WO2023213561A1 - Elektrische traktionsmaschine für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2023213561A1
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WO
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cooling channel
oil
stator
pressure
traction machine
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PCT/EP2023/060389
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English (en)
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Thomas Enzendorfer
Thomas Geiger
Rainer SCHOENEGGER
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
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    • 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
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    • H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium

Definitions

  • the invention relates to an electric traction machine for a motor vehicle.
  • a stator cooling system for an electrical machine is known from EP 2 975 734 B1.
  • a coolant line which is designed as an axially extending groove-shaped liquid channel in an outside of a stator laminated core.
  • This groove-shaped liquid channel is sealed from the outside by means of a motor housing surrounding the stator laminated core.
  • the groove-shaped liquid channel serves, on the one hand, to cool the stator laminated core in the form of stator back cooling and to transfer heat to the adjacent motor housing, which is provided with cooling fins.
  • EP 2 109207 B1 discloses an electrical machine with a stator, which has a stator winding.
  • the stator winding has a winding head arranged in a winding head space on opposite sides.
  • the electrical machine comprises a cooling device which includes a liquid cooling circuit with a stator jacket cooling and cooling tube coils which are guided outside the winding head through the winding head spaces.
  • the object of the present invention is to enable particularly simple and efficient cooling of a stator with a particularly small space requirement for an electric traction machine having the stator.
  • the invention relates to an electric traction machine for a motor vehicle with a rotor and a stator.
  • the electric traction machine is set up to drive the motor vehicle using electrical energy.
  • the motor vehicle can therefore be a hybrid vehicle or a purely electric vehicle.
  • the electric traction machine in particular at least the stator, is cooled.
  • the electric traction machine has a stator sleeve into which the stator is pressed.
  • the stator sleeve is at least essentially tubular and, in the installed position, surrounds the stator radially outwards over the entire circumference of the stator.
  • the radial direction refers to the axis of rotation of the rotor of the electric traction machine.
  • stator Because the stator is pressed into the stator sleeve, the stator's peripheral outer surface lies flat against the inner inner surface of the stator sleeve. This ensures particularly good heat conduction from the stator to the stator sleeve. The stator can therefore give off heat to the stator sleeve via its outer surface.
  • the electric traction machine further comprises a housing, together with which the stator sleeve delimits at least one pressure-oil cooling channel and at least one water cooling channel.
  • the pressure oil cooling channel is designed to carry oil under pressure.
  • the water cooling channel is designed to carry cooling water.
  • a compensating space is kept free axially between the at least one pressure-oil cooling channel and the water cooling channel next to it, which is designed to collect oil that has escaped from the pressure-oil cooling channel.
  • the stator sleeve is cooled via the water cooling channel by absorbing heat from the stator sleeve by means of cooling water flowing in the water cooling channel. So he can Stator is cooled by the cooling water via the stator sleeve.
  • the stator sleeve By means of the pressure-oil cooling channel, on the one hand, the stator sleeve can be cooled and, on the other hand, oil can be distributed within the electric traction machine, whereby the oil can be specifically supplied to a component of the electric traction machine to be cooled in order to cool this component of the traction machine.
  • the compensation space is arranged in the axial direction between the at least one water cooling channel and the pressure-oil cooling channel.
  • the axial direction refers to the axis of rotation of the rotor.
  • the at least one water cooling channel can be sealed towards the compensation space with a sealing element.
  • the sealing element therefore only comes into contact with the oil when it has been collected in the compensation space and thus has a lower pressure than at a time when the oil has flowed through the pressure-oil cooling channel.
  • a pressure load on the sealing element of the water cooling channel caused by the oil can be kept particularly low and a particularly high sealing effect of the sealing element can be ensured.
  • the risk of contamination of cooling water flowing in the water cooling channel with oil that has escaped from the pressure-oil cooling channel can be kept particularly low. Such contamination of the cooling water with oil can lead to damage to the motor vehicle having the electric traction machine.
  • the pressure-oil cooling channel would have to be sealed at least twice to the at least one water cooling channel in order to avoid direct impingement of the boundary of the water cooling channel with the pressurized oil.
  • the compensation space therefore means that a double elastomer seal between the pressure oil cooling channel and the water cooling channel is not necessary.
  • the electric traction machine described is therefore particularly easy to assemble and also enables a particularly good sealing of the at least one water cooling channel to that of the at least one pressure-oil cooling channel.
  • the at least one pressure-oil cooling channel as well as the at least one water cooling channel between the stator sleeve and the housing are integrated into the electric traction machine, whereby a particularly space-saving cooling of the stator of the electric traction machine is implemented.
  • the compensation chamber has at least one drain opening through which the collected oil can flow out of the compensation chamber.
  • the compensation space has the at least one drain opening, in particular in a side wall of the compensation space facing a winding head of the stator. This allows the collected oil to drain from the compensation space to the winding head. As a result, the oil flowing from the compensation space can then hit the winding head, whereby the winding head can be cooled by the oil.
  • the at least one drain opening thus enables the compensation space to be emptied, which prevents the oil from building up again in the compensation space and, on the other hand, enables the oil to be fed to the winding head in order to cool the winding head.
  • the drain opening can be provided, for example, by a hole in a wall delimiting the compensation space.
  • the at least one water cooling channel is sealed towards the compensation space by means of an elastomeric sealing element.
  • the elastomeric sealing element enables a particularly secure sealing of the water cooling channel towards the compensation space, which means that oil from the compensation space entering the water cooling channel can be prevented particularly well. As a result, the risk of contamination of cooling water flowing in the water cooling channel with oil from the compensation space can be kept particularly low.
  • the elastomeric sealing element enables due to its elasticity allows tolerance compensation between the stator sleeve and the housing. As a result, a gap between the stator sleeve and the housing is reliably closed and thus sealed with the elastomeric sealing element.
  • the at least one pressure-oil cooling channel is delimited from the compensation space via a contact between the stator sleeve and the housing.
  • the stator sleeve directly touches the housing at the contact, which limits the pressure-oil cooling channel to the compensation chamber.
  • a leak can occur via the contact in that oil flows axially along the contact between the stator sleeve and the housing. This oil that escapes from the pressure oil cooling channel is collected in the compensation chamber.
  • the compensation space is part of an oil-carrying area of the electric traction machine and the compensation space is securely sealed from the water cooling channel, a complete sealing of the pressure-oil cooling channel to the compensation space can be omitted.
  • This enables a particularly simple limitation of the pressure-oil cooling channel by contacting the stator sleeve with the housing.
  • a complex sealing of the pressure-oil cooling channel to the compensation chamber can therefore be omitted.
  • the pressure-oil cooling channel can be limited both to the compensation space and to a side axially opposite the compensation space via a respective contact between the stator sleeve and the housing.
