WO2021244704A1 - Elektrische maschine mit gehäuseseitiger anbindung eines stators - Google Patents

Elektrische maschine mit gehäuseseitiger anbindung eines stators Download PDF

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WO2021244704A1
WO2021244704A1 PCT/DE2021/100463 DE2021100463W WO2021244704A1 WO 2021244704 A1 WO2021244704 A1 WO 2021244704A1 DE 2021100463 W DE2021100463 W DE 2021100463W WO 2021244704 A1 WO2021244704 A1 WO 2021244704A1
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WO
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housing
electrical machine
stator
bearing plate
laminated core
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PCT/DE2021/100463
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English (en)
French (fr)
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Martin Chambrion
Thomas Niesen
Martin Kahlenberg
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/161—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine for a hybrid or purely electrically driven motor vehicle.
  • an electrical machine for a hybrid or purely electrically driven motor vehicle which has a housing, a stator mounted in the housing and a rotor rotatably mounted in the housing relative to the stator, the stator being a laminated core consisting of several individual laminations stacked on top of one another has, which laminated core is attached to its first axial side on a first bearing plate of the housing via several screws and is attached to its second axial side facing away from the first axial side on a second bearing plate of the housing and the screws each in an ent neither in the first end shield or in the second end shield introduced in nengewinde, with compression of the laminated core, are screwed.
  • At least one screw is screwed into one of the bearing shields and in the other of the bearing shields, preferably with the arrangement of a support sleeve, is spaced from a radial inner wall of a fürgangslo Ches.
  • the mounting of the screws in the respective bearing plate is made as robust as possible.
  • the laminated core is provided with a plurality of axially continuous cooling channels, which cooling channels are further connected to the axial sides of the laminated core with shields present in the bearing distribution channels. This results in the most direct possible cooling of the laminated core.
  • annular first distribution channel connected to the cooling channels is introduced into the first end shield and / or an annular second distribution channel connected to the cooling channels is introduced into the second end shield.
  • first distribution channel is formed directly in the first end shield. This further reduces the number of individual parts. It is also advantageous if the second distribution channel is formed directly in the second bearing plate. This also simplifies the structure of the electrical machine.
  • this second distribution channel is formed in a ring element that is formed separately from the second bearing plate and axially clamped between the second bearing plate and the laminated core. As a result, the second distribution channel can be produced as simply as possible.
  • the second end shield has a plurality of mounting holes spaced apart from the screws and used for attachment to a further housing (preferably a housing fixedly attached to the vehicle frame), the housing of the electrical machine is fixed to a further housing in a manner that is easy to manufacture.
  • the second bearing plate has at least one recess that is geöff radially outward (limited in the circumferential direction), in which recess a power electronics unit and / or a busbar are / is placed .
  • additional components of the electrical machine used for control are integrated in a space-saving manner.
  • a connection concept for an oil-cooled electric motor (electric machine) is implemented.
  • the electrical cal machine has two plates, namely a first end plate and a second end plate.
  • the first end shield is arranged at one axial end of the stator lamination stack and the second end shield is arranged at another axial end of the stator lamination stack.
  • the second end shield has several threaded holes (internal threads).
  • Each of the threaded holes takes a first screw that penetrates the first end shield and the stator lamination stack firmly relative to the first end shield and the second end shield, and serves as an interface to egg nem housing of the vehicle, namely to accommodate a second screw to secure the second End shield relative to the housing of the vehicle.
  • Fig. 1 is a perspective view of a longitudinally sectioned electrical machine according to the invention according to a first domesticsbei game, with which a structure of a stator and its inclusion in a housing can be seen particularly well,
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a stator cut in the longitudinal direction and used in FIG. 1, FIG.
  • Fig. 3 is a perspective view of a Blechpa used in the stator ketes
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of a (second) bearing plate receiving the stator from a rear side
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of the (second) bearing plate according to FIG. 4 from a front side
  • FIG. 6 shows a perspective illustration of a ring element inserted between the laminated core and the second end shield from a rear side
  • FIG. 7 shows a perspective illustration of the ring element according to FIG. 6 from a front side
  • Fig. 8 is a perspective view of the electrical machine in a Vollan view
  • Fig. 9 is a perspective view of an inventive electrical machine cut in the longitudinal direction according to a second gamestrasbei.
  • the figures are only of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention.
  • the same elements are provided with the same reference numerals.
  • the individual features of the different exemplary embodiments can in principle also be freely combined with one another.
  • an electrical machine 1 according to a preferred first exemplary embodiment can be seen particularly clearly.
  • the electrical machine 1 is preferably used in operation in a purely electrically driven motor vehicle, more preferably for use in a hybrid motor vehicle.
