WO2021155983A1 - Elektrische maschine und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2021155983A1
WO2021155983A1 PCT/EP2020/086081 EP2020086081W WO2021155983A1 WO 2021155983 A1 WO2021155983 A1 WO 2021155983A1 EP 2020086081 W EP2020086081 W EP 2020086081W WO 2021155983 A1 WO2021155983 A1 WO 2021155983A1
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WO
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guide channel
wire
electrical machine
section
wire guide
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/086081
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English (en)
French (fr)
Inventor
Philip Moerth
Philipp Petz
Florian Beck
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to CN202080075079.8A priority patent/CN114600350A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/003—Structural associations of slip-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08—Slip-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/14—Fastenings of commutators or slip-rings to shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/02—Connections between slip-rings and windings

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine, in particular for a motor vehicle, and to a motor vehicle with such an electrical machine.
  • Electric machines can often be operated as an electric motor or as a generator.
  • an alternating current generator to be mounted in a vehicle is known.
  • Slip rings that can be rotated with a rotary shaft and brushes that slide thereon and are held in a brush holder are provided.
  • the slip rings and the brush holder are covered by a slip ring cover.
  • a rear cover that covers the brushes has a first
  • a vent that communicates between an interior space containing the abrasive portions of the brushes and an exterior of the alternator. Furthermore, a second ventilation opening is provided which forms a connection between an interior space containing the brushes within the brush holder and the exterior of the alternator.
  • sealing parts Contains grinding sections of the brush is sealed by sealing parts. These sealing parts can be arranged approximately at the axial ends of the brush holder and the slip ring cover and consist of a plate-like rubber material.
  • a stator serves as a basic housing with infinitely variable swivel angle adjustment, integrated air feed-through and integrated electrical signal and energy feed-through with plug-in connectors. There are no external hoses and cables. The entire unit is dust-tight and splash-proof, with a modular structure and easy interchangeability of a turntable.
  • Several channels run through a distributor flange, each of which is to be connected to a connection channel in the rotary distributor. Seals can be arranged on both sides of a respective connection between a channel and a connection channel.
  • a liquid-cooled electric motor is known from DE 11 2013003975 T5.
  • a coolant distribution system is provided in order to distribute a liquid coolant on a first path and a second path.
  • the first path leads into a hollow rotor shaft, from where the coolant can flow radially outward during operation through shaft radial holes in the hollow rotor shaft, and then further longitudinally into a rotor coolant passage in the rotor into a sump.
  • the second path leads radially outward through radial inlet holes in a coolant inlet connection and then longitudinally into a peripheral coolant passage, which is arranged in a gap between a housing and a stator of the electric motor, and finally also into the collecting container.
  • the object of the present invention is to improve the reliability of an electrical machine, in particular in wet-running operation. According to the invention, this object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous configurations and developments of the present invention are specified in the dependent claims, in the description and in the figures.
  • the electrical machine has a stator and a rotor mounted therein such that it can rotate around a central longitudinal axis of a motor shaft of the electrical machine and a slip ring module connected, that is, coupled to the motor shaft.
  • the slip ring module is non-rotatable with respect to the rotor and rotatable relative to a slip ring of the electrical machine and has at least one Wire guide channel through which a respective contact wire for electrically connecting a respective rotor winding to the slip ring is guided.
  • the at least one wire guide channel extends at least essentially from the slip ring to a wire outlet of the slip ring module.
  • a first section of the wire guide channel runs in the axial direction parallel to the central longitudinal axis, at least essentially or almost starting from the slip ring.
  • a second section of the wire guide channel adjoining the first section runs radially outward as far as the wire outlet.
  • the wire outlet is here a radially outer end of the second section of the wire guide channel, so ultimately an opening in a side or outer wall of the slip ring module.
  • the wire outlet can include an area of the slip ring module immediately surrounding this opening.
  • an elastic sealing element surrounding the contact wire guided therein is arranged for sealing the wire guide channel against penetration of a lubricant into the wire guide channel at the wire outlet.
  • the sealing element seals the wire guide channel, in particular the second section of the wire guide channel, or the wire outlet, from a surrounding area of the slip ring module or the electrical machine.
  • the sealing element can be designed, for example, as a sealing plug that is introduced into the second section of the wire guide channel, but also, for example, as an O-ring.
  • Such an O-ring can, for example, rest on the wire outlet, that is to say at the radially outer end of the second section of the wire guide channel, or can be inserted into a radially outer end region of the second section of the wire guide channel.
  • the electrical machine according to the invention can preferably be a wet synchronous machine, that is to say at least partially under oil, for example an energized synchronous machine.
  • the motor shaft can be connected to the rotor in a manner that is fixed in terms of rotation in a manner known in principle, or it can be carried along by the latter when the electrical machine is in operation.
  • the slip ring is part of a sliding contact here, i.e. it represents an electrical connection between a part of the electrical machine that is in operation and one that rotates or rotates during operation.
  • the present invention can advantageously prevent, in particular, that which is used as a lubricant Oil reaches the sliding contact, i.e. the slip ring.
  • the sliding contact i.e. the slip ring.
  • the present invention is based on the knowledge that the lubricant can reach the wire guide channel or the wire outlet, for example, through cracks in a rotor filling material. From there, the lubricant can then - in particular due to the capillary effect - crawl along the contact wire through the wire guide channel and thus reach the sliding contact or the slip ring.
  • the electrical machine can have a plurality of wire guide channels distributed in the circumferential direction, the second sections of which can each be closed or sealed with their own sealing element.
  • Different windings of the rotor that is to say different poles or pole pairs of the rotor, can be contacted by different wire guide channels or the different contact wires running therein and supplied with electrical current to generate a rotor field.
  • the present invention is explained here essentially for a wire guide channel and accordingly for a sealing element.
  • the wire guide channel is largely filled with a thermosetting molding compound surrounding the contact wire.
  • the respective contact wire is therefore electrically insulated and mechanically fixed by the molding compound.
  • the molding compound can, for example, be injected or poured into the wire guide channel while the contact wire is arranged or held in the wire guide channel.
  • the molding compound can first form the wire guide channel by surrounding the contact wire.
  • the contact wire can first be used are introduced into the respective wire guide channel in the axial direction and then displaced outward in the radial direction, so that a bent end of the contact wire protruding radially outward passes through the second section of the wire guide channel. The contact wire can then be held or clamped in this position.
  • the sealing element can already be located on the bent end of the contact wire or can only be pushed onto the contact wire after it has been introduced or positioned.
  • the molding compound can then be injected or poured in. As soon as the molding compound has solidified or hardened, the wire guide channel is formed or filled and the contact wire is fixed by the molding compound.
  • the sealing element can also advantageously be held or fixed by the molding compound.
