DE202013004746U1

DE202013004746U1 - asynchronous

Info

Publication number: DE202013004746U1
Application number: DE202013004746U
Authority: DE
Original assignee: ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH
Current assignee: ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2023-05-24

Abstract

Asynchronmotor (1) für ein Elektrofahrzeug (42), umfassend ein Motorgehäuse (3) mit einem Stator (4) und mit einem zum Stator (4) drehbaren Läufer (5), in dem eine Motorwelle (7) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (3) eine Radialverrippung (13) mit einer Anzahl von sich bezüglich der Motorwelle (7) in radialer Richtung erstreckenden Kühlrippen (14) aufweist, die das Motorgehäuse (3) in Umfangsrichtung außen zumindest teilweise umlaufen.Asynchronous motor (1) for an electric vehicle (42), comprising a motor housing (3) with a stator (4) and with a rotor (5) rotatable relative to the stator (4), in which a motor shaft (7) is accommodated, characterized in that the motor housing (3) has a radial ribbing (13) with a number of cooling ribs (14) extending in the radial direction relative to the motor shaft (7), which at least partially surround the motor housing (3) in the circumferential direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Asynchronmotor für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Motorgehäuse mit einem Stator und mit einem zum Stator drehbaren Läufer, in dem eine Motorwelle aufgenommen ist. Der angegebene Asynchronmotor soll sich insbesondere für ein Elektrofahrzeug bis zu einer Leistung von 15 kW eignen.The invention relates to an electric asynchronous motor for an electric vehicle, comprising a motor housing with a stator and with a rotor rotatable to the rotor, in which a motor shaft is received. The specified asynchronous motor should be suitable in particular for an electric vehicle up to a power of 15 kW.

Zum Antrieb von Elektrofahrzeugen sind gegenwärtig überwiegend permanent erregte Synchronmotoren Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung, da diese gegenüber Asynchronmotoren in der Regel einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. Für einen leistungsfähigen permanent erregten Synchronmotor müssen jedoch hohe magnetische Feldstärken erreicht werden, wozu auf Materialien auf Basis von seltenen Erden, z. B. Neodym, zurückgegriffen wird. Seltene Erden sind jedoch global ungleich verteilt und vergleichsweise selten, so dass sie grundsätzlich teuer sind und hohen Preisschwankungen unterliegen. Zudem besteht für seltene Erden ein nicht unerhebliches Verfügbarkeitsrisiko. Ein permanent erregter Synchronmotor zeigt jedoch eine hohe Leistungsdichte und Effizienz, was sich für die Elektromobilität vorteilhaft in ein vergleichsweise geringes Einbauvolumen, in ein vergleichsweise geringes Gewicht und in eine vergleichsweise hohe Reichweite umsetzen lässt. Dem stehen jedoch auch mehrere gravierende Nachteile gegenüber. So entspricht beispielsweise die Drehmoment/Drehzahl-Charakteristik eines Synchronmotors nicht der typischen Fahrmomentkurve über den gesamten Geschwindigkeitsbereich eines Fahrzeugs, so dass entweder ein Schaltgetriebe oder ein verlustbehafteter Feldschwächebetrieb erforderlich ist. Ein Klemmenkurzschluss führt bei einem permanent erregten Synchronmotor zu einer unkontrollierten Vollbremsung, so dass entsprechende Sicherheitsanforderungen nur schwer erfüllbar sind. Ein Lastabwurf bei hohen Drehzahlen kann weiter zu Überspannungen führen, wodurch ein separater und Zusatzkosten verursachender Bauteilschutz notwendig wird.To drive electric vehicles are currently mainly permanently excited synchronous motors subject of intensive research and development, since they have asynchronous motors usually higher efficiency. For a powerful permanent magnet synchronous motor, however, high magnetic field strengths must be achieved, including materials based on rare earths, eg. B. neodymium, is used. However, rare earths are globally unequally distributed and comparatively rare, so that they are fundamentally expensive and subject to high price fluctuations. In addition, there is a considerable availability risk for rare earths. However, a permanently excited synchronous motor shows a high power density and efficiency, which can be advantageous for the electromobility translate into a relatively small installation volume, in a comparatively low weight and in a relatively long range. However, there are several serious disadvantages. For example, the torque / speed characteristic of a synchronous motor does not match the typical torque curve over the entire speed range of a vehicle, requiring either a manual transmission or a lossy field weakening operation. A terminal short circuit leads to an uncontrolled full braking in a permanently excited synchronous motor, so that corresponding safety requirements are difficult to fulfill. A load shedding at high speeds can continue to lead to overvoltages, whereby a separate and additional costs causing component protection is necessary.

