EP4702650A1 - Statoreinheit einer antriebseinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoreinheit (1) einer Antriebseinheit (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen ersten Stator (3) mit einem ersten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass (5); - einen zweiten Stator (4) mit einem zweiten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass (6); und - ein Statorgehäuse (7); wobei der erste Stator (3) und der zweite Stator (4) axial in Reihe angeordnet sind. Die Statoreinheit (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (1) eine zentrale Kühlmittelzuführung (8) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in dem Statorgehäuse (7) angeordnet ist und mit dem ersten Statorkühlmitteldurchlass (5) und der zweiten Statorkühlmitteldurchlass (6) jeweils in einer separaten fluidischen Verbindung zur Versorgung mit einem Kühlfluid steht. Die vorgeschlagene Statoreinheit ist besonders kostengünstig herstellbar und ermöglicht eine effiziente Kühlung der Komponenten der Statoreinheit.

Description

Statoreinheit einer Antriebseinheit

Die Erfindung betrifft eine Statoreinheit einer Antriebseinheit, sowie eine Antriebseinheit mit einer solchen Statoreinheit.

Aus der industriellen Praxis sind elektrische Antriebseinheiten mit ein oder zwei elektrischen Maschinen bekannt. Beispielsweise werden elektrische Antriebseinheiten mit zwei elektrischen Maschinen in Kraftfahrzeugen, bevorzugt Hybridfahrzeugen, als Getriebe und/oder zur Rekuperation von Energie genutzt. In solchen Fällen ist entsprechend eine elektrische Maschine als Antriebsmaschine ausgeführt und eine elektrische Maschine als Generator. Beide elektrischen Maschinen umfassen entsprechend jeweils einen Stator und einen Rotor. Zur Kühlung wird der Stator meist von Außen mit Kühlmittel besprüht. Eine solche Kühlung hat den Nachteil, dass die heißesten Stellen des Stators, beispielsweise im Bereich der Statorwicklungen nicht ausreichend gekühlt werden. Dies führt zu einer ineffizienten Kühlung und hohen Temperaturunterschieden innerhalb des Stators.

Um diesem Problem zu begegnen, ist beispielsweise für Ein-Maschinen- Antriebseinheiten bekannt, das Kühlfluid durch Statornuten zu leiten, um eine direktere Kühlung an den heißesten Stellen des Stators zu ermöglichen. Auch ist bekannte eine solche Kühlung über die Statornuten auf eine Zwei-Maschinen- Antriebseinheit zu übertragen, bei welcher beide Statoreinheiten radial ineinander angeordnet sind, also keinen axialen Versatz aufweisen.

Für eine Bauform, bei welcher die beiden elektrischen Maschinen axial hintereinander, also zueinander versetzt angeordnet sind, besteht bisher keine Möglichkeit eine solche Kühlung über die Statornuten umzusetzen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.

Die Erfindung betrifft eine Statoreinheit einer Antriebseinheit, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen ersten Stator mit einem ersten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass;

- einen zweiten Stator mit einem zweiten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass; und

- ein Statorgehäuse; wobei der erste Stator und der zweite Stator axial in Reihe angeordnet sind.

Die Statoreinheit ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit eine zentrale Kühlmittelzuführung aufweist, welche zumindest abschnittsweise in dem Statorgehäuse angeordnet ist und mit dem ersten Statorkühlmitteldurchlass und der zweiten Statorkühlmitteldurchlass jeweils in einer separaten fluidischen Verbindung zur Versorgung mit einem Kühlfluid steht.

Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.

Die nun vorgeschlagene Statoreinheit ist als Teil einer Antriebseinheit ausgelegt und weist zumindest einen ersten Stator, einen zweiten Stator und ein Statorgehäuse auf. Dabei weist der erste Stator einen ersten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass auf. Der zweite Stator weist einen zweiten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass auf. Der erste Stator und der zweite Stator sind dabei axial in Reihe geschaltet, das heißt, sie sind axial hintereinander angeordnet und nicht axial überlappend. Die Statoreinheit weist eine zentrale Kühlmittelzuführung auf, welche zumindest abschnittsweise in dem Statorgehäuse angeordnet. Dabei steht die zentrale Kühlmittelzuführung jeweils separat in fluidischer Verbindung mit dem ersten Statorkühlmitteldurchlass und dem zweiten Statorkühlmitteldurchlass, um den ersten Stator und den zweiten Stator mittels der zentralen Kühlmittelzuführung mit einem Kühlfluid zu versorgen.

Die Antriebseinheit ist beispielsweise eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt eines Hybridfahrzeugs. Beispielsweise ist die Antriebseinheit ein elektrisches Getriebe.

Die beiden elektrischen Arbeitsmaschinen sind Generatoren und/oder elektrische Antriebsmaschinen. Bevorzugt ist die erste elektrische Arbeitsmaschine ein Generator und die zweite elektrische Arbeitsmaschine eine elektrische Antriebsmaschine. Beide elektrischen Arbeitsmaschinen weisen eine Rotoraufnahme auf, in welcher in einem monierten Zustand jeweils ein Rotor rotierbar aufgenommen ist. In einem Ausführungsbeispiel sind der erste Rotor und der zweite Rotor drehfest miteinander verbunden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind der erste Rotor und der zweite Rotor relativ zueinander rotierbar.

