DE102015221130A1 - Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Markus Hövermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Gehäuse (3), einem zumindest teilweise in dem Gehäuse (3) angeordneten Stator (6) und einem in dem Stator (6) drehbar gelagerten Rotor (7). Die elektrische Maschine (2) soll kühlbar und dennoch kompakt ausgestaltet sein. Die Erfindung sieht vor, dass der Stator (6) und der Rotor (7) jeweils zumindest eine axiale Durchgangsöffnung (19, 20) aufweisen und der Rotor (7) eine Fördereinrichtung (31) aufweist, die dazu eingerichtet ist, bei einer Rotation des Rotors (7) in dem Gehäuse (3) angeordnete Luft durch die zumindest eine Durchgangsöffnung (20) des Rotors (7) zu fördern, so dass in dem Gehäuse (3) eine Umluftströmung (17) durch die Durchgangsöffnungen (19, 20) des Rotors (7) und des Stators (6) zirkuliert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug. Ein Stator und ein Rotor der elektrischen Maschine können mittels eines Luftstroms gekühlt werden. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
  • Unter einer elektrischen Maschine ist im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere eine Drehfeldmaschine zu verstehen, wie sie beispielsweise in der DE 101 14 293 B3 beschrieben ist. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine handelt es sich insbesondere um einen Starter-Generator. Ein Starter-Generator ist eine elektrische Maschine, mittels welcher eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs gestartet werden und welche dann bei laufender Verbrennungskraftmaschine Elektrizität für ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs erzeugen kann. Hierdurch ergibt sich für eine solche elektrische Maschine ein hoher Nutzungsgrad bis hin zum Dauerbetrieb, wodurch die entstehende Verlustleistung in der elektrischen Maschine durch aktives Kühlen der temperaturkritischen Komponenten aus der elektrischen Maschine abgeführt werden muss.
  • Die Kühlung einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug ist aber schwierig, da die elektrische Maschine im Motorraum des Kraftfahrzeugs zusammen mit anderen Fahrzeugkomponenten besonders dicht gepackt angeordnet sein kann. Dies kann einen Luftstrom zum Kühlen der elektrischen Maschine behindern. Eine Wasserkühlung erfordert zusätzliche Kühlkanäle in der elektrischen Maschine, die deren Bauvolumen oder deren Bauraumbedarf vergrößern würde, was wiederum die Anordnung im dicht bepackten Motorraum erschwert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bauraumsparende Kühlung für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche, die Beschreibung und die Figuren offenbart.
  • Durch die Erfindung ist eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die elektrische Maschine weist ein Gehäuse, einen zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordneten Stator und einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor auf. Das Gehäuse kann den Stator vollständig umschließen oder aber auch beispielsweise aus zwei Gehäuseschalen gebildet sein, die an axialen Enden des Stators beispielsweise als Lagerschilde angeordnet sein können. Die axiale Ausrichtung ist hierbei durch die Rotationsachse des Rotors definiert.
  • Um nun eine kompakte Kühleinrichtung in der elektrischen Maschine bereitzustellen, weisen der Stator und der Rotor jeweils zumindest eine axiale Durchgangsöffnung auf, die ein jeweiliges axiales Ende des Stators oder des Rotors mit einem jeweiligen gegenüberliegenden axialen Ende des Stators oder Rotors fluidisch verbindet oder koppelt. Der Rotor weist eine Fördereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, bei einer Rotation des Rotors die in dem Gehäuse angeordnete Luft durch die zumindest eine Durchgangsöffnung des Rotors zu fördern. Hierdurch strömt also die Luft von einem axialen Ende des Rotors zum gegenüberliegenden axialen Ende. Hierdurch bildet sich ein Druckunterschied in dem Gehäuse aus. Da auch der Stator zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist, strömt die Luft durch den Stator zurück auf die gegenüberliegende axiale Seite. Insgesamt entsteht in dem Gehäuse eine Umluftströmung, die durch die Durchgangsöffnungen des Rotors und des Stators zirkuliert. Die axialen Durchgangsöffnungen müssen dabei nicht perfekt achsparallel zur Rotationsachse des Rotors ausgerichtet sein. Es handelt sich jeweils um sich axial von einem ersten axialen Ende zu einem gegenüberliegenden axialen Ende des Stators oder Rotors erstreckende Durchgangsöffnungen oder Löcher. Sie können hierbei parallel zur Rotationsachse oder windschief zur Rotationsachse oder helixförmig oder schneckenförmig um die Rotationsachse ausgerichtet sein.
  • Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Innere der elektrischen Maschine durch eine in dem Gehäuse eingeschlossene Umluftströmung dahingehend gekühlt wird, dass Verlustleistung oder Verlustwärme von Wärmequellen abtransportiert und in der elektrischen Maschine verteilt wird. Hierdurch ist die elektrische Maschine nicht darauf angewiesen, dass eine Durchlüftung mit Außenluft bereitgestellt ist, wie sie in einem dicht gepackten Motorraum schwierig bereitzustellen ist.
  • Eine Weiterbildung der elektrischen Maschine sieht vor, dass die besagte Fördereinrichtung zumindest teilweise durch Speichen des Rotors gebildet ist, die als Lüfterblätter oder Lüfterschaufeln ausgestaltet sind. Mit Speichen sind hierbei die Verbindungselemente zum Verbinden der Permanentmagnete oder Erregerspulen des Rotors mit der Welle gemeint. Diese Speichen tragen oder halten also den weichmagnetischen Außenumfang des Rotors mit dem Permanentmagneten oder Erregerspulen an der Welle. Die Speichen können durch das Blechpaket des Rotors gebildet sein oder durch ein zusätzliches Trägerteil. Den Speichen ist nun eine zusätzliche Funktion zugeordnet, indem mit den Speichen Lüfterblätter geformt oder bereitgestellt sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Fördereinrichtung in den Rotor integriert ist und keinen zusätzlichen Platzbedarf hat.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Fördereinrichtung zusätzlich oder alternativ zumindest einen Lüfter aufweist, der mit einer Welle des Rotors oder mit dem Rotor selbst verbunden ist. Unter Lüfter ist hier ein Propeller oder Lüfterrad mit einer oder mehreren Lüfterschaufeln zu verstehen. Hiermit kann die Fördermenge der Fördereinrichtung bei gegebener Drehzahl vergrößert werden.
  • Eine Weiterbildung ermöglicht es, die durch die Umluftströmung geförderte Abwärme auch aus der elektrischen Maschine zu fördern. Bei dieser Weiterbildung weist eine dem Stator und dem Rotor zugewandte Innenwand des Gehäuses einen Wärmetauscher auf, der die Umluftströmung thermisch mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung der elektrischen Maschine koppelt. Der Wärmetauscher kann insbesondere durch eine Metallwand und/oder auf der Grundlage von Kühlrippen oder Kühlfinnen gebildet sein. Die Kühlfinnen können an dem Gehäuse ausgestaltet sein, wenn dieses beispielsweise als Gusskörper hergestellt ist. Es kann aber auch ein die Kühlfinnen aufweisender Kühlkörper an der Innenwand des Gehäuses befestigt sein. Die besagte Flüssigkeitskühleinrichtung stellt hierbei nur den wärmeaufnehmenden Teil der Flüssigkeitskühlung dar. Die elektrische Maschine kann beispielsweise Anschlüsse zum Anschließen eines Kühlkreislaufs des Kraftfahrzeugs an die Flüssigkeitskühleinrichtung aufweisen. Die dem Stator und dem Rotor zugewandte Seite des Gehäuses mit dem Wärmetauscher transportiert also die Wärme aus der Umluftströmung in die Flüssigkeitskühleinrichtung, von wo aus sie mittels der Flüssigkeitskühlung, beispielsweise einer Wasserkühlung, aus der elektrischen Maschine abtransportiert werden kann.
