DE102022114476A1

DE102022114476A1 - Electric axial flux machine and electric final drive train

Info

Publication number: DE102022114476A1
Application number: DE102022114476.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Köpfler; Dirk Reimnitz; Holger Witt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (3), wobei die Axialflussmaschine (1) einen Stator (4) mit einem ersten ringscheibenförmigen Statorkörper (5) sowie einen axial von diesem beabstandeten Rotor (7) angeordnet ist, und die Axialflussmaschine (1) ferner einen Rotorlagesensor (8) mit einem Sensortarget (9) besitzt, mittels dessen die Stellung des Rotors (7) relativ zum Stator (4) bestimmbar ist, wobei der Rotorlagesensor (8) mit dem Sensortarget (9) radial innerhalb des ersten ringscheibenförmigen Statorkörpers (5) mit wenigstens einem abschnittsweise axialen Überdeckungsbereich (10) mit dem ersten Statorkörper (5) innerhalb der Axialflussmaschine (1) positioniert ist.The invention relates to an electric axial flow machine (1), in particular for a drive train (2) of a hybrid or all-electric motor vehicle (3), the axial flow machine (1) having a stator (4) with a first annular disk-shaped stator body (5) and an axially is arranged in this spaced-apart rotor (7), and the axial flux machine (1) also has a rotor position sensor (8) with a sensor target (9), by means of which the position of the rotor (7) relative to the stator (4) can be determined, the rotor position sensor (8) with the sensor target (9) positioned radially inside the first annular disk-shaped stator body (5) with at least one partially axial overlap region (10) with the first stator body (5) inside the axial flux machine (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten ringscheibenförmigen Statorkörper sowie einen axial von diesem beabstandeten Rotor angeordnet ist, und die Axialflussmaschine ferner einen Rotorlagesensor mit einem Sensortarget besitzt, mittels dessen die Stellung des Rotors relativ zum Stator bestimmbar ist. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Achsantriebsstrang.The present invention relates to an electric axial flux machine, in particular for a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, the axial flux machine having a stator with a first stator body in the shape of a ring disk and a rotor spaced axially from it, and the axial flux machine also having a rotor position sensor with a sensor target. by means of which the position of the rotor relative to the stator can be determined. The invention also relates to an electric axle drive train.

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, 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.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, which is probably the closest state of the art. 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 trains.

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.Increasingly, axial flow machines are also used in such e-axes. An axial flux machine is a dynamo-electric machine in which the magnetic flux between the rotor and stator runs parallel to the axis of rotation of the rotor. Often, both the stator and the rotor are largely disc-shaped. Axial flow machines are particularly advantageous when the space available axially is limited in a given application. This is often the case, for example, with the electric drive systems for electric vehicles described at the outset. In addition to the shortened axial length, another advantage of the axial flow machine is its comparatively high torque density. The reason for this is the larger air gap area compared to radial flux machines, which is available for a given installation space. Furthermore, a lower iron volume is required compared to conventional machines, which has a positive effect on the efficiency of the machine.

Bei Elektromotoren kommt es sehr darauf an, wie die vom Magnetfeld durchströmten Teile zueinander positioniert sind. Dies betrifft sowohl die mechanische Struktur des Elektromotors, durch die die Teile gehalten und exakt positioniert werden, als auch die genaue Kenntnis über die Winkellage der sich drehenden Teile. Eine exakte steife mechanische Struktur ist wichtig, da bereits geringe Positionsabweichungen der Teile untereinander den magnetischen Fluss (beispielsweise durch veränderte Luftspalte) nennenswert beeinflussen können. Aber auch die genaue Kenntnis über die aktuelle Stellung des Rotors ist entscheidend, denn die sich beim drehenden Motor ständig ändernde Lager der in dem drehenden Rotor integrierten Magnete (Winkelstellung) muss relativ zum dem in den Stator integrierten Magneten immer exakt bekannt sein, um den Elektromotor richtig ansteuern zu können. Die sich ändernde Winkelposition des Rotors muss zu jedem Zeitpunkt genau bekannt sein, um die Ausrichtung der Rotorkomponenten (z. B. der Rotormagnete, die meist als Permanentmagnete ausgeführt werden) relativ zu den Statorkomponenten (z. B. der Statormagnete, die meist als Elektromagnete ausgeführt werden) zu ermitteln und die Ansteuerung des Motors darauf abstimmen zu können.In the case of electric motors, it is very important how the parts through which the magnetic field flows are positioned in relation to one another. This applies both to the mechanical structure of the electric motor, by which the parts are held and precisely positioned, and to precise knowledge of the angular position of the rotating parts. An exact, rigid mechanical structure is important, since even small deviations in the position of the parts among one another can have a significant effect on the magnetic flux (e.g. due to altered air gaps). But precise knowledge of the current position of the rotor is also crucial, because the constantly changing bearing of the magnets integrated in the rotating rotor (angular position) relative to the magnet integrated in the stator must always be known exactly when the motor is rotating in order to rotate the electric motor to be able to control properly. The changing angular position of the rotor must be precisely known at any point in time in order to determine the orientation of the rotor components (e.g. the rotor magnets, which are usually designed as permanent magnets) relative to the stator components (e.g. the stator magnets, which are usually designed as electromagnets). carried out) and to be able to adjust the control of the motor accordingly.

Daher ist es wichtig einen Rotorlagesensor so in die mechanische Struktur des Elektromotors zu integrieren, dass der Sensor die relative Lage der magnetisch relevanten Teile exakt, also mit möglichst geringem Toleranzeinfluss, erfassen kann. Gleichzeitig darf der Sensor durch seine Größe und durch seine Einbaubedingungen die mechanische Struktur des Elektromotors aber nicht negativ beeinflussen, so dass eine ausreichend robuste und maßhaltige Gestaltung aller Teile und Baugruppen ebenso möglich ist wie deren exakte Ausrichtung bei der Montage.It is therefore important to integrate a rotor position sensor into the mechanical structure of the electric motor in such a way that the sensor can detect the relative position of the magnetically relevant parts exactly, i.e. with the lowest possible tolerance influence. At the same time, however, the sensor must not negatively influence the mechanical structure of the electric motor due to its size and its installation conditions, so that a sufficiently robust and dimensionally accurate design of all parts and assemblies is possible, as is their precise alignment during assembly.

Insbesondere bei Elektromotoren für Fahrzeuganwendungen muss der Rotorlagesensor möglichst kompakt und kostengünstig in die Struktur des Motors integriert werden.Particularly in the case of electric motors for vehicle applications, the rotor position sensor must be integrated into the structure of the motor as compactly and cost-effectively as possible.

Bei einem Axialflussmotor wirken zwischen den nur durch schmale Luftspalte getrennte scheibenförmige Rotor- und Statorbaugruppen hauptsächlich axialverlaufende Magnetfelder, die ein Drehmoment hervorrufen können, das den Rotor antreibt. Die scheibenförmige Bauweise der Rotoren und Statoren ermöglicht zwischen diesen Komponenten weit nach radial außen verlaufende Luftspalte, so dass die Magnetfelder auf großen Durchmesser wirken können, was zu einem effizienten Drehmomentaufbau führt. Durch seine scheibenförmigen Hauptbaugruppen eignet sich der Axialflussmotoren besonders gut für Anwendungen, bei denen es auf eine sehr kurze Baulänge des Elektromotors ankommt und der relativ große Motordurchmesser noch akzeptabel ist. Bei der Entwicklung von Axialflussmotoren ist es daher sehr sinnvoll eine möglichst kurze Bauweise anzustreben, damit der theoretische Vorteil des Axialflussmotor relativ zum Radialflussmotor bestehen bleibt und gleichzeitig aber auch darauf zu achten, dass der Außendurchmesser des Motors nicht größer wird als unbedingt nötig.In an axial flux motor, mainly axial magnetic fields act between the disc-shaped rotor and stator assemblies, which are only separated by small air gaps drives. The disc-shaped design of the rotors and stators enables air gaps between these components to extend far radially outwards, so that the magnetic fields can act on large diameters, which leads to an efficient build-up of torque. Due to its disc-shaped main assemblies, the axial flux motor is particularly suitable for applications in which a very short overall length of the electric motor is important and the relatively large motor diameter is still acceptable. When developing axial flux motors, it makes a lot of sense to strive for the shortest possible design so that the theoretical advantage of the axial flux motor relative to the radial flux motor remains, while at the same time ensuring that the outer diameter of the motor does not become larger than absolutely necessary.

