WO2008148629A2 - Elektromaschinensystem - Google Patents

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WO2008148629A2
WO2008148629A2 PCT/EP2008/056002 EP2008056002W WO2008148629A2 WO 2008148629 A2 WO2008148629 A2 WO 2008148629A2 EP 2008056002 W EP2008056002 W EP 2008056002W WO 2008148629 A2 WO2008148629 A2 WO 2008148629A2
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WO
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electric machine
machine system
module
coupling
modules
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PCT/EP2008/056002
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Douglas-Brent Hackett
Carsten Pabst
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator

Definitions

  • the invention relates to an electric machine system with at least one electric machine.
  • Electromachine systems of the type mentioned are widely known.
  • electric machine systems are used in many applications, such as in the manufacturing or automotive industry, as prime movers and / or generators.
  • one or more user-specific that is designed for the application of electric machines are used.
  • Such electrical machine systems are designed as complete, application-bound units whose electric machine (s) are adapted to user-specific requirements.
  • the electric machine is designed as a module such that it can be coupled with similar modules and / or can be coupled with end-side, user-specific connection elements. It is therefore provided that the electric machine of the electric machine system is designed like a module. Whereby it can be coupled with similar modules, that is to say with electric machines of similar design as a module, so that in a simple manner a plurality of electric machines can be coupled to one another or can be operatively connected to one another.
  • the design as a module the electric machine can be easily replaced or extended with similar modules, so that the total power or the total torque of the electric machine system in a simple manner user-specific requirements can be adjusted, with only existing, fully functional electric machines are used.
  • the module or the modules are designed such that the electrical machines (modules) are coaxially coupled, so that each module or each electric machine cooperates with a common shaft.
  • the end-side, user-specific connection elements allow the introduction of the electrical machine system in a variety of devices.
  • the end-side connection elements act on one side with one or with one module in each case.
  • the connection elements are designed such that they correspond to the user-specific requirements, in particular of the device receiving them.
  • an electric machine system is provided which allows variable (modular) design of the electric machine system using user-specific elements that are easy to manufacture, namely the connection elements, and exchangeable and / or expandable modules. Since the modules are of a similar design, the manufacturing and development costs of the electric machine system are low.
  • the module / are the modules as a fully functional electric machine (s) with their own rotor, starter, storage, sensors,
  • Cooling channel, cooling connections and / or housing formed.
  • each module is fully functional and can also be checked for function during production.
  • any number of modules can be provided in the electric machine system, wherein the number of modules is limited only by the mechanical strength of the overall system.
  • the module and the connection elements have means for coupling together.
  • the means are preferably designed as plug-in connection, so that a plurality of modules can be connected to each other or into one another.
  • the means are formed on end sides of the module.
  • a plurality of means distributed over the circumference of the module are arranged.
  • the means comprise at least one coupling projection and at least one coupling receptacle receiving the coupling projection.
  • the means are expediently formed on the housing of the respective module.
  • the module By inserting the coupling projection into the coupling receptacle, the module is coupled with a connecting element or another module.
  • the coupling projection and the coupling receptacle are formed axially, so that a simple plug connection is possible.
  • the means are designed such that they form an anti-rotation between the coupled elements (modules / connection elements).
  • connection elements have on their side facing the module at least one coupling projection and / or at least one coupling receptacle.
  • connection elements have user-specific fastening possibilities for fastening the electric machine system in or on a device accommodating the electric machine system.
  • connection elements and / or the module advantageously have means for coupling formed integrally with the connection element.
  • the module has on one side at least one coupling projection and on the other side opposite a coupling receptacle. This means that in an imaginary axial extension of the coupling projection, which is located on one side of the module, on the other side of the module, the coupling receptacle is formed. This allows a clear alignment of the module to the connection elements or to another module.
  • the module advantageously has on the other side at least one coupling projection and on the one side opposite a coupling receptacle.
  • On one side of the module so either only coupling projections or coupling receptacles can be formed, or it can be provided both coupling projections and coupling receptacle. It is also advantageous if the Module on both sides, preferably opposite has coupling receptacles.
