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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen elektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten scheibenförmigen Rotor, wobei der Stator und der Rotor zumindest abschnittsweise von einem Motorgehäuse eingefasst sind, welches in eine topfartige Anschlussstruktur eingesetzt und an dieser mittels eines Befestigungselements fixiert ist.
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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.
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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, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. 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 Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential 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 betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.
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Durch seine scheibenförmigen Hauptbaugruppen eignet sich eine Axialflussmaschine besonders gut für Anwendungen, bei denen es auf eine sehr kurze Baulänge des Elektromotors ankommt und bei denen ein relativ großer Motordurchmesser noch akzeptabel ist. Bei der Entwicklung von entsprechenden Axialflussmaschinen ist es daher regemäßig sinnvoll, eine möglichst kurze Bauweise anzustreben, wobei der Außendurchmesser der Axialflussmaschine jedoch nicht größer werden sollte als unbedingt nötig. Bei Axialflussmaschinen für Kraftfahrzeuge bestehen zusätzlich auch immer die Anforderungen nach geringem Gewicht, hoher Leistungsdichte und geringen Kosten.
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Insbesondere bei hybriden oder vollelektrischen Antriebskonzepten spielen zusätzlich zu den hohen geforderten Leistungsdichten, die Geräuschentwicklung durch den Antrieb sowie dessen Gewicht eine wichtige Rolle. Diese beiden Anforderungen sind jedoch gegenläufig, wobei eine bessere Geräuschdämmung des Antriebs in der Regel auch in einem höheren Gewicht resultiert. Systembedingt kann es im Betrieb einer derartigen elektrischen Maschine für einen hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang zu einer hohe elektromagnetische Anregung kommen, welche auch zu akustischen Schwingungen in den Strukturbauteilen der elektrischen Maschine oder des Antriebsstrangs führen können. Dies kann dann auch im Fahrzeuginnenraum akustisch wahrnehmbar sein, was ebenfalls regelmäßig als störend empfunden wird.
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Aus der
US 2021 / 0 194 302 A1 ist eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen elektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Axialflussmaschine weist einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Stator, einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten scheibenförmigen Rotor, ein in eine topfartige Anschlussstruktur eingesetztes und an dieser mittels eines Befestigungselements fixiertes Motorgehäuse, wobei der Stator und der Rotor zumindest abschnittsweise von dem Motorgehäuse eingefasst sind, und eine zwischen dem Motorgehäuse und der topfartigen Anschlussstruktur angeordnete Mehrzahl von Dichtungselementen auf, welche das Motorgehäuse gegenüber der topfartigen Anschlussstruktur flüssigkeitsdicht abdichten.
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Aus der
US 2021 / 0 317 729 A1 ist eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen elektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische Axialflussmaschine weist einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Stator, einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten scheibenförmigen Rotor, ein in eine Anschlussstruktur eingesetztes und an dieser mittels eines Befestigungselements fixiertes Motorgehäuse, wobei der Stator und der Rotor zumindest abschnittsweise von dem Motorgehäuse eingefasst sind, und eine zwischen dem Motorgehäuse und der Anschlussstruktur angeordnete Mehrzahl von Dichtungselementen auf, welche das Motorgehäuse gegenüber der Anschlussstruktur flüssigkeitsdicht abdichten.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Axialflussmaschine bereitzustellen, die eine hohe Leistungsdichte sowie im Betrieb eine geringere Geräuschentwicklung bereitstellen kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen elektrischen oder hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten scheibenförmigen Rotor, wobei der Stator und der Rotor zumindest abschnittsweise von einem Motorgehäuse eingefasst sind, welches in eine topfartige Anschlussstruktur eingesetzt und an dieser mittels eines Befestigungselements fixiert ist, wobei zwischen dem Motorgehäuse und der topfartigen Anschlussstruktur eine Mehrzahl von Dichtungselementen angeordnet sind, welche das Motorgehäuse gegenüber der Anschlussstruktur flüssigkeitsdicht abdichten und/oder akustisch entkoppeln.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Axialflussmaschine über die Dichtungselemente direkt gegen die tragende Anschlussstruktur abgedichtet und akustisch entkoppelt ist. Das bedeutet, dass zwischen dem Motorgehäuse und der Anschlussstruktur außer über die Dichtungselemente und dem Befestigungselement, beispielweise eine oder mehrere Schrauben, kein Kontakt zwischen dem Motorgehäuse und der Anschlussstruktur besteht, wodurch insbesondere auch die akustische Entkopplung der beiden Bauelemente sichergestellt ist.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie beispielsweise eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet.