Ein elektrischer Asynchronmotor zeigt die vorgewandten Nachteile nicht. Dieser Maschinentyp ist sehr robust und thermisch unempfindlich. Das Problem einer Magnetalterung ist nicht gegeben. Zudem sind Asynchronmotoren seit vielen Jahrzehnten für industrielle Anwendungen eingesetzt. Für spezifische Anforderungen sind sie optimiert und kostenoptimiert.An electric asynchronous motor does not show the aforementioned disadvantages. This machine type is very robust and thermally insensitive. The problem of magnetic aging is not given. In addition, asynchronous motors have been used for industrial applications for many decades. For specific requirements, they are optimized and cost-optimized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Asynchronmotor anzugeben, der zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs optimiert ist.The invention has for its object to provide an electric induction motor, which is optimized for driving an electric vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Asynchronmotor der eingangs genannten Art, wobei das Motorgehäuse eine Radialverrippung mit einer Anzahl von sich bezüglich der Motorwelle in radialer Richtung erstreckenden Kühlrippen aufweist, die das Motorgehäuse in Umfangsrichtung außen zumindest teilweise umlaufen. Mit anderen Worten weisen die Kühlrippen im Wesentlichen die Form von Ringsegmenten auf, die das Motorgehäuse in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgeben.This object is achieved by an asynchronous motor of the type mentioned, wherein the motor housing has a radial ribbing with a number of respect to the motor shaft in the radial direction extending cooling fins, which rotate at least partially outside the motor housing in the circumferential direction. In other words, the cooling ribs substantially in the form of ring segments, which surround the motor housing in the circumferential direction at least partially.

Üblicherweise werden Asynchronmotoren mit einem der Welle aufgesetzten Lüfter in axialer Richtung gekühlt. Aufgrund axialer Platzprobleme ist eine solche Ausführung jedoch für Elektrofahrzeuge von Nachteil. Bei Stillstand findet keine Kühlung statt. Bei hohen Drehzahlen treten durch den angetriebenen Lüfter hohe Verluste auf. Eine am Gehäuse angebrachte Radialverrippung ermöglicht es jedoch, den Asynchronmotor quer zur Fahrtrichtung eines Elektrofahrzeugs einzubauen. Die Kühlung des Asynchronmotors kann hierbei auch durch den Fahrtwind erfolgen, der den Kühlrippen entlang strömt.Usually asynchronous motors are cooled with a fan mounted on the shaft in the axial direction. Due to axial space problems, however, such an embodiment is disadvantageous for electric vehicles. At standstill, no cooling takes place. At high speeds occur through the driven fan high losses. However, a radial ribbing attached to the housing makes it possible to install the asynchronous motor transversely to the direction of travel of an electric vehicle. The cooling of the asynchronous motor can also be done by the wind, which flows along the cooling fins.

Für eine effiziente Kühlung sind die Kühlrippen in axialer Richtung am Motorgehäuse aneinandergereiht. Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Radialverrippung zumindest für einen elektrischen Anschlussbereich Rippenaussparungen aufweist. Besonders bevorzugt sind hierbei zwei zueinander symmetrische Rippenaussparungen umfasst. Bei dieser Ausgestaltungsvariante kann der Asynchronmotor ohne bauliche Änderung sowohl für einen linksbauenden als auch für einen rechtsbauenden Elektroanschluss vorgesehen werden.For efficient cooling, the cooling fins are lined up in the axial direction on the motor housing. Appropriately, it is provided that the radial ribbing has rib recesses at least for an electrical connection region. Particularly preferred in this case are two mutually symmetrical rib recesses. In this embodiment variant, the asynchronous motor can be provided without structural alteration both for a left-building and for a right-building electrical connection.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist das Motorgehäuse mit der Radialverrippung zwischen stirnseitigen Lagerschilden montiert. Insbesondere kann das Motorgehäuse zwischen den Lagerschilden eingeschraubt sein. Insgesamt wird hierdurch eine stabile und konstruktiv einfache Ausgestaltung des Asynchronmotors erzielt. Die Lagerung der Welle erfolgt hierbei insbesondere wenigstens über eines der Lagerschilde. Zum Verschrauben ist bevorzugt eine Zugschraube vorgesehen, die sich in axialer Richtung durch das Lagerschild hindurch in die Radialverrippung durch eine Anzahl der Kühlrippen erstreckt und über ein Gewinde fest mit dem Motorgehäuse verschraubt ist.In a further preferred embodiment, the motor housing is mounted with the Radialverrippung between end shields. In particular, the motor housing can be screwed in between the bearing plates. Overall, this results in a stable and structurally simple design of the asynchronous motor. The bearing of the shaft takes place here in particular at least over one of the end shields. For screwing a tension screw is preferably provided, which extends in the axial direction through the bearing plate into the radial ribbing through a number of cooling fins and is bolted by a thread fixed to the motor housing.

Bevorzugt ist das Motorgehäuse mittels der Lagerschilde geschlossen, so dass das Innere des Asynchronmotors sicher vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt ist. Vorteilhaft ist hierbei eines der Lagerschilde als solches geschlossen ausgeführt und das andere Lagerschild zum Verschließen des Motorgehäuses im Einbauzustand ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist hierbei das sogenannte A-Lagerschild auf der Getriebeseite offen ausgeführt. Das A-Lagerschild ist dann für Getriebeachsen unterschiedlicher Hersteller variabel einsetzbar. Das B-Lagerschild auf der dem Getriebe abgewandten Seite ist geschlossen und umfasst insbesondere die Lagerung der Motorwelle.Preferably, the motor housing is closed by means of the end shields, so that the interior of the asynchronous motor is safely protected from harmful environmental influences. It is advantageous in this case one of the end shields designed as such closed and formed the other bearing plate for closing the motor housing in the installed state. Conveniently, in this case, the so-called A-end shield on the transmission side running open. The A-end shield is then for transmission axles can be used variably by different manufacturers. The B-end shield on the side facing away from the gearbox is closed and includes in particular the bearing of the motor shaft.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Anschlüsse mittels eines Klemmbrettes befestigt. Ein solches Klemmbrett weist insbesondere eine Durchgangsbohrung auf, mit der es am Motorgehäuse befestigt werden kann. Insbesondere ist das Klemmbrett durch eine zum Motorgehäuse korrespondierende Auflagefläche sicher gehalten. Die Montage der elektrischen Anschlüsse ist einfach. Unter Verwendung von Gleichteilen ist eine hohe Variabilität der Anschlusskonfiguration möglich.In a further advantageous embodiment, the electrical connections are fastened by means of a clipboard. Such a clipboard has in particular a through hole, with which it can be attached to the motor housing. In particular, the terminal board is securely held by a bearing surface corresponding to the motor housing. The installation of electrical connections is easy. Using common parts, a high variability of the connection configuration is possible.

