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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Elektrische Maschinen weisen typischerweise in einem Gehäuse einen Stator und einen Rotor auf. Dabei kann der Stator hohlzylindrisch mit einer Statorwicklung in einem Statorraum ausgebildet sein. Der Rotor kann in der zylindrischen Öffnung des Stators in einem Rotorraum angeordnet sein. Zwischen dem Rotor und dem Stator liegt typischerweise ein Luftspalt, welcher die Verdrehbarkeit des Rotors erlaubt. Im Stator kann dabei ein Spaltrohr angeordnet sein. Bei einem direkt gekühlten Stator ist der Statorraum fluiddurchströmt. Deshalb muss dieser Statorraum und das Spaltrohr entsprechend abgedichtet sein.
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Dazu ist durch die
DE 20 2010 018 078 U1 und durch die
GB 2 500 040 A eine Abdichtung mit einem O-Ring bekannt. Die
DE 10 2017 102 141 A1 offenbart ein komplexeres elastisches Dichtelement, welches mit umlaufenden kammartigen Elementen an einem rohrförmigen Abstützmittel anliegt. Das Dichtelement liegt dabei zwischen dem rohrförmigen Abstützmittel und dem Gehäuse dichtend an und überbrückt den Spalt zwischen dem Abstützmittel und dem Gehäuse.
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Das Dichtelement der
DE 10 2017 102 141 A1 ist relativ groß in seiner Ausdehnung, so dass dafür ein relativ großer Bauraum nötig ist, welcher bei modernen elektrischen Maschinen nicht unbedingt verfügbar sein muss. Die Gestaltung mittels O-Ringen zeigt sich als langfristig nicht zuverlässig abdichtend, weil die Oberflächenqualität des Spaltrohrs für die geringe radiale Elastizität nicht immer gegeben ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine mit einer verbesserten Abdichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, in welchem ein Stator und ein verdrehbarer Rotor angeordnet sind, wobei der Stator hohlzylindrisch ausgebildet ist und in einem Statorraum angeordnet ist und wobei der Rotor in der zylindrischen Öffnung des Stators in einem Rotorraum angeordnet ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt vorgesehen ist, welcher die Verdrehbarkeit des Rotors erlaubt, wobei der Statorraum radial innen mittels einer zylindrischen Wandung begrenzt ist, welche gegenüber einem Gehäusedeckel, welcher das Gehäuse axial abschließt, mittels eines Dichtelements abgedichtet ist, wobei das Dichtelement ein elastisches Ringelement ist, in welches ein ringförmiges Spannelement integriert ist. Dadurch wird eine sichere und bauraumsparende Abdichtung erreicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das Dichtelement radial innen eine erste umlaufende Dichtfläche, insbesondere eine Dichtlippe, aufweist. Dadurch wird das elastische Ringelement radial innen mittels der Dichtfläche bzw. der Dichtlippe genutzt, um radial innen abzudichten. Die Dichtfläche bzw. die Dichtlippe wird radial innen vorteilhaft aus dem elastischen Material des elastischen Ringelements gebildet.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Dichtelement radial außen eine zweite umlaufende Dichtfläche aufweist. Dadurch wird das elastische Ringelement radial außen mittels der Dichtfläche, insbesondere einer Dichtlippe, genutzt, um radial außen abzudichten. Die Dichtfläche bzw. die Dichtlippe wird radial außen vorteilhaft aus dem elastischen Material des elastischen Ringelements gebildet.
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Es ist bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn das Spannelement als offenes Ringelement ausgebildet ist, welches in Umfangsrichtung elastisch ist und zusammendrückbar ist, so dass der Radius des Spannelements verringerbar ist. Dadurch kann das Dichtelement durch zusammendrücken des Spannelements im Umfang verkleinert werden, um platziert zu werden, so dass es nach dem Loslassen wieder seine volle Größe erreicht und einen abdichtenden Effekt am Ort der Platzierung erreicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn das Spannelement als spiralförmiges oder helixförmiges Ringelement ausgebildet ist, welches in Umfangsrichtung elastisch ist und zusammendrückbar ist, so dass der Radius des Spannelements verringerbar ist. Dadurch ist eine sichere Montage und eine sichere Abdichtung möglich.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es besonders vorteilhaft, wenn das Spannelement als offenes Ringelement aus einem metallischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial besteht. Dadurch kann das Spannelement zusammengedrückt und im Umfang verringert werden und es kann sich nach dem zusammendrücken wieder federartig ausdehnen und das Dichtelement spannen. Vorteilhaft ist eine Materialwahl aus Metall und/oder Kunststoff, was eine langlebige Gestaltung unter langlebiger Aufrechterhaltung der Spannung des Spannelements erlaubt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das elastische Ringelement aus einem elastischen Material besteht, insbesondere aus einem Elastomer. Dadurch wird eine dauerhaft gute Dichteigenschaft erreicht.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Dichtelement radial innen an einem zylindrischen Absatz des Gehäusedeckels anliegt und radial außen an der zylindrischen Wandung anliegt. Dadurch wird eine sichere Abdichtung zwischen Statorraum und Gehäuse erreicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn die zylindrische Wandung als ein flexibles schlauchähnliches Element und/oder als ein eigenstabiles Rohr ausgebildet ist. So kann die zylindrische Wandung nur aus dem schlauchähnlichen Material bestehen, einem so genannten Liner, oder nur aus einem Rohr oder aus einer Zusammensetzung davon.