  • the contact wire is embedded directly and immediately in the molding compound in this way, there can still be a distance between the contact wire and the molding compound, for example due to air inclusions, surface roughness and / or the like. Such a distance can be a few micrometers, for example, which can be sufficient as a creepage distance for the lubricant to propagate along the contact wire. It is therefore particularly advantageous that the penetration of the lubricant is prevented by the sealing element. Due to the elasticity of the sealing element, this can for example lie closer to the contact wire than the thermosetting molding compound typically does.
  • the sealing element is made of an elastomer, in particular an ethylene-acrylate elastomer (English:
  • the sealing element is here made of a material that is elastic at the same time and has a relatively high electrical insulation class and a relatively high creepage current resistance or a relatively high CTI value (Comparative Tracking Index).
  • CTI value Comparative Tracking Index
  • the sealing element is designed as a sealing plug which is arranged in the second section of the wire guide channel.
  • the sealing plug can partially, but preferably completely, penetrate or penetrate the second section of the wire guide channel in the radial direction, that is to say perpendicular to the central longitudinal axis or to the motor shaft.
  • the sealing plug can be introduced into the second section of the wire guide channel either from the inside in a radially outward direction or from the outside in a radially inward direction.
  • the former can advantageously enable a particularly reliable hold or seat of the sealing plug in the second section of the wire guide channel under the action of centrifugal forces such as occur during operation of the electrical machine, while the latter can advantageously enable particularly simple manufacture of the electrical machine.
  • the sealing plug protrudes radially outward beyond an end of the second section of the wire guide channel formed by the wire outlet.
  • the sealing plug protrudes on the outside beyond an outer wall or surface of the slip ring module in the area of the wire outlet.
  • the electrical insulation effect of the sealing plug can advantageously be further improved, since a leakage current or breakdown path between the part of the contact wire protruding radially outward from the sealing plug and the surrounding surface of the slip ring module can be increased further.
  • the sealing plug can advantageously rest on the contact wire over a longer distance, as a result of which an improved or particularly reliable sealing effect can be achieved.
  • this embodiment advantageously offers the possibility of widening an area of the sealing plug that protrudes radially outward over the wire outlet in the axial direction, which on the one hand improves the insulating effect of the sealing plug and on the other hand ensures positioning accuracy or positioning reliability and / or the seating or holding of the sealing plug in its intended position can be improved.
  • the sealing plug has an at least essentially mushroom-shaped shape with a shaft area and a head area that is wider than this. A largest diameter of the head area is larger than a smallest diameter of the second section of the wire guide channel or as a diameter of the wire outlet.
  • the sealing plug is shaped in such a way that it can be partially introduced into the wire guide channel - namely with the shaft area - while the head area is too wide or too large for this.
  • the electrical insulation effect of the sealing plug can optionally be further improved.
  • it can be prevented that the sealing plug is pushed through the second section of the wire guide channel or too far into the second section of the wire guide channel during manufacture of the electrical machine.
  • the widened head region is located on a surface that is an end of the second section of the wire guide channel or the
  • Wire outlet surrounds, rests.
  • the head area can be arranged radially on the inside or outside, depending on the configuration.
  • a diameter of the shaft area can correspond at least in sections or in areas, for example, to the diameter of the second section of the wire guide channel or be so much larger than the diameter of the second section of the wire guide channel that the shaft area due to its elasticity, i.e. its elastic deformability or Compressibility, yet can be introduced into the second section of the wire guide channel.
  • the latter can advantageously bring about a particularly good sealing effect of the sealing plug.
  • the sealing plug is fixed or held in the second section of the wire guide channel by a molding compound, which is at least in the first section of the
  • Wire guide channel envelops and fixed the contact wire.
  • This can in particular be the aforementioned thermosetting molding compound.
  • the proposed fixing of the sealing plug by the molding compound can advantageously prevent the sealing plug from moving out of the second, for example due to centrifugal forces occurring during operation of the electrical machine, in a particularly simple and inexpensive manner
  • Section of the wire guide channel is pushed out or pulled out.
  • No additional fastening elements for fixing the are particularly advantageous Sealing plug necessary, which can advantageously reduce complexity and manufacturing and cost of the electrical machine.
  • the molding compound can, for example, partially enclose the sealing plug.
  • the molding compound can hold or fix the sealing plug, for example, depending on the design of the sealing plug and / or depending on the choice of material or material combination, for example in a form-fitting, material-locking and / or non-positive-locking manner.
  • the sealing plug has a constriction with a reduced diameter.
  • the sealing plug has at least one point with a diameter that is smaller than the diameter of areas of the sealing plug adjoining this area on both sides in the longitudinal direction of the sealing plug.
  • the reduced diameter of the constriction can be smaller than the diameter, in particular the smallest diameter, of the second section of the wire guide channel.
  • a widening of the sealing plug delimiting the constriction on a side facing the central longitudinal axis is interrupted in some areas in its circumferential direction.
  • this inside widening of the sealing plug is only formed in areas up to the full diameter of the second section of the wire guide channel and has sections or areas that have a diameter that is smaller than the diameter of the second section of the wire guide channel.
  • the diameter in these interruptions can correspond at least essentially to the diameter of the constriction or can be between the diameter of the constriction and the diameter of the second section of the wire guide channel.
  • the molding compound enclosing the contact wire - then still liquid or viscous - can reach the constriction from the inside, i.e. from the side facing the central longitudinal axis, radially outwards during the manufacture of the electrical machine.
  • an area of the second section of the wire guide channel that is not occupied by the sealing plug can be particularly reliably filled by the molding compound, whereby the sealing plug can in turn be particularly reliably fixed by the molding compound.
  • the widening of the sealing plug can preferably be several, in particular evenly, in the circumferential direction. have distributed interruptions.
  • Another aspect of the present invention is a motor vehicle that has at least one electrical machine according to the invention. If the electric machine is a drive motor for generating a force or a torque for propulsion of the motor vehicle, the motor vehicle can accordingly be an electric or hybrid vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional perspective view of part of an electrical machine
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a sealing plug for a wire guide channel of the electrical machine
  • 3 shows a partial schematic sectional view of an area around the sealing plug in an unfilled state
  • FIG. 5 shows a partial schematic sectional view of a region with an alternative sealing element. Identical and functionally identical elements are each provided with the same reference symbols in the figures.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional perspective view of part of an electrical machine 10.
  • a part of a slip ring module 12 is shown here, which can rotate about a central longitudinal axis 14.
  • the central longitudinal axis 14 runs along the center through a shaft receiving space 16 which is surrounded by the slip ring module 12 and in which a motor shaft of the electrical machine 10 can be arranged.
  • a wire guide channel 18 runs in the slip ring module 12.
  • This wire guide channel 18 has a first section 20 running in the axial direction parallel to the central longitudinal axis 14 and an adjoining second section 22 running radially through a wall of the slip ring module 12.
  • a slip ring 24 is also shown here, which likewise surrounds the shaft receiving space 16.
  • a contact wire 26 is arranged in the wire guide channel 18, which makes electrical contact with the slip ring 24 and, at its other end, is led out of the second section 22 of the wire guide channel 18.