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Es kann, je nach Anwendungsgebiet, vorteilhaft sein, eine Axialflussmaschine in I-Anordnung oder H-Anordnung auszubilden. Bei einer I-Anordnung ist der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet. Bei einer H-Anordnung sind zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet. Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine ist bevorzugt in I-Anordnung konfiguriert.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator-Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, mehrere Rotor-Stator-Konfigurationen des I-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.
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Der Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.
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Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC-Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist.
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Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.
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Die elektrische Axialflussmaschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Axialflussmaschine.
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Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.
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Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
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Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
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Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
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Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
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Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.
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Die elektrische Axialflussmaschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen 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.
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Die erfindungsgemäße elektrische Axialflussmaschine besitzt ein Motorgehäuse. Das Motorgehäuse kann die elektrische Axialflussmaschine vor äußeren mechanischen, elektrischen und/oder chemischen Einflüssen schützen. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial geformt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden. Ferner kann es bevorzugt sein, das Motorgehäuse mehrteilig auszuformen.
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Die elektrische Axialflussmaschine kann bevorzugt auch in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Axialflussmaschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Insbesondere bevorzugt kann ein derartiges Antriebsstranggehäuse auch eine Anschlussstruktur für die Axialflussmaschine bilden. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Axialflussmaschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Axialflussmaschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
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Die elektrische Axialflussmaschine kann besonders bevorzugt auch für eine Verwendung in einem Hybridmodul vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können eine Axialflussmaschine und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln der Axialflussmaschine in und/oder Auskuppeln der Axialflussmaschine aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die Anschlussstruktur der Axialflussmaschine können beispielsweise Gehäusestrukturen von Getrieben, Kupplungen, Achsantriebssträngen oder Hybridmodulen sein. Auch ist es denkbar, dass die Anschlussstruktur ein weiteres, übergeordnetes Motorgehäuse darstellt, in welches das Motorgehäuse der Axialflussmaschine eingesetzt ist.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die topfartige Anschlussstruktur einen ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen koaxial zum ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt ausgerichteten zweiten zylinderförmigen Mantelabschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser und ein erstes Dichtungselement an dem ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt und ein zweites Dichtungselement an dem zweiten zylinderförmigen Mantelabschnitt anliegt, so dass zwischen dem ersten Dichtungselement und dem zweiten Dichtungselement ein mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbarer erster Hydraulikraum definiert ist. Der erzielte Vorteil liegt darin, dass in dem Hydraulikraum vorhandenes Hydraulikfluid die akustische Entkopplung des Motorgehäuses von der Anschlussstruktur weiter verbessern kann. Ferner kann hierdurch auch eine verbesserte Kühlung der Axialflussmaschine erzielt werden.