-
Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend dabei einen sich axial erstreckenden Stator, welcher in radialer Richtung ein ringförmiges Statorblechpaket aufweist, wobei der Stator Wicklungen aufweist, welche jeweils stirnseitig einen ersten Wickelkopf und einen zweiten Wickelkopf ausbilden, und ein Gehäuse aufweisend zumindest einen ringförmigen Statorträger, welcher das ringförmige Statorblechpaket radial abschließt, und wobei das ringförmige Statorblechpaket zumindest aus axial hintereinander angeordneten ringförmigen Einzelblechen aufgebaut ist.
-
Derartige Antriebsmodule weisen ein feststehendes Bauteil (Stator) und ein sich dem gegenüber drehendes Bauteil (Rotor) auf, wobei der Stator in der Regel fest an dem Statorträger angeordnet ist. Derartige Elektromaschinen werden insbesondere bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt, die hinsichtlich ihres Energieverbrauchs einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen aufweisen. Die in derartigen Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzten Elektromotoren bzw. Generatoren müssen jedoch hohe Leistungen und Drehmomente liefern, was eine hohe Abwärme nach sich zieht. Damit diese Abwärme keine Beschädigungen hervorruft, ist üblicherweise am Stator mindestens ein Kühlsystem angeordnet, mit dem die Abwärme abtransportiert werden kann.
-
Antriebsmodule im Automotivbereich werden vornehmlich mit Wassermantel, mit Öl oder mit einer Kombination aus beidem gekühlt. Diese Kühlsysteme sind technisch sehr aufwendig, anspruchsvoll bei der Industrialisierung und erfordern hohe Aufwände im Qualitätsbereich.
-
Bei Elektromotoren mit feststehendem Stator besteht der Stator aus gestanzten Einzelblechen, in deren innerem Bereich Aussparungen für Wicklungen angeordnet sind. Die Einzelbleche werden axial aufeinander gestapelt, so dass ein zylindrischer Körper entsteht. Durch eine Wärmebehandlung verkleben die Scheiben und es entsteht eine fest verbundene Einheit. Die Abwärme des Elektromotors wird in der Regel über die Einzelbleche und dem Statorträger abgeführt. Dazu verfügt der Statorträger meist über einen oder mehrere Kanäle, durch die eine Kühlflüssigkeit geleitet wird.
-
Derartige Gehäuse mit integrierten Kühlkanälen sind jedoch aufwendig in der Herstellung und kostenintensiv. Durch den Einsatz eines zusätzlichen Kühlmantels kann die Herstellung der Teile vereinfacht werden, jedoch muss hierfür ein zusätzliches Bauteil auf dem Gehäuse angebracht werden.
-
Die
DE 11 2011 103343 T5 offenbart ein elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: eine elektrische Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe eine erste Reihe Statorbleche und eine zweite Reihe Statorbleche umfasst, wobei die erste Reihe der Statorbleche einen Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser umfasst, wobei die zweite Reihe der Statorbleche einen Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfasst, wobei wenigstens einige der zweiten Reihe der Statorbleche jeweils erste radiale Abschnitte mit einem ersten Radius und zweite radiale Abschnitte mit einem zweiten Radius, der kleiner ist als der erste Radius, umfassen, wobei die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitte untereinander versetzt angeordnet sind; wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist; und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal, der im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsmodul, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einer einfach zu realisierenden und effizienten Statorkühlung anzugeben.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsmodul umfassend einen sich axial erstreckenden Stator, welcher in radialer Richtung ein ringförmiges Statorblechpaket aufweist, wobei der Stator Wicklungen aufweist, welche jeweils stirnseitig einen ersten Wickelkopf und einen zweiten Wickelkopf ausbilden, und ein Gehäuse aufweisend zumindest einen ringförmigen Statorträger, welcher das ringförmige Statorblechpaket radial abschließt,
wobei das ringförmige Statorblechpaket zumindest aus axial hintereinander angeordneten ringförmigen Einzelblechen aufgebaut ist,
wobei das Statorblechpaket ein erstes ringförmiges Einzelblech aufweist, welches mehrere radiale erste Abschnitte mit einem ersten Außendurchmesser aufweist und mehrere radiale zweite Abschnitte mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist,
wobei die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte alternierend zueinander über einen Umfang des ersten Einzelbleches angeordnet sind, zur Ausbildung des ringförmigen ersten Einzelbleches, wobei jeweils durch den ersten Abschnitt mit dem ersten Außendurchmesser eine Abstützung des ersten Einzelbleches an dem Statorträger
bewirkt ist und wobei der erste Außendurchmesser größer als der zweite Außendurchmesser ist,
und das Statorblechpaket ein zweites ringförmiges Einzelblech aufweist, welches durchgängig einen dritten Außendurchmesser aufweist, wobei der dritte Außendurchmesser geringer als der erste Außendurchmesser ist und unterschiedlich zum zweiten Außendurchmesser ist, und wobei ein oder mehrere hintereinander angeordnete erste Einzelbleche und anzahlig entsprechend ein oder mehrere hintereinander angeordnete zweite Einzelbleche axial alternierend angeordnet sind zur Ausbildung des ringförmigen Statorblechpakets.