  • the end of the contact wire 26 leading out of the second section can be led up to a rotor winding, that is to say electrically connected to such a winding.
  • the contact wire 26 has an axial piece 28 which runs parallel to the central longitudinal axis 14 in the first section 20 and thus also offset radially outward.
  • this axial piece 28 is followed by a radial piece 30 of the contact wire 26. This radial piece 30 is guided radially outward through the second section 22.
  • a radially outer end of the second section 22 is referred to here as a wire outlet 32, from which the radial piece 30 of the contact wire 26 protrudes from the slip ring module 12.
  • the wire guide channel 18 is shown here for a better illustration of a course of the contact wire 26 in an empty, that is, unfilled, state. In the context of a further production of the electrical machine 10, the wire guide channel 18 is also enclosed, that is to say an area surrounding the contact wire 26 is still filled, in order to electrically isolate the contact wire 26 and to fix it spatially.
  • sealing rings are arranged here on both sides of the wire outlet 32, namely a first seal 34 on a side facing the slip ring 24 and a second seal 36 on the opposite other side of the wire outlet 32.
  • the electrical machine 10 or the slip ring module 12 can have a multiplicity of wire guide channels 18 with a respective separate contact wire 26 arranged therein.
  • Another example is here
  • Wire guide channel 38 is shown with a further contact wire 40.
  • the explanations and explanations given here for the wire guide channel 18 and the contact wire 26 or for the further wire guide channel 38 and the further contact wire 40 should apply analogously.
  • the wire guide channel 18 or its second section 22 is in the present case sealed by an additional sealing element that surrounds the contact wire 26 in the area of the second section 22 or at the wire outlet 32 in order to prevent or respectively prevent oil from penetrating into the wire guide channel 18 to reduce.
  • FIG. 2 Such a sealing element is shown in FIG. 2 in the form of a sealing plug 42 in a schematic perspective view.
  • the sealing plug 42 here has an essentially mushroom-shaped basic shape with a widened head area 44 and an adjoining, narrower shaft area.
  • a constriction 46 is provided on the shaft area.
  • the sealing plug 42 On a side of the constriction 46 opposite the head region 44, the sealing plug 42 has several Widenings 48 arranged uniformly distributed in the circumferential direction. These widenings 48 are interrupted in the circumferential direction by interruptions 50 in between. In the area of the interruptions 50, the sealing plug 42 therefore has a smaller diameter than in the area of the widened areas 48.
  • the sealing plug 42 can be plugged or pushed onto the radial piece 30 and into the second section 22, for example in the radial direction from the outside inwards, during the manufacture of the electrical machine 10.
  • An underside of the head region 44 facing the constriction 46 can then rest on an outside of the grinding module 12 in the region of the wire outlet 32.
  • the wire guide channel 18 is shown in an unfilled state, that is to say empty except for the contact wire 26 and the sealing plug 42, during the manufacture of the electrical machine 10.
  • FIG. 4 also shows the area around the second section 22 in a schematic sectional view, which is also partial.
  • the wire guide channel 18 is shown in a filled state.
  • the wire guide channel 18 is here filled with a thermosetting molding compound 52.
  • This molding compound 52 thus encloses the contact wire 26 and at least partially the sealing plug 42.
  • the molding compound 52 fills the second section 22 of the wire guide channel 18 in the area of the constriction 46 of the inserted sealing plug 42 and thus not only fixes the contact wire 26, but also the sealing plug 42.
  • the shaft receiving space 16 is not filled by the molding compound 52, it remains thus free to accommodate the motor shaft, not shown here, of the electrical machine 10.
  • the shaft receiving space 16 can, for example, be separated from the area filled here by the molding compound 52.
  • a placeholder element whose shape corresponds to the shaft receiving space 16 can be introduced into the slip ring module 12, then overmolded or poured with the molding compound 52 and then removed again after the molding compound 52 has at least partially solidified or hardened to release the shaft receiving space 16.
  • FIG. 5 shows a partial schematic sectional view of a region around a radial section of the further wire guide channel 38 with an alternatively designed sealing element.
  • the sealing element for sealing the further wire guide channel 38 is designed here as an O-ring 54 surrounding the further contact wire 40.
  • the application or requirements can preferably all of the sealing elements be of the same type, that is to say either be designed as sealing plugs 42 or as O-rings 54.
  • a sealing element in particular an elastomer sealing plug with an armature fixation, can be used to seal wire exits from wires for electrical contacting of rotor windings or sliding contacts on the slip ring module 12 in order to ensure oil tightness and thus reliability, especially in wet, i.e. oiled, operation of the electric machine 10 to improve.
  • central longitudinal axis 16 shaft receiving space 18 wire guide channel 20 first section 22 second section 24 slip ring 26 contact wire 28 axial piece 30 radial piece 32 wire outlet
  • first seal 36 second seal 38 further wire guide channel 40 further contact wire 42 sealing plug

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10) sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine (10) weist einen Stator, einen Rotor sowie ein mit einer Motorwelle der elektrischen Maschine (10) verbundenes Schleifringmodul (12) auf. In dem Schleifringmodul (12) verläuft wenigstens ein Drahtführungskanal (18, 38), durch den jeweils ein Kontaktdraht (26, 40) zum elektrischen Verbinden einer Rotorwicklung mit einem Schleifring (24) geführt ist. Ein erster Abschnitt (20) des Drahtführungskanals (18, 38) verläuft dabei von dem Schleifring (24) in axialer Richtung parallel zur Motorwelle. Ein zweiter Abschnitt (22) des Drahtführungskanals (18, 38) verläuft daran anschließend radial nach außen. In oder an dem zweiten Abschnitt (22) ist ein den jeweiligen Kontaktdraht (26, 40) umgebendes elastisches Dichtelement (42, 54) zum Abdichten des Drahtführungskanals (18, 38) gegen ein Eindringen eines Schmiermittels angeordnet.

Description

Elektrische Maschine und Kraftfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen elektrischen Maschine.
Elektrische Maschinen sind in vielfältigen Varianten seit langer Zeit bekannt, aber nach wie vor von besonderer Bedeutung in vielen technischen und industriellen Anwendungsbereichen. Dabei ist absehbar, dass in Zukunft die Bedeutung elektrischer Maschinen gerade im Bereich der Fahrzeugtechnik noch zunehmen wird. Vor diesem Hintergrund sind weitere Verbesserungen und Optimierungen ganz offensichtlich wünschenswert. Elektrische Maschinen können oftmals als Elektromotor oder als Generator betrieben werden. Beispielsweise ist aus der DE 102006 025 394 A1 ein in einem Fahrzeug zu montierender Wechselstromgenerator bekannt. Dabei sind mit einer Drehwelle drehbare Schleifringe und darauf schleifende, in einem Bürstenhalter aufgenommene Bürsten vorgesehen. Die Schleifringe und der Bürstenhalter sind durch eine Schleifringabdeckung abgedeckt. Eine Heckabdeckung, die die Bürsten abdeckt, weist eine erste
Belüftungsöffnung auf, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum, der die Schleifabschnitte der Bürsten enthält, und einem Äußeren des Wechselstromgenerators bildet. Weiter ist eine zweite Belüftungsöffnung vorgesehen, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum, der die Bürsten innerhalb des Bürstenhalters enthält, und dem Äußeren des Wechselstromgenerators bildet. Der Innenraum, der die
Schleifabschnitte der Bürsten enthält, ist dabei durch Dichtungsteile abgedichtet. Diese Dichtungsteile können etwa an axialen Enden des Bürstenhalters und der Schleifringabdeckung angeordnet sein und aus einem plattenartigen Gummimaterial bestehen.
