DE19626213A1

DE19626213A1 - Integrierter drehzahlgeregelter Antrieb

Info

Publication number: DE19626213A1
Application number: DE19626213A
Authority: DE
Inventors: Peter Zieher; Bernhard Steffan; Juergen Landsgesell
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1996-06-29
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-06-30
Also published as: DE19626213C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Ma schine, insbesondere einem Antrieb zum Einsatz in Elektrofahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Haupt anspruchs.

Moderne elektrische Maschinen mit hohen Leistungen weisen häufig dementsprechend hohe Betriebstempera turen auf. Dabei unterscheiden sich die Betriebs temperaturen des Motor- beziehungsweise Generator elementes der elektrischen Maschinen von der zuge hörigen Elektronik. Bei luftgekühlten Anlagen wird daher im allgemeinen ein Schaltschrank für die Elektronik, beispielsweise für einen Umrichter, ne ben dem Motor vorgesehen. Bei mit Flüssigkeiten ge kühlten Anlagen ist es beispielsweise gemäß der DE 28 28 473 bekannt, Kühlölkreisläufe vorzusehen, die einen Ölfluß an einem einen Kühlkörper aufwei senden Gleichrichter vorbei und durch das Ständer gehäuse des offenbarten Generators ermöglichen. Der beschriebene Kühlkörper dient jedoch ausschließlich dem Kühlen des Gleichrichters und weist keine Boh rungen für Kühlmittel auf.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Bauteil der elektrischen Maschine, nämlich der Kühlkörper für das mindestens eine elektronische Bauelement, multifunktionell einge setzt wird, und zwar als Lagerschild für den Rotor und als Kühlkörper für das mindestens eine elektro nische Bauelement. Die unterschiedlichen Betriebs temperaturen von Rotor und elektronischem Bauele ment lassen sich durch die erfindungsgemäß vorgese hene gleichzeitige Verwendung des Kühlkörpers als Lagerschild auch auf eng benachbartem Raum hinrei chend gut entkoppeln, so daß es möglich wird, die bisher getrennt aufgebauten Funktionsteile voll ständig zu integrieren und Elemente für den Rotor und die Elektronik gemeinsam zu nutzen. Da der er findungsgemäß vorgesehene bevorzugte Kühlkörper Bohrungen für den Durchfluß von Kühlmittel, bei spielsweise Öl, aufweist, ist eine besonders wirk same Kühlung möglich.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Lagerschild eine beliebig geformte Platte verstanden, in der ein Lager für die Rotor welle angeordnet und im Gehäuse positioniert ist.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem elektronischen Bauelement ein der Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Ma schine dienendes Element verstanden. Insbesondere betrifft die Erfindung auch die Anordnung von elek tronischen Leistungsbauelementen, wie Pulswechsel richter oder Umrichter, auf einem als Lagerschild ausgeführten Kühlkörper.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sieht in besonders bevorzugter Weise vor, eine durch den Kühlkörper verlaufende, sich während des Betriebs der Maschine stark erhitzende elektrische Verbindung zum Ständer, beispielsweise zu dessen Stromversorgung, mit weiteren Kühlkanälen zu umgeben. Durch die dadurch ermöglichte intensive Kühlung der elektrischen Verbindung können die un terschiedlichen Temperaturniveaus auf einfache Art und Weise entkoppelt werden. Diese zusätzlichen Kühlkanäle können längs oder quer zur Längsachse der elektrischen Verbindung angeordnet sein, bei spielsweise über den gesamten Umfang des Verbin dungselementes beziehungsweise beispielsweise über die gesamte Länge des Verbindungselementes.

Die Erfindung sieht ferner vor, die mittels des er findungsgemäßen Kühlkörpers bewirkte Flüssigkeits kühlung des mindestens einen elektronischen Bauele ments entweder in Reihe mit der mittels Kühlkanälen im Ständergehäuse erfolgenden Kühlung des Rotors oder separat davon durchzuführen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform er möglicht die erfindungsgemäße Maschine die Integra tion eines Drehzahlsensors, der durch einen am er findungsgemäß ausgeführten Lagerschild angebrachten Sensorteil mit elektronischen Elementen und einer auf der Welle des Rotors mitrotierenden Geberspur gebildet wird, wobei der Drehzahlsensor nach außen eine hohe Schutzklasse aufweist, während im Inneren eine offene Bauweise möglich ist.

Die erfindungsgemäße Maschine erlaubt es zudem, alle Leistungsverbindungen, die Wechselstrom va riabler Frequenz führen, elektromagnetisch verträg lich zu kapseln und somit die Entstörung zu er leichtern.

Die erfindungsgemäße Maschine kann selbstverständ lich auch mehr als ein, beispielsweise zwei, Lager schilde, die als Kühlkörper wirken und entsprechend ausgeführt sind, aufweisen. Die Anordnung der elek tronischen Bauelemente beziehungsweise Leistungs bauelemente auf der dem Rotor abgewandten Stirnflä che des Lagerschildes ist aufgrund der gewünschten Wärmeentkopplung bevorzugt. Gleichwohl ist es er findungsgemäß auch möglich, die durch den Kühlkör per gekühlten Bauelemente auf der dem Rotor zuge wandten Fläche des jeweiligen Lagerschildes anzu ordnen oder in dem Lagerschild selbst.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand einer Figur und des dazu gehörigen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine im Längsschnitt.

