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Die vorliegende Erfindung betrifft die Nassläufer-Art von Elektromotoren für den Traktionsantrieb eines Elektrofahrzeugs, wobei der Elektromotor direkt durch ein dielektrisches Kühlmittel - insbesondere durch ein Öl - gekühlt wird, wobei wenigstens ein Rotor und wenigstens ein Abschnitt der Wicklungen dem Kühlmittel ausgesetzt sind, das durch den Rotor des Elektromotors vorangetrieben wird.
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EP 3 507 889 A1 offenbart einen Rotor zur Direktkühlungsnutzung, wobei ein gegossener Füllkörper verwendet wird, um einen Strom des Kühlmittels in einer Richtung des Kopfs der Wicklungen voranzutreiben, wo das Öl durch die Vielzahl von radialen Bohrungen und/oder radialen Durchgängen auf beiden Seiten des Rotors, die durch den Füllkörper und einen Wellenzapfen gebildet werden, aus dem Rotor freigesetzt wird.
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Bei den bekannten Lösungen ist die Antriebsleistung für eine Kühlmittelstromnutzung, die durch den gegossenen Füllkörper erzeugt wird, schlecht, da der Strom, der durch den Füllkörper erzeugt wird, konstant durch die Kühlmittelteilchen unterbrochen wird, die auf ungeregelte Weise wieder umlaufen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte oder wenigstens alternative Ausführungsform zur Kühlmittelstromnutzung bereitzustellen, in der beschriebene Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Nach einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Trennwand verwendet, vorzugsweise als ein eigenständiges Bauteil, das an einer Endplatte einer Elektromotorumhüllung in dem Bereich einer Umwälzkammer befestigt ist, wobei ein Laufrad an einem Rotor eines Elektromotors in einer Funktion einer Pumpe zum Vorantreiben eines Kühlmittels durch das Kühlsystem des Elektromotors verwendet wird, und dadurch das Trennwandelement in dem Bereich der Umwälzkammer zur Nutzung eines geregelten Verhaltens des Kühlmittelstroms zu verwenden.
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Vorteilhafterweise werden durch Kühlen eines Stators und der Wicklungen des Elektromotors mit dem Laufrad in einer Kombination mit der Trennwand eine Kühlleistung und folglich eine kontinuierliche Leistung des Elektromotors bedeutend gesteigert.
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In der vorliegenden Erfindung werden die zusammengesetzten Begriffe „erste(r/s)“ und/oder „zweite(r/s)“ verwendet, um die Beschreibung zu vereinfachen. Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung sind die einzelnen Begriffe „erste(r/s)“ und „zweite(r/s)“ des zusammengesetzten Begriffs „erste(r/s)/zweite(r/s)“ immer mit einem „und/oder“ verbunden. Folglich können in dem Rotor das „erste“ und/oder das „zweite“ Element vorhanden sein. In diesem Fall ist das jeweilige „erste“ Element ausschließlich mit einem weiteren „ersten“ Element des Rotors oder dem ersten axialen Ende des Rotors verknüpft, und das jeweilige „zweite“ Element ist ausschließlich mit einem weiteren „zweiten“ Element des Rotors oder dem zweiten axialen Ende des Rotors verknüpft. Wo die einzelnen Begriffe „erste(r/s)“ und „zweite(r/s)“ nicht in dem zusammengesetzten Begriff „erste(r/s)/zweite(r/s)“ verwendet werden, sind sie entsprechend dieser Verwendung zu verstehen. Darüber hinaus beziehen sich die Begriffe „axial“ und „radial“ immer auf die Drehachse.