DE102020107116A1

DE102020107116A1 - Kombiniertes Ölkühlkonzept für eine elektrische Maschine mit rotorintegrierter Kupplung, Elektromaschine, Antriebsstrang und Verfahren zum Kühlen einer Elektromaschine

Info

Publication number: DE102020107116A1
Application number: DE102020107116.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Steinwandel; Robert Maier; Wolfgang Hill; Sascha Peter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-09-16
Also published as: JP2023518387A; CN115280648A; KR20220130793A; US20230092153A1; WO2021185405A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine (1) mit rotorintegrierter Kupplung (2) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator (3) und einem diesem zugeordneten Rotor (4), wobei der Rotor (4) einen Träger (5) besitzt, an dem ein für einen Kraftschluss mit einem zweiten Teil (8) vorbereiteter erster Teil (6) einer Reibkupplung (7) angebracht ist, wobei eine Kühlfluidleitung (9) vorhanden ist, um dem Stator (3) und/oder dem Rotor (4) zum Hervorrufen einer Wärmeabfuhr Kühlfluid zuzuführen, wobei die Kühlfluidleitung (9) so angeordnet und perforiert ist, dass Kühlfluid schwerkraftgetrieben sowohl einerseits auf einen Abschnitt des Rotors (4) tropft, um dabei einen Sprühnebel zu erzeugen und andererseits über die Außenoberfläche des Stators (3) zu fließen. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einer solchen Elektromaschine (1). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen einer solchen Elektromaschine (1), wobei aus einer Kühlfluidleitung (9) einerseits Öl auf einen Rotor schwerkraftgetrieben getropft wird und andererseits auf eine Statorwicklung (11) fließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine/ elektrische Maschine mit rotorintegrierter Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie eines (P2-)Hybridfahrzeugs, mit einem Stator und einem diesem (elektrisch) zugeordneten Rotor, wobei der Rotor einen Träger besitzt, an dem ein für einen Kraftschluss mit einem zweiten Teil vorbereiteter erster Teil einer Reibkupplung (zumindest drehfest) angebracht / befestigt ist, wobei eine Kühlfluidleitung vorhanden ist oder mehrere Kühlleitungen vorhanden sind, um dem Stator und/oder dem Rotor zum Hervorrufen einer Wärmeabfuhr Kühlfluid, wie Öl, zuzuführen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Elektromaschinen mit rotorintegrierter Kupplung und Kühlfluidleitung zum Kühlen des Stators und/oder des Rotors bekannt.
Aus dem Stand der Technik sind auch die Druckschriften WO 2012/061439 A2 , JP 2009-136070 A , DE 11 2011 102 609 T5 und DE 11 2016 002 202 T5 bekannt.
Die WO 2012/061439 A2 offenbart eine Elektromaschine, nach Art eines Elektromotors und ein Verfahren zum Kühlen. Auch die japanische Druckschrift offenbart eine Elektromaschine mit einem Kühlkonzept.
Die DE 11 2011 102 609 T5 stellt eine Statorkühlvorrichtung vor, insbesondere als eine Statorkühlvorrichtung mit einem zylindrischen Statorhauptkörper offenbart, die eine Drehachse einer drehenden Elektromaschine als Zentrumsachse verwendet, einen Fixierungsbereich, der auf einem äußeren Umfangsbereich des Statorhauptkörpers gebildet ist, um in einer radialen Richtung des Statorhauptkörpers nach außen vorzustehen, und der den Statorhauptkörper mit einem Gehäuse fixiert, das die drehende Elektromaschine aufnimmt, und mit einer Kühlmedium-Strömungspassage, in die ein Kühlmedium geliefert wird, und die ein Injektionsloch enthält, durch das das Kühlmedium eingebracht wird, wobei der Fixierungsbereich über eine horizontale Ebene angeordnet ist, die durch die Zentrumsachse verläuft, und einen Scheitelbereich, der bei Betrachtung in einer axialen Richtung der Zentrumsachse in den Fixierungsbereich am weitesten weg von der Zentrumssachse an einer Position angeordnet ist, die von einer ersten vertikalen Ebene versetzt ist, die eine vertikale Ebene ist, die durch die Zentrumsachse verläuft, und das Injektionsloch in Richtung des Fixierungsbereichs über dem äußeren Umfangsbereich des Statorhauptkörpers und in Richtung der Seite der ersten vertikalen Ebene in Bezug auf eine zweite vertikale Ebene, die eine vertikale Ebene ist, durch den Scheitelbereich verläuft, offen ist.