-
Dabei bedeutet radial abschließen, dass der Statorträger den Stator quasi radial nach außen abschließt.
-
Dies bedeutet das alternativ jeweils ein erstes und ein zweites Einzelblech axial alternierend angeordnet ist zur Ausbildung des ringförmigen Statorblechpakets oder mehrere erste Einzelbleche und entsprechend die gleiche Anzahl an zweiten Einzelblechen.
-
Dabei weisen die ersten und zweiten Einzelbleche zur Ausbildung des ringförmigen Statorblechpakets bevorzugt den gleichen Innendurchmesser auf und sind bevorzugt entsprechend dem Innendurchmesser angeordnet.
-
Dadurch entsteht ein lamellenartiger Kühlkörper mit großer Kühlfläche. Durch die verschiedenen Außendurchmesser, insbesondere dem zweiten und dritten Außendurchmesser der Einzelbleche kann das Kühfluid zwischen den Blechen in radialer Richtung über den Umfang entlanglaufen.
-
Dabei wird das Statorblechpaket in der Form gestaltet, dass die ersten Einzelbleche mit den ersten Abschnitten die Abstützung und Fixierung übernehmen sowie ein zweiter Außendurchmesser mit zweiten Abschnitten und ein zweites Einzelblech mit einem unterschiedlichen dritten Außendurchmesser vorhanden ist. Dadurch entsteht ein lamellenartiger Kühlkörper, mit unterschiedlichen Außendurchmessern, über den Kühlfluid radial von oben nach unten fließen kann.
-
Dadurch ist weder ein aufwändiger Wasserkühlmantel noch aufwändige Ölkanäle und Ölführungsbauteile notwendig.
-
In weiterer Ausbildung sind die ein oder mehreren ersten Einzelbleche axial zueinander derart angeordnet, dass die ersten radialen Abschnitte und zweiten radialen Abschnitte jeweils zueinander fluchten. Dadurch ergibt sich ein symmetrisches Statorblechpaket.
-
In weiterer Ausbildung weist das erste Einzelblech eine ungerade Anzahl an radialen ersten Abschnitten mit einem ersten Außendurchmesser auf. Dies bedeutet, dass die Statorabstützung (erste Abschnitte) ungeradzahlig ausgeführt ist. Der Stator weist eine gerade Anzahl von Polpaaren auf. Durch die ungerade Anzahl an Statorabstützung können die Harmonischen nicht zusammentreffen (Ordnungen treffen nicht zusammen durch den Ordnungsversatz). Dadurch entsteht keine akustische Störung und es entstehen keine mechanische Schwingungen, die sich überlagern können..
-
In weiterer Ausbildung ist der erste radiale Abschnitt des ersten Einzelbleches an seinem ersten Außendurchmesser ringförmig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der erste radiale Abschnitt des ersten Einzelbleches an seinem ersten Außendurchmesser zumindest teilweise gradlinig ausgebildet. Je nach Statorträger und einfacher Fixierung können hierbei unterschiedliche Ausfertigungen möglich sein.