Die Rotoren sind bevorzugt um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar, welche die Axialrichtung definiert. Bevorzugt sind die Statoren entsprechend koaxial zueinander und der Rotationsachse angeordnet. Die Statoren umfassen beispielsweise Blechpakete mit Statornuten und Statorwicklungen, welche in den Statornuten verlaufend um die Blechpakete gewickelt sind.

Beispielsweise ist durch einen Bestromung der Statorwicklungen ein Magnetfeld erzeugbar. Mittels des Magnetfeldes ist im Zusammenspiel mit Permanentmagneten des Rotors der Rotor in Rotation versetzbar beziehungsweise ein Drehmoment mittels des Rotors erzeugbar. Alternativ oder zusätzlich ist mittels einer Rotation des Rotors, durch das Zusammenspiel zwischen den Permanentmagneten und Statorwicklungen ein Strom in den Statorwicklungen induzierbar. Bei der Umsetzung von Strom in Drehmoment oder umgekehrt, im Folgenden auch als Drehmomentwandeln bezeichnet, entsteht Wärme. Diese Wärme wird mittels eines Kühlfluids abgeführt. Zur Führung des Kühlfluid durch die Statoren ist jeweils eine axial verlaufende Statorkühlmitteldurchlass in den Statoren vorgesehen.

Bevorzugt ist ein solches Kühlfluid eine dielektrische Flüssigkeit. Einige Komponenten sind mit dem Begriff Kühlmittel- bezeichnet, dies schließt nicht jedoch nicht eine Ausführungsform aus, in welcher die Statoreinheit beziehungsweise die Antriebseinheit mit einem Kältemittel kühlbar ist. Entsprechend ist das Kühlfluid ein Kühlmittel oder ein Kältemittel. Beispielsweise ist das Kühlfluid in einer Kühleinheit rückkühlbar.

Beide Statorkühlmitteldurchlässe sind nun über eine gemeinsame zentrale Kühlmittelzuführung mit dem Kühlfluid versorgbar. Bevorzugt ist die zentrale Kühlmittelzuführung von dem Statorgehäuse ausgebildet oder in dem Statorgehäuse angeordnet. Die Statorkühlmitteldurchlässe stehen dabei jeweils in separater fluidischer Verbidnung mit der zentralen Kühlmittelzuführung. Separat heißt vorliegend, dass das Kühlfluid nicht durch einen Statorkühlmitteldurchlass geleitet wird, um zu dem anderen Statorkühlmitteldurchlass zu gelangen. Dazu ist die Kühlmittelzuführung zentral, bevorzugt in axialer Richtung zwischen den beiden Statoren, angeordnet.

Somit sind zwei axial in Reihe angeordnete Statoren effizient kühlbar. Mittels der Statorkühlmitteldurchlässe sind die Statoren an den besonders heißen Stellen kühlbar.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass die fluidische Verbindung an den beiden Statorkühlmitteldurchlässen jeweils in axialer Richtung zwischen den beiden Statoren angeordnet ist.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die fluidische Verbindung zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung und den Statorkühlmitteldurchlässen in axialer Richtung jeweils zwischen den beiden Statoren angeordnet ist. Das heißt die fluidische Verbindung ist jeweils an einem axialen Ende beziehungsweise auf einer axialen Seite des jeweiligen Statorkühlmitteldurchlasses angeordnet, welche in Richtung des jeweils anderen Stators ausgerichtet ist. Bevorzugt ist die zentrale Kühlmittelzuführung axial zwischen den beiden Statoren angeordnet und die fluidischen Verbindungen davon abgehend nach axial außen. Das heißt, dass beide Statoren beziehungsweise beide Statorkühlmitteldurchlässe von einer axial zentralen Position nach außen durchströmbar sind.

Eine solche Ausführungsform ermöglicht einen einfachen und komponentenarmen Aufbau der Statoreinheit.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass der erste Statorkühlmitteldurchlass Statornuten und/oder Statorbohrungen in dem ersten Stator umfasst, und/oder der zweite Statorkühlmitteldurchlass Statornuten und/oder Statorbohrungen in dem zweiten Stator umfasst.

Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der erste Statorkühlmitteldurchlass Statornuten und/oder Statorbohrungen. Alternativ oder zusätzlich umfasst der zweite Statorkühlmitteldurchlass Statornuten und/oder Statorbohrungen.

Bevorzugt erstrecken sich die Statornuten und/oder Statorbohrungen axial durch die Blechpakete der Statoren. Bevorzugt steht somit ein durch eine Statornut strömendes Kühlfluid in direktem Kontakt mit der Statorwicklung.

Gemäß dieser Ausführungsform ist eine besonders effiziente Kühlung mittels eines direkten Anströmens der heißesten Stellen des Stators umsetzbar.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass die Statoreinheit zumindest einen Statordeckel aufweist, welcher einen Statornassraum eines betreffenden Stators in dem Statorgehäuse abschließt, wobei der zumindest eine Statordeckel eine Kühlmittelverbindung zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung und dem ersten Statorkühlmitteldurchlass der betreffenden Stators ausbildet, wobei bevorzugt der Statornassraum Teil der Kühlmittelverbindung des betreffenden Statordeckels ist und besonders bevorzugt zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung eingerichtet ist.