  • the means comprise at least one insertable in at least one coupling receptacle bolt. If, for example, the module / modules and the connection elements only have coupling receptacles, then the connection elements and the module / modules can be coupled or connected to one another by means of bolts. The bolt is first introduced into a coupling receptacle and then the module or the connecting element with the second coupling receptacle is pushed onto the bolt.
  • the module is welded, screwed and / or glued to at least one of the connection elements and / or to another module.
  • This can be provided as an alternative or in addition to the above-described coupling options / means.
  • welding, screwing and / or gluing as additional or alternative means for coupling, in particular a possibility for fixed connection in the axial direction is given.
  • the electric machine system has a user-specific drive shaft operatively connected to the at least one module.
  • the necessary length of the drive shaft connected to the electric machine system varies. It is therefore advantageous if not only the
  • Connection elements are designed user-specific, but also driven by the electric machine system or the electric machine system driving drive shaft.
  • the invention further relates to a hybrid drive device of a vehicle, in particular of a motor vehicle, with an internal combustion engine and at least one electric machine unit.
  • the electric machine unit is designed as an electric machine system, as described above.
  • customers require user-specific training Electric machine units tailored to the customer's requirements.
  • the inventive electric machine system is a simple and cost-effective way to adapt the electric machine unit to customer requirements.
  • the electric machine system is arranged in a drive train of the vehicle between the internal combustion engine and a transmission.
  • the electric machine system is designed as an integrated electric drive of the motor vehicle.
  • the electric machine system is arranged parallel to the drive train.
  • a separate electric drive is provided which can be arranged "anywhere" in the vehicle
  • the electric machine system cooperates with a drive shaft, which is non-rotatably connected directly to one or more drive wheels.
  • the only vehicle application-specific components here are the end-side connection elements and the drive shaft, which form the mechanical connections to the vehicle drive train.
  • Figure 2 shows the electric machine system in a sectional view
  • Figure 3 shows another embodiment of the electrical machine system in a perspective view.
  • the electric machine system 1 shows a perspective view of an embodiment of an advantageous electric machine system 1.
  • the electric machine system 1 has three modules 2, 3 and 4 designed as electric machines 5, 6 and 7, which are arranged axially one behind the other.
  • the modules 2, 3 and 4 each have a substantially circular cylindrical housing 8, 9 and 10.
  • the modules 2, 3 and 4 are of similar construction, so that the housings 8, 9 and 10 are similarly formed and, for example, have the same diameter (in principle, the modules could be provided with the same reference numerals since they are of identical design. For reasons of clarity, however, it is omitted here).
  • the end has the
  • Electric machine system 1 each have a connection element 11 and 12 which is coupled to the module 2 (connecting element 11) or 7 (connecting element 12). Furthermore, each module 2 to 4 or each electric machine 5 to 7, coolant connections 13, which belong to one integrated in the respective module 2 to 4 coolant circuit.
  • each of the modules 2 to 4 or the electric machines 5 to 7 has a connection device 14, via which the modules 2 to 4 or the electric machines 5 to 7 can be connected, for example, to a control unit of a motor vehicle. Both the coolant connections 13 and the connection devices 14 are arranged on a lateral surface of the modules 2 to 4 or the housings 8 to 10 in such a way that they are in line with one another in the axial direction.
  • the modules 2 to 4 thus have the same angular position in the present embodiment. Since the electric machines 5 to 7 are modular or designed as a module 2, 3 or 4, they can be exchanged in a simple manner or supplemented by further modules. In this way, the electric machine system 1 can be easily and inexpensively adapted to user-specific requirements using similar electric machines 5 to 7. As a result, the manufacturing and development costs are low. Only the end-side Connection elements 11 and 12 must be user-specifically designed such that they allow integration of the electric machine system 1 in, for example, a drive train of a motor vehicle.
  • FIG. 2 shows the electric machine system 1 in a longitudinal section.
