WO2025119952A1

WO2025119952A1 - Elektrische maschine für einen traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs

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Publication number: WO2025119952A1
Application number: PCT/EP2024/084613
Authority: WO
Inventors: Isao Fukumoto; Lennart Leopold
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-12-07
Filing date: 2024-12-04
Publication date: 2025-06-12
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: DE102023212343A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10) für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse (12), ein über eine Lagereinrichtung (16) in dem Gehäuse (12) um eine Drehachse drehbar gelagerter Rotor (14), der eine Rotorhohlwelle (18) mit einem darauf angeordneten Blechpaket (20) aufweist, wobei die Rotorhohlwelle (18) eine Kühlmittelauslassöffnung (28) umfasst, und aufweisend ein zwischen dem Gehäuse (12) und der Rotorhohlwelle (18) angeordneter Wellendichtring (30), der, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, (18) zwischen dem Blechpaket (20) und der Kühlmittelauslassöffnung (28) angeordnet ist, wobei die elektrische Maschine (10) ferner eine Kühlmittelpumpe (34) aufweist, durch welche für ein an dem Wellendichtring (30) und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung (28) befindliches Kühlmittel eine von dem Wellendichtring (30) wegführende Strömung erzeugbar ist.

Description

Beschreibung

Elektrische Maschine für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine elektrische Maschine, welche eine verbesserte Kühlung aufweist.

Elektromotoren rücken immer weiter in den Fokus der Mobilität. Elektromotoren, auch als elektrische Maschinen bezeichnet, sind oftmals aus einer Anordnung aus Rotor und Stator ausgebildet. Der Rotor kann beispielsweise eine Hohlwelle aufweisen und so mit einer im Inneren des Rotors versehenen Kühlstruktur versehen sein. Derartige flüssigkeitsgekühlte Rotoren von elektrischen Maschinen sind aufgrund der Wellendichtung zwischen Rotor und Gehäuse grundsätzlich mit einer Leckageproblematik behaftet. Es besteht beim Stand der Technik keine Möglichkeit, die Leckage vor Erreichen des Motorraums signifikant zu reduzieren. Dadurch können Nachteile hinsichtlich des Betriebs und der Langzeitstabilität des Elektromotors entstehen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche wenigstens ein Nachteil des Stands der Technik zumindest teilweise überwunden werden kann. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche Probleme reduziert werden können, die durch eine Leckage der Kühlflüssigkeit in den Motorraum auftreten. Insbesondere soll das Betriebsverhalten und/oder die Langzeitstabilität einer elektrischen Maschine verbessert werden.

Die Lösung Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Beschrieben wird eine elektrische Maschine für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse, ein über eine Lagereinrichtung in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagerter Rotor, der eine Rotorhohlwelle mit einem darauf angeordneten Blechpaket aufweist, und wobei die Rotorhohlwelle eine Kühlmittelauslassöffnung umfasst, und aufweisend ein zwischen dem Gehäuse und der Rotorhohlwelle angeordneter Wellendichtring, der, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, zwischen dem Blechpaket und der Kühlmittelauslassöffnung angeordnet ist, wobei die elektrische Maschine ferner eine Kühlmittelpumpe aufweist, durch welche für ein an dem Wellendichtring und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung befindliches Kühlmittel eine von dem Wellendichtring wegführende Strömung erzeugbar ist.

Eine derartige elektrische Maschine kann deutliche Vorteile hinsichtlich einer Leckage einer Flüssigkeitskühlung ermöglichen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine elektrische Maschine. Diese kann auch als Elektromotor bezeichnet werden und kann grundsätzlich jegliche Form des Elektromotors umfassen. Insbesondere findet eine derartige elektrische Maschine Anwendung in einem Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, also etwa eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder auch eines Hybrid-angetriebenen Fahrzeugs.

Die elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse, in welchem aktive Komponenten vorgesehen sein können und welches somit für empfindliche Bauteile eine Einhausung ermöglichen kann.