-
In weiterer Ausbildung weist der erste radiale Abschnitt und der zweite radiale Abschnitt des ersten Einzelbleches ein gleiches Bogenmaß (gleiche Länge in Bezug auf den Umfang) auf. Dadurch verteilen sich die ersten und zweiten Abschnitte gleichermaßen zur Ausbildung des ersten Einzelbleches. Dabei ist insbesondere die Statorabstützung (erste Abschnitte) immer ungeradzahlig, insbesondere sieben, ausgebildet.
-
In weiterer Ausbildung ist der dritte Außendurchmesser des zweiten Einzelbleches hinsichtlich eines magnetischen Flusses des Stators optimiert. Dies bedeutet, dass der dritte Außendurchmesser des zweiten Einzelbleches durch die Magnetfeldanforderung definiert ist. Dadurch können hohe Leistungsdichten bei geringen Bauvolumen sowie sehr gute Wirkungsgrade erzielt werden. Damit lassen sich zum Beispiel kompakte Fahrantriebe realisieren. Insbesondere ist der dritte Außendurchmesser des zweiten Einzelbleches kleiner als der zweite Außendurchmesser des ersten Einzelbleches.
-
In weiterer Ausbildung weist das Antriebsmodul in Einbaulage eine Schwerkraftrichtung auf und eine in Schwerkraftrichtung weisende, sich im Bodenbereich befindende, untere Seite, und eine radial gegenüberliegende obere Seite auf, wobei der Statorträger an der oberen Seite erste Einlässe endseitig an zumindest demjenigen radialen ersten oberen Abschnitt, welcher auf der oberen Seite angeordnet ist, aufweist zur Einströmung von Kühlfluid zwischen dem einen oder mehreren ersten hintereinander angeordneten Einzelblechen und dem einen oder mehreren hintereinander angeordneten zweiten Einzelblechen.
-
Dadurch kann das Kühlfluid, insbesondere Öl, in Radialrichtung entlang des gesamten Umfangs strömen zur Kühlung des gesamten Statorblechpaketes.
-
In weiterer Ausbildung können weitere zweite Einlässe an jeweils zu demjenigen ersten oberen Abschnitt benachbarten seitlichen ersten radialen Abschnitten des ersten Einzelbleches, angeordnet sein. Mit den weiteren seitlichen Einlässen und entsprechenden Kühlfluidzufuhrkanälen, wird die Temperatur im Stator auf dem ganzen Umfang homogenisiert. Dies bedeutet, dass der Stator über dem ganzen Umfang und der Länge dieselbe Temperatur aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Durchmesser- und/oder Längenunterschiede in der Maschine durch die Wärmeausdehnung entstehen. Dadurch werden temperaturbedingte mechanische Spannungen vermieden. Ferner ist der Luftspalt temperaturunabhängig und daher am Umfang immer konstant.
-
Ferner können sich zumindest die ersten Einlässe als auch die zweiten Einlässe über die axiale Länge des Statorträgers erstrecken.
-
Dadurch ist eine hinreichende Ölmenge / Kühlfluidmenge vorhanden zum Abtransport der Wärme aus dem Statorblechpaket.
-
In weiterer Ausbildung weisen die ersten radialen Abschnitte der ein oder mehreren ersten Einzelbleche an ihrer dem Statorträger zugewandten radialen Außenseite in axialer Richtung Längsnuten auf.
-
Diese kann mit Klebstoff gefüllt werden zur Verklebung des Statorblechpakets mit dem Statorträger. Dadurch ist eine einfache und gute Statorblechpaketfixierung möglich. Ferner kann aufgrund der Klebung eine Schwingungsdämpfung hervorgerufen werden. Diese Statorblechpaketfixierung bewirkt zudem einen Ausgleich der Temperaturunterschiede als auch der Sicherstellung einer vereinfachten Montage mittels Klebstoff. Die Statorblechpaketfixierung ist damit so ausgeführt, dass Statorblechpaket und Statorträger bei Raumtemperatur ohne große Kraftaufwendung gefügt werden können. Zusätzlich kann das Statorblechpaket neben der Klebeverbindung längs des Statorblechpakets, wahlweise mit Spreizanker oder mit Verbindungselementen fixiert werden.