  • the modules 2 to 4 are arranged directly adjacent to one another and are covered at the end by the connection elements 11 and 12.
  • Each of the modules 2 to 4 or the electric machines 5 to 7 cooperates with a drive shaft 15 extending through the modules 2 to 4, so that, for example, the drive torques of the modules 2 to 4 or electric machines 5 to 7 are added via the drive shaft 15.
  • the drive shaft 15 has a non-rotatably connected to the drive shaft 15, user-specific connection head 17 which protrudes axially from the connection element 11.
  • the connection head 17 can be rotatably connected, for example, with a drive shaft of a motor vehicle.
  • Connection head 17 and shaft 15 are user-specific, with the length of the drive shaft 15 resulting from the number of modules 2 to 4 used.
  • the modules 2 to 4 have means 18 which serve to couple the modules 2 to 4 together.
  • the means 18 comprise a plurality of coupling receptacles 19, which are formed on end faces of the modules 2 to 4 and the connecting elements 11 and 12.
  • the coupling receptacles 19 are formed as bores.
  • two mutually facing coupling receptacles 19 is a bolt 20, which in each case rotatably coupled in particular a module with an adjacent module or an adjacent connection element 11, 12.
  • the means 18 allow a particularly simple coupling and mounting of the electric machine system 1.
  • each module 2 to 4 on one side of the coupling receptacle 19 and on the opposite side has a coupling projection which in the coupling receptacles 19 of the adjacent module 2 to 4 or connecting element 11 or 12 can be introduced.
  • a combination of said coupling options is conceivable.
  • a plurality of coupling receptacles 19 and / or coupling projections are arranged distributed over the circumference of the module 2 to 4. It is also conceivable that a web-shaped coupling projection extends over the entire circumference of the module and cooperates with a corresponding coupling receptacle of an adjacent module or connecting element. Where then coupling projection and coupling receptacle are advantageously not circular or extend.
  • an electric machine system 1 with more or less modules is conceivable.
  • An electric machine system 1 with only a single module 2 is possible. Due to the advantageous modular system of the electric machine system 1, a particularly simple adaptation to customer-specific requirements, as already mentioned, is possible. For example, instead of an electric machine with a power of up to 100 KW several modules with a total power of 100 KW can be coupled together.
  • the modules 2 to 4 thus represent basic building blocks of the electrical machine system, which can be combined and / or replaced at will. Only the drive shaft 15 and the
  • Connection elements 11 and 12 must be customized or user-specific.
  • FIG. 3 shows a perspective view of another embodiment of the advantageous electric machine system 1.
  • the embodiment corresponds essentially to the previous embodiment, so that only differences will be discussed here, wherein already known elements are provided with the same reference numerals.
  • the modules 2, 3 and 4 are in the present embodiment arranged twisted to each other, so that the coolant connections 13 and connecting devices 14 are no longer axially in line.
  • the middle module 3 is arranged rotated by about 45 ° to the modules 2 and 4. This results in the advantage that the same modules 2 to 4 can be formed axially shorter, as the
  • Connection devices 14 and coolant connections 13 are arranged offset to one another and not, despite shorter axial design of the modules 2, 3, 4 collide with each other.
  • Electric machine unit 21 of a hybrid drive device of a motor vehicle formed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromaschinensystem mit mindestens einer Elektromaschine. Es ist vorgesehen, dass die Elektromaschine (5, 6, 7) als Modul (2, 3, 4) derart ausgebildet ist, dass sie mit gleichartigen Modulen (2, 3, 4) kuppelbar und/oder mit endseitigen, benutzerspezifischen Anschlusselementen (11, 12) kuppelbar ist. Weiterhin ist eine Hybridantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer Elektromaschineneinheit vorgesehen, wobei die Elektromaschineneinheit (21) als Elektromaschinensystem (1) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel Elektromaschinensystem
Die Erfindung betrifft ein Elektromaschinensystem mit mindestens einer Elektromaschine.