Der Rotorlagesensor sollte daher so in den Axialflussmotor integriert werden, dass er die Motorabmessungen weder axial noch radial nennenswert vergrößert. Zudem muss der Rotorlagesensor so positioniert werden, dass er sowohl mit dem rotierenden Rotor als auch mit dem feststehenden Stator in Wirkverbindung steht, um die Winkelstellung des Rotors relativ zum Stator erfassen zu können.The rotor position sensor should therefore be integrated into the axial flux motor in such a way that it does not significantly increase the motor dimensions either axially or radially. In addition, the rotor position sensor must be positioned in such a way that it is in operative connection both with the rotating rotor and with the stationary stator in order to be able to detect the angular position of the rotor relative to the stator.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Axialflussmaschine mit einem Rotorlagesensor mit einem axial sowie radial möglichst kompakten Aufbau bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung einen entsprechend kompakt bauenden elektrischen Achsantriebsstrang zu realisieren.It is therefore the object of the invention to provide an axial flow machine with a rotor position sensor with a structure that is as compact as possible both axially and radially. It is also the object of the invention to realize a correspondingly compact electric axle drive train.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten ringscheibenförmigen Statorkörper sowie einen axial von diesem beabstandeten Rotor angeordnet ist, und die Axialflussmaschine ferner einen Rotorlagesensor mit einem Sensortarget besitzt, mittels dessen die Stellung des Rotors relativ zum Stator bestimmbar ist, wobei der Rotorlagesensor mit dem Sensortarget radial innerhalb des ersten ringscheibenförmigen Statorkörpers mit wenigstens einem abschnittsweise axialen Überdeckungsbereich mit dem ersten Statorkörper innerhalb der Axialflussmaschine positioniert ist.This object is achieved by an electric axial flux machine, in particular for a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, the axial flux machine having a stator with a first stator body in the shape of a ring disk and a rotor spaced axially from it, and the axial flux machine also having a rotor position sensor with a sensor target , by means of which the position of the rotor relative to the stator can be determined, the rotor position sensor with the sensor target being positioned radially inside the first annular disk-shaped stator body with at least one partially axial overlap region with the first stator body inside the axial flux machine.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine axial besonders kurze Bauform einer Axialflussmaschine realisiert werden kann. Die nachfolgend noch näher beschriebenen, besonders vorteilhaften Anordnungs- und Ausführungsvarianten ermöglichen zudem eine einfache und funktionssichere Verbindung des Sensortargets mit dem Rotor und des Rotorlagesensors mit dem Stator und ermöglichen so eine besonders hohe Messgenauigkeit. Wegen des hinreichend großen Abstandes zu dem von den Magnetfeldern, die das Motordrehmoment hervorrufen, durchströmten Motorkomponenten, ist der Rotorlagesensor radial innerhalb der Rotorwelle und/oder eines Rotorlagers vor hohen Temperaturen und/oder starken magnetischen oder elektrischen Feldern geschützt.This achieves the advantage that an axially particularly short design of an axial flow machine can be realized. The particularly advantageous arrangement and embodiment variants described in more detail below also enable a simple and functionally reliable connection of the sensor target to the rotor and of the rotor position sensor to the stator, thus enabling particularly high measurement accuracy. Due to the sufficiently large distance to the motor components through which the magnetic fields that produce the motor torque flow, the rotor position sensor is protected radially inside the rotor shaft and/or a rotor bearing from high temperatures and/or strong magnetic or electric fields.

Zudem ermöglichen die nachfolgend noch näher beschriebenen, besonders vorteilhaften Anordnungs- und Ausführungsvarianten, dass der Rotorlagesensor auch bei einer komplett montierten Axialflussmaschine seitlich bzw. stirnseitig zugänglich ist. Dies ermöglicht den Rotorlagesensor erst sehr spät im Montageprozess der Axialflussmaschine zu montieren, was eine geringe Beschädigungsgefahr während der Motormontage bewirkt und nachfolgend auch die Reparatur oder den Austausch des Rotorlagesensors erleichtert.In addition, the particularly advantageous arrangement and embodiment variants described in more detail below make it possible for the rotor position sensor to be accessible from the side or the front even in the case of a completely assembled axial flow machine. This allows the rotor position sensor to be mounted very late in the assembly process of the axial flow machine, which causes a low risk of damage during motor assembly and subsequently also makes it easier to repair or replace the rotor position sensor.

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.The magnetic flux in an electric axial flux machine (AFM), such as an electric motor vehicle designed as an axial flux machine, is directed axially in the air gap between the stator and rotor to a direction of rotation of the rotor of the axial flux machine.

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.Depending on the area of application, it can be advantageous to design an axial flux machine in an I-arrangement or an H-arrangement. In an I arrangement, the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators. In an H-arrangement, two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator. The axial flow machine according to the invention is preferably configured in an I arrangement.

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.In principle, it is also possible for a plurality of rotor-stator configurations to be arranged axially next to one another as an I-type and/or H-type. In this context, it would also be possible to arrange a plurality of I-type rotor-stator configurations next to one another in the axial direction. In particular, it is also preferable that the rotor-stator configuration of the H-type and/or the I-type are each configured essentially identically, so that they can be assembled in a modular manner to form an overall configuration. Such rotor-stator configurations can in particular be arranged coaxially to one another and can be connected to a common rotor shaft or to a plurality of rotor shafts.

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 Elektroblechlagen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.The stator of the electrical axial flow machine according to the invention preferably has a stator body with a plurality of stator windings arranged in the circumferential direction. The stator can seen in the circumferential direction in one piece or seg be trained. The stator body can be formed from a laminated stator core with a plurality of laminated electrical sheet metal layers. Alternatively, the stator body can also be formed from a pressed soft magnetic material, such as the so-called SMC material (Soft Magnetic Compound).

Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in radialer 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. Bevorzugt weist der Rotor neben den Permanentmagneten keine weiteren magnetisch leitende Materialien auf. Insbesondere können die Permanentmagneten auch in einem ganz oder teilweise aus einem Kunststoff ausgeformten Rotor aufgenommen sein.The rotor of an electrical axial flow machine can be designed at least in part as a laminated rotor. A laminated rotor is formed in layers in the radial direction. As an alternative, the rotor of an axial flow machine can also have a rotor carrier, which is designed to be fitted with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets. In addition to the permanent magnets, the rotor preferably has no other magnetically conductive materials. In particular, the permanent magnets can also be accommodated in a rotor that is formed entirely or partially from a plastic.

Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.A rotatably mounted shaft of an electrical machine is referred to as a rotor shaft, with which the rotor or rotor body is coupled in a torque-proof manner.

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.The electrical axial flow machine can also have a control device. A control device, as can be used in the present invention, is used in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the electrical axial flow machine.

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.A control device has, in particular, a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals. Furthermore, a control device likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals.

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.Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control device. It is very particularly preferred that the control device includes hardware that is designed to run software. The control device preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.

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.The control device can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control device can be stored and read out again. Furthermore, the control device can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.

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.A control device can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle. Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software. The control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible. In particular, it is also possible to network the control units with one another via bus systems present in the motor vehicle, such as a CAN bus or LIN bus.

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.The control device very particularly preferably has at least one processor and at least one memory, which in particular contains a computer program code, the memory and the computer program code being configured with the processor to cause the control device to execute the computer program code.

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 1.000 W, bevorzugt mindestens 10.000 W besonders bevorzugt mindestens 100.000 W zu steuern oder regeln.The control unit can particularly preferably include power electronics for energizing the stator or rotor. Power electronics is preferably a combination of different components that control or regulate a current to the electrical machine, preferably including peripheral components required for this purpose, such as cooling elements or power supply units. In particular, the power electronics contain one or more power electronics components that are set up to control or regulate a current. This is particularly preferably one or more power switches, e.g. power transistors. The power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three, phases or current paths which are separate from one another and each have at least one separate power electronics component. The power electronics are preferably designed to control or regulate a power per phase with a peak power, preferably continuous power, of at least 1,000 W, preferably at least 10,000 W, particularly preferably at least 100,000 W.

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 50 kW, vorzugsweise größer als 100 kW und insbesondere größer als 250 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt. Höchst bevorzugt weist die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen zwischen 5.000-15.000 U/min, äußerst bevorzugt zwischen 7.500-13.000 U/min auf.The electrical axial flux machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric 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 to. The electric motor particularly preferably has an output of more than 50 kW, preferably more than 100 kW and in particular more than 250 kW. Furthermore, it is preferred that the electric machine provides operating speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm. Most preferably, the electric machine has operating speeds between 5000-15000 rpm, most preferably between 7500-13000 rpm.

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. 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.The electrical axial flow machine can preferably also be installed in an electrically operable axle drive train. An electric axle drive train of a motor vehicle includes an electric axial flow machine and a transmission, the electric axial flow machine and the transmission forming a structural unit. In particular, it can be provided that the electrical axial flow machine and the transmission are arranged in a common drive train housing. Alternatively, of course, it would also be possible for the electric axial flow machine to have a motor housing and the gearbox to have a gearbox housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the gearbox in relation to the electric axial flow machine. This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.

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.The electrical axial flow machine can also be provided particularly preferably for use in a hybrid module. In a hybrid module, structural and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated in a particularly simple manner into a drive train of a motor vehicle. In particular, an axial flow machine and a clutch system, in particular with a separating clutch for coupling the axial flow machine into and/or decoupling the axial flow machine from the drive train, can be present in a hybrid module.

Das Sensorgehäuse hat die Funktion, die aktiven Bauteile des Rotorlagesensors zueinander festzulegen. Dazu kann das Sensorgehäuse auch plattenförmig ausgestaltet sein. Bevorzugt ist das Sensorgehäuse jedoch so ausgebildet, dass es die aktiven Bauteile des Rotorlagesensors abschnittsweise oder vollständig umhaust. Das Sensorgehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Höchst bevorzugt ist das Sensorgehäuse topfartig mit einem plattenartigen Verschlusselement ausgebildet. Bevorzugt ist das Sensorgehäuse ferner aus einem Kunststoff gefertigt.The sensor housing has the function of fixing the active components of the rotor position sensor to one another. For this purpose, the sensor housing can also be designed in the form of a plate. However, the sensor housing is preferably designed in such a way that it partially or completely encloses the active components of the rotor position sensor. The sensor housing can be made in one piece or in several pieces. The sensor housing is most preferably designed in the manner of a pot with a plate-like closure element. Furthermore, the sensor housing is preferably made of a plastic.

