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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit Bypassabschnitt zwischen Stator und Rotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, welcher insbesondere für ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein reines Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, geeignet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei Elektromotoren kann es aufgrund von parasitären Kapazitäten zu Potenzialunterschieden und/oder zu elektrischen Strömen zwischen dem Rotor und dem Stator kommen. Die elektrischen Ströme und/oder der Ausgleich der Potenzialunterschieden kann zu Entladungen oder Stromfluss in den Rotorlagern führen, welche dadurch beschädigt werden können. Ferner sind derartige Potenzialunterschiede unerwünscht bei Wartungsarbeiten an den Elektromotoren.
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Die Druckschrift
DE 101 598 63 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Außenläufermotor, der einen Stator sowie einen den Außenläufer bildenden Rotor aufweist. Der Stator weist ein Gehäuse mit einer Statorbuchse und darin eingesetzten Lagern für eine Rotorwelle auf. Das eine Ende der Rotorwelle ist mit dem Rotor drehfest verbunden. Es ist eine Potentialausgleichs-Einrichtung vorgesehen, die an einem freien Ende der Rotorwelle einen diese stirnseitig kontaktierenden Schleifkontakt aufweist, der elektrisch leitend mit dem Statorgehäuse verbunden ist. Durch die elektrisch leitende Verbindung zwischen Welle und Statorgehäuse werden Potenzialunterschiede zwischen den verschiedenen Bauteilen des Motors abgebaut und dadurch elektromagnetische Strahlen vom Motor zur Umwelt vermieden.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen elektrischen Antrieb vorzuschlagen, welcher sich durch vereinfachte Maßnahmen zur Ableitung von Potenzialunterschieden auszeichnet.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Antrieb, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein reines Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug, ausgebildet. Das Fahrzeug kann als ein einspurig oder zweispurig und/ oder einachsig oder mehrachsiges, insbesondere zweiachsiges, Fahrzeug ausgebildet sein. Prinzipiell ist das Fahrzeug als ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Bus ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch als ein elektrisch betriebenes Fahrrad (Pedelec), Motorrad (Elektromotorrad), E-Scooter oder dergleichen ausgebildet sein. Der elektrische Antrieb dient insbesondere dazu, ein Traktionsmoment, insbesondere ein Haupttraktionsmoment, für das Fahrzeug zu erstellen und/oder bereitzustellen. Hierzu kann der elektrische Antrieb mit einer Energieeinrichtung, insbesondere mit einer Energiespeichereinrichtung, im Speziellen mit einer Batterie oder Akku, koppelbar oder gekoppelt sein, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten.
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Der elektrische Antrieb weist einen Elektromotor, auch als elektrische Maschine zu bezeichnen, auf. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Permanentsynchronmotor oder Asynchronelektromotor oder als ein anderer Motor ausgebildet. Vorzugsweise definiert der Elektromotor die Hauptachse. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, welche konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner weist der Elektromotorabschnitt eine Rotorwelle auf, wobei die Rotorwelle mit dem Rotor drehfest verbunden ist und wobei die Rotorwelle einen Rotorwellenabschnitt aufweist. Der Rotorwellenabschnitt ist insbesondere als ein Endabschnitt ausgebildet.
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Ferner ist vorgesehen, dass die Rotorwelle mit dem Rotor elektrisch verbunden ist. Dies führt dazu, dass bei einem Potenzialunterschied zwischen dem Rotor und einer Umgebungskonstruktion der gleiche Potentialunterschied zwischen der Rotorwelle und der Umgebungskonstruktion vorliegt.