Zumindest zum Teil in dem Gehäuse angeordnet umfasst die elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator. Diese können in an sich bekannter Weise durch magnetische Erregung wechselwirken, so dass der Rotor in Rotation versetzt wird und der Elektromotor somit angetrieben wird. Der Rotor ist über eine Lagereinrichtung in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagert und umfasst eine Rotorhohlwelle mit einem darauf angeordneten Blechpaket. Das Vorsehen einer Hohlwelle kann insbesondere den Vorteil aufweisen, wonach das Innere der Hohlwelle dazu genutzt werden kann, eine Kühlstruktur auszubilden, um die magnetische Erregerstruktur des Rotors, nämlich das Blechpaket, zu kühlen. Das Blechpaket kann etwa magnetisch erregbar sein und so mit dem Stator wechselwirken, um den Stator in Rotation zu versetzen. Es ist bekannt, dass eine magnetische Erregerstruktur gekühlt werden sollte, was durch das Vorsehen einer Hohlwelle mit einer Kühlstruktur besonders effizient möglich ist. Insbesondere kann die Kühlstruktur einen oder eine Mehrzahl an Kühlmittelkanälen aufweisen, durch welche das Kühlmittel gefördert werden kann. Beispielsweise kann das Kühlmittel ein Öl, Wasser, Glykol oder eine Mischung umfassend beispielsweise wenigstens eine der vorgenannten Strukturen aufweisen.

Zusätzlich zu einem Kühlmitteleinlass umfasst die Rotorhohlwelle somit eine Kühlmittelauslassöffnung zum Ein- und Ausführen des Kühlmittels in und aus der Rotorhohlwelle. Entsprechend ist die Kühlstruktur beispielsweise durch eine Kühlmittelzufuhr axial mit Kühlmittel versorgbar und ist das Kühlmittel durch eine Kühlmittelabfuhr axial von der Kühlstruktur abführbar. Zweckmäßiger Weise verlaufen die Kühlmittelzufuhr und die Kühlmittelabfuhr benachbart zueinander, also axial von der Erregerstruktur in die gleiche axiale Richtung.

Zwischen dem Gehäuse und der Rotorhohlwelle ist ein Wellendichtring angeordnet, der, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, zwischen dem Blechpaket und der Kühlmittelauslassöffnung angeordnet ist. Diese Dichtung dient dazu, durch eine entsprechende Abdichtung es zu verhindern oder die Gefahr deutlich zu reduzieren, dass das Kühlmittel in den Bereich des Blechpaktes gelangt und dieses oder andere in dem Gehäuse angeordnete Komponenten negativ beeinflusst.

Erfindungsgemäß weist die elektrische Maschine ferner eine Kühlmittelpumpe auf, durch welche für ein an dem Wellendichtring und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung befindliches Kühlmittel eine von dem Wellendichtring wegführende Strömung erzeugbar ist.

Insbesondere durch diese Ausgestaltung kann eine Leckage und ferner mit der Leckage einhergehende Nachteile verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden.

Durch das Vorsehen einer vorstehend beschriebenen Kühlmittelpumpe kann somit verhindert oder die Gefahr reduziert werden, dass das Kühlmittel insbesondere mit einem hohen Druck gegen den Wellendichtring drückt. Letzteres würde die Gefahr mit sich bringen, dass Kühlmittel am dem Wellendichtring entlangfließt beziehungsweise den Dichtbereich durchdringt und so in den Bereich des Blechpakets gelangt. Denn dadurch, dass die Kühlmittelpumpe dazu geeignet und ausgelegt ist, Kühlmittel von dem Wellendichtring wegzufördern, kann es verhindert oder die Gefahr zumindest deutlich reduziert werden, dass Kühlmittel die Dichtung derart anströmt, dass es den Dichtbereich durchdringt.

