DE102021108905A1 - electrical machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend einen Stator (4) und einen relativ zum Stator (4) drehbar gelagerten Rotor (5) mit einer Rotorwelle (8) und einem mit der Rotorwelle (8) drehfest verbundenen Rotorkörper (9), wobei der Stator (4) eine Vielzahl von sich in axialer Richtung durch den Stator (4) erstreckenden Statornuten (6) aufweist, in welche eine Statorwicklung (7) aufgenommen ist, wobei die Statornuten (6) von einem Hydraulikfluid (10) durchströmbar sind, wobei wenigstens eine Pumpenscheibe (11) drehfest mit dem Rotor (5) in derart gekoppelt und ausgebildet ist, dass aus der als Hohlwelle (13) ausgebildeten und mit dem Hydraulikfluid (10) befüllbaren Rotorwelle (8) das Hydraulikfluid (10) druckbeaufschlagt durch die Statornuten (6) des Stators (4) führbar ist.The invention relates to an electrical machine (1), in particular for a hybrid or fully electrically operable drive train (2) of a motor vehicle (3), comprising a stator (4) and a rotor (5) which is rotatably mounted relative to the stator (4) and has a rotor shaft (8) and a rotor body (9) which is non-rotatably connected to the rotor shaft (8), the stator (4) having a large number of stator slots (6) which extend through the stator (4) in the axial direction and into which a stator winding (7 ), wherein the stator slots (6) can be flowed through by a hydraulic fluid (10), wherein at least one pump disk (11) is coupled to the rotor (5) in a rotationally fixed manner and is designed in such a way that the hollow shaft (13) is designed and with the hydraulic fluid (10) fillable rotor shaft (8), the hydraulic fluid (10) can be guided under pressure through the stator slots (6) of the stator (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine , insbesondere für einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs , umfassend einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor mit einer Rotorwelle und einem mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Rotorkörper, wobei der Stator eine Vielzahl von sich in axialer Richtung durch den Stator erstreckenden Statornuten aufweist, in welche eine Statorwicklung aufgenommen ist, wobei die Statornuten von einem Hydraulikfluid durchströmbar sind.The present invention relates to an electrical machine, in particular for a hybrid or fully electrically operable drive train of a motor vehicle, comprising a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator and has a rotor shaft and a rotor body which is non-rotatably connected to the rotor shaft, the stator having a plurality of axial direction through the stator extending stator slots, in which a stator winding is accommodated, wherein the stator slots are traversed by a hydraulic fluid.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels. Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.A detailed description of an electric drive can be found in an article in the ATZ magazine, volume 113, 05/2011, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrative and flexible electric drive unit for electric Vehicles. This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially with a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential. The drive unit is very compact and allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption due to the switchable 2-speed planetary gear set. Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operable drive train.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebs-weise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleich-zeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.In addition to purely electrically operated drive trains, hybrid drive trains are also known. Such drive trains of a hybrid vehicle usually include a combination of an internal combustion engine and an electric motor, and allow - for example in urban areas - a purely electric mode of operation with simultaneous sufficient range and availability, especially for cross-country trips. In addition, there is the possibility, in certain operating situations, to be driven simultaneously by the internal combustion engine and the electric motor.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.In the development of electric machines intended for e-axles or hybrid modules, there is a continuing need to increase their power densities, so that the cooling required for this, in particular of the electric machines, is becoming increasingly important. Due to the necessary cooling capacity, hydraulic fluids, such as cooling oils, have prevailed in most concepts for dissipating heat from the thermally stressed areas of an electrical machine.