  • the stator sleeve and the housing are each made of a metal, whereby the at least one pressure-oil cooling channel is delimited towards the compensation space due to a metallic contact.
  • a metallic contact in the axial direction of the stator can limit the pressure-oil cooling channel to the front and a metallic contact in the axial direction of the stator can limit the pressure-oil cooling channel to the rear.
  • the respective metallic contacts between the stator sleeve and the housing cause only particularly low friction between the stator sleeve and the housing when the stator sleeve is inserted into the housing, which means that the electric traction machine can be assembled particularly easily.
  • stator sleeve is pressed into the housing. There is therefore a press fit between the stator sleeve and the housing in the electric traction machine. By pressing the stator sleeve into the housing, the stator sleeve is particularly securely fixed relative to the housing. An undesirable relative movement between the stator sleeve and the housing during operation of the electric traction machine can thereby be avoided in a particularly safe manner.
  • the pressing of the stator sleeve into the housing means that a gap between the stator sleeve and the housing at the respective contacts is particularly small and, as a result, only very little oil emerges axially as a leak from the pressure-oil cooling channel and has to be collected in the compensation space.
  • the risk of pressure building up in the collected oil in the compensation chamber can therefore be kept particularly low.
  • the electric traction machine is designed as a permanent synchronous machine.
  • a permanent synchronous machine is an electrical machine that generates comparatively little heat during operation.
  • water cooling of the electric traction machine with cooling water is possible.
  • the water cooling of the stator by cooling water flowing in the at least one water cooling channel enables a particularly high thermal output and thus particularly efficient cooling of the stator. This particularly efficient cooling of the stator in turn enables particularly efficient operation of the electric traction machine.
  • the at least one water cooling channel is arranged radially surrounding the stator on the circumference. Due to the circumferential arrangement of the at least one water cooling channel around the stator, circumferential cooling of the stator can take place via cooling water guided in the water cooling channel.
  • the circumferential cooling of the stator enables heat to be removed from the stator over a particularly large surface area of the stator, whereby heat can be removed from the stator particularly quickly. This enables particularly efficient cooling of the stator.
  • the water cooling channel can, for example, extend helically around the stator in the axial direction of the stator.
  • the pressure-oil cooling channel is arranged radially around the circumference of a winding head of the stator and has at least one bore through which oil can emerge from the pressure-oil cooling channel onto the winding head.
  • the pressure-oil cooling channel can have a plurality of bores distributed over the circumference of the stator, in particular evenly distributed, through which oil can emerge from the pressure-oil cooling channel and flow or spray onto the winding head.
  • the pressure-oil cooling channel can thus extend at least substantially in a ring shape around the winding head, whereby the oil in the pressure-oil cooling channel can be at least substantially evenly distributed around the winding head.
  • the winding head can be cooled particularly evenly by oil spraying out of the pressure-oil cooling channel.
  • the at least one bore can act like a nozzle. The nozzle effect of the at least one bore can lead to atomization of the oil emerging from the pressure-oil cooling channel and spraying out in the direction of the winding head, which enables uniform wetting and thus uniform cooling of the winding head by the oil.
  • the stator has a winding head on opposite end faces and at least one pressure-oil cooling channel is provided for each winding head, with one of the pressure-oil cooling channels in the axial direction of the Stator is arranged in front of and the other pressure-oil cooling channel behind the at least one water cooling channel.
  • a compensation space is provided between each of the pressure-oil cooling channels and the water cooling channel or a respective next water cooling channel in the case of several water cooling channels in order to avoid direct exposure of the boundary of the water cooling channel or the respective water cooling channels with oil from the pressure-oil cooling channels.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a part of an electric traction machine with a housing in which a rotor and a stator are arranged, the stator being pressed into a stator sleeve and the stator sleeve together with the housing having a water cooling channel and a water cooling channel in the axial direction in front of it Water cooling channel arranged first pressure-oil cooling channel and a second pressure-oil cooling channel arranged in the axial direction behind the water cooling channel, and in the axial direction between the water cooling channel and the respective pressure-oil cooling channels a compensation space is arranged, which is set up for this purpose to collect oil that escapes from the respective pressure oil cooling channels.
  • FIG. 1 shows a part of an electric traction machine 10 in a longitudinal section along an axis of rotation 12 of a rotor 14 of the electric traction machine 10.
  • a section of the sectioned electric traction machine 10 is shown enlarged.
  • the traction machine 10 is a permanent synchronous machine.
  • the electric traction machine 10 is intended to drive an electrically operated motor vehicle.
  • the traction machine 10 includes the rotor 14 and a stator 16, relative to which the rotor 14 can be rotated about the axis of rotation 12.
  • the traction machine 10 further comprises a cylindrical stator sleeve 18, into which the stator 16 is pressed.
  • the stator sleeve 18 thus encloses the stator 16 on the circumferential side relative to the axis of rotation 12 radially outwards.
  • the stator sleeve 18 rests flatly on the outer surface of the stator 16 with its inner surfaces, as a result of which there is a particularly large contact area between the stator sleeve 18 and the stator 16. Heat can be conducted away from the stator 16 to the stator sleeve 18 via this contact surface, whereby the stator 16 is cooled.
  • the stator sleeve 18 protrudes in the axial direction over a laminated core 40 of the stator 16 both to the front and to the rear.
  • stator sleeve 18 covers winding heads 20 arranged on the respective end faces of the stator 16, at least in an axial length region, radially outwards on the circumference.
  • the laminated core 40 of the stator 16 is pressed into the stator sleeve 18 by means of thermal joining.
  • the stator sleeve 18 serves to stabilize the laminated core 40, particularly during operation of the traction machine 10.
  • the electric traction machine 10 further comprises a housing 22, which in the present case encloses the stator sleeve 18 on the circumferential side radially outwards over its entire length along the axis of rotation 12.
  • the stator sleeve 18 is pressed into the housing 22. Together with the housing 22, the stator sleeve 18 in the present case delimits a water cooling channel 24, in which cooling water is guided during operation of the traction machine 10, and two pressure-oil cooling channels 26, in which oil is guided during operation of the traction machine 10.
  • the stator sleeve 18 has a plurality of recesses or grooves on its outer surface arranged radially on the outside, through which respective courses of the water cooling channel 24 or the pressure-oil cooling channels 26 are predetermined.
  • the water cooling channel 24 can extend helically around the rotation axis 12 over the outer surface of the stator sleeve 18.
  • the water cooling channel 24 can thus wind in a spiral shape along the outer surface of the stator sleeve 18.
  • the respective pressure-oil cooling channels 26 each extend in a ring shape around the axis of rotation 12 over the circumference of the stator sleeve 18.
  • a first of the pressure-oil cooling channels 26 is in the axial direction of the traction machine 10 in front of the water cooling channel 24 and the other is pressure-oil - Cooling channel 26 is arranged behind the water cooling channel 24 in the axial direction of the traction machine 10.