Entsprechend kann eine Leckage von Kühlmittel in den Bereich des Blechpaktes effektiv verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden. Dadurch kann es erfindungsgemäß verhindert werden, dass Leckageflüssigkeit in den Motorraum beziehungsweise in die Erregerstruktur gelangt und dort die jeweilige Struktur schädigt. Es kann insbesondere verhindert werden, dass sich die Leckage auf den Bereich der Erregerstrukturen von Rotor und Stator ausdehnt. Denn unabhängig davon, ob mit Öl, mit Wasser oder mit einem Wasser / Glykol-Gemisch gekühlt wird, kann die Leckagemenge, die gemäß Stand der Technik oftmals in den Motorraum oder zwischen Rotor und Stator eindringen kann, potenziell kritisch sein. Insbesondere ist durch das Kühlmittel die Gefahr einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit gegeben, was das Isolationssystem negativ beeinflussen kann. Auch bei einer Ölkühlung, die das Öl aus dem Getriebe verwendet, kann eine negative Beeinflussung auftreten, da sich im Öl Metallpartikel befinden können, was über die Lebensdauer zu negativen Effekten auf das Isolationssystem beziehungsweise zu Isolationsproblemen führen kann. Aufgrund von Fehlerströmen kann dies im Extremfall zu einem Ausfall der elektrischen Maschine führen.

Darüber hinaus kann in den Rotorraum beziehungsweise in den Statorraum eindringendes Kühlmittel zersetzt werden bedingt durch nicht detektierte Fehlerströme, die durch Elektrolyse zu einem Wasserstoff/Sauerstoffgemisch führen können. Entsprechend ist auch die Gefahr einer Explosion zumindest theoretisch nicht auszuschließen.

Diese Nachteile können erfindungsgemäß reduziert oder vollständig verhindert werden.

Der Kühlmitteldruck hängt ferner nicht mehr ausschließlich von externen Pumpen ab, sondern kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kühlmittelpumpe weiter vergrößert werden. Dies kann die Kühlung auch bei hohen Anforderungen besonders effektiv gestalten.

Bevorzugt kann die durch die Kühlmittelpumpe erzeugte Strömung auf Kühlmittel wirken, welches sich benachbart zu einer Dichtlippe des Wellendichtrings befindet. In dieser Ausgestaltung wird somit berücksichtigt, dass der Wellendichtring insbesondere entweder an dem Gehäuse drehtest fixiert ist und mit einer Dichtlippe an der Hohlwelle anliegt, oder umgekehrt. Entsprechend ist insbesondere die Dichtlippe ein Bereich, welcher anfällig dafür sein kann, dass an diesem Kühlmittel entlangströmt. Somit kann insbesondere eine das Kühlmittel von der Dichtlippe wegfördernde Strömung besonders effektiv sein, eine Leckage des Kühlmittels zu verhindern.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Kühlmittelpumpe ein auf der Rotorhohlwelle angeordnetes Pumpelement umfasst, das bei einer Rotation der Rotorhohlwelle um deren Drehachse auf einer dem Blechpaket abgewandten Seite der Wellendichtung eine Pumpwirkung beziehungsweise die beschriebene Strömung erzeugt. Diese Ausgestaltung kann besonders einfach implementierbar sein. Denn auf zusätzliche Steuereinheiten oder aufwändige Peripherie kann so verzichtet werden. Die Kühlmittelpumpe ist dadurch dann aktiv, wenn eine hohe Drehzahl der Rotorhohlwelle beziehungsweise des Rotors vorliegt und damit eine Kühlwirkung einhergehend mit einem Kühlmittelfluss notwendig oder vorteilhaft ist. Je nach Auslegung der Kühlmittelpumpe kann jedoch verhindert werden, dass auch bei Maximaldrehzahl Luft aus der Motorkaverne angesaugt wird.

Der Kühlmitteldruck hängt auch in dieser Ausgestaltung somit nicht mehr ausschließlich von externen Pumpen ab, sondern kann durch eine in den Rotor integrierte Pumpe weiter vergrößert werden. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es ferner, dass ein hoher Druck an Kühlflüssigkeit und somit eine besonders effektive Kühlung dann vorliegt, wenn sie benötigt wird, nämlich bei einer hohen Drehzahl des Rotors. Dies erfolgt dabei automatisch rein durch die unterschiedliche Rotordrehzahl, so dass eine Anpassung der Kühlleistung ohne eine komplexe Steuerung möglich ist.

