DE102019131082A1

DE102019131082A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102019131082A1
Application number: DE102019131082.2A
Authority: DE
Inventors: Jason Cox; Zsolt Bárány
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-20
Also published as: US11569706B2; CN112821667A; US20210152046A1; CN112821667B

Abstract

Elektrische Maschine umfassend wenigstens ein Gehäuse (3a, 3b), in dem ein Rotor (5a, 5b) mit an einer Stirnseite vorgesehenen Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) aufgenommen ist, sowie eine ringförmige Kühlrippenstruktur (11a, 11b), durch die mittels der Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) gefördertes Kühlmittel geführt wird, die Kühlrippen (19a, 19b) aufweist, die über einen ringförmigen Deckabschnitt derart axial abgedeckt sind, dass ein Einlassbereich für das von den Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) zugeführte Kühlmittel und ein Auslassbereich gegeben ist, wobei die Kühlrippenstruktur (11a, 11b) an einer zum Gehäuseinneren weisenden Seite einer axialen Stirnwand (10a, 10b) des Gehäuses (3a, 3b) ausgebildet ist, an der ein den Deckabschnitt bildender, ringscheibenförmiger Deckel (14a, 14b) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend wenigstens ein Gehäuse, in dem ein Rotor mit an einer Stirnseite vorgesehenen Kühlmittelleitschaufeln aufgenommen ist, sowie eine ringförmige Kühlrippenstruktur, durch die mittels der Kühlmittelleitschaufeln gefördertes Kühlmittel geführt wird, die Kühlrippen aufweist, die über einen ringförmigen Deckabschnitt derart axial abgedeckt sind, dass ein Einlassbereich für das von den Kühlmittelleitschaufeln zugeführte Kühlmittel und ein Auslassbereich gegeben ist.
Leistungsfähige elektrische Maschinen bedürfen einer Kühlung, um die im Betrieb erzeugte Wärme abführen zu können. Hierzu ist es bekannt, am Gehäuse, in dem der Stator und der Rotor aufgenommen sind, im Bereich eines Gehäusebodens, der mit einer entsprechend großen Außennut versehen ist, einen separaten Kühlring anzuordnen, der der Kühlung eines im Inneren des Gehäuses zirkulierenden Kühlmittels wie beispielsweise Luft, einem anderen elektrisch isolierenden Gas oder einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit dient. Dieses Kühlmittel wird über rotorseitig vorgesehene Kühlmittelleitschaufeln gezielt zu dem Kühlring gefördert bzw. angesaugt, der eine Kühlrippenstruktur aufweist, die ortsfest ist, nachdem der Kühlring fest mit dem Gehäuse verbaut ist. Das zugeführte Kühlmittel wird entlang der Kühlrippen des Kühlrings geführt, wo es gekühlt wird. Zu diesem Zweck ist der Kühlring selbst in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden, ihm wird von extern ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser zugeführt, so dass der Kühlring und damit auch die Kühlrippen aktiv gekühlt werden. An den Kühlrippen findet ein Wärmeübergang von dem erwähnten gehäuseseitigen Kühlmittel zu den Kühlrippen statt, über das durch den Kühlring zirkulierende Kühlmittel wird die Wärme abgeführt. Eine derartig konzipierte elektrische Maschine ist beispielsweise aus DE 10 2015 000 536 A1 bekannt.
Um eine gerichtete Strömung des gehäuseseitigen Kühlmittels durch die Kühlrippenstruktur zu erwirken, ist bei bekannten elektrischen Maschinen am Kühlring selbst ein ringförmiger Deckabschnitt vorgesehen, der die axial vorspringenden, üblicherweise radial verlaufenden Kühlrippen, die an der zum Gehäuse gewandten Ringseite ausgebildet sind, lokal abzudecken, so dass sich zwei definierte Bereiche ergeben. Zum einen ein Einlassbereich, in dem die Kühlrippenstruktur axial oder radial offen ist. Über diesen offenen Einlassbereich wird das gehäuseseitige Kühlmittel über die Kühlmittelleitschaufeln der Kühlrippenstruktur zugeführt. Zum anderen wird über den Deckabschnitt auch ein axial oder radial offener Auslassbereich definiert, aus welchem das die Kühlrippenstruktur verlassende Kühlmittel wieder ausströmt und zurück in das Gehäuse strömt. Üblicherweise ist der Einlassbereich radial außenliegend und der Auslassbereich innenliegend ausgebildet, je nach Strömungsrichtung kann die Anordnung auch andersherum sein. Eine solche Kühlrippenstruktur ist beispielsweise bei der in DE 10 2017 211 346 A1 beschriebenen elektrischen Maschine gezeigt.