Die in den bezeichneten E-Achsen oder Hybridmodulen üblicherweise vorgesehenen Getriebe werden in der Regel mit einem Getriebeöl geschmiert, wobei dieses häufig auch als Kühlöl für die elektrische Maschine verwendet wird. Um das Schmiermittel bzw. Kühlöl zuverlässig an die verschiedenen Schmier- bzw. Kühlstellen zu bringen, ist es bekannt, einen hydraulischen Fluidreislauf in der entsprechenden Antriebsvorrichtung auszubilden. Für einen sicheren Betrieb des hydraulischen Fluidkreislaufs wird vielfach eine Hydraulikpumpe eingesetzt.The gears usually provided in the designated e-axles or hybrid modules are usually lubricated with a gear oil, which is often also used as cooling oil for the electric machine. In order to bring the lubricant or cooling oil reliably to the various lubricating or cooling points, it is known to form a hydraulic fluid circuit in the corresponding drive device. A hydraulic pump is often used for safe operation of the hydraulic fluid circuit.
Derartige Hydraulikpumpen werden meist als externe Pumpen realisiert, die zum Beispiel durch einen Elektromotor angetrieben werden. Es ist jedoch auch bekannt, die Hydraulikpumpe durch die Antriebsvorrichtung, also die elektrische Maschine und/oder das Getriebe selbst anzutreiben, um auf diese Weise auf einen zusätzlichen Elektromotor verzichten zu können.Such hydraulic pumps are usually implemented as external pumps that are driven, for example, by an electric motor. However, it is also known to drive the hydraulic pump by the drive device, ie the electric machine and/or the transmission itself, in order in this way to be able to dispense with an additional electric motor.
In der Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden und eine kompakt bauende elektrische Maschine mit einer Statornutkühlung bereitzustellen.The object of the invention is to at least overcome the disadvantages known from the prior art to reduce or completely avoid and provide a compact electrical machine with a stator slot cooling.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine , insbesondere für einen hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs , umfassend einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor mit einer Rotorwelle und einem mit der Rotorwelle drehfest verbundenen Rotorkörper, wobei der Stator eine Vielzahl von sich in axialer Richtung durch den Stator erstreckenden Statornuten aufweist, in welche eine Statorwicklung aufgenommen ist, wobei die Statornuten von einem Hydraulikfluid durchströmbar sind, wobei wenigstens eine Pumpenscheibe drehfest mit dem Rotor in derart gekoppelt und ausgebildet ist, dass aus der als Hohlwelle ausgebildeten und mit dem Hydraulikfluid befüllbaren Rotorwelle das Hydraulikfluid druckbeaufschlagt durch die Statornuten des Stators führbar ist.This object is achieved by an electrical machine, in particular for a hybrid or fully electrically operable drive train of a motor vehicle, comprising a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator and has a rotor shaft and a rotor body which is non-rotatably connected to the rotor shaft, the stator having a plurality of has stator slots extending through the stator in the axial direction, in which a stator winding is accommodated, with hydraulic fluid being able to flow through the stator slots, with at least one pump disk being non-rotatably coupled to the rotor in such a way that the pump disk is designed as a hollow shaft and connected to the Hydraulic fluid fillable rotor shaft, the hydraulic fluid pressurized can be guided through the stator slots of the stator.
Erfindungsgemäß ist eine Kühlmittelförderpumpe über die mit dem Rotor verbundenen Pumpenscheibe in der elektrischen Maschine integriert, wodurch eine sehr kompakte Bauweise einer elektrischen Maschine mit hydraulischer Nutkühlung realisierbar ist. Die Pumpenscheibe und der Rotor bilden so beispielsweise eine Radialpumpe aus. Dazu wird eine Pumpenscheibe auf der Hohlwelle des Rotors angebracht, welche ein Hydraulikfluid, beispielsweise Öl, führt.According to the invention, a coolant feed pump is integrated in the electrical machine via the pump disk connected to the rotor, as a result of which a very compact design of an electrical machine with hydraulic slot cooling can be implemented. The pump disk and the rotor thus form a radial pump, for example. For this purpose, a pump disk is attached to the hollow shaft of the rotor, which carries a hydraulic fluid such as oil.