Darüber hinaus kann die Kühlmittelpumpe in dieser Ausgestaltung besonders wartungsarm sein, da kaum zusätzliche Bauteile verwendet werden brauchen, sondern eine rein durch die Rotordrehzahl aktivierte Kühlmittelpumpe vorliegt.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass durch die Kühlmittelpumpe an dem Wellendichtring zumindest lokal ein Unterdrück erzeugbar ist. Insbesondere ist der Unterdrück in einem Bereich benachbart zu der Dichtlippe erzeugbar. In dieser Ausgestaltung kann Durchtreten des Dichtbereichs durch das Kühlmittel besonders effektiv verhindert werden, so dass auch eine Leckage besonders sicher verhindert werden kann. Diese Ausgestaltung ist grundsätzlich für den Fachmann problemlos umsetzbar, indem die Kühlmittelpumpe entsprechend wirkend positioniert und ausgelegt wird.

Hinsichtlich der Kühlmittelpumpe kann es bevorzugt sein, dass diese ein Ringelement umfasst, welches die Rotorhohlwelle umgreifend angeordnet ist, so dass es mit dieser, insbesondere angetrieben durch diese, rotiert, wobei das Ringelement hinsichtlich der Rotorwelle zumindest zum Teil radial verlaufende Förderelemente umfasst.

Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, dass die Kühlmittelpumpe ein Ringelement aufweist, welches die Rotorhohlwelle umgreifend angeordnet ist, so dass es mit dieser, insbesondere angetrieben durch diese, rotiert, wobei das Ringelement hinsichtlich der Rotorwelle zumindest zum Teil axial verlaufende Förderelemente umfasst.

Das Radialpumpenkonzept verwendend radiale Förderelemente insbesondere ist hierbei für hohe Druckgefälle bei geringeren Drehzahlen geeignet, wogegen das Axialkonzept verwendend radiale Förderelemente erst bei vergleichsweise hohen Drehzahlen ein Druckgefälle aufbaut. Entsprechend kann durch die Auswahl beziehungsweise durch die Ausgestaltung der Förderelemente die Förderleistung je nach gewünschtem Anwendungsgebiet beziehungsweise je nach Anforderungen maßgeschneidert werden.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Kühlmittelpumpe ein Scheibenelement aufweist, welches einen an dem Wellendichtring entlangführenden Kühlmittelkanal begrenzt. Dadurch kann es auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht werden, dass die Kühlmittelpumpe auf einen an dem Wellendichtring entlangführenden Kühlmittelkanal wirkt. Dadurch kann eine sehr definierte Förderkraft ermöglicht werden. Darüber hinaus ist die Menge von in dem Kanal und an dem Wellendichtring vorliegendem Kühlmittel meist begrenzt, so dass bereits eine geringe Pumpleistung ausreichen kann, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Entsprechend kann die Kühlmittelpumpe vergleichsweise klein dimensioniert sein beziehungsweise kann bereits bei einer geringen Rotationsgeschwindigkeit des Rotors eine ausreichende Pumpwirkung erzeugt werden.

Hinsichtlich des Scheibenelements kann es ferner von Vorteil sein, dass dieses dichtend an der Hohlwelle oder an dem Gehäuse dichtend, also flüssigkeitsundurchlässig, fixiert ist. Dadurch kann die durch die Kühlmittelpumpe erzeugte Strömung besonders definiert erzeugt werden, was eine Anpassung an das gewünschte Anwendungsgebiet vereinfacht.

Insbesondere in dieser Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das Scheibenelement Durchtrittsöffnungen für Kühlflüssigkeit aufweist. Das Kühlmittel kann somit definiert durch die Durchtrittsöffnungen gleitet werden. Durch die in der Dichtscheibe angebrachten kalibrierten Bohrungen kann dann zusätzlich eine Anpassung erfolgen und auch verhindert werden das der Rotor kavitiert.

