Rotors über den zweiten Kühlkreislauf. Der erste Kühlkreislauf arbeitet mit einem anderen Medium als der zweite Kühlkreislauf. So ist der erste Kühlkreislauf durch einen Kraftfahrzeugkühlkreislauf gebildet, während der zweite Kühlkreislauf durch einen Getriebeölkühlkreislauf gebildet ist. Die jeweiligen Kühlmedien besitzen eine unterschiedliche Viskosität. Das Kühlmedium des Kraftfahrzeugkühlkreises besitzt eine niedrigere Viskosität als das Kühlmedium des Getriebeölkühlkreislaufs. Somit ist die Wärmekapazität des Getriebeöls vergleichsweise gering.
  • Insbesondere wird zum Kühlen des Stators ein niederviskoses, elektrisch nichtleitendes Medium verwendet, beispielsweise Kühlöl, Kältemittel usw. Der Stator ist direkt in den Kühlkreislauf des Fahrzeugs integriert. Der Rotor wird ebenfalls gekühlt. Um Bauraum zu sparen und Drücke an einem Radialwellendichtring einer Rotorwelle des Rotors zu reduzieren, wird Getriebeöl verwendet. Um das Getriebeöl an den Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs anzubinden, ist der Wärmetauscher, somit Wärmeübertrager vorgesehen.
  • Unter dem Aspekt einer vorteilhaften Gestaltung der Anordnung im Bereich der beiden Kühlkreisläufe wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der zweite Kühlkreislauf eine Verbindungsleitung aufweist, wobei diese Verbindungsleitung einen dem Rotor zugeordneten Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreislaufs mit einem einem Getriebe zugeordneten Abschnitt des zweiten Kühlkreislaufs fluid verbindet, wobei der zweite Kühlkreislauf im Bereich der Verbindungsleitung mittels des Wärmetauschers mit dem ersten Kühlkreislauf thermisch gekoppelt ist. Hierdurch ergibt sich eine baulich kompakte Anordnung bei optimalen Wärmeübertragungseigenschaften zwischen den beiden Kühlkreisläufen.
  • Vorzugsweise weist der Stator ein Statorblechpaket mit Nuten und in den Nuten angeordnete Wicklungsanordnungen auf, wobei das erste Kühlmedium die Wicklungsanordnungen kontaktiert. Diese Gestaltung ermöglicht einen besonders guten Wärmeübergang im Bereich des Stators.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Stator und dem Rotor eine Dichtung angeordnet. Bei dieser Dichtung handelt es sich insbesondere um eine Dichthülse. Insbesondere ist die Dichtung mit dem Stator im Bereich dessen inneren Umfangs verbunden. Die Dichtung besteht vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem und/oder elektrisch nichtleitendem Material.
  • Das erste Kühlmedium ist insbesondere ein Dielektrikum.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung ist vorgesehen, dass der dem Rotor zugeordnete Abschnitt des zweiten Kühlkreislaufs in einer Rotorwelle des Rotors ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Rotorwelle einen Hohlraum auf, wobei das zweite Medium den Hohlraum durchströmt. Durch diese Gestaltung ist eine besonders effiziente Kühlung des Rotors sichergestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kühlkreislauf eine Bypass-Leitung aufweist, wobei die Bypass-Leitung derart angeordnet ist, dass die Bypass-Leitung den Wärmetauscher überbrückt. Wird der Bypass geöffnet, strömt das zweite Kühlmedium, somit das Getriebeöl, nicht mehr durch den Wärmetauscher. Insbesondere weist der zweite Kühlkreislauf ein Bypass-Ventil auf, zur Steuerung einer die Bypass-Leitung durchströmenden Menge des zweiten Kühlmediums. In diesem Fall strömt ein Teil des zweiten Kühlmediums durch den Wärmetauscher.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante ist bei der Anordnung vorgesehen, dass das erste Kühlmedium zumindest einen ersten Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs in einer ersten Richtung oder in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt, wobei der erste Kühlkreislauf eine Einrichtung zum Umschalten der Strömungsrichtung umfasst. Hierdurch kann die Reihenfolge der Durchströmung im Kraftfahrzeugkühlkreislauf geändert werden. Das erste Kühlmedium durchströmt somit zuerst den Stator und dann den Wärmetauscher oder aber, nach Umschaltung, erst den Wärmetauscher und dann den Stator.
  • Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Einrichtung zum Umschalten der Strömungsrichtung als Ventil ausgebildet ist, vorzugsweise als 4/2-Ventil ausgebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung des Ventils das erste Kühlmedium den Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs in der ersten Richtung durchströmt und in einer zweiten Schaltstellung des Ventils das erste Kühlmedium den Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt. Diese Gestaltung ermöglicht einen besonders einfachen Wechsel der Durchströmungsreihenfolge von Stator und Wärmetauscher. Insbesondere weist die Anordnung nicht nur die Elektromaschine mit den beiden Kühlkreisläufen und dem Wärmetauscher, sondern auch das Getriebe auf. Insbesondere bildet eine Ausgangswelle der Elektromaschine, vorliegend eine Rotorwelle des Rotors gleichzeitig die Eingangswelle des Getriebes.
  • Betreffend das Betreiben der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. der Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das erste Kühlmedium den ersten Kühlkreislauf derart umströmt, dass das erste Kühlmedium beim Kühlen des Stators erwärmt wird und dieses erwärmte erste Kühlmedium mittels des Wärmetauschers mit dem zweiten Kühlkreislauf derart thermisch koppelt, dass das zweite Kühlmedium erwärmt wird. Alternativ ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Kühlmedium den Kühlkreislauf derart durchströmt, dass das erste Kühlmedium mittels des Wärmetauschers mit dem zweiten Kühlkreislauf derart thermisch koppelt, dass das erste Kühlmedium erwärmt wird.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigt in schematischer Darstellung:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Elektromaschine und eines Getriebes sowie deren Kühlung,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Elektromaschine und eines Getriebes sowie deren Kühlung,
    • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Elektromaschine und eines Getriebes sowie deren Kühlung,
    • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Elektromaschine und eines Getriebes sowie deren Kühlung, für einen ersten Schaltzustand,
    • 5 das vierte Ausführungsbeispiel für einen zweiten Schaltzustand.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine Anordnung 1 zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug. Die Anordnung 1 weist eine Elektromaschine 2 mit einem Rotor 3 und einem Stator 4 auf. Des Weiteren weist die Anordnung 1 ein Getriebe 5 auf. Ferner weist die Anordnung 1 einen ersten Kühlkreislauf 6 zum Kühlen des Stators 4 mittels eines in dem ersten Kühlkreislauf 6 strömenden ersten Kühlmediums auf. Bei diesem Kühlmedium handelt es sich um ein niederviskoses, dielektrisches, somit elektrisch nichtleitendes Medium, zum Beispiel Kühlöl, Kältemittel. Der erste Kühlkreislauf 6 ist durch einen Kraftfahrzeugkühlkreislauf gebildet, somit demjenigen Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, der der Kühlung der unterschiedlichsten Aggregate des Kraftfahrzeugs dient und dem ein separater Kühler zugeordnet ist, der dem auf das fahrende Kraftfahrzeug einwirkenden Fahrtwind oder aber grundsätzlich einem Gebläse ausgesetzt ist.
  • Die Anordnung 1 weist ferner einen zweiten Kühlkreislauf 7 zum Kühlen des Rotors 3 mittels eines in dem zweiten Kühlkreislauf 7 strömenden zweiten Kühlmediums auf. Der zweite Kühlkreislauf 7 ist durch einen Getriebeölkühlkreislauf gebildet. Bei dem zweiten Kühlmedium 9 handelt es sich somit um Getriebeöl, das eine höhere Viskosität aufweist als das erste Kühlmedium 8.
