DE202012000841U1 - Electric machine and motor vehicle with an electric machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine, die folgendes aufweist: – einen in einem Motorinnenraum (5) auf einer Rotorwelle (2) angeordneten Rotor (1); – eine Anzahl von außerhalb des Motorinnenraums (5) auf der Rotorwelle (2) angeordneten Schleifringen (7); – zwischen dem Motorinnenraum (5) und den Schleifringen (7) ist zumindest eine Labyrinthdichtung (13) vorgesehen.Electrical machine, comprising: - a rotor (1) arranged in a motor interior (5) on a rotor shaft (2); - A number of slip rings (7) arranged outside the motor interior (5) on the rotor shaft (2); - At least one labyrinth seal (13) is provided between the motor interior (5) and the slip rings (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder einen Generator, beispielsweise einen Startergenerator. Sie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine.The present invention relates to an electric machine, in particular an electric motor or a generator, for example a starter generator. It further relates to a motor vehicle with such an electric machine.
In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Elektromotoren auch als Antriebsmotoren verbaut. Dabei kommen zum Teil fremderregte Synchronmaschinen zum Einsatz, die einen Rotor aus einem mit einer Erregerwicklung versehenen Blechpaket aufweisen.In modern motor vehicles electric motors are increasingly being installed as drive motors. In some cases, externally excited synchronous machines are used which have a rotor made of a laminated core provided with a field winding.
Bei fremderregten Synchronmaschinen sind die Enden der Erregerwicklung über zwei Schleifringe, die auf der Rotorwelle angeordnet sind, herausgeführt. Über Kohlebürsten wird die Erregerspannung an die Erregerwicklung gelegt. Die beiden Schleifringe zusammen mit dem sie tragenden Grundkörper werden häufig auch einfach „Schleifring” genannt.In externally excited synchronous machines, the ends of the exciter winding via two slip rings, which are arranged on the rotor shaft, led out. The excitation voltage is applied to the excitation winding via carbon brushes. The two slip rings together with the basic body carrying them are often simply called "slip rings".
Bei derartigen elektrischen Maschinen tritt das Problem auf, dass der Abrieb der Bürsten in das Motorinnere eindringt. Dieser Staub aus elektrisch leitenden Teilchen kann sich beispielsweise als leitfähige Schicht auf Maschinenelementen absetzen und zu elektrisch leitenden Kriechstrecken führen.In such electric machines, the problem arises that the abrasion of the brush penetrates into the engine interior. This dust of electrically conductive particles can settle, for example as a conductive layer on machine elements and lead to electrically conductive creepage distances.
Die
Außerdem können mit einer derartigen Dichtung rotierende Bauteile nicht abgedichtet werden.In addition, rotating components can not be sealed with such a seal.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Maschine anzugeben, bei der auf technisch einfache und gleichzeitig besonders wirkungsvolle Weise das Eindringen von Bürstenstaub in den Motorinnenraum möglichst weitgehend verhindert wird.The object of the invention is therefore to provide an electrical machine in which the penetration of brush dust into the engine compartment is prevented as much as possible in a technically simple and at the same time particularly effective manner.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine angegeben, die folgendes aufweist:
- – einen in einem Motorinnenraum auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor;
- – eine Anzahl von außerhalb des Motorinnenraums auf der Rotorwelle angeordneten Schleifringen;
- – zwischen dem Motorinnenraum und den Schleifringen ist zumindest eine Labyrinthdichtung vorgesehen.
- - A arranged in an engine compartment on a rotor shaft rotor;
- A number of slip rings arranged on the rotor shaft outside the engine compartment;
- - At least one labyrinth seal is provided between the engine compartment and the slip rings.
Unter einer Labyrinthdichtung wird hier und im Folgenden eine berührungsfreie Dichtung verstanden, deren Dichtwirkung auf der deutlichen Verlängerung des Weges durch das Labyrinth beruht. Die Wegverlängerung kann durch ein Ineinandergreifen von Formelementen auf der Rotorwelle und einem feststehenden Gehäuseteil erreicht werden.Under a labyrinth seal is here and below understood a non-contact seal whose sealing effect is based on the significant extension of the path through the labyrinth. The path extension can be achieved by a meshing of form elements on the rotor shaft and a fixed housing part.
Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann das Eindringen von anfallendem Bürstenstaub in das Motorinnere dadurch verhindert werden, dass der vom Staub zurückzulegende Weg bis in den Gehäuseinnenraum deutlich verlängert und mit Labyrinthwindungen versehen wird, was ein einfaches Hindurchströmen des Staubs durch die Öffnung verhindert.In such an electric machine, the penetration of accumulating brush dust in the engine interior can be prevented by the distance traveled by the dust path is significantly extended into the housing interior and provided with labyrinth windings, which prevents easy passage of the dust through the opening.
