WO2019197026A1 - Optimierung von e-motorgeometrie und e-motorgehäusegeometie für einen elektrischen klimakompressor, um eine reduzierung des motorbauraumes zu ermöglichen - Google Patents

Optimierung von e-motorgeometrie und e-motorgehäusegeometie für einen elektrischen klimakompressor, um eine reduzierung des motorbauraumes zu ermöglichen Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the invention relates to an electrical auxiliary motor unit with a multi-part housing arrangement, wherein in a first housing part, an electric drive motor and in a second housing part driven by the drive motor, a fluid-conveying aggregate mechanism is provided, wherein the first housing part is flowed through by the fluid, wherein the drive motor having a stator with motor coils and an internal rotor member which is rotatably connected to a drive shaft, wherein the drive shaft rotatably connected to a conveying member of the aggregate mechanism, wherein the stator has a directed towards the inner rotor organ Statorinnen Structure and directed to the first housing part stator outer surface and wherein the first housing part is connected via sealing surfaces with the second housing part.
  • the vehicle accessory may be here, for example, a climate compressor.
  • a climate compressor In the field of automotive engineering very high demands are made on the electrical efficiency, the size, the Fier thoroughlyslude and the environmental compatibility, which has led in particular to high sealing requirements for the units.
  • the overall low in the engine compartment or in the motor vehicle available and increasingly encapsulated space leads more and more to the fact that drive motors must be cooled by motor vehicle ancillaries.
  • the fluid to be delivered is used for this purpose.
  • EP 0145903 Bl cooling air through To lead channels in the housing part of the drive motor.
  • Such an arrangement has several disadvantages. So it is complicated and costly to introduce the cooling channels in the housing part.
  • the cooling channels an enlarged space, which greatly limits the usefulness of such a drive motor in a motor vehicle auxiliary unit with a minimum wall thickness of the housing must be maintained due to an existing coolant pressure.
  • the object of the invention is therefore to avoid the above-mentioned disadvantage in a simple and cost-effective manner.
  • stator outer surface of circumferential, alternately arranged back and projecting Statorau present lake is formed such that individual Statorau presenter form bearing surfaces for radial and rotational fixation of the stator in the first housing part and between the bearing surfaces fluid channels through the first housing part and the stator outer surface are limited, are formed. This makes it possible to provide a very compact drive motor for motor vehicles.
  • auxiliary unit wherein it is further ensured that a sufficient sealing surface between the first housing part and the second housing part is available, wherein also a sufficient wall thickness of the housing in the region of the fluid channels is ensured.
  • the recessed Statorau presentlie are formed shorter than the projecting Statorau presentermaschiner.
  • the stator outer surfaces may be circumferentially wavy or stepped.
  • the unit mechanism is designed as a compressor part, wherein the fluid may consist of refrigerant and air conditioning compressor oil.
  • FIG. 1 shows a perspective sectional view of an electric motor vehicle auxiliary unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the electrical auxiliary motor unit from FIG. 1 in the region of a drive motor.
  • FIG. 1 shows in a sectional view an electric motor vehicle auxiliary unit 2, which is designed here as an air-conditioning compressor.
  • an electric drive motor 8 and in a second housing part 10 a driven by the drive motor 8 aggregate mechanism 12 is provided here in the
  • Spiral arrangement also called orbiting scroll, is designed as a conveyor organ.
  • the drive motor 8 has an inner rotor member 14, which in a known manner permanent magnets 16 has (see also Figure 2) and which is rotatably connected to a drive shaft 18, in turn rotatably formed with the orbiting scroll Conveyor 13 is connected, which is in a known manner with a fixed spiral 15 in operative connection.
  • the drive shaft 18 is mounted via bearing means 20 in a known manner in the housing assembly 4.
  • the drive motor 8 further includes a stator 22 with motor coils 24, which in a known manner to the
  • the first housing part 6 is connected to the second housing part 10 with the interposition of a third housing part 30.
  • a bearing member 20 is provided for the drive shaft 18.
  • For cooling purposes is also the
  • Housing part 6 with the fluid to be pumped which consists of refrigerant and air conditioning compressor oil flows through. Furthermore, a fourth housing part 31 for receiving a per se known control board 32 and a fifth housing part 33, which is designed as a cover element, are still provided.
  • the three housing parts 6, 10, 30 with mutually facing sealing surfaces 34, 35, 36, 38 are provided and by continuous screws 40 which engage in holes 42, connected with each other.
