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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, welcher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug geeignet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei Antriebsmodulen für Fahrzeuge werden Elektromotoren zur Erzeugung des Antriebsmoments eingesetzt. Durch sehr starke Spannungsflanken bei der Spannungsversorgung der Elektromotoren werden unerwünschte elektrische Ströme in dem Elektromotor generiert. Dabei fließen die elektrischen Ströme auch über die Rotorlager, welche dadurch neben dem mechanischen Verschleiß durch den Stromdurchgang geschädigt werden.
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Es ist bekannt, elektrisch parallel zu einem der Rotorlager eine Strombrücke zu bilden, so dass die elektrischen Ströme über die parallele Strombrücke fließen und der Stromdurchgang durch das Rotorlager unterbunden ist.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 199 29 686 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, einen Elektromotor mit einem Bürstenring zum Potenzialausgleich zwischen Rotor und Stator, wobei der Bürstenring stromleitende Kontaktelemente aufweist, welche eine Vielzahl feiner stromleitender Fasern gebildet sind. Der Bürstenring ist gegenüberliegend zu einer Abtriebsseite des Elektromotors angeordnet. Eine Anwendung des Elektromotors ist nicht offenbart.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welcher sich durch eine gute Funktionssicherheit bei überschaubaren Fertigungskosten auszeichnet.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist vorzugsweise als ein Personenkraftwagen, Bus oder Lastkraftwagen ausgebildet. Bei alternativen Ausgestaltungen kann das Fahrzeug auch als ein Fahrrad, Motorrad, E-Scooter und/ oder einspurig oder zweispurig und/oder einachsig oder zweiachsig ausgebildet sein. Das Fahrzeug ist als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein reines Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet.
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Der elektrische Antrieb dient insbesondere dazu, ein Traktionsmoment, insbesondere ein Haupttraktionsmoment, für das Fahrzeug zu erzeugen und/oder bereitzustellen. Der elektrische Antrieb ist mit einer Energieeinrichtung, insbesondere mit einer Energiespeichereinrichtung, im Speziellen mit einer Batterie oder Akku, koppelbar oder gekoppelt, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten.
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Der elektrische Antrieb weist einen Elektromotorabschnitt auf. In dem Elektromotorabschnitt ist ein Elektromotor, auch als elektrische Maschine zu bezeichnen, angeordnet. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Permanentsynchronmotor oder Asynchronelektromotor ausgebildet. Vorzugsweise definiert der Elektromotor eine 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. 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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Die elektrische Antriebsanordnung weist 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 als eine Differentialeinrichtung ausgebildet sein. Die Welle ist mit der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch verbunden, insbesondere bildet die Welle eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung.
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Die Rotorwelle weist einen, vorzugsweise dem Getriebeabschnitt abgewandten Rotorwellenabschnitt auf. Vorzugsweise ist der Rotorwellenabschnitt als ein Endabschnitt der Rotorwelle ausgebildet. Insbesondere ist der Rotorwellenabschnitt als getriebefreier Endabschnitt der Rotorwelle ausgebildet. 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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Ferner weist die Rotorwellenanordnung einen Gehäuseabschnitt auf, wobei der Gehäuseabschnitt einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Zu dem Gehäuseabschnitt können auch zusätzliche Gehäusebereiche oder auch Deckel 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 ein Rotorwälzlager, drehbar gelagert. Insbesondere bildet der Gehäuseabschnitt ein B-Lagerschild für den Rotorwellenabschnitt. Alternativ hierzu kann der Gehäuseabschnitt bei dem A-Lagerschild und/oder bei einem dem Getriebeabschnitt zugewandten Rotorlager angeordnet sein. Der Gehäuseabschnitt kann auch an einem Endabschnitt der Rotorwelle auf der Getriebeseite oder auf der getriebeabgewandten Seite angeordnet sein. Ferner kann der Gehäuseabschnitt auf der mit der Rotorwelle koaxial angeordneten und drehfest verbundenen Getriebewelle angeordnet sein.
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Die Rotorwellenanordnung weist eine Kontaktvorrichtung zur Bildung eines Strompfads zwischen einem ersten Ableitpartner und einem zweiten Ableitpartner auf. Der Rotorwellenabschnitt bildet den ersten Ableitpartner, der Gehäuseabschnitt bildet den zweiten Ableitpartner. Insbesondere ist der Strompfad als ein ständig kontaktierender und/oder durchgehender Strompfad ausgebildet. Im Speziellen verläuft der Strompfad über eine leitende Verbindung.