Um einen solchen Kühlring umfassend einerseits den zentralen Ringkörper mit der entsprechenden Strömungsstruktur, die es ermöglicht, dass das von extern zugeführte Kühlmittel durch den Kühlring strömt, und umfassend die Kühlrippenstruktur sowie den an dieser einstückig angeformten ringförmigen Deckabschnitt herstellen zu können, ist eine aufwändige Fertigung des Kühlrings als Sandgussbauteil erforderlich, also unter Verwendung eines Sandguss- oder Sandformverfahrens. Hierbei wird eine verlorene Form verwendet, also eine Form, die nach einmaliger Verwendung zum Entformen des Kühlrings zerstört wird. Diese Herstellungsweise ist jedoch sehr aufwändig, resultierend aus der Komplexität der Kühlringstruktur.
Um hier eine Verbesserung zu erreichen, ist bei der aus DE 10 2017 211 346 A1 bekannten elektrischen Maschine vorgesehen, dass am Kühlring lediglich die Kühlrippen ausgebildet sind, während der ringförmige Deckabschnitt am Gehäuse ausgebildet ist. Der Kühlring weist demzufolge nur noch die Kühlrippenstruktur auf, also die entsprechende, ringförmige Kühlrippenanordnung mit den bevorzugt radial verlaufenden Kühlrippen, nicht aber den ringförmigen Deckabschnitt, der Teil des ohnehin üblicherweise als Druckgussbauteil hergestellten Gehäuses ist, wo er am Gehäuseboden integriert ist. Dies ist möglich, da in der Montagestellung die Kühlrippen des Kühlrings unmittelbar benachbart zum Gehäuse respektive zum Gehäuseboden und damit benachbart zu dem dort ausgebildeten Deckabschnitt verlaufen, mithin also von diesem abgedeckt werden, so dass sich trotz Verlagerung des Deckabschnitts als integraler Teil des Gehäuses die entsprechende Leitstruktur für das gehäuseseitige Kühlmittel ergibt. Wenngleich hierüber bereits eine deutliche Verbesserung insbesondere bezüglich der Herstellung der relevanten Bauteile erreicht wird, besteht dennoch ein Wunsch zu einer weiteren Verbesserung einer solchen elektrischen Maschine.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine einfach aufgebaute elektrische Maschine anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlrippenstruktur an einer zum Gehäuseinneren weisenden Seite einer axialen Stirnwand des Gehäuses ausgebildet ist, an der ein den Deckabschnitt bildender, ringscheibenförmiger Deckel befestigt ist.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist die Kühlrippenstruktur selbst integraler Bestandteil des Gehäuses der Maschine. Sie ist an einer axialen Stirnwand des Gehäuses ausgebildet, wobei sich die Kühlrippen zum Gehäuseinneren erstrecken. Um den Einlass- und Auslassbereich auszubilden, wird auf diese integrale Kühlrippenstruktur ein einfacher ringscheibenförmiger Deckel gesetzt und gehäuseseitig befestigt, der die Kühlrippenstruktur lokal abdeckt, so dass sich in den zum Deckel benachbarten Bereichen der entsprechende Einlass- und Auslassbereich ausbildet, über den das über die Kühlmittelleitschaufeln geförderte Kühlmittel in die Kühlrippenstruktur ein- und wieder austreten kann.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine zeichnet sich durch eine extreme Einfachheit in Bezug auf die Realisierung der Kühlmittelstruktur aus. Mit besonderem Vorteil ist die Herstellung eines separaten Kühlrings, der gehäuseseitig anzusetzen ist, nicht mehr erforderlich, nachdem die Kühlrippenstruktur als solche gehäuseseitig integriert ist. Die Kühlrippenstruktur kann auch ohne weiteres am Gehäuse im Druckgussverfahren hergestellt werden, da die Kühlrippenstruktur zum Gehäuseinneren offen ist, das heißt, dass sich am Herstellungsverfahren des Gehäuses als Druckgussbauteil nichts ändert. Als separates Bauteil ist lediglich ein entsprechender ringscheibenförmiger Deckel herzustellen, was ohne weiteres in Form eines entsprechenden Metallbauteils, gegebenenfalls auch Gussbauteils, möglich ist. Darüber hinaus ist die elektrische Maschine aufgrund der stirnwandseitigen Integration der Kühlrippenstruktur und dem lediglich auf diese aufgesetzten, sehr dünn ausführbaren Deckel auch sehr kompakt ausgeführt.