Bevorzugt ist der Stator in das Motorgehäuse mittels einer Schrumpfpassung eingefügt. Somit ist der Stator ohne Spaltmaß in das Motorgehäuse eingesetzt.Preferably, the stator is inserted into the motor housing by means of a shrink fit. Thus, the stator is inserted without gap in the motor housing.

Vorteilhafterweise ist ein separat angetriebener und angesteuerter elektrischer Zusatzlüfter umfasst, der zu einer radialen Anblasung der Kühlrippen eingerichtet und ausgebildet ist. Der Zusatzlüfter ist hierbei zweckmäßigerweise lastabhängig gesteuert, was mit einem motorgetriebenen Lüfter nicht möglich wäre. Die Steuerung ist weiter bevorzugt temperaturabhängig geführt. Insbesondere ist der Asynchronmotor auch bei Stillstand kühlbar.Advantageously, a separately driven and controlled additional electric fan is included, which is set up and designed for radial blowing of the cooling fins. The additional fan is expediently controlled load-dependent, which would not be possible with a motor-driven fan. The control is more preferably temperature-dependent. In particular, the asynchronous motor is cooled even at standstill.

Bevorzugt ist der Zusatzlüfter quer zur Motorwelle angebaut, wodurch in axialer Richtung das Bauvolumen des Asynchronmotors weiter reduziert ist. Durch die radiale Anblasung wird die Radialverrippung entlang der Kühlrippen mit Kühlluft versorgt, wodurch die Kühlung insgesamt effizient ausgestaltet ist.Preferably, the additional fan is mounted transversely to the motor shaft, whereby in the axial direction, the volume of the asynchronous motor is further reduced. Due to the radial blowing, the radial ribbing along the cooling fins is supplied with cooling air, whereby the overall cooling is made efficient.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine am Zusatzlüfter ansetzende Luftführung umfasst, die zu einer Verteilung von Kühlluft auf das Motorgehäuse in Umfangsrichtung und in axialer Richtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten wird über die Luftführung die Kühlluft des Zusatzlüfters in axialer Richtung verteilt und in Umfangsrichtung entlang der Kühlrippen der Radialverrippung geleitet. Bevorzugt ist dazu weiter eine Lüfterhaube umfasst, die mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Führungswandung zumindest abschnittsweise die Radialverrippung in Umfangsrichtung umhüllt.In an advantageous embodiment, an air guide which attaches to the additional fan is included, which is designed to distribute cooling air onto the motor housing in the circumferential direction and in the axial direction. In other words, the cooling air of the additional fan is distributed in the axial direction and guided in the circumferential direction along the cooling ribs of the radial ribbing on the air guide. For this purpose, a fan cowl is preferably further included, which encloses the radial ribbing in the circumferential direction at least in sections with a guide wall extending in the axial direction.

Zweckmäßigerweise ist die Führungswandung in axialer Richtung wenigstens an einer Stirnseite offen. Die vom Zusatzlüfter radial auf das Motorgehäuse geblasene Kühlluft verteilt sich über die Lüfterhaube und die Führungswandung in axialer Richtung. Ein Teil der Kühlluft überströmt die Kühlrippen in Umfangsrichtung. Ein anderer Teil der Kühlluft strömt über die Kühlrippen in axialer Richtung und tritt an der offenen Stirnseite an der Führungswandung aus. Insgesamt wird durch diese Maßnahme eine zur Kühlung äußerst wirkungsvolle Luftführung erzielt. Die Luftführung kann insbesondere auf die jeweiligen Einsatzbedingungen und Bauraumverhältnisse zugeschnitten sein.Conveniently, the guide wall is open in the axial direction at least on one end side. The cooling air blown radially from the additional fan to the motor housing is distributed over the fan cover and the guide wall in the axial direction. Part of the cooling air flows over the cooling fins in the circumferential direction. Another part of the cooling air flows over the cooling fins in the axial direction and exits at the open end on the guide wall. Overall, this measure achieves an extremely effective airflow for cooling. The air flow can be tailored in particular to the particular conditions of use and space requirements.

Zu einer schnellen und hinsichtlich der Geometrie der Luftführung variablen Befestigung ist die Luftführung bevorzugt an Motorbauteilen, insbesondere an den Lagerschilden, montiert. Zweckmäßigerweise sind hierzu an den Lagerschilden Gewindebohrungen vorgesehen, über die Teile der Luftführung angebracht werden können.For a fast and with respect to the geometry of the air guide variable attachment, the air duct is preferably mounted on engine components, in particular on the end shields. Conveniently, this threaded holes are provided on the bearing plates, can be mounted on the parts of the air duct.