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Die Kontaktvorrichtung weist ein Metallumformteil auf. Das Metallumformteil kann beispielsweise als ein Blechumformteil ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung wird das Metallumformteil ausgehend von einem Blechhalbzeug durch Trennen und Umformen gefertigt. Bei dem Umformen kann es sich um ein Zugdruckumformen und/oder Biegeumformen handeln. Insbesondere ist das Blechhalbzeug als ein flaches Blech ausgebildet. Alternativ kann das Metallumformteil als ein Draht ausgebildet sein, welcher zu dem Metallumformteil gebogen ist. Besonders bevorzugt ist das Metallumformteil als ein gebogenes, drahtförmiges Element, als ein gebogener Blechstreifen oder als eine gebogene Scheibe ausgebildet. Alternativ ist das Metallumformteil als eine Scheibe mit einer mittigen Kontaktspitze ausgebildet. Insbesondere kann das Metallumformteil scheibenförmig mit Spitze am Wellenende anliegend ausgebildet sein.
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Das Metallumformteil ist in dem Gehäuseabschnitt stationär angeordnet. Es bildet mindestens einen Teil des Strompfads zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Rotorwellenabschnitt. Beispielsweise kann das Metallumformteil in dem Gehäuseabschnitt unmittelbar festgelegt sein. Es ist möglich, dass das Metallumformteil an dem Deckel oder an einer anderen Komponente des Gehäuseabschnitts festgelegt ist. Im Speziellen ist das Metallumformteil rotationsfest angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Metallumformteile verwendet werden.
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Das Metallumformteil weist mindestens oder genau eine Kontaktstelle für den Strompfad in Richtung des Rotorwellenabschnitts auf. Die Kontaktstelle kann unmittelbar kontaktierend an dem Rotorwellenabschnitt anliegen, alternativ kann mindestens oder genau ein Zwischenelement zwischen der Kontaktstelle und dem Rotorwellenabschnitt angeordnet sein. Die genau eine Kontaktstelle kann als ein zusammenhängender Bereich ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Kontaktstelle auch als mehrere Einzelbereiche ausgebildet sein. Vorzugsweise weist mindestens die Kontaktstelle eine verschleißfeste Oberfläche auf.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch die Verwendung von einem Metallumformteil zur Bildung des Strompfads zwischen den Ableitpartnern eine funktionssichere Lösung geschaffen ist, da ein derartiges Metallumformteil sich üblicherweise nicht abnutzt, verschmutzt oder anderweitig versagt. Auf der anderen Seite ist ein derartiges Metallumformteil fertigungstechnisch besonders einfach zu erzeugen und zu dem montagefreundlich, so dass die gute Funktionssicherheit mit günstigen Fertigungskosten einhergeht.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die mindestens eine Kontaktstelle vorgespannt an, wobei die Vorspannung durch eine Federelastizität des Metallumformteils umgesetzt ist. Besonders bevorzugt, dass das Metallumformteil als ein Federteil und/oder aus Federstahl ausgebildet ist. Mit dieser Materialwahl bzw. konstruktiven Ausgestaltung wird erreicht, dass das Metallumformteil funktionssicher und dauerhaft den Strompfad bildet.
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Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung liegt die Kontaktstelle des Metallumformteils in axialer Richtung zu der Hauptachse an dem Rotorwellenabschnitt unmittelbar oder mittelbar über mindestens oder genau ein Zwischenelement an. Insbesondere liegt die Kontaktstelle vorgespannt an. Das Zwischenelement kann beispielsweise als eine Kugel ausgebildet sein, wobei die Kugel in einer Bohrung oder Vertiefung in dem Rotorwellenabschnitt aufgenommen ist.
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Bei einer ersten Alternative ist die mindestens eine Kontaktstelle konzentrisch zu der Hauptachse angeordnet. Bei dieser Alternative kann das Metallumformteil einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweisen, wobei der erste Endabschnitt einen Befestigungsabschnitt bildet und an dem Gehäuseabschnitt befestigt ist. Der zweite Endabschnitt trägt die Kontaktstelle. Das Metallumformteil kann auch einen ersten und einen zweiten Endabschnitt sowie einen Mittelabschnitt aufweisen, wobei die beiden Endabschnitte als Befestigungsabschnitte an dem Gehäuseabschnitt festgelegt sind und der Mittelabschnitt die Kontaktstelle trägt.