Gemäß dieser Ausführungsform weist die Statoreinheit zumindest einen Statordeckel auf. Der Statordeckel schließt einen Statornassraum des betreffenden Stators in dem Statorgehäuse ab. Ferner bildet der Statordeckel eine Kühlmittelverbindung zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung und dem ersten Statorkühlmitteldurchlass aus. Bevorzugt ist dabei der Statornassraum Teil der Kühlmittelverbindung des betreffenden Statordeckels. Besonders bevorzugt ist der Statornassraum zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung eingerichtet.

Die Statoreinheit weist also den ersten Statordeckel, welcher den ersten, bevorzugt ringförmigen, Statornassraum des ersten Stators in dem Statorgehäuse abschließt, und/oder den zweiten, bevorzugt ringförmigen, Statordeckel, welcher den zweiten Statornassraum des zweiten Stators in dem Statorgehäuse abschließt, auf. Die Statordeckel sind jeweils axial innen des jeweiligen Stators, also in Richtung des jeweils anderen Stators angeordnet.

Dabei bildet der erste Statordeckel eine erste Kühlmittelverbindung zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung und dem ersten Statorkühlmitteldurchlass aus und/oder der zweite Statordeckel bildet eine zweite Kühlmittelverbindung zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung und dem zweiten Statorkühlmitteldurchlass aus. Bevorzugt weist die erste Kühlmittelverbindung und/oder die zweite Kühlmittelverbindung eine tangentiale und/oder eine axiale Erstreckung auf.

Bevorzugt ist der erste Statornassraum und/oder der zweite Statornassraum Teil der ersten Kühlmittelverbindung beziehungsweise der zweiten Kühlmittelverbindung sind und besonders bevorzugt zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung eingerichtet, also vor dem Eintritt des Kühlfluids in den jeweiligen Stator/ beziehungsweise den jeweiligen Statorkühlmitteldurchlass. Bevorzugt ist je Stator zumindest ein Statordeckel vorgesehen.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass der zumindest eine Statordeckel unter einer Vorspannung zwischen dem Statorgehäuse und dem betreffenden Stator eingespannt ist, und wobei bevorzugt der zumindest Statordeckel im Querschnitt C-förmigen ist, aus Kunststoff ist und/oder einen Gummidichtring umfasst, mittels welchem der ebendieser Statordeckel gegen das Statorgehäuse oder den Stator abgedichtet ist, um zumindest Teile der Vorspannung zu erzeugen.

Gemäß dieser Ausführungsform steht der zumindest eine Statordeckel unter einer Vorspannung. Beispielsweise ist der Statordeckel zwischen dem jeweiligen Stator und dem Statorgehäuse derart eingeklemmt, dass dadurch die Vorspannung besteht.

Bevorzugt weist der Statordeckel eine Form auf, welche eine Federwirkung ermöglicht beziehungsweise verbessert und gleichzeitig einen Statornassraum definiert. Beispielsweise ist der Statordeckel im Querschnitt C-förmig beziehungsweise ein ringförmiger Statordeckel ist in tangentialer Blickrichtung im Querschnitt C-förmig.

Bevorzugt umfasst der Statordeckel aus einem Material, welches die Federwirkung ermöglicht beziehungsweise verbessert. Ein solches Material ist bevorzugt elastisch, erzeugt bei einer elastischen Verformung eine hohe Rückstellkraft und weist eine geringe Relaxation auf. Beispielsweise ist ein solches Material ein Kunststoff.

Bevorzugt umfasst der zumindest eine Statordeckel zumindest einen Gummidichtring, welcher umlaufend an zwischen dem Statordeckel und dem Statorgehäuse angeordnet ist und diese gegeneinander abdichtet. Alternativ oder zusätzlich umfasst der zumindest eine Statordeckel zumindest einen Gummidichtring, welcher umlaufend an zwischen dem Statordeckel und dem jeweiligen Stator angeordnet ist und diese gegeneinander abdichtet. Bevorzugt ist ein solcher Gummidichtring zwischen den Blechpaketen des Stators und dem Statordeckel angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Gummidichtring radial außerhalb des Statornassraums angeordnet. Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, wobei die zentrale Kühlmittelzuführung einen Radialabschnitt umfasst, welcher sich von radial außen nach radial innen, bevorzugt bis zu der fluidischen Verbindung mit dem zumindest einen Statordeckel, erstreckt und in Axialrichtung zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator angeordnet ist.

Gemäß dieser Ausführungsform ist axial zwischen den beiden Statoren ein radial verlaufender Radialabschnitt der Kühlmittelzuführung angeordnet.

Bevorzugt erstreckt sich der Radialabschnitt der Kühlmittelzuführung von radial außen nach radial innen bis zu einem Radius, auf welchem die zumindest eine Kühlmittelverbindung angeordnet ist. Wenn, in der bevorzugten Ausführungsform je eine Kühlmittelverbindungen je Stator vorgesehen ist, erstreckt sich der Radialabschnitt bevorzugt bis zu einem Radius an dem eine der Kühlmittelverbindungen, bevorzugt die radial innere der beiden Kühlmittelverbindungen, angeordnet ist.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass der erste Stator und der zweite Stator durch einen axialen Zwischenraum axial voneinander beabstandet sind, in dem axialen Zwischenraum ein sich radial erstreckender Gehäusezwischenabschnitt des Statorgehäuses angeordnet ist, an welchem bevorzugt der zumindest eine Statordeckel abgestützt ist.