Stand der Technik
Elektromaschinensysteme der Eingangs genannten Art sind weitläufig bekannt. So werden Elektromaschinensysteme in vielerlei Anwendungen, wie zum Beispiel in der Fertigungs- oder Automobilindustrie, als Antriebsmaschinen und/oder Generatoren verwendet. In der Regel werden dabei eine oder mehrere benutzerspezifische, also für die Anwendung ausgebildete Elektromaschinen verwendet. Derartige Elektromaschinensysteme werden als komplette, applikationsgebundene Einheiten ausgeführt, deren Elektromaschine(n) an benutzerspezifische Anforderungen angepasst sind.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung sieht vor, dass die Elektromaschine als Modul derart ausgebildet ist, dass sie mit gleichartigen Modulen kuppelbar und/oder mit endseitigen, benutzerspezifischen Anschlusselementen kuppelbar ist. Es ist also vorgesehen, dass die Elektromaschine des Elektromaschinensystems modulartig ausgebildet ist. Wobei sie mit gleichartigen Modulen, also mit gleichartig als Modul ausgebildeten Elektromaschinen kuppelbar ist, so dass auf einfache Art und Weise mehrere Elektromaschinen miteinander kuppelbar beziehungsweise wirkverbindbar sind. Durch die Ausbildung als Modul kann die Elektromaschine auf einfache Art und Weise ausgetauscht oder mit gleichartigen Modulen erweitert werden, so dass die gesamte Leistung beziehungsweise das Gesamtdrehmoment des Elektromaschinensystems auf einfache Art und Weise benutzerspezifischen Anforderungen angepasst werden kann, wobei lediglich bereits vorhandene, voll funktionsfähige Elektromaschinen verwendet werden. Zweckmäßigerweise ist das Modul beziehungsweise sind die Module derart ausgebildet, dass die Elektromaschinen (Module) koaxial kuppelbar sind, so dass jedes Modul beziehungsweise jede Elektromaschine mit einer gemeinsamen Welle zusammenwirkt. Die endseitigen, benutzerspezifischen Anschlusselemente erlauben das Einbringen des Elektromaschinensystems in unterschiedlichste Vorrichtungen. Dabei wirken die endseitigen Anschlusselemente auf je einer Seite mit einem oder mit jeweils einem Modul zusammen. Auf der anderen Seite sind die Anschlusselemente derart ausgebildet, dass sie den benutzerspezifischen Anforderungen, insbesondere der sie aufnehmenden Vorrichtung, entsprechen. Es ist also hiermit ein Elektromaschinensystem geschaffen, das unter Verwendung einfach herzustellenden benutzerspezifischen Elementen, nämlich den Anschlusselementen, und austauschbaren und/oder erweiterbaren Modulen eine variable (modulare) Ausbildung des Elektromaschinensystems erlaubt. Da die Module gleichartig ausgebildet sind, fallen die Herstellungs- und Entwicklungskosten des Elektromaschinensystems gering aus. Vorteilhafterweise ist das Modul/sind die Module als komplett funktionsfähige Elektromaschine(n) mit eigenem Rotor, Starter, Lagerung, Sensorik,
Kühlungskanal, Kühlungsanschlüssen und/oder Gehäuse ausgebildet. Dadurch ist jedes Modul voll funktionsfähig und darüber hinaus bei der Fertigung auf Funktion überprüfbar. Prinzipiell können beliebig viele Module in dem Elektromaschinensystem vorgesehen sein, wobei die Anzahl der Module nur durch die mechanische Festigkeit des Gesamtsystems begrenzt ist.