  • Die besagte Flüssigkeitskühlung ist bevorzugt zwischen dem Stator und dem Rotor einerseits und einem Inverter der elektrischen Maschine andererseits angeordnet. Beispielsweise ist sie ausschließlich zwischen Stator und Rotor einerseits und dem Inverter andererseits angeordnet. Mit Inverter ist hierbei in bekannter Weise einer elektrischer Wechselrichter zum Erzeugen eines Wechselstroms für die Erzeugung eines magnetischen Drehfelds gemeint. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass die elektrische Maschine keinen Kühlmantel benötigt, der einen Durchmesser der elektrischen Maschine vergrößern würde. Die Abwärme wird durch die Umluftströmung in den Bereich zwischen Stator/Rotor einerseits und den Inverter andererseits gefördert, wo sie von der Flüssigkeitskühleinrichtung aufgenommen werden kann.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Strömungsrichtung der Umluftströmung derart angeordnet oder ausgerichtet ist, dass die Umluftströmung an Hot-Spots oder Wärmequellenelementen der elektrischen Maschine vorbeigeführt wird. Ein Wärmequellenelement ist ein Bauteil oder Bestandteil der elektrischen Maschine, welches im Betrieb der elektrischen Maschine Wärme erzeugt. Es kann sich hierbei um Verlustwärme aufgrund von Reibung und/oder elektrischer Verluste handeln. Um hierbei die Kühlung eines solchen Wärmequellenelements zu fördern, sieht eine Weiterbildung vor, dass zwischen zumindest einem Wärmequellenelement der elektrischen Maschine und einem Innenraum der elektrischen Maschine, in welchem die Umluftströmung strömt, zur Umluftströmung hin ausgerichtete Kühlfinnen oder Kühlrippen bereitgestellt sind. Dies steigert eine Übertragung der Abwärme aus den Wärmequellenelementen in die Umluftströmung. Besondere Hot-Spots oder Wärmequellenelemente sind die folgenden: Eine Rotorwicklung des Rotors, eine elektrische Wicklung des Stators, ein Wickelkopf des Stators, ein Wälzlager oder ein Gleitlager oder ein anderes Drehlager zur drehbaren Lagerung des Rotors. Bevorzugt ist zumindest eines dieser Wärmequellenelemente über die besagten Kühlfinnen thermisch mit der Umluftströmung gekoppelt.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist das Gehäuse geschlossen ausgestaltet, sodass ein Gehäuseinnenraum, in welchem die Umluftströmung bei Rotation des Rotors erzeugt wird, fluidisch von einer Umgebung der elektrischen Maschine entkoppelt ist. Wie bereits ausgeführt, kann hierbei das Gehäuse aus zwei Gehäuseschalen gebildet sein, welche den Stator nur in einer axialen Vorderseite und einer axialen Rückseite abdecken, sodass der Stator also nur teilweise vom Gehäuse nach außen abgeschirmt ist. Das Gehäuse kann beispielsweise durch Lagerschilde für die Welle des Rotors ausgebildet sein. Durch die fluidische Entkopplung oder Abschirmung des Gehäuseinnenraums von der Umgebung ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Maschine weniger Störgeräusche oder Laufgeräusche in die Umgebung abstrahlt. Zudem bleibt der Gehäuseinnenraum trocken und ist staubdicht verschlossen.
  • Wie bereits ausgeführt, ist die elektrische Maschine insbesondere als Starter für eine Verbrennungskraftmaschine und/oder als Generator für ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Ein solcher Starter und/oder Generator weist den Vorteil auf, dass er im Motorraum eines Kraftfahrzeugs zusammen mit anderen Fahrzeugkomponenten angeordnet werden kann, ohne dass er hierbei darauf angewiesen ist, dass Umgebungsluft den Stator und/oder Rotor durchströmt, um die elektrische Maschine zu kühlen.
  • Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der elektrischen Maschine auf. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet sein.
  • Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist die besagte Flüssigkeitskühleinrichtung der elektrischen Maschine mit einem Kühlkreislauf zumindest einer anderen Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Als Fahrzeugkomponente können beispielsweise die besagte Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Bei dieser Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass diese andere Fahrzeugkomponente mittels der Abwärme aus der elektrischen Maschine geheizt werden kann. Insbesondere nach einem Start des Kraftfahrzeugs, wenn die elektrische Maschine als Starter betrieben wurde, kann die hierbei entstandene Verlustwärme aus der elektrischen Maschine dazu genutzt werden, die noch kalte (unter Betriebstemperatur betriebene) Verbrennungskraftmaschine aufzuwärmen und/oder bei einer Klimatisierungseinrichtung Warmluft für einen Fahrzeuginnenraum zu erzeugen.
  • Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der elektrischen Maschine von 1.
  • Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt symbolisch ein Kraftfahrzeug 1, in welchem eine elektrische Maschine 2 angeordnet ist. Bei der elektrischen Maschine 2 kann es sich beispielsweise um einen Starter-Generator handeln, insbesondere einen riemengetriebenen Starter-Generator (BSG – belt starter-generator). Die elektrische Maschine 2 kann über eine mechanische Koppeleinrichtung, beispielsweise den besagten Riemen, mit einer (nicht dargestellten) Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt sein. Die elektrische Maschine 2 weist ein Gehäuse 3 auf, das in dem in 1 gezeigten Beispiel zweiteilig ausgestaltet ist, indem zwei Gehäuseschalen 4, 5 als Gehäuse 3 bereitgestellt sind. Die elektrische Maschine weist des Weiteren einen Stator 6 und einen in dem Stator 6 drehbar gelagerten Rotor 7 auf. Eine Welle 8 des Rotors 7 ist durch Wälzlager 9 in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert. In 1 ist eine Lamellenstruktur von Blechpaketen des Stators 6 und des Rotors 7 jeweils durch senkrechte Linien angedeutet.
  • Die elektrische Maschine 2 weist eine Flüssigkeitskühleinrichtung 10 auf, von der ein Flüssigkeitszulauf 11 und ein Flüssigkeitsablauf 12 mit einem (nicht dargestellten) Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs 1 verbunden werden können. Die Flüssigkeitskühleinrichtung 10 ist zwischen einem Innenraum 13 des Gehäuses 3 und einem Inverter 14 der elektrischen Maschine 2 angeordnet. In dem Innenraum 13 befinden sich der Stator 6 und der Rotor 7.
  • Um Abwärme oder Verlustwärme beim Betrieb der elektrischen Maschine 2 aus dem Innenraum 13 in die Flüssigkeitskühleinrichtung 10 zu fördern, weist eine Innenwand 15 des Gehäuses 3 einen Wärmetauscher 16 auf, durch welchen die Wärme aus der Luft im Innenraum 13 durch die Gehäusewand 15 hindurch in die Kühlflüssigkeit der Flüssigkeitskühleinrichtung 10 transportiert werden kann.
  • Bei der elektrischen Maschine 2 ist hierbei sichergestellt, dass die Abwärme aktiv von Hot-Spots oder Wärmequellenelementen der elektrischen Maschine 2 durch den Innenraum 13 hindurch bis zum Wärmetauscher 16 transportiert wird. Hierzu wird in der elektrischen Maschine 2 durch eine Rotation des Rotors 7 um seine Rotationsachse eine Umluftströmung 17 der sich in dem Innenraum 13 befindlichen Luft erzeugt. Das Gehäuse 3 ist dazu zu einer Umgebung 18 der elektrischen Maschine 2 geschlossen ausgestaltet. Zum Erzeugen der Umluftströmung 17 sind im Rotor 7 und im Stator 6 jeweils Durchgangsöffnungen 19, 20 bereitgestellt, durch welche die Umluftströmung 17 entlang einer axialen Richtung 21 von einem ersten axialen Ende 22 des Rotors 7 zu einem gegenüberliegenden zweiten axialen Ende 23 des Rotors in eine Richtung strömen kann und dann von einem axialen Ende 24 des Stators 6 zu einem gegenüberliegenden axialen Ende 25 des Stators 6 zurückströmen kann.
  • Hierbei wird die Umluftströmung 17 an den besagten Wärmequellenelementen vorbeigeführt, bei denen es sich insbesondere um die Wälzlager 9, die elektrische Wicklung 27 des Stators 6 inklusive ihrer Wickelköpfe 26 und/oder elektrische Wicklungen des Rotors 7 handeln kann. Um eine Wärmeabgabe von Wärmequellenelementen zu fördern oder zu verstärken, können beispielsweise im Bereich der Wälzlager 9 jeweils Kühlfinnen 28 vorgesehen sein, über welche Abwärme von den Wälzlagern 9 in die Umluftströmung 17 abgegeben werden kann.
  • Durch die Kombination aus der Umluftströmung 17 und der Flüssigkeitskühleinrichtung 10 zwischen Innenraum 13 und Inverter 14 ist es nicht nötig, Kühlrohre oder Kühlleitungen um den Stator 6 herum zu verlegen oder bereitzustellen. Daher kann ein Außendurchmesser 29 der elektrischen Maschine 2 mit einem Außendurchmesser des Stators 6 identisch sein. Wegen der Durchgangsöffnungen 19, 20 ist es auch nicht nötig, dass die Umluftströmung 17 durch einen Luftspalt 30 zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 7 hindurchgepresst werden muss.