Vorteilhafterweise ist der Läufer des Asynchronmotors als ein Kurzschlussläufer mit einem ausgegossenen Blechpaket ausgebildet. Die Bleche des Blechpakets sind dabei zueinander elektrisch isoliert. Die Nuten des Blechpakets sind weiter bevorzugt mit Aluminium ausgegossen. Die Fertigung ist vergleichsweise einfach.Advantageously, the rotor of the asynchronous motor is designed as a squirrel-cage rotor with a cast-out laminated core. The sheets of the laminated core are electrically isolated from each other. The grooves of the laminated core are more preferably poured with aluminum. The production is comparatively easy.

Gleichfalls bevorzugt ist der Stator als ein Blechpaket mit elektrisch isolierten Blechen ausgebildet. Vorteilhafterweise weist das Blechpaket des Stators einen vierpoligen Blechschnitt auf.Likewise preferably, the stator is formed as a laminated core with electrically insulated sheets. Advantageously, the laminated core of the stator has a four-pole sheet metal section.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist im Blechpaket des Stators und/oder des Läufers ein verlustarmes Magnetblech mit hoher Güte für geringe Magnetisierungsverluste bei hohen Frequenzen eingesetzt. Ein solches Magnetblech zeigt eine niedrige Remanenz, so dass die Ummagnetisierungsverluste niedrig sind. Durch den Einsatz eines derartigen Magnetblechs ist der Asynchronmotor für Drehzahlen bis über 8.000 U/min ausgelegt.In a further preferred embodiment, a low-loss magnetic sheet with high quality for low magnetization losses at high frequencies is used in the laminated core of the stator and / or the rotor. Such a magnetic sheet shows a low remanence, so that the Ummagnetisierungsverluste are low. By using such a magnetic plate, the asynchronous motor is designed for speeds up to more than 8,000 rpm.

Weiter bevorzugt weisen die Wicklungsnuten und/oder die Nuten des Läufers einen tropfenförmigen Querschnitt auf. Durch diese spezifische Geometrie kann der Wirkungsgrad des Asynchronmotors erhöht werden. Bevorzugt sind insbesondere hierzu in den Nuten des Stators Wicklungsdrähte mit einem entsprechend angepassten Querschnitt gruppiert. Hierdurch kann eine hohe Nutfüllung für eine entsprechend hohe Leistungsdichte erzielt werden.More preferably, the winding grooves and / or the grooves of the rotor have a teardrop-shaped cross-section. Due to this specific geometry, the efficiency of the asynchronous motor can be increased. Winding wires with a suitably adapted cross section are preferably grouped in particular in the slots of the stator. In this way, a high groove filling for a correspondingly high power density can be achieved.

Grundsätzlich ist eine sensorlose Ausführung des Asynchronmotors möglich. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist zur Erfassung der Drehzahl und/oder der Drehrichtung des Läufers jedoch eine Sensorik umfasst. Vorteilhafterweise ist hierbei auf dem Läufer des Asynchronmotors ein inneres Geberrad montiert. Zum Abgriff ist insbesondere ein äußerer austauschbarer Sensor zugeordnet. Das Geberrad ist bevorzugt eine metallische Scheibe mit einer erfassbaren Metall-Nichtmetall-Abfolge in Umfangsrichtung. Der Sensor ist insbesondere als ein Hallsensor ausgeführt. Der Sensor ist außen am Asynchronmotor angeordnet. Er kann insofern bei einem Defekt leicht ausgetauscht werden. Auch durch das innere Geberrad verringert sich das Bauvolumen des Asynchronmotors.Basically, a sensorless version of the asynchronous motor is possible. In an expedient embodiment, however, a sensor system is included for detecting the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor. Advantageously, an inner encoder wheel is mounted on the rotor of the asynchronous motor. For tapping in particular an external replaceable sensor is assigned. The sender wheel is preferably a metallic disk with a detectable metal-non-metal sequence in the circumferential direction. The sensor is designed in particular as a Hall sensor. The sensor is on the outside Asynchronous motor arranged. It can be easily replaced so far in case of a defect. The internal volume of the asynchronous motor is also reduced by the inner encoder wheel.

Der angegebene Asynchronmotor ist bevorzugt quer zur Fahrtrichtung eines Elektrofahrzeugs eingebaut. Vorteilhafterweise wird das Drehmoment des Asynchronmotors über ein zweistufiges Stirnradgetriebe mit Kegelrad-Differential auf die Antriebswelle der Laufräder übertragen. Der Asynchronmotor kann entlang einer oder entlang jeder elektrisch angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, montiert sein.The specified asynchronous motor is preferably installed transversely to the direction of travel of an electric vehicle. Advantageously, the torque of the asynchronous motor is transmitted via a two-stage helical gear with bevel gear differential to the drive shaft of the wheels. The asynchronous motor can be mounted along one or along each electrically driven axle of a motor vehicle, in particular an electric vehicle.