Die DE 11 2016/002 202 T5 offenbart eine elektrische Rotationsmaschine, die den Zufluss eines Kühlmittels in einen magnetischen Luftspaltbereich unterdrückt, um die Erzeugung von Reibungswärme zu unterdrücken, und die das Kühlungsvermögen zum Kühlen eines Permanentmagneten erhöht, indem sie eine Konstruktion verwendet, bei der ein Kühlmittel mit Permanentmagneten in Kontakt tritt. Kühlmittelströmungskanäle weisen dort folgendes auf: einen Hauptströmungskanal, der so ausgebildet ist, dass er von der Magnetaufnahmeöffnung auf einer inneren Umfangsseite beabstandet ist und einen rohrförmigen Strömungskanal bildet, der axial durch den Rotorkern verläuft; einen Magnetkühlungsströmungskanal, der entlang des Permanentmagneten gebildet ist, der in der Magnetaufnahmeöffnung auf einer inneren Umfangsseite des Permanentmagneten aufgenommen ist, wobei der Magnetkühlungsströmungskanal axial durch den Rotorkern führt und wobei eine innere Umfangsfläche des Permanentmagneten einen Teil des Magnetkühlungsströmungskanals bildet; und einen Überleitungsströmungskanal, der axial durch den Rotorkern verläuft, um den Hauptströmungskanal und den Magnetkühlungsströmungskanal zu verbinden, wobei eine erste Endplatte ein erstes axiales Ende des Hauptströmungskanals öffnet und ein erstes axiales Ende des Magnetkühlungsströmungskanals und des Überleitungsströmungskanals schließt, wobei eine zweite Endplatte zweite axiale Enden des Hauptströmungskanals, des Magnetkühlungsströmungskanals und des Überleitungsströmungskanals öffnet; und wobei das Kühlmittel, das den Magnetkühlungsströmungskanal vom ersten axialen Ende zugeführt wird, in den Magnetkühlungsströmungskanal durch den Überleitungsströmungskanal strömt und mit den Permanentmagneten in Kontakt kommt, während es durch den Magnetkühlungsströmungskanal strömt.
Aus der DE 10 2013 215 790 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der Öl aus einer rotorintegrierten Kupplung zur Kühlung der E-Maschine verwendet zu sein scheint. Offenbart wird dort eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplungsanordnung, wobei die elektrischen Maschine radial außerhalb der Kupplungsanordnung angeordnet ist und einen vorzugsweise drehfest mit der Kupplungsanordnung verbundenen Rotor aufweist, wobei weiterhin ein Kühlmittelleitelement vorgesehen ist, das sich zumindest teilweise im Wesentlichen radial erstreckt und axial derart neben der Kupplungsanordnung angeordnet ist, dass ein Kühlmittel axial zumindest teilweise außerhalb der Kupplungsanordnung von radial innen nach radial außen an der Rotor führbar ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben jedoch immer Nachteile.
Diese Nachteile sollen beseitigt werden oder zumindest gemindert werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Elektromaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die eine Leitung oder mehrere Leitungen so angeordnet und mit einer oder mehreren Öffnungen versehen / durchlocht / perforiert ist/sind, dass Kühlfluid überwiegend / nur schwerkraftgetrieben sowohl einerseits auf einen Abschnitt, vorzugsweise auf dem Träger des Rotors tropft, um dabei einen Sprühnebel zu erzeugen und andererseits über die Außenoberfläche des Stators zu fließen. Ein solch schwerkraftgetriebenes Fließen und/oder Tropfen ist druckunabhängig. Die Öffnungscharakteristika in der Leitung sind unterschiedlich zu Düsen. Die entsprechenden Öffnungen weisen ein über deren Länge gesehen gleichbleibenden Querschnitt auf.