Durch Drehung der Hohlwelle im Betrieb der elektrischen Maschine wird auch die Pumpenscheibe mitgedreht. Aufgrund von beispielsweise Bohrungen, Kanäle oder Nuten an und/oder in der Pumpenscheibe wird das hydraulikfluid fliehkraftbewirkt radial nach Außen durch die Pumpenscheibe transportiert. Dadurch wird das Hydraulikfluid von der Hohlwelle zu den Einlässen der Statornuten gefördert. Dort wird ein Druck aufgebaut, welcher das Hydraulikfluid durch die Kühlnuten des Stators zwängt. Nach Austritt des Hydraulikfluids nach dem Durchfließen der Statornuten kann ein Abkühlen des Hydraulikfluids, z.B. durch einen Wärmetauscher, vorgesehen werden, nach dem das Hydraulikfluid dann erneut zurück zur Hohlwelle geführt werden kann, so dass ein geschlossener Hydraulik-Kreislauf realisierbar ist.By rotating the hollow shaft during operation of the electrical machine, the pump disk is also rotated. Due to, for example, bores, channels or grooves on and/or in the pump disk, the hydraulic fluid is transported radially outwards through the pump disk under the effect of centrifugal force. As a result, the hydraulic fluid is conveyed from the hollow shaft to the inlets of the stator slots. A pressure is built up there, which forces the hydraulic fluid through the cooling grooves of the stator. After the hydraulic fluid has exited after flowing through the stator slots, the hydraulic fluid can be cooled, e.g. by a heat exchanger, after which the hydraulic fluid can then be returned to the hollow shaft again, so that a closed hydraulic circuit can be implemented.
Die Pumpenscheibe ist insbesondere so mit Statornuten wirkverbunden und hydraulisch eingekapselt, dass der Zulauf an Hydraulikfluid zu den zu kühlendenden Statornuten radial vom Pumpenrad ausgehend erfolgen kann. Weiterhin ist das Pumpenrad so abgedichtet in der elektrischen Maschine angeordnet, dass der Rotor und der Luftspalt zwischen Rotor und Stator trocken laufenIn particular, the pump disk is operatively connected to the stator slots and hydraulically encapsulated in such a way that the hydraulic fluid can flow radially from the impeller to the stator slots to be cooled. Furthermore, the impeller is arranged sealed in the electrical machine that the rotor and the air gap between rotor and stator run dry
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine bestehen in der konstruktiven Einfachheit der vorgeschlagenen Lösung und der damit verbundenen geringen Kosten. Ferner kann eine gleichmäßige Verteilung des Hydraulikfluids über den gesamten radialen Querschnitt des Stators erfolgen.Further advantages of the electrical machine according to the invention are the structural simplicity of the proposed solution and the low costs associated therewith. Furthermore, the hydraulic fluid can be distributed uniformly over the entire radial cross section of the stator.
Die Rotorwelle ist bevorzugt als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei dann das Hydraulikfluid durch die Rotorwelle geführt ist. Besonders bevorzugt ist es dann in diesem Zusammenhang, dass in der Rotorwelle radiale Durchgangsöffnungen eingebracht sind, sodass das Hydraulikfluid aus der Hohlwelle durch die Durchgangsöffnungen an einen radialen Innendurchmesser der Pumpenscheibe in die Kanäle der Pumpenscheibe geführt wird. Durch eine Rotation der Rotorwelle und einer daraus resultierenden Rotation der Kanäle, wird das Hydraulikfluid in Umlaufrichtung und aufgrund der Zentrifugalkraft auch in radialer Richtung nach außen bewegt.The rotor shaft is preferably designed as a hollow shaft, in which case the hydraulic fluid is routed through the rotor shaft. In this context, it is particularly preferred that radial through-openings are made in the rotor shaft, so that the hydraulic fluid is guided from the hollow shaft through the through-openings to a radial inner diameter of the pump disk and into the channels of the pump disk. Due to a rotation of the rotor shaft and a resulting rotation of the channels, the hydraulic fluid is moved outwards in the direction of circulation and also in the radial direction due to the centrifugal force.
Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.In connection with the invention, the electrical machine can be designed as a radial or axial flow machine. In order to form an axially particularly compact axle drive train, preference should be given to axial flow machines.
Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine als Radialflussmaschine konfiguriert. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.The electrical machine is particularly preferably configured as a radial flux machine. The stator of a radial flow machine is usually constructed cylindrically and generally consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminated cores. Distributed over the circumference, grooves or peripherally closed recesses are let into the electrical lamination running parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the construction towards the surface, the slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnitts-formen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes im-prägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht oh-ne ein Glimmerpapier zu verwenden um eine Statorwicklung zu isolieren.A stator winding is an electrically conductive conductor whose length is significantly greater than its diameter. In principle, the stator winding can have any desired cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, since they can be used to achieve high packing densities and consequently high power densities. A stator winding made of copper is very particularly preferably formed. A stator winding preferably has insulation. To insulate the stator winding, for example, mica paper, which for mechanical reasons can be reinforced by a glass fabric carrier, can be wound in the form of a strip around one or more stator windings, which are impregnated with a hardening resin are. In principle, it is also possible to use a hardenable lacquer layer without mica paper in order to insulate a stator winding.
Der Stator kann insbesondere einen einteiligen oder segmentierten Statorkörper umfassen. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.In particular, the stator can comprise a one-piece or segmented stator body. A one-piece stator body is characterized in that the entire stator body is formed in one piece, viewed circumferentially. The stator body is generally formed from a large number of stacked, laminated electrical laminations, each of the electrical laminations being closed to form a circular ring. A segmented stator body is characterized in that it is made up of individual stator segment parts. The stator body can be made up of individual stator teeth or stator tooth groups, with each individual stator tooth or each individual stator tooth group being formed from a large number of stacked, laminated electrical laminations, with each of the electrical laminations being designed as a stator segment sheet metal part.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.The electrical machine is intended in particular for use within an electrically operable drive train of a motor vehicle. In particular, the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved. The electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW. Furthermore, it is preferred that the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Pumpenscheibe eine Mehrzahl von radial verlaufenden Kanälen aufweist, welche an ihrem jeweiligen radial inneren Ende hydraulisch mit dem Inneren der Hohlwelle verbunden ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the pump disk has a plurality of radially extending channels, which are hydraulically connected at their respective radially inner end to the interior of the hollow shaft.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Pumpenscheibe wenigstens vier äquidistant über den Umfang der Pumpenscheibe verteilte, im Wesentlichen identische Kanäle aufweist.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the pump disk has at least four essentially identical channels distributed equidistantly over the circumference of the pump disk.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Pumpenscheiben drehfest mit dem Rotor verbunden sind.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, provision can be made for a plurality of pump disks to be connected to the rotor in a torque-proof manner.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Pumpenscheiben im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for the plurality of pump disks to be of essentially identical design.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Hohlwelle zumindest einseitig an einen Fluidkreislauf angeschlossen ist.Furthermore, the invention can also be further developed such that the hollow shaft is connected to a fluid circuit at least on one side.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Stator zumindest einseitig an einen Fluidkreislauf angeschlossen ist.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the stator is connected to a fluid circuit at least on one side.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Stator, der Rotor sowie die wenigstens eine Pumpenscheibe der elektrischen Maschine in einem Motorgehäuse aufgenommen sind und eine bauliche Einheit bilden. Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.It can also be advantageous to further develop the invention such that the stator, the rotor and the at least one pump disk of the electrical machine are accommodated in a motor housing and form a structural unit. The motor housing encloses the electric machine. A motor housing can also accommodate the control and power electronics. The motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces. In addition, the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden.A motor housing can be formed in particular from a metallic material. Advantageously, the motor housing can be formed from a cast metal material, such as gray cast iron or cast steel. In principle, it is also conceivable to form the motor housing entirely or partially from a plastic.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass in dem Fluidkreislauf eine Wärmesenke, insbesondere ein Wärmetauscher angeordnet ist.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that a heat sink, in particular a heat exchanger, is arranged in the fluid circuit.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Pumpenscheibe zylinderringartig ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Rotorkörpers .Finally, the invention can also be implemented in an advantageous manner in that the pump disk is designed in the manner of a cylinder ring and has a diameter that is smaller than the diameter of the rotor body.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigen:
-
1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Axialschnittansicht, und -
2 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine.