  • a minimum cross section of the sealing surfaces 34, 35, 36, 38 must be observed.
  • This minimum cross-section, in connection with the maximum outer diameter of the electrical auxiliary motor 2 limits the drive motor 8 in its diameter, whereby the drive motor 8 can be performed only more powerful that its axial length is increased.
  • the inventive electric automotive accessory 2 offers the advantage here that the diameter of the drive motor 8 can be made larger than in conventional drive motors, wherein Furthermore, cooling channels 44 are created.
  • stator outer surface 28 is formed of circumferential, alternately arranged back and projecting Statorau present lumintage 46, 48, wherein the reference numeral 46 denotes a recessed Statorau present laketeil and the reference numeral 48 denotes a projecting Statorau present laketeil. Contrary to the course of the stator outer surface 28 shown in the present exemplary embodiment, it is also conceivable for the stator outer surface parts 28 to be circumferentially wave-shaped
  • a projection 50 provided in the present embodiment, whereby the stator is sufficiently fixed in the radial and rotational direction.

Abstract

Ein elektrisches Kfz-Nebenaggregat (10) mit einer mehrteiligen Gehäuseanordnung (15), wobei in einem ersten Gehäuseteil ein elektrischer Antriebsmotor (14) und in einem zweiten Gehäuseteil (10) eine durch den Antriebsmotor (14) angetriebene, Fluid fördernde Aggregatmechanik (12) vorgesehen ist, wobei das erste Gehäuseteil (6) durch das Fluid durchströmbar ist, wobei der Antriebsmotor (8) ein Statororgan (22) mit Motorspulen (30) und ein Innenrotororgan (14) aufweist, das drehfest mit einer Antriebswelle (18) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (18) drehfest mit einem Förderorgan (13) der Aggregatsmechanik (12) verbunden ist, wobei das Statororgan (22) eine zum Innenrotororgan (14) gerichtete Statorinnenfläche (26) und eine zum ersten Gehäuseteil gerichtete Statoraußenfläche (28) aufweist und wobei das erste Gehäuseteil (6) über Abdichtfläche (32, 34, 36, 38) mit dem zweiten Gehäuseteil (10) verbunden ist, wobei die Statoraußenfläche (28) aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen (46, 48) ausgebildet ist, derart, dass einzelne Statoraußenflächenteile (46) Lagerflächen zur radialen und rotatorischen Fixierung des Statororgans (22) im ersten Gehäuseteil (6) formen und zwischen den Lagerflächen (46) Fluidkanäle (44), die durch das erste Gehäuseteil (6) und die Statoraußenfläche (28) begrenzt sind, ausgebildet sind.

Description

B E S C H R E I B U N G
Optimierung von E-Motorgeometrie und E-Motorgehäusegeometie für einen elektrischen Klimakompressor, um eine Reduzierung des Motorbauraumes zu ermöglichen
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kfz-Nebenaggregat mit einer mehrteiligen Gehäuseanordnung, wobei in einem ersten Gehäuseteil ein elektrischer Antriebsmotor und in einem zweiten Gehäuseteil eine durch den Antriebsmotor angetriebene, fluidfördernde Aggregatmechanik vorgesehen ist, wobei das erste Gehäuseteil durch das Fluid durchströmbar ist, wobei der Antriebsmotor ein Statororgan mit Motorspulen und ein Innenrotororgan aufweist, das drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die Antriebswelle drehfest mit einem Förderorgan der Aggregatmechanik verbunden ist, wobei das Statororgan eine zum Innenrotororgan gerichtete Statorinnenfläche und eine zum ersten Gehäuseteil gerichtete Statoraußenfläche aufweist und wobei das erste Gehäuseteil über Abdichtflächen mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist.