Vorteilhafterweise weisen das Modul und die Anschlusselemente Mittel zum miteinander Kupplen auf. Wobei die Mittel bevorzugt als Steckverbindung ausgebildet sind, so dass mehrere Module aneinander beziehungsweise ineinander gesteckt werden können. So kann beispielsweise bei der Montage ein Modul nach dem anderen auf einer Antriebswelle aufgeschoben werden, wobei beim Aufschieben das eine Modul mit dem anderen durch die Steckverbindung gekuppelt wird. Zweckmäßigerweise sind die Mittel an Stirnseiten des Moduls ausgebildet. Bevorzugt sind mehrere Mittel über den Umfang des Moduls verteilt angeordnet. Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel mindestens einen Kupplungsvorsprung und mindestens eine den Kupplungsvorsprung aufnehmende Kupplungsaufnahme. Wobei die Mittel zweckmäßiger Weise an dem Gehäuse des jeweiligen Moduls ausgebildet sind. Durch das Einbringen des Kupplungsvorsprungs in die Kupplungsaufnahme wird das Modul mit einem Anschlusselement oder einem weiteren Modul gekuppelt. Vorteilhafterweise sind der Kupplungsvorsprung und die Kupplungsaufnahme axial ausgebildet, so dass ein einfaches Steckverbinden möglich ist. Bevorzugt sind die Mittel derart gestaltet, dass sie eine Verdrehsicherung zwischen den gekuppelten Elementen (Module/Anschlusselemente) bilden.
Es ist weiterhin mit Vorteil vorgesehen, dass die Anschlusselemente auf ihrer dem Modul zugewandten Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und/oder mindestens eine Kupplungsaufnahme aufweisen. Auf der anderen Seite weisen die Anschlusselemente, wie bereits oben beschrieben, benutzerspezifische Befestigungsmöglichkeiten zum Befestigen des Elektromaschinensystems in oder an einer das Elektromaschinensystem aufnehmenden Vorrichtung. Die Anschlusselemente und/oder das Modul weisen vorteilhafterweise einstückig mit dem Anschlusselement ausgebildete Mittel zum Kuppeln auf.
Vorteilhafterweise weist das Modul auf einer Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und auf der anderen Seite gegenüberliegend eine Kupplungsaufnahme auf. Das bedeutet, dass in einer gedachten axialen Verlängerung des Kupplungsvorsprungs, der sich auf der einen Seite des Moduls befindet, auf der anderen Seite des Moduls die Kupplungsaufnahme ausgebildet ist. Dadurch wird eine eindeutige Ausrichtung des Moduls an den Anschlusselementen oder an einem weiteren Modul ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich weist das Modul vorteilhafterweise auf der anderen Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und auf der einen Seite gegenüberliegend eine Kupplungsaufnahme auf. Auf einer Seite des Moduls können also entweder nur Kupplungsvorsprünge oder Kupplungsaufnahmen ausgebildet sein, oder es können sowohl Kupplungsvorsprünge als auch Kupplungsaufnahme vorgesehen sein. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn das Modul auf beiden Seiten, bevorzugt gegenüberliegend Kupplungsaufnahmen aufweist.
Ferner ist vorgesehen, dass die Mittel mindestens einen in mindestens einer Kupplungsaufnahme einbringbaren Bolzen umfassen. Weisen beispielsweise das Modul/die Module und die Anschlusselemente lediglich Kupplungsaufnahmen auf, so können die Anschlusselemente und das Modul/die Module mittels Bolzen miteinander gekuppelt beziehungsweise verbunden werden. Wobei der Bolzen zunächst in einer Kupplungsaufnahme eingebracht und anschließend das Modul oder das Anschlusselement mit der zweiten Kupplungsaufnahme auf den Bolzen aufgeschoben wird.
In einer Weiterbildung des vorteilhaften Elektromaschinensystems ist das Modul mit mindestens einem der Anschlusselemente und/oder mit einem weiteren Modul verschweißt, verschraubt und/oder verklebt. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Kupplungsmöglichkeiten/Mitteln vorgesehen sein. Durch Verschweißen, Verschrauben und/oder Verkleben als zusätzliche oder alternative Mittel zum Kuppeln, wird insbesondere auch eine Möglichkeit zum festen Verbinden in axialer Richtung gegeben.