Weiter bevorzugt kann die Rotorhohlwelle eine zweite Kühlmittelauslassöffnung umfassen, welche, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, zwischen dem Wellendichtring und der Kühlmittelpumpe angeordnet ist. Insbesondere kann es bevorzugt sein, dass die zweite Kühlmittelauslassöffnung in den benachbart zu dem Wellendichtring verlaufenden Flüssigkeitskanal öffnet. In dieser Ausgestaltung kann es ermöglicht werden, dass die Kühlmittelpumpe besonders effektiv nicht nur Erzeugung einer entsprechenden Strömung einsetzbar ist, in welcher das Kühlmittel von dem Wellendichtring weggefördert wird, sondern dass die Kühlmittelpumpe zum grundsätzlichen Fördern des Kühlmittels durch die Kühlstruktur der Hohlwelle verwendet wird. Entsprechend kann die Kühlung besonders effektiv sein und auch besonders hohen Anforderungen standhalten.

In der Ausgestaltung, wonach die Kühlmittelauslassöffnung, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, auf der dem Blechpaket abgewandten Seite der Kühlmittelpumpe angeordnet ist, kann ein großer Anteil des Kühlmittels ohne Kontakt mit dem Wellendichtring abgeleitet werden. Dadurch kann die Gefahr, dass Kühlmittel den Dichtbereich des Wellendichtrings durchdringt, besonders gering gehalten werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert, wobei einzelne oder mehrere Merkmale der Figuren für sich oder in Kombination ein Merkmal der Erfindung sein können. Ferner sind die Figuren nur exemplarisch aber in keiner Weise beschränkend zu sehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine;

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der elektrischen Maschine aus Figur 1 ; und

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht einer Kühlmittelpumpe der Ausgestaltung aus Figur 1 ; Fig. 4 zeigt die Kühlmittelpumpe aus Figur 3 in einer Explosionsansicht; Fig. 5 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Ausgestaltung einer Kühlmittelpumpe für eine elektrische Maschine;

Fig. 6 zeigt die Kühlmittelpumpe aus Figur 5 in einer Explosionsansicht;

Fig. 7 zeigt eine Ansicht einer elektrischen Maschine mit einer Kühlmittelpumpe gemäß Figur 5;

Fig. 8 zeigt eine Rotorhohlwelle für eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Maschine;

Fig. 9 zeigt eine elektrische Maschine mit der Rotorhohlwelle aus Figur 9; und Fig. 10 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Rotorhohlwelle für eine elektrische Maschine.

In der Figur 1 ist eine elektrische Maschine 10 gezeigt. Eine derartige elektrische Maschine 10 kann beispielsweise Anwendung finden in einem Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, also etwa eines Hybridfahrzeugs oder eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.

Die elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches als Einhausung für empfindliche Bauteile der elektrischen Maschine 10 dienen kann. Beispielsweise können ein hier nicht gezeigter Stator und zumindest ein Teil eines Rotors 14 in dem Gehäuse 12 angeordnet sein. Genauer ist es vorgesehen, dass

Der Rotor 14 über eine Lagereinrichtung 16 in dem Gehäuse 12 um eine Drehachse drehbar gelagerter ist. Der Rotor 14 weist eine Rotorhohlwelle 18 mit einem darauf angeordneten Blechpaket 20 auf, um mit dem Stator beziehungsweise einer magnetischen Erregerstruktur desselben zu wechselwirken und den Rotor 14 so in Rotation zu versetzen.

