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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse aufgenommenen Stator und einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Stator weiterhin einen Grundkörper sowie eine an dem Grundkörper angebrachte Spulenwicklung aufweist und der Grundkörper von zumindest einem Kühlkanal axial durchdrungen ist.
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Gattungsgemäße elektrische Maschinen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2015 013 018 A1 einen Stator für eine elektrische Maschine mit einem ringförmigen Statorkörper und mehreren radial von einer ringförmigen Grundform abstehenden Statorzähnen, die eine Aufnahme für Wicklungen jeweils einer Spule ausbilden. Der Stator weist ein Statorgehäuse auf, das für sich genommen oder gemeinsam mit dem Statorkörper ein von Kühlmittel durchströmbares Kühlvolumen umschließt.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass die in den elektrischen Maschinen eingesetzten Kühlsysteme meist relativ aufwändig aufgebaut sind. Diese häufig direkt an der Spulenwicklung vorbeigeführten Kühlsysteme können aufgrund der notwendigen Isolationsmaßnahmen nicht einfach an einen bestehenden Wasser-Glykol-Kreislauf des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden. Es ist daher häufig ein zusätzlicher Öl-Kreislauf mit einer eigenen Pumpe eingesetzt. Dieser separate Öl-Kreislauf senkt folglich auch den Wirkungsgrad des Kraftfahrzeugantriebs.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine mit einem hohen Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen, die einen möglichst einfachen Aufbau der in ihrem bevorzugten Einsatzbereich anschließenden Komponenten ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass axial und/oder radial versetzt zu / neben dem Grundkörper ein Pumpenrad rotierbar in dem Gehäuse gelagert ist, welches Pumpenrad derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es im Betrieb, unter Erzeugung eines im Wesentlichen axialen (d.h. rein axialen oder axial angewinkelten) Kühlmittelstroms, durch ein mittels der Spulenwicklung erzeugtes Magnetfeld zumindest teilweise direkt angetrieben ist / wird.
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Durch das eingesetzte Pumpenrad kann eine separate, externe Pumpe eingespart oder unterstützt werden. Zugleich wird dadurch eine die Förderung in der elektrischen Maschine übernehmende Einrichtung möglichst einfach gehalten. Der Wirkungsgrad des Antriebsstranges, in dem die elektrische Maschine eingesetzt ist, wird dadurch deutlich erhöht.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es für eine weitere Steigerung der Kühlwirkung von Vorteil, wenn der Grundkörper mit mehreren radial verlaufenden sowie in Umfangsrichtung verteilten Stegbereichen versehen ist, um welche Stegbereiche wiederum entsprechende Wicklungsbereiche der Spulenwicklung herumverlaufen / herumgewickelt sind, wobei der zumindest eine Kühlkanal unmittelbar zwischen zumindest zwei benachbarten Stegbereichen, unter direkter Aufnahme der Wicklungsbereiche, gebildet ist.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Pumpenrad radial außerhalb eines zu einer axialen Seite des Grundkörpers angeordneten Wickelkopfes der Spulenwicklung angeordnet ist. Dadurch ist das Pumpenrad möglichst kompakt in dem Gehäuse integriert.
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Ist das Pumpenrad mittels eines Wälzlagers, das vorzugsweise als ein Kugellager ausgebildet ist, oder eines Gleitlagers in dem Gehäuse gelagert, wird die Aufnahme des Pumpenrades in dem Gehäuse möglichst einfach ausgeführt.
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Für eine möglichst kompakte Ausbildung des Pumpenrades ist des Weiteren zweckmäßig, wenn dieses einen gesamtheitlich ringförmig ausgebildeten / in Umfangsrichtung umlaufenden Förderbereich mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Schaufeln und (in Umfangsrichtung) zwischen den Schaufeln vorgesehenen axialen Durchtrittsöffnungen aufweist.
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Der Aufbau des Pumpenrades wird auch dadurch möglichst einfach gehalten, indem das Pumpenrad zumindest einen mit dem Magnetfeld der Spulenwicklung in Wechselwirkung bringbaren Permanentmagneten aufweist.
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Weiter bevorzugt sind mehrere Permanentmagnete in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Pumpenrad aufgenommen.