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Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn die zylindrische Wandung den Rotor zumindest einseitig axial überragt. Dadurch können die Endbereiche der Statorwicklung gut mit einem Kühlfluid umströmt werden, welches im Statorraum strömt.
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Dabei ist es beispielhaft vorteilhaft, wenn der Statorraum zumindest teilweise fluiddurchströmbar ist. Dadurch wird eine gute Kühlung der elektrischen Maschine erreicht.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Teilansicht einer elektrischen Maschine,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Spannelements, und
- 3 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Spannelements.
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Die 1 zeigt eine Teilansicht eines Schnitts durch eine elektrische Maschine 1, wie sie beispielsweise als Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist. Das Kraftfahrzeug kann dabei als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
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Die elektrische Maschine 1 ist mit einem Gehäuse 2 ausgebildet, in welchem ein Stator 3 und ein verdrehbarer Rotor 4 angeordnet sind.
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Der Stator 3 ist hohlzylindrisch ausgebildet und er ist in einem Statorraum 5 angeordnet. Der Stator 3 weist Statorwicklungen 6 und gegebenenfalls Statorbleche etc. auf. Der Statorraum 5 ist radial innen mittels einer zylindrischen Wandung 10 begrenzt.
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Der Rotor 4 ist in der zylindrischen Öffnung 7 des Stators 3 in einem Rotorraum 8 angeordnet.
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Zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 3 ist ein Luftspalt 9 vorgesehen, welcher die Verdrehbarkeit des Rotors 4 erlaubt.
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Die zylindrische Wandung 10 des Statorraums 5 ist gegenüber dem Gehäuse 2 und insbesondere gegenüber einem Gehäusedeckel 11, welcher das Gehäuse 2 axial abschließt, mittels eines Dichtelements 12 abgedichtet. Dadurch ist der Statorraum 5 als abgedichtet geschlossener Raum ausgebildet, welcher eine Fluiddurchströmung zur Kühlung des Stators 3 erlaubt, ohne dass ein Teil des Fluids in den Rotorraum 8 gelangen kann, wodurch Reibverluste im Luftspalt 9 entstehen würden.
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Das Dichtelement 12 ist ein elastisches Ringelement 13, in welches ein ringförmiges Spannelement 14 integriert ist.
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Zur Abdichtung radial innen weist das Dichtelement 12 radial innen eine erste umlaufende Dichtfläche 15 auf, insbesondere eine Dichtlippe. Diese Dichtfläche 15 des Dichtelements 12 liegt radial innen an einem zylindrischen Absatz 16 des Gehäusedeckels 11 abdichtend an. Bevorzugt ist das elastische Ringelement 13 aus einem elastischen Material ausgebildet, insbesondere aus einem Elastomer.
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Auch weist das Dichtelement 12 radial außen eine zweite umlaufende Dichtfläche 17 auf, welche radial außen an der zylindrischen Wandung 10 des Stators 3 bzw. des Statorraums 5 abdichtend anliegt.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 ist die zylindrische Wandung 10 als ein flexibles schlauchähnliches Element und/oder als ein eigenstabiles Rohr ausgebildet. Dabei kann die zylindrische Wandung 10 teilweise, abschnittweise oder vollständig als ein flexibles schlauchähnliches Element ausgebildet sein oder als ein eigenstabiles Rohr ausgebildet sein oder in einer Mischbauweise eines flexiblen schlauchähnlichen Elements mit Bereichen eines Rohrs.
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Gemäß 1 überragt die zylindrische Wandung 10 den Rotor 4 und den Stator 3 zumindest einseitig axial, so dass seitlich des Stators 3 ein Fluidraum 18 für die Durchströmung mit einem Kühlfluid verbleibt. Entsprechend ist der Statorraum 5 zumindest teilweise fluiddurchströmbar ausgebildet.
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Aus 2 ist zu erkennen, dass das Spannelement 14 als spiralförmiges oder helixförmiges Ringelement mit ausgebildet ist, welches in Umfangsrichtung elastisch ist und zusammendrückbar ist, so dass der Radius des Spannelements 14 verringerbar ist.
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Aus 3 ist zu erkennen, dass das Spannelement 14 als offenes Ringelement ausgebildet ist, welches in Umfangsrichtung elastisch ist und zusammendrückbar ist, so dass der Radius des Spannelements 14 verringerbar ist. Beispielsweise ist das Spannelement 14 als offenes Ringelement aus einem metallischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Alternativ kann das Spannelement 14 beispielsweise spiralförmig, wie in 2 dargestellt, ausgeführt werden. Dabei weist das Spannelement 14 vorteilhaft mehr als eine Windung auf, insbesondere mehrere Windungen. Dieses Spannelement 14 ist dadurch ebenfalls zusammendrückbar. Das spiralförmige Spannelement 14 ist beispielsweise aus einem metallischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010018078 U1 [0003]
- GB 2500040 A [0003]
- DE 102017102141 A1 [0003, 0004]