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Bei einer zweiten Alternative ist die mindestens eine Kontaktstelle exzentrisch zu der Hauptachse angeordnet. An dem Rotorwellenabschnitt ist mindestens eine Ringfläche vorgesehen, wobei die mindestens eine Kontaktstelle in Umlaufrichtung an der Ringfläche vorgespannt abläuft. Bei dieser Alternative bildet der erste Endabschnitt einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Metallumformteils an dem Gehäuseabschnitt, der zweite Endabschnitt trägt die Kontaktstelle.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist das Metallumformteil als eine Federzunge ausgebildet. Der Ausgestaltung als Federzunge erstreckt sich das Metallumformteil ohne Umlenkbereiche und/oder nur in eine Längsrichtung. In dieser Ausgestaltung ist der Befestigungsabschnitt oder die Befestigungsabschnitte bevorzugt außermittig angeordnet. Alternativ hierzu sind die Kontaktstelle und der Befestigungsabschnitt koaxial angeordnet, wobei das Metallumformteil einen Umlenkbereich aufweist. Beispielsweise ist das Metallumformteil im Querschnitt U-förmig ausgebildet.
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Bei einer weiteren möglichen konstruktiven Ausgestaltung liegt die mindestens eine Kontaktstelle des Metallumformteils in radialer Richtung zu der Hauptachse an dem Rotorwellenabschnitt an. Die Kontaktfläche des Rotorwellenabschnitts ist als eine Zylinderfläche ausgebildet. Dabei kann das Metallumformteil genau eine Kontaktstelle oder auch zwei oder mehr Kontaktstellen aufweisen. Insbesondere ist das Metallumformteil in einem Ringspalt zwischen dem Rotorwellenabschnitt und dem Gehäuseabschnitt vorgespannt angeordnet.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung ist das Metallumformteil im Querschnitt wahlweise S-, V- oder U-förmig ausgebildet. Durch die Krümmung ergibt sich ein formelastisches Metallumformteil, welches funktionssicher den Strompfad umsetzt. Bevorzugt weist das Metallumformteil zwei Endabschnitte auf, wobei die zwei Endabschnitte einen der Ableitpartner berühren.
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Zum einen kann vorgesehen sein, dass das Metallumformteil mit einem Befestigungsabschnitt mit dem Gehäuseabschnitt fest verbunden ist. Diese Ausgestaltung des besonders vorteilhaft, wenn das Metallumformteil mit einem einzigen Endbereich dem Gehäuseabschnitt verbunden ist. Alternativ hierzu kann das Metallumformteil mit dem Gehäuseabschnitt formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Bei dieser Ausgestaltung kann das Metallumformteil zum Beispiel in dem Gehäuseabschnitt eingeschnappt sein.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:
- 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung mit einer Rotorwellenanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Längsschnittdarstellung der Rotorwellenanordnung aus der 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine Längsschnittdarstellung der Rotorwellenanordnung aus der 1 als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine Längsschnittdarstellung der Rotorwellenanordnung aus der 1 als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 eine Längsschnittdarstellung der Rotorwellenanordnung aus der 1 als ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 6 a, b eine axiale Draufsicht und eine Längsschnittdarstellung der Rotorwellenanordnung aus der 1 als ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 7a - f eine axiale Draufsicht der Rotorwellenanordnung aus der 1 als weitere Ausführungsbeispiele 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 ein Fahrrad (Pedelec), Motorrad (Elektromotorrad) oder E-Scooter ausgebildet sein.
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Die elektrische Antrieb 1 dient zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Traktionsmoments, insbesondere eines Haupttraktionsmoments, für das Fahrzeug. Hierzu weist der elektrische Antrieb 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.
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Ferner weist die elektrische Antriebsanordnung 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, und/oder eine Differentialeinrichtung 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 die elektrische Antriebsanordnung 1 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. Es ist auch möglich, dass der Motorraum ein Nassraum ist.
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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 einer Gehäuseabschnitt 12 abgeschlossen, so dass der Gehäuseabschnitt 12 einen Gehäuseinnenraum des Gehäuses 11 begrenzt. Der Gehäuseabschnitt 12 kann einen Deckel und/oder ein Lagerschild aufweisen.