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.Advantageous refinements of the invention are specified in the dependently formulated claims. The features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred configurations of the invention being presented.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotor zumindest abschnittsweise eine als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle umfasst und das Sensortarget in der Hohlwelle angeordnet ist, was eine axial besonders kompakte Ausführung der Axialflussmaschine erlaubt. Es ist in diesem Zusammenhang auch denkbar, dass die Rotorwelle auch abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet ist, indem die Rotorwelle ein konzentrisches Sackloch aufweist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the rotor at least partially comprises a rotor shaft designed as a hollow shaft and the sensor target is arranged in the hollow shaft, which allows an axially particularly compact design of the axial flux machine. It is also conceivable in this connection that the rotor shaft is also designed in sections as a hollow shaft, in that the rotor shaft has a concentric blind hole.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Rotorlagesensor axial zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in die Hohlwelle eingreift, was ebenfalls zu einer axial besonders kompakt bauenden Ausführung der Axialflussmaschine beiträgt.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the rotor position sensor engages axially at least in sections, preferably completely, in the hollow shaft, which also contributes to an axially particularly compact design of the axial flow machine.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Rotorwelle gegenüber dem ersten Statorkörper über ein erstes Wälzlager und gegenüber dem zweiten Statorkörper über ein zweites Wälzlager gelagert ist, wobei der Rotorlagesensor mit dem Sensortarget radial innerhalb des ersten Wälzlagers angeordnet ist, was zu einer radial wie axialen kompakten Bauform beiträgt.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the rotor shaft is mounted opposite the first stator body via a first roller bearing and opposite the second stator body via a second roller bearing, the rotor position sensor with the sensor target being arranged radially inside the first roller bearing , which contributes to a radially and axially compact design.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Rotorlagesensor und/oder das Sensortarget einen axialen Überdeckungsbereich mit dem ersten Wälzlager aufweisen/aufweist, wodurch ebenfalls eine axial wie auch radial besonders kompakte Ausgestaltung einer Axialflussmaschine ermöglicht wird.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for the rotor position sensor and/or the sensor target to have/have an axial overlap region with the first roller bearing, which also enables an axial flux machine to be configured particularly compact both axially and radially.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Rotorlagesensor ein im Wesentlichen zylinderförmiges Sensorgehäuse aufweist, welches radial zumindest abschnittsweise innerhalb des ringscheibenförmigen Statorkörpers angeordnet ist und axial zumindest abschnittsweise in den ersten ringscheibenförmigen Statorkörper hineinragt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Rotorlagesensor vorkonfiguriert in dem Sensorgehäuse bereitgestellt werden kann, was seine Montage erkennbar vereinfacht.Furthermore, the invention can also be further developed such that the rotor position sensor has an essentially cylindrical sensor housing, which is arranged radially at least in sections within the annular disk-shaped stator body and axially protrudes at least in sections into the first annular disk-shaped stator body. The advantage of this configuration is that the rotor position sensor can be provided preconfigured in the sensor housing, which noticeably simplifies its assembly.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine in einem Motorgehäuse aufgenommen ist, wobei das Motorgehäuse einen in einer Radialebene verlaufenden Gehäuseabschnitt aufweist, an dem das Sensorgehäuse befestigt ist. Hierdurch kann eine strukturell besonders steife Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und somit auch dem Stator erreicht werden, was eine entsprechend gute Messgenauigkeit des Rotorlagesensors zur Folge hat.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the axial flow machine is accommodated in a motor housing, the motor housing having a housing section running in a radial plane, to which the sensor housing is fastened. As a result, a structurally particularly rigid connection can be achieved between the motor housing and thus also the stator, which results in a correspondingly good measurement accuracy of the rotor position sensor.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Rotorlagesensor wenigstens eine elektrische Leitung aufweist, welche sich in radialer Richtung nach außen über den Gehäuseabschnitt erstreckt. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass die Kabel während der Montage leicht zugänglich sind. Der Rotorlagesensor wird über die Kabel bevorzugt an eine Steuereinheit der Axialflussmaschine angeschlossen.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the rotor position sensor has at least one electrical line which extends outwards in the radial direction over the housing section. The advantage that can be realized in this way is that the cables are easily accessible during assembly. The rotor position sensor is preferably connected to a control unit of the axial flow machine via the cable.

Die hier beschriebenen Anordnungsvarianten einer Axialflussmaschine sind nicht nur für elektrische Achsantriebsstränge anwendbar. Die vorgestellten Lösungen können auch für Axialflussmaschinen eingesetzt werden, die beispielsweise an anderen Stellen eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.The arrangement variants of an axial flow machine described here are not only applicable to electric axle drive trains. The solutions presented can also be used for axial flow machines that are arranged, for example, at other points in a motor vehicle.

Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst sein durch einen elektrischen Achsantriebsstrang umfassend eine erste Axialflussmaschine nach einem der Ansprüche 1-8 und eine zweite Axialflussmaschine nach einem der Ansprüche 1-8. Hierdurch kann erreicht werden, dass jedes Fahrzeugrad einer Fahrzeugachse separat durch eine Axialflussmaschine antreibbar ist. Derartige Achsantriebsstrangkonzepte werden auch als Twin-Axle oder Dual-Drive bezeichnet.The object of the invention can also be achieved by an electric axle drive train comprising a first axial flow machine according to one of Claims 1-8 and a second axial flow machine according to one of Claims 1-8. In this way it can be achieved that each vehicle wheel of a vehicle axle can be driven separately by an axial flow machine. Such axle drive train concepts are also referred to as twin-axle or dual-drive.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass sich der Rotorlagesensor der ersten Axialflussmaschine und der Rotorlagesensor der zweiten Axialflussmaschine unmittelbar in dem elektrischen Achsantriebsstrang gegenüberliegen, wodurch sich insbesondere eine vorteilhafte Kabelführung zwischen den Axialflussmaschinen realisieren lässt.Finally, the invention can also be advantageously implemented in such a way that the rotor position sensor of the first axial flow machine and the rotor position sensor of the second axial flow machine are directly opposite one another in the electric axle drive train, as a result of which an advantageous cable routing between the axial flow machines can be implemented in particular.

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 zeigt:

1 eine erste Ausführungsform einer Axialflussmaschine in einer Axialschnittdarstellung,
2 eine erste Ausführungsform einer Axialflussmaschine in einer perspektivischen Teilschnittdarstellung,
3 zwei aneinander angeordnete Rotorlagesensoren in einer perspektivischen Ansicht,
4 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine in einer Axialschnittdarstellung,
5 ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei Axialflussmaschinen in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

It shows:

1 a first embodiment of an axial flow machine in an axial section,
2 a first embodiment of an axial flow machine in a perspective partial sectional view,
3 two rotor position sensors arranged next to each other in a perspective view,
4 a second embodiment of an axial flow machine in an axial section,
5 an electric axle drive train of a motor vehicle with two axial flow machines in a schematic block diagram.

1 zeigt eine Axialflussmaschine, wie sie beispielsweise für elektrische Achsantriebsstränge von Kraftfahrzeugen sinnvoll ist. Die Axialflussmaschine 1 besitzt einen Rotor 7 und einen Stator 4. 1 shows an axial flow machine, such as is useful for example for electric axle drive trains of motor vehicles. The axial flow machine 1 has a rotor 7 and a stator 4.

Der Stator 4 besteht aus zwei radial außen miteinander verbundenen Körpern 5,6, die radial innen über je eine Lagerstelle mit der Rotorwelle 11 drehentkoppelt verbunden sind. Der Rotor 7 ist an der Rotorwelle 11 befestigt und besteht aus einem scheibenförmigen Abschnitt, der sich zwischen den beiden Statorkörpern 5,6 radial nach außen erstreckt. Dies entspricht einer Axialflussmaschine 1 in I-Anordnung. Zwischen den beiden Statorkörpern 5,6 und dem Rotor 7 befinden sich die Luftspalte, durch die der axiale magnetischen Fluss der Axialflussmaschine 1 verläuft. Bei der in 1 im Halbschnitt gezeigten Axialflussmaschine 1 ist der Rotor 7 mit Permanentmagneten und der Stator 4 mit Elektromagneten ausgestattet. Die Magnetfeder der Axialflussmaschine 1 können ein Drehmoment hervorrufen, dass auf den Rotor 7 wirkt und von diesem in die Rotorwelle 11 eingeleitet wird. Die Rotorwelle 11 ragt auf einer Seite in axialer Richtung aus der Axialflussmaschine heraus und bildet so das Übertragungselement, durch das das Drehmoment der Axialflussmaschine 1 auf ein benachbartes Aggregat übertragen werden kann. Dieses benachbarte Aggregat kann beispielsweise ein Getriebe, ein Differenzial, eine Welle oder ein Rad des Kraftfahrzeugs sein. Durch die Wälzlager 13,14 zwischen den Statorkörpern 5,6 und der Rotorwelle 11 wird der Rotor 7 drehentkoppelt mit dem Stator 4 verbunden.The stator 4 consists of two bodies 5, 6 which are connected to one another radially on the outside and which are connected to the rotor shaft 11 in a rotationally decoupled manner radially on the inside via a bearing point in each case. The rotor 7 is attached to the rotor shaft 11 and consists of a disk-shaped section which extends radially outwards between the two stator bodies 5.6. This corresponds to an axial flow machine 1 in an I arrangement. The air gaps through which the axial magnetic flux of the axial flux machine 1 runs are located between the two stator bodies 5 , 6 and the rotor 7 . At the in 1 The axial flow machine 1 shown in half section is equipped with the rotor 7 with permanent magnets and the stator 4 with electromagnets. The magnetic spring of the axial flow machine 1 can produce a torque that acts on the rotor 7 and is introduced into the rotor shaft 11 by the latter. The rotor shaft 11 projects out of the axial flow machine on one side in the axial direction and thus forms the transmission element through which the torque of the axial flow machine 1 can be transmitted to an adjacent unit. This adjacent assembly can be, for example, a transmission, a differential, a shaft or a wheel of the motor vehicle. The rotor 7 is connected to the stator 4 in a rotationally decoupled manner by the roller bearings 13 , 14 between the stator bodies 5 , 6 and the rotor shaft 11 .