Durch die angegebenen baulichen Maßnahmen weist der vorbeschriebene Asynchronmotor gegenüber einem Asynchronmotor herkömmlicher Bauart bei vergleichbarer Leistung ein um mehr als 20% reduziertes Bauvolumen auf. Zugleich ist sein Gewicht um mehr als 40% verringert.Due to the specified structural measures, the above-described asynchronous motor compared to an asynchronous motor of conventional design at comparable power to a more than 20% reduced volume of construction. At the same time, its weight is reduced by more than 40%.

Durch Kombination der vorgenannten Merkmale kann für den Asynchronmotor in den häufigsten Betriebspunkten ein Wirkungsgrad von 86% bis über 90% erzielt werden. Der Asynchronmotor zeigt eine hohe Leistungsausbeute bei kleinem Gehäuse und kleinem Gewicht und ein hohes Anlaufdrehmoment von bis zu 160 Nm. Die Motorbaugröße ist bei gleicher Leistung von 132 mm auf 112 mm (Spitzenhöhe: Fuß-Achsmitte) reduziert.By combining the aforementioned features, an efficiency of 86% to more than 90% can be achieved for the asynchronous motor in the most frequent operating points. The asynchronous motor shows high power output with a small housing and low weight and a high starting torque of up to 160 Nm. The motor size is reduced from 132 mm to 112 mm (center height: center of the foot) for the same output.

Der angegebene Asynchronmotor ist für unterschiedliche Fahrzeuge und insbesondere für Elektrofahrzeuge der Fahrzeugklasse L7e („heavy quadricycles”) vorgesehen. Die Fahrzeugklasse L7e erlaubt bei eingeschränkten Leergewichten (ohne Batterie) von 300 kg (bzw. von 550 kg für Gütertransport) eine quasi nicht begrenzte Höchstgeschwindigkeit mit einer Nutzleistung von 15 kW. Der vorbeschriebene Asynchronmotor zeichnet sich durch hohe Leistungsdichte, effiziente Luftkühlung und durch Wirkungsgrade bis > 92% in gängigen Fahrbereichen aus.The indicated asynchronous motor is intended for different vehicles and in particular for electric vehicles of the vehicle class L7e ("heavy quadricycles"). The vehicle class L7e allows for limited empty weights (without battery) of 300 kg (or 550 kg for goods transport) a quasi-unlimited top speed with a net power of 15 kW. The above-described asynchronous motor is characterized by high power density, efficient air cooling and efficiencies up to> 92% in common driving ranges.

Er zeigt eine Leistung im Nennpunkt von 15 kW und im Spitzenpunkt von 27 kW. Das maximale Betriebs-Drehmoment beträgt 100 Nm. Die maximale Drehzahl liegt bei etwa 8.000 U/min. Erzielbare Höchstgeschwindigkeiten liegen bei > 100 km/h.It shows a power at the nominal point of 15 kW and at the peak of 27 kW. The maximum operating torque is 100 Nm. The maximum speed is around 8,000 rpm. Achievable top speeds are> 100 km / h.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:

1 in perspektivischer Darstellung einen elektrischen Asynchronmotor mit Radialverrippung, 1 in perspective view an electric asynchronous motor with radial ribbing,

2 in einem Querschnitt den Asynchronmotor gemäß 1, 2 in a cross section the asynchronous motor according to 1 .

3 in einer Aufsicht den Asynchronmotor gemäß 1 von der Getriebeseite, 3 in a plan view the asynchronous motor according to 1 from the transmission side,

4 den Asynchronmotor gemäß 1 von der dem Getriebe abgewandten Seite, 4 the asynchronous motor according to 1 from the side facing away from the gear,

5 eine seitliche Aufsicht auf den Asynchronmotor gemäß 1 und 5 a lateral view of the asynchronous motor according to 1 and

6 in perspektivischer Darstellung den Asynchronmotor gemäß 1 mit angesetzter Lüfterhaube. 6 in perspective view of the asynchronous motor according to 1 with attached fan cover.

In 1 ist in einer perspektivischen Darstellung ein elektrischer Asynchronmotor 1 dargestellt. Der Asynchronmotor 1 umfasst ein Motorgehäuse 3, in dem ein Stator 4 und darin ein drehbarer Läufer 5 angeordnet sind. In dem Läufer 5 ist eine Motorwelle 7 aufgenommen. Die Motorwelle 7 ist mit einem nicht dargestellten Getriebe koppelbar.In 1 is a perspective view of an electric induction motor 1 shown. The asynchronous motor 1 includes a motor housing 3 in which a stator 4 and in it a rotatable runner 5 are arranged. In the runner 5 is a motor shaft 7 added. The motor shaft 7 is coupled with a transmission, not shown.

