EP4588161A1 - Körperschallgedämmter elektromotor - Google Patents
Körperschallgedämmter elektromotorInfo
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- EP4588161A1 EP4588161A1 EP23768859.3A EP23768859A EP4588161A1 EP 4588161 A1 EP4588161 A1 EP 4588161A1 EP 23768859 A EP23768859 A EP 23768859A EP 4588161 A1 EP4588161 A1 EP 4588161A1
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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- B32B1/08—Tubular products
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- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
Definitions
- the invention relates to a structure-borne sound-insulated electric motor, in particular for the electric drive of an electric-powered vehicle (BEV).
- BEV electric-powered vehicle
- the invention is therefore based on the object of providing improved structure-borne sound insulation in the electric motor compared to the prior art.
- the electric motor comprises a motor housing and a stator arranged in the motor housing, an insulating element being arranged between the stator and the housing, the insulating element consisting of a composite material which is formed by at least two materials that are different from one another.
- the composite material has at least one metal layer and at least one polymer layer connected to the metal layer.
- the composite material has a metal layer and a polymer layer connected to the metal layer.
- a second polymer layer can also be connected to the metal layer, so that the metal layer acts as an intermediate layer and the two polymer layers act as cover layers. If the polymer layer has adhesive properties, the surface/outer surface of the stator and/or surface in contact with the polymer layer can then be che/outer surface of the opening of the motor housing, in which the insulating element and the stator are accommodated, are connected or glued to it.
- the composite material has structure-borne noise-dampening properties.
- the attenuation is expressed via the so-called loss factor, which is determined according to the DIN EN ISO 6721 standard.
- the composite material shows a high loss factor over a wide temperature range, in particular a loss factor of 0.01 to 1.0 measured at 1000 Hz at temperatures between -10 and 100 ° C.
- the composite material preferably has a loss factor of 0.05 to 0.5, measured at 1000 Hz at temperatures of -5 to 90 ° C, preferably a loss factor of 0.1 to 0.4 measured at 1000 Hz at temperatures of 10 to 65 °C, on.
- the insulation element does not consist of a monolithic material, but rather combines at least two different materials, which can have a particularly advantageous effect on the structure-borne sound insulation in the electric motor and promote or reduce it.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, umfassend ein Motorgehäuse (1) und einem im Motorgehäuse (1) angeordneten Stator (3), wobei zwischen Stator (3) und Gehäuse (1) ein Dämmelement (2) angeordnet ist, wobei das Dämmelement (2) aus einem Verbundwerkstoff besteht, welcher durch mindestens zwei voneinander unterschiedlichen Werkstoffe gebildet ist.
Description
Körperschallgedämmter Elektromotor
Die Erfindung betrifft einen körperschallgedämmten Elektromotor, insbesondere für den Elektroantrieb eines elektrobetriebenen Fahrzeugs (BEV).
Auftretende Schwingungen im Elektromotor, insbesondere verursacht bzw. übertragen durch Körperschall, verkürzen dessen Lebenserwartung und reduzieren gleichzeitig den Wirkungsgrad und steigern die Temperatur des Systems.
Die DE 10 2015 001 447 Al schlägt die Verwendung eines Entkopplungsrings vor, mit dem eine akustisch verbesserte Kopplung zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse eines Elektromotors gegeben sein soll. Durch die Ausgestaltung der Aussparungen des Entkopplungsrings in Parallelogrammform und aufgrund des Schrägverlaufs der Stege sollen sich bereits über deren Breite und Ausrichtung die Übertragung des betriebsbedingten Körperschalls der Motorkomponenten (Stator, Rotor) zumindest weitestgehend reduzieren lassen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Körperschalldämmung im Elektromotor bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst der Elektromotor ein Motorgehäuse und einen im Motorgehäuse angeordneten Stator, wobei zwischen Stator und Gehäuse ein Dämmelement angeordnet ist, wobei das Dämmelement aus einem Verbundwerkstoff besteht, welcher durch mindestens zwei voneinander unterschiedliche Werkstoffe gebildet ist.
Erfindungsgemäß weist der Verbundwerkstoff mindestens eine Metallschicht und mindestens eine mit der Metallschicht verbundene Polymerschicht auf. Insbesondere weist der Verbundwerkstoff eine Metallschicht und eine mit der Metallschicht verbundene Polymerschicht auf. Alternativ kann auch eine zweite Polymerschicht mit der Metallschicht verbunden sein, so dass die Metallschicht als Zwischenschicht und die beiden Polymerschichten als Deckschichten fungieren. Weist die Polymerschicht adhäsive Eigenschaften auf, kann dann die mit der Polymerschichtfen) in Kontakt stehende Oberfläche/Mantelfläche des Stators und/oder Oberflä-
che/Mantelfläche der Öffnung des Motorgehäuses, in welcher das Dämmelement und der Stator aufgenommen werden, mit dieser angebunden respektive geklebt werden.