  • axial / axial direction relate to a central axis of rotation 23 of a rotor 4 of the electrical machine 1.
  • Axial consequently means along this axis of rotation 23, radially perpendicular to this axis of rotation 23 and circumferential direction in a direction along a circular line running coaxially to the axis of rotation 23.
  • the electrical machine 1 has an annular stator 3, which is viewed on its own in FIG. 2. During operation, the stator 3 is firmly received / clamped in a housing 2 of the electrical machine 1, which will be described in more detail below. During operation, the housing 2 is connected to a housing of the motor vehicle, which is not shown for the sake of clarity, i.e. a housing fixed to the vehicle frame.
  • the stator 3 has a laminated core 6 consisting of several individual laminations 5, which are not presented here for the sake of clarity.
  • the laminated core 6 typically has a large number of individual laminations 5 axially stacked on top of one another and forms a base body 24 of the stator 3. Sections of one or more coil windings 26 of the stator 3 are received in a plurality of axially extending, radially inwardly open grooves 25 of the base body 24. This is also shown in more detail in FIG. 3.
  • a rotor 4 of the electrical machine 1 is received radially inside the stator 3 / the laminated core 6 so as to be rotatable.
  • the rotor 4 is rotatably mounted in the housing 2.
  • the housing 2 has two axially spaced end plates 9, 10, each of which is supported on an axial side 8a or 8b of the laminated core 6 on a radial outside of the rotor 4 or a rotor shaft 27 belonging to the rotor 4.
  • the rotor 4 is also typically permanently excited and accordingly has several permanent magnets that are accommodated in the rotor 4.
  • the laminated core 6 is firmly received as is applied by means of an axial compressive force and therefore clamped between the two bearing shields 9, 10.
  • each screw 7 is supported with its screw head 29 on a side of the first end plate 9 facing away from the second end plate 10.
  • a thread area 30 of the screw 7 opposite this screw head 29 is firmly screwed into an internal thread 11 / an internal thread 11 having a receiving area.
  • the respective screw 7 protrudes through a through hole 13 of the laminated core 6.
  • a support sleeve 31 is attached between an inner wall 12 of the through hole 13 and an outer side of the screw 7.
  • the support sleeve 31 is used to set a defined distance between the end shields 9, 10 and the laminated core 6. It can be seen that the support sleeve 31 both in the first end shield 9 and in the second end shield 10 by at least a certain longitudinal section (in a receptacle 34 / locating hole) is received.
  • the support sleeve 31 penetrates the laminated core 6 completely.
  • Fastening bases 32 are also provided radially within the internal thread 11 in order to accommodate further components of the electrical machine 1 during operation.
  • the second end shield 10 has a recess 20 that is open radially outward in the circumferential direction between two adjacent internal threads 11.
  • a plurality of cutouts 20 are formed in this way, with a power electronics unit 21, indicated in terms of its position in FIG. 1, and a busbar 22 being accommodated in the cutouts, for example.
  • the electrical machine 1 comprises a cooling device 14 which is used to cool the laminated core 6 directly during operation.
  • the cooling device 14 is implemented as a liquid cooling system.
  • the cooling device 14 as can be seen, for example, in FIG. 3, has a plurality of cooling channels 15 which are introduced into the Blechpa ket 6 and are distributed in the circumferential direction. These cooling channels 15 are designed as axial through holes. Each groove 25 is preferably assigned its own cooling channel 15.
  • the cooling channels 15 are connected to their respective axial ends with a ring-shaped ver running distribution channel 16, 17 on the part of the first bearing plate 9 or the second bearing plate 10 connected.
  • a first annular distribution channel 16 is that distribution channel which is also formed directly in the first bearing plate 9, whereas a second distribution channel 17 in this embodiment is formed directly by a ring element 18.
  • the ring element 18 is shown in FIGS. 6 and 7 can be seen in more detail.
  • the ring element 18, as shown in Fig. 1, is axially between the laminated core 6 and a Paragraph 33 of the second end shield 10 clamped.
  • the ring element 18 directly forms the ring-shaped second distribution channel 17.
  • FIG. 9 finally, a second embodiment is shown, which is built Weitestge starting according to the first embodiment and works. For the sake of brevity, only the differences from the first exemplary embodiment are therefore described below.
  • the second distribution channel 17 is now an integral part of the second bearing plate 10, as already described in the first embodiment for the first distribution channel 16 of the first bearing plate 9. As shown in FIG. 9, the second distribution channel 17 is designed for a further connection via an axial connection channel 28 to an end face of the housing 2.
  • the respective screw 7 is now used in reverse to the first embodiment.
  • the screw 7 rests with its screw head 29 on a side of the second bearing plate 10 facing away from the first bearing plate 9 and is screwed with its threaded area 30 into an internal thread 11 introduced in the first bearing plate 9.