Der Deckel selbst ist auf bevorzugte Weise an der Stirnwand verschraubt, was es sehr einfach macht, ihn gehäuseseitig zu fixieren. Hierzu sind zweckmäßigerweise am Deckel sowie der Stirnwand entsprechende Bohrungen vorgesehen, durch die Schrauben greifen, die jeweils am Deckel mit ihrem Schraubenkopf aufgelagert sind und die mittels einer Mutter an der Stirnwand verschraubt sind. Alternativ kann die Anordnung der Verbindungsmittel auch umgekehrt sein.
Der Deckel dient wie beschrieben dazu, die Kühlkanalstruktur mit den sich im wesentlichen radial erstreckenden Kühlkanälen in Verbindung mit den Kühlrippen zu definieren. Damit einerseits ein einfaches Einbringen des Kühlmittels in die Kühlkanalstruktur, gleichzeitig auch ein einfacher Austritt möglich ist, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass der Deckel die Rippenstruktur über wenigstens ein Drittel bis bevorzugt maximal zwei Drittel der radial gesehenen Rippenlänge abdeckt. Dies stellt sicher, dass die Kühlrippenstruktur bzw. die Kanalstruktur axial gesehen am Einlass und am Auslass offen ist, so das das axial zugeführte Kühlmittel problemlos eintreten und auch über eine hinreichende Kanallänge in den Kanälen geführt wird, bis es wieder austritt und insbesondere axial davon wegströmt.
Die Kühlrippen selbst verlaufen bevorzugt radial, so dass sich radial erstreckende Kühlkanäle ergeben.
Wenngleich eine erfindungsgemäße elektrische Maschine nur als „Einfachmaschine“ ausgeführt werden kann, mit nur einem Gehäuse, einem Stator, einem Rotor und einer entsprechenden Kühleinrichtung, ist es gleichermaßen denkbar und beispielsweise für die Integration einer solchen elektrischen Maschine als Antrieb in einer Kraftfahrzeughinterachse zweckmäßig, die Maschine als „Doppelmaschine“ auszuführen, das heißt, dass in diesem Fall dann erfindungsgemäß zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Gehäuse vorgesehen sind, in denen jeweils ein Rotor, eine Rippenstruktur und ein Deckel vorgesehen sind, wobei zwischen beiden Gehäusen eine gemeinsame Verteileinrichtung zum Verteilen eines der Kühlung der Rotoren und der Stirnwand zumindest im Bereich der Rippenstrukturen dienenden zugeführten Kühlmittels vorgesehen ist. Bei dieser elektrischen Maschine sind also, bis auf die eine gemeinsame Kühlmittel-Verteileinrichtung, alle sonstigen Komponenten doppelt vorgesehen, jedoch in spiegelbildlicher Anordnung. So sind zwei spiegelbildlich angeordnete Gehäuse vorgesehen, die jeweils eine an der Stirnwand integrierte Rippenstruktur und jeweils einen Deckel aufweisen, und natürlich jeweils einen Rotor und einen Stator sowie die sonstigen für den Maschinenbetrieb erforderlichen Komponenten. Die Gehäuse sind mit besonderem Vorteil identisch ausgeführt, jedoch spiegelbildlich zueinander angeordnet. Dies ist ohne weiteres möglich, als die entsprechenden Verbindungsschnittstellen an den Gehäusen so ausgeführt und positioniert werden können, dass sie bei entsprechender spiegelbildlicher Anordnung, bei welcher die beiden Stirnwände benachbart zueinander angeordnet sind, miteinander zusammenwirken respektive verbunden werden können. Zwischen beiden Gehäusen, also zwischen den Stirnwänden, ist eine gemeinsame Verteileinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, das von außerhalb zugeführte Kühlmittel aufzunehmen, zu den beiden Gehäusen hin zu verteilen, und auch wieder auszuleiten. Das Kühlmittel selbst dient primär der Rotorkühlung, das heißt, dass es über die Verteileinrichtung in nachfolgend noch näher zu beschreibender Weise den beiden Rotoren zugeführt wird, um diese zu kühlen, und von den Rotoren kommend auch wieder aufgenommen und zum Gehäuseauslass geleitet wird. Die Konfiguration dieser Verteileinrichtung ist dabei derart, dass gleichzeitig auch zumindest abschnittsweise die beiden Stirnwände gekühlt werden können, so dass hierüber eine Kühlung auch im Bereich der Rippenstruktur erfolgt, worüber wiederum das im Gehäuseinneren zirkulierende Kühlmittel gekühlt werden kann.