Innerhalb der Rotorhohlwelle 18 ist ferner eine Kühlstruktur 22 vorgesehen, durch welche flüssigen Kühlmittel fließen kann. Hierzu ist in der Ausgestaltung nach Figur 1 die Rotorhohlwelle 18 um eine feststehende Kühlmittelführung 24 rotierbar gelagert. Die Kühl Struktur 22 kann grundsätzlich als ein Kanal zum Führen von Kühlfluid ausgestaltet sein, welcher auch als ein freies Volumen zwischen Kühlmittelführung 24 und Rotorhohlwelle 18 ausgestaltet sein kann. Der Fluss des Kühlmittels soll durch die Pfeile dargestellt werden. Für das Führen von Kühlmittel durch die Kühlstruktur 22 ist eine Kühlmittelzuführung 26 zum Zuführen von Kühlflüssigkeit in die Rotorhohlwelle 18 und eine Kühlmittelauslassöffnung 28 zum Abführen von Kühlmittel aus der Rotorhohlwelle 18 vorgesehen. Es ist ferner ein zwischen dem Gehäuse 12 und der Rotorhohlwelle 18 angeordneter Wellendichtring 30 vorgesehen, der, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle 18, zwischen dem Blechpaket 20 und der Kühlmittelauslassöffnung 28 angeordnet ist. In der Ausgestaltung nach Figur 1 ist der Wellendichtring 30 an dem Gehäuse 12 fixiert und weist zwei Dichtlippen 32 auf, die bei einer Rotation der Rotorholwelle 18 an letzterer entlanggleiten.

Grundsätzlich kann der Wellendichtring 30 jedoch auch an der Rotorhohlwelle 18 befestigt sein und können die Dichtlippen 32 an dem Gehäuse 12 entlanggleiten.

Durch Unterwanderung der Dichtlippen 32, etwa hervorgerufen durch den Kapillareffekt oder einen immer vorhandenen Radius an der Dichtlippen 32 bei Vorhandensein einer entsprechend hohen Radialgeschwindigkeit des Kühlmittels, besteht insbesondere an dieser Stelle die Gefahr eines Druckaufbaus, der im Betrieb zum Abheben der Dichtlippe 32 führen kann. Insbesondere der Bereich der Dichtlippen 32 kann somit anfällig sein für ein Durchtreten von an den Dichtlippen 32 anliegendem Kühlmittel.

Um dem entgegenzuwirken, weist die elektrische Maschine 10 ferner eine Kühlmittelpumpe 34 auf, durch welche für ein an dem Wellendichtring 30 und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung 28 befindliches Kühlmittel eine von dem Wellendichtring 30 wegführende Strömung erzeugbar ist.

Die Kühlmittelpumpe 34 ist in einer Ausgestaltung in größerem Detail in den Figuren 2 bis 4 gezeigt. Die Ausgestaltung der Kühlmittelpumpe 34 nach den Figuren 2 bis 4 ist derart ausgestaltet, dass diese ein radial außerhalb der Rotorhohlwelle 18 angeordnetes Pumpelement 42 umfasst, das bei einer Rotation der Rotorhohlwelle 18 um deren Drehachse auf einer dem Blechpaket 20 abgewandten Seite der Wellendichtung 30 eine Pumpwirkung und damit die beschriebene Strömung erzeugt. Genauer umfasst die Kühlmittelpumpe 34 beziehungsweise das Pumpelement 42 gemäß den Figuren 2 bis 4 ein Ringelement 36, welches die Rotorhohlwelle 18 umgreifend angeordnet ist, und hinsichtlich der Rotorhohlwelle 18 zumindest zum Teil radial verlaufende Förderelemente 38 aufweist.

Beispielsweise kann das Ringelement 36 auf der Rotorhohlwelle 18 festsitzen und so durch die Rotorhohlwelle 18 in Rotation gebracht beziehungsweise angetrieben werden.

Es ist ferner gezeigt, dass die Kühlmittelpumpe 34 ein Scheibenelement 40 aufweist, welches einen an dem Wellendichtring 30 entlangführenden Flüssigkeitskanal 44 begrenzt. Das Scheibenelement 40 ist ferner dichtend und damit flüssigkeitsundurchlässig an dem Gehäuse 12 fixiert und es ist ferner vorgesehen, dass das Scheibenelement 40 Durchtrittsöffnungen 46 für Kühlflüssigkeit aufweist. Dabei ist es genauer vorgesehen, dass das Ringelement 36 innerhalb des Scheibenelements 40 vorgesehen ist, wobei radial zwischen dem Scheibenelement 40 und dem Ringelement 36 ein Deckring 50 angeordnet ist.