  • Ferner weist die Anordnung 1 einen Wärmetauscher 10 auf. Über diesen ist der erste Kühlkreislauf 6 und der zweite Kühlkreislauf 7 thermisch gekoppelt.
  • Der Stator 4 weist ein Statorblechpaket 11 und einen Wickelkopf 12 auf. Radial innen ist der Stator mit einer diesen zum Rotor 3 hin abdichtenden Dichthülse 13 versehen. Der Stator weist auf einer Seite im Bereich eines Endes des Stators 4 einen Anschluss 14 für das erste Kühlmedium 8 und auf der abgewandten Seite im Bereich der entgegengesetzten Stirnseite einen weiteren Anschluss 15 für das erste Kühlmedium 8 auf.
  • Der Rotor 3 weist eine Rotorwelle 16 und ein Rotorblechpaket 17 auf. Zwischen dem Rotorblechpaket 17 und der Dichthülse 13 des Stators 4 ist ein Luftspalt 18 gebildet.
  • Die Rotorwelle 16 ist in einem Teilbereich als Hohlwelle ausgebildet, sodass, zwecks Kühlung des Rotors 3, das zweite Kühlmedium 9 in die Rotorwelle 6 einströmen und diese weitgehend durchströmen kann, sowie das zweite Kühlmedium 9 nach dessen Umlenkung in entgegengesetzter Richtung durch die Rotorwelle 16 strömen und aus dieser ausströmen kann. Die Rotorwelle 16 bildet gleichzeitig eine Eingangswelle des Getriebes 5. Das zweite Kühlmedium verlässt die Rotorwelle 16 innerhalb eines Gehäuses 19 des Getriebes 5. Bei dem Getriebe 5 handelt es sich um ein Stirnradgetriebe. Veranschaulicht sind zwei Zahnräder 20, 21 einer Getriebestufe.
  • Das zweite Kühlmedium 9 wird, ausgehend von einem Getriebesumpf 22 mittels einer Getriebepumpe 23 durch eine Verbindungsleitung 24 gepumpt, wobei dieser Verbindungsleitung 24 der Wärmetauscher 10 zugeordnet ist. Vom Wärmetauscher 10 gelangt das Getriebeöl durch einen Teilbereich der Verbindungsleitung 24 in die Rotorwelle 16 zwecks deren Kühlung mittels des Getriebeöls.
  • Eine Leitung 25 des ersten Kühlkreislaufs 6, der der Wärmetauscher 10 zugeordnet ist, ist mit dem Anschluss 14 verbunden. Das erste Kühlmedium 8 gelangt, ausgehend von einem ersten Abschnitt der Leitung 25, zum Wärmetauscher 10 und von dort zum Anschluss 14. Über den Anschluss 14 gelangt das erste Kühlmedium 8 in den im Stator 4 gebildeten Hohlraum. Insbesondere weist der Stator einen Statorkern mit Nuten und in den Nuten angeordneten Wicklungsanordnungen auf, wobei das erste Kühlmedium 8 die Wicklungsanordnungen kontaktiert. Das erste Kühlmedium 8 wird über den Anschluss 15 aus dem Stator 4 geleitet bzw. von der Elektromaschine 2 abgeleitet und gelangt zum Kühler des ersten Kühlkreislaufs 6 und wird von dort wieder über die Leitung 24 dem Wärmetauscher 10 zugeführt. Das über die Rotorwelle 16 dem Getriebe 5 rückgeführte Getriebeöl hingegen gelangt in den Getriebesumpf 2 und wird mittels der Getriebepumpe 23 wieder der Verbindungsleitung 24 und damit dem Wärmetauscher 10 zugeführt.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 nur dadurch, dass die Verbindungsleitung 24 im Bereich stromaufwärts und stromabwärts des Wärmetauschers 10 mit einer Bypass-Leitung 26 verbunden ist, wobei die Bypass-Leitung 26 den Wärmetauscher 10 überbrückt, allerdings mittels eines Verschlusses 27 verschließbar ist. Wird die Bypass-Leitung 26 geöffnet, strömt das Getriebeöl nicht mehr durch den Wärmetauscher 10 aufgrund des höheren Druckverlusts im Vergleich zum Bypass.