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Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 4 weist der Elektromotorabschnitt 2 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.
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Die Lagereinrichtung 13 ist in dem Gehäuseabschnitt 12 angeordnet, wobei der Gehäuseabschnitt 12 lösbar oder unlösbar an dem Gehäuse 11 befestigt ist oder einstückig mit diesem ausgebildet ist.
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In einem Motorbetrieb des Elektromotors 3 können Entladungsströme verursacht werden, welche sich über die Lagereinrichtungen 13, 14 entladen und die Lagereinrichtungen 13, 14 beschädigen können. Zur Ableitung weist die elektrische Antriebsanordnung 1 eine Kontaktvorrichtung 15 auf, welche zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder elektrischen Spannung ausgehend von dem Rotor 6 über die Rotorwelle 4 als ein erster Ableitpartner zu einem zweiten Ableitpartner dient.
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Der zweite Ableitpartner bildet gegenüber dem ersten Ableitpartner, also der Rotorwelle 4, einen stationären Ableitpartner. Der zweite Ableitpartner ist durch den Gehäuseabschnitt 12 gebildet. Die Kontaktvorrichtung 15 bildet damit eine elektrische Verbindung zwischen der Rotorwelle 4 und dem Gehäuse 11. Dabei ist das Gehäuse 11 mit Masse verbunden und/oder geerdet, sodass die Rotorwelle 4 über die Kontaktvorrichtung 15 geerdet wird.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ableitvorrichtung 15 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H an einem Rotorwellenabschnitt 16 am freien Ende der Rotorwelle 4 angeordnet. Somit ist die Kontaktvorrichtung 15 in Bezug auf die Lagereinrichtung 13 auf der getriebeabgewandten Seite angeordnet. Die Kontaktvorrichtung 15 ist ein Teil von einem Strompfad S, der von dem Rotorwellenabschnitt 16 zu dem Gehäuseabschnitt 12 führt und eine leitende Verbindung bildet.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine Rotorwellenanordnung 17, ausgebildet als ein Teilbereich des elektrischen Antriebs 1 der vorhergehenden Figur. Die Rotorwellenanordnung 17 umfasst den Rotorwellenabschnitt 16, den Gehäuseabschnitt 12 sowie die Kontaktvorrichtung 15 und ist in dem elektrischen Antrieb 1 integriert. Es sind wieder der Elektromotor 3 mit dem Stator 5 und dem Rotor 6 sowie das Gehäuse 11 zu erkennen. Genauer dargestellt ist der Gehäuseabschnitt 12, welcher als ein Lagerschild ausgebildet ist, welches axial auf dem Gehäuse 11 sitzt. Der Gehäuseabschnitt 12 weist einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme der Lagereinrichtung 13 auf. Bevorzugt wird die Lagereinrichtung 13 als eine Loslagerung gehalten. Ferner weist der Gehäuseabschnitt 12 einen Verbindungsabschnitt auf, wobei der Verbindungsabschnitt zur leitenden Verbindung mit dem Gehäuse 11 dient. Bei alternativen Ausgestaltungen ist der Gehäuseabschnitt für die Kontaktvorrichtung 15 an der weiteren Lagereinrichtung 14 oder an dem gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 4 angeordnet.
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Die Kontaktvorrichtung 15 weist ein Metallumformteil 18 auf, wobei das Metallumformteil 18 stationär relativ zu dem Gehäuseabschnitt 12 festgelegt ist. Das Metallumformteil 18 ist als ein Metallbiegeteil aus einem Blechhalbzeug gefertigt und ist mit einem freien Endabschnitt 19 a einseitig an dem Gehäuseabschnitt 12 außermittig befestigt. Insbesondere ist das Metallumformteil 18 als eine Federzunge ausgebildet. An dem anderen freien Endabschnitt 19b weist das Metallumformteil 18 eine Kontaktstelle 20 auf, wobei der Strompfad S von dem Gehäuseabschnitt 12 über das Metallumformteil 18, über die Kontaktstelle 20 in Richtung des Rotorwellenabschnitts 16 geführt ist. Eine Kugel 21 bildet ein Zwischenelement und ist koaxial auf dem Rotorwellenabschnitt 16 angeordnet und durch eine axiale Bohrung 22 formschlüssig in radialer Richtung zu der Hauptachse H festgelegt. Die Kugel 21 kann wahlweise der Kontaktvorrichtung 15 oder dem Rotorwellenabschnitt 16 zugeordnet werden. Die Kontaktstelle 20 ist konzentrisch zu der Hauptachse H angeordnet und kontaktiert die Kugel 21 elektrisch, so dass der Strompfad S von dem Metallumformteil 18 über die Kugel 21 zu dem Rotorwellenabschnitt 16 geleitet wird. Statt der Kugel 21 kann auch ein anderes Zwischenelement verwendet werden. Das Metallumformteil 18 ist elastisch und/oder federnd gegen den Rotorwellenabschnitt 16 und damit gegen die Kugel 21 vorgespannt, so dass diese in axialer Richtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig fixiert ist.