Als weiteres Anwendungsbeispiel ist aus der DE 43 14628 C1 eine elektrische Dreh- und Schwenkeinheit mit einem unmittelbar angetriebenen bürstenlosen Motor, beispielsweise für Industrieroboter bekannt. Ein Stator dient dabei als Grundgehäuse mit stufenloser Schwenkwinkeleinstellung, integrierter Luftdurchführung und integrierter elektrischer Signal- und Energiedurchführung mit Steckverbindern. Dabei sind keine außenliegenden Schläuche und Kabel vorhanden. Die gesamte Einheit ist dabei staub- und spritzwasserdicht, wobei gleichzeitig ein modularer Aufbau bei einfacher Austauschbarkeit eines Drehtellers gegeben ist. Durch einen Verteilerflansch verlaufen mehrere Kanäle, mit denen jeweils ein Anschlusskanal in dem Drehverteiler in Verbindung zu bringen ist. Beidseitig von einer jeweiligen Verbindung zwischen einem Kanal und einem Anschlusskanal können Dichtungen angeordnet sein.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel ist aus der DE 11 2013003975 T5 ein flüssigkeitsgekühlter Elektromotor bekannt. Dabei ist ein Kühlmittelverteilersystem vorgesehen, um ein flüssiges Kühlmittel auf einem ersten Pfad und einem zweiten Pfad zu verteilen. Der erste Pfad führt in eine hohle Rotorwelle, von wo aus das Kühlmittel im Betrieb durch Wellenradiallöcher in der hohlen Rotorwelle radial nach außen fließen kann, und dann weiter längs in einen Rotorkühlmitteldurchgang im Rotor in einen Sammelbehälter. Der zweite Pfad führt im Betrieb radial nach außen durch Einlassradiallöcher in einem Kühlmitteleinlassanschluss und dann längs in einen peripheren Kühlmitteldurchgang, der in einer Lücke zwischen einem Gehäuse und einem Stator des Elektromotors angeordnet ist, und schließlich ebenfalls in den Sammelbehälter. Für viele interne Strömungspfade müssen dabei keine flüssigkeitsdichten Dichtungen bereitgestellt werden, was Kosten sparen kann. Die einzigen flüssigkeitsdichten Dichtungen, die erforderlich sind, sind solche, die zwischen dem Kühlmittel und der äußeren Umgebung anschließen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem nasslaufenden Betrieb, zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Stator und einen darin um eine Mittellängsachse einer Motorwelle der elektrischen Maschine rotationsbeweglich gelagerten Rotor sowie ein mit der Motorwelle verbundenes, also gekoppeltes Schleifringmodul auf. Das Schleifringmodul ist dabei drehfest zu dem Rotor und drehbar relativ zu einem Schleifring der elektrischen Maschine und weist wenigstens einen Drahtführungskanal auf, durch den ein jeweiliger Kontaktdraht zum elektrischen Verbinden einer jeweiligen Rotorwicklung mit dem Schleifring geführt ist. Der wenigstens eine Drahtführungskanal reicht dabei zumindest im Wesentlichen von dem Schleifring bis zu einem Drahtauslass des Schleifringmoduls. Dabei verläuft ein erster Abschnitt des Drahtführungskanals in axialer Richtung parallel zu der Mittellängsachse zumindest im Wesentlichen oder nahezu von dem Schleifring ausgehend. Ein an den ersten Abschnitt anschließender zweiter Abschnitt des Drahtführungskanals verläuft radial nach außen bis zu dem Drahtauslass. Der Drahtauslass ist hier also ein radial äußeres Ende des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals, also letztlich eine Öffnung in einer Seiten- oder Außenwand des Schleifringmoduls. Ebenso kann der Drahtauslass einen diese Öffnung unmittelbar umgebenden Bereich des Schleifringmoduls umfassen.
In oder an dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals ist erfindungsgemäß ein den darin geführten Kontaktdraht umgebendes elastisches Dichtelement zum Abdichten des Drahtführungskanals gegen ein Eindringen eines Schmiermittels in den Drahtführungskanal an dem Drahtauslass angeordnet. Das Dichtelement dichtet mit anderen Worten also den Drahtführungskanal, insbesondere den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals, beziehungsweise den Drahtauslass gegen einen umgebenden Bereich des Schleifringmoduls beziehungsweise der elektrischen Maschine ab. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, kann das Dichtelement beispielsweise als Dichtstopfen, der in den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals eingebracht ist, aber ebenso beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein. Ein solcher O-Ring kann beispielsweise auf dem Drahtauslass, also am radial äußeren Ende des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals anliegen oder in einen radial äußeren Endbereich des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals eingesetzt sein.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann bevorzugt eine nass - also zumindest bereichsweise unter Öl - laufende Synchronmaschine sein, beispielsweise eine stromerregte Synchronmaschine. Dabei kann in grundsätzlich bekannter Weise die Motorwelle drehfest mit dem Rotor verbunden sein oder von diesem im Betrieb der elektrischen Maschine mitgenommen werden. Der Schleifring ist hier Teil eines Schleifkontakts, stellt also eine elektrische Verbindung zwischen einem im Betrieb stehenden und einem im Betrieb rotierenden oder drehenden Teil der elektrischen Maschine dar.
Vorteilhaft kann die vorliegende Erfindung durch das in oder an dem Drahtführungskanal angeordnete Dichtelement verhindern, dass insbesondere das als Schmiermittel dienende Öl an den Schleifkontakt, also an den Schleifring, gelangt. Grundsätzlich ist von bekannten elektrischen Maschinen zwar bekannt, außenseitige Dichtungen, beispielsweise auf beiden Seiten des Schleifrings vorzusehen, etwa in Form von die Motorwelle beziehungsweise das Schleifringmodul umgebenden Dichtungsringen. Die vorliegende Erfindung beruht jedoch auf der Erkenntnis, dass das Schmiermittel beispielsweise durch Risse in einem Rotorfüllmaterial an den Drahtführungskanal beziehungsweise an den Drahtauslass gelangen kann. Von dort aus kann das Schmiermittel dann - insbesondere durch den Kapillareffekt - entlang des Kontaktdrahtes durch den Drahtführungskanal kriechen und so bis zu dem Schleifkontakt beziehungsweise bis zu dem Schleifring gelangen. Dabei kann es die bisher vorgesehenen Dichtungen unterwandern. Wenn das Schmiermittel an den Schleifkontakt gelangt, kann es dort beispielsweise den elektrischen Kontakt verschlechtern, einen elektrischen Fluss ganz oder teilweise unterbrechen, zu Beschädigungen oder zusätzlichem Verschleiß führen und somit letztendlich die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der elektrischen Maschine reduzieren. Durch das vorliegend vorgesehene Dichtelement in oder an dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals kann dieser bisher nicht berücksichtigte Ölpfad verschlossen beziehungsweise abgedichtet werden, wodurch die genannten nachteiligen Effekte vermieden oder reduziert werden können.