  • Während das Ausführungsbeispiel nach der 1 die einfachste Variante darstellt, bei der im Fahrzeug zuerst der Wärmetauscher 10 und dann der Stator 4 durchströmt wird, stellt das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 2 eine Variante dar, bei der bei geöffnetem Bypass das den Wärmetauscher 10 passierende erste Kühlmittel 8 wenig erwärmt wird und damit eine besonders gute Kühlung des Stators 4 gewährleistet ist. Der Verschluss 27 der Bypass-Leitung 26 kann als Bypass-Ventil ausgebildet sein, zur Steuerung der die Bypass-Leitung 26 durchströmende Menge des zweiten Kühlmediums/Getriebeöls.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 3 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 nur dadurch, dass die Reihenfolge der Durchströmung im ersten Kühlkreislauf 6 geändert ist. Das erste Kühlmedium 8 durchströmt erst den Stator 4 und dann den Wärmetauscher 10. Diese Variante findet Verwendung, wenn ein schnelles Heizen des Getriebeöls angestrebt wird.
  • Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 4 ist dem ersten Kühlkreislauf 6 ein schaltbares Ventil 28 zugeordnet. Dieses ist als 4/2-Wege-Ventil ausgebildet. In der in 1 gezeigten ersten Schaltstellung des Ventils 28 fließt relativ kaltes erstes Kühlmedium 8 über den Anschluss 14 in den Stator 4 und gelangt vom Stator 4 über den Anschluss 15 und von dort über den Wärmetauscher 10 zurück zum Ventil 28. Die Anschlüsse 14 und 15 sind auf derselben Seite des Stators angeordnet.
  • In der in 5 veranschaulichten zweiten Stellung des Ventils 28 hingegen gelangt relativ kaltes erstes Kühlmedium 8 vom Ventil 28 über den Wärmetauscher 10 zum Anschluss 15 und von dort in den Stator 4 und vom Stator 4 über den Anschluss 14 zurück zum Ventil 28.
  • Das Ventil 28 dient somit dem Zweck, die Durchströmungsreihenfolge von Stator 4 und Wärmetauscher 10 bedarfsgerecht wechseln zu können. Die in 4 gezeigte Schaltstellung führt dazu, das Getriebeöl mit dem warmen Medium, das aus dem Stator 4 austritt, zu erwärmen. Bei einer Kaltabfahrt kann der Wirkungsgrad des Getriebes 5 gesteigert werden. Bei der in der 5 gezeigten Schaltstellung des Ventils 28 wird erst der Wärmetauscher 10 und dann der Stator 4 durchströmt. Hier wird der Rotor 3 ideal gekühlt, da er von kaltem Getriebeöl durchströmt wird. Das Getriebeöl erwärmt sich in der Rotorwelle 16 und wird dann in das Getriebe 5 zurückgeführt. Zum Heizen, bei kaltem Fahrzeug, wird demnach das erste Kühlmittel 8 zuerst dem Stator 4 und dann dem Wärmetauscher zugeführt, bei warmem Fahrzeug hingegen wird zum Kühlen das erste Kühlmedium 8 erst dem Wärmetauscher 10 und dann dem Stator 4 zugeführt. Diese Ausführungsform weist die beste Funktionalität auf.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015214309 A1 [0004]
    • WO 2017/220296 A1 [0004]
    • US 2004/0045749 A1 [0005]
    • US 2010/0012409 A1 [0006]
    • US 2010/0264759 A1 [0007]
    • WO 2018/137955 A1 [0007]
    • US 2013/0269478 A1 [0008]
    • US 2017/0175612 A1 [0009]

Claims (18)

  1. Anordnung (1) zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, aufweisend: - eine Elektromaschine (2) mit einem Rotor (3) und einem Statorwicklungen aufweisenden Stator (4), - eine Statorkühlung mit einem ersten Kühlkreislauf (6) zum Kühlen des Stators (4) mittels eines in dem ersten Kühlkreislauf (6) strömenden ersten Kühlmediums (8), wobei der erste Kühlkreislauf (6) durch einen Kraftfahrzeugkühlkreislauf gebildet ist, - eine Rotorkühlung mit einem zweiten Kühlkreislauf (7) zum Kühlen des Rotors (3) mittels eines in dem zweiten Kühlkreislauf (7) strömenden zweiten Kühlmediums (9), wobei der zweite Kühlkreislauf (7) durch eine Getriebeölkühlkreislauf gebildet ist, - einen Wärmetauscher (10), über den der erste Kühlkreislauf (6) und der zweite Kühlkreislauf (7) thermisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorkühlung derart ausgebildet ist, dass das erste Kühlmedium (8) die Statorwicklungen direkt kontaktiert.