Bedeutsam ist also, dass die Leitung radial außerhalb und in Schwerkraftrichtung oberhalb der Rotationsachse der Elektromaschine und/oder der in Schwerkraftrichtung gesehen oben befindlichen Außenoberfläche des Stators angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Fluidleitung in Schwerkraftrichtung gesehen oberhalb und radial außerhalb des Stators angeordnet ist. Ohne auf die Leistung einer Pumpe zählen zu müssen, kann dann, bspw. selbst bei Ausfall einer Pumpleistung, gleichmäßig eine Primärkühlung als auch eine Sekundärkühlung erreicht werden.
Eine besonders gute Kühlwirkung lässt sich dann zeitigen, wenn die Kühlfluidleitung wenigstens ein Durchgangsloch in Längsrichtung des Stators gesehen (etwa / genau) mittig und in Schwerkraftrichtung oberhalb (d. h. zumindest oberhalb des höchsten Zehntels) einer am Stator angebrachten Wicklung / Spule angeordnet ist, um einen Sekundärfluidstrom zu erzeugen und/oder die Kühlfluidleitung in Schwerkraftrichtung gesehen wenigstens einen Fluidausgang oberhalb des Rotors besitzt, um einen Primärkühlfluidstrom zu erzeugen. Es wird darunter verstanden, dass Öl auf den Rotorträger gesprüht wird, der fest mit dem Rotor verbunden ist und das Öl wieder abschleudert. Gerade die Kombination eines Primärkühlfluidstroms und eines Sekundärkühlfluidstroms führt zu einer hohen Effizienz des Kühlens.
Eine solch hohe Effizienz lässt sich dann mit kostengünstigen Mitteln realisieren, wenn auf jeder Stirnseite des Rotors je (zumindest / exakt) ein Fluidaustrittsloch vorhanden ist.
Um eine übermäßige Vernebelung zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn das düsenunähnliche Fluidaustrittsloch, etwa nach Art einer Bohrung, zum im Wesentlichen schwerkraftgetriebenen Benetzen / Betropfen von Wickelköpfen bemessen und angeordnet ist. Eine Zuführung des Kühlfluids an den Rotor / an den Stator unter ausschließlicher oder überwiegender Wirkung der Schwerkraft lässt sich dann geschickt realisieren. Bedeutsam bei dem düsenunähnlichen Fluidaustrittsloch ist vor allem, dass der Druckverlust gering ist, also weniger Pumpenleistung nötig ist.
Es hat sich auch bewährt, wenn zumindest zwei Durchgangslöcher beiderseits der Längsachse der Kühlfluidleitung angeordnet sind und vorzugsweise mehrere solch paarweise angeordneter Durchgangslöcher über die Länge der Kühlfluidleitung verteilt sind. Eine besonders schnelle Kühlwirkung stellt sich dann ein.
Um sowohl beim Rotor, als auch beim Stator eine optimierte Kühlwirkung zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die Durchgangslöcher und Fluidaustrittslöcher gleich große Querschnitte besitzen oder die Durchgangslöcher wenigstens 10 % bis 3 % größer oder 10 % bis 2 % kleiner als die Fluidaustrittslöcher sind.
Um den Anschluss bspw. an eine Kupplungskühlung zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Kühlfluidleitung an eine Zufuhrleitung angeschlossen ist. Hier sei ergänzt, dass die Zufuhrleitung im Normalfall mit dem Kühlölzufluss des Getriebes verbunden ist.
Die Erfindung betrifft letztlich auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektromaschine der erfindungsgemäßen Art.
Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Elektromaschine, bspw. der erfindungsgemäßen Art, wobei aus einer Kühlfluidleitung einerseits Öl auf einen Rotor schwerkraftgetrieben getropft wird und andererseits auf eine Statorwicklung (schwerkraftgetrieben) fließt.