Die Verteileinrichtung zeichnet sich in Weiterbildung der Erfindung durch zwei Verteilerelemente aus, zwischen den ein Dichtelement angeordnet ist, und die einen Einlasskanal und einen Auslasskanal für das Kühlmittel begrenzen. Diese beiden Verteilerelemente, die beispielsweise ring- und genähert scheibenförmig ausgeführt sein können, nehmen zwischen sich ein entsprechendes Dichtelement auf und weisen entsprechende Halbgeometrien auf, die, über das Dichtmittel abgedichtet, zusammenwirken und den entsprechenden Einlasskanal, über den das Kühlmittel der Verteileinrichtung zugeführt und von dort weiterverteilt wird, und den Auslasskanal, über den das von den Rotoren zurückgeführte Kühlmittel wieder aufgenommen und zum Auslass geführt wird, definieren. Die Verteilerelemente sind relativ schmal ausgeführt, weisen also, axial gesehen, nur eine geringe Dicke auf, so dass die gesamte Verteileinrichtung axial gesehen nur wenig aufbaut und demzufolge ohne weiteres auch in einen schmalen Bauraum integriert werden kann, was zur weiteren Kompaktierung der elektrischen Maschine führt, da die Gehäuse im Hinblick auf die Anordnung der die Kühlrippenstruktur aufweisenden Stirnwand so ausgelegt werden können, dass die Stirnwand möglichst nahe am jeweiligen Gehäuseende angeordnet werden kann.
Bevorzugt verlaufen der Einlass- und der Auslasskanal radial und sind um 180° versetzt zueinander. Dies ermöglicht es, das Kühlmittel an der einen Seite der Verteileinrichtung zuzuführen und an der gegenüberliegenden Seite der Verteileinrichtung wieder auszuführen.
Wie beschrieben, ist es über die erfindungsgemäß vorgesehene Verteileinrichtung auch möglich, zumindest abschnittsweise die jeweilige Stirnwand über das Kühlmittel zu kühlen, also den Kühlmittelfluss innerhalb des Bereichs zwischen den Stirnwänden so zu leiten, dass das Kühlmittel zumindest entlang eines Abschnitts der Stirnwände strömt. Um dies auf einfache Weise zu realisieren, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Auslasskanal in zwei Ringkanälen mündet, wobei jeder Ringkanal zwischen der jeweiligen Stirnwand und dem benachbarten Verteilerelement gebildet ist und jeweils in einem gehäuseseitigen Auslass mündet. Demgemäß begrenzen die beiden Verteilerelemente zusammen mit der jeweils benachbarten Stirnwand einen Ringraum, der möglichst nahe respektive möglichst weit überdeckend zu der an der gegenüberliegenden Stirnwandseite ausgebildeten, ringförmigen Kühlrippenstruktur verläuft. In diesen Ringraum wird das Kühlmittel, nachdem es aus den beiden Rotoren wieder zurückgeführt wurde, über den verteilerelementseitigen Auslasskanal geleitet, wo es sich verteilt respektive entlang welcher Ringkanäle es strömt, dabei die Stirnwand kühlend. Aus den Ringkanälen strömt es in einen entsprechenden gehäuseseitigen Auslass, von wo es dann abgeführt wird. Die beiden gehäuseseitigen Auslässe liegen zweckmäßigerweise möglichst eng benachbart an der gleichen Gehäuseseite. Der Übergang vom Auslasskanal in die Ringkanäle befindet sich möglichst diametral gegenüber, also beispielsweise innerhalb eines Kreissegments von 120 - 180°, so dass das in den jeweiligen Ringkanal eintretende Kühlmittel zu beiden Seiten in den Ringkanal einströmt und zu den in Umfangsrichtung versetzten Auslässen gelangt. Dabei ist bevorzugt die Anordnung derart, dass das aus beiden Ringkanälen zugeführte Kühlmittel gemeinsam auf beide Auslässe verteilt wird. Dies ermöglicht es folglich, die Stirnwand über ein relativ großes Kreisringsegment zu kühlen, das umso größer ist, je enger in Umfangsrichtung gesehen die beiden gehäuseseitigen Auslässe positioniert sind.