Die elektrische Maschine kann dabei eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Drahtführungskanälen aufweisen, deren zweite Abschnitte jeweils mit einem eigenen Dichtelement verschlossen beziehungsweise abgedichtet sein können. Durch unterschiedliche Drahtführungskanäle beziehungsweise die darin verlaufenden verschiedenen Kontaktdrähte können verschiedene Wicklungen des Rotors, also verschiedene Pole oder Polpaare des Rotors kontaktiert sein und zur Erzeugung eines Rotorfeldes mit elektrischem Strom versorgt werden. Der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber, wird die vorliegende Erfindung hier aber im Wesentlichen für einen Drahtführungskanal und dementsprechend für ein Dichtelement erläutert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Drahtführungskanal größtenteils mit einer den Kontaktdraht umgebenden duroplastischen Formmasse ausgefüllt. Durch die Formmasse wird der jeweilige Kontaktdraht also elektrisch isoliert und mechanisch fixiert. Die Formmasse kann beispielsweise in den Drahtführungskanal eingespritzt oder eingegossen werden, während der Kontaktdraht in dem Drahtführungskanal angeordnet ist beziehungsweise gehalten wird. Ebenso kann die Formmasse durch Umgeben des Kontaktdrahts erst den Drahtführungskanal ausbilden. Zur Fertigung der elektrischen Maschine kann beispielsweise zunächst der Kontaktdraht in den jeweiligen Drahtführungskanal in axialer Richtung eingebracht werden und dann in radialer Richtung nach außen versetzt werden, sodass ein umgebogenes, radial nach außen ragendes Ende des Kontaktdrahts durch den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals gelangt. In dieser Position kann der Kontaktdraht dann gehalten beziehungsweise eingespannt werden. Das Dichtelement kann sich dabei bereits auf dem umgebogenen Ende des Kontaktdrahts befinden oder erst nach dem Einbringen beziehungsweise Positionieren des Kontaktdrahts auf diesen aufgeschoben werden.
Nach dem sowohl der Kontaktdraht als auch das Dichtelement positioniert sind, kann dann die Formmasse eingespritzt oder eingegossen werden. Sobald die Formmasse dann erstarrt beziehungsweise ausgehärtet ist, ist dann der Drahtführungskanal ausgebildet beziehungsweise ausgefüllt und der Kontaktdraht durch die Formmasse fixiert. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, kann vorteilhaft auch das Dichtelement durch die Formmasse gehalten oder fixiert sein. Obwohl der Kontaktdraht auf diese Weise direkt und unmittelbar in die Formmasse eingebettet ist, kann zwischen dem Kontaktdraht und der Formmasse dennoch ein Abstand gegeben sein, beispielsweise aufgrund von Lufteinschlüssen, Oberflächenrauigkeiten und/oder dergleichen mehr. Ein solcher Abstand kann beispielsweise einige Mikrometer betragen, was als Kriechstrecke für das Schmiermittel zur Ausbreitung entlang des Kontaktdrahts ausreichen kann. Es ist daher besonders vorteilhaft, dass durch das Dichtelement das Eindringen des Schmiermittels verhindert wird. Aufgrund der Elastizität des Dichtelements kann dieses dazu beispielsweise dichter an dem Kontaktdraht anliegen als dies die duroplastische Formmasse typischerweise tut.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Dichtelement aus einem Elastomer, insbesondere aus einem Ethylen-Acrylat-Elastomer (englisch:
AEM), mit einer elektrischen Durchschlagsfestigkeit von wenigstens 15 kV/mm gefertigt. Das Dichtelement ist hier also aus einem Material gefertigt, das gleichzeitig elastisch ist und eine relativ hohe elektrische Isolationsklasse sowie eine relativ hohe Kriechstromresistenz beziehungsweise einen relativ hohen CTI-Wert (englisch: Comparative Tracking- Index) aufweist. Dadurch kann vorteilhaft einerseits die gewünschte Abdichtung des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals beziehungsweise des Drahtauslasses erreicht und andererseits die elektrische Isolierung des Kontaktdrahts verbessert beziehungsweise die Kriechstrom- und Durchschlagsanfälligkeit der elektrischen Maschine verbessert werden. Beispielsweise kann durch das Dichtelement eine Kriechstromstrecke zwischen einem aus dem Drahtauslass radial nach außen ragenden Teil des Kontaktdrahts und einer den Drahtauslass umgebenden Außenseite oder Oberfläche des Schleifringmoduls vergrößert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Dichtelement als Dichtstopfen ausgebildet, der in dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals angeordnet ist. Der Dichtstopfen kann dabei den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals teilweise, bevorzugt aber vollständig in radialer Richtung, also senkrecht zu der Mittellängsachse beziehungsweise zu der Motorwelle, durchsetzen oder durchgreifen. Durch die Ausgestaltung des Dichtelements als derartiger in den Drahtführungskanal eingebrachter Dichtstopfen mit einer signifikanten radialen Ausdehnung kann vorteilhaft eine besonders gute Dichtwirkung ebenso wie ein besonders zuverlässiger Sitz oder Halt des Dichtstopfens in seiner vorgesehenen Position, also in dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals erreicht werden. Der Dichtstopfen kann dabei entweder von einer Innenseite aus in radial nach außen weisender Richtung oder von außen in radial nach innen weisender Richtung in den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals eingebracht sein. Ersteres kann vorteilhaft einen besonders zuverlässigen Halt oder Sitz des Dichtstopfens in dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals unter Einwirkung von Fliehkräften, wie sie beim Betrieb der elektrischen Maschine auftreten, ermöglichen, während letzteres vorteilhaft eine besonders einfache Fertigung der elektrischen Maschine ermöglichen kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ragt der Dichtstopfen radial nach außen über ein durch den Drahtauslass gebildetes Ende des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals hinaus. Mit anderen Worten steht der Dichtstopfen also außenseitig über eine Außenwand oder Oberfläche des Schleifringmoduls im Bereich des Drahtauslasses hervor. Dadurch kann vorteilhaft die elektrische Isolationswirkung des Dichtstopfens weiter verbessert werden, da eine Kriechstrom- beziehungsweise Durchschlagsstrecke zwischen dem radial nach außen aus dem Dichtstopfen herausragenden Teil des Kontaktdrahts zu der umgebenden Oberfläche des Schleifringmoduls weiter vergrößert werden kann. Zudem kann so vorteilhaft der Dichtstopfen über eine längere Strecke an dem Kontaktdraht anliegen, wodurch eine