  • Zur Erzeugung der Umluftströmung 17 weist die elektrische Maschine 2 am Rotor 6 eine Luftfördereinrichtung 31 auf. In 1 ist beispielhaft schematisch dargestellt, dass die Fördereinrichtung 31 ein oder mehrere Lüfterräder 32 umfassen kann, die an der Welle 8 drehfest gelagert sein können. Zusätzlich oder alternativ dazu kann, wie in 2 veranschaulicht, die Fördereinrichtung 31 durch Speichen 33 gebildet sein, welche Bestandteil des Blechpakets des Rotors 6 sein können. Hierzu können beispielsweise die einzelnen Blechschichten des Blechpakets des Rotors 7 in Umfangsrichtung des Rotors zueinander um einen jeweiligen Drehwinkel versetzt angeordnet sein, sodass die Durchgangsöffnungen 20 helixförmig um die Rotationsachse verlaufen. Zusätzlich können die Speichen durch eine an sich bekannte Formgebung als Lüfterschaufeln oder Lüfterblätter geformt sein.
  • Bei der elektrischen Maschine 2 ist somit eine Kombination zweier Kühlstrategien realisiert. Die temperaturkritischen Komponenten oder Wärmequellenelemente der elektrischen Maschine 2 werden mit Luft gekühlt. Jedoch nicht mit der Umgebungsluft, sondern mit der im Innenraum 13 zirkulierenden Luft, die über den internen Wärmetauscher 16 durch eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Kühlwasser, abgekühlt wird.
  • Der Rotor 7 hat axial zur Rotationsachse verlaufende Durchgangsöffnungen 20, welche bei Drehung des Rotors 7 einen Druckunterschied zwischen den beiden Rotorseiten 22, 23 hervorrufen und die Luft durch den Rotor 7 und durch Durchgangsöffnungen 19 im Blechpaket des Stators 6 als Umluftströmung 17 rotieren lassen. Die typischen Hot-Spots der elektrischen Maschine 2, wie die Lager 9, der Rotor 7 und der Stator 6 inklusive Statorwicklung 27, können so Wärme an die zirkulierende Luft der Umluftströmung 17 abgeben und werden hierdurch gekühlt. Zur Verbesserung der Wärmeabgabe kann der Luftstrom gezielt an den Hot-Spots vorbeigeführt werden und/oder der Wärmeaustausch mittels Kühlrippen oder Kühlfinnen 28 an den Hot-Spots verbessert werden. In 1 sind lediglich exemplarisch Kühlrippen an den Lagern 9 dargestellt. Die Kühlung der Luft innerhalb des Gehäuses 3 erfolgt durch den Wärmetauscher 17, der ebenfalls Kühlrippen oder Kühlfinnen aufweisen kann. Der Wärmetauscher ist thermisch mit der maschineninternen Flüssigkeitskühleinrichtung 10 verbunden.
  • Die Kühlung der temperaturkritischen Komponenten der elektrischen Maschine 2 (Rotor, Stator, Wickelköpfe, Lager) ohne direkte Verbindung mit dem Wasserkühlkreislauf und ohne Luftaustausch von außen weist die folgenden Vorteile auf. Die Kühlung der temperaturkritischen Motorkomponenten kann in Bezug auf die Wärmefördermenge über Kühlfinnenstrukturen an den temperaturkritischen Komponenten gezielt eingestellt werden. Bei der elektrischen Maschine 2 handelt es sich wegen des geschlossenen Gehäuses 3 um ein geschlossenes System, welches das Einbringen von Verschmutzung oder Wasser von außen verhindert. Das geschlossene System ermöglicht den Einsatz von Motortypen, die sehr geringe Luftspalte, das heißt ein sehr kleines Spaltmaß des Luftspalts 3, benötigen und deshalb ansonsten empfindlich auf Schmutz reagieren. Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Maschine 2 um eine Asynchronmaschine handeln. Es ist kein Kühlmantel für die elektrische Maschine nötig, sodass der zur Verfügung stehende maximale Durchmesser 29 der elektrischen Maschine 2 vollständig für den Stator 6 genutzt werden kann. Hierdurch kann ein größeres Drehmoment als mit einer gleich großen elektrischen Maschine mit Kühlmantel erzeugt werden. Außerdem ergibt sich eine geringere Geräuschentwicklung, da kein Luftaustausch mit der Umgebungsluft der Umgebung 18 nötig ist. Die Kühlung der elektrischen Maschine 2 ist auch unabhängig von der Umgebungstemperatur, da nur die Temperatur der Kühlflüssigkeit in der Flüssigkeitskühleinrichtung 10 entscheidend ist. Die aus dem Flüssigkeitsablauf 12 erwärmte Kühlflüssigkeit kann zusätzlich dazu genutzt werden, eine andere Fahrzeugkomponente zu heizen. Die Energie der Verlustwärme kann z.B. dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden.
  • Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Riemen-Starter-Generator mit interner Umluftkühlung bereitgestellt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Maschine
    3
    Gehäuse
    4
    Gehäuseschale
    5
    Gehäuseschale
    6
    Stator
    7
    Rotor
    8
    Welle
    9
    Wälzlager
    10
    Flüssigkeitskühleinrichtung
    11
    Flüssigkeitszulauf
    12
    Flüssigkeitsablauf
    13
    Innenraum
    14
    Inverter
    15
    Gehäusewand
    16
    Wärmetauscher
    17
    Umluftströmung
    18
    Umgebung
    19
    Durchgangsöffnung
    20
    Durchgangsöffnung
    21
    axiale Richtung
    22
    axiales Ende
    23
    axiales Ende
    24
    axiales Ende
    25
    axiales Ende
    26
    Wickelkopf
    27
    elektrische Wicklungen (innenliegend im Statorblechpaket)
    28
    Kühlfinnen
    29
    Außendurchmesser
    30
    Luftspalt
    31
    Fördereinrichtung
    32
    Lüfterräder
    33
    Speichen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10114293 B3 [0002]

Claims (11)

  1. Elektrische Maschine (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Gehäuse (3), einem zumindest teilweise in dem Gehäuse (3) angeordneten Stator (6) und einem in dem Stator (6) drehbar gelagerten Rotor (7) dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (6) und der Rotor (7) jeweils zumindest eine axiale Durchgangsöffnung (19, 20) aufweisen und der Rotor (7) eine Fördereinrichtung (31) aufweist, die dazu eingerichtet ist, bei einer Rotation des Rotors (7) in dem Gehäuse (3) angeordnete Luft durch die zumindest eine Durchgangsöffnung (20) des Rotors (7) zu fördern, so dass in dem Gehäuse (3) eine Umluftströmung (17) durch die Durchgangsöffnungen (19, 20) des Rotors (7) und des Stators (6) zirkuliert.
  2. Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung (31) zumindest teilweise durch Speichen (33) des Rotors (7) gebildet ist, die als Lüfterblätter ausgestaltet sind.
  3. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (31) zumindest einen Lüfter (32) aufweist, der mit einer Welle (8) des Rotors (7) oder mit dem Rotor (7) selbst verbunden ist.
  4. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dem Stator (6) und dem Rotor (7) zugewandte Innenwand (15) des Gehäuses (3) einen Wärmetauscher (16) aufweist, der die Umluftströmung (17) mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung (10) der elektrischen Maschine (2) thermisch koppelt.
  5. Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 4, wobei die Wasserkühleinrichtung (10) zwischen dem Stator (6) und dem Rotor (7) einerseits und einem Inverter (14) der elektrischen Maschine (2) andererseits angeordnet ist.
  6. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zumindest einem Wärmequellenelement (6, 7, 9, 27, 26) der elektrischen Maschine (2), welches im Betrieb der elektrischen Maschine (2) Wärme erzeugt, und einem Innenraum (13) der elektrischen Maschine (2) zur Umluftströmung (17) ausgerichtete Kühlfinnen (28) bereitgestellt sind.
  7. Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Wärmequellenelement (6, 7, 9, 26, 27) zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: eine Rotorwicklung des Rotors (7), eine Wicklung (27) des Stators (6), einen Wickelkopf (26) des Stators (6), ein Wälzlager (9) oder ein Gleitlager oder ein anderes Drehlager zur drehbaren Lagerung des Rotors (7).
  8. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (3) geschlossen ausgestaltet ist, so dass ein Gehäuseinnenraum (13) fluidisch von einer Umgebung (18) der elektrischen Maschine (2) entkoppelt ist.
  9. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (2) als Starter für eine Verbrennungskraftmaschine und/oder als Generator für ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs (1) ausgestaltet ist.
  10. Kraftfahrzeug (1) mit einer elektrischen Maschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, wobei eine Flüssigkeitskühleinrichtung (10) der elektrischen Maschine (2) mit einem Kühlkreislauf zumindest einer anderen Fahrzeugkomponente, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs (1), gekoppelt ist.
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