  • the respective pressure-oil cooling channels 26 run in a ring shape around the respective assigned winding heads 20.
  • the stator sleeve 18 has a plurality of bores 28 in the area of the respective pressure-oil cooling channels 26, through which oil emerges from the respective pressure-oil cooling channels 26 and flows out onto the associated winding head 20 which is radially enclosed by this pressure-oil cooling channel 26 can.
  • stator sleeve 18 is contacted with the housing 22 in the axial direction in front of and in the axial direction behind the respective pressure-oil cooling channel 26.
  • both the stator sleeve 18 and the housing 22 are made of a metal, so that the respective pressure-oil cooling channels 26 are delimited by respective metallic contacts 30 between the stator sleeve 18 and the housing 22.
  • a leak of oil from the pressure-oil cooling channel 26 can occur via these metallic contacts 30 between the stator sleeve 18 and the housing 22.
  • a compensation space 32 is arranged in the axial direction between the water cooling channel 24 and each of the pressure-oil cooling channels 26.
  • this compensation space 32 is annular and extends once around the stator sleeve 18 in the circumferential direction of the stator sleeve 18.
  • the geometry of the compensation space 32 is predetermined by a groove in the stator sleeve 18 and is limited to radially opposite sides by the stator sleeve 18 and the housing 22.
  • the respective compensation spaces 32 are each limited to the associated pressure-oil cooling channel 26 by a metallic contact 30 and sealed to the water cooling channel 24 by an elastomeric sealing element 34.
  • the elastomeric sealing element 34 is thus arranged axially between the water cooling channel 24 and the respective compensation space 32. Oil from the respective pressure-oil cooling channel 26, which flows in the axial direction via the metallic contact 30 in the direction of the water cooling channel 24, is thus collected in the respective compensation space 32 arranged axially between the pressure-oil cooling channel 26 and the water cooling channel 24.
  • the Compensation rooms 32 have a drain opening 36 provided, through which oil collected in the compensation room 32 can flow away.
  • the stator sleeve 18 has the drain opening 36, which extends through the stator sleeve 18 in the radial direction.
  • the respective winding heads 20 are arranged in a so-called unpressurized oil chamber 38, in which there is a lower pressure than in the respective pressure-oil cooling channels 26.
  • the compensation chamber 32 just as in the unpressurized oil chamber 38, there is a lower pressure than in the respective pressure Oil cooling channels 26.
  • the respective pressure-oil cooling channels 26 and the respective compensation spaces 32 are formed in the present case by respective grooves on the outside of the stator sleeve 18. Furthermore, the water cooling channel 24 can be formed by a groove winding helically around the axis of rotation 12.
  • stator sleeve 18 A direct integration of pressure-oil distribution grooves into a water-cooled stator carrier, in this case the stator sleeve 18, is only possible due to high media tightness requirements between cooling water and oil when sealing only via elastomeric sealing elements only via a double seal of the respective pressure-oil cooling channel 26 to the water cooling channel 24.
  • the respective pressure-oil cooling channel 26 is separated from the water cooling channel 24 by means of a metallic contact 30. Furthermore, a separation takes place between a pressure-oil sealing surface and the elastomeric sealing element 34 by means of the respective compensation space 32 .
  • the compensation chamber 32 is used to receive oil in the event of permissible leakage of the metallic contact 30 of the respective pressure-oil cooling channel 26. A pressure build-up of the oil collected in the respective compensation chamber 32 is prevented via drain openings 36 between the respective compensation chambers 32 and the unpressurized oil chamber 38 , so that a second elastomeric sealing element in the axial direction between the compensation space 32 and the water cooling channel 24 is obsolete. A leak between the respective pressure-oil cooling channels 26 and the unpressurized oil space 38 is permitted.
  • the respective pressure-oil cooling channel 26 is sealed by means of the metallic contacts 30 between the stator sleeve 18 and the housing 22, whereby an oil volume flow of the oil can be directed specifically via the radial bores 28 to the respective winding head 20.
  • a possible build-up of oil pressure on the elastomeric sealing element 34, via which the water cooling channel 24 is sealed, due to a leak at the metallic contact 30 is prevented via the respective compensation space 32, which is arranged in the axial direction between the respective pressure-oil cooling channel 26 and the water cooling channel 24 is and which has at least one drain opening 36. Direct pressure-oil loading of the sealing element 34 sealing the water cooling channel 24 is thus avoided and the provision of a further elastomeric sealing element is obsolete.
  • the invention shows how an integrated seal-free winding head cooling can be provided in a stator carrier, in this case the stator sleeve 18.
  • a stator carrier in this case the stator sleeve 18.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Traktionsmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rotor (14) und einem Stator (16), einer Statorhülse (18), in welche der Stator (16) eingepresst ist, einem Gehäuse (22), gemeinsam mit welchem die Statorhülse (18) wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal (26) und wenigstens einen Wasserkühlkanal (24) begrenzt, wobei axial zwischen dem wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal (26) und dem dazu nächsten Wasserkühlkanal (24) ein Ausgleichsraum (32) freigehalten ist, welcher dazu eingerichtet ist, aus dem Druck-Öl-Kühlkanal (26) ausgetretenes Öl aufzufangen.

Description

Elektrische Traktionsmaschine für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Traktionsmaschine für ein Kraftfahrzeug.
Bei angespannten Bauraum- und Gewichtsverhältnissen von Kraftfahrzeugen können gegebenenfalls bereits bekannte Ausführungen von Wickelkopfkühlungen mittels externer Verrohrungen beziehungsweise externer Verteilungsringe nicht umsetzbar sein.
Eine Statorkühlung für eine elektrische Maschine ist aus der EP 2 975 734 B1 bekannt. Diese offenbart eine Kühlflüssigkeitsleitung, welche als in einer Außenseite eines Statorblechpakets axial verlaufender nutförmiger Flüssigkeitskanal ausgebildet ist. Dieser nutförmige Flüssigkeitskanal ist mittels eines das Statorblechpaket umgebenden Motorgehäuses nach außen hin abgedichtet. Der nutförmige Flüssigkeitskanal dient zum einen der Kühlung des Statorblechpakets in Form einer Statorrückenkühlung sowie der Wärmeabgabe an das angrenzende und mit Kühlrippen versehene Motorgehäuse.