Es wird somit ein Kühlkonzept für eine Elektromaschine / einen Elektromotor mit rotorintegrierter Kupplung vorgestellt. Bei einem solchen Konzept stellen sich Kosteneinsparungen ein. Auch ist die Verlässlichkeit eines solchen Kühlkonzepts höher, als im Stand der Technik bisher bekannt. Dabei werden zwei Kühlkonzepte derart kombiniert, dass sie sich sinnvoll ergänzen. Auch wird ein dauereingesetztes Primärkühlkonzept genauso wie ein dabei eingesetztes Sekundärkühlkonzept besonders kostengünstig realisiert. Nachteile der bisherigen Kühlkonzepte, wie sie bekannt sind, werden nun beseitigt. Bei dem Primärkühlkonzept wird Sprühöl verwendet. Öl wird dabei auf rotierende Elemente getropft, welche bei deren Rotation Öl abspritzen, wenn eine ausreichend hohe Rotationsgeschwindigkeit vorliegt, um die Wicklungsköpfe einzunebeln. Das zur Kühlung eingesetzte Öl benetzt die Wicklungsköpfe und dissipiert die dort entstehende Wärme.
Bei dem Sekundärkühlkonzept wird auf eine Mantelkühlung gesetzt, wobei zwei Kühlölströme von oberhalb des Stators auf einen Statormantel gerichtet werden, so dass Öl auf beiden Seiten eines Zylinders herunterfließt. Aufgrund der relativ hohen Oberflächenhaftung des Öls fließt das Öl sogar auf die Unterseite des Statormantels. Das fließende Öl auf der Außenseite des Stators transportiert die dort entstehende Wärme weg.
Die Nachteile, dass ein nur sehr geringer Ölvolumenstrom über eine rotorintegrierte Kupplung bisher bereitgestellt wird, um das Schleppmoment gering zu halten, werden nun beseitigt. Ein Bereitstellen eines Primärkühlölvolumenstroms oberhalb eines Elektromotors durch punktuelle Bereitstellung wird optimiert.
Das erfinderische Konzept besitzt weiter eine rotorintegrierte Kupplung, deren Ölstrom ebenfalls zur Kühlung der E-Maschine verwendet wird. Durch die Kombination mit der Ölzufuhr von außen, ist es allerdings möglich die Ölströme je nach Bedarf zu variieren. Damit können die Schleppverluste reduziert werden.
Viele Elektromaschinentopologien werden nun ermöglicht, wobei die Wärmeübertragung zwischen den einzelnen Statorzähnen / dem Statorkopf / dem Wickelkopf nun nicht mehr so begrenzt ist, da das bereitgestellte Öl geschickt verteilt wird. Alle oder möglichst alle Statorzähne gelangen gleichmäßig mit dem Öl in Kontakt. Letztlich wird dann eine kostengünstige Lösung gefunden, wie eine Elektromaschine mit punktueller Kühlölversorgung möglichst gleichmäßig gekühlt werden kann. Es werden die Schleppverluste möglichst gering gehalten, welche entstehen, wenn rotierende Komponenten durch Öl / in Öl plantschen. Düsen werden vermieden, wodurch kein Gegendruck erhöht wird, was nun auch keine erhöhte Pumpleistung mehr erfordert. Die Kosten werden dadurch gesenkt und Verlustleistungen vermieden. Nun wird auch ein Kühlmantel besonders kostengünstig ausgeführt. Dichtungen, sowie aufwändige Bearbeitungsschritte werden vermieden.