-
In weiterer Ausbildung ist stirnseitig eine erste Abdichtscheibe und eine zweite Abdichtscheibe mit jeweils einem ersten Ringkanal und einem zweiten Ringkanal welche jeweils radial oberhalb der Wickelköpfe geführt sind, vorhanden, wobei der erste Ringkanal und der zweite Ringkanal zum Führen von Kühlfluid ausgebildet sind und wobei der erste Ringkanal in Richtung des ersten Wickelkopfes erste Auslassöffnungen zum Auslass des Kühlfluids in Richtung des ersten Wickelkopfes und der zweite Ringkanal zweite Auslassöffnungen zum Auslass des Kühlfluids in Richtung des zweiten Wickelkopfes aufweist.
-
Die Wickelköpfe werden somit radial über Auslassöffnungen als Düsen mit Kühlfluid, insbesondere mit Öl besprüht, welche am ganzen Umfang gleichmäßig verteilt sind. Dadurch kann eine gute Kühlung der Wickelköpfe erzielt werden. Die am Umfang gleichmäßig verteilten Auslassöffnungen können derart ausgeführt sein, insbesondere durch eine derart ausgebildete Zerstäuberdüse, dass das Kühlfluid sehr fein zerstäubt wird. Das Kühlfluid weist dadurch eine sehr große Oberfläche auf und kann deshalb beim Auftreffen, auf die Wickelköpfe, die dort entstehende Wärme optimal aufnehmen und abführen. Außerdem wird durch die feine Zerstäubung sichergestellt, dass die Wickelköpfe in sich und am kompletten Umfang der Maschine gleichmäßig gekühlt werden. Die Wickelköpfe haben dadurch ein in sich und am Umfang homogenes Temperaturniveau. Hotspots oder erhöhte Temperaturbereiche können damit an den Wickelköpfen nicht entstehen.
-
In weiterer Ausbildung weist das Antriebsmodul in Einbaulage eine Schwerkraftrichtung auf, und einen in diese Schwerkraftrichtung weisenden, Bodenbereich auf, wobei eine am Bodenbereich des Statorträgers angeordnete Ölwanne vorgesehen ist und der Statorträger im Bodenbereich einen Ölaustritt, welcher mit der Ölwanne fluidisch verbunden ist, aufweist zum Auslassen eines Kühlfluids in die Ölwanne.
-
Dabei kann die Ölwanne, auch als Ölsumpf bezeichnet, über eine Ölansaugleitung mit einer Druckölpumpe verbunden sein. Dabei fließt ein Öl als Kühlfluid, insbesondere drucklos oder aber druckbeaufschlagt, in dem Antriebsmodul ab und sammelt sich in dem Bodenbereich des Statorträgers bzw. in der mit dem Statorträger verbundenen Ölwanne.
-
Ölwanne und Statorträger können insbesondere Teil des Gehäuses sein, in dem die elektrische Maschine, hier insbesondere Rotor und Stator angeordnet sind. Über einen Rückführungskanal kann das gesammelte Öl wieder zur Kühlung verwendet werden.
-
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: ein erfindungsgemäßes Antriebsmodul in einer ersten Ausgestaltung,
- 2: ein erstes Einzelblech im Detail,
- 3: ein zweites Einzelblech im Detail,
- 4: das Antriebsmodul mit Ölfluss und Fixierung,
- 5: den Statorträger im Detail,
- 6: ein erfindungsgemäßes Antriebsmodul in einer zweiten Ausgestaltung.
-
1 zeigt ein Antriebsmodul 1, insbesondere zum Antrieb für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, im Längsschnitt gemäß der Erfindung.
-
Das Antriebsmodul 1 weist dabei einen Stator 2 auf und einen dazu um eine axiale Achse A drehbar gelagerten Rotor 3. Der Rotor 3 ist dazu mit einer Rotorwelle 4 verbunden.
-
Zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 ist ein Luftspalt (nicht gezeigt) definiert. Der Stator 2 weist ein Statorblechpaket 10 auf, welches zumindest aus einer Vielzahl von axial gestapelten Einzelblechen gebildet ist.
-
Das Antriebsmodul 1 weist zudem ein Gehäuse auf, welches zumindest einen Statorträger 5 aufweist.
-
Der Stator 2 ist dabei im Statorträger 5 angeordnet.