  • the compressive force of the screws 7 does not act directly according to the invention on the laminated core 6, but via a second shield 10, which distributes the force evenly in the circumferential direction.
  • This second shield 10 ensures better coaxiality with the rotor 4.
  • a cooling system 14 can also greatly reduce the temperature fluctuations, which reduces the tendency of the laminated core 6 to settle.
  • the electrical machine 1 consists of a stator stack (laminated core 6) with winding 26, which stator stack 6 is clamped with screws 7 between a first end shield 9 (A shield) and a second end shield 10 (B shield).
  • the B-plate 10 interfaces with the vehicle housing.
  • the A-shield 9 has three functions: it collects the oil that comes from the Statorstackkanä len 15; it ensures the coaxiality of the stator 3 with the rotor 4; and it distributes the tensioning force of the screws 7 in the circumferential direction on the stator stack 6.
  • An existing lubricating ring 18 has four functions: it collects the oil that has been introduced by the B-shield 10; it distributes the oil in the circumferential direction so that each cooling channel 15 receives oil from the stator stack 6; it distributes the screw force from the B-shield 10 in the circumferential direction; and he positions and fixes the FIV terminal 21.
  • the B-plate has the following four functions: it ensures the connection to the vehicle housing with two pins and four screws; it collects the oil and ensures the oil supply in the stator stack 6 through the lubricating ring 18; it ensures the torque support from the stator 3 by means of four sleeves 31; and it ensures the coaxiality of the stator 3 with the rotor 4.
  • the B plate has four threads 11 which are used by the four screws 7 of the electric motor 1 and by the four screws of the vehicle housing (not shown).
  • a recess 20 is provided between two domes in order to leave space for the HV terminal 21 and a bus bar 22.
  • stator stack 6 has sixty cooling channels 15 for cooling the sixty grooves 25.
  • Four bores 13 ensure torque support by sleeves 31.
  • this also has an output 35 and an input 36 as well as (first) interfaces 37 to the HV terminal 21 and a (second) interface 38 to the stator sleeve 31.
  • the assembly is carried out as follows: The winding mat 26 is threaded radially into the stator stack 6. The four sleeves 31 and the lubricating ring 18 are threaded into the stator stack 6 with winding 26. The HV terminal 21 and the busbar 22 are welded to the wire ends of the winding 26. An additional insulation by impregnation can be done. Then the B-shield 10 is threaded. The A- Shield 9 can be preassembled with shaft 27 and rotor 4 and then threaded onto the stator stack 6 with winding 26, lubricating ring 18, sleeves 31 and B-shield 10. The screws 7 can finally be tightened.
  • the HV terminal 21 and the busbar 22 are welded before the assembly of the B-shield 10, which enables optimal access (domes of the B-shield 10 are relatively close to the welds). Impregnation is also simplified in this way. The product has no loose parts.
  • An alternative embodiment is shown in FIG. Here are B shield 10 and
  • One-piece lubricating ring 18 During assembly, the B-shield 10 would already be assembled during the welding of the HV terminal 21.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1 ) für ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), einem in dem Gehäuse (2) angebrachten Stator (3) sowie einem in dem Gehäuse (2) relativ zu dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4), wobei der Stator (3) ein aus mehreren übereinander gestapelten Einzelblechen (5) bestehendes Blechpaket (6) aufweist, welches Blechpaket (6) über mehrere Schrauben (7) zu seiner ersten axialen Seite (8a) an einem ersten Lagerschild (9) des Gehäuses (2) befestigt ist und zu seiner, der ersten axialen Seite (8a) abgewandten, zweiten axialen Seite (8b) an einem zweiten Lagerschild (10) des Gehäuses (2) befestigt ist und die Schrauben (7) jeweils in ein entweder in dem ersten Lagerschild (9) oder in dem zweiten Lagerschild (10) eingebrachtes Innengewinde (11 ), unter Zusammenpressen des Blechpaketes (6), eingeschraubt sind.