Das Kfz-Nebenaggregat kann hier beispielsweise ein Klimakompressor sein. Im Bereich der Kfz-Technik existieren sehr hohe Anforderungen an den elektrischen Wirkungsgrad, die Baugröße, die Fierstellungskosten und die Umweltverträglichkeit, die insbesondere zu hohen Abdichtanforderungen an die Aggregate geführt hat. Der im Motorraum oder im Kraftfahrzeug insgesamt gering zur Verfügung stehende und zunehmend auch noch verkapselte Bauraum führt immer häufiger dazu, dass auch Antriebsmotoren von Kfz-Nebenaggregaten gekühlt werden müssen. Im einfachsten Fall wird hierzu das zu fördernde Fluid genutzt. So ist es beispielsweise aus der EP 0145903 Bl bekannt, Kühlluft durch Kanäle im Gehäuseteil des Antriebsmotors zu führen. Eine derartige Anordnung weist verschiedene Nachteile auf. So ist es aufwendig und kostenintensiv, die Kühlkanäle in das Gehäuseteil einzubringen. Darüber hinaus verursachen hier die Kühlkanäle einen vergrößerten Bauraum, der die Einsatzfähigkeit eines derartigen Antriebsmotors bei einem Kfz- Nebenaggregat stark einschränkt wobei eine Mindestwandstärke des Gehäuses aufgrund eines vorhandenen Kühlmitteldruckes eingehalten werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es daher, den obengenannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Statoraußenfläche aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen ausgebildet ist, derart, dass einzelne Statoraußenflächenteile Lagerflächen zur radialen und rotatorischen Fixierung des Statororgans im ersten Gehäuseteil formen und zwischen den Lagerflächen Fluidkanäle, die durch das erste Gehäuseteil und die Statoraußenfläche begrenzt sind, ausgebildet sind. Hierdurch ist es möglich, einen sehr kompakten Antriebsmotor für das Kfz-
Nebenaggregat bereitzustellen, wobei des Weiteren gewährleistet ist, dass eine ausreichende Abdichtfläche zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil zur Verfügung steht, wobei auch noch eine ausreichende Wandstärke des Gehäuses im Bereich der Fluidkanäle gewährleistet ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die zurückspringenden Statoraußenflächenteile kürzer ausgebildet sind als die vorspringenden Statoraußenflächenteile der Statoraußenfläche. Alternativ können die Statoraußenflächen umlaufend auch wellenförmig oder auch stufenförmig ausgebildet sein. Zudem können in die Statoraußenflächenteile, beispielsweise fertigungsbedingt, weitere In besonders vorteilhafter Weise, ist die Aggregatmechanik als Kompressorteil ausgebildet, wobei das Fluid aus Kältemittel und Klimakompressoröl bestehen kann. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Kfz-Nebenaggregates, und
Figur 2 eine Querschnittsansicht des elektrischen Kfz-Nebenaggregates aus Figur 1 im Bereich eines Antriebsmotors.
Figur 1 zeigt in einer Schnittansicht ein elektrisches Kfz-Nebenaggregat 2, dass hier als Klimakompressor ausgeführt ist. Dieser Klimakompressor 2 besitzt hierbei eine mehrteilige Gehäuseanordnung 4. Hierbei ist in einem ersten Gehäuseteil 6 ein elektrischer Antriebsmotor 8 und in einem zweiten Gehäuseteil 10 eine durch den Antriebsmotor 8 angetriebene Aggregatmechanik 12 vorgesehen, die hier im
Wesentlichen als Kompressor mit einer beweglichen Spirale 13 einer
Spiralenanordnung, auch Orbiting-Scroll genannt, als Förderorgan ausgebildet ist.
Um dieses Orbiting-Scroll 13 anzutreiben, besitzt der Antriebsmotor 8 ein Innenrotororgan 14, dass auf bekannte Weise Permanentmagnete 16 aufweist (siehe hierzu auch Figur 2) und das drehfest mit einer Antriebswelle 18 verbunden ist, die wiederum drehfest mit dem als Orbiting-Scroll ausgebildeten Förderorgan 13 verbunden ist, die auf bekannte Weise mit einer feststehenden Spirale 15 in Wirkverbindung steht. Die Antriebswelle 18 ist über Lagermittel 20 auf bekannte Weise in der Gehäuseanordnung 4 gelagert. Der Antriebsmotor 8 weist des weiteren ein Statororgan 22 mit Motorspulen 24 auf, das auf bekannte Weise eine zum
Innenrotororgan 14 gerichtete Startorinnenfläche 26 aufweist und eine zum ersten Gehäuseteil 6 gerichtete Statoraußenfläche 28 besitzt (siehe hierzu insbesondere Figur 2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Gehäuseteil 6 unter Zwischenschaltung eines dritten Gehäuseteils 30 mit dem zweiten Gehäuseteil 10 verbunden. In dem dritten Gehäuseteil 30 ist beispielsweise ein Lagerorgan 20 für die Antriebswelle 18 vorgesehen. Zu Kühlzwecken wird auch das
Gehäuseteil 6 mit dem zu fördernden Fluid, das aus Kältemittel und Klimakompressoröl besteht, durchströmt. Desweiteren sind noch ein viertes Gehäuseteil 31 zur Aufnahme einer an sich bekannten Steuerplatine 32 und ein fünftes Gehäuseteil 33, das als Deckelelement ausgebildet ist, vorgesehen.