-
Der Stator 2 weist Wickelungen auf, welche in das Statorblechpaket 10 eingesetzt sind und welche jeweils axial endseitig einen ersten Wickelkopf 6a und einen zweiten Wickelkopf 6b beispielsweise in Wicklungskühlungsräumen ausbilden.
-
Das Antriebsmodul 1 kann zudem Magnete aufweisen beispielsweise am oder in den Rotor 3 eingebettete Permanentmagnete. Das Antriebsmodul 1 weist eine gerade Anzahl von Polen (Polpaare) auf, zur Ausbildung eines magnetischen Flusses. Ferner kann der Stator 2 einteilig sowie das Statorblechpaket 10 einteilig ausgeführt sein.
-
Stirnseitig ist zudem eine erste Abdichtscheibe 7a und eine zweite Abdichtscheibe 7b, welche beispielsweise zusätzlich zu Gehäuseseiten oder diese selber darstellen können, angeordnet. Die erste Abdichtscheibe 7a weist dabei einen ersten Ringkanal 8a auf, welcher radial oberhalb des ersten Wickelkopfes 6a zum Führen von Kühlfluid, hier Öl, angeordnet ist.
-
Die zweite Abdichtscheibe 7b weist dabei einen zweiten Ringkanal 8b auf, welcher radial oberhalb des zweiten Wickelkopfes 6b zum Führen von Kühlfluid, hier Öl, geführt ist.
-
Der erste Ringkanal 8a weist in Richtung des ersten Wickelkopfes 6a erste Auslassöffnungen 9a zum Auslass des Öls in Richtung des ersten Wickelkopfes 6a auf. Dabei sind die Auslassöffnungen 9a über den gesamten Umfang des Ringkanals 8a verteilt. Ebenso weist der zweite Ringkanal 8b zweite Auslassöffnungen 9b zum Auslass des Kühlfluids in Richtung des zweiten Wickelkopfes 6b auf. Ferner können die Ringkanäle 8a,8b auch in das Gehäuse des Antriebsmoduls mit integriert werden.
-
Dadurch kann eine Ölkühlung der Wickelköpfe 6a,6b erfolgen.
-
Ferner weist der Stator 2 das ringförmige Statorblechpaket 10 auf. Das Statorblechpaket 10 umfasst dabei erste Einzelbleche 11 und zweite Einzelbleche 12, welche in axialer Richtung A hintereinander gestapelt/angeordnet sind.
-
2 zeigt ein erstes Einzelblech 11 im Detail. Dieses weist mehrere radiale erste Abschnitte A1 mit einem ersten Außendurchmesser AD1 auf und mehrere radiale zweite Abschnitte A2 mit einem zweiten Außendurchmesser AD2 auf, wobei die ersten Abschnitte A1 und die zweiten Abschnitte alternierend zueinander über einen Umfang des Einzelbleches 11 angeordnet sind.
-
Die ersten Abschnitte A1 mit den ersten Außendurchmesser AD1 sind dabei dergestalt, dass sie eine Abstützung und Fixierung an der Innenseite des Statorträgers 5 bilden; weisen also eine radiale Höhe derart auf dass sie zur Abstützung und Fixierung des gesamten Statorblechpaketes 10 dienen. Das heißt, dass der Statorträgerinnendurchmesser quasi nahezu gleich zum ersten Außendurchmesser AD1 des ersten radialen Abschnitts A1 ist.
-
Der erste radiale Abschnitt A1, das heißt die Statorblechpaketfixierung ist so ausgeführt, dass das Statorblechpaket 10 und der Statorträger 5 bei Raumtemperatur ohne große Kraftaufwendung zusammengeschoben und gefügt werden können. Dabei können die radialen ersten Abschnitte A1 einen bogenförmigen radialen ersten Außendurchmesser AD1 aufweisen oder einen beispielsweise begradigten oder teilweise gradlinigen ersten Außendurchmesser AD1 aufweisen.
-
Ferner weist das erste Einzelblech 11 zweite Abschnitte A2 mit einem zweiten radialen Außendurchmesser AD2 auf.
-
Dieser zweite radiale Außendurchmesser AD2 ist kleiner als der Außendurchmesser AD1.