verbesserte beziehungsweise besonders zuverlässige Dichtwirkung erzielt werden kann. Weiterhin bietet diese Ausgestaltung vorteilhaft die Möglichkeit, einen über den Drahtauslass radial nach außen ragenden Bereich des Dichtstopfens in axialer Richtung zu verbreitern, wodurch einerseits die Isolationswirkung des Dichtstopfens und andererseits eine Positioniergenauigkeit oder Positionierzuverlässigkeit und/oder der Sitz oder Halt des Dichtstopfens in seiner vorgesehenen Position verbessert werden kann. In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es also vorgesehen, dass der Dichtstopfen eine zumindest im Wesentlichen pilzförmige Gestalt mit einem Schaftbereich und einem im Vergleich dazu verbreiteten Kopfbereich aufweist. Ein größter Durchmesser des Kopfbereichs ist dabei größer als ein kleinster Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals beziehungsweise als ein Durchmesser des Drahtauslasses. Mit anderen Worten ist der Dichtstopfen also derart geformt, dass er teilweise - nämlich mit dem Schaftbereich - in den Drahtführungskanal eingebracht werden kann, während der Kopfbereich dafür zu breit beziehungsweise zu groß ist. Damit kann wie beschrieben die elektrische Isolationswirkung des Dichtstopfens gegebenenfalls weiter verbessert werden. Ebenso kann beispielsweise verhindert werden, dass der Dichtstopfen bei der Fertigung der elektrischen Maschine durch den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals hindurch oder zu weit in den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals hineingeschoben wird. Vielmehr kann vorgesehen sein, dass der verbreiterte Kopfbereich an einer Oberfläche, die ein Ende des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals beziehungsweise den
Drahtauslass umgibt, anliegt. Dies lässt sich vorteilhaft bei der Fertigung der elektrischen Maschine besonders einfach und besonders zuverlässig realisieren. Der Kopfbereich kann dabei je nach Ausgestaltung radial innen oder außen angeordnet sein. Ein Durchmesser des Schaftbereichs kann je nach Elastizität des Dichtstopfens zumindest abschnittsweise oder bereichsweise beispielsweise dem Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals entsprechen oder um so viel größer als der Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals sein, dass der Schaftbereich aufgrund seiner Elastizität, also seiner elastischen Verformbarkeit oder Komprimierbarkeit, dennoch in den zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals eingeführt werden kann. Letzteres kann vorteilhaft eine besonders gute Dichtwirkung des Dichtstopfens bewirken.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Dichtstopfen in dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals durch eine Formmasse fixiert beziehungsweise gehalten, die zumindest in dem ersten Abschnitt des
Drahtführungskanals den Kontaktdraht umhüllt und fixiert. Dies kann insbesondere die genannte duroplastische Formmasse sein. Durch die hier vorgeschlagene Fixierung des Dichtstopfens durch die Formmasse kann vorteilhaft auf besonders einfache und kostengünstige Weise verhindert werden, dass der Dichtstopfen, beispielsweise aufgrund von im Betrieb der elektrischen Maschine auftretenden Fliehkräften, aus dem zweiten
Abschnitt des Drahtführungskanals herausgedrückt oder herausgezogen wird. Besonders vorteilhaft sind dabei keine zusätzlichen Befestigungselemente zum Fixieren des Dichtstopfens notwendig, was vorteilhaft eine Komplexität sowie einen Herstellungs- und Kostenaufwand der elektrischen Maschine reduzieren kann. Zum Fixieren des Dichtstopfens kann die Formmasse beispielsweise den Dichtstopfen teilweise umschließen. Die Formmasse kann den Dichtstopfen, beispielsweise je nach Ausgestaltung des Dichtstopfens und/oder je nach Materialwahl beziehungsweise Materialkombination, etwa formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig halten beziehungsweise fixieren.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Dichtstopfen eine Einschnürung mit einem verringerten Durchmesser auf. Mit anderen Worten weist der Dichtstopfen also wenigstens eine Stelle mit einem Durchmesser auf, der geringer ist als die Durchmesser von auf beiden Seiten in Längserstreckungsrichtung des Dichtstopfens an diesen Bereich anschließenden Bereichen des Dichtstopfens. Insbesondere kann der verringerte Durchmesser der Einschnürung geringer sein als der Durchmesser, insbesondere der kleinste Durchmesser, des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals. Durch diese Ausgestaltung des Dichtstopfens kann die Formmasse in den Bereich der Einschnürung gelangen und dabei zumindest auf einer Seite der Einschnürung einen dortigen Bereich mit entsprechend größerem Durchmesser des Dichtstopfens einschließen. Dadurch kann also ein Hinterschnitt beziehungsweise eine Ankerfixierung realisiert werden, wobei die Formmasse nach ihrem Aushärten den Dichtstopfen formschlüssig in dem zweiten Abschnitt des Drahtführungskanals hält beziehungsweise fixiert. Dadurch kann der Dichtstopfen auf besonders einfache und zuverlässige Weise fixiert werden, wodurch vorteilhaft die Zuverlässigkeit der elektrischen Maschine weiter verbessert werden kann, ohne dass zusätzliche Bauteile oder Komponenten verbaut werden müssten.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist dabei eine die Einschnürung auf einer der Mittellängsachse zugewandten Seite begrenzende Verbreiterung des Dichtstopfens in dessen Umfangsrichtung bereichsweise unterbrochen. Diese innenseitige Verbreiterung des Dichtstopfens ist mit anderen Worten also nur bereichsweise bis zum vollen Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals ausgebildet und weist Abschnitte oder Bereiche auf, die einen Durchmesser aufweisen, der geringer als der Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals ist. Der Durchmesser in diesen Unterbrechungen kann dabei zumindest im Wesentlichen dem Durchmesser der Einschnürung entsprechen oder zwischen dem Durchmesser der Einschnürung und dem Durchmesser des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals liegen. Durch die wenigstens eine Unterbrechung der Verbreiterung kann vorteilhaft eine Verbindung oder ein Zugang zu der Einschnürung geschaffen oder gebildet werden. Durch diese Verbindung oder durch diesen Zugang kann bei der Fertigung der elektrischen Maschine die den Kontaktdraht einschließende - dann noch flüssige oder viskose - Formmasse von innen, also von der der Mittellängsachse zugewandten Seite radial nach außen