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Von Vorteil ist es auch, wenn der zumindest eine Permanentmagnet in einem eine radiale Innenseite des Pumpenrades unmittelbar ausbildenden Ringbereich angebracht ist. Jener Ringbereich läuft vorzugsweise durchgängig in Umfangsrichtung um, sodass er möglichst robust zum Einleiten von Antriebskräften ausgeführt ist.
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Als vorteilhaft hat es sich dabei ebenfalls herausgestellt, wenn das Pumpenrad aus einem Kunststoff hergestellt ist und die Permanentmagnete, vorzugsweise unmittelbar während des Urformvorganges des Pumpenrades, in dem Ringbereich oberflächenbündig eingebracht / eingesetzt werden / sind. Dadurch ergibt sich eine möglichst kompakte Ausbildung des Ringbereiches.
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Ist das Pumpenrad in / innerhalb einer aus dem Gehäuse ein- und austretenden Durchflusspassage angeordnet, ist das Pumpenrad möglichst einfach an einen bestehenden Ölkreislauf des Kraftfahrzeuges anschließbar.
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Alternativ hierzu ist es wiederum von Vorteil, wenn das Pumpenrad in einem (vollständig) innerhalb des Gehäuses umlaufenden, geschlossenen Kühlkreislauf angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein autarkes inneres System, das etwa mit Öl gefüllt ist, und einfach an bestehende externe Kreisläufe, wie einen Wasser-Glykol-Kreislauf, angeschlossen werden kann.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Kühlkreislauf radial außerhalb des Stators einen in dem Gehäuse eingebrachten Rückführkanal aufweist, welcher Rückführkanal über einen Wärmetauschbereich mit einem von dem Kühlkreislauf fluidisch entkoppelten Abführkanal in Wechselwirkung steht. Dadurch ergibt sich ein möglichst effizienter Betrieb der elektrischen Maschine.
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Der Abführkanal ist des Weiteren vorzugsweise an eine externe Wärmetauschvorrichtung, etwa eine Heizvorrichtung, angeschlossen.
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Ist der zumindest eine Kühlkanal des Grundkörpers zu einer dem Rotor zugewandten radialen Seite mittels eines Rohrkörpers abgedichtet, ist eine Rotorbewegung von der Kühlmittelströmung im Betrieb entkoppelt.
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Das Pumpenrad ist weiter bevorzugt gesamtheitlich ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu einer Drehachse des Rotors angeordnet. Dadurch ist das Pumpenrad platzsparend integrierbar.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine integrierte Kühlmittelpumpe in einer elektrischen Maschine, bevorzugt mit einer direkten Nutkühlung, umgesetzt. Das Pumpenrad ist in dem Motorgehäuse (Gehäuse) integriert, welches mit dem sich wechselnden Magnetfeld der Statorwicklungen (Spulenwicklung) angetrieben wird. Idealerweise ist eine Spaltrohrabdichtung vorgesehen. Das Motorgehäuse verfügt im Bereich der Wickelköpfe über entsprechende Zu- und Ablaufräume. Ein Wärmetauscher kann außerhalb sein, insbesondere bei systemischer Betrachtung.
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Das Pumpenrad ist in einer bevorzugten Ausführungsform auch derart angeordnet und ausgebildet, dass ein zusätzlich vorhandener konventioneller Pumpenantrieb durch die erfindungsgemäße Anordnung unterstützt wird.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine Anordnung und Ausbildung eines erfindungsgemäßen Pumpenrades gut zu erkennen ist,
- 2 eine Detaildarstellung der elektrischen Maschine nach 1 im Bereich des Pumpenrades und einer im Betrieb mit diesem Pumpenrad in Wechselwirkung stehenden Spulenwicklung eines Stators,
- 3 eine perspektivische Darstellung des in den 1 und 2 eingesetzten Pumpenrades in einer Vollansicht,
- 4 eine weitere perspektivische Darstellung des Pumpenrades nach 3,
- 5 eine Querschnittdarstellung des in den 1 und 2 eingesetzten Stators zur Veranschaulichung mehrerer in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Kühlkanäle, sowie
- 6 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Vergleich zu 1 das Pumpenrad innerhalb eines in dem Gehäuse eingebrachten geschlossenen Kühlkreislaufes eingesetzt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.