Der Verbundwerkstoff weist körperschalldämpfende Eigenschaften auf. Die Dämpfung wird im Sinne der Erfindung über den sogenannten Verlustfaktor ausgedrückt, der nach Norm DIN EN ISO 6721 bestimmt wird. Der Verbundwerkstoff zeigt erfindungsgemäß einen hohen Verlustfaktor über einem breiten Temperaturbereich, insbesondere einen Verlustfaktor von 0,01 bis 1,0 gemessen bei 1000 Hz bei Temperaturen zwischen -10 und 100 °C. Vorzugsweise weist der Verbundwerkstoff einen Verlustfaktor von 0,05 bis 0,5, gemessen bei 1000 Hz bei Temperaturen von -5 bis 90 °C, bevorzugt einen Verlustfaktor von 0,1 bis 0,4 gemessen bei 1000 Hz bei Temperaturen von 10 bis 65 °C, auf.
Im Unterschied zum Stand der Technik besteht das Dämmelement nicht aus einem monolithischen Werkstoff, sondern vereint mindestens zwei voneinander unterschiedliche Werkstoffe, welche sich insbesondere vorteilhaft auf die Körperschalldämmung im Elektromotor auswirken können und diese begünstigen bzw. reduzieren.
Das bei einem Elektromotor noch weitere Komponenten wie Rotor, Antriebswelle usw. vorgesehen sind, ist selbstredend und für den Fachmann selbstverständlich. Erfindungswesentlich ist die Anordnung eines Verbundwerkstoffs zwischen Motorgehäuse und Stator und die damit verbundene vorteilhafte Körperschalldämmung, so dass daher auf diese weiteren Komponenten nicht näher eingegangen wird, welche aber Teil des Elektromotors und auch als solche zu verstehen sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Verbundwerkstoff aus einem zylindrischen geschlitzten Rohr gebildet. Die Abmessung bzw. Dimension des geschlitzten Rohres kann derart gewählt sein, dass dadurch der komplette Stator umgeben respektive ummantelt werden kann und durch den Schlitz, welcher sich bevorzugt parallel in Axialrichtung erstreckt, einfach über den Stator gestülpt und zusammen mit dem Stator in die in dem Motorgehäuse vorgesehene Öffnung eingebracht oder vorher in die entsprechende Öffnung des Motorgehäuses eingeschoben und anschließend der Stator eingebracht werden kann.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist der Verbundwerkstoff aus einem zylindrischen geschlossenen Rohr gebildet. Hierbei ist die Abmessung bzw. Dimension des geschlossenen Rohres derart zu wählen, dass das Rohr entweder vorher auf dem Stator platziert und zusammen mit diesem in die entsprechende Öffnung im Motorgehäuse eingebracht oder zunächst das geschlossene Rohr in der Öffnung platziert und anschließend der Stator eingebracht wird.
Der Verbundwerkstoff ist beispielsweise umformbar, insbesondere tiefziehfähig und/oder streckziehfähig. Im Sinne der Erfindung bedeutet umformbar, insbesondere tiefziehfähig und/oder streckziehfähig, dass diese Prozesse (also Umformen, Tiefziehen, Streckziehen) ohne eine Beschädigung des Verbundwerkstoffs, insbesondere ohne Versagen durch Reißen oder Delamination durchführbar sind.
Somit kann die Erzeugung eines zylindrischen geschlitzten Rohres aus einem beispielsweise flachen Material (Halbzeug) über eine U-O-Formung oder ein Rundwalzverfahren erfolgen. Die Erzeugung eines zylindrischen (einseitig) geschlossenen Rohres kann aus einem beispielsweise flachen Material (Halbzeug, Ronde) über ein Tiefziehen oder ein Drückwalzen erfolgen, wobei nach dem Formprozess eine Trennung des bedingt durch den Formprozess erzeugten Bodens durchgeführt wird.
In einer Ausführung der Erfindung weist der Verbundwerkstoff eine erste und eine zweite Metallschicht mit mindestens einer zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht angeordneten Polymerschicht auf.
In einer Ausführung der Erfindung besteht die Metallschicht des Verbundwerkstoffs aus einer Stahllegierung oder aus einer Aluminiumlegierung. Sowohl als Stahl- als auch als Aluminiumlegierung kommen gängige und dem Fachmann bekannte Güten, welche gute Verformungseigenschaften haben, in Frage. Auch eine Kombination aus einer Stahl- und einer Aluminiumlegierung ist denkbar, wenn der Verbundwerkstoff eine erste und eine zweite Metallschicht aufweist.
Die Metallschichten können gleich aber auch unterschiedlich dick ausgeführt sein.
Die Polymerschicht wirkt insbesondere isolierend und stellt somit vorzugsweise elektrisch isolierende Eigenschaften bereit.