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Der elektrische Antrieb weist einen Gehäuseabschnitt auf, wobei der Gehäuseabschnitt einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Zu dem Gehäuseabschnitt können auch zusätzliche Gehäusebereiche oder auch Deckel, insbesondere Lagerdeckel oder auch das Gehäuse des Getriebes etc. gezählt werden. Der Rotorwellenabschnitt ist um eine Hauptachse drehbar relativ zu dem Gehäuseabschnitt gelagert. Vorzugsweise ist der Rotorwellenabschnitt in dem Gehäuseabschnitt, insbesondere über ein Rotorlager, im Speziellen über ein Rotorwälzlager, drehbar gelagert. Insbesondere bildet der Gehäuseabschnitt ein A-Lagerschild oder ein B-Lagerschild für den Rotorwellenabschnitt oder umfasst dieses. Der Gehäuseabschnitt kann auf der getriebezugewandten Seite des Elektromotors oder auf der getriebeabgewandten Seite des Elektromotors angeordnet sein. Der Gehäuseabschnitt kann auch im Getriebeabschnitt angeordnet sein. Der Rotorwellenabschnitt kann mit der Rotorwelle koaxial und/oder drehfest verbunden sein. Insbesondere kann der Rotorwellenabschnitt in dem Getriebeabschnitt des elektrischen Antriebs angeordnet sein. Beispielsweise kann der Rotorwellenabschnitt durch eine mit der Rotorwelle koaxial angeordnete und drehfest verbundene Getriebewelle gebildet werden.
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Der elektrische Antrieb weist einen Strompfad auf, welcher eine Ableitung von einer elektrischen Ladung und/oder Spannung und insbesondere einen Potenzialausgleich ermöglicht. Der Strompfad verläuft zwischen dem Gehäuseabschnitt und/oder dem Stator als ein erster Ableitpartner zu dem Rotorwellenabschnitt als ein zweiter Ableitpartner. Insbesondere ist der Strompfad als ein ständig kontaktierender und/oder durchgehender Strompfad ausgebildet. Im Speziellen verläuft der Strompfad über eine leitende Verbindung. Alternativ hierzu weist der Strompfad aus mechanischen Gründen einen geringen Spalt, insbesondere bei dem Übergang von stationären Komponenten zu rotierenden Komponenten auf. Bevorzugt wird der Spalt als Funkenstreckenabschnitt bereits bei kleinen Spannungen, insbesondere Spannungen kleiner als 200 V, im Speziellen kleiner als 100 V, überbrückt. Alternativ oder ergänzend ist der Abstand des Funkenstreckenabschnitts kleiner als 0,2 mm, insbesondere kleiner als 0,1 mm. Alternativ hierzu ist in dem Spalt eine leitfähige Paste oder Flüssigkeit angeordnet. Gegebenenfalls kann die Oberfläche der Welle eine besonders leitfähige Oberfläche/Beschichtung aufweisen
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Der elektrische Antrieb weist einen Bypassabschnitt auf, wobei der Bypassabschnitt einen Teil des Strompfads bildet. Der Bypassabschnitt ist am Gehäuseabschnitt angeordnet. Dabei kann der Bypassabschnitt an einer Oberfläche des Gehäuseabschnitts oder im Inneren des Gehäuseabschnitts angeordnet sein. Der Bypassabschnitt weist einen Anfangsbereich, einen Zwischenbereich und einen Endbereich auf. Der Anfangsbereich ist auf der Seite des Stators mit dem Gehäuseabschnitt und/oder mit dem Stator elektrisch verbunden. Der Endbereich ist auf der Seite des Rotors mit dem Rotorwellenabschnitt elektrisch gekoppelt. In einem Zwischenbereich ist der Bypassabschnitt von dem Gehäuseabschnitt elektrisch isoliert. Damit bildet der Bypassabschnitt die konstruktive Umsetzung des Strompfads bzw. eines Teils des Strompfads.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Bypassabschnitt und der Gehäuseabschnitt als ein gemeinsamer Abschnitt ausgebildet sind. Während in dem Stand der Technik eine entsprechende elektrische Verbindung über ein zusätzliches Bauteil umgesetzt ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese Funktionalität in dem Gehäuseabschnitt zu integrieren, indem der Bypassabschnitt und der Gehäuseabschnitt als ein gemeinsamer Abschnitt ausgebildet sind. Durch die Integration wird beispielsweise die Anzahl der Komponenten verringert, so dass der Aufbau des elektrischen Antriebs vereinfacht ist. Ferner ergeben sich Vorteile im Betrieb, da der Bypassabschnitt im Vergleich zum Stand der Technik beispielsweise nicht verrutschen kann, so dass zudem die Funktionssicherheit verbessert ist.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Bypassabschnitt zumindest in dem Zwischenbereich, optional ergänzend in dem Anfangsbereich und/oder in dem Endbereich, als eine Beschichtung ausgebildet und dadurch als ein gemeinsamer Abschnitt mit dem Gehäuseabschnitt ausgebildet. Durch die Ausbildung als Beschichtung kann der Bypassabschnitt besonders kostengünstig umgesetzt werden und an die Kontur des Gehäuseabschnitts angepasst werden, so dass der gemeinsame Abschnitt gebildet ist.