Weiterhin offenbart die EP 2 109207 B1 eine elektrische Maschine mit einem Stator, welcher eine Statorwicklung aufweist. Die Statorwicklung weist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils einen in einem Wickelkopfraum angeordneten Wickelkopf auf. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine eine Kühlvorrichtung, die einen Flüssigkühlkreis mit einer Statormantelkühlung und Kühlrohrschlangen, die außerhalb des Wickelkopfs durch die Wickelkopfräume geführt sind, umfasst. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders einfache und effiziente Kühlung eines Stators mit einem besonders geringen Bauraumbedarf einer den Stator aufweisenden elektrischen Traktionsmaschine zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Traktionsmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem Rotor und einem Stator. Die elektrische Traktionsmaschine ist dazu eingerichtet, mittels elektrischer Energie das Kraftfahrzeug anzutreiben. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich somit um ein Hybridfahrzeug oder um ein reines Elektrofahrzeug handeln. Um eine Überhitzung der elektrischen Traktionsmaschine im Betrieb und somit eine Leistungsreduzierung der Traktionsmaschine zu vermeiden, ist es vorgesehen, dass die elektrische Traktionsmaschine, insbesondere zumindest der Stator, gekühlt wird. Um diese Kühlung des Stators umzusetzen, weist die elektrische Traktionsmaschine eine Statorhülse auf, in welche der Stator eingepresst ist. Die Statorhülse ist zumindest im Wesentlichen röhrenförmig ausgestaltet und umschließt den Stator in Einbaulage über den gesamten Umfang des Stators radial nach außen. Hierbei bezieht sich die radiale Richtung auf die Rotationsachse des Rotors der elektrischen Traktionsmaschine.
Dadurch, dass der Stator in die Statorhülse eingepresst ist, liegt der Stator mit seiner umfangsseitigen Außenoberfläche an der innenseitigen Innenoberfläche der Statorhülse flächig an. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeleitung von dem Stator zu der Statorhülse sichergestellt. Der Stator kann somit über seine Außenoberfläche Wärme an die Statorhülse abgeben.
Die elektrische Traktionsmaschine umfasst weiterhin ein Gehäuse, gemeinsam mit welchem die Statorhülse wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal und wenigstens einen Wasserkühlkanal begrenzt. Der Druck-Öl-Kühlkanal ist dazu eingerichtet, Öl unter Druck zu führen. Der Wasserkühlkanal ist dazu eingerichtet, Kühlwasser zu führen. Axial zwischen dem wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal und dem dazu nächsten Wasserkühlkanal ist ein Ausgleichsraum freigehalten, welcher dazu eingerichtet ist, aus dem Druck-Öl-Kühlkanal ausgetretenes Öl aufzufangen. Über den Wasserkühlkanal erfolgt eine Mantelkühlung der Statorhülse, indem mittels in dem Wasserkühlkanal strömenden Kühlwassers Wärme von der Statorhülse aufgenommen wird. Somit kann der Stator über die Statorhülse von dem Kühlwasser gekühlt werden. Mittels des Druck-Öl- Kühlkanals kann zum einen die Statorhülse gekühlt werden und zum anderen Öl innerhalb der elektrischen Traktionsmaschine verteilt werden, wodurch das Öl gezielt einer zu kühlenden Komponente der elektrischen Traktionsmaschine zugeführt werden kann, um diese Komponente der Traktionsmaschine zu kühlen.
Der Ausgleichsraum ist in axialer Richtung zwischen dem wenigstens einen Wasserkühlkanal und dem Druck-Öl-Kühlkanal angeordnet. Hierbei bezieht sich die axiale Richtung auf die Rotationsachse des Rotors. Durch das Vorsehen des Ausgleichsraums wird ein unmittelbarer Kontakt zwischen in dem Druck-Öl-Kühlkanal fließenden Öl und einer Begrenzung des wenigstens einen Wasserkühlkanals vermieden. Tritt Öl aus dem Druck-Öl-Kühlkanal aus, beispielsweise infolge einer Leckage, dann wird dieses ausgetretene Öl im Ausgleichsraum aufgefangen. Durch das Auffangen des Öls im Ausgleichsraum steht das aus dem Druck-Öl-Kühlkanal ausgetretene Öl unter einem geringeren Druck als beim Durchströmen des Druck-Öl-Kühlkanals. Trifft somit das im Ausgleichsraum aufgefangene Öl in Kontakt mit der Begrenzung des Wasserkühlkanals, dann kann ein zuverlässiges Abhalten des Öls aus dem Wasserkühlkanal mittels der Begrenzung gewährleistet werden. Hierfür kann der wenigstens eine Wasserkühlkanal zum Ausgleichsraum hin mit einem Dichtelement abgedichtet sein. Das Dichtelement kommt somit höchstens dann mit dem Öl in Kontakt, wenn dieses im Ausgleichsraum aufgefangen worden ist und somit einen geringeren Druck aufweist als zu einem Zeitpunkt, in welchem das Öl den Druck-Öl-Kühlkanal durchströmt hat. Hierdurch kann eine Druckbelastung des Dichtelements des Wasserkühlkanals durch das Öl besonders gering gehalten werden und hierdurch eine besonders hohe Dichtwirkung des Dichtelements gewährleistet werden. Infolgedessen kann eine Gefahr einer Kontamination von im Wasserkühlkanal strömendem Kühlwasser mit Öl, welches aus dem Druck-Öl-Kühlkanal ausgetreten ist, besonders gering gehalten werden. Eine derartige Kontamination des Kühlwassers mit Öl kann zu einer Beschädigung des die elektrische Traktionsmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs führen. Wäre der Ausgleichsraum nicht vorgesehen, dann wäre der Druck-Öl-Kühlkanal zumindest doppelt zu dem wenigstens einen Wasserkühlkanal abzudichten, um eine unmittelbare Beaufschlagung der Begrenzung des Wasserkühlkanals mit dem unter Druck stehenden Öl zu vermeiden. Der Ausgleichsraum ermöglicht somit, dass eine doppelte Elastomerdichtung zwischen dem Druck-Öl-Kühlkanal und dem Wasserkühlkanal nicht notwendig ist. Diese doppelte Elastomerdichtung führt zu einer besonders schwierigen Montage der Statorhülse in dem Gehäuse, da die jeweiligen Elastomerdichtungen sowohl an dem Gehäuse als auch an der Statorhülse anzuliegen hätten und hierdurch besonders große Reibkräfte beim Einschieben der Statorhülse in das Gehäuse zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse auftreten würden.
Die beschriebene elektrische Traktionsmaschine ist somit besonders einfach zu montieren und ermöglicht darüber hinaus eine besonders gute Abdichtung des wenigstens einen Wasserkühlkanals zu dem des wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal. Bei der elektrischen Traktionsmaschine ist der wenigstens eine Druck-Öl-Kühlkanal genauso wie der wenigstens eine Wasserkühlkanal zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse in die elektrische Traktionsmaschine integriert, wodurch eine besonders bauraumsparende Kühlung des Stators der elektrischen Traktionsmaschine umgesetzt ist.