Bei der Verwendung einer Stahllegierung als Metallschicht kann diese mit einer ein- bzw. beidseitigen Korrosionsschutzschicht versehen sein, insbesondere auf Zink- und/oder Aluminium- Basis. Ist eine Korrosionsschutzschicht vorgesehen, kann die Dicke zwischen 0,5 und 20 pm betragen.
In einer Ausführung der Erfindung weist die Metallschicht eine Dicke von mindestens 100 pm und maximal 1500 pm, insbesondere von mindestens 200 pm, vorzugsweise von mindestens 250 pm und bevorzugt von mindestens 300 pm bis zu einer maximalen Dicke von insbesondere maximal 1000 pm, vorzugsweise maximal 750 pm, bevorzugt maximal 600 pm.
In einer Ausführung der Erfindung ist die Polymerschicht ein viskoelastischer Klebstoff. Insbesondere ist der Klebstoff ein Klebstoff auf Acrylat-Basis.
In einer Ausführung der Erfindung weist die Polymerschicht eine Dicke von mindestens 20 pm bis maximal 1500 pm, insbesondere mindestens 25 pm, vorzugsweise mindestens 40 pm bis insbesondere maximal 1000 pm, vorzugsweise maximal 500 pm, bevorzugt maximal 250 pm, besonders bevorzugt maximal 100 pm, auf.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder Fahrzeug mit Hybridantrieb, insbesondere ein Personenfahrzeug, Nutzfahrzeug, Sonderfahrzeug, vorzugsweise Bus, Omnibus, ein Gleis-gebundenes Fahrzeug, vorzugsweise Straßenbahn oder personenbefördernder Waggon, enthaltend einen Elektromotor wie oben beschrieben.
Die einzige Figur 1 zeigt eine grob schematische Darstellung von Komponenten eines Elektromotors. Im Detail umfasst der Elektromotor ein Motorgehäuse (1), ein Dämmelement (2) und einen Stator (3). Weitere Komponenten, wie zum Beispiel Rotor usw., welche ein betriebsfähigen Elektromotor benötigt, sind nicht dargestellt. Das Motorgehäuse (1) weist eine nicht dargestellte Öffnung auf, in welcher der Stator (3) eingeschoben wird. Zwischen Stator (3) und Motorgehäuse (1) ist ein Dämmelement (2), welches vorzugsweise als zylindrisch geschlitztes oder zylindrisch geschlossenes Rohr ausgeführt ist, angeordnet. Das Dämmelement (2) besteht aus einem Verbundwerkstoff, welcher durch mindestens zwei voneinander unterschiedliche Werkstoffe gebildet ist, wobei der Verbundwerkstoff mindestens eine Metallschicht und mindestens eine mit der Metallschicht verbundene Polymerschicht, bevorzugt der Verbundwerkstoff eine erste und eine zweite Metallschicht mit mindestens einer zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht angeordneten Polymerschicht aufweist.
Besonders bevorzugt und hier nicht dargestellt, besteht der Verbundwerkstoff aus zwei Metallschichten aus einer Stahllegierung mit jeweils einer Dicke von 600 pm und einer dazwischen angeordneten acrylatbasierten Polymerschicht mit einer Dicke von 40 pm. Der Verbundwerk- stoff weist weiter bevorzugt einen Verlustfaktor von 0,1 bis 0,4 gemessen bei 1000 Hz bei Temperaturen von 10 bis 65 °C auf.
Claims
1. Elektromotor, umfassend ein Motorgehäuse (1) und einen im Motorgehäuse (1) angeordneten Stator (3), wobei zwischen Stator (3) und Motorgehäuse (1) ein Dämmelement (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (2) aus einem Verbundwerkstoff besteht, welcher durch mindestens zwei voneinander unterschiedliche Werkstoffe gebildet ist, wobei der Verbundwerkstoff mindestens eine Metallschicht und mindestens eine mit der Metallschicht verbundene Polymerschicht aufweist, wobei der Verbundwerkstoff einen Verlustfaktor von 0,01 bis 1,0 gemessen bei 1000 Hz bei Temperaturen zwischen -10 und 100 °C aufweist, ermittelt nach DIN EN ISO 6721.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Verbundwerkstoff aus einem zylindrischen geschlitzten Rohr oder aus einem zylindrischen geschlossenen Rohr gebildet ist.
3. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundwerkstoff eine erste und eine zweite Metallschicht mit mindestens einer zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht angeordneten Polymerschicht aufweist.
4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht aus einer Stahllegierung oder aus einer Aluminiumlegierung besteht.
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht eine Dicke zwischen 100 pm und 1000 pm aufweist.
6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerschicht ein viskoelastischer Klebstoff ist.
7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerschicht eine Dicke zwischen 20 pm und 1500 pm aufweist.
8. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug enthaltend einen Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Fahrzeug mit Hybridantrieb enthaltend einen Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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