Ausführungsbeispiel

Die Figur zeigt eine elektrische Maschine 2, in de ren zylinderförmigen Gehäuse 4 ein Ständer 6 und ein Rotor 8 angeordnet sind. Die Welle 10 des Ro tors 8 ist drehbar in Lagern 12 und 14 gelagert. Das Lager 12 befindet sich in dem Lagerschild 16, das gleichzeitig als Kühlkörper ausgebildet ist. Das Lagerschild 16 weist senkrecht zur Längsachse A des Rotors 8 parallel zueinander verlaufende und miteinander beispielsweise über Umlenkkanäle ver bundene Kühlkanäle 18 auf, die im Bereich der dem Rotor abgewandten Stirnfläche 20 des Lagerschilds 16 angeordnet sind. Selbstverständlich können die Kühlkanäle 18 auch anders angeordnet sein, bei spielsweise in Mäander- oder Spiralform. An der dem Rotor abgewandten Stirnfläche 20 des Lagerschilds 16 befinden sich zwei elektronische Leistungsbau elemente 22. Die im Lagerschild 16 vorhandenen Kühlkanäle 18 sind über einen Verbindungskanal 24 mit Kühlkanälen 26 in Reihe geschaltet, die senk recht zur Längsachse A des Rotors 8 parallel zuein ander und miteinander verbunden im Gehäuse 4 ver laufen. Selbstverständlich können die Kühlkanäle 26 auch anders angeordnet sein, beispielsweise paral lel zur Längsachse A des Rotors. Die Kühlkanäle 26 dienen der Kühlung der Generator- beziehungsweise Antriebseinheit. Die Figur verdeutlicht auch die Kühlung einer elektrischen Verbindung 28 zum Stän der 6 durch Kühlkanäle 30, die parallel zueinander und miteinander verbunden senkrecht zur Längsachse A des Rotors 8 um die elektrische Verbindung 28 an geordnet sind. Auch hier sind andere Anordnungen der Kühlelemente 30 möglich. Die Kühlkanäle 30 die nen der gezielten Kühlung der Hochstromverbindung 28, so daß eine thermische Entkopplung der elektri schen Leistungsbauelemente 22 von der Generator beziehungsweise Antriebseinheit gewährleistet ist. Das Lagerschild 16 weist ferner ein Sensorteil 32 mit integrierter Elektronik auf, der zusammen mit einer auf dem Rotor 8 mitrotierenden Geberspur 34 einen Drehzahlsensor bildet.

Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch Ab wandlungen der vorgenannten Ausführung. So ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, auf den Verbin dungskanal 24 zu verzichten und demgemäß getrennte Kühlkreisläufe für das Lagerschild und die Ro toreinheit vorzusehen. Ferner ist es auch möglich, die Kühlkanäle nicht als Bohrungen im Lagerschild oder Ständergehäuse auszuführen, sondern beispiels weise Nuten aufweisende Lagerschildteile bezie hungsweise Gehäuseteile zu verwenden, wobei die Nu ten als Kühlkanäle fungieren und durch ein jeweili ges zweites Gehäuseteil beziehungsweise La gerschildteil abgedeckt werden.

Claims

1. Elektrische Maschine, insbesondere ein Antrieb zum Einsatz in Elektrofahrzeugen, mit einem in ei nem Gehäuse angeordneten Ständer, einem in einem Lager mindestens eines Lagerschilds gelagerten Ro tor, mindestens einem elektronischen Bauelement und einem Kühlkörper für das mindestens eine elektroni sche Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (16) für das mindestens eine elektroni sche Bauelement (22), insbesondere Leistungsbauele ment, als Lagerschild ausgebildet ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (16) an seiner Stirnseite (20) wärmeleitend das mindestens eine elektronische Leistungsbauelement (22) trägt.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (16) mindestens einen, bevorzugt mehrere Kühlkanäle (18) zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit aufweist.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) mindestens einen, insbesondere mehrere, vor zugsweise senkrecht zur Längsachse (A) des Rotors (8) verlaufende, Kühlkanäle (26) zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit aufweist.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (18) des Kühlkörpers (16) in Reihe mit den Kühlkanälen (26) des Gehäuses (4) geschaltet sind.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (18) des Kühlkörpers (16) getrennt von den Kühlkanälen (26) des Gehäuses (4) geschaltet sind.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Kühlkörper (16) verlaufende elektrische Verbindung (28) zum Ständer (6) von weiteren im Kühlkörper (16) vorhandenen Kühlkanälen (30) umgeben ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kühlkanäle (30) senkrecht zur Längsachse (A) des Rotors (8) konzentrisch um die elektrische Verbin dung (28) angeordnet sind.

9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektri sche Maschine (2) einen Drehzahlsensor mit einem eine integrierte Elektronik aufweisenden Sensorteil (32) und einer Geberspur (34) aufweist.

10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorteil (32) am Kühlkörper (16) angeordnet ist.

11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberspur (34) auf dem Rotor (8) angeordnet ist.

12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro nische Bauelement (22), vorzugsweise elektronische Leistungsbauelement, ein Pulswechselrichter ist.