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass jeder Ringkanal nur in einem Auslass mündet. Um dann das Kühlmittel möglichst weit entlang der Seitenwand zu führen, mithin also den Ringkanal möglichst lang auszugestalten, wäre in diesem Fall der jeweilige Auslass möglichst nahe, in Umfangsrichtung gesehen, an dem Übergang vom verteileinrichtungsseitigen Auslasskanal in den Ringkanal anzuordnen. Das Kühlmittel kann in diesem Fall bei entsprechender Auslegung dieses Übergangs nur in einer Richtung durch den Ringkanal strömen, welcher Ringkanal dann beispielsweise ein Kreissegment von 300° oder mehr, maximal von 360° beschreibt, während bei der vorstehend genannten Erfindungsalternative, bei der sich die beiden Auslässe an der quasi gegenüberliegenden Gehäuseseite befinden, der Ringkanal zwar auch ein Kreissegment von beispielsweise 300° bis maximal 360° beschreibt, jedoch das zu beiden Seiten aus dem Auslasskanal in den Ringkanal einströmende respektive sich verteilende Kühlmittel im jeweiligen Zweig nur um quasi den halben Weg zirkuliert.
Um den Auslasskanal mit den beiden Ringkanälen zu verbinden, ist zweckmäßigerweise jedes Verteilerelement mit einer Auslassdurchbrechung versehen, wobei beide Auslassdurchbrechungen einander axial gegenüberliegen und der Auslasskanal hierüber mit jeweils einem Ringkanal verbunden ist. Hierüber wird erreicht, dass das Kühlmittel quasi an der gleichen Stelle in beide Ringkanäle eingeleitet respektive verzweigt wird.
Damit das Kühlmittel aus den beiden Ringkanälen dem jeweiligen oder den beiden Auslässen zugeführt werden kann, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass jedes Verteilerelement eine Durchbrechung aufweist, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind und über die jeweils ein Ringkanal mit einem gehäuseseitigen Auslass verbunden ist. Auch hier ist also zur Verbindung der entsprechenden Abschnitte auf einfache Weise eine entsprechende verteilerelementseitige Durchbrechung vorgesehen, durch die der Kühlmitteldurchtritt erfolgt. Sind der verteileinrichtungsseitige Einlass- und Auslasskanal quasi in radialer Verlängerung zueinander ausgebildet, so sind die beiden vorstehend genannten Durchbrechungen benachbart zum Einlasskanal angeordnet. Bei einer anderen Orientierung von Einlass- und Auslasskanal zueinander wäre es grundsätzlich auch denkbar, dass beide Durchbrechungen in Umfangsrichtung gesehen eng benachbart zueinander angeordnet sind und einander überdecken, so dass grundsätzlich auch die Möglichkeit besteht, das Kühlmittel quasi von beiden Ringkanälen über die Durchbrechungen einem gemeinsamen gehäuseseitigen Auslass zuzuführen.
Wie beschrieben wird dem Einlasskanal das von außerhalb zugeführte Kühlmittel, das zunächst über einen entsprechenden Einlassanschluss in das Gehäuse eingeführt wird, anschließend an die Verteileinrichtung geführt. Um dies zu ermöglichen, ist zweckmäßigerweise an jedem Verteilerelement jeweils eine Einlassöffnung vorgesehen, die beide im gemeinsamen Einlasskanal münden. Dies ermöglicht es, das am einen Gehäuse zugeführte Kühlmittel über das diesem Gehäuse zugeordnete Verteilerelement respektive dessen Einlassöffnung zuzuführen und in den gemeinsamen Einlasskanal zu bringen, während das über das andere Gehäuse zugeführte Kühlmittel über dessen zugeordnetes Verteilerelement respektive dessen separate Einlassöffnung dem gemeinsamen Einlasskanal zugeführt wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass die oder beide Verteilerelemente eine gemeinsame Einlassöffnung begrenzen, die in dem gemeinsamen Einlasskanal mündet. Hier strömen also die beiden Kühlmittelströme von den beiden Gehäusen im Bereich der gemeinsamen Einlassöffnung zusammen und werden als gemeinsamer Kühlmittelstrom dem Einlasskanal zugeführt. Die Ausbildung einer solchen gemeinsamen Einlassöffnung ist ohne weiteres möglich, nachdem die Verteileinrichtung ja aus den beiden Verteilerelement-Hälften besteht, so dass dort wiederum, wie auch beim Einlass- und Auslasskanal, entsprechende Halbgeometrien vorgesehen werden können, die die gemeinsame Einlassöffnung begrenzen respektive definieren.