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen vom Kühlmedium umströmt und/oder durchströmt werden.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkreislauf (7) eine Verbindungsleitung (24) aufweist, wobei diese Verbindungsleitung (24) einen dem Rotor (3) zugeordneten Abschnitt des zweiten Kühlkreislaufs (7) mit einem einem Getriebe (5) zugeordneten Abschnitt des zweiten Kühlkreislaufs (7) fluid verbindet, wobei der zweite Kühlkreislauf (7) im Bereich der Verbindungsleitung (24) mittels des Wärmetauschers (10) mit dem ersten Kühlkreislauf (6) thermisch gekoppelt ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) einen Statorkern mit Nuten und in den Nuten angeordnete Wicklungsanordnungen (12) aufweist, wobei das erste Kühlmedium (8) die Wicklungsanordnung (12) kontaktiert.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stator (4) und dem Rotor (3) eine Dichtung (13) angeordnet ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (13) als Dichthülse ausgebildet ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlmedium (8) ein Dielektrikum ist.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Rotor (3) zugeordnete Abschnitt des zweiten Kühlkreislaufs (7) in einer Rotorwelle (16) des Rotors (3) ausgebildet ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (16) einen Hohlraum aufweist, wobei das zweite Kühlmedium (9) den Hohlraum durchströmt.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkreislauf (6) eine Bypass-Leitung (26) aufweist, wobei die Bypass-Leitung (26) derart angeordnet ist, dass die Bypass-Leitung (26) den Wärmetauscher (10) überbrückt.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkreislauf (7) einen Verschluss (27) aufweist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (27) als Bypass-Ventil ausgebildet ist, zur Steuerung einer die Bypass-Leitung 26 durchströmenden Menge des zweiten Kühlmediums (2).
  13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlmedium (8) mindestens einen Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs (6) in einer ersten Richtung oder in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt, wobei der erste Kühlkreislauf (6) eine Einrichtung (28) zum Umschalten der Strömungsrichtung umfasst.
  14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (28) als Ventil ausgebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung des Ventils das erste Kühlmedium (8) den Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs (6) in der ersten Richtung durchströmt und in einer zweiten Schaltstellung des Ventils das erste Kühlmedium (8) den Abschnitt des ersten Kühlkreislaufs (6) in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt.
  15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 4/2-Ventil ausgebildet ist.
  16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Anordnung (1) ein Getriebe (5) aufweist.
  17. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlmedium (8) den ersten Kühlkreislauf (6) derart durchströmt, dass das erste Kühlmedium (8) beim Kühlen des Stators (4) erwärmt wird und dieses erwärmte erste Kühlmedium (8) mittels des Wärmetauschers (10) mit dem zweiten Kühlkreislauf (7) derart thermisch koppelt, dass das zweite Kühlmedium (9) erwärmt wird.
  18. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das erste Kühlmedium (8) den ersten Kühlkreislauf (6) derart durchströmt, dass das erste Kühlmedium (8) mittels des Wärmetauschers (10) mit dem zweiten Kühlkreislauf (7) derart thermisch koppelt, dass das erste Kühlmedium (8) erwärmt wird.
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