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Mit 1 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels zu erkennen. Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 nimmt einen gesamtheitlich ringförmig ausgebildeten Stator 3 auf. Der Stator 3 ist fest, d. h. axial und drehfest in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 ist als Innenläufer-Rotor umgesetzt und demzufolge radial innerhalb des Stators 3 drehbar gelagert. Die elektrische Maschine 1 dient in ihrem bevorzugten Einsatzbereich unmittelbar als eine Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges. Die elektrische Maschine 1 ist demzufolge im Betrieb über ihre zentrale Rotorwelle 26 mit Antriebselementen eines Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges, etwa mit einer Eingangswelle eines Getriebes, rotatorisch gekoppelt.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben „axial“, „radial“ und „in Umfangsrichtung“ in Bezug auf eine zentrale Drehachse 27 des Rotors 4 zu sehen sind. Diese Drehachse 27 stellt zugleich eine Längsachse des Stators 3 dar. Unter axial / axialer Richtung ist demnach eine Richtung entlang der Drehachse 27, unter radial / radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 27 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu der Drehachse 27 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
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In Bezug auf den Rotor 4 sei weiterhin darauf hingewiesen, dass dieser über entsprechende Lager 28a und 28b in dem Gehäuse 2 radial und axial abgestützt ist. Die Rotorwelle 26 nimmt zu ihrer radialen Außenseite weiterhin einen Rotorkörper 29 auf, der etwa ein Blechpaket mit mehreren daran oder darin aufgenommenen Magneten, bspw. Permanentmagneten, die in Wechselwirkung mit dem Stator 3 stehen, aufweist.
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Der Stator 3, wie auch in Verbindung mit 5 zu erkennen, weist einen Grundkörper 5, an dem / innerhalb dessen eine Spulenwicklung 6 aufgenommen ist, auf. Der Grundkörper 5 ist bevorzugt aus einem Blechpaket gebildet. Die Spulenwicklung 6 weist mehrere Wicklungsbereiche 30 auf, die jeweils um einen von mehreren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Stegbereichen 31 des Grundkörpers 5 (alternativ auch um mehrere Stegbereiche 31, z.B. bei einer Wellenwicklung) gewickelt sind. Jene Stegbereiche 31 verlaufen in radialer Richtung und sind in Umfangsrichtung beabstandet zueinander. Die Wicklungsbereiche 30 sind dabei derart um die Stegbereiche 31 gewickelt, dass in Umfangsrichtung zwischen den Wicklungsbereichen 30 zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Stegbereiche 31 oder zwischen dem Wicklungsbereich 30 (in der Regel zwei Bereiche bei konzentrierter Wicklung, aber ein Bereich bei verteilter Wicklung) zumindest ein Spalt / ein Abstand vorhanden ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass 5 einen Stator 3 mit konzentrierter Wicklung zeigt. Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung sowohl für konzentrierte als auch für verteilte Wicklungen (z.B. Wellenwicklung oder Hairpin) anwendbar ist.
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Jener Spalt zwischen den beiden unmittelbar aufeinander folgenden Stegbereichen 31 bildet einen Kühlkanal 7 aus, durch den im Betrieb ein Kühlmittel geleitet wird / strömt. Die somit vorhandenen Kühlkanäle 7 des Stators 3 durchdringen den Grundkörper 5 somit vollständig in axialer Richtung, d.h. verlaufen durchgängig von einer ersten axialen Seite 25a des Grundkörpers 5 bis zu einer, der ersten axialen Seite 25a abgewandten, zweiten axialen Seite 25b.
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Des Weiteren bildet die Spulenwicklung 6 in dieser Ausführung zu den beiden axialen Seiten 25a, 25b jeweils einen Wickelkopf 10 aus, der in einem Aufnahmeraum, einem sogenannten Zulaufraum 36 oder einem Ablaufraum 37, des Gehäuses 2, angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist innerhalb des Gehäuses 2, zu der ersten axialen Seite 25a hin, ein Pumpenrad 8 drehbar gelagert. Das Pumpenrad 8 ist radial außerhalb eines zu der ersten axialen Seite 25a hin angeordneten Wickelkopfes 10 angeordnet. Das Pumpenrad 8 ist ferner derart ausgebildet, dass es im Betrieb der elektrischen Maschine 1 durch ein seitens der Spulenwicklung 6 gebildetes Magnetfeld unmittelbar mit angetrieben wird.