Description

Elektrische Maschine mit qehäuseseitiqer Anbindung eines Stators
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Bei gattungsgemäßen elektrischen Maschinen besteht prinzipiell die Anforderung, eine möglichst hohe Leistung zu erzielen. Deshalb wird häufig zusätzlicher Bauraum benötigt, um bspw. die Dimensionen der einzelnen Bestandteile (bspw. des Stators) der elektrischen Maschine zu vergrößern. Dies führt wiederum dazu, dass im Betrieb der elektrischen Maschine seitens des Stators höhere Momente abzustützen sind, was dessen Herstellungsaufwand deutlich erhöht. Auch ist eine Anbindung der elektri schen Maschine an einem Fahrzeuggehäuse häufig aufwändiger.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine zur Ver fügung zu stellen, die eine möglichst hohe Leistungsdichte aufweist und zugleich eine sichere gehäuseseitige Abstützung des Stators ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine elektrische Maschine für ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug beansprucht, die ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angebrachten Stator sowie einen in dem Gehäuse relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor aufweist, wobei der Stator ein aus mehreren übereinander gestapelten Einzelblechen bestehendes Blechpaket aufweist, welches Blechpaket über mehrere Schrauben zu seiner ersten axialen Seite an einem ersten Lagerschild des Gehäuses befestigt ist und zu seiner, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite an einem zweiten Lagerschild des Gehäuses befestigt ist und die Schrauben jeweils in ein ent weder in dem ersten Lagerschild oder in dem zweiten Lagerschild eingebrachtes In nengewinde, unter Zusammenpressen des Blechpaketes, eingeschraubt sind.
Dadurch wird eine robuste Aufnahme des Stators in dem Gehäuse ermöglicht, wobei das Blechpaket axial fest in dem Gehäuse eingeklemmt ist. Durch Verwendung der beiden Lagerschilde wird die Druckkraft der Schrauben gleichmäßiger in Umfangsrich tung verteilt. Somit wird auch eine Koaxialität des Rotors relativ zum Stator verbes sert.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen bean sprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn zumindest eine Schraube in einem der Lager schilde eingeschraubt ist und in dem anderen der Lagerschilde, vorzugsweise unter Anordnung einer Abstützhülse, zu einer radialen Innenwandung eines Durchgangslo ches beabstandet ist. Dadurch ist die Aufnahme der Schrauben in dem jeweiligen La gerschild möglichst robust ausgeführt.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine Kühlvorrichtung zur Flüssigkeitskühlung des Stators vorhanden ist. Dadurch kann die Leistungsdichte der elektrischen Maschine weiter erhöht und die thermische Belastung der Bauteile reduziert werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich weiterhin als zweckmäßig herausgestellt, wenn das Blechpaket mit mehreren axial durchgängig verlaufenden Kühlkanälen versehen ist, welche Kühlkanäle zu den axialen Seiten des Blechpaketes hin mit in den Lager schilden vorhandenen Verteilkanälen weiter verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine möglichst direkte Kühlung des Blechpaketes.
Vorteilhaft ist es auch, wenn in dem ersten Lageschild ein ringförmig verlaufender, mit den Kühlkanälen verbundener, erster Verteilkanal eingebracht ist und/oder in dem zweiten Lagerschild ein ringförmig verlaufender, mit den Kühlkanälen verbundener, zweiter Verteilkanal eingebracht ist. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Vertei lung des Kühlmediums / Kühlöls über den Umfang hinweg erzielt.
Als zweckmäßig hat es sich weiterhin herausgestellt, wenn der erste Verteilkanal un mittelbar in dem ersten Lagerschild ausgebildet ist. Dadurch wird die Anzahl an Ein zelteilen weiter reduziert. Auch ist es von Vorteil, wenn der zweite Verteilkanal unmittelbar in dem zweiten La gerschild ausgebildet ist. Dadurch wird ebenfalls der Aufbau der elektrischen Ma schine vereinfacht.
Alternativ zu der unmittelbaren Ausbildung des zweiten Verteilkanals in dem zweiten Lagerschild ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn dieser zweite Verteilkanal in einem sepa rat zu dem zweiten Lagerschild ausgeformten, axial zwischen dem zweiten Lager schild und dem Blechpaket eingespannten Ringelement ausgebildet ist. Dadurch ist der zweite Verteilkanal möglichst einfach herstellbar.
Wenn das zweite Lagerschild mehrere beabstandet zu den Schrauben angeordnete, zur Befestigung mit einem weiteren Gehäuse (vorzugsweise einem fahrzeugrahmen fest angebrachten Gehäuse) dienende Aufnahmelöcher aufweist, wird das Gehäuse der elektrischen Maschine auf einfach herstellbare Weise an einem weiteren Gehäuse festgelegt.