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ausgleichsraum wenigstens eine Ablauföffnung aufweist, über welche das aufgefangene Öl aus dem Ausgleichsraum abfließen kann. Hierbei weist der Ausgleichsraum die wenigstens eine Ablauföffnung insbesondere in einer einem Wickelkopf des Stators zugewandten Seitenwand des Ausgleichsraums auf. Hierdurch kann das aufgefangene Öl aus dem Ausgleichsraum zu dem Wickelkopf hin ablaufen. Infolgedessen kann dann das aus dem Ausgleichsraum fließende Öl auf den Wickelkopf auftreffen, wodurch der Wickelkopf von dem Öl gekühlt werden kann. Die wenigstens eine Ablauföffnung ermöglicht somit ein Leeren des Ausgleichsraums, wodurch ein erneuter Druckaufbau des Öls im Ausgleichsraum vermieden wird und zum anderen ein Zuführen des Öls zu dem Wickelkopf ermöglicht wird, um den Wickelkopf zu kühlen. Die Ablauföffnung kann beispielsweise durch eine Bohrung in einer den Ausgleichsraum begrenzenden Wandung bereitgestellt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Wasserkühlkanal mittels eines elastomeren Dichtelements zum Ausgleichsraum hin abgedichtet ist. Das elastomere Dichtelement ermöglicht ein besonders sicheres Abdichten des Wasserkühlkanals zu dem Ausgleichsraum hin, wodurch ein Eintreten von Öl aus dem Ausgleichsraum in den Wasserkühlkanal besonders gut unterbunden werden kann. Hierdurch kann eine Kontaminationsgefahr von in dem Wasserkühlkanal strömenden Kühlwasser mit Öl aus dem Ausgleichsraum besonders gering gehalten werden. Das elastomere Dichtelement ermöglicht aufgrund seiner Elastizität einen Toleranzausgleich zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse. Hierdurch wird ein Spalt zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse mit dem elastomeren Dichtelement zuverlässig geschlossen und somit abgedichtet.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Druck-Öl-Kühlkanal zum Ausgleichsraum hin über eine Kontaktierung der Statorhülse mit dem Gehäuse abgegrenzt ist. Das bedeutet, dass die Statorhülse an der Kontaktierung das Gehäuse unmittelbar berührt, wodurch der Druck-Öl-Kühlkanal zum Ausgleichsraum hin begrenzt ist. Trotz dessen, dass die Statorhülse an der Kontaktierung an dem Gehäuse anliegt, kann über die Kontaktierung eine Leckage auftreten, indem Öl an der Kontaktierung zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse axial entlangfließt. Dieses aus dem Druck-Öl-Kühlkanal ausgetretene Öl wird mittels des Ausgleichsraums aufgefangen. Da der Ausgleichsraum Teil eines ölführenden Bereichs der elektrischen Traktionsmaschine ist und der Ausgleichsraum sicher zu dem Wasserkühlkanal abgedichtet ist, kann eine vollständige Abdichtung des Druck-Öl-Kühlkanals zu dem Ausgleichsraum hin unterbleiben. Dies ermöglicht eine besonders einfache Begrenzung des Druck-Öl-Kühlkanals durch die Kontaktierung der Statorhülse mit dem Gehäuse. Eine aufwendige Abdichtung des Druck-Öl-Kühlkanals zum Ausgleichsraum hin kann somit entfallen. Der Druck-Öl-Kühlkanal kann sowohl zum Ausgleichsraum hin als auch zu einer dem Ausgleichsraum axial gegenüberliegenden Seite hin über eine jeweilige Kontaktierung der Statorhülse mit dem Gehäuse begrenzt sein.
In diesem Zusammenhang kann es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Statorhülse und das Gehäuse jeweils aus einem Metall gebildet sind, wodurch der wenigstens eine Druck-Öl-Kühlkanal aufgrund einer metallischen Kontaktierung zum Ausgleichsraum hin begrenzt ist. Beispielsweise kann eine metallische Kontaktierung in axialer Richtung des Stators den Druck-Öl-Kühlkanal nach vorne und eine metallische Kontaktierung in axialer Richtung des Stators den Druck- Öl-Kühlkanal nach hinten begrenzen. Die jeweiligen metallischen Kontaktierungen zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse verursachen bei einem Einstecken der Statorhülse in das Gehäuse lediglich besonders geringe Reibung zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse, wodurch die elektrische Traktionsmaschine besonders einfach montiert werden kann. Dies ermöglicht wiederum eine besonders schnelle Montage der elektrischen Traktionsmaschine. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Statorhülse in das Gehäuse eingepresst ist. Es besteht somit in der elektrischen Traktionsmaschine ein Pressverband zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse. Durch das Einpressen der Statorhülse in das Gehäuse ist die Statorhülse relativ zu dem Gehäuse besonders sicher fixiert. Eine ungewünschte Relativbewegung zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse bei einem Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine kann hierdurch besonders sicher vermieden werden. Weiterhin führt die Einpressung der Statorhülse in das Gehäuse dazu, dass ein Spalt zwischen der Statorhülse und dem Gehäuse an den jeweiligen Kontaktierungen besonders gering ist und infolgedessen lediglich besonders wenig Öl als Leckage aus dem Druck-Öl-Kühlkanal axial austritt und im Ausgleichsraum aufzufangen ist. Eine Gefahr eines Druckaufbaus des aufgefangenen Öls im Ausgleichsraum kann somit besonders gering gehalten werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrische Traktionsmaschine als Permanentsynchronmaschine ausgebildet ist. Bei einer Permanentsynchronmaschine handelt es sich um eine elektrische Maschine, welche eine vergleichsweise geringe Hitzeentwicklung im Betrieb aufweist. Infolgedessen ist eine Wasserkühlung der elektrischen Traktionsmaschine mit Kühlwasser möglich. Die Wasserkühlung des Stators durch in dem wenigstens einen Wasserkühlkanal strömendes Kühlwasser ermöglicht eine besonders große Wärmeleistung und somit eine besonders effiziente Kühlung des Stators. Diese besonders effiziente Kühlung des Stators ermöglicht wiederum einen besonders effizienten Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Wasserkühlkanal den Stator umfangsseitig radial umschließend angeordnet ist. Durch die umfangsseitige Anordnung des wenigstens einen Wasserkühlkanals um den Stator kann über in dem Wasserkühlkanal geführtes Kühlwasser eine umfangsseitige Kühlung des Stators erfolgen. Die umfangsseitige Kühlung des Stators ermöglicht einen Wärmeabtransport von dem Stator über eine besonders große Oberfläche des Stators, wodurch Wärme besonders schnell von dem Stator abtransportiert werden kann. Hierdurch wird eine besonders effiziente Kühlung des Stators ermöglicht. Der Wasserkühlkanal kann sich beispielsweise helixförmig um den Stator in axialer Richtung des Stators erstrecken. Dies führt zu einer besonders großen Wärmeaustauschfläche zwischen dem wenigstens einen Wasserkühlkanal und der Statorhülse und somit zu einem besonders guten Wärmeübergang von der Statorhülse auf das Kühlwasser, wodurch wiederum der an der Statorhülse anliegende Stator besonders gekühlt werden kann.