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Die 3 zeigt in der gleichen Darstellung wie die 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für die übereinstimmenden Merkmale wird auf die Beschreibung der vorhergehenden Figur verwiesen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf die Kugel 21 (und damit auch auf die Bohrung 22) verzichtet, wobei das Metallumformteil 18 abweichend ausgebildet ist. Das Metallumformteil 18 ist mit dem freien Endabschnitt 19a an dem Gehäuseabschnitt 12 einseitig und außermittig befestigt und bildet eine Federzunge. Die Kontaktstelle 20 liegt konzentrisch und/oder koaxial, unmittelbar auf einer axialen Stirnseite des Rotorwellenabschnitts 16 kontaktierend auf, so dass der Strompfad S von dem Gehäuseabschnitt 12 über das Metallumformteil 18 unmittelbar zu dem Rotorwellenabschnitt 16 geführt ist.
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Die 4 zeigt in der gleichen Darstellung wie die 2 und 3 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für die übereinstimmenden Merkmale wird auf die Beschreibung der vorhergehenden Figuren verwiesen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Metallumformteil 18 als eine Federklammer ausgebildet, welche einseitig über den einen Endabschnitt 19 a an dem Gehäuseabschnitt 12 mittig befestigt ist. Der andere Endabschnitt 19 b weist die Kontaktstelle 20 auf, welche unmittelbar auf der axialen Stirnseite des Rotorwellenabschnitts 16 kontaktierend und koaxial und/oder konzentrisch aufliegt. Der Strompfad S ist von dem Gehäuseabschnitt 12 über das Metallumformteil 18 unmittelbar zu dem Rotorwellenabschnitt 16 geführt.
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In der 5 ist in der gleichen Darstellung wie in den 2 bis 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Für die übereinstimmenden Merkmale wird auf die Beschreibung der vorhergehenden Figuren verwiesen. Das Metallumformteil 18 ist beispielsweise als eine Federzunge ausgebildet und mit beiden freien Endabschnitt 19 a, b jeweils außermittig an dem Gehäuseabschnitt 12 entweder befestigt oder formschlüssig gehalten. Beispielsweise kann das Metallumformteil 18 in den Gehäuseabschnitt 12 eingeschnappt sein. Die Kontaktstelle 20 befindet sich in einem Mittelabschnitt 19c des Metallumformteils und ist koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H angeordnet. Der Strompfad S läuft vom Gehäuseabschnitt 12 über das Metallumformteil 18 zu dem Rotorwellenabschnitt 16. Das Metallumformteil 18 ist wie in den vorhergehenden Figuren elastisch und/oder federnd gegen den Rotorwellenabschnitt 16 vorgespannt.
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Die 6 a, b zeigen eine axiale Draufsicht bzw. einen schematischen Längsschnitt durch die Rotorwellenanordnung 17 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Darstellung ist der Rotorwellenabschnitt 16 gezeigt, auf dem ein Wellenabsatz 25 angeformt ist. Der Gehäuseabschnitt 12 weist einen Ringabschnitt 26, wobei der Wellenabsatz 25 und der Ringabschnitt 26 koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass sich zwischen diesen ein Ringspalt 27 ergibt. Auf einer axialen Stirnseite des Ringabschnitts 26 ist das Metallumformteil 18 einseitig mit seinem freien Endabschnitt 19 a außermittig befestigt. Das Metallumformteil 18 erstreckt sich in radialer Richtung nach innen und liegt mit seinem anderen freien Endabschnitt 19 b kontaktierend an dem Wellenabsatz 25 mit seiner Kontaktstelle 20 an. Das Metallumformteil 18 ist als eine Federzunge ausgebildet, so dass das Metallumformteil 18, insbesondere die Kontaktstelle 20, mit Federspannung an dem Wellenabsatz 25 anliegt. Damit verläuft der Strompfad S von dem Gehäuseabschnitt 12 über den Ringabschnitt 26, über das Metallumformteil 18, über die Kontaktstelle 20 auf den Wellenabsatz 25 zu dem Rotorwellenabschnitt 16.