Für eine möglichst kompakte Ausbildung der elektrischen Maschine ist es auch zweckmäßig, wenn das zweite Lagerschild zumindest eine radial nach außen geöff nete (sich in Umfangsrichtung begrenzt ausbreitende) Aussparung aufweist, in wel cher Aussparung eine Leistungselektronikeinheit und / oder eine Stromschiene unter gebracht sind / ist. Dadurch werden weitere zur Ansteuerung verwendeten Kompo nenten der elektrischen Maschine bauraumsparend integriert.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Anbindungskonzept für einen ölabgekühlten Elektromotor (elektrische Maschine) umgesetzt. Die elektri sche Maschine weist zwei Schilder, nämlich ein erstes Lagerschild und ein zweites Lagerschild, auf. Das erste Lagerschild ist zu einem axialen Ende des Statorblechpa ketes angeordnet und das zweite Lagerschild ist zu einem anderen axialen Ende des Statorblechpaketes angeordnet. Das zweite Lagerschild weist mehrere Gewindelöcher (Innengewinde) auf. Jedes der Gewindelöcher nimmt eine erste Schraube, die das erste Lagerschild durchdringt sowie das Statorblechpaket fest relativ zu dem ersten Lagerschild und dem zweiten Lagerschild festlegt, auf und dient als Schnittstelle zu ei nem Gehäuse des Fahrzeuges, nämlich zum Aufnehmen einer zweiten Schraube zur Sicherung des zweiten Lagerschildes relativ zu dem Gehäuse des Fahrzeuges. Des Weiteren ist eine Kühlpassage (Kühlvorrichtung) zwischen dem zweiten Lageschild, dem Statorblechpaket und dem ersten Lagerschild vorhanden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem
Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer in Längsrichtung geschnittenen, erfin dungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbei spiel, mit der ein Aufbau eines Stators sowie dessen Aufnahme in einem Ge häuse besonders gut zu erkennen sind,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen, in Fig. 1 eingesetzten Stators,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines in dem Stator eingesetzten Blechpa ketes,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines den Stator aufnehmenden (zweiten) Lagerschildes von einer Rückseite,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des (zweiten) Lagerschildes nach Fig. 4 von einer Vorderseite,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines zwischen dem Blechpaket und dem zweiten Lagerschild eingesetzten Ringelementes von einer Rückseite,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Ringelementes nach Fig. 6 von einer Vorderseite,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Maschine in einer Vollan sicht, sowie
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer in Längsrichtung geschnittenen erfin dungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem zweiten Ausführungsbei spiel. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. Die einzelnen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können zudem prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.
Mit den Fign. 1 und 8 ist eine elektrische Maschine 1 nach einem bevorzugten ersten Ausführungsbeispiel besonders gut zu erkennen. Die elektrische Maschine 1 dient im Betrieb bevorzugt zum Einsatz in einem rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, weiter bevorzugt zum Einsatz in einem hybridisch angetriebenen Kraftfahrzeug.
Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radi ale Richtung sowie Umfangsrichtung beziehen sich auf eine zentrale Drehachse 23 eines Rotors 4 der elektrischen Maschine 1 . Axial bedeutet folglich entlang dieser Drehachse 23, radial senkrecht zu dieser Drehachse 23 und Umfangsrichtung in einer Richtung entlang einer koaxial zu der Drehachse 23 herum verlaufenden Kreislinie.
Die elektrische Maschine 1 weist einen ringförmigen Stator 3 auf, der in Fig. 2 alleine betrachtet ist. Der Stator 3 ist im Betrieb fest in einem nachfolgend näher beschriebe nen Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 aufgenommen / eingespannt. Das Ge häuse 2 ist im Betrieb mit einem der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Ge häuse des Kraftfahrzeuges, d.h. einem fahrzeugrahmenfesten Gehäuse, weiter ver bunden.
Der Stator 3 weist ein aus mehreren hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dar gestellten Einzelblechen 5 bestehendes Blechpaket 6 auf. Das Blechpaket 6 weist auf typische Weise eine Vielzahl an axial übereinandergestapelten Einzelblechen 5 auf und bildet einen Grundkörper 24 des Stators 3 bilden. In mehreren axial verlaufenden, radial nach innen geöffneten Nuten 25 des Grundkörpers 24 sind Abschnitte einer bzw. mehrerer Spulenwicklungen 26 des Stators 3 aufgenommen. Dies ist auch in Fig. 3 näher dargestellt.
Des Weiteren, wie auch in Fig. 1 ersichtlich, ist radial innerhalb des Stators 3 / des Blechpaketes 6 ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 verdrehbar aufgenommen. Der Rotor 4 ist in dem Gehäuse 2 verdrehbar gelagert. Das Gehäuse 2 weist zwei axial zueinander beabstandete Lagerschilde 9, 10 auf, die jeweils zu einer axialen Seite 8a bzw. 8b des Blechpaketes 6 hin auf einer radialen Außenseite des Rotors 4 bzw. einer zu dem Rotor 4 gehörenden Rotorwelle 27 abge stützt sind. Der Rotor 4 ist zudem typischerweise permanent erregt und weist demzu folge mehrere Permanentmagnete auf, die in dem Rotor 4 aufgenommen sind.