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Zu diesem Zwecke, wie dann in den 2 bis 4 besonders gut zu erkennen, weist das Pumpenrad 8 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Permanentmagnete 15 auf, die durch das Magnetfeld der Spulenwicklung 6 antreibbar sind. Diese Permanentmagnete 15 befinden sich in einem, eine radiale Innenseite 16 des Pumpenrades 8 unmittelbar ausbildenden Ringbereich 17 (des Pumpenrades 8). Die Permanentmagnete 15 sind hierbei, von radial innen betrachtet, bündig mit einer Innenoberfläche des Ringbereiches 17 (leichter radialer Versatz zwischen den Permanentmagneten 15 und dem Träger / Ringbereich 17 wäre jedoch in beide Richtungen denkbar) angeordnet und ausgebildet.
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Radial außerhalb des Ringbereiches 17 bildet das Pumpenrad 8 einen ebenfalls im Wesentlichen ringförmig umlaufenden Förderbereich 12 aus. Jener Förderbereich 12 dient direkt zur Förderung des Kühlmittels / zur Erzeugung eines Kühlmittelstromes im Betrieb, wie in 1 durch die mit dem Bezugszeichen 9 markierten Pfeile verdeutlicht. Der Förderbereich 12 ist demnach derart ausgebildet, dass bei einer Rotation des Pumpenrades 8 in einer bestimmten Drehrichtung das Kühlmittel in den Kühlkanal 7 hineinbefördert wird und den Stator 3 axial durchströmt. Jener Förderbereich 12 weist mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schaufeln 13 auf, wobei in Umfangsrichtung zwischen je zwei aufeinander folgenden Schaufeln 13 eine (axiale) Durchtrittsöffnung 14 vorgesehen ist, durch die das Kühlmittel strömen kann. Die Schaufeln 13 sind auf typische Weise schräg zu der axialen Richtung angestellt.
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Das Pumpenrad 8 ist unmittelbar in dem Gehäuse 2 über ein Wälzlager 11 aufgenommen. Das Wälzlager 11 dient folglich zur radialen und axialen Lagerung des Pumpenrades 8. Das Wälzlager 11 ist in dieser Ausführung als ein Kugellager umgesetzt, kann gemäß weiteren Ausführungen jedoch auch auf andere Weise, bevorzugt als Gleitlager, ausgebildet sein.
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Mit 2 ist besonders gut eine entsprechende Krafteinleitung zur Beschleunigung des Pumpenrades 8 mittels eines Magnetfeldes der Spulenwicklung 6 im Betrieb der elektrischen Maschine 1 zu erkennen.
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Mit 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass das Pumpenrad 8 in dem ersten Ausführungsbeispiel innerhalb einer Durchflusspassage 18 angeordnet ist. Diese Durchflusspassage 18 ist somit Bestandteil eines der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten externen Kühlmittelkreislaufes, vorzugsweise eines Ölkreislaufes, des Kraftfahrzeugs. Das Gehäuse 2 weist zu der ersten axialen Seite 25a des Grundkörpers 5 einen Eintritt 32 und zu der zweiten axialen Seite 25b hin einen Austritt 33 auf. In 1 ist die Durchflusspassage 18 folglich als ein geöffneter Leitabschnitt direkt zum fluidischen Anschluss an eine externe Kühlmittelquelle / -pumpe ausgebildet.
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Zur radialen Abdichtung der Durchflusspassage 18 in radialer Richtung nach innen ist eine sogenannte Spaltrohrdichtung 34 umgesetzt. Diese Spaltrohrdichtung 34 weist einen den Rotor 4 zu einer radialen Seite 23, hier radial nach außen, zu dem Stator 3 hin vollständig überspannenden Rohrkörper 24 auf, um die Kühlkanäle 7 und somit die Durchflusspassage 18 zu einem Aufnahmebereich des Rotors 4 hin vollständig abzudichten.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Pumpenrad 8 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung alternativ auf der zweiten axialen Seite 25b gelagert ist, d.h. alternativ in dem Ablaufraum 38, und nicht wie in 1 in dem Zulaufraum 37, angeordnet ist.