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Druck-Öl-Kühlkanal einen Wickelkopf des Stators umfangsseitig radial umschließend angeordnet ist und wenigstens eine Bohrung aufweist, über welche Öl aus dem Druck-Öl- Kühlkanal auf den Wickelkopf austreten kann. Insbesondere kann der Druck-Öl-Kühlkanal mehrere über den Umfang des Stators verteilte, insbesondere gleichmäßig verteilte, Bohrungen aufweisen, über welche jeweils Öl aus dem Druck-Öl-Kühlkanal austreten und auf den Wickelkopf fließen beziehungsweise aussprühen kann. Der Druck-Öl-Kühlkanal kann sich somit zumindest im Wesentlichen ringförmig um den Wickelkopf erstrecken, wodurch das Öl in dem Druck-Öl-Kühlkanal zumindest im Wesentlichen gleichmäßig um den Wickelkopf verteilt werden kann. Bei einer regelmäßigen Anordnung der mehreren Bohrungen um den Wickelkopf herum kann der Wickelkopf von aus dem Druck-Öl- Kühlkanal heraussprühendem Öl besonders gleichmäßig gekühlt werden. In einem Raum der elektrischen Traktionsmaschine, in welchem der Wickelkopf angeordnet ist, herrscht ein geringerer Druck als in dem Druck-Öl-Kühlkanal. Beim Austreten aus dem Druck-Öl- Kühlkanal über die wenigstens eine Bohrung sinkt der auf das Öl einwirkende Druck, wodurch das Öl beim Ausströmen über die Bohrung aus dem Druck-Öl-Kühlkanal beschleunigt und somit herausgesprüht wird. Hierbei kann die wenigstens eine Bohrung wie eine Düse wirken. Die Düsenwirkung der wenigstens einen Bohrung kann zu einer Zerstäubung des aus dem Druck-Öl-Kühlkanal austretenden und in Richtung des Wickelkopfs aussprühenden Öls führen, wodurch eine gleichmäßige Benetzung und damit eine gleichmäßige Kühlung des Wickelkopfs durch das Öl ermöglicht wird.
In diesem Zusammenhang kann es in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Stator an einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils einen Wickelkopf aufweist und für jeden Wickelkopf wenigstens ein Druck-Öl-Kühlkanal vorgesehen ist, wobei einer der Druck-Öl-Kühlkanäle in axialer Richtung des Stators vor und der andere Druck-Öl-Kühlkanal hinter dem wenigstens einen Wasserkühlkanal angeordnet ist. Zwischen jedem der Druck-Öl-Kühlkanäle und dem Wasserkühlkanal beziehungsweise einem jeweiligen nächsten Wasserkühlkanal bei mehreren Wasserkühlkanälen ist jeweils ein Ausgleichsraum vorgesehen, um eine unmittelbare Beaufschlagung der Begrenzung des Wasserkühlkanals beziehungsweise der jeweiligen Wasserkühlkanäle mit Öl aus den Druck-Öl-Kühlkanälen zu vermeiden. Durch das Vorsehen eines Druck-Öl-Kühlkanals für jeden der Wickelköpfe des Stators kann ein effizientes Kühlen der Wickelköpfe des Stators und somit ein besonders gleichmäßiges Kühlen des Stators ermöglicht werden. Infolgedessen kann die elektrische Traktionsmaschine besonders energieeffizient und mit einer besonders hohen Leistung betrieben werden.
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 allein 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 Schnittansicht eines Teils einer elektrischen Traktionsmaschine mit einem Gehäuse, in welchem ein Rotor sowie ein Stator angeordnet sind, wobei der Stator in eine Statorhülse eingepresst ist und wobei die Statorhülse gemeinsam mit dem Gehäuse einen Wasserkühlkanal sowie einen in axialer Richtung vor dem Wasserkühlkanal angeordneten ersten Druck-Öl-Kühlkanal und einen in axialer Richtung hinter dem Wasserkühlkanal angeordneten zweiten Druck-Öl-Kühlkanal aufweist, und in axialer Richtung zwischen dem Wasserkühlkanal und den jeweiligen Druck- Öl-Kühlkanälen jeweils ein Ausgleichsraum angeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, aus den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen ausgetretenes Öl aufzufangen.
In Fig. 1 ist ein Teil einer elektrischen Traktionsmaschine 10 in einem Längsschnitt entlang einer Rotationsachse 12 eines Rotors 14 der elektrischen Traktionsmaschine 10 gezeigt. Hierbei ist ein Ausschnitt der geschnittenen elektrischen Traktionsmaschine 10 vergrößert gezeigt. Bei der Traktionsmaschine 10 handelt es sich vorliegend um eine Permanentsynchronmaschine. Die elektrische Traktionsmaschine 10 ist dafür vorgesehen, ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug anzutreiben. Hierfür umfasst die Traktionsmaschine 10 den Rotor 14 sowie einen Stator 16, relativ zu welchem der Rotor 14 um die Rotationsachse 12 rotiert werden kann. Die Traktionsmaschine 10 umfasst weiterhin eine zylinderförmige Statorhülse 18, in welche der Stator 16 eingepresst ist. Somit umschließt die Statorhülse 18 den Stator 16 umfangsseitig relativ zu der Rotationsachse 12 radial nach außen. Die Statorhülse 18 liegt mit ihrer inneren Oberflächen flächig an der Außenoberfläche des Stators 16 an, wodurch eine besonders große Kontaktfläche zwischen der Statorhülse 18 und dem Stator 16 besteht. Über diese Kontaktfläche kann Wärme von dem Stator 16 an die Statorhülse 18 weggeleitet werden, wodurch der Stator 16 gekühlt wird. Die Statorhülse 18 steht vorliegend in axialer Richtung über ein Blechpaket 40 des Stators 16 sowohl nach vorne als auch nach hinten über. Hierdurch überdeckt die Statorhülse 18 an jeweiligen Stirnseiten des Stators 16 angeordnete Wickelköpfe 20 zumindest in einem axialen Längenbereich umfangsseitig radial nach außen. Das Blechpaket 40 des Stators 16 ist mittels thermischen Fügens in die Statorhülse 18 eingepresst. Die Statorhülse 18 dient einer Stabilisierung des Blechpakets 40, insbesondere im Betrieb der Traktionsmaschine 10.