Schließlich ist vorgesehen, dass das Elektromaschinensystem eine mit dem mindestens einem Modul wirkverbundene, benutzerspezifische Antriebswelle aufweist. Je nach Anzahl der gewählten Module des Elektromaschinensystems variiert die notwendige Länge der mit dem Elektromaschinensystem verbundenen Antriebswelle. Es ist daher vorteilhaft, wenn nicht nur die
Anschlusselemente benutzerspezifisch ausgebildet sind, sondern auch die von dem Elektromaschinensystem angetriebene oder das Elektromaschinensystem antreibende Antriebswelle.
Die Erfindung betrifft ferner eine Hybridantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer Elektromaschineneinheit. Es ist vorgesehen, dass die Elektromaschineneinheit als Elektromaschinensystem, wie es oben beschrieben wurde, ausgebildet ist. Insbesondere bei Hybridantriebsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen verlangen Kunden benutzerspezifisch ausgebildete Elektromaschineneinheiten, die auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt sind. Durch das erfindungsgemäße Elektromaschinensystem ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit geschafft, die Elektromaschineneinheit an Kundenwünsche anzupassen.
Vorteilhafterweise ist das Elektromaschinensystem in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet. Hierbei ist das Elektromaschinensystem als integrierter elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Alternativ, und gegebenenfalls zusätzlich, ist das Elektromaschinensystem parallel zum Antriebsstrang angeordnet. Es ist hierbei ein getrennter elektrischer Antrieb vorgesehen, der „irgendwo" im Fahrzeug anordenbar ist. Beispielsweise wirkt das Elektromaschinensystem mit einer Antriebswelle zusammen, die drehfest mit einem oder mehreren Antriebsrädern direkt verbunden ist.
Durch die vorteilhafte Ausführung des Elektromaschinensystems beziehungsweise der Hybridantriebsvorrichtung ist insgesamt also eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit geschaffen Leistungseigenschaften des Elektromaschinensystems an Kundenwünsche anzupassen. Die einzigen fahrzeugapplikationsspezifischen Bauteile sind hierbei die endseitigen Anschlusselemente sowie die Antriebswelle, die die mechanische Verbindungen zum Fahrzeugantriebsstrang bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des Elektromaschinensystems in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 2 das Elektromaschinensystem in einer Schnittdarstellung und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektromaschinensystems in einer perspektivischen Darstellung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Elektromaschinensystems 1. Das Elektromaschinensystem 1 weist drei als Module 2, 3 und 4 ausgebildete Elektromaschinen 5, 6 und 7 auf, die axial hintereinander angeordnet sind. Die Module 2, 3 und 4 weisen jeweils ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiges Gehäuse 8, 9 und 10 auf. Die Module 2, 3 und 4 sind gleichartig ausgebildet, so dass auch die Gehäuse 8, 9 und 10 gleichartig ausgebildet sind und beispielsweise den gleichen Durchmesser aufweisen (Prinzipiell könnten die Module, da sie gleichartig ausgebildet sind, jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird hier jedoch darauf verzichtet). Endseitig weist das
Elektromaschinensystem 1 jeweils ein Anschlusselement 11 und 12 auf, das mit dem Modul 2 (Anschlusselement 11 ) beziehungsweise 7 (Anschlusselement 12) gekuppelt ist. Ferner weist jedes Modul 2 bis 4 beziehungsweise jede Elektromaschine 5 bis 7, Kühlmittelanschlüsse 13 auf, die zu einem in dem jeweiligen Modul 2 bis 4 integrierten Kühlmittelkreislauf gehören. Darüber hinaus weist jedes der Module 2 bis 4 beziehungsweise der Elektromaschinen 5 bis 7 eine Anschlussvorrichtung 14 auf, über die die Module 2 bis 4 beziehungsweise die Elektromaschinen 5 bis 7 beispielsweise mit einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs verbunden werden können. Sowohl die