Die 1 zeigt also eine elektrische Axialflussmaschine 1, insbesondere für einen Antriebsstrang 2 eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3, wobei die Axialflussmaschine 1 in einer I-Ausführung konfiguriert ist, bei der der Stator 4 einen ersten ringscheibenförmigen Statorkörper 5 sowie einen axial von diesem beabstandeten zweiten ringscheibenförmigen Statorkörper 6 aufweist und axial zwischen dem ersten Statorkörper 5 und dem zweiten Statorkörper 6 der Rotor 7 angeordnet ist. Die Axialflussmaschine 1 besitzt ferner einen Rotorlagesensor 8 mit einem Sensortarget 9, mittels dessen die Stellung des Rotors 7 relativ zum Stator 4 bestimmbar ist.The 1 1 shows an electric axial flux machine 1, in particular for a drive train 2 of a hybrid or all-electric motor vehicle 3, the axial flux machine 1 being configured in an I design, in which the stator 4 has a first annular disk-shaped stator body 5 and a second annular disk-shaped stator body spaced axially from this Stator body 6 has and is arranged axially between the first stator body 5 and the second stator body 6 of the rotor 7 . The axial flow machine 1 also has a rotor position sensor 8 with a sensor target 9, by means of which the position of the rotor 7 relative to the stator 4 can be determined.

Um die Stellung des Rotors 7 relativ zum Stator 4 erfassen zu können, ist ein Rotorlagesensor 8 in der Axialflussmaschine 1 integriert. Der Rotorlagesensor 8 ist mit dem Sensortarget 9 radial innerhalb des ersten ringscheibenförmigen Statorkörpers 5 mit wenigstens einem abschnittsweise axialen Überdeckungsbereich 10 mit dem ersten Statorkörper 5 innerhalb der Axialflussmaschine 1 positioniert.A rotor position sensor 8 is integrated in the axial flow machine 1 in order to be able to detect the position of the rotor 7 relative to the stator 4 . The rotor position sensor 8 is positioned with the sensor target 9 radially inside the first annular disc-shaped stator body 5 with at least one partially axial overlap area 10 with the first stator body 5 inside the axial flux machine 1 .

Der Rotorlagesensor 8 befindet sich also größtenteils radial innerhalb der in diesem Bereich als Hohlwelle 12 ausgeführten Rotorwelle 11. Der Rotorlagesensor 8 besteht aus einem aktiven und einem passiven Teil. Der aktive Teil des Rotorlagesensors 8, der mit dem Stator 4 verbunden ist, enthält die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten des Rotorlagesensors 8 und ist mit einer Steuereinheit der Axialflussmaschine 1 verbunden. Der passive Teil des Rotorlagesensors 8 stellt das Sensortarget 9 dar, dessen Winkellage vom aktiven Teil des Rotorlagesensors 8 erfasst werden kann.The rotor position sensor 8 is therefore largely located radially inside the rotor shaft 11, which is designed as a hollow shaft 12 in this area. The rotor position sensor 8 consists of an active and a passive part. The active part of the rotor position sensor 8, which is connected to the stator 4, contains the electrical or electronic components of the rotor position sensor 8 and is connected to a control unit of the axial flow machine 1. The passive part of the rotor position sensor 8 represents the sensor target 9 whose angular position can be detected by the active part of the rotor position sensor 8 .

Bei diesem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Sensortarget 9, durch eine mit mehreren auf dem Umfang verteilten Aussparungen versehen Scheibe gebildet, die mit der Hohlwelle 12 verbunden ist. Der aktive am Stator 4 befestigte Rotorlagesensor 8 erfasst die auf dem Umfang unterbrochene Kontur des Sensortargets 9. Da die flügelartigen Fortsätze des passiven Sensortargets 9 in ihrer Anzahl, in ihrer Umfangserstreckung und ihrer Umfangsposition auf die im Rotor 7 befindlichen Magnete (z.B. Permanentmagnete) abgestimmt sind und über die Rotorwelle 11 eine feste, die Einbaulage relativ zueinander auch im Betrieb der Axialflussmaschine 1 konstanthaltende Verbindung zwischen den Rotormagneten und den flügelartigen Fortsätzen des passiven Sensortargets 9 besteht, kann aus den Messignalen des aktiven Rotorlagesensors 8, der auf die Stellung der Fortsätze und Aussparungen des passiven Sensortargets 9 reagiert, die Umfangsstellung der Rotormagnete relativ zum Stator 4 ermittelt werden. Alternativ kann das passive Sensortarget 9 auch direkt durch die Rotorwelle 11 gebildet werden, beispielsweise indem die Wellenkontur vor dem aktiven Rotorlagesensor 8 Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die in ähnlicher Weise wie die gerade zuvor geschriebenen flügelartigen Fortsätze angeordnet sind. Alternativ kann der Rotorlagesensor 8 auch die Stellung von besser elektrisch oder magnetisch leitfähigen Bereichen und von schlechter elektrisch oder magnetisch leitfähigen Bereichen erfassen oder die Stellung von stärkeren magnetischen Bereichen und schwächeren magnetischen Bereichen erfassen.In the exemplary embodiment shown, the sensor target 9 is formed by a disk which is provided with a plurality of recesses distributed around the circumference and is connected to the hollow shaft 12 . The active rotor position sensor 8 attached to the stator 4 detects the contour of the sensor target 9 that is interrupted on the circumference. Since the number, the circumferential extension and the circumferential position of the wing-like extensions of the passive sensor target 9 are matched to the magnets (e.g. permanent magnets) in the rotor 7 and via the rotor shaft 11 there is a fixed connection between the rotor magnets and the wing-like extensions of the passive sensor target 9, which keeps the installation position relative to one another constant even during operation of the axial flow machine 1, can be obtained from the measurement signals of the active rotor position sensor 8, which is based on the position of the extensions and recesses of the passive sensor target 9 reacts, the circumferential position of the rotor magnets relative to the stator 4 can be determined. Alternatively, the passive sensor target 9 can also be formed directly by the rotor shaft 11, for example by the shaft contour having elevations and depressions in front of the active rotor position sensor 8, which are arranged in a similar way to the wing-like extensions described just above. Alternatively, the rotor position sensor 8 can also detect the position of better electrically or magnetically conductive areas and poorer electrically or magnetically conductive areas or detect the position of stronger magnetic areas and weaker magnetic areas.

Der Rotorlagesensor 8, der die Elektronikkomponenten enthält, ist über ein Sensorgehäuse 16 am Motorgehäuse 17 des ersten Statorkörpers 5 befestigt. Das Sensorgehäuse 16 ist in die zentrale Öffnung des sich in einer Radialebene erstreckenden Gehäuseabschnitts 18 des Motorgehäuses 17 eingesetzt und mit diesem verschraubt. Das Sensorgehäuse 16 verschließt dabei die zentrale Öffnung des Gehäuseabschnitts 18 und befindet sich mit kurzem Abstand axial vor der ringförmigen Stirnseite des dem Rotorlagesensor 8 zugewandten axialen Endbereich der Rotorwelle 11. Radial innerhalb der zumindest abschnittsweise zur Hohlwelle 12 ausgeformten Rotorwelle 11 ist der aktive Rotorlagesensor 8 axial auskragend an bzw. in dem Sensorgehäuse 16 befestigt und ragt dadurch in die Hohlwelle 12 hinein. Axial vor dem aktiven Rotorlagesensor 8 befindet sich mit einem geringen axialen Abstand das passive Sensortarget 9. Das passive Sensortarget 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit seinem ringförmigen Befestigungsbereich in die Hohlwelle 12 eingepresst. Ausgehend von dem ringförmigen Befestigungsbereich ragen die flügelartigen Fortsätze radial nach innen. Um die axiale Position des passiven Sensortargets 9 möglichst einfach einstellen zu können, befindet sich zwischen dem ringförmigen Befestigungsbereich des passiven Sensortargets 9 und der beim Einpressen als Axialanschlag dienenden Wellenschulter 21 ein Einstellring 22. Durch die Auswahl eines Einstellrings 22 mit einer entsprechenden axialen Stärke, lässt sich leicht sicherstellen, dass das passive Sensortarget 9 auf die richtige axiale Position eingepresst wird.The rotor position sensor 8, which contains the electronic components, is attached to the motor housing 17 of the first stator body 5 via a sensor housing 16. The sensor housing 16 is inserted into the central opening of the housing section 18 of the motor housing 17, which extends in a radial plane, and is screwed to it. The sensor housing 16 closes the central opening of the housing section 18 and is located at a short distance axially in front of the annular end face of the axial end region of the rotor shaft 11 facing the rotor position sensor 8. The active rotor position sensor 8 is axial radially inside the rotor shaft 11, which is at least partially formed into the hollow shaft 12 fastened in a cantilever manner on or in the sensor housing 16 and thereby protrudes into the hollow shaft 12 . The passive sensor target 9 is located axially in front of the active rotor position sensor 8 at a small axial distance. In this exemplary embodiment, the passive sensor target 9 is pressed into the hollow shaft 12 with its annular fastening area. Starting from the ring-shaped attachment area, the wing-like extensions protrude radially inwards. In order to be able to adjust the axial position of the passive sensor target 9 as easily as possible, there is an adjustment ring 22 between the ring-shaped fastening area of the passive sensor target 9 and the shaft shoulder 21, which serves as an axial stop when it is pressed in. By selecting an adjustment ring 22 with a corresponding axial thickness, easy to ensure that the passive sensor target 9 is pressed into the correct axial position.

Der Rotor 7 besitzt somit eine als Hohlwelle 12 ausgebildete Rotorwelle 11, in der das Sensortarget 9 angeordnet ist. Der Rotorlagesensor 8 greift dabei axial zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in die Hohlwelle 12 ein. Die Axialflussmaschine 1 ist in einem Motorgehäuse 17 aufgenommen, wobei das Motorgehäuse 17 einen in einer Radialebene verlaufenden Gehäuseabschnitt 18 aufweist, an dem das Sensorgehäuse 16 des Rotorlagesensors 8 befestigt ist.The rotor 7 thus has a rotor shaft 11 designed as a hollow shaft 12, in which the sensor target 9 is arranged. The rotor position sensor 8 engages axially at least in sections, preferably completely, in the hollow shaft 12 . The axial flow machine 1 is accommodated in a motor housing 17, with the motor housing 17 having a housing section 18 running in a radial plane, to which the sensor housing 16 of the rotor position sensor 8 is attached.