Jenes Lagerschild 9, das zu einer ersten axialen Seite 8a des Blechpaketes 6 hin an geordnet ist, ist als erstes Lagerschild 9 bezeichnet, wohingegen jenes auf einer ge genüberliegenden zweiten axialen Seite 8b des Blechpaketes 6 angeordnete Lager schild 10 als zweites Lagerschild 10 bezeichnet ist. Axial zwischen dem ersten Lager schild 9 und dem zweiten Lagerschild 10 ist das Blechpaket 6 fest aufgenommen so wie mittels einer axialen Druckkraft beaufschlagt und demnach zwischen den beiden Lagerschilden 9, 10 eingespannt.
Erfindungsgemäß sind mehrere, hier vier in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an geordnete Schrauben 7 vorgesehen, die dazu dienen, die beiden Lagerschilde 9, 10 aufeinander zu vorzuspannen. Jede Schraube 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit ihrem Schraubenkopf 29 an einer dem zweiten Lagerschild 10 abgewandten Seite des ersten Lagerschildes 9 abgestützt. Ein diesem Schraubenkopf 29 gegenüberliegender Gewindebereich 30 der Schraube 7 ist fest in einem in dem zweiten Lagerschild 10 eingebrachten Innengewinde 11 / einem ein Innengewinde 11 aufweisenden Aufnah mebereich eingeschraubt.
Des Weiteren, wie in Fig. 1 ebenfalls veranschaulicht, durchragt die jeweilige Schraube 7 ein Durchgangsloch 13 des Blechpaketes 6. Innerhalb dieses Durch gangsloches 13 ist eine Abstützhülse 31 zwischen einer Innenwandung 12 des Durch gangsloches 13 und einer Außenseite der Schraube 7 angebracht. Die Abstützhülse 31 dient dabei zum Einstellen eines definierten Abstandes zwischen den Lagerschil den 9, 10 und dem Blechpaket 6. Es ist zu erkennen, dass die Abstützhülse 31 sowohl in dem ersten Lagerschild 9 als auch in dem zweiten Lagerschild 10 um zumindest ei nen gewissen Längsabschnitt (in einer Aufnahme 34 / Aufnahmebohrung) aufgenom men ist. Die Abstützhülse 31 durchdringt das Blechpaket 6 vollständig. Mit den Fign. 4 und 5 ist das zweite Lageschild 10 näher zu erkennen. Es sei in die sem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass in Umfangsrichtung versetzt zu den die Schrauben 7 aufnehmenden Innengewinden 11 Mittel zum weiteren Verbinden des Gehäuses 2 an einem fahrzeugrahmenfesten Gehäuse vorhanden sind. Diese Mittel umfassen weitere Aufnahmelöcher 19, um weitere Befestigungselemente, wie Schrauben oder Steckpins aufzunehmen. Besonders bevorzugt sind die Innenge winde 11 so lange ausgebildet, dass Schrauben zur Befestigung des Gehäuses 2 an einem fahrzeugrahmenfesten Gehäuse ebenfalls (von einer den Schrauben 7 abge wandten Seite) in das jeweilige Innengewinde 11 eingeschraubt sind.
Radial innerhalb der Innengewinde 11 sind auch Befestigungssockel 32 vorhanden, um weitere Bestandteile der elektrischen Maschine 1 im Betrieb aufzunehmen. Insbe sondere weist das zweite Lagerschild 10 in Umfangsrichtung zwischen je zwei be nachbarten Innengewinden 11 eine radial nach außen geöffnete Aussparung 20 auf. Auf diese Art sind mehrere Aussparungen 20 ausgebildet, wobei in den Aussparungen bspw. eine in Fig. 1 hinsichtlich ihrer Position angedeuteten Leistungselektronikeinheit 21 und eine Stromschiene 22 untergebracht sind.
Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 1 eine Kühlvorrichtung 14, die dazu dient, das Blechpaket 6 unmittelbar im Betrieb zu kühlen. Die Kühlvorrichtung 14 ist als eine Flüssigkeitskühlung realisiert.
Die Kühlvorrichtung 14, wie etwa in Fig. 3 zu erkennen, weist mehrere in das Blechpa ket 6 eingebrachte, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Kühlkanäle 15 auf. Diese Kühlkanäle 15 sind als axiale Durchgangslöcher ausgebildet. Vorzugsweise ist jeder Nut 25 ein eigener Kühlkanal 15 zugeordnet.
Die Kühlkanäle 15 sind zu ihrem jeweiligen axialen Ende hin mit einem ringförmig ver laufenden Verteilkanal 16, 17 seitens des ersten Lagerschildes 9 oder des zweiten La gerschildes 10 verbunden. Ein erster ringförmiger Verteilkanal 16 ist jener Verteilka nal, der unmittelbar in dem ersten Lagerschild 9 mit ausgeformt ist, wohingegen ein zweiter Verteilkanal 17 in dieser Ausführung unmittelbar durch ein Ringelement 18 ausgebildet ist. Das Ringelement 18 ist in den Fign. 6 und 7 näher zu erkennen. Das Ringelement 18, wie in Fig. 1 gezeigt, ist axial zwischen dem Blechpaket 6 und einem Absatz 33 des zweiten Lagerschildes 10 eingespannt. Das Ringelement 18 bildet un mittelbar den ringförmigen zweiten Verteilkanal 17 aus.