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Bei einer möglichen Alternative oder Weiterbildung der Erfindung ist der Bypassabschnitt zumindest in dem Zwischenbereich in dem Grundmaterial des Gehäuseabschnitts angeordnet. Insbesondere verläuft der Bypassabschnitt in dem Zwischenbereich in dem Inneren des Gehäuseabschnitts. Bei dieser Anordnung ist der Bypassabschnitt zumindest in dem Zwischenbereich gegen mechanische Beschädigungen geschützt, so dass die Funktionssicherheit verbessert ist und die Montage aufgrund der Vereinfachung der Komponentenhandhabung vereinfacht ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das Grundmaterial des Gehäuseabschnitts schlechter leitend als das Material des Bypassabschnitts oder sogar nichtleitend ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung wird gezielt die Ableitung von Strömen und/oder die Angleichung von Potenzialunterschieden über den Bypassabschnitt geführt und der Gehäuseabschnitt davon isoliert. Mit dieser Maßnahme kann der Gehäuseabschnitt potenzialfrei gesetzt werden. Alternativ oder ergänzend ist zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Zwischenbereich, Zwischenbereich und Endbereich oder dem Bypassabschnitt in der Gesamtheit eine elektrische Isolierung, z.B. eine Isolierschiecht vorgesehen.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Zwischenbereich oder sogar der gesamte Bypassabschnitt zu einer Umgebung des elektrischen Antriebs mechanisch und damit elektrisch isoliert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Benutzer nicht versehentlich den Bypassabschnitt berühren können. Zum einen hat das den Vorteil, dass der Bypassabschnitt durch die Benutzer nicht beschädigt werden kann, zum anderen sind die Benutzer vor der elektrischen Spannung auf dem Bypassabschnitt geschützt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Zwischenabschnitt, insbesondere der Bypassabschnitt, wie zuvor beschrieben in dem Grundmaterial des Gehäuseabschnitts berührsicher angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann der Zwischenabschnitt, insbesondere der Bypassabschnitt, auf einer Innenseite des Gehäuseabschnitts angeordnet sein, so dass bei geschlossenem elektrischen Antrieb eine Berührung mechanisch nicht möglich ist.
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Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung ist der Bypassabschnitt in dem Endbereich mit einer Stirnseite des Rotorwellenabschnitts elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise wird der Strompfad von stationären Komponenten zu der rotierenden Komponente geführt. Alternativ hierzu ist ein Spalt zwischen dem Endbereich und der Stirnseite vorgesehen. Der Spalt ist so bemessen und gegebenenfalls mit Leitmitteln ausgestattet, dass die Ableitung der elektrischen Ladung und/oder Spannung über den Spalt erfolgen kann. Die Oberfläche könnte auch mit Spitzen versehen sein, damit der Storm besser auf die Welle überspringt
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Bei einer alternativen Ausführungsformen der Erfindung ist der Bypassabschnitt in dem Endbereich elektrisch mit einer Umfangsfläche oder einer Radialfläche, z.B. von einem Wellenabsatz, des Rotorwellenabschnitts kontaktiert. Auf diese Weise wird der Strompfad von stationären Komponenten zu der rotierenden Komponente geführt. Alternativ hierzu ist ein Spalt zwischen dem Endbereich und der Umfangsfläche bzw. Radialfläche vorgesehen. Der Spalt ist so bemessen und gegebenenfalls mit Leitmitteln ausgestattet, dass die Ableitung der elektrischen Ladung und/oder Spannung über den Spalt erfolgen kann. Die Oberfläche könnte auch mit Spitzen versehen sein, damit der Storm besser auf die Welle überspringt.