Die vorbeschriebene Ausgestaltung ermöglicht die Erzeugung einer für ein an dem Wellendichtring 30 und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung 28 befindliches Kühlmittel von dem Wellendichtring 30 wegführende Strömung. In anderen Worten wird durch die Kühlmittelpumpe 34 in das Kühlmittel eine derartige Strömung eingebracht, welche das Kühlmittel von dem Wellendichtring 30 beziehungsweise von seinen Dichtlippen 32 weg fördert. Dabei wird das Kühlmittel insbesondere durch den Flüssigkeitskanal 44 und die Durchtrittsöffnungen 46 gefördert, was eine besonders effektive und anpassbare Pumpleistung ermöglicht. Insbesondere kann an den Dichtlippen 32 ein Unterdrück erzeugt werden, welcher das Kühlmittel von den Dichtlippen 32 wegfördert. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Kühlmittelauslassöffnung 28, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle 18, auf der dem Blechpaket 20 abgewandten Seite der Kühlmittelpumpe 34 angeordnet ist.

Insbesondere lassen sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die bekannten Förderkennlinien der hydraulischen Strömungsmaschinen bzgl. des Druckes in der Unterdruckzone anpassen,

In den Figuren 5 bis 7 ist eine weitere Ausgestaltung der Kühlmittelpumpe 34 gezeigt, wobei in der Figur 7 die Kühlmittelpumpe 34 in einer Einbausituation gezeigt ist. Diese entspricht in weiten Teilen der vorbeschriebenen Ausgestaltung, so dass sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gemäß der in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausgestaltung umfasst die Kühlmittelpumpe 34 ein Ringelement 36, welches ebenfalls die Rotorhohlwelle 18 umgreifend angeordnet ist, jedoch hinsichtlich der Rotorhohlwelle zumindest zum Teil axial verlaufende Förderelemente 38 aufweist. Das Scheibenelement 40 ist wiederum dichtend und damit flüssigkeitsundurchlässig an dem Gehäuse 12 fixiert und es ist ferner vorgesehen, dass das Scheibenelement 40 Durchtrittsöffnungen 46 für Kühlflüssigkeit aufweist. Das Ringelement 36 ist innerhalb des Scheibenelements 40 angeordnet, wobei radial zwischen dem Scheibenelement 40 und dem Ringelement 36 ein Deckring 50 angeordnet ist. Die Wirkung ist ähnlich zu der zuvor Beschriebenen, wobei jedoch ein Druckgefälle sich insbesondere bei höheren Drehzahlen aufbaut.

In den Figuren 8 bis 10 sind weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß diesen Ausgestaltungen kann eine besonders effektive Pumpwirkung für das Kühlmittel und damit eine besonders effektive Kühlung ermöglicht werden. Darüber hinaus kann vor dem Wellendichtring 30 eine Sperrwirkung durch das Kühlmittel erzeugt werden, was die Gefahr des Durchtritts von Kühlmittel weiter verringert. Insbesondere ist in den Figuren 8 bis 10 gezeigt, dass die Kühlmittelauslassöffnung 28, beziehungsweise die Mehrzahl an Kühlmittelauslassöffnungen 28, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle 18, zwischen dem Wellendichtring 30 und der Kühlmittelpumpe 34 angeordnet ist. Figur 8 zeigt dabei eine entsprechend ausgestaltete Rotorhohlwelle 18, welche in der Figur 9 in einer Einbausituation dargestellt ist. Dadurch kann die Kühlmittelpumpe 34 unmittelbar auf das aus der Kühlstruktur 22 abgeführte Kühlmittel wirken und so die Pumpleistung vergrößern. Das Kühlmittel wird dabei durch den Flüssigkeitskanal 44 geleitet.