-
Dadurch entstehen radiale erste Abschnitte A1 mit einem radialen Außendurchmesser AD1 und zweite Abschnitte mit einem radialen Außendurchmesser AD2. Dabei sind die ersten Abschnitte A1 und die zweiten Abschnitte A2 alternierend zueinander zur Ausbildung des Einzelbleches 11 angeordnet.
-
Dabei können die ersten radialen Abschnitte A1 und die zweiten radialen Abschnitte A2 gleiche (Bogen)länge / Bogenmaß aufweisen. Ferner sind eine ungerade Anzahl von ersten radialen Abschnitten A1 (Statorblechpaketfixierung) vorhanden, sowie vorzugsweise eine ungerade Anzahl von zweiten radialen Abschnitten A2, hier jeweils sieben.
-
Da das Antriebsmodul 1 eine gerade Anzahl von magnetischen Polen(Polpaaren) aufweist, ist eine ungerade Anzahl von Statorabstützungen (erste radiale Abschnitte A1) notwendig, um das magnetische Feld nicht zu stören.
-
Dies bedeutet, dass die Harmonischen nicht zusammentreffen (Ordnungszahl trifft nicht zusammen). Dies bedeutet, dass die Polzahl immer unterschiedlich zu der Anzahl der Statorabstützungen (erste radiale Abschnitte A1) ist und die Ordnungen somit nicht zusammentreffen. Dadurch werden akustische Störungen und mechanische Schwingungen vermieden. Somit sind die Statorabstützungen (erste radiale Abschnitte A1) ungeradzahlig ausgeführt, so dass Resonanzen vermieden werden können.
-
Ferner zeigt 3 ein zweites Einzelblech 12. Dieses weist einen durchgängigen dritten radialen Außendurchmesser AD3, welcher hinsichtlich des magnetischen Flusses optimiert ist, auf. Zudem weist das zweite Einzelblech 12 einen durchgängigen dritten Abschnitt A3 auf.
-
Insbesondere kann der dritte Außendurchmesser AD3 kleiner als der zweite Außendurchmesser AD2 des ersten Einzelbleches 11 sein.
-
Auch weist das zweite Einzelblech 12 einen Innendurchmesser I1 auf; der identisch mit dem Innendurchmesser I1 des ersten Einzelbleches 11 ist.
-
Zur Ausbildung des ringförmigen Statorblechpaketes 10 werden nun die ersten Einzelbleche 11 und die zweiten Einzelbleche 12 axial hintereinander angeordnet, und zwar so, dass bei den ersten Einzelblech 11 jeweils die ersten radialen Abschnitte A1 zueinander fluchten und jeweils zweiten radialen Abschnitte A2 zueinander fluchten.
-
Ferner werden die ersten Einzelbleche 11 und zweiten Einzelbleche 12 bevorzugt so axial hintereinander angeordnet, dass sich ein durchgängiger Innendurchmesser I1 einstellt.
-
Dadurch entsteht eine lamellenartige Struktur. Wird beispielsweise ein Kühlfluid, hier Öl, von oben eingeströmt, so kann dieses über den lamellenartigen Kühlkörper zur Kühlung strömen. Somit sind keine Kühlkanäle notwendig.
-
Ferner können auch Statorblechpaketsegmente, d.h mehrere erste Einzelbleche 11 als erstes Statorblechpaketsegment zusammengefügt und mehrere zweite Einzelbleche 12 als zweites Statorblechpaketsegment zusammengefügt werden, wobei die ersten und zweiten Statorblechpaketsegmente zur Ausbildung des ringförmigen Statorblechpaketes 10 alternierend axial hintereinander angeordnet werden.
-
Wie in 4 weiter gezeigt, weist das Antriebsmodul 1 in Einbaulage eine Schwerkraftrichtung S auf und eine in Schwerkraftrichtung S weisende, sich im Bodenbereich befindende, untere Seite 13, und eine radial gegenüberliegende obere Seite 14 auf.
-
Dabei weist der Statorträger 5 an der oberen Seite erste Einlässe 15 endseitig an zumindest demjenigen radialen ersten Abschnitt A1, (3), welcher auf der oberen Seite 14 angeordnet ist, auf, zur Einströmung von Öl auf das Statorblechpaket 10, d.h. zwischen dem einen oder mehreren ersten hintereinander angeordneten Einzelblechen 11 und dem einen oder mehreren hintereinander angeordneten zweiten Einzelblechen 12 (Pfeile 21). Dabei erstrecken sich die Einlässe 15 über die gesamte axiale Länge A.