Die elektrische Traktionsmaschine 10 umfasst weiterhin ein Gehäuse 22, welches vorliegend die Statorhülse 18 über deren gesamte Länge entlang der Rotationsachse 12 radial nach außen umfangsseitig umschließt. Die Statorhülse 18 ist in das Gehäuse 22 eingepresst. Gemeinsam mit dem Gehäuse 22 begrenzt die Statorhülse 18 vorliegend einen Wasserkühlkanal 24, in welchem bei einem Betrieb der Traktionsmaschine 10 Kühlwasser geführt wird, sowie zwei Druck-Öl-Kühlkanäle 26, in welchen bei einem Betrieb der Traktionsmaschine 10 Öl geführt wird. Die Statorhülse 18 weist vorliegend an ihrer radial außenseitig angeordneten Außenoberfläche mehrere Ausnehmungen bzw. Nuten auf, durch welche jeweilige Verläufe des Wasserkühlkanals 24 beziehungsweise der Druck-Öl-Kühlkanäle 26 vorgegeben sind. Der Wasserkühlkanal 24 kann sich helikal um die Rotationsachse 12 windend über die Außenoberfläche der Statorhülse 18 erstrecken. Somit kann sich der Wasserkühlkanal 24 spiralförmig entlang der äußeren Mantelfläche der Statorhülse 18 winden. Die jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 erstrecken sich jeweils ringförmig um die Rotationsachse 12 über den Umfang der Statorhülse 18. Vorliegend ist ein erster der Druck-Öl-Kühlkanäle 26 in axialer Richtung der Traktionsmaschine 10 vor dem Wasserkühlkanal 24 und der andere Druck-Öl- Kühlkanal 26 in axialer Richtung der Traktionsmaschine 10 hinter dem Wasserkühlkanal 24 angeordnet. Hierdurch verlaufen die jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 ringförmig um die jeweiligen zugeordneten Wickelköpfe 20 herum. Die Statorhülse 18 weist im Bereich der jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 mehrere Bohrungen 28 auf, über welche Öl aus den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen 26 austreten und auf den zugeordneten, von diesem Druck-Öl-Kühlkanal 26 radial umschlossenen Wickelkopf 20 ausströmen kann. Mittels des aus den Druck-Öl-Kühlkanälen 26 austretenden und auf die jeweiligen Wickelköpfe 20 auftreffenden Öls werden die Wickelköpfe 20 im Betrieb der Traktionsmaschine 10 gekühlt.
Für eine Begrenzung der jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 ist die Statorhülse 18 in axialer Richtung vor sowie in axialer Richtung hinter dem jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanal 26 mit dem Gehäuse 22 kontaktiert. Vorliegend sind sowohl die Statorhülse 18 als auch das Gehäuse 22 aus einem Metall gebildet, sodass die jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 durch jeweilige metallische Kontaktierungen 30 zwischen der Statorhülse 18 und dem Gehäuse 22 begrenzt sind. Über diese metallischen Kontaktierungen 30 zwischen der Statorhülse 18 und dem Gehäuse 22 kann eine Leckage des Öls aus dem Druck-Öl- Kühlkanal 26 auftreten.
Wird das Kühlwasser, welches im Wasserkühlkanal 24 strömt, mit Öl kontaminiert, dann gelangt Öl in einen Wasserkühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, wodurch eine Fahrzeugkühlung des Kraftfahrzeugs ausfallen kann. Um eine Kontamination von in dem Wasserkühlkanal 24 strömendem Kühlwasser mit dem Öl zu vermeiden, ist in axialer Richtung zwischen dem Wasserkühlkanal 24 und jedem der Druck-Öl-Kühlkanäle 26 jeweils ein Ausgleichsraum 32 angeordnet. Dieser Ausgleichsraum 32 ist vorliegend ringförmig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung der Statorhülse 18 einmal um die Statorhülse 18 herum. Der Ausgleichsraum 32 wird in seiner Geometrie durch eine Nut in der Statorhülse 18 vorgegeben und ist durch die Statorhülse 18 und das Gehäuse 22 zu radial gegenüberliegenden Seiten begrenzt. Die jeweiligen Ausgleichsräume 32 sind jeweils zu dem zugeordneten Druck-Öl-Kühlkanal 26 hin durch eine metallische Kontaktierung 30 begrenzt und zu dem Wasserkühlkanal 24 durch ein elastomeres Dichtelement 34 abgedichtet. Das elastomere Dichtelement 34 ist somit axial zwischen dem Wasserkühlkanal 24 und dem jeweiligen Ausgleichsraum 32 angeordnet. Öl aus dem jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanal 26, welches in axialer Richtung über die metallische Kontaktierung 30 in Richtung des Wasserkühlkanals 24 fließt, wird somit in dem jeweiligen axial zwischen dem Druck-Öl-Kühlkanal 26 und dem Wasserkühlkanal 24 angeordneten Ausgleichsraum 32 aufgefangen. In den jeweiligen Ausgleichsräumen 32 herrscht ein geringerer Druck als in den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen 26, sodass das jeweilige elastomere Dichtelement 34 den Wasserkühlkanal 24 zuverlässig gegen das in dem Ausgleichsraum 32 aufgefangene Öl abdichtet. Um einen Druckaufbau des Öls im Ausgleichsraum 32 bei steigendem Ölpegel zu vermeiden, ist für jeden der Ausgleichsräume 32 eine Ablauföffnung 36 vorgesehen, über welche in dem Ausgleichsraum 32 aufgefangenes Öl abfließen kann. Vorliegend weist die Statorhülse 18 die Ablauföffnung 36 auf, welche in radialer Richtung sich durch die Statorhülse 18 erstreckt. Hierdurch kann das im jeweiligen Ausgleichsraum 32 aufgefangene Öl zur Rotationsachse 12 hin aus dem Ausgleichsraum 32 abfließen, insbesondere auf den jeweiligen zugeordneten Wickelkopf 20 strömen. Hierdurch kann der jeweilige Wickelkopf 20 von dem aus den jeweiligen Ausgleichsräumen 32 ausfließenden Öl gekühlt werden. Die jeweiligen Wickelköpfe 20 sind in einem sogenannten drucklosen Ölraum 38 angeordnet, in welchem ein geringerer Druck herrscht als in den jeweiligen Druck-Öl- Kühlkanälen 26. In dem Ausgleichsraum 32 herrscht genauso wie im drucklosen Ölraum 38 ein geringerer Druck als in den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen 26.
Die jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 sowie die jeweiligen Ausgleichsräume 32 sind vorliegend durch jeweilige Nuten außenseitig der Statorhülse 18 gebildet. Weiterhin kann der Wasserkühlkanal 24 durch eine sich helikal um die Rotationsachse 12 windende Nut gebildet werden.