Kühlmittelanschlüsse 13 als auch die Anschlussvorrichtungen 14 sind an einer Mantelfläche der Module 2 bis 4 beziehungsweise der Gehäuse 8 bis 10 derart angeordnet, dass sie -in axialer Richtung betrachtet- in einer Linie liegen. Die Module 2 bis 4 weisen somit in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleiche Drehwinkelstellung auf. Da die Elektromaschinen 5 bis 7 modulartig beziehungsweise als Modul 2, 3 oder 4 ausgebildet sind, können sie auf einfache Art und Weise ausgetauscht oder durch weitere Module ergänzt werden. Auf diese Art und Weise lässt sich das Elektromaschinensystem 1 einfach und kostengünstig an benutzerspezifische Anforderungen anpassen, wobei gleichartige Elektromaschinen 5 bis 7 verwendet werden. Hierdurch fallen die Herstellungs- und Entwicklungskosten niedrig aus. Lediglich die endseitigen Anschlusselemente 11 und 12 müssen benutzerspezifisch derart ausgebildet sein, dass sie eine Integration des Elektromaschinensystems 1 in beispielsweise einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Die Figur 2 zeigt das Elektromaschinensystem 1 in einer Längsschnittdarstellung. Die Module 2 bis 4 sind direkt aneinander angeordnet und werden endseitig von den Anschlusselementen 11 und 12 umfasst. Jedes der Module 2 bis 4 beziehungsweise der Elektromaschinen 5 bis 7 wirkt mit einer durch die Module 2 bis 4 verlaufenden Antriebswelle 15 zusammen, so dass beispielsweise die Antriebesdrehmomente der Module 2 bis 4 beziehungsweise Elektromaschinen 5 bis 7 über die Antriebswelle 15 addiert werden.
An einem Ende 16 weist die Antriebswelle 15 einen drehfest mit der Antriebswelle 15 verbundenen, benutzerspezifisch ausgebildeten Anschlusskopf 17 auf, der axial aus dem Anschlusselement 11 herausragt. Der Anschlusskopf 17 kann beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs drehfest verbunden werden. Anschlusskopf 17 und Welle 15 sind benutzerspezifisch ausgebildet, wobei sich die Länge der Antriebswelle 15 aus der Anzahl der verwendeten Module 2 bis 4 ergibt.
Die Module 2 bis 4 weisen Mittel 18 auf, die zum Kuppeln der Module 2 bis 4 miteinander dienen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel 18 mehrere Kupplungsaufnahmen 19, die an Stirnseiten der Module 2 bis 4 sowie der Anschlusselemente 11 und 12 ausgebildet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kupplungsaufnahmen 19 als Bohrungen ausgebildet. In jeweils zwei zueinander weisenden Kupplungsaufnahmen 19 liegt ein Bolzen 20 ein, der jeweils ein Modul mit einem benachbarten Modul oder einem benachbarten Anschlusselement 11 , 12 insbesondere drehfest kuppelt. Um auch eine axiale feste Verbindung zwischen den Modulen 2 bis 4 und/oder den Anschlusselementen 11 , 12 zu gewährleisten, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benachbarte Elemente (Module 2 bis 4, Anschlusselemente 11 , 12) miteinander zumindest bereichsweise verschweißt. Die Mittel 18 ermöglichen ein besonders einfaches Kuppeln und Montieren des Elektromaschinensystems 1. Alternativ zu den dargestellten Mitteln 18 kann vorgesehen sein, dass jedes Modul 2 bis 4 auf der einen Seite die Kupplungsaufnahme 19 und auf der gegenüberliegenden Seite einen Kupplungsvorsprung aufweist, der in die Kupplungsaufnahmen 19 des benachbarten Moduls 2 bis 4 oder Anschlusselements 11 oder 12 einbringbar ist. Natürlich ist auch eine Kombination der genannten Kupplungsmöglichkeiten denkbar. Vorteilhafterweise sind mehrere Kupplungsaufnahmen 19 und/oder Kupplungsvorsprünge über den Umfang des Moduls 2 bis 4 verteilt angeordnet. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein stegförmiger Kupplungsvorsprung sich über den gesamten Umfang des Moduls erstreckt und mit einer entsprechenden Kupplungsaufnahme eines benachbarten Moduls oder Anschlusselements zusammenwirkt. Wobei dann Kupplungsvorsprung und Kupplungsaufnahme vorteilhafterweise nicht kreisförmig ausgebildet sind beziehungsweise verlaufen.