Mit Fig. 9 ist schließlich ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das weitestge hend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist und funktioniert. Der Kürze wegen werden daher nachfolgend lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der zweite Verteilkanal 17 nun integraler Be standteil des zweiten Lagerschildes 10, wie bereits in dem ersten Ausführungsbeispiel für den ersten Verteilkanal 16 des ersten Lagerschildes 9 beschrieben. Der zweite Verteilkanal 17 ist, wie mit Fig. 9 dargestellt, über einen axialen Verbindungskanal 28 zu einer Stirnseite des Gehäuses 2 für einen weiteren Anschluss ausgelegt.
Auch ist die jeweilige Schraube 7 nun umgekehrt zu dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt. Die Schraube 7 liegt mit ihrem Schraubenkopf 29 an einer dem ersten La gerschild 9 abgewandten Seite des zweiten Lagerschildes 10 an und ist mit ihrem Ge windebereich 30 in ein in dem ersten Lagerschild 9 eingebrachtes Innengewinde 11 eingeschraubt.
Mit anderen Worten ausgedrückt wirkt die Druckkraft der Schrauben 7 erfindungsge mäß nicht direkt auf das Blechpaket 6, sondern über ein zweites Schild 10, das die Kraft in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Dieses zweite Schild 10 gewährleistet eine bessere Koaxialität zu dem Rotor 4.
Ein Abkühlsystem 14 kann zudem die Temperaturschwankungen stark reduzieren, was die Setzneigung des Blechpakets 6 mindert.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 besteht aus einem Statorstack (Blech paket 6) mit Wicklung 26, welcher Statorstack 6 zwischen einem ersten Lagerschild 9 (A-Schild) und einem zweiten Lagerschild 10 (B-Schild) mit Schrauben 7 gespannt ist. Das B-Schild 10 weist die Schnittstelle mit dem Fahrzeuggehäuse auf. Das A-Schild 9 hat drei Funktionen: Es sammelt das Öl, das aus den Statorstackkanä len 15 stammt; es stellt die Koaxialität des Stators 3 mit dem Rotor 4 sicher; und es verteilt die Spannkraft der Schrauben 7 in Umfangsrichtung auf dem Statorstack 6.
Ein vorhandener Schmierring 18 hat vier Funktionen: Er sammelt das Öl, das vom B- Schild 10 eingeleitet ist; er verteilt das Öl in Umfangsrichtung, damit jeder Kühlkanal 15 vom Statorstack 6 Öl bekommt; er verteilt die Schraubenkraft vom B-Schild 10 in Umfangsrichtung; und er positioniert und fixiert das FIV-Terminal 21.
Das B-Schild hat folgende vier Funktionen: Es stellt durch zwei Stifte und vier Schrau ben die Verknüpfung mit dem Fahrzeuggehäuse sicher; es sammelt das Öl und stellt durch den Schmierring 18 die Ölzuführung im Statorstack 6 sicher; es stellt durch vier Flülsen 31 die Momentabstützung vom Stator 3 sicher; und es stellt die Koaxialität des Stators 3 mit dem Rotor 4 sicher.
Das B-Schild weist vier Gewinde 11 auf, die von den vier Schrauben 7 des E-Motors 1 und von den vier Schrauben des Fahrzeuggehäuses (nicht dargestellt) verwendet sind. Eine Aussparung 20 ist zwischen zwei Domen vorgesehen, um Platz für das HV- Terminal 21 und einen Busbar 22 zu lassen.
Der Statorstack 6 hat in dieser Ausführung sechzig Kühlkanäle 15 für die Abkühlung der sechzig Nuten 25. Vier Bohrungen 13 stellen die Momentabstützung durch Hülsen 31 sicher.
Wie des Weiteren in Bezug auf den Schmierring 18 in Fig. 6 zu erkennen, weist dieser zudem einen Ausgang 35 und einen Eingang 36 auf sowie (erste) Schnittstellen 37 zum HV-Terminal 21 und eine (zweite) Schnittstelle 38 zur Statorhülse 31 auf.