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Bei einer kontaktierenden elektrischen Kopplung ist es bevorzugt, dass der Rotorwellenabschnitt eine Spezielle gut elektrisch leitende Wellenoberfläche oder Beschichtung an der Kontaktstelle aufweist.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Gehäuseabschnitt einstückig mit einem Statorgehäuseabschnitt ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung ist es besonders bevorzugt, dass der Bypassabschnitt auf einer Innenseite des Gehäuseabschnitts angeordnet ist.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist der Gehäuseabschnitt einen Lagerdeckel auf, wobei der Zwischenbereich am Lagerdeckel angeordnet ist. Der Lagerdeckel ist insbesondere als ein Lagerschilddeckel, im speziellen als ein B- Lagerschilddeckel ausgebildet. Der Lagerdeckel trägt das Rotorlager, im Fall des B- Lagerschilddeckels als Loslager.
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Der elektrische Antrieb weist bevorzugt einen Getriebeabschnitt auf, wobei in dem Getriebeabschnitt eine Getriebeeinrichtung angeordnet ist. Die Getriebeeinrichtung kann als eine Kupplungseinrichtung und/oder als eine Schalteinrichtung und/oder als eine Übersetzungseinrichtung und/oder Differentialeinrichtung ausgebildet sein. Die Rotorwelle ist mit der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch verbunden, insbesondere bildet die Rotorwelle eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung. Insbesondere ist der elektrische Antrieb als eine elektrische Achse realisiert.
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Der elektrische Antrieb als System besteht aus einem Elektromotor, welcher bevorzugt über einen Wechselrichter betrieben wird, z.B. eine PSM oder ASM, bestehend aus Stator und Rotor. Der Stator ist in ein Gehäuse integriert. Im Gehäuse befinden sich Lager, welche die Rotorwelle, auf der sich der Rotor befindet, halten. Der Stromleitpfad ist so ins System integriert, dass er parasitäre Strömen vom Gehäuse oder von einem mit dem Gehäuse in Berührung stehendem Element (z.B. Flansch, Deckel, Außenring Lager,) auf die Rotorwelle bzw. einem mit der Rotorwelle in Berührung stehendem Element (Innenring Lager) ableitet.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug in einer schematischen Darstellung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Detailbereichs des elektrischen Antriebs in der 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Detailbereichs des elektrischen Antriebs in der 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung eines Detailbereichs des elektrischen Antriebs in der 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 eine schematische Darstellung eines Detailbereichs des elektrischen Antriebs in der 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen elektrischen Antrieb 1 für ein Fahrzeug, nicht dargestellt, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise kann das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges und/oder als ein ein- oder mehrachsiges Fahrzeug ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein reines Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Bus oder Lastkraftwagen ausgebildet sein. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch beispielsweise als Fahrrad (Pedelec), Motorrad (Elektromotorrad) oder E-Scooter ausgebildet sein.
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Der elektrische Antrieb 1 dient zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Traktionsmoments, insbesondere eines Haupttraktionsmoments, für das Fahrzeug. Hierzu weist die Antriebsanordnung 1 einen Elektromotorabschnitt 2 auf, welcher einen Elektromotor 3 zur Erzeugung des Traktionsmoments und eine Rotorwelle 4 zur Übertragung des Traktionsmoments aufweist. Der Elektromotor 3 kann mit einer Energieeinrichtung, z.B. eine Batterie oder ein Akku, elektrisch verbunden sein, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten. Der Elektromotor 3 kann beispielsweise als ein Gleichstrom-, Synchron- oder Asynchronmotor ausgebildet sein.
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Der Elektromotor 3 weist einen Stator 5 und einen Rotor 6 auf. Der Rotor 6 ist mit der Rotorwelle 4 drehfest verbunden. Die Rotorwelle 4 definiert mit ihrer Rotationsachse eine Hauptachse H, wobei der Stator 5 und der Rotor 6 in Bezug auf die Hauptachse H koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist der elektrische Antrieb als ein Innenläufer ausgebildet.