Alternativ kann das Sensorgehäuse 16 teilweise oder vollständig auch aus dem Gehäuseabschnitt 18 des Motorgehäuses 17 einteilig ausgeformt werden. Der Gehäuseabschnitt 18 wird dann beispielsweise so weit radial nach innen gezogen, dass er direkt den aktiven Teil des Rotorlagesensors 8 fixieren kann. Ein separates Sensorgehäuse 16 wäre dann nicht mehr erforderlich.Alternatively, the sensor housing 16 can also be partially or completely formed in one piece from the housing section 18 of the motor housing 17 . The housing section 18 is then pulled radially inward, for example, far enough for it to be able to fix the active part of the rotor position sensor 8 directly. A separate sensor housing 16 would then no longer be necessary.

Das in den 1-2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine besonders kompakte und bauraumsparende Anordnung des Rotorlagesensors 8. Der Rotorlagesensor 8 befindet sich nicht nur radial innerhalb der Rotorwelle 11, sondern auch radial innerhalb des als Rotorlager fungierenden Wälzlagers 13 und radial innerhalb der von den das Motordrehmoment hervorrufenden Magnetfeldern durchströmten Motorbauteilen, was im gezeigten Fall insbesondere der erste Statorkörper 5 ist. Der Rotorlagesensor 8 befindet sich auch axial in einem Bereich, in dem auch axiale Abschnitte der Rotorwelle 11, des Wälzlagers 13 und von den das Motordrehmoment hervorrufenden Magnetfeldern durchströmten Motorbauteilen, nämlich der erste Statorkörper 5, angeordnet sind. Jedes einzelne diese Merkmale würde bereits zu einer kompakten Motorbauform beitragen, in der hier gezeigten Kombination kann der Rotorlagesensor 8 im Wesentlichen bauraumneutral in der Axialflussmaschine 1 integriert werden und trägt dazu bei, dass die Axialflussmaschine 1 axial sehr kurz bauend gestaltet werden kann.That in the 1-2 The exemplary embodiment shown shows a particularly compact and space-saving arrangement of the rotor position sensor 8. The rotor position sensor 8 is not only located radially inside the rotor shaft 11, but also radially inside the roller bearing 13 acting as a rotor bearing and radially inside the motor components through which the magnetic fields that cause the motor torque flow, which in the case shown, in particular the first stator body 5 is. The Rotor position sensor 8 is also located axially in a region in which axial sections of rotor shaft 11, roller bearing 13 and motor components through which the magnetic fields that produce the motor torque flow, namely first stator body 5, are also arranged. Each of these features would already contribute to a compact motor design. In the combination shown here, the rotor position sensor 8 can be integrated in the axial flow machine 1 in a manner that is essentially neutral in terms of installation space and contributes to the fact that the axial flow machine 1 can be designed to be very short axially.

Die Befestigung des aktiven Rotorlagesensors 8 an der als stirnseitige Seitenwand ausgeführten Gehäuseabschnitt 18 des Motorgehäuses 17 erfolgt indem radial innerhalb der von den das Motordrehmoment hervorrufenden Magnetfeldern durchströmten Motorbauteilen der Gehäuseabschnitt 18 axial aufgedickt ist und dieser Aufdickung die axialen Gewindelöcher 23 für die Befestigung des Sensorgehäuses 16 sowie den Lagersitz für den Außenring des Wälzlagers 13 aufweist.The active rotor position sensor 8 is fastened to the housing section 18 of the motor housing 17 designed as a front side wall by axially thickening the housing section 18 radially inside the motor components through which the magnetic fields that generate the motor torque flow, and this thickening provides the axial threaded holes 23 for fastening the sensor housing 16 as well as has the bearing seat for the outer ring of the roller bearing 13 .

Radial innerhalb der Aufdickung geht der Gehäuseabschnitt 18 in einen kurzen radial nach innen weisenden Steg über, der axial als Anlagefläche für das Wälzlager 13 dient und radial innen einen Zentriersitz für das Sensorgehäuse 16 des Rotorlagesensors 8 aufweist. Eventuell können an dieser Stelle auch nicht gezeigte Einstellringe zwischen dem Gehäuseabschnitt 18 und dem Wälzlager 13 sinnvoll sein. In diesen Zentriersitz ist eine zylindrische Außenfläche des Sensorgehäuses 16 eingesetzt. Zudem ragt neben dem Zentriersitz ein Teil des Sensorgehäuses 16 an dem Gehäuseabschnitt 18 des Motorgehäuses 17 vorbei radial nach außen und ist dort mit der dem Gehäuseabschnitt 18 verschraubt. Bei dem in den 1-2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieser Bereich des Sensorgehäuses 16 durch drei auf dem Umfang verteilten Befestigungslaschen 25 gebildet, was gut aus der 2 zu erkennen ist. Zwischen den drei Befestigungslaschen 25 ist Platz für die als Kabel ausgebildeten elektrischen Leitungen 19, die den aktiven Teil des Rotorlagesensors 8 mit der nicht gezeigten Steuereinheit der Axialflussmaschine 1 verbinden. Zusätzlich kann der Platz auch genutzt werden um andere Bauteile oder Komponenten, die in unmittelbarer Nähe der Axialflussmaschine 1 angeordnet werden müssen, unterzubringen. Radial innerhalb des Zentriersitzes verläuft das Sensorgehäuse 16 axial vor dem Wälzlager 13 und axial vor dem Ende der Rotorwelle 11, das den Lagersitz für den Lagerinnenring des Wälzlagers 13 ausbildet, nach radial innen. Innerhalb der zumindest im Bereich des Rotorlagesensors 8 als Hohlwelle 12 ausgeführten Wellenendes ist dann der aktive Teil des Rotorlagesensors 8 mit dem Sensorgehäuse 16 verbunden. An bzw. in dem Sensorgehäuse 16 sind die Elektronikkomponenten des aktiven Rotorlagesensors 8 befestigt.Radially inside the thickening, the housing section 18 transitions into a short radially inward-pointing web which serves as a bearing surface for the roller bearing 13 axially and has a centering seat for the sensor housing 16 of the rotor position sensor 8 radially on the inside. Adjustment rings (not shown) between the housing section 18 and the roller bearing 13 may also be useful at this point. A cylindrical outer surface of the sensor housing 16 is inserted into this centering seat. In addition, next to the centering seat, part of the sensor housing 16 projects radially outward past the housing section 18 of the motor housing 17 and is screwed to the housing section 18 there. At the in the 1-2 shown embodiment, this area of the sensor housing 16 is formed by three distributed on the circumference fastening tabs 25, which is good from the 2 can be seen. Between the three fastening lugs 25 there is space for the electrical lines 19 designed as cables, which connect the active part of the rotor position sensor 8 to the control unit of the axial flow machine 1 (not shown). In addition, the space can also be used to accommodate other parts or components that have to be arranged in the immediate vicinity of the axial flow machine 1 . Radially inside the centering seat, the sensor housing 16 runs axially in front of the roller bearing 13 and axially in front of the end of the rotor shaft 11, which forms the bearing seat for the bearing inner ring of the roller bearing 13, radially inwards. The active part of the rotor position sensor 8 is then connected to the sensor housing 16 within the shaft end, which is designed as a hollow shaft 12 at least in the area of the rotor position sensor 8 . The electronic components of the active rotor position sensor 8 are attached to or in the sensor housing 16 .

Die 1 zeigt die Axialflussmaschine 1 eingebaut in ein Antriebsstranggehäuse 26. Diese Motoranordnung ist für einen elektrischen Achsantriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeugs 3 vorgesehen. Dort wo die Rotorwelle 11 axial aus der Axialflussmaschine 1 herausragt, wird ein Drehmomentübertragungselement, beispielsweise ein Getriebe oder eine Welle angeschlossen, dass das Drehmoment der Axialflussmaschine 1 auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 3 überträgt. Auf der anderen Seite Axialflussmaschine 1, auf der auch der bereits in 1 dargestellte Rotorlagesensor 8 erkennbar ist, ist das Antriebsstranggehäuse 26 offen. An dieser Seite kann insbesondere eine im Wesentlichen baugleiche Axialflussmaschine 1 ebenfalls mit einem nachgeschalteten Drehmomentübertragungselement befestigt werden, die ebenfalls ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs 3 antreibt. Die beiden Axialflussmaschinen 1 werden miteinander verbunden, indem die Stirnseiten der Antriebsstranggehäuse 26 aneinandergeschraubt werden. Die dazu notwendigen Verschraubungslöcher 24 sind in 2 am Außenrand des Antriebsstranggehäuses 26 erkennbar.The 1 shows the axial flow machine 1 installed in a drive train housing 26. This motor arrangement is provided for an electric axle drive train 20 of a motor vehicle 3. Where the rotor shaft 11 protrudes axially from the axial flow machine 1, a torque transmission element, for example a gear or a shaft, is connected that transmits the torque of the axial flow machine 1 to one or more wheels of the vehicle 3. On the other side, axial flow machine 1, on which the already in 1 shown rotor position sensor 8 can be seen, the drive train housing 26 is open. In particular, an essentially structurally identical axial flow machine 1 can also be fastened to this side with a downstream torque transmission element, which also drives one or more wheels of the motor vehicle 3 . The two axial flow machines 1 are connected to one another by the end faces of the drive train housing 26 being screwed together. The screw holes 24 required for this are in 2 on the outer edge of the drive train housing 26 recognizable.