bis zu der Einschnürung gelangen. Dadurch kann ein nicht von dem Dichtstopfen eingenommener Bereich des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals besonders zuverlässig durch die Formmasse ausgefüllt werden, wodurch wiederum der Dichtstopfen besonders zuverlässig durch die Formmasse fixiert werden kann. Um ein möglichst gleichmäßiges Ausfüllen des nicht von dem Dichtstopfen eingenommenen Bereichs oder Volumens des zweiten Abschnitts des Drahtführungskanals durch die Formmasse sowie eine besonders zuverlässige und gleichmäßige Fixierung des Dichtstopfens durch die Formmasse zu erreichen, kann die Verbreiterung des Dichtstopfens bevorzugt in Umfangsrichtung mehrere, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnete Unterbrechungen aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine erfindungsgemäße elektrische Maschine aufweist. Sofern es sich bei der elektrischen Maschine um einen Antriebsmotor zum Erzeugen einer Kraft oder eines Moments für einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs handelt, kann das Kraftfahrzeug dementsprechend ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sein.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische geschnittene Perspektivansicht eines Teils einer elektrischen Maschine;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines Dichtstopfens für einen Drahtführungskanal der elektrischen Maschine; Fig. 3 eine ausschnittweise schematische Schnittansicht eines Bereichs um den Dichtstopfen in einem unverfüllten Zustand;
Fig. 4 eine ausschnittweise schematische Schnittansicht eines Bereichs um den Dichtstopfen in einem verfüllten Zustand; und
Fig. 5 eine ausschnittweise schematische Schnittansicht eines Bereichs mit einem alternativen Dichtelement. In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Perspektivansicht eines Teils einer elektrischen Maschine 10. Insbesondere ist hier ein Teil eines Schleifringmoduls 12 dargestellt, das um eine Mittellängsachse 14 rotieren kann. Die Mittellängsachse 14 verläuft dabei längs mittig durch einen von dem Schleifringmodul 12 umgebenen Wellenaufnahmeraum 16, in dem eine Motorwelle der elektrischen Maschine 10 angeordnet werden kann. In dem Schleifringmodul 12 verläuft ein Drahtführungskanal 18. Dieser Drahtführungskanal 18 weist einen in axialer Richtung parallel zu der Mittellängsachse 14 verlaufenden ersten Abschnitt 20 sowie einen daran anschließenden radial durch eine Wand des Schleifringmoduls 12 verlaufenden zweiten Abschnitt 22 auf. Weiter ist hier ein Schleifring 24 dargestellt, der ebenfalls den Wellenaufnahmeraum 16 umgibt. In dem Drahtführungskanal 18 ist vorliegend ein Kontaktdraht 26 angeordnet, der den Schleifring 24 elektrisch kontaktiert und an seinem anderen Ende durch den zweiten Abschnitt 22 des Drahtführungskanals 18 aus diesem herausgeführt ist. In der vollständigen elektrischen Maschine 10 kann das aus dem zweiten Abschnitt herausgeführte Ende des Kontaktdrahts 26 bis zu einer Rotorwicklung geführt, also elektrisch mit einer solchen verbunden sein. Der Kontaktdraht 26 weist analog zu dem Drahtführungskanal 18 ein Axialstück 28 auf, das in dem ersten Abschnitt 20 und damit ebenfalls radial nach außen versetzt parallel zu der Mittellängsachse 14 verläuft. Ebenfalls analog zu dem Drahtführungskanal 18 schließt an dieses Axialstück 28 ein Radialstück 30 des Kontaktdrahts 26 an. Dieses Radialstück 30 ist radial nach außen durch den zweiten Abschnitt 22 geführt. Ein radial außen liegendes Ende des zweiten Abschnitts 22 wird hier als Drahtauslass 32 bezeichnet, aus dem also das Radialstück 30 des Kontaktdrahts 26 aus dem Schleifringmodul 12 herausragt. Der Drahtführungskanal 18 ist hier zur besseren Veranschaulichung eines Verlaufs des Kontaktdrahts 26 in einem leeren, also unverfüllten Zustand dargestellt. Im Rahmen einer weiteren Fertigung der elektrischen Maschine 10 wird der Drahtführungskanal 18 noch eingeschlossen, also ein den Kontaktdraht 26 umgebender Bereich noch aufgefüllt, um den Kontaktdraht 26 elektrisch zu isolieren und räumlich zu fixieren.
In axialer Richtung, also in Richtung längs der Mittellängsachse 14, sind hier auf beiden Seiten des Drahtauslasses 32 Dichtungsringe, nämlich auf einer dem Schleifring 24 zugewandten Seite eine erste Dichtung 34 und auf der gegenüberliegenden anderen Seite des Drahtauslasses 32 eine zweite Dichtung 36 angeordnet.
Vorliegend kann die elektrische Maschine 10 beziehungsweise das Schleifringmodul 12 eine Vielzahl von Drahtführungskanälen 18 mit einem jeweiligen eigenen darin angeordneten Kontaktdraht 26 aufweisen. Beispielhaft ist hier ein weiterer
Drahtführungskanal 38 mit einem weiteren Kontaktdraht 40 dargestellt. Für diese ebenso wie für weitere hier nicht dargestellte Drahtführungskanäle beziehungsweise Kontaktdrähte sollen die hier zu dem Drahtführungskanal 18 und dem Kontaktdraht 26 beziehungsweise zu dem weiteren Drahtführungskanal 38 und dem weiteren Kontaktdraht 40 gegebenen Ausführungen und Erläuterungen analog gelten.
Trotz der Dichtungen 34, 36 hat sich gezeigt, dass im Betrieb der elektrischen Maschine 10 Öl zu dem Drahtauslass 32 und entlang des Kontaktdrahts 26 durch den Drahtführungskanal 18 bis zu dem Schleifring 24 beziehungsweise einem durch den Schleifring 24 und den Kontaktdraht 26 gebildeten Schleifkontakt gelangen kann. Um dies zu vermeiden wird vorliegend der Drahtführungskanal 18 beziehungsweise dessen zweiter Abschnitt 22 durch ein zusätzliches Dichtelement, das den Kontaktdraht 26 im Bereich des zweiten Abschnitts 22 beziehungsweise an dem Drahtauslass 32 umgibt, abgedichtet, um ein Eindringen von Öl in den Drahtführungskanal 18 zu verhindern beziehungsweise zu reduzieren.
Ein solches Dichtelement ist in Fig. 2 in Form eines Dichtstopfens 42 in einer schematischen Perspektivansicht dargestellt. Der Dichtstopfen 42 weist hier eine im Wesentlichen pilzförmige Grundform mit einem verbreiterten Kopfbereich 44 und einem daran anschließenden schmaleren Schaftbereich auf. An dem Schaftbereich ist vorliegend eine Einschnürung 46 vorgesehen. An einer dem Kopfbereich 44 gegenüberliegenden Seite der Einschnürung 46 weist der Dichtstopfen 42 mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Verbreiterungen 48 auf. Diese Verbreiterungen 48 sind in Umfangsrichtung durch jeweils dazwischenliegende Unterbrechungen 50 unterbrochen. Im Bereich der Unterbrechungen 50 weist der Dichtstopfen 42 also einen geringeren Durchmesser als im Bereich der Verbreiterungen 48 auf.