-
Dabei kann das Öl über den ersten Ringkanal 8a und dem zweiten Ringkanal 8b zugeführt werden und durch entsprechende Durchlässe zu den Einlässen 15 geführt werden.
-
Auch können weitere zweite Einlässe 16 an jeweils zu demjenigen ersten oberen Abschnitt A1 (2) benachbarten seitlichen ersten radialen Abschnitten A1 des ersten oder mehreren Einzelbleches 11, angeordnet sein, zur Erhöhung des Ölstromflusses und Homogenisierung der Statorblechtemperatur.
-
Das so eingeströmte Öl läuft zur Statorkühlung zwischen den Einzelblechen 11, 12 entlang. Weiterhin können auch noch in axialer Richtung mehrere Ölzufuhrstellen bzw. Einlässe über z. B. das Gehäuse realisiert werden, so dass sich auch in axialer Richtung ein homogener Temperarturverlauf einstellt.
-
Durch die abwechselnd angeordneten Einzelbleche 11,12 entsteht ein lamellenartiger Kühlkörper, mit unterschiedlichen Außendurchmessern AD1 ,AD2,AD3, über den Kühlöl in radialer Richtung R (1) von oben nach unten fließen kann. Die Zufuhr des Öls erfolgt über am oberen Umfang verteilten Einlässen 15, welche über die ganze axiale Statorbreite angeordnet sind. Ferner kann das Kühlöl seitlich durch die Einlässe 16 dem Statorblechpaket 10 zugeführt werden. Die Wickelköpfe 6a,6b werden radial über Auslassöffnungen 9a,9b (Düsen) mit Öl besprüht, welche am ganzen Umfang gleichmäßig verteilt sind.
-
Zur Statorblechpaketfixierung weisen die ersten Einzelbleche 11 radiale erste Abschnitte A1 mit einem ersten Außendurchmesser AD1 auf, welche sich radial bis zur Innenseite des Statorträgers 5 erstrecken. An der dem Statorträger 5 zugewandten radialen Außenseite 17 (2) der radialen ersten Abschnitte A1 sind dabei, zur Innenseite des Statorträgers 5 sich über die axiale Länge A des Statorblechpaketes 10 erstreckende Längsnuten 18 (2) vorgesehen, hier beispielsweise jeweils fünf. Mittels dieser Längsnuten 18 (2) kann das gesamte Statorblechpaket 10 an dem Statorträger 5 durch einfaches Verkleben 22 fixiert werden. Dabei wird der Klebstoff in den Längsnuten 18 (2) angeordnet.
-
Ferner können die Einlässe 15 auch in den Längsnuten 18 einmünden/fluchten, zumindest in denjenigen in denen keine Verklebung vorgesehen ist und von dort über Öffnungen in die Ringkanäle 8a,8b.
-
Durch einen solchen entsteht ein lamellenartiger, einfach zu montierender Kühlkörper, der eine sehr gute Wärmeabfuhr aus dem Antriebmodul 1 aufweist. Der Ölfluss fließt entlang der Radialrichtung am Umfang zu einem Ölaustritt 20, welcher an der unteren Seite 13 des Antriebmoduls 1 angeordnet ist.
-
Das Öl wird zwischen Einzelblechen 11,12 somit im unteren Bereich (Bodenbereich) wieder in einem Kanal gesammelt und einer Ölwanne 19 rückgeführt.
-
Dazu weist der Statorträger 5 eine am Bodenbereich des Statorträgers 5 angeordnete Ölwanne 19 auf. Ferner weist der Statorträger 5 an der unteren Seite den Ölaustritt 20, welcher mit der Ölwanne 19 fluidisch verbunden ist auf zum Auslassen des Öls in die Ölwanne 19.
-
Der Statorträger 5 kann entsprechend zu dem ersten Abschnitten A1 geformt sein.