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Dichtungselemente aus einem Elastomer gebildet sind, was sich hinsichtlich der akustischen Dämpfungseigenschaften sowie einer fluidischen Dichtwirkung als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dichtungselemente als O-Ring ausgeformt sind, wodurch insbesondere eine sichere umlaufende Dichtwirkung erzielt werden kann. Ferner können derartige O-Ringe kostengünstig als Standardbauteile zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass in dem Motorgehäuse Nuten zur Aufnahme und Festlegung jeweils eines der Dichtungselemente ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich insbesondere die Wirkung einer sicheren Aufnahme und Positionsfestlegung eines Dichtungselements erzielen, wobei die Nuten in der Regel auch fertigungstechnisch günstig herstellbar sind.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Motorgehäuse mehrteilig ausgebildet ist und eine erste stirnseitige Gehäusewand umfasst, welche unter Zwischenschaltung eines dritten Dichtungselements an der Anschlussstruktur anliegt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das gesamte Motorgehäuse gegenüber der Anschlussstruktur abgedichtet ist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die stirnseitige Gehäusewand einen von einer kreisförmigen Kontur der Gehäusewand abweichenden Wandabschnitt aufweist. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Leistungselektronik radial außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist, was zu einer axial besonders kompakt bauenden Axialflussmaschine führt.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators besitzt, wobei zur elektrischen Kontaktierung des Stators Stromschienen vorgesehen sind, die den Stator umfänglich zumindest abschnittsweise umfassen, was ebenfalls zu einer axial besonders kompakt aufgebauten Axialflussmaschine beiträgt.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Motorgehäuse eine zweite stirnseitige Gehäusewand umfasst, an welcher sich ein von dem Stator in axialer Richtung weg erstreckender zylinderförmiger Flansch angeordnet ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass der Flansch eine Zentrierung des Motorgehäuses gegenüber der Anschlussstruktur bereitstellen kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 2 eine Detailansicht der Axialflussmaschine aus 1 in einer Querschnittsdarstellung,
- 3 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
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Die 1 zeigt eine elektrische Axialflussmaschine 1, insbesondere für einen elektrischen Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wie es auch exemplarisch in der 3 skizziert ist.
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Die Axialflussmaschine 1 umfasst einen im Wesentlichen ringscheibenförmigen Stator 4 und einen relativ zum Stator 4 drehbar gelagerten scheibenförmigen Rotor 5. Die gezeigte Axialflussmaschine 1 ist in I-Ausführung konfiguriert, so dass der Stator 4 folglich einen ersten ringscheibenförmigen Statorkörper 21 und einen koaxial dazu angeordneten zweiten ringscheibenförmigen Statorkörper 22 besitzt, wobei der Rotor 5 axial zwischen den Statorkörpern 21,22 positioniert ist.
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Der Stator 4 und der Rotor 5 sind zumindest abschnittsweise von einem mehrteiligen Motorgehäuse 6 eingefasst, welches in eine topfartige Anschlussstruktur 8 eingesetzt und an dieser mittels eines oder mehrerer nicht dargestellter Befestigungselemente fixiert ist. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Schraube sein.
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Zwischen dem Motorgehäuse 6 und der topfartigen Anschlussstruktur 8 ist eine Mehrzahl von Dichtungselementen 9a,9b,9c angeordnet, welche das Motorgehäuse 6 gegenüber der Anschlussstruktur 8 flüssigkeitsdicht abdichten und/oder akustisch entkoppeln, was nachstehend noch näher erläutert wird.
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Zunächst einmal ist ersichtlich, dass sich das Motorgehäuse 6 und die Anschlussstruktur 8 lediglich unter Zwischenschaltung der Dichtungselemente 9a,9b,9c kontaktieren. Dies sind - neben der Kontaktierung an den Befestigungselementen zwischen Motorgehäuse 6 und Anschlussstruktur 8 - die einzigen Kontaktpunkte dieser beiden Bauteile.
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Die topfartige Anschlussstruktur 8 weist einen ersten, sich in axialer Richtung erstreckenden zylinderförmigen Mantelabschnitt 10 mit einem ersten Durchmesser und einen koaxial zum ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt 10 ausgerichteten zweiten, sich in axialer Richtung erstreckenden zylinderförmigen Mantelabschnitt 11 mit einem zweiten Durchmesser auf. Wie aus der 1 leicht zu erkennen ist, ist der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser. Ein erstes Dichtungselement 9a liegt an dem ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt 10 und ein zweites Dichtungselement 9b an dem zweiten zylinderförmigen Mantelabschnitt 11 an, so dass zwischen dem ersten Dichtungselement 9a und dem zweiten Dichtungselement 9b ein mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbarer erster ringspaltartiger Hydraulikraum 13 definiert ist. Durch das im Betrieb der Axialflussmaschine dem Hydraulikraum 13 zugeführte Hydraulikfluid kann insbesondere die akustische Entkopplung des Motorgehäuses 6 von der Anschlussstruktur 8 weiter verbessert werden.