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst ein Rotor eines Elektromotors einen hohle Welle und einen Rotorkern. Die hohle Welle ist eine zweiteilige hohle Struktur, die einen hohlen Wellenkern und einen entsprechenden Stützkörper umfasst, angepasst, um zusammengebaut zu werden, und angepasst, um den Rotorkern an seinem Platz aufzunehmen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die hohle Welle und der entsprechende Rotorkern ein zylindrischer Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende auf der entgegengesetzten Seite der hohlen Welle umfasst. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die hohle Welle eine Einlassöffnung zum Einleiten des Kühlmittels in den Haupthohlraum der hohlen Welle, wobei die hohle Welle eine Vielzahl von Kanälen zum Freisetzen des Kühlmittels aus der hohlen Welle in einen Einlassbereich des Laufrades umfasst. Der Rotorkern umfasst einen zylindrischen Körper, wobei er ferner eine Vielzahl von geschichteten Blechen aus Elektrostahl umfasst, wobei der Rotorkern eine erste angrenzende Vorderfläche auf einer ersten Seite des Rotorkerns und eine zweite angrenzende Vorderfläche auf der zweiten - entgegengesetzten - Seite des Rotorkerns umfasst, wobei wenigstens eine Seite des Rotorkerns ein Merkmal des Laufrades umfasst. Der Rotorkern umfasst ferner des Laufrad mit einer Vielzahl von Blättern, um den Strom des Kühlmittels innerhalb einer Umhüllung des Elektromotors zu unterstützen. In einer vorteilhaften Ausführungsform befinden sich die Kanäle zum Freisetzen des Kühlmittels aus der hohlen Welle in dem Bereich nahe der äußeren Umfangskante der hohlen Welle, genauer, in dem Bereich einer Presspassungsverbindung zwischen dem hohlen Wellenkern und dem entsprechenden Stützkörper, wobei die Anzahl der Kanäle vorzugsweise gleich der Anzahl der Blätter an dem Laufrad ist und wobei die Position der Kanäle mit einer Vorderkante der entsprechenden Blätter ausgerichtet ist.
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In vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Elektromotor ferner eine Umhüllung und einen Stator mit einer Vielzahl von Drähten, um Wicklungen zu bilden. Der Stator ist ein zylindrischer Körper, der einen geschichteten Statorkern umfasst, wobei er ferner ein erstes Ende und ein zweites Ende auf der entgegengesetzten Seite des Statorkerns umfasst. Die Wicklung umfasst ferner einen Wicklungskopf auf beiden Seiten des Statorkerns. Dementsprechend wird ein inneres Volumen in Form eines Haupthohlraums des Elektromotors bereitgestellt und durch die Umhüllung, den Stator und den Rotor begrenzt. Der Haupthohlraum des Elektromotors umfasst wenigstens zwei Unterhohlräume für eine Kühlmittelumwälzung, wobei eine erste Kühlmittelumwälzkammer ein Hohlraum ist, der durch die Umhüllung und die erste Seite des Stators und die erste Seite des Rotors begrenzt wird, wobei sie ferner einen ersten Wicklungskopf umfasst. Ähnlich ist eine zweite Kühlmittel-Umwälzkammer ein Hohlraum, der durch die Umhüllung und die zweite Seite des Stators und die zweite Seite des Rotors begrenzt wird, wobei sie ferner einen zweiten Wicklungskopf umfasst.