Der Dichtstopfen 42 kann während der Fertigung der elektrischen Maschine 10 beispielsweise in radialer Richtung von außen nach innen auf das Radialstück 30 und in den zweiten Abschnitt 22 gesteckt oder geschoben werden. Eine der Einschnürung 46 zugewandte Unterseite des Kopfbereichs 44 kann dann auf einer Außenseite des Schleifmoduls 12 im Bereich des Drahtauslasses 32 aufliegen.
Auch hier ist der Übersichtlichkeit halber der Drahtführungskanal 18 noch in einem unverfüllten, also bis auf den Kontaktdraht 26 und den Dichtstopfen 42 leeren Zustand während der Fertigung der elektrischen Maschine 10 dargestellt.
Fig. 4 zeigt in einer ebenfalls ausschnittsweisen schematischen Schnittansicht ebenfalls den Bereich um den zweiten Abschnitt 22 herum. Hier ist der Drahtführungskanal 18 jedoch in einem verfüllten Zustand dargestellt. Dabei ist der Drahtführungskanal 18 hier durch eine duroplastische Formmasse 52 verfüllt. Diese Formmasse 52 schließt also den Kontaktdraht 26 und zumindest teilweise den Dichtstopfen 42 ein. Insbesondere füllt die Formmasse 52 den zweiten Abschnitt 22 des Drahtführungskanals 18 im Bereich der Einschnürung 46 des eingesetzten Dichtstopfens 42 aus und fixiert damit nicht nur den Kontaktdraht 26, sondern auch den Dichtstopfen 42. Der Wellenaufnahmeraum 16 ist hingegen nicht durch die Formmasse 52 ausgefüllt, bleibt also frei, um die hier nicht dargestellte Motorwelle der elektrischen Maschine 10 aufzunehmen. Der Wellenaufnahmeraum 16 kann beispielsweise von dem hier durch die Formmasse 52 ausgefüllten Bereich separiert sein. Ebenso kann während eines Fertigungsprozesses ein in seiner Form dem Wellenaufnahmeraum 16 entsprechendes Platzhalterelement in das Schleifringmodul 12 eingebracht, dann mit der Formmasse 52 umspritzt oder umgossen und anschließend nach zumindest teilweisem Erstarren oder Aushärten der Formmasse 52 zum Freigeben des Wellenaufnahmeraums 16 wieder entfernt werden.
Fig. 5 zeigt eine ausschnittsweise schematische Schnittansicht eines Bereichs um einen radialen Abschnitt des weiteren Drahtführungskanals 38 mit einem alternativ ausgeführten Dichtelement. Das Dichtelement zum Abdichten des weiteren Drahtführungskanals 38 ist hier als den weiteren Kontaktdraht 40 umgebender O-Ring 54 ausgebildet. Je nach Anwendungsfall oder Anforderungen können bei einer konkreten elektrischen Maschine 10 bevorzugt alle Dichtelemente gleichartig, also entweder als Dichtstopfen 42 oder als O- Ring 54 ausgebildet sein. Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie durch ein Dichtelement, insbesondere einen Elastomerdichtstopfen mit einer Ankerfixierung, Drahtaustritte von Drähten zur elektrischen Kontaktierung von Rotorwicklungen beziehungsweise Schleifkontakten am Schleifringmodul 12 versiegelt werden können, um eine Öldichtigkeit und somit Zuverlässigkeit insbesondere in einem nass, also beölt laufenden Betrieb der elektrischen Maschine 10 zu verbessern.
Bezugszeichenliste
10 elektrische Maschine 12 Schleifringmodul
14 Mittellängsachse 16 Wellenaufnahmeraum 18 Drahtführungskanal 20 erster Abschnitt 22 zweiter Abschnitt 24 Schleifring 26 Kontaktdraht 28 Axialstück 30 Radialstück 32 Drahtauslass
34 erste Dichtung 36 zweite Dichtung 38 weiterer Drahtführungskanal 40 weiterer Kontaktdraht 42 Dichtstopfen
44 Kopfbereich 46 Einschnürung 48 Verbreiterungen 50 Unterbrechungen 52 Formmasse
54 O-Ring

Claims

Patentansprüche 1. Elektrische Maschine (10), aufweisend einen Stator und einen darin um eine Mittellängsachse (14) einer Motorwelle der elektrischen Maschine (10) rotationsbeweglich gelagerten Rotor sowie ein mit der Motorwelle verbundenes Schleifringmodul (12), das drehfest zum Rotor und drehbar relativ zu einem Schleifring (24) der elektrischen Maschine (10) ist und einen Drahtführungskanal (18, 38) aufweist, durch den ein Kontaktdraht (26, 40) zum elektrischen Verbinden einer Rotorwicklung mit dem Schleifring (24) von diesem bis zu einem Drahtauslass des Schleifringmoduls (12) geführt ist, wobei
- ein erster Abschnitt (20) des Drahtführungskanals (18, 38) von dem Schleifring (24) in axialer Richtung parallel zu der Mittellängsachse (14) verläuft und ein daran anschließender zweiter Abschnitt (22) des Drahtführungskanals (18, 38) radial nach außen bis zu dem Drahtauslass (32) verläuft, und
- in oder an dem zweiten Abschnitt (22) ein den Kontaktdraht (26, 40) umgebendes elastisches Dichtelement (42, 54) zum Abdichten des Drahtführungskanals (18, 38) gegen ein Eindringen eines Schmiermittels an dem Drahtauslass (32) angeordnet ist.
2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtführungskanal (18, 38) größtenteils mit einer den Kontaktdraht (26, 40) umgebenden duroplastischen Formmasse (52) ausgefüllt ist.
3. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42, 54) aus einem Elastomer, insbesondere einem Ethylen- Acrylat-Elastomer, mit einer elektrischen Durchschlagsfestigkeit von wenigstens 15 kV/mm gefertigt ist.
4. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42, 54) als Dichtstopfen (42) ausgebildet ist, der in dem zweiten Abschnitt (22) des Drahtführungskanals (18, 38) angeordnet ist.
5. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (42) radial nach außen über ein durch den Drahtauslass (32) gebildetes Ende des zweiten Abschnitts (22) des Drahtführungskanals (18, 38) hinausragt.
6. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (42) eine zumindest im Wesentlichen pilzförmige Gestalt mit einem Schaftbereich und einem im Vergleich dazu verbreiterten Kopfbereich (44) aufweist, wobei ein größter Durchmesser des Kopfbereichs (44) größer als ein kleinster Durchmesser des zweiten Abschnitts (22) des Drahtführungskanals (18, 38) ist.
7. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (42) in dem zweiten Abschnitt (22) durch eine Formmasse (52) fixiert ist, die zumindest in dem ersten Abschnitt (20) den Kontaktdraht (26, 40) umhüllt und fixiert.
8. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (42) eine Einschnürung (46) mit einem verringerten Durchmesser aufweist.
9. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Einschnürung (46) auf einer der Mittellängsachse (14) zugewandten Seite begrenzende Verbreiterung (48) des Dichtstopfens (42) in dessen Umfangsrichtung bereichsweise unterbrochen ist.
10. Kraftfahrzeug aufweisend eine elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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