Das Motorgehäuse 3 ist zwischen einem getriebeseitigen Lagerschild 10 (auch A-Lagerschild genannt) und einem getriebeabgewandten Lagerschild 11 (auch B-Lagerschild genannt) montiert. Für eine Kühlung ist vom Motorgehäuse 3 weiter eine Radialverrippung 13 umfasst. Die Radialverrippung 13 ist durch eine Anzahl von Kühlrippen 14 gebildet, die in Form von sich radial nach außen erstreckenden Ringsegmenten das Motorgehäuse 3 außen zumindest teilweise umlaufen. In einem Anschlussbereich 16 für elektrische Anschlüsse weist die Radialverrippung 13 eine Rippenaussparung 17 auf. Ebenfalls ist auf der gegenüberliegenden Seite eine hierzu symmetrisch ausgebildete Rippenaussparung 18 vorgesehen. Auf diese Art und Weise kann der Asynchronmotor 1 ohne Modifikation sowohl für einen linksbauenden als auch für einen rechtsbauenden elektrischen Anschluss eingesetzt werden.The motor housing 3 is between a gearbox end shield 10 (Also called A-end shield) and a gearbox-facing end shield 11 (also called B-end shield) mounted. For cooling is from the motor housing 3 further a Radialverrippung 13 includes. Radial ribbing 13 is through a number of cooling fins 14 formed in the form of radially outwardly extending ring segments, the motor housing 3 circulate outside at least partially. In a connection area 16 for electrical connections, the Radialverrippung 13 a rib recess 17 on. Also on the opposite side is a symmetrically designed rib recess 18 intended. In this way, the asynchronous motor 1 be used without modification for both a left-building as well as a right-building electrical connection.

Die Lagerschilde 10, 11 sind jeweils über eine Anzahl von Zugschrauben 20, die durch die Radialverrippung 13 bzw. durch eine Anzahl der Kühlrippen 14 geführt sind, mit dem Motorgehäuse 3 verschraubt. Auf eine der Zugschrauben 20 ist ein Klemmbrett 22 geschoben, auf welchem die elektrischen Anschlüsse zusammengefasst sind. Das Klemmbrett 22 weist eine Durchgangsbohrung auf. Ist das Klemmbrett 22 auf die entsprechende Zugschraube 20 aufgeschoben, so liegt es unter leichtem Druck der Mantelfläche des Motorgehäuses 3 an. Aufgrund einer korrespondierend geformten Auflagefläche ist es drehfest gehalten.The bearing shields 10 . 11 are each about a number of lag screws 20 passing through the radial ribbing 13 or by a number of cooling fins 14 are guided, with the motor housing 3 screwed. On one of the lag screws 20 is a clipboard 22 pushed, on which the electrical connections are summarized. The clipboard 22 has a through hole. Is the clipboard 22 on the appropriate lag screw 20 pushed, it is under slight pressure of the lateral surface of the motor housing 3 at. Due to a correspondingly shaped bearing surface it is held against rotation.

Auf der Oberseite des Asynchronmotors 1 sind weiter einige Steueranschlüsse 24 erkennbar, die insbesondere zum Abgreifen von Sensorsignalen dienen, die Eingang in die Steuerelektronik zum Betrieb des Motors mit einer jeweils gewünschten Drehzahl finden.On top of the asynchronous motor 1 are still some control terminals 24 recognizable, which are used in particular for picking up sensor signals, find the input to the control electronics for operating the engine with a respective desired speed.

In 2 ist der Asynchronmotor 1 gemäß 1 dargestellt. Man erkennt, dass sowohl der Läufer 5 als auch der Stator 4 jeweils aus einem Blechpaket 27 bzw. 26 gefertigt sind. Für die zueinander elektrisch isolierten einzelnen Blechlagen der Blechpakete 26, 27 ist jeweils ein Magnetblech hoher Güte mit niedriger Remanenz eingesetzt. Vom Stator 4 sind beidseitig jeweils die Wicklungsköpfe 25 erkennbar, die in Nuten die elektrischen Wicklungen tragen. Der Läufer 5 ist als ein so genannter Kurzschlussläufer ausgebildet. Seine stabförmigen Nuten sind hierbei mit Aluminium ausgegossen. Über aufliegende Ringscheiben 28 sind die entsprechenden Nuten bzw. Stäbe kurzgeschlossen. Die jeweiligen Nuten zeigen zur Erhöhung der Leistungsdichte einen tropfenförmigen Querschnitt. In 2 is the asynchronous motor 1 according to 1 shown. You realize that both the runner 5 as well as the stator 4 each from a laminated core 27 respectively. 26 are made. For the mutually electrically isolated individual sheet metal layers of the laminated cores 26 . 27 In each case a magnetic sheet of high quality with low remanence is used. From the stator 4 are on both sides in each case the winding heads 25 recognizable, which carry the electrical windings in grooves. The runner 5 is designed as a so-called squirrel cage rotor. Its rod-shaped grooves are in this case poured out with aluminum. Overlying washers 28 the corresponding grooves or bars are short-circuited. The respective grooves show a drop-shaped cross section to increase the power density.

Die im Läufer 5 aufgenommene Motorwelle 7 ist mittels eines Lagers 30 am Lagerschild 11 gelagert. Vom Motorgehäuse 3 ist deutlich die Radialverrippung 13 mit einer Anzahl von jeweils umlaufenden Kühlrippen 14 sichtbar. Der Stator 4 bzw. das ihn bildende Blechpaket 26 ist mittels einer Schrumpfpassung in das Motorgehäuse 3 gefügt. Auch die Befestigung der Lagerschilde 10, 11 in der Radialverrippung 13 mittels Zugschrauben 20 ist deutlich sichtbar.The runner 5 absorbed motor shaft 7 is by means of a warehouse 30 on the bearing plate 11 stored. From the motor housing 3 is clearly the Radialverrippung 13 with a number of respective circumferential cooling fins 14 visible, noticeable. The stator 4 or the sheet metal package forming it 26 is by means of a shrink fit in the motor housing 3 together. Also the attachment of the end shields 10 . 11 in radial ribbing 13 by means of lag screws 20 is clearly visible.