Um die Gehäuseanordnung 4 fertig zu stellen und eine ausreichende Abdichtung nach außen zu gewährleiten, sind die drei Gehäuseteile 6, 10, 30 mit zueinander gerichteten Abdichtflächen 34, 35, 36, 38 versehen und werden durch durchgehende Schrauben 40, die in Bohrungen 42 eingreifen, miteinander verbunden. Um eine sichere Abdichtung gegenüber der Umwelt des Kfz-Nebenaggregates 2 zu gewährleisten, ist ein Mindestquerschnitt der Abdichtflächen 34, 35, 36, 38 einzuhalten. Dieser Mindestquerschnitt, im Zusammenhang mit dem maximalen Außendurchmesser des elektrischen Kfz-Nebenaggregates 2 beschränkt den Antriebsmotor 8 in seinem Durchmesser, wodurch der Antriebsmotor 8 nur dadurch leistungsstärker ausgeführt werden kann, dass seine axiale Länge vergrößert wird. Offensichtlich bietet das erfinderische elektrische Kfz-Nebenaggregat 2 hier den Vorteil, dass der Durchmesser des Antriebsmotors 8 größer ausgeführt werden kann, als bei herkömmlichen Antriebsmotoren, wobei des Weiteren Kühlkanäle 44 geschaffen werden. Hierzu ist die Statoraußenfläche 28 aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen 46, 48 geformt, wobei das Bezugszeichen 46 ein zurückspringendes Statoraußenflächenteil und das Bezugszeichen 48 ein vorspringendes Statoraußenflächenteil bezeichnet. Entgegen des im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten Verlaufes der Statoraußenfläche 28 ist es auch denkbar, dass die Statoraußenflächenteile 28 umlaufend wellenförmig ausgebildet sind
Aufgrund des zurück- und vorspringenden Verlaufs der Statoraußenfläche 28 ist es auf einfache Weise möglich, das Statororgan 22 im ersten Gehäuseteil 6 zu lagern. Hierzu greift ein im ersten Gehäuseteil 6 vorgesehener Vorsprung 50, in dem eine Bohrung 42 vorgesehen ist, in ein zurückspringendes Statoraußenflächenteil 46 ein. Insgesamt sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel 6 solcher Vorsprünge 50 vorgesehen, wodurch das Statororgan in radialer und rotatorischer Richtung ausreichend fixiert ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat (10) mit einer mehrteiligen
Gehäuseanordnung (15), wobei in einem ersten Gehäuseteil ein elektrischer Antriebsmotor (14) und in einem zweiten Gehäuseteil (10) eine durch den Antriebsmotor (14) angetriebene, Fluid fördernde Aggregatmechanik (12) vorgesehen ist, wobei das erste Gehäuseteil (6) durch das Fluid durchströmbar ist, wobei der
Antriebsmotor (8) ein Statororgan (22) mit Motorspulen (30) und ein Innenrotororgan (14) aufweist, das drehfest mit einer Antriebswelle (18) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (18) drehfest mit einem Förderorgan (13) der Aggregatsmechanik (12) verbunden ist, wobei das Statororgan (22) eine zum
Innenrotororgan (14) gerichtete Statorinnenfläche (26) und eine zum ersten Gehäuseteil gerichtete Statoraußenfläche (28) aufweist und wobei das erste Gehäuseteil (6) über Abdichtfläche (32, 34, 36, 38) mit dem zweiten Gehäuseteil (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenfläche (28) aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen (46, 48) ausgebildet ist, derart, dass einzelne Statoraußenflächenteile (46) Lagerflächen zur radialen und rotatorischen Fixierung des Statororgans (22) im ersten Gehäuseteil (6) formen und zwischen den Lagerflächen (46)
Fluidkanäle (44), die durch das erste Gehäuseteil (6) und die Statoraußenfläche (28) begrenzt sind, ausgebildet sind.
2. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückspringenden Statoraußenflächenteile (46) kürzer ausgebildet sind als die vorspringenden Statoraußenflächenteile (48) der
Statoraußenfläche (28).
3. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenflächen (28) umlaufend wellenförmig ausgebildet ist.
4. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenfläche (28) umlaufend stufenförmig ausgebildet ist.
5. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregatmechanik (12) als Kompressorteil ausgebildet ist.
6. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid aus Kältemittel und Klimakompressoröl besteht.
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