Damit die beiden Axialflussmaschinen 1 sehr dicht axial hintereinander positioniert werden können und somit eine sehr kompakte Bauweise für den entsprechenden elektrischen Achsantriebsstrang 20 realisiert werden kann, darf der Rotorlagesensor 8, seine Befestigungselemente und seine elektrischen Leitungen 19 axial nicht bauraumbestimmend werden. Wie eine axial sehr kompakte Bauweise des Rotorlagesensors 8 möglich wird, die auch den axialen Bauraumbedarf der Sensorbefestigungselemente und der elektrischen Leitungen 19 minimiert, zeigen die 2 und 3.So that the two axial flux machines 1 can be positioned very closely axially one behind the other and thus a very compact design for the corresponding electric axle drive train 20 can be realized, the rotor position sensor 8, its fastening elements and its electrical lines 19 must not become axially space-determining. FIGS 2 and 3 .

2 zeigt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel drei Kabel als elektrische Leitungen 19 vom Rotorlagesensor 8 auf der Stirnseite des Motorgehäuses 17 radial nach außen führen und dann im Flanschbereich des Antriebsstranggehäuses 26 durch eine schräge Bohrung oder eine Kabelverschraubung aus dem Antriebsstranggehäuse 26 hinausgeführt werden. Um axialen Bauraum zu sparen wurden mehrere dünne Kabel nebeneinander angeordnet. Dies benötigt axial weniger Bauraum als ein Kabel mit rundem Querschnitt, dass alle benötigten Adern enthält. 2 shows that in this exemplary embodiment, three cables as electrical lines 19 run radially outwards from the rotor position sensor 8 on the front side of the motor housing 17 and are then routed out of the drive train housing 26 through an inclined hole or a cable gland in the flange area of the drive train housing 26. In order to save axial space, several thin cables were arranged next to each other. This requires less installation space axially than a cable with a round cross-section that contains all the cores required.

3 zeigt alternativ eine als Kabel ausgeführte elektrische Leitung 19 mit flachem Querschnitt, beispielsweise ein Flachkabel oder Bandkabel. Damit die Kabel an dem Gehäuseabschnitt 18 entlang nach radial außen geführt werden können, müssen die Kabel natürlich auf dem Gehäuseabschnitt 18 aufliegen, genauso wie die Befestigungslaschen 25 des Sensorgehäuses 16 axial auf dem als Seitenwand ausgebildeten Gehäuseabschnitt 18 aufliegen müssen, um axial mit der Seitenwand verschraubt werden zu können. Um axialen Bauraum zu sparen, dürfen die Befestigungslaschen 25 und die Leitungen 19 nur nebeneinander aber nicht übereinander angeordnet werden, wobei sich hierbei nebeneinander und übereinander auf eine Blickrichtung entlang der Rotationsachse des Rotors 7, frontal auf die Stirnseite des Motorgehäuses 17 beziehen. Zudem müssen die Leitungen 19 und Befestigungslaschen 25 so angeordnet werden, dass diese Anforderung auch dann noch erfüllbar ist, wenn die zweite Axialflussmaschine 1 um 180° um die Spiegelachse gedreht vor die erste Axialflussmaschine 1 montiert wird. 3 12 alternatively shows an electrical line 19 designed as a cable with a flat cross section, for example a flat cable or ribbon cable. So that the cables can be routed radially outwards along the housing section 18, the cables must of course lie on the housing section 18, just as the fastening lugs 25 of the sensor housing 16 must lie axially on the housing section 18 designed as a side wall in order to be able to be screwed axially to the side wall. In order to save axial installation space, the fastening lugs 25 and the lines 19 may only be arranged next to one another but not one above the other, with side by side and one above the other referring to a viewing direction along the axis of rotation of the rotor 7, frontally to the end face of the motor housing 17. In addition, the lines 19 and fastening straps 25 must be arranged in such a way that this requirement can still be met if the second axial flux machine 1 is mounted in front of the first axial flux machine 1 rotated by 180° about the mirror axis.

Die Anforderung, dass die Befestigungslaschen 25 und die Leitungen 19 nur nebeneinander aber nicht übereinander angeordnet werden dürfen, bezieht sich dann auf alle Befestigungslaschen 25 und alle Leitungen 19 von den beiden in dem entsprechenden Achsantriebsstrang 20 verbauten Rotorlagesensoren 8. In dem jeweiligen Sensorgehäuse 16 sind Öffnungen vorgesehen, durch die die Leitungen 19 von dem aktiven Teil des Rotorlagesensors 8 aus auf die Rückseite des Sensorgehäuses 16 bzw. dem Gehäuseabschnitt 18 verlegt werden können. Und ausgehend von der Öffnung, durch die die Leitungen 19 gezogen werden, reichen Aussparungen, die die Materialstärke der des Sensorgehäuses 16 partiell bis auf das axiale Niveau der Stirnseite des Gehäuseabschnittes 18 reduzieren, bis zum Rand des Sensorgehäuses 16. Zudem sind die Befestigungslaschen 25 auf dem Umfang versetzt zu den Öffnungen für die Leitungen 19 angeordnet. Durch diese Öffnungen und angrenzende Aussparungen auf der Rückseite des Sensorgehäuses 16 können die Leitungen auch im Bereich des Sensorgehäuses 16 auf demselben axialen Niveau nach radial außen geführt werden, dass sie auch radial weiter außen auf dem Gehäuseabschnitt 18 einnehmen.The requirement that the fastening straps 25 and the lines 19 may only be arranged next to each other but not one above the other then relates to all fastening straps 25 and all lines 19 of the two rotor position sensors 8 installed in the corresponding axle drive train 20. There are openings in the respective sensor housing 16 provided, through which the lines 19 can be moved from the active part of the rotor position sensor 8 to the back of the sensor housing 16 or the housing section 18 . And starting from the opening through which the lines 19 are pulled, cutouts, which partially reduce the material thickness of the sensor housing 16 down to the axial level of the end face of the housing section 18, extend to the edge of the sensor housing 16. In addition, the fastening tabs 25 are open the circumference offset to the openings for the lines 19 arranged. Through these openings and adjoining recesses on the back of the sensor housing 16, the lines can also be routed radially outwards in the area of the sensor housing 16 at the same axial level that they also occupy radially further outwards on the housing section 18.

Da die Stirnseite des Antriebsstranggehäuses 26, also die Fläche des Antriebsstranggehäuses 26, mit der sich die beiden Gehäusehälften berühren, wenn zwei Axialflussmaschinen 1 nebeneinander angeordnet werden, nicht rund sind, sondern es wie in der 2 erkennbar, eine Stelle gibt, an der die Gehäusekontur radial weite nach außen gezogen ist als auf dem restlichen kreisförmigen Umfangsbereich, können die beiden Axialflussmaschinen 1 nur in einer einzigen Position miteinander verschraubt werden. Die Geometrie der beiden Antriebsstranggehäuse 26 werden dabei um 180° gedreht zueinander angeordnet. Diese Dreh- oder Spiegelachse der Geometrie liegt dann in der Ebene der beiden sich berührenden Gehäusestirnseiten, schneidet die Rotationsachse der Rotoren 7 orthogonal und verläuft durch die Mitte des radial weiter nach außen gesogenen Gehäusebereichs. Würde man diese Dreh- oder Spiegelachse in die 2 einzeichnen, so würde die Dreh- oder Spiegelachse parallel zu den Leitungen 19 leicht nach unten versetzt, so dass die Dreh- oder Spiegelachse die Rotationsachse des Rotors 7 schneiden würde, verlaufen. Indem die Leitungen 19 nicht auf der Dreh- oder Spiegelachse liegen, sondern zu dieser versetzt sind und die Dreh- oder Spiegelachse auch nicht schneiden, treffen sich die Leitungen 19 der beiden benachbarten Axialflussmaschinen 1 nicht.Since the end face of the drive train housing 26, ie the surface of the drive train housing 26, with which the two housing halves touch when two axial flow machines 1 are arranged side by side, are not round, but as in FIG 2 recognizable, there is a point at which the housing contour is drawn farther radially outwards than on the remaining circular peripheral area, the two axial flow machines 1 can only be screwed together in a single position. The geometry of the two drive train housings 26 are rotated by 180° relative to each other. This axis of rotation or mirror axis of the geometry then lies in the plane of the two housing end faces that are in contact, intersects the axis of rotation of the rotors 7 orthogonally and runs through the center of the housing area that is sucked further radially outwards. If you were to turn this axis of rotation or mirror into the 2 draw in, the axis of rotation or mirror axis would be offset slightly downward parallel to the lines 19, so that the axis of rotation or mirror axis would intersect the axis of rotation of the rotor 7. Since the lines 19 do not lie on the axis of rotation or mirroring, but are offset relative to it and also do not intersect the axis of rotation or mirroring, the lines 19 of the two adjacent axial flow machines 1 do not meet.

In der 2 ist erkennbar, dass unterhalb der Leitungen 19 und auch unterhalb der Dreh- oder Spiegelachse ein Bereich ist, in dem keine erhabenen Elemente auf dem Gehäuseabschnitt 18 angeordnet sind. Dort ist auch in dem Sensorgehäuse 16 des Rotorlagesensors 8 eine weitere Aussparung vorgesehen und radial außen am Antriebsstranggehäuse 26 ist die Aussparung für die Durchführung der Leitungen 19 einseitig erweitert. Alle diese Maßnahmen sorgen dafür, dass Platz für die Leitungen 19 der benachbarten Axialflussmaschine 1 vorgehalten wird und die beiden Axialflussmaschinen 1 axial sehr dicht nebeneinander angeordnet werden können, ohne dass sie sich ungewollte berühren oder gar gegenseitig beschädigen.In the 2 it can be seen that below the lines 19 and also below the axis of rotation or mirroring there is an area in which no raised elements are arranged on the housing section 18 . A further recess is also provided there in the sensor housing 16 of the rotor position sensor 8 and radially on the outside of the drive train housing 26 the recess for the passage of the lines 19 is widened on one side. All of these measures ensure that space is reserved for the lines 19 of the adjacent axial flow machine 1 and the two axial flow machines 1 can be arranged axially very close together without accidentally touching or even damaging one another.