Gemäß dieser Ausführungsform sind der erste Stator und der zweite Stator axial voneinander beabstandet, sodass zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator ein axialer Zwischenraum angeordnet ist. In dem axialen Zwischenraum zwischen den beiden Statoren ist ein sich radialer erstreckender Gehäusezwischenabschnitt angeordnet. Der Gehäusezwischenabschnitt unterteilt somit den Aufnahmeraum des Statorgehäuses axial in zwei Abschnitte, in welchen jeweils ein Stator aufgenommen ist. Beispielsweise sind die beiden Statoren zur Montage von gegenüberliegenden axialen Seiten in das Statorgehäuse einschiebbar. Beispielsweise wird in einem Vormontageschritt der jeweilige Statordeckel auf den Stator aufgesetzt. Bevorzugt ist liegen Statordeckel in axialer Richtung an dem Gehäusezwischenabschnitt an beziehungsweise sind gegen Gehäusezwischenabschnitt gedrückt, um die Vorspannung bereitzustellen.

In dem Gehäusezwischenabschnitt ist beispielsweise ein Teil des Radialabschnitts der zentralen Kühlmittelzuführung angeordnet. Bevorzugt ist Teil des Radialabschnitts durch den Gehäusezwischenabschnitt ausgebildet.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass der zumindest eine Statordeckel in dem axialen Zwischenraum angeordnet ist. der erste Statordeckel und/oder der zweite Statordeckel in dem axialen Zwischenraum angeordnet sind.

Gemäß dieser Ausführungsform ist nun der zumindest einen Statordeckel in dem axialen Zwischenraum angeordnet, bevorzugt sind beide Statordeckel in dem axialen Zwischenraum angeordnet. Bevorzugt liegen die Statordeckel dabei mit einer von dem jeweiligen Stator weg weisenden Seite an dem Gehäusezwischenabschnitt des Statorgehäuses an, beziehungsweise drücken gegen diesen, um die Vorspannung zu erzeugen.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel drücken die Statordeckel mit den von den jeweils von den Statoren weg weisenden Seiten gegeneinander. Auch mittels dieses Ausführungsbeispiels ist eine Vorspannung der Statordeckel bereitstellbar.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Statoreinheit vorgeschlagen, dass zwischen zumindest einer beiden Statorkühlmitteldurchlass und der zentralen Kühlmittelzuführung eine Fluidstromregulierungseinheit angeordnet ist, mittels welcher eine Aufteilung des Kühlfluids zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator definierbar ist, wobei die Fluidstromregulierungseinheit bevorzugt eine Drossel ist.

Gemäß dieser Ausführungsform ist eine erste Fluidstromregulierungseinheit zwischen einem ersten Statorkühlmitteldurchlass und der zentralen Kühlmittelzuführung angeordnet und/oder eine zweite Fluidstromregulierungseinheit zwischen dem zweiten Statorkühlmitteldurchlass und der zentralen Kühlmittelzuführung angeordnet. Es ist/sind also zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei, besonders bevorzugt genau zwei Fluidstromregulierungseinheiten umfasst. Mittels der zumindest einen Fluidstromregulierungseinheit ist eine Aufteilung des Kühlfluids zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator definierbar.

Bevorzugt ist die zumindest eine Fluidstromregulierungseinheit eine Drossel. In einem solchen Ausführungsbeispiel ist die Aufteilung des Kühlfluids auf die beiden Statoren passiv durch den Strömungsquerschnitt der zumindest einen Drossel definiert.

Alternativ ist die zumindest eine Fluidstromregulierungseinheit ein steuerbares Ventil. In einem solchen Ausführungsbeispiel ist ein Kühlfluidstrom durch den ersten Stator beziehungsweise zweiten Stator aktiv steuerbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Antriebseinheit vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine Statoreinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;

- einen ersten Rotor, welcher zum Drehmomentwandeln in magnetischer Verbindung mit dem ersten Stator steht;

- einen zweiten Rotor, welcher zum Drehmomentwandeln in magnetischer Verbindung mit dem zweiten Stator steht;

- eine erste Welle, welche drehmomentfest mit dem ersten Rotor verbunden ist; und

- eine zweite Welle, welche drehmomentfest mit dem zweiten Rotor verbunden ist.

Gemäß diesem Aspekt ist nun eine Antriebseinheit vorgeschlagen, welche einen Statoreinheit, einen ersten Rotor, einen zweiten Rotor und zumindest eine Welle, welche drehmomentfest mit einem, oder jeweils einem Rotor, verbunden ist, aufweist.

Die Statoreinheit ist dabei einen Statoreinheit gemäß der vorstehenden

Beschreibung. Bevorzugt weist die Antriebseinheit eine erste Welle auf, welche drehmomentfest mit dem ersten Rotor verbunden ist, und eine zweite Welle, welche drehmomentfest mit dem zweiten Rotor verbunden ist.