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In 6 ist schließlich ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die elektrische Maschine 1 dieses zweiten Ausführungsbeispiels weist im Wesentlichen denselben Aufbau und dieselbe Funktion wie die elektrische Maschine 1 des ersten Ausführungsbeispiels auf, sodass nachfolgend der Kürze wegen lediglich die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen beschrieben sind.
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Zum einen ist in 6 zu erkennen, dass das Pumpenrad 8 nun Bestandteil eines geschlossenen Kühlkreislaufes 19 der elektrischen Maschine 1 / des Gehäuses 2 ist. Folglich ist das Pumpenrad 8 nicht, wie in 1, in einer Durchflusspassage 18 aufgenommen, die über den Eintritt 32 und den Austritt 33 weiter an externe Kühlleitungen angebunden ist, sondern vollständig innerhalb geschlossen umläuft. Insbesondere ist das Pumpenrad 8 in einem Zuführkanal 35 eines geschlossenen (internen) Kühlkreislaufes 19 angeordnet. Ein Rückführkanal 20 ist radial außerhalb des Zuführkanals 35 und somit radial außerhalb des Stators 3 im Gehäuse 2 eingebracht. Rückführkanal 20 und Zuführkanal 35 sind über den Zulaufraum 36 bzw. den Ablaufraum 37 miteinander verbunden.
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Zum anderen ist im Bereich jenes Rückführkanals 20 ein Wärmetauschbereich 21 vorgesehen, um eine im Betrieb entstehende Abwärme möglichst effizient aus der elektrischen Maschine 1 abzuführen. Jener Wärmetauschbereich 21 ist unmittelbar durch das Material des Gehäuses 2 gebildet. Jener Wärmetauschbereich 21 befindet sich in Wechselwirkung mit zumindest einem Abführkanal 22, der an einem externen Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Dieser externe Kühlkreislauf kann bspw. ein Wasser-Glykol-Kreislauf sein. Der Abführkanal 22 ist radial außerhalb des Stators 3 und wiederum radial außerhalb des Kühlkreislaufes 19 / des Rückführkanals 20 angeordnet. Dadurch kommt es über den Abführkanal 22 zu einer Wärmeabfuhr im Betrieb der elektrischen Maschine 1.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die gestellte Aufgabe gelöst, indem in das Motorgehäuse (Gehäuse 2) ein Pumpenrad 8 integriert wird, welches mit dem sich wechselnden Magnetfeld der Statorwicklung (Spulenwicklung 6) angetrieben wird. Das Motorgehäuse verfügt beidseitig des Stators 3 über einen zulaufseitigen Raum (Zulaufraum 36) und einen ablaufseitigen Raum (Ablaufraum 37), in welchen Räumen auch der jeweilige Wickelkopf 10 der Statorwicklung liegt. Am zulaufseitigen Raum ist ein Zulaufstutzen (Eintritt 32) und am ablaufseitigen Raum ein Ablaufstutzen (Austritt 33) im Gehäuse 2 angebracht. Außerhalb des Gehäuses 2 sind beide Stutzen über Leitungen und einen Wärmetauscher verbunden. Bei Bedarf können in dieser Verbindung weitere Elemente des Kühlkreislaufs, wie beispielsweise Filter, integriert sein.
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Im Gehäuse 2 ist entweder im zulaufseitigen oder im ablaufseitigen Raum ein Pumpenrad 8 so gelagert, dass es um die gemeinsame Drehachse 27 mit dem Rotor 4 rotieren kann. Diese Lagerung kann beispielsweise über ein Wälzlager 11 oder Gleitlager ausgeführt werden, wobei ein Außenring 38 fixiert mit dem Gehäuse 2 und ein Innenring 39 fixiert mit dem Pumpenrad 8 verbunden ist und Außenring 38 zu Innenring 39 möglichst reibungsarm zueinander verdrehbar und zentriert sind.