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In vorteilhaften Ausführungsformen läuft das Öl, das in den Haupthohlraum des Elektromotors eingeleitet wird, mit Hilfe des Laufrades an dem Rotor um, wobei die Umhüllung ferner eine Trennwand zum Teilen der Kühlmittel-Umwälzkammer in Zonen umfasst, die eine Laufrad-Einlasszone, eine Laufrad-Luftspaltzone, eine Laufrad-Auslasszone, eine Einspeisezone umfassen, wobei ein verbleibender Abschnitt der Kühlmittel-Umwälzkammer als die Kopf-Umwälzzone der Wicklung betrachtet wird. Die Trennwand umfasst eine erste Begrenzungsfläche, gegenüber dem Rotor, genauer, dem Laufrad, und eine zweite Begrenzungsfläche, gegenüber der Umhüllung des Elektromotors. Für eine verbesserte hydraulische Leistung des Laufrades wird der Luftspalt zwischen dem Laufrad und der Umhüllung durch die erste Begrenzungsfläche der Trennwand verringert, was folglich eine Spaltzone bereitstellt, wo ein Abstand zwischen der Trennwand und zwischen dem Laufrad zwischen 0,2 mm und 10 mm beträgt, wobei die Laufrad-Auslasszone die Öffnung bereitstellt, durch die das Öl aus dem Laufrad in den verbleibenden Abschnitt des Kühlmittel-Umwälzkammer freigesetzt wird, und wobei die Kühlmittelumwälzung in der Kühlmittel-Umwälzkammer durch den Strom des Kühlmittels vorangetrieben wird, der aus der Laufrad-Auslasszone kommt. Die zweite Begrenzungsfläche der Trennwand umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Vielzahl von Abstandshaltern, mit denen der Spalt zum Bereitstellen der Einspeisezone erzeugt und zum Einspeisen des Kühlmittels zurück in den Bereich der Laufrad-Einlasszone verwendet wird. Vorteilhafterweise wird die geregelte Umwälzung des Kühlmittelstroms in der Umwälzkammer des Elektromotors geregelt, wobei hydraulische Verluste, die durch das Laufrad erzeugt werden, verringert werden und die Kühlleistung des Kühlsystems bedeutend verbessert wird.
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In einer Ausführungsform, insbesondere einer alternativen Ausführungsform, umfasst die Trennwand ähnlich eine mittige Öffnung, wobei sie ferner eine Vielzahl von Rillen und/oder Öffnungen umfasst, durch die das Kühlmittel aus der Einspeisezone in die Laufrad-Einlasszone geleitet wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich aus den angehängten Ansprüchen, aus den Zeichnungen und aus der begleitenden Figurenbeschreibung auf Grundlage der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die obigen Merkmale und diejenigen, die unten erläutert werden sollen, nicht nur in der in jedem Fall angegebenen Kombination, sondern ebenfalls in anderen Kombinationen oder für sich allein, verwendet werden können, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in den Zeichnungen gezeigt und wird ausführlicher in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, in der sich identische Bezugszeichen auf identische oder ähnliche oder funktionell identische Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittansicht eines Elektromotors, der eine Trennwand nach der Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst,
- 2 eine isometrische Ansicht einer Trennwand nach der Erfindung in der vorteilhaften Ausführungsform.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Elektromotors, der eine Trennwand 4 nach der Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst. Der Elektromotor umfasst eine Umhüllung 1, einen Stator 2 und einen Rotor 3. Der Rotor 3 umfasst ferner ein Laufrad 31, wobei jeweils eine erste Kühlmittel-Umwälzkammer 1A auf einer ersten Seite des Stators 2 und des Rotors 3 geformt ist, beziehungsweise eine zweite Kühlmittel-Umwälzkammer 1B auf einer zweiten Seite des Stators 2 und des Rotors 3 geformt ist. In der vorteilhaften Ausführungsform grenzt die Trennwand 4 die erste Kühlmittel-Umwälzkammer 1A in eine Laufrad-Einlasszone 31A, eine Laufrad-Luftspaltzone 41, eine Laufrad-Auslasszone 31B, eine Einspeisezone 41 ab, wobei ein verbleibender Abschnitt der ersten Kühlmittel-Umwälzkammer 1A als die Kopf-Umwälzzone der Wicklung betrachtet wird.
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2 zeigt eine isometrische Ansicht einer Trennwand 4 nach der Erfindung in der vorteilhaften Ausführungsform, wobei die Trennwand 4 eine Vielzahl von Abstandshaltern 4A umfasst, mit denen der Spalt zum Bereitstellen der Einspeisezone 41 erzeugt und zum Einspeisen des Kühlmittels zurück in den Bereich der Laufrad-Einlasszone 43 verwendet wird.
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Alle Teile des Elektromotors, insbesondere die Trennwand 4, werden innerhalb der Beschreibung in der Ausführungsform des besten Modus gezeigt und beschrieben. Jedoch sind abweichende Formen/Größen/Verteilungen ebenfalls vorstellbar, wobei das Kühlmittel vorzugsweise ein Öl, eine Luft oder ein Gemisch von Öl und Luft ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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