In den Figuren 8 und 9 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der zwischen der Kühlmittelzuführung 26 und der Rotorhohlwelle 18 ein Dichtung 52 angeordnet ist, um das Kühlmittel durch die Kühlmittelauslassöffnung 28 zu leiten. Ferner ist in der Figur 9 ist die Kühlmittelpumpe 34 gemäß den Figuren 3 und 4 ausgestaltet.

In der Ausgestaltung gemäß Figur 10 umfasst die Rotorhohlwelle 18 einen Absatz 54, der den Dichtring 52 ersetzen kann.

Bezugszeichenliste

10 elektrische Maschine

12 Gehäuse

14 Rotor

16 Lagereinrichtung

18 Rotorhohlwelle

20 Blechpaket

22 Kühlstruktur

24 Kühlmittelführung

26 Kühlmittelzuführung

28 Kühlmittelauslassöffnung

30 Wellendichtring

32 Dichtlippe

34 Kühlmittelpumpe

36 Ringelement

38 Förderelement

40 Scheibenelement

42 Pumpelement

44 Flüssigkeitskanal

46 Durchtrittsöffnung

50 Deckring

52 Dichtring

54 Absatz

Claims

Patentansprüche

1 . Elektrische Maschine (10) für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse (12), ein über eine Lagereinrichtung (16) in dem Gehäuse (12) um eine Drehachse drehbar gelagerter Rotor (14), der eine Rotorhohlwelle (18) mit einem darauf angeordneten Blechpaket (20) aufweist, wobei die Rotorhohlwelle (18) eine Kühlmittelauslassöffnung (28) umfasst, und aufweisend ein zwischen dem Gehäuse (12) und der Rotorhohlwelle (18) angeordneter Wellendichtring (30), der, bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle, (18) zwischen dem Blechpaket (20) und der Kühlmittelauslassöffnung (28) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, das die elektrische Maschine (10) ferner eine Kühlmittelpumpe (34) aufweist, durch welche für ein an dem Wellendichtring (30) und auf Seiten der Kühlmittelauslassöffnung (28) befindliches Kühlmittel eine von dem Wellendichtring (30) wegführende Strömung erzeugbar ist.

2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Kühlmittelpumpe (34) erzeugte Strömung auf Kühlmittel wirkt, welches sich benachbart zu einer Dichtlippe (32) des Wellendichtrings (30) befindet.

3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (34) ein auf der Rotorhohlwelle (18) angeordnetes Pumpelement (42) umfasst, das bei einer Rotation der Rotorhohlwelle (18) um deren Drehachse auf einer dem Blechpaket (20) abgewandten Seite der Wellendichtung (30) die Strömung erzeugt.

4. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kühlmittelpumpe (34) an dem Wellendichtring (30) zumindest lokal ein Unterdrück erzeugbar ist.

5. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (34) ein Ringelement umfasst, welches die Rotorhohlwelle (18) umgreifend angeordnet ist, und hinsichtlich der Rotorwelle (18) zumindest zum Teil radial verlaufende Förderelemente (38) aufweist.

6. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (34) ein Ringelement (36) umfasst, welches die Rotorhohlwelle (18) umgreifend angeordnet ist, und hinsichtlich der Rotorwelle (18) zumindest zum Teil axial verlaufende Förderelemente (38) aufweist.

7. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (34) ein Scheibenelement (40) aufweist, welches einen an dem Wellendichtring (30) entlangführenden Flüssigkeitskanal (44) begrenzt.

8. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (40) dichtend an der Hohlwelle (18) oder an dem Gehäuse (12) fixiert ist.

9. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (40) Durchtrittsöffnungen (46) für Kühlflüssigkeit aufweist.

10. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelauslassöffnung (28), bezogen auf eine Längsrichtung der Rotorhohlwelle (18), auf der dem Blechpaket (20) abgewandten Seite der Kühlmittelpumpe (34) oder zwischen dem Wellendichtring (30) und der Kühlmittelpumpe (34) angeordnet ist.