Letztlich werden zwei sehr einfache Kühlkonzepte sehr geschickt kombiniert, wobei sich die einzelnen Nachteile, wie sie bekannt waren, ausgeglichen werden. Die einzelnen Kühlkonzepte werden nun sehr kostengünstig ausgeführt. Schwächen werden durch deren Kombination ausgeglichen. Mit anderen Worten wird ein Primärkühlkonzept vorgestellt, das auf eine Sprühölkühlung setzt. Dabei wird Öl auf rotierende Elemente getropft, die das Öl bei ausreichender Drehzahl wiederum abschleudern und so den Wickelköpfen zufördern. Dort benetzt das Öl die Wickelköpfe und führt somit effektiv die dort entstandene Wärme ab. Zur Bereitstellung des Öls wird keine Düse verwendet, sondern lediglich ein Loch, aus dem das Öl tropft, da die eigentliche Verteilung des Öls durch das Abschleudern an den rotierenden Teilen geschieht. Somit werden Kosten für die Düse eingespart und es kann eine günstigere Pumpe verwendet werden.
Da dieses Konzept erst bei einer gewissen Mindestdrehzahl wirksam wird, wird ein zweiter Kühlpfad verwendet. Dieser zweite Kühlpfad realisiert ein Sekundärkühlkonzept, nach Art einer Mantelkühlung. Hierbei werden zwei Kühlölströme von oben, bspw. von der 12-Uhr-Position aus, auf den Statormantel geleitet, sodass diese auf beiden Zylinderseiten durch einen Ölstrom bedeckt wird. Durch die vergleichsweise hohe Oberflächenspannung von Öl, verläuft der Ölstrom auch an der Unterseite des Statormantels. Das an der Außenseite des Stators vorbeiströmende Öl, transportiert zusätzlich Wärme ab. Es wird dabei kein dezidierter Kühlkanal verwendet, um die Herstellkosten gering zu halten. Öl, das nicht am Umfang des Statormantels entlangläuft, sondern axial „verloren geht“, trägt wiederum zur oben genannten Sprühölkühlung bei.
Das Kühlöl für die Elektromaschinenkühlung wird exakt oder ungefähr an der 12-Uhr-Position der Elektromaschine bereitgestellt, bspw. über ein Rohr oder eine Bohrung im Gehäuse, das die Elektromaschine umfließt. Dies stellt eine Versorgungsleitung oder mehrere Versorgungsleitungen sicher. In dieser Leitung sind an mindestens drei, vier fünf oder sechs Positionen Löcher, nämlich an den beiden Stirnflächen der Elektromaschine und zentral über dem Statormantel, wobei dort zwei Löcher bevorzugt sind. Durch die Wahl der Lochgröße kann die Verteilung der Kühlölströme definiert werden.
Zur Sprühkühlung sei ergänzt, dass die Positionierung der Löcher an den Elektromaschinen-Stirnflächen erfolgt, und zwar derart, dass das austretende Öl durch Löcher im Statorträger tropft, die über den oberen Bereich des Umfangs verteilt sind. Das so an den Stirnflächen der Elektromaschine herabtropfende Öl trifft im Folgenden auf rotierende Bauteile, etwa dem Rotorträger, die das Öl wiederum radial abschleudern, wodurch das Öl an die Wickelköpfe des Stators gesprüht wird, wo es diese abkühlt. Außerdem werden die rotierenden Bauteile, bspw. der Elektromaschinenrotor und die rotorintegrierte Kupplung, gekühlt, da das Kühlöl zunächst an diesem Bauteil entlanggeleitet wird. Da diese Art der Kühlung nur ab einer gewissen Drehzahl funktioniert, ist es sinnvoll, sie mit einem weiteren Kühlpfad zu verbinden.
Dazu wird eine Mantelkühlung eingesetzt. Die üblicherweise beiden Löcher zentral über dem Statormantel werden so in die Versorgungsleitung eingebracht, dass die beiden entstehenden Ölströme den Statormantel nicht genau an dessen höchstem Punkt treffen, sondern auf beiden Seiten leicht versetzt sind, sodass sich auf beiden Seiten der Kühlölstrom entlang des Statormantels einstellt. Dies sind sogenannte Mantelströme. Es gibt auch die Möglichkeit eine Vielzahl von Löchern, also gezielt mehr als zwei Löcher, einzusetzen.