Die Antriebseinheit ist beispielsweise eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt eines Hybridfahrzeugs. Beispielsweise ist die Antriebseinheit ein elektrisches Getriebe.

Bevorzugt ist zumindest eine der Wellen eine Hohlwelle, in welcher die jeweils andere Welle drehbar aufgenommen ist. Bevorzugt ist in zumindest einer der beiden Wellen, bevorzugt zumindest in der Inneren der beiden Wellen, eine axiale Kühlmittelleitung ausgebildet, mittels welcher der erste Rotor und/oder der zweite Rotor kühlbar ist.

Von der axialen Kühlmittelleitung sind beispielsweise Stichleitungen ausgebildet, um die Rotoren zu kühlen.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebseinheit vorgeschlagen, dass eine erste elektrische Arbeitsmaschine aus dem ersten Rotor und dem ersten Stator ein Generator ist, und eine zweite elektrische Arbeitsmaschine aus dem zweiten Rotor und dem zweiten Stator eine Antriebsmaschine ist.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

Fig. 1 : perspektivische Querschnittansicht einer Antriebseinheit mit einer Statoreinheit;

Fig. 2: eine Detailansicht der Querschnittsansicht nach Fig. 1 ;

Fig. 3: eine Querschnittsansicht der Antriebseinheit nach Fig. 1 ;

Fig. 4: eine Querschnittansicht der Antriebseinheit aus Fig. 1 ; Fig. 5: eine Detaildarstellung der Querschnittansicht aus Fig. 1 ;

Fig. 6: freigelegte Darstellung des ersten Stators und des zweiten Stators nach Fig. 1 ;

Fig. 7: ein zweiter Statordeckel der Antriebseinheit nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 8: eine Detailansicht des zweiter Statordeckels nach Fig. 7;

Fig. 9: eine Detailansicht des zweiter Statordeckels nach Fig. 7 in einer Schnittansicht;

Fig. 10: den ersten Statordeckel der Antriebseinheit nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 11 : eine Detailansicht des ersten Statordeckels nach Fig. 10; und Fig. 12: eine Detailansicht des ersten Statordeckels nach Fig. 11 .

In Fig. 1 ist eine perspektivische Querschnittansicht einer Antriebseinheit 2 mit einer Statoreinheit 1 und einer Rotoreinheit. Die Querschnittansicht zeigt die Antriebseinheit 2 mit Blickrichtung orthogonal zur Axialrichtung. Dabei erläuft der Querschnitt durch ein Statorgehäuse 7 der Statoreinheit 1 nicht entlang einer gerade Ebene, sondern das Statorgehäuse 7 ist abschnittsweise weiter ausgeschnitten, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.

Die Statoreinheit 1 umfasst einen ersten Stator 3 und einen zweiten Stator 4. Die Rotoreinheit umfasst einen ersten Rotor 22 mit einer ersten Welle 24 und einen zweiten Rotor 23 mit einer zweiten Welle 25. Dabei steht der erste Rotor 22 in einer drehomomentwandelnden Verbindung mit dem ersten Stator 3 und zweite Rotor 23 steht in einer drehomomentwandelnden Verbindung mit dem zweiten Stator 4. Drehmomentwandelnd ist hier so zu verstehen, dass ein elektrischer Strom in ein Drehmoment wandelbar ist oder umgekehrt. Bevorzugt ist eine erste elektrische Arbeitsmaschine 26, welchen den ersten Stator 3 und den ersten Rotor 22 umfasst, dazu ausgelegt, ein Drehmoment in dem ersten Rotor 22 in einen Strom in dem ersten Stator 3 zu wandeln. Dabei ist eine zweite elektrische Arbeitsmaschine 27 dazu eingerichtet, einen Strom in dem zweiten Stator 4 in ein Drehmoment in dem zweiten Rotor 23 zu wandeln. Mit anderen Worten, die erste elektrische

Arbeitsmaschine 26 ist ein Generator und die zweite elektrische Arbeitsmaschine 27 ist eine Antriebsmaschine. Darstellungsgemäß ist die erste elektrische Arbeitsmaschine 26 links und die zweite elektrische Arbeitsmaschine 27 rechts dargestellt.

Mittels einer solchen Antriebseinheit 2 ist beispielsweise ein elektrisches Getriebe, welches ausgelegt ist, um ein Eingangsdrehmoment an dem Generator in ein Ausgangsdrehmoment an der Antriebsmaschine, mittels einer Zwischenumwandlung in elektrischen Strom, zu wandeln.

Beide Statoren 3,4 umfassen Blechpakete 32 aus mehrlagigen Statorblechen. Die Statorbleche sind beispielsweise ringförmig angeordnet und bilden Statorzähne aus, um welche Statorwicklungen 33 gewickelt sind. In Axialrichtung verlaufen die Statorwicklungen 33 entsprechend durch Statornuten 9, welche zwischen den Statorzähnen ausgebildet sind.