Wie beschrieben wird das Kühlmittel aus der respektive über die Verteileinrichtung dem hohlen Rotor zugeführt. Vom hohlen Rotor strömt das Kühlmittel sodann wieder in die Verteileinrichtung, um dort weiter verteilt zu werden. Um sicherzustellen, dass das Kühlmittel den Rotor über eine möglichst große axiale Länge kühlt, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass an jedem Verteilerelement ein sich in einen hohlen Rotorträger erstreckendes Rohr angeschlossen ist, wobei jedes Verteilerelement eine Auslassdurchbrechung aufweist, über die der Einlasskanal mit beiden Rohren verbunden ist, und dass jedes Verteilerelement eine Einlassdurchbrechung aufweist, über die aus dem Rotorträger zurückströmendes Kühlmittel in den Auslasskanal strömt. Das Kühlmittel strömt folglich aus dem Einlasskanal über die Auslassdurchbrechung in das jeweilige Rohr, das sich möglichst weit in den hohlen Rotorträger erstreckt, vorzugsweise über die Hälfte seiner Länge, bevorzugt bis zu zwei Dritteln seiner Länge oder darüber hinaus. Über dieses Rohr, das auch als Lanze bezeichnet werden kann, wird das Kühlmittel in den jeweiligen Rotorträger eingeführt. Es strömt am Rohrende aus, wobei das Rohrende wie beschrieben möglichst nahe am jeweiligen Rotorträgerende ist. Von dort aus muss das Kühlmittel wieder zurückströmen, um über die jeweilige verteilerelementseitige Einlassdurchbrechung wieder in die Verteileinrichtung zu gelangen und von dort weiter über den Auslasskanal zum jeweiligen Ringkanal verteilt zu werden. Während dieses Rückströmwegs nimmt das Kühlmittel die rotorseitige Abwärme auf und kühlt so den Rotor.
Wie bevorzugt die beiden Gehäuse identisch ausgeführt sind, sind in Weiterbildung der Erfindung bevorzugt auch die beiden Verteilerelemente identisch ausgebildet, jedoch spiegelverkehrt zueinander angeordnet. Das heißt, dass auch hier gleiche Bauteile verwendet werden, mithin also nur ein Verteilerelementtyp herzustellen ist, der so ausgeführt ist, dass, wenn beide Verteilerelemente spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, die entsprechenden Kanalgeometrien etc. ausgebildet werden, wie auch entsprechende Verbindungsstellen, über die die beiden Verteilerelemente durch geeignete Schraubverbindungen miteinander verbunden werden, dann positionsgenau einander gegenüberliegen. Das heißt, dass letztlich mit einem Gehäusetyp und einem Verteilerelementtyp die „Doppelmaschine“ sowohl was das Gehäuse als auch die Verteilereinrichtung angeht, aufgebaut werden kann. Wie das Gehäuse bevorzugt als Aluminium-Druckgussbauteil ausgeführt ist, und wie auch die jeweiligen Deckel bevorzugt als Aluminium-Druckgussbauteile ausgeführt werden können, wird bevorzugt auch jedes Verteilerelement als Aluminium-Druckgussbauteil ausgebildet. Dies ist ohne weiteres möglich, als die beiden Verteilerelemente einfacher geometrischer Form sind und ringrespektive genähert scheibenförmig ausgeführt sind, wobei sich, wie beschrieben, zur Ausbildung der entsprechenden Einlass- und Auslasskanäle die entsprechenden Halbgeometrien der beiden Verteilerelemente ergänzen. Das heißt, dass an dem jeweiligen Verteilerelement keine Hohlräume auszubilden sind, was eine entsprechende Herstellung als Druckgussbauteil ermöglicht.