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Das Pumpenrad verfügt über eine Schaufelrad-artige Geometrie, sodass bei Rotation im Kühlmedium eine Druckdifferenz zwischen Zulauf- und Ablaufseite entsteht. Im Betrieb wird diese Druckdifferenz genutzt, um das Kühlöl mit für die Kühlung ausreichendem Volumenstrom durch die Kühlkanäle 7 in den Statornuten zu fördern. Die Anordnung kann sowohl so gewählt werden, dass auf der Pumpenradseite ein Überdruck zur gegenüberliegenden Seite erzeugt wird, als auch umgekehrt.
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Das Pumpenrad 8 verfügt weiterhin über eine Einrichtung, welche die Energie im Stator-Magnetfeld in ein Antriebsmoment wandelt und somit zu einer rotatorischen Beschleunigung des Pumpenrads 8 führt, mit welcher der Kühlmittel-Volumenstrom angetrieben wird. Diese Einrichtung wird vorzugsweise mit am Pumpenrad 8 fixiert gelagerten Permanentmagneten 15 nach dem Prinzip der permanenterregten Synchronmaschine ausgeführt, kann aber auch mit anderen bekannten elektromagnetischen Wirkmechanismen, beispielsweise als Asynchronmaschine mit einem Käfigläufer-Rotor, gestaltet werden. Im Betrieb des E-Achs-Motors (elektrische Maschine 1) bildet sich funktionsbedingt beidseitig axial neben dem Stator 3 ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld aus, welches auf die am Pumpenrad 8 fixierten Magnete (Permanentmagnete 15) eine radiale Kraft ausübt. Über den Wirkradius der am Pumpenrad 8 fixierten Magnete ergibt sich daraus das benötigten Antriebsmoment am Pumpenrad 8.
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Gegenüber einem konventionellen Aufbau mit separater Kühlmittelpumpe außerhalb des Motorgehäuses ist der erfindungsgemäße Aufbau vorteilhaft, da er das ohnehin vorhandene Magnetfeld um den Stator 3 als Energiequelle nutzt und dadurch keinen eigenen Stator mit Leistungselektronik und Batterieanschluss benötigt. Dies reduziert Kosten und Bauraumbedarf sowie elektromagnetische Verluste im Gesamtsystem. Bedarf an einem Kühlmittel-Volumenstrom und somit dem Antrieb des Pumpenrads 8 besteht insbesondere immer dann, wenn die Statorwicklungen mit einem Strom durchflossen sind und dort elektromagnetische Verlustleistungen anfallen. Genau in diesem Fall liegt jedoch ein ausreichend hohes Magnetfeld an Stator 3 und Pumpenrad 8 an, um letzteres anzutreiben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der erfindungsgemäße Aufbau das ohnehin vorhandene Motorgehäuse mit dazugehöriger Abdichtung als Pumpengehäuse nutzt. Dies reduziert Kosten und Bauraumbedarf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Stator
- 4
- Rotor
- 5
- Grundkörper
- 6
- Spulenwicklung
- 7
- Kühlkanal
- 8
- Pumpenrad
- 9
- Kühlmittelstrom
- 10
- Wickelkopf
- 11
- Wälzlager
- 12
- Förderbereich
- 13
- Schaufel
- 14
- Durchtrittsöffnung
- 15
- Permanentmagnet
- 16
- Innenseite
- 17
- Ringbereich
- 18
- Durchflusspassage
- 19
- Kühlkreislauf
- 20
- Rückführkanal
- 21
- Wärmetauschbereich
- 22
- Abführkanal
- 23
- radiale Seite
- 24
- Rohrkörper
- 25a
- erste axiale Seite
- 25b
- zweite axiale Seite
- 26
- Rotorwelle
- 27
- Drehachse
- 28a
- erstes Lager
- 28b
- zweites Lager
- 29
- Rotorkörper
- 30
- Wicklungsbereich
- 31
- Stegbereich
- 32
- Eintritt
- 33
- Austritt
- 34
- Spaltrohrdichtung
- 35
- Zuführkanal
- 36
- Zulaufraum
- 37
- Ablaufraum
- 38
- Außenring
- 39
- Innenring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015013018 A1 [0002]
- DE 102015220852 A1 [0003]
- DE 102016101705 A1 [0003]