Natürlich ist auch ein Elektromaschinensystem 1 mit mehr oder weniger Modulen denkbar. Auch ein Elektromaschinensystem 1 mit nur einem einzigen Modul 2 ist möglich. Auf Grund des vorteilhaften Modulsystems des Elektromaschinensystems 1 ist eine besonders einfache Anpassung an kundenspezifische Anforderungen, wie bereits erwähnt, möglich. Beispielsweise können statt einer Elektromaschine mit einer Leistung von bis zu 100 KW mehrere Module mit einer Gesamtleistung von 100 KW miteinander gekuppelt werden. Die Module 2 bis 4 stellen also Grundbausteine des Elektromaschinensystems dar, die nach Belieben kombiniert und/oder ausgetauscht werden können. Lediglich die Antriebswelle 15 und die
Anschlusselemente 11 und 12 müssen kundenspezifisch beziehungsweise benutzerspezifisch ausgebildet sein.
Die Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Elektromaschinensystems 1. Das Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass hier nur auf Unterschiede eingegangen werden soll, wobei bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 sind in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel die Module 2, 3 und 4 verdreht zueinander angeordnet, so dass die Kühlmittelanschlüsse 13 und Anschlussvorrichtungen 14 nicht mehr axial in einer Linie liegen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das mittlere Modul 3 um etwa 45° verdreht zu den Modulen 2 und 4 angeordnet. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die gleichen Module 2 bis 4 axial kürzer ausgebildet werden können, da die
Anschlussvorrichtungen 14 sowie Kühlmittelanschlüsse 13 versetzt zueinander angeordnet sind und nicht, trotz kürzerer axialer Ausbildung der Module 2, 3, 4 miteinander kollidieren.
Besonders vorteilhaft ist das Elektromaschinensystem 1 als
Elektromaschineneinheit 21 einer Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Elektromaschinensystem mit mindestens einer Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (5, 6, 7) als Modul (2, 3, 4) derart ausgebildet ist, dass sie mit gleichartigen Modulen (2, 3, 4) kuppelbar und/oder mit endseitigen, benutzerspezifischen Anschlusselementen (11 , 12) kuppelbar ist.
2. Elektromaschinensystem nach Anspruchi , dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2, 3, 4) und/oder die Anschlusselemente (11 , 12) Mittel (18) zum miteinander Kuppeln aufweisen.
3. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18) als Steckverbindung ausgebildet sind.
4. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18) mindestens einen Kupplungsvorsprung und mindestens eine, insbesondere den Kupplungsvorsprung aufnehmende Kupplungsaufnahme (19) umfassen.
5. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (11 , 12) auf ihrer dem Modul (2, 3, 4) zugewandten Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und/oder mindestens eine Kupplungsaufnahme (19) aufweisen.
6. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2, 3, 4) auf einer Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und auf der anderen Seite gegenüberliegend eine Kupplungsaufnahme (19) aufweist.
7. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2, 3, 4) auf der anderen Seite mindestens einen Kupplungsvorsprung und auf der einen Seite gegenüberliegend eine Kupplungsaufnahme (19) aufweist.
8. Elektronnasch inensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18) mindestens einen in mindestens eine Kupplungsaufnahme (19) einbringbaren Bolzen (20) umfassen.
9. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2, 3, 4) mit mindestens einem der Anschlusselemente (11 , 12) und/oder mit einem weiteren Modul (2, 3, 4) verschweißt, verschraubt und/oder verklebt ist.
10. Elektromaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem mindestens einem Modul (2, 3, 4) wirkverbundenen benutzerspezifischen Antriebswelle (15).
11. Hybridantriebsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer Elektromaschineneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschineneinheit (21 ) als Elektromaschinensystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
12. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromaschinensystem (1 ) in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet ist.
13. Hybridantriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Elektromaschinensystem (1 ) parallel zum Antriebsstrang angeordnet ist.
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