Da die Löcher in axialer Richtung zentral über dem Stator angebracht sind, läuft ein Großteil an dessen Außenseite entlang und nur ein geringer Anteil läuft an der freien Stirnseite ab. Durch die Oberflächenspannung haftet die Ölströmung selbst weit unterhalb der 3-Uhr-Position bzw. der 9-Uhr-Position am Statormantel, wodurch auch die untere Hälfte der Elektromaschine gekühlt wird. Erst nahe der 6-Uhr-Position reißt die Strömung vom Statormantel ab. Dieser Bereich wird allerdings durch die Sprühölkühlung gut gekühlt, da aufgrund der Schwerkraft und der Position des Ölablaufs im unteren Bereich der Elektromaschine der gesamte Ölvolumenstrom diese Bereiche letztendlich umspült. Die Mantelkühlung ist drehzahlunabhängig und kann somit bereits bei niedrigsten Drehzahlen eine gewisse Grundkühlung bereitstellen, wodurch sie die Schwachstelle der Sprühkühlung ausgleicht. Da der Anteil des Öls, der für die Mantelkühlung entfällt, nicht in Berührung mit rotierenden Teilen kommt, werden dadurch zudem die Schleppverluste reduziert, die bei einer reinen Sprühölkühlung entstehen würden. Auch bezüglich verschiedener Öleinlasstemperaturen, wie sie im Betrieb auftreten, erhöht die Kombination der beiden Konzepte die Robustheit der Gesamtkühlung. So wird die Effektivität der Mantelkühlung reduziert, wenn die Öleinlasstemperaturen steigen, da Viskosität und Oberflächenspannung sinken und somit der Ölstrom bereits früher vom Statormantel abreißt. Gleichzeitig sorgen die beiden Einflussfaktoren dafür, dass das Öl durch die Sprühkühlung besser verteilt wird und bereits bei einer niedrigeren Drehzahl funktioniert. Dies liegt unter anderem an einer kleineren Tropfengröße.
Durch die Kombination der beiden Kühlkonzepte kann zudem die Effizienz der Kühlung verbessert werden. Hier zeigen Simulationen, dass bei gleichem Gesamtvolumenstrom die maximal auftretenden Bauteiltemperaturen deutlich geringer sind, als wenn jeweils nur eines der beiden Kühlkonzepte verwendet würden. Somit kann die Pumpenleistung der Kühlmittelpumpe reduziert werden, was wiederum zur Effizienz des Gesamtsystems beiträgt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist eine erste Ausführungsform dargestellt, welche nachfolgend beschrieben ist.

1 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektromaschine, und
2 einen teilweise dargestellten Querschnitt entlang der Linie II aus 1.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Elektromaschine dargestellt. Sie besitzt eine rotorintegrierte Kupplung 2. Die Elektromaschine besitzt sowohl einen Stator 3, als auch einen radial innerhalb dazu angeordneten Rotor 4. Der Rotor 4 besitzt einen Träger 5. Der Träger 5 hält einen ersten Teil 6 einer Reibkupplung 7. Ein zweiter Teil 8 ist zum Reibschluss in Verbinden mit dem ersten Teil 6 vorbereitet. Der erste Teil 6 ist aus Druckplatten und Reiblamellen aufgebaut. Der zweite Teil 8 besitzt ebenfalls Reiblamellen, nämlich Trägerscheiben mit beidseitigen Reibbelägen.
Es gibt eine Kühlfluidleitung 9, die als Versorgungsleitung wirkt. Die Kühlfluidleitung 9 ist radial außerhalb und in Schwerkraftrichtung 10 gesehen oberhalb des Stators und einer Statorwicklung 11 angeordnet.
Die Kühlfluidleitung 9 besitzt zwei Durchgangslöcher 12. Ferner sind zwei Fluidaustrittslöcher 13 vorhanden.
Jenes Öl, das aus den Durchgangslöchern 12 austritt, realisiert einen Sekundärkühlfluidstrom 14. Ein Primärkühlfluidstrom stellt sich an zwei durch die Fluidaustrittslöcher 13 realisierten Fluidausgängen 16 ein.