Die beiden Rotoren 22,23 umfassen jeweils Permanentmagnete und sind drehmomentfest mit jeweils einer Welle 24,25 verbunden. Darstellungsgemäß ist die erste Welle 24 des ersten Rotors 22 innerhalb der zweiten Welle 25 angeordnet. Beide Wellen 24,25 sind als Hohlwellen ausgebildet. In dem entsprechenden Hohlraum der ersten Welle 24 ist eine axiale Kühlmittelleitung 28 angeordnet. In dem entsprechenden Hohlraum der zweiten Welle 25 ist die erste Welle 24 angeordnet.

Das Statorgehäuse 7 weist einen Gehäusezwischenabschnitt 19 auf, welcher das Statorgehäuse 7 axial in zwei Abschnitte unterteilt. In jedem der beiden Abschnitte ist entsprechend einer der beiden Statoren 3,4 angeordnet. Beide Statoren 3,4 umfassen einen Statornassraum 12,13. Der Statornassraum 12,13 ist bevorzugt fluiddicht gegenüber der Umgebung abgedichtet und zur Aufnahme eines Kühlfluids eingerichtet. Das Kühlfluid ist bevorzugt eine dielektrische Flüssigkeit und wird in einem Kühlkreislauf, beispielsweise mit einer Pumpe und einer Rückkühleinrichtung gefördert.

Die Kühlfluidversorgung der Statoren 3,4 erfolgt über eine zentrale Kühlmittelzuführung 8. Diese zentrale Kühlmittelzuführung 8 verläuft durch das Statorgehäuse 7. Mittels jeweils einer Kühlmittelverbindung 14,15 sind Statorkühlmitteldurchlässe 5,6 der Statoren 3,4 fluidisch mit der Kühlmittelzuführung 8 verbunden. Eine erste Kühlmittelverbindung 14 verbindet also die zentrale Kühlmittelzuführung 8 mit dem ersten Statorkühlmitteldurchlass 5 und eine zweite Kühlmittelverbindung 15 die zentrale Kühlmittelzuführung 8 mit dem zweiten Statorkühlmitteldurchlass 6 (hier nicht dargestellt, vgl. beispielsweise Fig. 6).

Die zentrale Kühlmittelzuführung 8 weist einen Radialabschnitt 17 in dem Statorgehäuse 7 auf. Von dem Radialabschnitt 17 zweigen an einem radial inneren Ende zwei Axialabschnitte in entgegengesetzte Richtungen ab. Daran schließen sich wiederum die Kühlmittelverbindungen 14,15 an. Der Radialabschnitt 17 ist entsprechend in Axialrichtung zwischen den beiden Statoren 3,4 angeordnet.

Die Statorkühlmitteldurchlässe 5,6 erstrecken sich axial durch den jeweiligen Stator 3,4. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind die Statorkühlmitteldurchlässe 5,6 in den Statornuten 9 angeordnet, beziehungsweise von den Statornuten 9 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind weitere Statordurchlässe in den Statoren 3,4 vorgesehen, mittels welchen das Kühlfluid in Axialrichtung durch die Statoren 3,4 leitbar ist. Beispielsweise sind zusätzliche Bohrungen in den Statorblechen beziehungsweise Blechpaketen 32 angeordnet.

Der Statornassraum 12,13 der Statoren 3,4 ist jeweils entlang der Axialrichtung durch einen Statordeckel 10,11 abgeschlossen. Dabei sind die Statordeckel 10,11 axial zwischen den beiden Statoren 3,4 angeordnet, also in einem axialen Zwischenraum 18.

Die Statordeckel 10,11 sind axial zwischen dem jeweiligen Stator 3,4 und dem Gehäusezwischenabschnitt 19 verspannt. Dies ermöglicht eine einfache Montage und Abdichtung der Statornassräume 12,13.

Die erste Kühlmittelverbindung 14, welche den ersten Statornassraum 12 mit der zentralen Kühlmittelzuführung 8 verbindet, schließt darstellungsgemäß ebenfalls an eine Rotorkühlmittelzufuhr 29 an. Dabei ist die Rotorkühlmittelzufuhr 29 radial außen an dem ersten Stator 3 vorbeigeführt und am äußeren, darstellungsgemäß linken, axialen Ende der Antriebseinheit 2 nach radial innen geführt, um dort an eine Rotorkühlung anzuschließen. In Fig. 2 ist eine Detailansicht der Querschnittansicht nach Fig. 1 dargestellt. Dabei ist nur die Hälfte oberhalb der Rotationsachse 31 der im Wesentlichen rotationssymmetrischen Antriebseinheit 2 dargestellt. Insoweit sei auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Ferner sind Indikatorlinien für die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Querschnittansichten dargestellt.

In Fig. 3 ist eine Querschnittansicht der Antriebseinheit 2 aus Fig. 1 gezeigt. Dabei ist die dargestellte Blickrichtung parallel zur Rotationsachse 31 ausgerichtet. Der Schnitt verläuft dabei gemäß der linken in Fig. 2 darstellten Schnittlinie durch den ersten Stator 3.

In Fig. 4 ist eine Querschnittansicht der Antriebseinheit 2 aus Fig. 1 gezeigt. Dabei ist die dargestellte Blickrichtung parallel zur Rotationsachse 31 ausgerichtet. Der Schnitt verläuft dabei gemäß der rechten in Fig. 2 darstellten Schnittlinie durch den zweiten Stator 4.