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In der 1 ist ferner gezeigt, dass das Motorgehäuse 6 mehrteilig ausgebildet ist und eine erste stirnseitige Gehäusewand 15 umfasst, welche unter Zwischenschaltung eines dritten Dichtungselements 9c an der Anschlussstruktur 8 anliegt. Die Anschlussstruktur 8 weist hierzu einen ovaloiden Mantelabschnitt 23 auf, so dass die stirnseitige Gehäusewand 15, welche einen von einer kreisförmigen Kontur der Gehäusewand 15 abweichenden Wandabschnitt 16 besitzt, in den korrespondierend ausgeformten ovaloiden Mantelabschnitt 23 eingesetzt werden kann. Dies wird auch gut aus der Zusammenschau von 1 mit 2 ersichtlich. Der Wandabschnitt 16 wird benötigt, um die radial oberhalb des Motorgehäuses 6 angeordnete Leistungselektronik 17 bzw. deren nicht näher bezeichnetes elektrisches Anschlussterminal, welches ebenfalls in der Anschlussstruktur 8 aufgenommen ist, stirnseitig vollständig gegenüber der Umgebung zu verschließen, was sich ebenfalls gut aus der Zusammenschau der 1 mit der 2 nachvollziehen lässt.
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Das Motorgehäuse 6 umfasst ferner eine zweite stirnseitige Gehäusewand 19, an welcher sich ein von dem Stator 4 in axialer Richtung weg erstreckender zylinderförmiger Flansch 20 angeordnet ist. An dem zylinderringförmigen Flansch 20 ist eine umlaufende Nut 14 eingebracht, in welcher ein als O-Ring ausgeführtes elastomeres erste Dichtungselement 9a angeordnet ist, welches den Flansch 20 gegenüber dem ersten zylinderförmigen Mantelabschnitt 10 abdichtet.
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Das zweite Dichtungselement 9b ist ebenfalls in einer Nut 14 des Motorgehäuses 6 angeordnet. Diese ist an der äußeren Mantelfläche in einem zylinderförmigen Gehäusemantel 24 ausgebildet und grenzt axial unmittelbar an die erste Gehäusewand 15 an. Die erste ringscheibenartige Gehäusewand 15 und die ringscheibenartige zweite Gehäusewand 19 sind mit dem Gehäusemantel 24 über nicht näher bezeichnete Befestigungsmittel miteinander verbunden.
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Es lässt sich anhand der 1 gut nachvollziehen, warum die Nuten 14 zur Aufnahme der Dichtungselemente 9a,9b,9c an dem Motorgehäuse 6 ausgebildet sind. Das Motorgehäuse 6 lässt sich so mit den Dichtungselementen 9a,9b,9c vorkonfektionieren und axial in die topfartige Anschlussstruktur 8 einschieben, wobei die Dichtungselemente 9a,9b,9c während des Einschiebens in den Nuten 14 fixiert sind.
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Ersichtlich ist aus der 1 ferner, dass die Axialflussmaschine 1 eine Leistungselektronik 17 zur Bestromung des Stators 4 besitzt, wobei zur elektrischen Kontaktierung des Stators 4 Stromschienen 18 vorgesehen sind, die den Stator 4 umfänglich zumindest abschnittsweise umfassen. Die Leistungselektronik 17 ist dabei radial außerhalb des Motorgehäuses 6 angeordnet.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Axialflussmaschine
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Stator
- 5
- Rotor
- 6
- Motorgehäuse
- 8
- Anschlussstruktur
- 9
- Dichtungselemente
- 10
- Mantelabschnitt
- 11
- Mantelabschnitt
- 13
- Hydraulikraum
- 14
- Nuten
- 15
- Gehäusewand
- 16
- Wandabschnitt
- 17
- Leistungselektronik
- 18
- Stromschienen
- 19
- Gehäusewand
- 20
- Flansch
- 21
- Statorkörper
- 22
- Statorkörper
- 23
- Mantelabschnitt
- 24
- Gehäusemantel