Die 2 zeigt auch, dass in dem Sensorgehäuse 16 des Rotorlagesensors 8 die Aussparungen für die Leitungen 19 nicht in der Mitte zwischen zwei Befestigungslaschen 25 platziert sind. Oder mit anderen Worten, die Befestigungslaschen 25 wurden unsymmetrisch zu den Leitungen 19 und der Dreh- oder Spiegelachse angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass die Befestigungslaschen 25 und Befestigungsschrauben der beiden benachbarten Axialflussmaschinen 1 nicht auf andere Befestigungslaschen 25, Befestigungsschrauben, Leitungen 19 oder Kabelschellen treffen.The 2 also shows that in the sensor housing 16 of the rotor position sensor 8 the recesses for the lines 19 are not placed in the middle between two fastening lugs 25. Or in other words, the fastening tabs 25 were arranged asymmetrically to the lines 19 and the axis of rotation or mirroring. This ensures that the fastening straps 25 and fastening screws of the two adjacent axial flow machines 1 do not hit other fastening straps 25, fastening screws, lines 19 or cable clamps.

3 zeigt zwei Rotorlagesensoren 8 in der Anordnung, in der sie sich relativ zueinander befinden, wenn sie an zwei benachbarten Axialflussmaschinen 1 eines Achsantriebsstrangs 20 montiert sind. Um die beiden Rotorlagesensoren 8 besser unterscheiden zu können, ist der obere Rotorlagesensor 8, gestrichelt dargestellt. Der untere Rotorlagesensor 8 ist mit durchgezogenen Linien abgebildet. Es ist in der 3 gut zu erkennen, dass die Befestigungslaschen 25 der beiden Rotorlagesensoren 8 auf dem Umfang versetzt zueinander angeordnet sind und sich nicht gegenseitig berühren. Das Beispiel zeigt jeweils drei Befestigungslaschen 25 pro Rotorlagesensor 8. Mit dem Prinzip der unsymmetrisch zu der Dreh- oder Spiegelachse angeordneten Befestigungslaschen 25 lassen sich aber noch mehr Befestigungsstellen pro Rotorlagesensor 8 realisieren (beispielsweise sechs) ohne ungewollte Kollisionen zu verursachen. Die Dreh- oder Spiegelachse der Sensorgeometrien befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zu den Leitungen 19 direkt in der Mitte zwischen den beiden entsprechenden Kabelsträngen. 3 FIG. 1 shows two rotor position sensors 8 in the arrangement in which they are located relative to one another when mounted on two adjacent axial flux machines 1 of an axle drive train 20. FIG. In order to be able to better distinguish between the two rotor position sensors 8, the upper rotor position sensor 8 is shown in dashed lines. The lower rotor position sensor 8 is shown with solid lines. It's in the 3 It is easy to see that the fastening tabs 25 of the two rotor position sensors 8 are offset from one another on the circumference and do not touch one another. The example shows three fastening lugs 25 per rotor position sensor 8. With the principle of fastening lugs 25 arranged asymmetrically to the axis of rotation or mirror axis, however, even more fastening points per rotor position sensor can be used 8 (e.g. six) without causing unwanted collisions. In this exemplary embodiment, the axis of rotation or mirroring of the sensor geometries is parallel to the lines 19 directly in the middle between the two corresponding cable strands.

Als alternative Ausführungsform sind in der 3 pro Rotorlagesensor 8 nicht mehrere einzelne Leitungen 19 dargestellt, sondern ein Kabel mit flachem Querschnitt (Flachkabel, Bandkabel). Zudem sind bei beiden Rotorlagesensoren 8 die jeweiligen Leitungen 19 jeweils direkt neben einer Befestigungslasche 25 des jeweiligen Rotorlagesensors 8 angeordnet. Dies ermöglicht es, die Befestigungslasche 25 auch für die Befestigung der Leitungen 19 zu nutzen und reduziert die Stellen auf dem Umfang der Sensoranordnung, bei der Geometrieelemente der benachbarten Rotorlagesensoren 8 ineinandergreifen müssen. Dies hat auch Bauraumvorteile, da Geometrieelemente die zum selben Rotorlagesensor 8 gehören auf dem Umfang näher zusammengerückt werden können, als Geometrieelemente von benachbarten Baugruppen, da zwischen den Geometrieelementen von benachbarten Baugruppen größere Abstände für die längeren Toleranzketten und für das größere benötigte Montagespiel vorgehalten werden müssen.As an alternative embodiment are in the 3 not several individual lines 19 are shown per rotor position sensor 8, but rather a cable with a flat cross-section (flat cable, ribbon cable). In addition, in both rotor position sensors 8 the respective lines 19 are each arranged directly next to a fastening lug 25 of the respective rotor position sensor 8 . This makes it possible to also use the fastening tab 25 for fastening the lines 19 and reduces the points on the circumference of the sensor arrangement in which the geometric elements of the adjacent rotor position sensors 8 have to engage in one another. This also has space advantages, since geometrical elements that belong to the same rotor position sensor 8 can be moved closer together on the circumference than geometrical elements of adjacent assemblies, since greater distances for the longer tolerance chains and for the larger required assembly clearance must be maintained between the geometrical elements of adjacent assemblies.

In der 3 ist auch erkennbar, dass vor jeder Leitung 19 des einen Rotorlagesensors 8 eine Aussparung in dem Sensorgehäuse 16 des andern Rotorlagesensors 8 angeordnet ist. Es ist sinnvoll die Aussparung in dem Sensorgehäuse 16, die für die Leitungen 19 des andern Rotorlagesensors 8 vorgesehen ist, bereiter auszuführen als die Aussparung für die Leitungen 19 des eigenen Rotorlagesensors 8. Dadurch werden die Leitungen 19 in der Aussparung ihres eigenen Rotorlagesensors 8 gut geführt und passen auch bei den nicht ganz zu vermeidenden Positionsabweichungen zwischen den beiden Rotorlagesensoren 8 in die Aussparungen der Nachbarsensoren.In the 3 It can also be seen that a recess is arranged in the sensor housing 16 of the other rotor position sensor 8 in front of each line 19 of one rotor position sensor 8 . It makes sense to make the cutout in the sensor housing 16, which is provided for the lines 19 of the other rotor position sensor 8, wider than the cutout for the lines 19 of its own rotor position sensor 8. As a result, the lines 19 are guided well in the cutout of their own rotor position sensor 8 and also fit into the recesses of the adjacent sensors in the case of the position deviations between the two rotor position sensors 8, which cannot be completely avoided.

Die 3 zeigt zwei aneinander angeordnete Rotorlagesensoren 8 in einer perspektivischen Ansicht, Die beiden Rotorlagesensoren 8, die in der 3 einmal durch die Verwendung einer durchgezogenen Linie und einer gestrichelten Linie unterscheidbar ist, können sowohl einen direkten Kontakt aufweisen als auch in einen geringen Abstand voneinander angeordnet sein.The 3 shows two rotor position sensors 8 arranged next to one another in a perspective view. The two rotor position sensors 8, which are shown in FIG 3 once distinguishable by the use of a solid line and a dashed line, may both be in direct contact and may be spaced a small distance apart.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Axialflussmaschine 1 mit einem radial innerhalb der Rotorwelle 11 angeordneten Rotorlagesensor 8. Bei dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseabschnitt 18 des Stators 4 an dem ersten Wälzlager 13 axial vorbei nach radial innen gezogen und stützt das Wälzlager 13 am Lagerinnenring ab. Zusätzlich dient der zum Lagersitz ausgeformte Innenbereich des Gehäuseabschnitts 18 als Träger für den Rotorlagesensor 8. Bei diesem Ausführungsbeispiel übernimmt der Gehäuseabschnitt 18 fast alle Aufgaben, die das Sensorgehäuse 16 bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel hatte. Das deckelartige Sensorgehäuse 16 des aktiven Rotorlagesensors 8 verschließt die innere Öffnung in dem als Statorseitenwand ausgebildeten Gehäuseabschnitt 18, und schützt den Rotorlagesensor 8 vor Verschmutzung. 4 shows a further exemplary embodiment of an axial flow machine 1 with a rotor position sensor 8 arranged radially inside the rotor shaft 11. In the case of the embodiment shown in FIG 4 shown embodiment, the housing portion 18 of the stator 4 is drawn past the first roller bearing 13 axially radially inwards and supports the roller bearing 13 on the bearing inner ring. In addition, the inner area of the housing section 18 formed into the bearing seat serves as a carrier for the rotor position sensor 8. In this exemplary embodiment, the housing section 18 performs almost all the tasks that the sensor housing 16 had in the previously described exemplary embodiment. The cover-like sensor housing 16 of the active rotor position sensor 8 closes the inner opening in the housing section 18 designed as a stator side wall and protects the rotor position sensor 8 from contamination.

Alternativ kann der Gehäuseabschnitt 18 auch ganz nach innen gezogen werden. Wenn das Sensorgehäuse 16, wie im ersten Ausführungsbeispiel der 1-2, robust genug ausgeführt und mit dem Gehäuseabschnitt 18 verbunden wird, kann das Sensorgehäuse 16 auch zum Abstützen des ersten Wälzlagers 13 genutzt werden. Das Sensorgehäuse 16 kann dann den gesamten Lagersitz ausformen oder wenn das Sensorgehäuse 16 beispielsweise den nach innen weisenden Steg an dem Gehäuseabschnitt 18 des ersten Ausführungsbeispiels ersetzt, als Axialanschlag für das erste Wälzlager 13 dienen.Alternatively, the housing section 18 can also be pulled all the way inwards. If the sensor housing 16, as in the first embodiment of the 1-2 , is made robust enough and is connected to the housing section 18 , the sensor housing 16 can also be used to support the first roller bearing 13 . The sensor housing 16 can then form the entire bearing seat or, if the sensor housing 16 replaces the inwardly pointing web on the housing section 18 of the first exemplary embodiment, it can serve as an axial stop for the first roller bearing 13 .