Jenes auf den Träger 5 treffende Öl wird dann wieder abgeschleudert und erzeugt einen Sprühnebel 17.
In 2 ist der Austritt an Öl und das Erreichen des Sekundärkühlfluidstroms 14 und des Primärkühlfluidstroms 15 dargestellt.
Ein Total-Ölvolumenstrom von ca. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Liter pro Minute ist angestrebt, der sich aufteilt in einen Fluidstrom entlang des Statormantels einerseits und in einen Sprühölanteil andererseits. Eine Aufteilung von 1:3 oder 1:4 oder 1:5 bis 5:1 oder 4:1 oder 3:1 ist angedacht.
Bezugszeichenliste

1: Elektromaschine
2: rotorintegrierte Kupplung
3: Stator
4: Rotor
5: Träger
6: erster Teil
7: Reibkupplung
8: zweiter Teil
9: Kühlfluidleitung
10: Schwerkraftrichtung
11: Statorwicklung
12: Durchgangsloch
13: Fluidaustrittsloch
14: Sekundärkühlfluidstrom
15: Primärkühlfluidstrom
16: Fluidausgang
17: Sprühnebel

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

WO 2012/061439 A2 [0003, 0004]
JP 2009136070 A [0003]
DE 112011102609 T5 [0003, 0005]
DE 112016002202 T5 [0003]
DE 112016/002202 T5 [0006]
DE 102013215790 A1 [0007]

Claims

Elektromaschine (1) mit rotorintegrierter Kupplung (2) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator (3) und einem diesem zugeordneten Rotor (4), wobei der Rotor (4) einen Träger (5) besitzt, an dem ein für einen Kraftschluss mit einem zweiten Teil (8) vorbereiteter erster Teil (6) einer Reibkupplung (7) angebracht ist, wobei eine Kühlfluidleitung (9) vorhanden ist, um dem Stator (3) und/oder dem Rotor (4) zum Hervorrufen einer Wärmeabfuhr Kühlfluid zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidleitung (9) so angeordnet und perforiert ist, dass Kühlfluid schwerkraftgetrieben sowohl einerseits auf einen Abschnitt des Rotors (4) tropft, um dabei einen Sprühnebel zu erzeugen, und andererseits über die Außenoberfläche des Stators (3) zu fließen.
Elektromaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidleitung (9) in Schwerkraftrichtung (10) gesehen oberhalb und radial außerhalb des Stators (3) angeordnet ist.
Elektromaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidleitung (9) wenigstens ein Durchgangsloch (12) in Längsrichtung des Stators (3) gesehen mittig und in Schwerkraftrichtung (10) oberhalb einer am Stator (3) angebrachten Wicklung (11) angeordnet ist, um einen Sekundärkühlfluidstrom (14) zu erzeugen und/oder die Kühlfluidleitung (9) in Schwerkraftrichtung (10) gesehen wenigstens einen Fluidausgang (16) oberhalb des Rotors (4) besitzt, um einen Primärkühlfluidstrom (15) zu erzeugen.
Elektromaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Stirnseite des Rotors (4) je ein Fluidaustrittsloch (13) vorhanden ist.
Elektromaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das düsenunähnliche Fluidaustrittsloch (13) zum im Wesentlichen schwerkraftgetriebenen Benetzen von Wickelköpfen bemessen und angeordnet ist.
Elektromaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Durchgangslöcher (12) beiderseits der Längsachse der Kühlfluidleitung (9) angeordnet sind.
Elektromaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (12) und Fluidaustrittslöcher (13) gleich große Querschnitte besitzen.
Elektromaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfluidleitung (9) an eine Zufuhrleitung angeschlossen ist.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Elektromaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Kühlen einer Elektromaschine (1), wobei aus einer Kühlfluidleitung (9) einerseits Öl auf einen Rotor schwerkraftgetrieben getropft wird und andererseits auf eine Statorwicklung (11) fließt.