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Ferner weist der elektrische Antrieb 1 einen Getriebeabschnitt 7 auf, welcher zur Übertragung und/oder Übersetzung und/oder Verteilung des Traktionsmoments des Elektromotors 3 dient. Hierzu ist in dem Getriebeabschnitt 7 eine Getriebeeinrichtung 8, nur schematisch angedeutet, angeordnet, wobei die Getriebeeinrichtung 8 eine Kupplungseinrichtung, z.B. eine form- oder reinschlüssige Kupplung, und/oder eine Schalteinrichtung, z.B. ein elektrisch und/oder hydraulisch betätigbarer Schaltzylinder, und/oder eine Übersetzungseinrichtung, z.B. ein Planeten- und/oder Stufenradgetriebe, umfassen kann. Der Elektromotorabschnitt 2 und der Getriebeabschnitt 7 sind über die Rotorwelle 4 getriebetechnisch miteinander verbunden, wobei die Rotorwelle 4 eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung 8 bildet. Über eine Ausgangswelle 9 kann das Traktionsmoment beispielsweise an ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs weitergegeben werden.
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Des Weiteren weist der elektrische Antrieb einen Trennabschnitt 10 auf, welcher einen Motorraum des Elektromotorabschnitts 2 von einem angrenzenden Getrieberaum des Getriebeabschnitts 7 trennt. Der Trennabschnitt 10 ist hierzu in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen dem Elektromotorabschnitt 2 und dem Getriebeabschnitt 7 angeordnet. Beispielsweise kann der Motorraum ein Trockenbereich und der angrenzende Getrieberaum ein weiterer Trockenbereich oder ein Ölbereich sein, wobei der Trennabschnitt 10 eine schmutzdichte und gegebenenfalls eine öldichte Abtrennung zwischen dem Elektromotorabschnitt 2 und dem Getriebeabschnitt 7 bildet. Der Motorraum kann alternativ als ein Nassraum ausgebildet sein, insbesondere als ein gemeinsamer Raum mit dem Getrieberaum.
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Der Elektromotor 3 bzw. der elektrische Antrieb 1 weist ein Gehäuse 11 auf, wobei der Stator 5 und der Rotor 6 in dem Gehäuse 11 angeordnet sind. Optional ergänzend ist die Getriebeeinrichtung 8 bzw. der Getriebeabschnitt 7 ebenfalls in dem Gehäuse 11 angeordnet. Das Gehäuse 11 ist auf einer getriebeabgewandten Seite mit einem Gehäuseabschnitt 12a abgeschlossen, so dass die Gehäuseabschnitt 12a einen Gehäuseinnenraum des Gehäuses 11 begrenzt. Auf der getriebezugewandten Seite ist ein weiterer Gehäuseabschnitt 12b angeordnet.
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Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 4 weist der elektrische Antrieb 1 eine Lagereinrichtung 13 und eine weitere Lagereinrichtung 14 auf, wobei die Rotorwelle 4 über die Lagereinrichtungen 13, 14 in radialer Richtung abgestützt sind. Die Lagereinrichtungen 13, 14 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als ein Kugellager, insbesondere als ein Rillenkugellager ausgebildet. Die Rotorwelle 4 weist einen Rotorwellenabschnitt 15 auf, der von dem Getriebeabschnitt 7 abgewandt ist. Die Lagereinrichtung 13 ist in dem Gehäuseabschnitt 12a angeordnet. Die Lagereinrichtung 14 ist in dem Gehäuseabschnitt 12b angeordnet.
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In einem Motorbetrieb des Elektromotors 3 können Entladungsströme und/oder Potenzialunterschiede verursacht werden, welche sich über die Lagereinrichtungen 13, 14 entladen und die Lagereinrichtungen 13, 14 beschädigen können. Zur Ableitung weist der elektrische Antrieb einen Strompfad S auf, welcher zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder elektrischen Spannung ausgehend von dem Stator 5 und/oder dem Gehäuseabschnitt 12a,b im Bereich des Stators 5 als ein erster Ableitpartner zu dem Rotorwellenabschnitt 15 als ein zweiter Ableitpartner dient. Der erste Ableitpartner bildet gegenüber dem zweiten Ableitpartner, also der Rotorwelle 4, einen stationären Ableitpartner. Der erste Ableitpartner kann beispielsweise durch den Stator 5 selbst und/oder durch den Gehäuseabschnitt 12a, b gebildet sein.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung einen Detailbereich des elektrischen Antriebs 1 der vorhergehenden Figur. Es sind wieder der Elektromotor 3 mit dem Stator 5 und dem Rotor 6 sowie der Gehäuseabschnitt 12a zu erkennen. Genauer dargestellt ist nun ein Lagerdeckel 21, welcher axial auf dem Gehäuse 11 sitzt und einen Teilbereich des Gehäuseabschnitts 12a bildet. Der Lagerdeckel 21 weist einen Aufnahmeabschnitt 16 zur Aufnahme der Lagereinrichtung 13 auf. Der Aufnahmeabschnitt 16 weist eine Aufnahmekontaktfläche 17 auf, welche als eine Hohlzylinderfläche ausgebildet ist und welche eine Kontakt- oder Stützfläche zu der Lagereinrichtung 13 bildet.