-
5 zeigt einen solchen Statorträger 5, welcher entsprechend zu den Abschnitten A1 mit den ersten Außendurchmesser AD1 mit nach innen ausgebildeten Längsnasen geformt ist. Das gefügte Statorblechpaket 10 kann entsprechend in den Statorträger 5 geschoben werden, und mittels dem Klebstoff in den Längsnuten 18 (2) zusammengefügt werden. Durch eine solche Ausbildung kann das Statorblechpaket 10 sicher fixiert werden. Das Kühlöl wird an der entsprechenden Längsnase 23 der obersten Seite 14 durch die Einlasse 15 eingeströmt.
-
Diese Statorblechpaketfixierung dient damit zum Ausgleich der Temperaturunterschiede und Sicherstellung einer vereinfachten Montage mittels Klebstoff. Ferner kann zusätzlich durch eine einfache mechanische Verankerung, wahlweise mit Spreizanker oder mit Verbindungselementen, eine Fixierung erzielt werden.
-
Die Einzelbleche 11,12 und damit das ringförmige Statorblechpaket 10 können dabei beispielsweise gepresst/gefügt in den Statorträger 5 eingeschoben werden und anschließend einfach mittels Verklebung 22 (4) in den Längsnuten 18 (2) an diesem fixiert werden. Durch die Verklebung 22 (4) ergibt sich eine einfache jedoch sehr gute Statorblechpaketfixierung. Aufgrund der Klebung ergibt sich eine zusätzliche Schwingungsdämpfung.
-
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebmoduls 1a. Dabei ist der Stator 2 mehrteilig (hier zweiteilig) ausgeführt. Dies bedeutet dass mehre axiale Segmente vorhanden sind. Somit kann beispielsweise ein weiterer Ringkanal (nicht gezeigt) vorhanden sein, welcher eine Ölführung an der oberen Seite 14 (4) des Statorträgers 5 mit weiteren Einlässen 15 bewerkstelligen kann, so dass eine gezielte oder vermehrte Einströmung von Kühlöl bewerkstelligt werden kann.
-
Durch das erfindungsgemäße Antriebsmodul 1, 1a ist kein aufwändiger Kühlmantel zur Kühlung des Stators 2 mehr notwendig. Durch die Lamellenstruktur des Statorblechpaketes 10 sind ferner keine aufwändigen Ölkanäle und Ölführungsbauteile im Statorblechpaket 10 mehr notwendig, bei gleichzeitiger hohen Kühlleistung. Durch das Verkleben 22 ist eine einfache Fixierung des Statorblechpaketes 10 am Statorträger 5 möglich.
-
Ferner kann aufgrund des Klebstoffes eine zusätzliche Schwingungsdämpfung erzielt werden.
-
Auch sind die zweiten Einzelbleche 12 hinsichtlich des magnetischem Flusses optim iert.
-
Durch die unterschiedlichen Außendurchmesser AD1, AD2, AD3 entsteht ein lamellenartiger Kühlkörper, über dessen Kühlöl radial von oben nach unten fließen kann. Die Zufuhr des Öls erfolgt über mehrere am oberen Umfang verteilten ersten Einlässe 15 und zweiten Einlässe 16, welche sich über die ganze axiale Länge des Stators 2 erstrecken. Dabei wird das Kühlöl von beiden Seiten und oder auch über den Mittelbereich dem Stator 2 zugeführt. Die Wickelköpfe 6a,6b werden radial über Auslassöffnungen 9a,9b, welche am ganzen Umfang gleichmäßig verteilt sind beidseitig mit Öl besprüht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsmodul
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Rotorwelle
- 5
- Statorträger
- 6a, 6b
- Wickelköpfe
- 7a,7b
- Abdichtscheiben
- 8b, 8a
- Ringkanäle
- 9a,9b
- Auslassöffnungen
- 10
- Statorblechpaket
- 11
- erstes Einzelblech
- 12
- zweites Einzelblech
- 13
- untere Seite
- 14
- obere Seite
- 15
- erste Einlässe
- 16
- zweite Einlässe
- 17
- radiale Außenseite
- 18
- Längsnuten
- 19
- Ölwanne
- 20
- Ölaustritt
- 21
- Pfeile
- 22
- Verkleben
- 23
- Längsnase
- A1,A2,A3
- Abschnitte
- AD1,AD2,AD3
- Außendurchmesser
- S
- Schwerkraft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 112011103343 T5 [0006]