Der beschriebenen Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei angespannten Bauraumsituationen und Gewichtszielen Wickelkopfkühlungen mittels externer Verrohrungen beziehungsweise externer Verteilungsringe nicht immer umsetzbar sind. Eine direkte Integration von Druck-Öl-Verteilungsnuten in einen wassergekühlten Statorträger, vorliegend die Statorhülse 18, ist aufgrund von hohen Anforderungen der Mediendichtheit zwischen Kühlwasser und Öl bei einer Abdichtung lediglich über elastomere Dichtelemente lediglich über eine doppelte Abdichtung des jeweiligen Druck- Öl-Kühlkanals 26 zu dem Wasserkühlkanal 24 auszuführen. Aufgrund der Integration der Wickelkopfkühlung auf beiden Seiten der Statorhülse 18 wären somit insgesamt sechs elastomere Dichtelemente notwendig, welche jeweils die Statorhülse 18 gegen das Gehäuse 22 abdichten, um die jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanäle 26 in axialer Richtung nach vorne und nach hinten abzudichten sowie um den Wasserkühlkanal 24 zusätzlich in axialer Richtung nach vorne und nach hinten abzudichten, damit zwischen den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen 26 und dem Wasserkühlkanal 24 in axialer Richtung jeweils zwei elastomere Dichtelemente angeordnet sind. Diese zwei elastomeren Dichtelemente in axialer Richtung zwischen dem jeweiligem Druck-Öl-Kühlkanal 26 und dem Wasserkühlkanal 24 sind notwendig, um ein unmittelbares Beaufschlagen des den Wasserkühlkanal 24 unmittelbar abdichtenden elastomeren Dichtelements 34 mit Öl zu vermeiden. Aufgrund montagetechnischer Anforderungen, insbesondere hinsichtlich Fügekräften, ist ein Fügen von mehr als vier elastomeren Dichtelementen bei einem Einschieben der Statorhülse 18 in das Gehäuse 22 kaum möglich beziehungsweise lediglich unter besonders hohem Kraftaufwand möglich.
Bei der Traktionsmaschine 10 gemäß Fig. 1 erfolgt eine Trennung des jeweiligen Druck- Öl-Kühlkanals 26 von dem Wasserkühlkanal 24 mittels einer metallischen Kontaktierung 30. Weiterhin erfolgt eine Trennung zwischen einer Druck-Öl-Dichtfläche und dem elastomeren Dichtelement 34 mittels des jeweiligen Ausgleichsraums 32. Der Ausgleichsraum 32 dient zur Aufnahme von Öl bei zulässiger Leckage der metallischen Kontaktierung 30 des jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanals 26. Über Ablauföffnungen 36 zwischen den jeweiligen Ausgleichsräumen 32 und dem drucklosen Ölraum 38 wird ein Druckaufbau des in dem jeweiligen Ausgleichsraum 32 aufgesammelten Öls verhindert, sodass ein zweites elastomeres Dichtelement in axialer Richtung zwischen dem Ausgleichsraum 32 und dem Wasserkühlkanal 24 obsolet ist. Eine Leckage zwischen den jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanälen 26 und dem drucklosen Ölraum 38 ist zulässig.
Es erfolgt eine Abdichtung des jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanals 26 mittels der metallischen Kontaktierungen 30 zwischen der Statorhülse 18 und dem Gehäuse 22, wodurch ein Ölvolumenstrom des Öls gezielt über die radialen Bohrungen 28 an den jeweiligen Wickelkopf 20 geleitet werden kann. Ein möglicher Öldruckaufbau am elastomeren Dichtelement 34, über welches der Wasserkühlkanal 24 abgedichtet wird, durch eine Leckage an der metallischen Kontaktierung 30 wird über den jeweiligen Ausgleichsraum 32 verhindert, welcher in axialer Richtung zwischen dem jeweiligen Druck-Öl-Kühlkanal 26 und dem Wasserkühlkanal 24 angeordnet ist und die wenigstens eine Ablauföffnung 36 aufweist. Es wird somit eine direkte Druck-Öl-Beaufschlagung des den Wasserkühlkanal 24 abdichtenden Dichtelements 34 vermieden und ein Vorsehen eines weiteren elastomeren Dichtelements ist obsolet.
Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine integrierte dichtungsfreie Wickelkopfkühlung in einem Statorträger, vorliegend der Statorhülse 18, bereitgestellt werden kann. Bezugszeichenliste
10 Traktionsmaschine
12 Rotationsachse
14 Rotor
16 Stator
18 Statorhülse
20 Wickel köpf
22 Gehäuse
24 Wasserkühlkanal
26 Druck-Öl-Kühlkanal
28 Bohrung
30 Kontaktierung
32 Ausgleichsraum
34 elastomeres Dichtelement
36 Ablauföffnung
38 druckloser Ölraum
40 Blechpaket

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Traktionsmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rotor (14) und einem Stator (16), einer Statorhülse (18), in welche der Stator (16) eingepresst ist, einem Gehäuse (22), gemeinsam mit welchem die Statorhülse (18) wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal (26) und wenigstens einen Wasserkühlkanal (24) begrenzt, wobei axial zwischen dem wenigstens einen Druck-Öl-Kühlkanal (26) und dem dazu nächsten Wasserkühlkanal (24) ein Ausgleichsraum (32) freigehalten ist, welcher dazu eingerichtet ist, aus dem Druck-Öl-Kühlkanal (26) ausgetretenes Öl aufzufangen.
2. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (32) wenigstens eine Ablauföffnung (36) aufweist, über welche das aufgefangene Öl aus dem Ausgleichsraum (32) abfließen kann.
3. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wasserkühlkanal (24) mittels eines elastomeren Dichtelements (34) zum Ausgleichsraum (32) hin abgedichtet ist.
4. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druck-Öl-Kühlkanal (26) zum Ausgleichsraum (32) hin über eine Kontaktierung (30) der Statorhülse (18) mit dem Gehäuse (22) abgegrenzt ist.
5. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorhülse (18) und das Gehäuse (22) jeweils aus einem Metall gebildet sind, wodurch der wenigstens eine Druck-Öl-Kühlkanal (26) aufgrund einer metallischen Kontaktierung (30) zum Ausgleichsraum (32) hin begrenzt ist.
6. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorhülse (18) in das Gehäuse (22) eingepresst ist.
7. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Traktionsmaschine (10) als Permanentsynchronmaschine ausgebildet ist.
8. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wasserkühlkanal (24) den Stator (18) umfangsseitig radial umschließend angeordnet ist.
9. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-Öl-Kühlkanal (26) einen Wickelkopf (20) des Stators (16) umfangsseitig radial umschließend angeordnet ist und wenigstens eine Bohrung (28) aufweist, über welche Öl aus dem Druck-Öl-Kühlkanal (26) auf den Wickelkopf (20) austreten kann.
10. Elektrische Traktionsmaschine (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (16) an einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils einen Wickelkopf (20) aufweist und für jeden Wickelkopf (20) wenigstens ein Druck-Öl- Kühlkanal (26) vorgesehen ist, wobei einer der Druck-Öl-Kühlkanäle (26) in axialer Richtung des Stators (16) vor und der andere Druck-Öl-Kühlkanal (26) hinter dem wenigstens einen Wasserkühlkanal (24) angeordnet ist.
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