4 zeigt ferner, dass der aktive Rotorlagesensor 8 bei diesem Ausführungsbeispiel in den zylindrischen Innenteil des Gehäuseabschnitts 18 eingepresst wird. Um die axiale Position des aktiven Rotorlagesensors 8 möglichst einfach einstellen zu können, befindet sich zwischen dem Sensorgehäuse 16 des aktiven Rotorlagesensors 8 und der beim Einpressen als Axialanschlag dienenden Schulter 21 des Gehäuseabschnitts 18 ein Einstellring 22. Durch die Auswahl eines Einstellrings 22 mit einer passenden axialen Stärke lässt sich leicht sicherstellen, dass der aktive Rotorlagesensor 8 auf die richtige axiale Position eingepresst wird. Dieses Prinzip, den axialen Abstand zwischen aktiven und passiven Sensorteil durch ein Einstellelement mit variabler Dicke am aktiven Rotorlagesensor 8 einzustellen, lässt sich auch auf das erste Ausführungsbeispiel übertragen. Dort kann man einen Einstellring oder ein Einstellblech, dessen axiale Stärke bedarfsgerecht ausgewählt wird, zwischen dem Gehäuseabschnitt 18 und dem Sensorgehäuse 16 anordnen. 4 1 also shows that the active rotor position sensor 8 is pressed into the cylindrical inner part of the housing section 18 in this exemplary embodiment. In order to be able to set the axial position of the active rotor position sensor 8 as easily as possible, there is an adjustment ring 22 between the sensor housing 16 of the active rotor position sensor 8 and the shoulder 21 of the housing section 18, which serves as an axial stop when pressed in. By selecting an adjustment ring 22 with a suitable axial It is easy to ensure that the active rotor position sensor 8 is pressed into the correct axial position. This principle of setting the axial distance between the active and passive sensor parts by means of an adjustment element with variable thickness on the active rotor position sensor 8 can also be transferred to the first exemplary embodiment. An adjustment ring or an adjustment plate, the axial thickness of which is selected as required, can be arranged there between the housing section 18 and the sensor housing 16 .

Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 ist der passive Teil des Sensors, also das Sensortarget 9, aus bzw. mit der Rotorwelle 11 ausgeformt. Eine in Umfangsrichtung angeordnete Abfolge von Erhöhungen und Vertiefungen ist auf der Stirnseite der Rotorwelle 11 angeordnet und steht in einem festen Bezug zu der Position der Rotormagnete.In the embodiment of 4 the passive part of the sensor, ie the sensor target 9, is formed from or with the rotor shaft 11. A circumferentially arranged series of peaks and valleys is arranged on the face of the rotor shaft 11 and is in a fixed relation to the position of the rotor magnets.

Den Ausführungsformen der 1-4 ist gemein, dass die Rotorwelle 11 gegenüber dem ersten Statorkörper 5 über ein erstes Wälzlager 13 und gegenüber dem zweiten Statorkörper 6 über ein zweites Wälzlager 14 gelagert ist, wobei der Rotorlagesensor 8 mit dem Sensortarget 9 radial innerhalb des ersten Wälzlagers 13 angeordnet ist. Dabei weist der Rotorlagesensor 8 und/oder das Sensortarget 9 einen axialen Überdeckungsbereich 15 mit dem ersten Wälzlager 13 aufweisen/aufweist, was ebenfalls zu einer axial kompakt bauenden Konfiguration einer Axialflussmaschine 1 beiträgt. Dabei weist der Rotorlagesensor 8 ein im Wesentlichen zylinderförmiges Sensorgehäuse 16 auf, welches radial zumindest abschnittsweise innerhalb des ringscheibenförmigen Statorkörpers 5 angeordnet ist und axial zumindest abschnittsweise in den ersten ringscheibenförmigen Statorkörper 5 hineinragt.The embodiments of 1-4 has in common that the rotor shaft 11 is mounted in relation to the first stator body 5 via a first roller bearing 13 and in relation to the second stator body 6 via a second roller bearing 14, the Rotorla gesensor 8 is arranged with the sensor target 9 radially inside the first roller bearing 13 . The rotor position sensor 8 and/or the sensor target 9 has/has an axial overlap region 15 with the first roller bearing 13, which also contributes to an axially compact configuration of an axial flux machine 1. The rotor position sensor 8 has an essentially cylindrical sensor housing 16 which is arranged radially at least in sections within the annular disk-shaped stator body 5 and axially protrudes at least in sections into the first annular disk-shaped stator body 5 .

5 zeigt einen elektrischer Achsantriebsstrang 20 umfassend eine erste, ein erstes Fahrzeugrad antreibende Axialflussmaschine 1 und eine zweite, ein zweites Fahrzeugrad antreibende Axialflussmaschine 1, wobei die Axialflussmaschinen 1 im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind. Man erkennt gut, dass sich der Rotorlagesensor 8 der ersten Axialflussmaschine 1 und der Rotorlagesensor 8 der zweiten Axialflussmaschine 1 unmittelbar in dem elektrischen Achsantriebsstrang 20 gegenüberliegen. 5 shows an electric axle drive train 20 comprising a first axial flux machine 1 driving a first vehicle wheel and a second axial flux machine 1 driving a second vehicle wheel, the axial flux machines 1 being essentially identical in construction. It is easy to see that the rotor position sensor 8 of the first axial flow machine 1 and the rotor position sensor 8 of the second axial flow machine 1 are directly opposite one another in the electric axle drive train 20 .

Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe radial , axial , tangential und Umfangsrichtung beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Axialflussmaschine 1. Die Begriffe links , rechts , oben , unten , oberhalb und unterhalb dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner 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 terms radial, axial, tangential and circumferential direction used in this application always refer to the axis of rotation of the axial flow machine 1. The terms left, right, top, bottom, above and below are used here only to clarify which areas of the illustrations are currently be described in the text. The later embodiment of the invention can also be arranged differently. Furthermore, 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: Axialflussmaschineaxial flow machine
22: Antriebsstrangpowertrain
33: Kraftfahrzeugmotor vehicle
44: Statorstator
55: Statorkörperstator body
66: Statorkörperstator body
77: Rotorrotor
88th: Rotorlagesensorrotor position sensor
99: Sensortargetsensor target
1010: Überdeckungsbereichcoverage area
1111: Rotorwellerotor shaft
1212: Hohlwellehollow shaft
1313: Wälzlagerroller bearing
1414: Wälzlagerroller bearing
1515: Überdeckungsbereichcoverage area
1616: Sensorgehäusesensor housing
1717: Motorgehäusemotor housing
1818: Gehäuseabschnitthousing section
1919: LeitungLine
2020: Achsantriebsstrangfinal drive train
2121: Schultershoulder
2222: Einstellringadjustment ring
2323: Gewindelöcherthreaded holes
2424: Verschraubungslöcherscrew holes
2525: Befestigungslaschenmounting tabs
2626: Antriebsstranggehäusepowertrain housing

Claims

Electrical axial flux machine (1), in particular for a drive train (2) of a hybrid or fully electrically operated motor vehicle (3), the axial flux machine (1) having a stator (4) with a first annular disc-shaped stator body (5) and a rotor (5) spaced axially from this 7) is arranged, and the axial flux machine (1) also has a rotor position sensor (8) with a sensor target (9), by means of which the position of the rotor (7) relative to the stator (4) can be determined, characterized in that the rotor position sensor ( 8) is positioned with the sensor target (9) radially inside the first annular disc-shaped stator body (5) with at least one partially axial overlap area (10) with the first stator body (5) inside the axial flux machine (1).

Axial flow machine (1) according to claim 1 , characterized in that the rotor (7) comprises a rotor shaft (11) designed at least in sections as a hollow shaft (12) and the sensor target (9) is arranged in the hollow shaft (12).

Axial flow machine (1) according to claim 2 , characterized in that the rotor position sensor (8) engages axially at least in sections, preferably completely, in the hollow shaft (12).

Axial flow machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (11) opposite the first stator body (5) via a first roller bearing (13), the rotor position sensor (8) with the sensor target (9) radially inside the first Rolling bearing (13) is arranged.

Axial flow machine (1) according to claim 4 , characterized in that the rotor position sensor (8) and/or the sensor target (9) has/has an axial overlap region (15) with the first roller bearing (13).

Axial flow machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor position sensor (8) has a substantially cylindrical sensor housing (16) which is arranged radially at least in sections within the annular disk-shaped stator body (5) and axially at least in sections in the first annular disk-shaped Stator body (5) protrudes.

Axial flow machine (1) according to claim 6 , characterized in that the axial flow machine (1) is accommodated in a motor housing (17), the motor housing (17) having a housing section (18) running in a radial plane, to which the sensor housing (16) is fastened.

Axial flow machine (1) according to claim 7 , characterized in that the rotor position sensor (8) has at least one electrical line (19) which extends in the radial direction outwards over the housing section (18).

Electric axle drive train (20) comprising a first axial flow machine (1) according to one of Claims 1 - 8th and a second axial flow machine according to any one of Claims 1 - 8th .

Electric final drive train (20) according to claim 9 , characterized in that the rotor position sensor (8) of the first axial flow machine (1) and the rotor position sensor (8) of the second axial flow machine (1) directly in the electric axle drive train (20) opposite.