In 3 ist eine Aufsicht des Asynchronmotors 1 gemäß 1 von der Getriebeseite dargestellt. Man erkennt das offene Lagerschild 10 sowie im Inneren die Stirnflächen der Motorwelle 7 und des Läufers 5. Ist der Asynchronmotor 1 an einem Getriebe montiert, so ist das Innere des Motorgehäuses 3 verschlossen.In 3 is a plan view of the asynchronous motor 1 according to 1 represented by the transmission side. One recognizes the open end shield 10 and inside the end faces of the motor shaft 7 and the runner 5 , Is the asynchronous motor 1 mounted on a gearbox, so is the inside of the motor housing 3 locked.

In der gezeigten Aufsicht wird eine Luftführung 32 erkennbar, über die ein separat angetriebener und gesteuerter Zusatzlüfter 33 dem Motorgehäuse 3 aufgesetzt ist. Der Zusatzlüfter 33 ist quer zur Motorwelle 7 angeordnet und bläst insofern Kühlluft in radialer Richtung auf die Radialverrippung 13. Zur Führung und Verteilung der Kühlluft ist eine Lüfterhaube 35 vorgesehen, die in eine das Motorgehäuse 3 teilweise umlaufende und sich in axialer Richtung erstreckende Führungswandung 37 mündet. Die Führungswandung 37 wird insbesondere deutlich aus 6 ersichtlich.In the supervision shown is an air duct 32 recognizable, over the a separately driven and controlled additional fan 33 the motor housing 3 is attached. The additional fan 33 is transverse to the motor shaft 7 arranged and blows so far cooling air in the radial direction on the Radialverrippung 13 , To guide and distribute the cooling air is a fan guard 35 provided in a the motor housing 3 partially circumferential and extending in the axial direction guide wall 37 empties. The guide wall 37 becomes particularly clear 6 seen.

Die vom Zusatzlüfter 3 zur Verfügung gestellte Kühlluft strömt zum einen in Umfangsrichtung parallel zwischen den Kühlrippen 14 der Radialverrippung 13. Zum anderen kann sie über die vom Motorgehäuse 3 beabstandete Führungswandung 37 sich auch in axialer Richtung verteilen. An den offenen Stirnflächen der Führungswandung 37 kann die Kühlluft ausströmen.The from the additional fan 3 provided cooling air flows for a circumferentially parallel between the cooling fins 14 Radial ribbing 13 , On the other hand, it can over that of the motor housing 3 spaced guide wall 37 also distributed in the axial direction. At the open end faces of the guide wall 37 the cooling air can flow out.

In 4 ist der Asynchronmotor 1 in einer Aufsicht auf das dem Getriebe abgewandte Lagerschild 11 dargestellt. Auch in dieser Darstellung erkennt man den Zusatzlüfter 33, die dem Motorgehäuse 3 aufgesetzte Lüfterhaube 35 und die das Motorgehäuse 3 teilweise umlaufende Führungswandung 37.In 4 is the asynchronous motor 1 in a plan view of the gearbox facing away from the shield 11 shown. Also in this presentation you can see the additional fan 33 that the motor housing 3 attached fan cover 35 and the engine case 3 partially circumferential guide wall 37 ,

Am Lagerschild 11 ist außen ein austauschbarer Sensor 40 montiert, dem im Inneren des Motorgehäuses 3 ein auf der Motorwelle 7 montiertes Geberrad zugeordnet ist. Der Sensor 40 ist beispielsweise ein Hallsensor und umfasst sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung des Asynchronmotors 1. Durch das integrierte Geberrad wird Bauraum gewonnen. Der außen angeordnete Sensor 40 kann leicht und zugänglich ausgetauscht werden.At the camp sign 11 Outside is a replaceable sensor 40 mounted inside the motor housing 3 one on the motor shaft 7 Assembled mounted encoder wheel is assigned. The sensor 40 For example, is a Hall sensor and includes both the speed and the direction of rotation of the induction motor 1 , Thanks to the integrated sender wheel, space is gained. The outside sensor 40 can be exchanged easily and accessible.

In 5 ist der Asynchronmotor 1 mit einer Aufsicht auf die Oberseite mit den elektrischen Anschlüssen und den Sensoranschlüssen 24 dargestellt. Man erkennt das Klemmbrett 22, auf dem die elektrischen Anschlüsse des Asynchronmotors 1 zusammengefasst sind. Deutlich erkennbar wird, dass an den Stellen potenzieller elektrischer Anschlüsse die Radialverrippung 13 Rippenaussparungen 17 bzw. 18 umfasst.In 5 is the asynchronous motor 1 with a top view with the electrical connections and sensor connections 24 shown. You recognize the clipboard 22 on which the electrical connections of the asynchronous motor 1 are summarized. It can be clearly seen that at the points of potential electrical connections the radial ribbing 13 ribs recesses 17 respectively. 18 includes.