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Ferner weist der Lagerdeckel 21 einen Verbindungsabschnitt 18 auf, wobei der Verbindungsabschnitt 18 zur Verbindung mit dem Gehäuse 11 dient. Der Verbindungsabschnitt 18 weist eine Verbindungskontaktfläche 19 auf, wobei sich die Verbindungskontaktfläche 19 in einer Radialebene zu der Hauptachse H erstreckt und flächig an dem Gehäuse 11 anliegt. Optional ergänzend kann die Verbindungskontaktfläche 19 eine Hohlzylinderfläche aufweisen, wobei sich der Lagerdeckel 21 über die Hohlzylinderfläche relativ zu dem Gehäuse 11 zentriert. Der Lagerdeckel 21 weist einen Grundkörper 20 auf.
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Der elektrische Antrieb weist einen elektrisch leitfähigen Bypassabschnitt 22 auf, wobei der Bypassabschnitt 22 einen Teil des Strompfads S bildet. Der Bypassabschnitt 22 weist einen Anfangsbereich 23, einen Zwischenbereich 24 und einen Endbereich 25 auf. Der Bypassabschnitt 22 ist mit dem Gehäuseabschnitt als ein gemeinsamer Abschnitt ausgebildet.
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Der Anfangsbereich 23 ist an der Verbindungskontaktfläche 19 von dem Lagerdeckel 21 angeordnet und mit diesem vollflächig verbunden. Beispielsweise kann der Anfangsbereich 23 als eine Beschichtung ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass in Umlaufrichtung betrachtet der Anfangsbereich 23 nur segmentweise vorgesehen ist, alternativ hierzu ist der Anfangsbereich 23 in Umlaufrichtung durchgängig ausgebildet. Durch die Anordnung des Anfangsbereich 23 an der Verbindungskontaktfläche 19 wird der Anfangsbereich 23 durch Anschrauben des Lagerdeckels 21 fest angedrückt, so dass eine gute elektrische Leitfähigkeit zu dem Restgehäuseabschnitt gegeben ist. Insbesondere ist Anfangsbereich 23 in einer Radialebene zu der Hauptachse H ausgerichtet. In dieser Position ist der Anfangsbereich 23 und damit der Bypassabschnitt 21 statorseitig mit dem Gehäuseabschnitt verbunden.
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Der Endbereich 25 ist rotorseitig mit dem Rotorwellenabschnitt 15 elektrisch gekoppelt. Insbesondere ist der Endbereich 25 in einer gedachten Verlängerung der Rotorwelle 4 und/oder des Rotorwellenabschnitts 15 koaxial und/oder mittig angeordnet und mit dem Lagerdeckel 21 vollflächig verbunden. Beispielsweise kann der Endbereich 25 als eine Beschichtung ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Rotorwellenabschnitt 15 an dem Endbereich 25 kontaktierend anliegt. Alternativ hierzu kann zwischen dem Rotorwellenabschnitt 15 und dem Endbereich 25 ein Spalt vorgesehen sein, welcher jedoch entweder elektrisch oder durch Leitmittel überbrückt ist. Insbesondere weist der Rotorwellenabschnitt 15 eine gut elektrisch leitende Oberfläche auf. Beispielsweise kann der Rotorwellenabschnitt 15 eine Graphitoberfläche aufweisen.