-
1 an electrical machine in a schematic axial section view, and -
2 a motor vehicle with an electric machine.
Die
Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 4 und einen relativ zum Stator 4 drehbar gelagerten Rotor 5 mit einer Rotorwelle 8 und einem mit der Rotorwelle 8 drehfest verbundenen Rotorkörper 9. Der Stator 4 besitzt eine Vielzahl von sich in axialer Richtung durch den Stator 4 erstreckender Statornuten 6, in welche jeweils eine Statorwicklung 7 aufgenommen ist und wobei die Statornuten 6 von einem Hydraulikfluid 10 durchströmbar sind.The
Eine Pumpenscheibe 11 ist drehfest mit dem Rotor 5 in derart gekoppelt und ausgebildet ist, dass aus der als Hohlwelle 13 ausgebildeten und mit dem Hydraulikfluid 10 befüllbaren Rotorwelle 8 das Hydraulikfluid 10 druckbeaufschlagt durch die Statornuten 6 des Stators 4 führbar ist. Hierzu weist die Pumpenscheibe 11 eine Mehrzahl von radial verlaufenden Kanälen 12 auf, welche an ihrem jeweiligen radial inneren Ende hydraulisch mit dem Inneren der Hohlwelle 13 verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform besitzt die Pumpenscheibe 11 vier äquidistant über den Umfang der Pumpenscheibe 11 verteilte, im Wesentlichen identische Kanäle 12.A
Auch ist in der Figur gezeigt, dass der Stator 4, der Rotor 5 sowie die Pumpenscheibe 11 der elektrischen Maschine 1 in einem Motorgehäuse 15 aufgenommen sind und eine bauliche Einheit bilden. Die Pumpenscheibe 11 ist zylinderringartig ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des Rotorkörpers 9. Der zylinderringförmige Bauraum um die Pumpenscheibe 11 ist so hydraulisch abgedichtet, dass in diesem Bauraum im Betrieb der elektrischen Maschine 1 ein hydraulischer Druck aufbaubar ist, welcher sich nur durch die Statornuten 6 abbauen kann.The figure also shows that the
Die Hohlwelle 13 und der Stator 4 sind jeweils einseitig an einen Fluidkreislauf 14 angeschlossen. In dem Fluidkreislauf 14 ist eine Wärmesenke, insbesondere ein Wärmetauscher 16 angeordnet.The
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- elektrische Maschineelectric machine
- 22
- Antriebsstrangpowertrain
- 33
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 44
- Statorstator
- 55
- Rotorrotor
- 66
- Statornutenstator slots
- 77
- Statorwicklungstator winding
- 88th
- Rotorwellerotor shaft
- 99
- Rotorkörperrotor body
- 1010
- Hydraulikfluidhydraulic fluid
- 1111
- Pumpenscheibepump pulley
- 1212
- Kanälechannels
- 1313
- Hohlwellehollow shaft
- 1414
- Fluidkreislauffluid circuit
- 1515
- Motorgehäusemotor housing
- 1616
- Wärmetauscherheat exchanger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 19750675 C1 [0008]DE 19750675 C1 [0008]
- US 4922765 A [0009]US4922765A [0009]
- US 2003/0002976 A1 [0010]US 2003/0002976 A1 [0010]
- US 1061206 A [0010]US 1061206A [0010]
- US 5443130 A [0010]US5443130A [0010]
- DE 102011004698 A1 [0010]DE 102011004698 A1 [0010]
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-
2021
- 2021-04-09 DE DE102021108905.0A patent/DE102021108905A1/en not_active Withdrawn
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