In 6 ist perspektivisch der Asynchronmotor 1 mit seitlich aufgesetzter Lüfterhaube 35 dargestellt. Am äußeren Ende der Lüfterhaube 35 ist ein separat betriebener und angesteuerter Zusatzlüfter 33 angeordnet. Über die Lüfterhaube 35 und die Führungswandung 37 wird die Radialverrippung 13 des Asynchronmotors 1 radial und axial mit Kühlluft beströmt.In 6 is in perspective the asynchronous motor 1 with laterally mounted fan cover 35 shown. At the outer end of the fan cover 35 is a separately operated and controlled additional fan 33 arranged. Over the fan cover 35 and the guide wall 37 becomes the radial ribbing 13 of the asynchronous motor 1 flowed radially and axially with cooling air.

Für einen in ein Elektrofahrzeug eingebauten Asynchronmotor 1 ist zur Kühlung insbesondere ein separat angetriebener und angesteuerter Zusatzlüfter 33 vorgesehen. Der Zusatzlüfter 33 sitzt auf einer Lüfterhaube 35, über die der Asynchronmotor 1 bzw. die darauf angeordnete Radialverrippung radial mit Kühlluft versorgt wird. Über eine Führungswandung 37 wird die Kühlluft in axialer Richtung verteilt. Der vorbeschriebene Asynchronmotor 1 baut in axialer Richtung kurz. Unter beengten Einbauverhältnissen kann der Asynchronmotor 1 insbesondere quer zur Fahrtrichtung und längs zu einer Antriebswelle in das Elektrofahrzeug eingebaut werden. Eine Kühlung der Radialverrippung erfolgt insbesondere auch mittels Fahrtluft. Der Zusatzlüfter 33 wird temperaturbedingt zugeschaltet und lastabhängig gesteuert.For an asynchronous motor built into an electric vehicle 1 is for cooling in particular a separately driven and controlled additional fan 33 intended. The additional fan 33 sits on a fan cover 35 about which the asynchronous motor 1 or the radial ribbing arranged thereon is supplied radially with cooling air. About a guide wall 37 the cooling air is distributed in the axial direction. The above-described asynchronous motor 1 builds in the axial direction short. In confined installation conditions, the asynchronous motor can 1 in particular transversely to the direction of travel and be installed longitudinally to a drive shaft in the electric vehicle. A cooling of the radial ribbing takes place in particular by means of travel air. The additional fan 33 is switched on due to temperature and controlled depending on the load.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Asynchronmotorasynchronous
33: Motorgehäusemotor housing
44: Statorstator
55: Läuferrunner
77: Motorwellemotor shaft
1010: A-LagerschildA-end shield
1111: B-LagerschildB-end shield
1313: RadialverrippungRadialverrippung
1414: Kühlrippencooling fins
1616: Anschlussbereichterminal area
1717: Rippenaussparungribs recess
1818: Rippenaussparungribs recess
2020: Zugschraubelag screw
2222: Klemmbrettclipboard
2424: Steueranschlüssecontrol connections
2525: Wicklungskopfwinding head
2626: Blechpaket StatorLaminated core stator
2727: Blechpaket LäuferLaminated core runner
2828: Ringscheibenwashers
3030: Lagercamp
3232: Luftführungair duct
3333: Zusatzlüfteradditional fan
3535: Lüfterhaubefan cover
3737: Führungswandungguide wall
4040: Sensorsensor

Claims

Asynchronous motor ( 1 ) for an electric vehicle ( 42 ) comprising a motor housing ( 3 ) with a stator ( 4 ) and with a to the stator ( 4 ) rotatable runners ( 5 ), in which a motor shaft ( 7 ), characterized in that the motor housing ( 3 ) Radial ribbing ( 13 ) with a number of respect to the motor shaft ( 7 ) in the radial direction extending cooling fins ( 14 ), which the motor housing ( 3 ) at least partially circulate in the circumferential direction outside.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the individual cooling ribs ( 14 ) on the motor housing ( 3 ) are strung together in the axial direction.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the radial ribbing ( 14 ) for an electrical connection area ( 16 ) Rib recesses ( 17 . 18 ), in particular two mutually symmetrical rib recesses ( 17 . 18 ).

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the motor housing ( 3 ) with radial ribbing ( 13 ) between end-face end shields ( 10 . 11 ), in particular screwed.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the motor housing ( 3 ) by means of the end shields ( 10 . 11 ) is closed, in particular a bearing plate ( 10 ) executed as such closed and the other bearing plate ( 11 ) for closing the motor housing ( 3 ) is formed in the installed state.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the electrical connections by means of a terminal board ( 22 ) on a lag screw ( 20 ) for fixing the end shields ( 10 . 11 ) are attached.

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a separately driven and controlled additional electric fan ( 33 ), which leads to a radial blowing of the cooling fins ( 14 ) is furnished and designed.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that one on the additional fan ( 33 ) starting air duct ( 32 ), which results in a distribution of cooling air to the motor housing ( 3 ) is formed in the circumferential direction.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the air duct ( 32 ) on engine components, in particular on the end shields ( 10 . 11 ), is mounted.

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the runner ( 5 ) as a squirrel-cage rotor with a laminated core, in particular with aluminum, ( 27 ) is trained.

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 4 ) as a laminated core ( 26 ) is trained.

Asynchronous motor ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that in the laminated core ( 26 ) of the stator ( 4 ) and / or the runner ( 5 ) a low-loss magnetic sheet is used.

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the grooves of the stator ( 4 ) Winding wires are grouped with adapted cross-section.

Asynchronous motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for detecting the rotational speed and / or the direction of rotation of the rotor ( 5 ) a sensor system ( 40 ) is included.