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Die 7 a bis 7 f zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei die Rotorwellenanordnung 17 in gleicher Weise dargestellt ist wie in der 6 a. Somit wird auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen. In den genannten Figuren ist das Metallumformteil 18 als eine Federklammer ausgebildet, welche in dem Ringspalt 27 angeordnet ist und sich in radialer Richtung zum einen gegen den Ringabschnitt 26 und damit den Gehäuseabschnitt 12 und zum anderen gegen den Wellenabsatz 25 und damit den Rotorwellenabschnitt 16 abstützt. Das Metallumformteil 18 kann an dem Gehäuseabschnitt 12 befestigt sein, oftmals ist es jedoch ausreichend, nur eine formschlüssige Fixierung des Metallumformteils 18 in Umlaufrichtung in dem Gehäuseabschnitt 12 einzubringen. Das Metallumformteil 18 wird als Federklammer in einfacher Weise eingeschnappt.
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In der 7a stützt sich das Metallumformteil 18 mit den beiden freien Endabschnitten 19 a, b gegen den Rotorwellenabschnitt 16 und/oder den Wellenabsatz 25, so dass zwei Kontaktstellen 20 vorhanden sind. Das Metallumformteil 18 ist in der gezeigten axialen Draufsicht V-förmig ausgebildet. Ein Zwischenwinkel zwischen den 2 Kontaktstellen 20 beträgt zwischen 20° und 45°. In der 7 b ist das gleiche Metallumformteil 18 nochmals gegenüberliegend eingesetzt.
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In der 7 c stützt sich das Metallumformteil 18 in gleicher Weise wie in der 7 a, b ab, jedoch beträgt der Zwischenwinkel 180°. In der 7 d sind zwei Metallumformteile 18 wie in der 7c, jedoch um 180° versetzt angeordnet.
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In der 7 e liegen die freien Endabschnitte 19 a, b in radialer Richtung an dem Ringabschnitt 26 an, so dass nur eine Kontaktstelle 20 in dem Mittelabschnitt 19c vorhanden ist, welche an dem Rotorwellenabschnitt 16 kontaktierend anliegt. In der 7f ist das Metallumformteil 18 doppelt eingesetzt und zueinander um 180° versetzt angeordnet.
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Der elektrische Antrieb 1 weist einen Elektromotor 3 als eine E-Maschine auf, welche z.B. über einen Wechselrichter betrieben wird, z.B. eine PSM oder ASM, bestehend aus Stator 5 und Rotor 6. Der Stator 5 ist in ein Gehäuse 11 integriert. Im Gehäuse 11 befinden sich Lager 13,14, welche die Rotorwelle 4, auf der sich der Rotor 6 befindet halten. Das Stromleitelement ausgebildet als Metallumformteil 18 ist, wie in den Figuren gezeigt, im System so integriert, dass es parasitäre Strömen vom Gehäuse 11 oder von einem mit dem Gehäuse 11 in Berührung stehendem Element (z.B. Flansch, Deckel, Außenring Lager) auf die Rotorwelle 4 bzw. einem mit der Rotorwelle 4 in Berührung stehendem Element (Innenring Lager) ableitet.
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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
- 12
- Gehäuseabschnitt
- 13
- Lagereinrichtung
- 14
- weitere Lagereinrichtung
- 15
- Kontaktvorrichtung
- 16
- Rotorwellenabschnitt
- 17
- Rotorwellenanordnung
- 18
- Metallumformteil
- 19a, b
- Endabschnitte
- 19c
- Mittelabschnitt
- 20
- Kontaktstelle
- 21
- Kugel
- 22
- Bohrung
- 23
- leer
- 24
- leer
- 25
- Wellenabsatz
- 26
- Ringabschnitt
- 27
- Ringspalt
- H
- Hauptachse
- S
- Strompfad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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