Die Labyrinthdichtung kann insbesondere als Mehrrillen-Labyrinthdichtung ausgebildet sein und mehrere in Reihe hintereinander geschaltete Dichtelemente aus miteinander kämmenden Formelementen aufweisen.The labyrinth seal may in particular be designed as a multi-groove labyrinth seal and have a plurality of series-connected in series sealing elements of intermeshing mold elements.
In einer Ausführungsform ist die Labyrinthdichtung aus Formelementen auf der Rotorwelle und mit diesen kämmenden Formelementen an einem Gehäuseteil ausgebildet, wobei die Formelemente eine Oberfläche aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, aufweisen. Dabei können die Formelemente auch vollständig aus Kunststoff ausgebildet sein.In one embodiment, the labyrinth seal is formed from molded elements on the rotor shaft and with these combing mold elements on a housing part, wherein the mold elements have a surface made of an electrically insulating material, for example plastic. The mold elements may also be formed entirely from plastic.
Das Gehäuseteil weist typischerweise eine Öffnung zur Durchführung der Rotorwelle auf. In dieser Öffnung kann die Labyrinthdichtung konzentrisch um die Rotorwelle herum angeordnet sein.The housing part typically has an opening for the passage of the rotor shaft. In this opening, the labyrinth seal can be arranged concentrically around the rotor shaft.
Wenn die Schleifringe als trockenlaufende Schleifringe ausgebildet sind, ist der Einsatz der Labyrinthdichtung besonders vorteilhaft, da in diesem Fall an der Öffnung Bürstenstaub anfällt.If the slip rings are designed as dry-running slip rings, the use of the labyrinth seal is particularly advantageous because in this case occurs at the opening brush dust.
In einer Ausführungsform ist die rotierende elektrische Maschine als Elektromotor ausgebildet. Sie kann auch als Generator ausgebildet sein oder sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar sein.In one embodiment, the rotating electric machine is designed as an electric motor. It can also be designed as a generator or be operable both as a motor and as a generator.
Derartige elektrische Maschinen eignen sich für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Sie können sowohl als im Antriebsstrang vollintegrierte Antriebsmotoren als auch beispielsweise als Startergeneratoren oder Achsmotoren eingesetzt werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird deshalb ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb angegeben, der die beschriebene elektrische Maschine aufweist. Das Kraftfahrzeug kann dabei als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein.Such electrical machines are suitable for use in a motor vehicle. They can be used both as drive motors fully integrated in the drive train and, for example, as starter generators or axle motors. According to one aspect of the invention, therefore, a motor vehicle is specified with a drive having the described electric machine. The motor vehicle can be designed as an electric or hybrid vehicle.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Figur näher beschrieben. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying figure.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Rotor für eine elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.The single figure shows schematically a section through a rotor for an electric machine according to an embodiment of the invention.
Die Figur zeigt einen Rotor
Außerhalb des Motorinnenraums
Eine nicht gezeigte Schleifringkapsel kann die Schleifringe
Im Betrieb des Rotors fällt an den Schleifringen
Um dies zu verhindern, weist der Rotor
Die Labyrinthdichtung
Die Formelemente
In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist die Labyrinthdichtung eine größere Anzahl von hintereinander angeordneten, miteinander kämmenden Dichtlippen auf. Dadurch wird der durch den Kohlestaub zurückzulegende Weg zusätzlich verlängert und die Dichtwirkung erhöht.In one embodiment, not shown, the labyrinth seal has a larger number of successively arranged, mutually meshing sealing lips. As a result, the distance to be traveled by the coal dust is additionally lengthened and the sealing effect is increased.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a plan for practicing at least one example embodiment, and wherein numerous changes can be made in the operation and arrangement of elements described in an exemplary embodiment without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotorrotor
- 22
- Rotorwellerotor shaft
- 33
- RotorblechpaketLaminated core
- 44
- Lagercamp
- 55
- MotorinnenraumEngine compartment
- 66
- Gehäuseteilhousing part
- 77
- Schleifringslip ring
- 88th
- Kohlebürstecarbon brush
- 99
- Öffnungopening
- 1313
- Labyrinthdichtunglabyrinth seal
- 1414
- erstes Formelementfirst form element
- 1515
- zweites Formelementsecond form element
- 1616
- Dichtlippesealing lip
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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|
R071 | Expiry of right |