Die Montage erfolgt folgendermaßen: Die Wicklungsmatte 26 wird radial in den Stator stack 6 eingefädelt. Die vier Hülsen 31 und der Schmierring 18 werden im Statorstack 6 mit Wicklung 26 eingefädelt. Das HV-Terminal 21 und der Busbar 22 werden mit den Drahtenden der Wicklung 26 verschweißt. Eine zusätzliche Isolierung durch Im prägnieren kann erfolgen. Anschließend wird das B-Schild 10 eingefädelt. Das A- Schild 9 kann mit Welle 27 und Rotor 4 vormontiert werden und anschließend auf Sta torstack 6 mit Wicklung 26, Schmierring 18, Hülsen 31 und B-Schild 10 eingefädelt werden. Die Schrauben 7 können schließlich festgezogen werden. So ergeben sich mehrere Vorteile: Das HV-Terminal 21 und der Busbar 22 sind vor der Montage des B-Schilds 10 geschweißt, was einen optimalen Zugang ermöglicht (Dome des B-Schilds 10 sind relativ nah an Schweißstellen). Das Imprägnieren wird so auch vereinfacht. Das Produkt weist keine losen Einzelteile auf. Eine alternative Ausführung ist durch Fig. 9 dargestellt. Hier sind B-Schild 10 und
Schmierring 18 einteilig. Bei der Montage wäre das B-Schild 10 während des Schwei ßens des HV-Terminals 21 schon montiert.
Bezuqszeichenliste elektrische Maschine Gehäuse Stator Rotor Einzelblech Blechpaket Schraube a erste axiale Seite b zweite axiale Seite erstes Lagerschild 0 zweites Lageschild 1 Innengewinde 2 Innenwandung 3 Durchgangsloch 4 Kühlvorrichtung 5 Kühlkanal 6 erster Verteilkanal 7 zweiter Verteilkanal 8 Ringelement 9 Aufnahmeloch 0 Aussparung 1 Leistungselektronikeinheit 2 Stromschiene 3 Drehachse 4 Grundkörper 5 Nut 6 Spulenwicklung 7 Rotorwelle 8 Verbindungskanal 9 Schraubenkopf 0 Gewindebereich 1 Abstützhülse Befestigungssockel Absatz Aufnahme Ausgang Eingang erste Schnittstelle zweite Schnittstelle

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (1 ) für ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), einem in dem Gehäuse (2) angebrachten Stator (3) sowie einem in dem Gehäuse (2) relativ zu dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4), wobei der Stator (3) ein aus mehreren übereinander gesta pelten Einzelblechen (5) bestehendes Blechpaket (6) aufweist, welches Blechpa ket (6) über mehrere Schrauben (7) zu seiner ersten axialen Seite (8a) an einem ersten Lagerschild (9) des Gehäuses (2) befestigt ist und zu seiner, der ersten axialen Seite (8a) abgewandten, zweiten axialen Seite (8b) an einem zweiten La gerschild (10) des Gehäuses (2) befestigt ist und die Schrauben (7) jeweils in ein entweder in dem ersten Lagerschild (9) oder in dem zweiten Lagerschild (10) eingebrachtes Innengewinde (11), unter Zusammenpressen des Blechpaketes (6), eingeschraubt sind.
2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zu mindest eine Schraube (7) in einem der Lagerschilde (9, 10) eingeschraubt ist und in dem anderen der Lagerschilde (9, 10) zu einer radialen Innenwandung (12) eines Durchgangsloches (13) beabstandet ist.
3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung (14) zur Flüssigkeitskühlung des Stators (3) vorhan den ist.
4. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (6) mit mehreren axial durchgängig verlaufenden Kühlkanälen (15) versehen ist, welche Kühlkanäle (15) zu den axialen Seiten (8a, 8b) des Blechpaketes (6) hin mit in den Lagerschilden (9, 10) vorhandenen Verteilkanälen (16, 17) weiter verbunden sind.
5. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Lagerschild (9) ein ringförmig verlaufender, mit den Kühlkanälen (15) verbundener, erster Verteilkanal (16) eingebracht ist.
6. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Lagerschild (10) ein ringförmig verlaufender, mit den Kühlkanälen (15) verbundener, zweiter Verteilkanal (17) eingebracht ist.
7. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verteilkanal (17) unmittelbar in dem zweiten Lageschild (10) oder in ei nem separat zu dem zweiten Lagerschild (10) ausgeformten, axial zwischen dem zweiten Lageschild (10) und dem Blechpaket (6) eingespannten Ringelement (18) ausgebildet ist.
8. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerschild (10) mehrere beabstandet zu den Schrauben (7) angeordnete, zur Befestigung mit einem weiteren Gehäuse die nende Aufnahmelöcher (19) aufweist.
9. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerschild (10) zumindest eine radial nach außen geöffnete Aussparung (20) aufweist, in welcher Aussparung (20) eine Leistungs elektronikeinheit (21) und / oder eine Stromschiene (22) untergebracht sind / ist.
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