In Fig. 5 ist eine Detaildarstellung der Querschnittansicht aus Fig. 1 gezeigt. Dabei ist besonders die Abdichtung der Statornassräume gegen die Statorbleche der Statoren 3,4 erkennbar. Dazu ist jeweils zwischen dem ersten Blechpaketen 32 des Stators 3 und dem ersten Statordeckel 10 und den Blechpaketen 32 des zweiten Stators 4 und dem zweiten Statordeckel 11 ein Gummidichtring 16 angeordnet.

Durch die bereits beschriebene Vorspannung der Statordeckel 10,11, sind die Statornassräume 12,13 abgedichtet.

In Fig. 6 ist eine freigelegte Darstellung des ersten Stators 3 und des zweiten Stators 4 der Statoreinheit 1 nach Fig. 1 . Dabei ist die Ansicht gegenüber Fig. 1 gedreht, sodass der erste Stator 3 darstellungsgemäß links angeordnet ist und der zweite Stator 4 rechts. In der Darstellung lässt sich insbesondere die Anordnung der Kühlmittelverbindungen 14,15 erkennen. Ferner ist erkennbar, dass die ringförmigen Statordeckel 10,11 einen Nassraum um die Statorwicklungen 33 bilden, sodass diese mittels eines Kühlfluids kühlbar sind. Durch die ebenfalls erkennbaren Statornuten 9 verlaufen die Statorwicklungen 33 in Axialrichtung und das Kühlfluid ist durch die Statoren 3,4 in Axialrichtung entlang der Statorwicklungen 33 leitbar. Dem Statornassraum 12,13 wird das Kühlfluid darstellungsgemäß in einer annähernd tangentialen Richtung zugeführt. Dies führt zu einer guten Verteilung des Kühlfluids über den Umfang der Statoren 3,4 beziehungsweise der Statornassräume 12,13 und somit zu einer gleichmäßigen Durchströmung aller Statornuten 9 mit Kühlfluid.

Die Rotoren 22,23 sind hier nicht dargestellt, sodass die Rotoraufnahme 30 der Statoreinheit 1 leer ist.

In Fig. 7 ist der zweiter Statordeckel 11 der Antriebseinheit 2 nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der zweite Statordeckel 11 ist beispielsweise aus Kunststoff und weist einen tangentialen Einlaufbereich als Kühlmittelverbindung 15 auf. Außenliegende Rippen stablisieren den zweiten Statordeckel 11.

In Fig. 8 ist einen Detailansicht des zweiten Statordeckels 11 aus Fig. 7 gezeigt. Dabei ist der zweite Statordeckel 11 hier mit Blickrichtung von dem zweiten Statornassraum 13 aus gezeigt. Somit ist die im Querschnitt U-förmige Form des zweiten Statordeckels 11 erkennbar. Eine passive Drossel 21 mit einem gegenüber der zweiten Kühlmittelverbindung 15 reduzierten Strömungsquerschnitt definiert, wie viel Kühlfluid im Betrieb in den zweiten Statordeckel 11 und somit in den zweiten Statornassraum 13 und durch den zweiten Stator 4 strömt.

In Fig. 9 ist eine weitere Detailansicht des zweiten Statordeckels 11 nach Fig. 7 in einer Schnittansicht. Darin ist die Verengung des Strömungsquerschnitts durch die zweite Drossel 21 deutlich erkennbar.

In Fig. 10 ist der erste Statordeckel 10 der Antriebseinheit 2 nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der erste Statordeckel 10 ist beispielsweise aus Kunststoff und weist einen tangentialen Einlaufbereich als Kühlmittelverbindung 14 auf. Außenliegende Rippen stabilisieren den ersten Statordeckel 10.

Von der ersten Kühlmittelverbindung 14 zweigt weiterhin die Rotorkühlmittelzufuhr 29 ab. In Fig. 11 ist einen Detailansicht des ersten Statordeckels 10 aus Fig. 10 gezeigt.

Dabei ist der erste Statordeckel 10 hier mit Blickrichtung von dem ersten Statornassraum 12 aus gezeigt. Somit ist die im Querschnitt C-förmige Form des ersten Statordeckels 10 erkennbar, mit einer tangentialen Blickrichtung. Eine passive Drossel 20 mit einem gegenüber der ersten Kühlmittelverbindung 14 reduzierten

Strömungsquerschnitt definiert, wie viel Kühlfluid in den ersten Statordeckel 10 und somit in den ersten Statornassraum 12 und durch den ersten Stator 3 strömt.

In Fig. 12 ist eine weitere Detailansicht des ersten Statordeckels 10 nach Fig. 7 in einer Schnittansicht. Darin ist die Verengung des Strömungsquerschnitts durch die erste Drossel 20 deutlich erkennbar.

Die vorgeschlagene Statoreinheit ist besonders kostengünstig herstellbar und ermöglicht eine effiziente Kühlung der Komponenten der Statoreinheit.