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Der Zwischenbereich 24 läuft in dem Grundkörper 20 des Lagerdeckels 21, so dass der Zwischenbereich 24 weder von außen noch von innen mechanisch zugänglich ist. Der Grundkörper 20 weist ein Material auf, welches schlechter elektrisch leitfähig ist als der Bypassabschnitt 22 oder sogar nichtleitend ist, so dass der Zwischenbereich von dem Lagerdeckel 21 und damit von dem Gehäuseabschnitt 12a elektrisch isoliert ist. Der Zwischenbereich 24 kann auf ein Winkelsegment um die Hauptachse H beschränkt sein, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Zwischenbereich 24 umlaufend durchgängig ausgebildet ist.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich ausschließlich durch den Zwischenbereich 25 unterscheidet. Für die sonstige Beschreibung wird auf die 2 verwiesen. Der Zwischenbereich 25 ist als eine Beschichtung der Innenseite des Lagerdeckels 21 ausgebildet und verläuft ausgehend von der Verbindungskontaktfläche 19 über die Innenwand, nachfolgend zu der Aufnahmekontaktfläche 17 und weiter zu dem Endbereich 25. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass diese besonders einfach fertigungstechnisch umgesetzt werden kann, eine versehentliche Kontaktierung durch einen Benutzer ist bei geschlossenem Lagerdeckel 21 nicht möglich.
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Die 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche Abschnitte, Bereiche und Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren erhalten haben und wobei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. In Abgrenzung zu den Ausführungsbeispielen in den 2 und 3 ist der Rotorwellenabschnitt 15 nicht als ein Endabschnitt, sondern als ein Zwischenabschnitt ausgebildet. Der Gehäuseabschnitt 12b ist auf der getriebezugewandten Seite des Elektromotors 3 angeordnet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Rotorwellenabschnitt 15 jedoch auch bei den Ausführungsbeispielen in den 4 und 5 als Endabschnitt ausgebildet sein. Der Gehäuseabschnitt 12b ist bei der 4 und auch bei der 5 einteilig und/oder einstückig ausgebildet und geht in das Gehäuse 11, insbesondere in einen Statorgehäuseabschnitt 26 über. Der Gehäuseabschnitt 12b trägt die Lagereinrichtung 14.
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Der Bypassabschnitt 22 ist über die gesamte Länge an einer Innenseite des Gehäuseabschnittes 12b angeordnet und beispielsweise als eine Beschichtung ausgebildet.
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Der Anfangsbereich 23 ist in radialer Richtung zu der Hauptachse H betrachtet zwischen dem Stator 5 und dem Gehäuseabschnitt 12b angeordnet und mit beiden elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise kann Strom und/oder Ladung sowohl vom Stator 5 als auch vom Gehäuseabschnitt 12b abgeleitet werden. Der Anfangsbereich 23 kann auf ein Winkelsegment beispielsweise kleiner als 90° beschränkt sein, alternativ ist der Anfangsbereich 23 umlaufend um die Hauptachse H durchgängig ausgebildet, um an allen möglichen Stellen einer parasitären Kapazität vorbeigeführt zu werden.
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Der Zwischenbereich 24 läuft an der Innenwand des Gehäuseabschnitts 12b konturgenau ab und führt zu dem Endbereich 25. Der Endbereich 25 ist auf einem Nasenabschnitt 27 angeordnet und ist als ein Teil einer Radialfläche ausgebildet. Der Nasenabschnitt 27 ist einstückig mit dem Gehäuseabschnitt 12b ausgebildet. Der Endbereich 25, ausgebildet als Teil einer Radialfläche, ist elektrisch mit dem Rotorwellenabschnitt 15, insbesondere mit einer Radialfläche des Rotorwellenabschnitts 15 gekoppelt. Hierzu kann der Rotorwellenabschnitt 15 einen zusätzlichen Kontaktbereich 28 aufweisen, welcher als ein gerader Wellenabschnitt mit größerem Durchmesser als die benachbarten Wellenabschnitte ausgebildet ist. Der Endbereich 25 kann unmittelbar kontaktierend auf dem Rotorwellenabschnitt 15, insbesondere auf dem Kontaktbereich 28, aufliegen. Idealerweise besitzt der Wellenabschnitt 15 eine gut elektrisch leitende Oberfläche am Umfang im Bereich des Endes des Strompfades S und/oder des Bypassabschnitts 22. Alternativ hierzu ist er durch einen Radialspalt getrennt, welcher jedoch entweder elektrisch oder durch Leitmittel überbrückt ist. Insbesondere weist der Rotorwellenabschnitt 15 eine gut elektrisch leitende Oberfläche auf. Beispielsweise kann der Rotorwellenabschnitt 15, insbesondere der Kontaktbereich 28 eine Graphitoberfläche aufweisen. Es ist auch denkbar, dass der Endbereich 25 und/oder der Nasenabschnitt 27 umlaufend geschlossen um den Rotorwellenabschnitt 15 ausgebildet ist.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich von dem Ausführungsbeispiel in der 4 ausschließlich durch den Endbereich 25 und die Ankopplung des Endbereich 25 an den Rotorwellenabschnitt 15 unterscheidet.
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Der Endbereich 25 in der 5 endet an einer Axialfläche an dem Gehäuseabschnitt 12b. Der elektrische Antrieb 1 weist zudem ein Leitblech 29 auf, welches mechanisch und elektrisch mit dem Endbereich 25 verbunden ist. Das Leitblech 29 erstreckt sich in radialer Richtung zu der Hauptachse H und ist unmittelbar oder über einen Spalt elektrisch mit dem Rotorwellenabschnitt 15 verbunden. Hierzu kann das Leitblech 29 einer Radialfläche am inneren Ende aufweisen. Ist jedoch auch möglich, dass das leidlich 29 nur als Kontaktfinger ausgebildet ist. Idealerweise besitzt der Wellenabschnitt 15 eine gut elektrisch leitende Oberfläche am Umfang im Bereich des Endes des Strompfades S und/oder des Leitblechs 29. Alternativ hierzu ist er/es durch einen Radialspalt getrennt, welcher jedoch entweder elektrisch oder durch Leitmittel überbrückt ist. Insbesondere weist der Rotorwellenabschnitt 15 eine gut elektrisch leitende Oberfläche auf. Beispielsweise kann der Rotorwellenabschnitt 15 eine Graphitoberfläche aufweisen.
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Bei allen Ausführungsbeispielen in den 2 bis 5 kann vorgesehen sein, dass der Bypassabschnitt 22 auf der Innenseite elektrisch durch eine weitere Beschichtung isoliert ist. Bei den Ausführungsbeispielen in den 4 und 5 kann das Grundmaterial von dem Gehäuseabschnitt 12b schlechter leitend oder nichtleitend ausgebildet sein, so dass zumindest der Zwischenbereich 24 elektrisch isoliert zu dem Gehäuseabschnitt 12 ist.
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Bei allen Ausführungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Bypassabschnitt 22 oder zumindest zwischen dem Zwischenbereich 24 und optional ergänzend dem Endbereich 25 eine zusätzliche, elektrisch isolierende Zwischenschicht vorgesehen ist, so dass der Bypassabschnitt 22 oder zumindest der Zwischenbereich 24 optional ergänzend mit dem Endbereich 25 elektrisch isoliert von dem Gehäuseabschnitt 12a, b ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Antrieb
- 2
- Elektromotorabschnitt
- 3
- Elektromotor
- 4
- Rotorwelle
- 5
- Stator
- 6
- Rotor
- 7
- Getriebeabschnitt
- 8
- Getriebeeinrichtung
- 9
- Ausgangswelle
- 10
- Trennabschnitt
- 11
- Gehäuse
- 12a, b
- Gehäuseabschnitt
- 13
- Lagereinrichtung
- 14
- weitere Lagereinrichtung
- 15
- Rotorwellenabschnitt
- 16
- Aufnahmeabschnitt
- 17
- Aufnahmekontaktfläche
- 18
- Verbindungsabschnitt
- 19
- Verbindungskontaktfläche
- 20
- Grundkörper
- 21
- Lagerdeckel
- 22
- Bypassabschnitt
- 23
- Anfangsbereich
- 24
- Zwischenbereich
- 25
- Endbereich
- 26
- Statorgehäuseabschnitt
- 27
- Nasenabschnitt
- 28
- Kontaktbereich
- 29
- Leitblech
- H
- Hauptachse
- S
- Strompfad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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