Bezuqszeichenliste

Statoreinheit

Antriebseinheit erster Stator zweiter Stator erster Statorkühlmitteldurchlass zweiter Statorkühlmitteldurchlass

Statorgehäuse

Kühlmittelzuführung

Statornut erster Statordeckel zweiter Statordeckel erster Statornassraum zweiter Statornassraum erste Kühlmittelverbindung zweite Kühlmittelverbindung

Gummidichtring

Radialabschnitt

Zwischenraum

Gehäusezwischenabschnitt erste Drossel zweite Drossel erster Rotor zweiter Rotor erste Welle zweite Welle erste elektrische Arbeitsmaschine zweite elektrische Arbeitsmaschine Kühlmittelleitung

Rotorkühlmittelzufuhr

Rotoraufnahme

Rotationsachse

Blechpaket

Statorwicklungen

Claims

Patentansprüche

1 . Statoreinheit (1 ) einer Antriebseinheit (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen ersten Stator (3) mit einem ersten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass (5);

- einen zweiten Stator (4) mit einem zweiten axial verlaufenden Statorkühlmitteldurchlass (6); und

- ein Statorgehäuse (7); wobei der erste Stator (3) und der zweite Stator (4) axial in Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (1 ) eine zentrale Kühlmittelzuführung (8) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in dem Statorgehäuse (7) angeordnet ist und mit dem ersten Statorkühlmitteldurchlass (5) und der zweiten Statorkühlmitteldurchlass (6) jeweils in einer separaten fluidischen Verbindung zur Versorgung mit einem Kühlfluid steht.

2. Statoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die fluidische Verbindung an den beiden Statorkühlmitteldurchlässen (5,6) jeweils in axialer Richtung zwischen den beiden Statoren (3,4) angeordnet ist.

3. Statoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der erste Statorkühlmitteldurchlass (5) Statornuten (9) und/oder Statorbohrungen in dem ersten Stator (3) umfasst, und/oder der zweite Statorkühlmitteldurchlass (6) Statornuten (9) und/oder Statorbohrungen in dem zweiten Stator (4) umfasst.

4. Statoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statoreinheit (1 ) zumindest einen Statordeckel (10,11 ) aufweist, welcher einen Statornassraum (12,13) eines betreffenden Stators (3,4) in dem Statorgehäuse (7) abschließt, wobei der zumindest eine Statordeckel (10,11) eine Kühlmittelverbindung (14,15) zwischen der zentralen Kühlmittelzuführung (8) und dem ersten Statorkühlmitteldurchlass (5,6) der betreffenden Stators (3,4) ausbildet, wobei bevorzugt der Statornassraum (12,13) Teil der Kühlmittelverbindung (14,15) des betreffenden Statordeckels (10,11 ) ist und besonders bevorzugt zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung eingerichtet ist.

5. Statoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Statordeckel (10,11 ) unter einer Vorspannung zwischen dem Statorgehäuse (7) und dem betreffenden Stator (3,4) eingespannt ist, und wobei bevorzugt der zumindest Statordeckel (10,11 ) im Querschnitt C-förmigen ist, aus Kunststoff ist und/oder einen Gummidichtring (16) umfasst, mittels welchem der ebendieser Statordeckel (10,11 ) gegen das Statorgehäuse (7) oder den Stator (3,4)abgedichtet ist, um zumindest Teile der Vorspannung zu erzeugen.

6. Statoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Kühlmittelzuführung (8) einen Radialabschnitt (17) umfasst, welcher sich von radial außen nach radial innen, bevorzugt bis zu der fluidischen Verbindung mit dem zumindest einen Statordeckel (10,11 ), erstreckt und in Axialrichtung zwischen dem ersten Stator (3) und dem zweiten Stator (4) angeordnet ist.

7. Statoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Stator (3) und der zweite Stator (4) durch einen axialen Zwischenraum (18) axial voneinander beabstandet sind, in dem axialen Zwischenraum (18) ein sich radial erstreckender Gehäusezwischenabschnitt (19) des Statorgehäuses (7) angeordnet ist, an welchem bevorzugt der zumindest eine Statordeckel (10,11 ) abgestützt ist.

8. Statoreinheit (1 ) nach Anspruch 7, wobei der zumindest eine Statordeckel (10,11 ) in dem axialen Zwischenraum (18) angeordnet ist. der erste Statordeckel (10) und/oder der zweite Statordeckel (11 ) in dem axialen Zwischenraum (18) angeordnet sind.

9. Statoreinheit (1 ) nach einem von Anspruch 4 bis Anspruch 8, wobei zwischen zumindest einer beiden Statorkühlmitteldurchlass (5,6) und der zentralen Kühlmittelzuführung (8) eine Fluidstromregulierungseinheit angeordnet ist, mittels welcher eine Aufteilung des Kühlfluids zwischen dem ersten Stator (3) und dem zweiten Stator (4) definierbar ist, wobei die Fluidstromregulierungseinheit bevorzugt eine Drossel (20,21 ) ist.

10. Antriebseinheit (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Statoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

- einen ersten Rotor (22), welcher zum Drehmomentwandeln in magnetischer Verbindung mit dem ersten Stator (3) steht;

- einen zweiten Rotor (23), welcher zum Drehmomentwandeln in magnetischer Verbindung mit dem zweiten Stator (4) steht; - eine erste Welle (24), welche drehmomentfest mit dem ersten Rotor (22) verbunden ist; und

- eine zweite Welle (25), welche drehmomentfest mit dem zweiten Rotor (23) verbunden ist.