Neben der elektrischen Maschine selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine elektrische Maschine der vorgehend beschriebenen Art.
Dabei ist zweckmäßigerweise die elektrische Maschine Teil einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, wobei jeder Achsseite entweder eine separate elektrische Maschine zugeordnet sein kann, also zwei „Einfachmaschinen“ vorgesehen sind, oder wobei die Hinterachse eine gemeinsame elektrische Maschine, also eine „Doppelmaschine“ aufweist, über die beide Achsseiten bedient werden.
Unabhängig davon, welcher Ausgestaltung nun konkret die elektrische Maschine ist, ist jedes Gehäuse mit einem entsprechenden Getriebe versehen, mit dem der Rotor respektive dessen Antriebsstutzen gekoppelt ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden Beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung, geschnitten, einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
2 eine Perspektivansicht eines Gehäuses mit Blick in das Gehäuse und separatem Deckel zum Aufsetzen auf die Kühlrippenstruktur,
3 eine Explosionsdarstellung in einer Teilansicht des Gehäuses aus 2 von der anderen Seite mit separater Verteileinrichtung,
4 eine vergrößerte Teilansicht aus 1 unter Darstellung des Kühlm ittelflusses,
5 eine Perspektivansicht eines Verteilerelements der Verteileinrichtung aus 4,
6 eine Perspektivansicht des Verteilerelements von der anderen Seite,
7 eine Perspektivansicht des Verteilerelements entsprechend 5 mit angeordnetem Rohr unter Darstellung des Kühlmittelflusses,
8 die Anordnung aus 7 von der anderen Seite,
9 eine Explosionsansicht der Verteileinrichtung mit den beiden Verteilerelementen, des zwischengeschalteten Dichtelements sowie der beiden Rohre,
10 die Anordnung aus 9 im zusammengesetzten Zustand unter Darstellung des Kühlmittelflusses,
11 eine Teilansicht der Verteileinrichtung unter Darstellung des Kühlm ittelrückflusses,
12 eine Perspektivansicht eines Verteilerelements unter Darstellung des Kühlmittelflusses in und durch die Verteileinrichtung,
13 eine Perspektivansicht des Verteilerelements aus 12 unter Darstellung des Kühlmittelflusses im Auslasskanal und aus demselben,
14 eine Stirnansicht des Gehäuses mit Blick auf die Stirnwand und Darstellung eines Teil des Ringkanals, in dem das aus der Verteileinrichtung ausströmende Kühlmittel zirkuliert,
15 eine Aufsicht auf ein Verteilerelement, das zusammen mit der entsprechenden Nutgeometrie an der Stirnwand den Ringkanal begrenzt, unter Darstellung des Kühlmittelflusses durch den Ringkanal und dessen Austritt zu einem gehäuseseitigen Auslass, und
16 eine geschnittene Teilansicht der elektrischen Maschine unter Darstellung der ausgebildeten Rindkanäle.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, die hier als Doppelmaschine ausgeführt ist und eine erste Teilmaschine 2a und eine zweite Teilmaschine 2b aufweist. Beide Teilmaschinen 2a, 2b sind insoweit identisch ausgeführt. Sie umfassen jeweils ein Gehäuse 3a, 3b, die jeweils aus Aluminium-Druckguss sind und identisch ausgeführt sind, jedoch spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. In jedem Gehäuse ist ein Stator 4a, 4b angeordnet, sowie ein Rotor 5a, 5b, wobei der Stator 4a, 4b positionsfest ist, während der Rotor 5a, 5b jeweils über Wälzlager 6a, 7a bzw. 6b, 7b über einen rotorseitig vorgesehenen Rotorträger 8a, 8b drehgelagert ist.
Jeder Rotor 5a, 5b weist an den einander zugewandten Stirnseiten Kühlmittelleitschaufeln 9a, 9b auf, die ein im Gehäuseinneren befindliches Kühlmittel, beispielsweise Luft oder ein Fluid, fördern. Das Kühlmittel wird einer jeweiligen, an jeweils einer Stirnwand 10a, 10b des jeweiligen Gehäuses 3a, 3b integral ausgebildeten Kühlrippenstruktur 11a, 11b zugeführt, wo das Kühlmittel über einen Einlassbereich 12a, 12b eingeführt wird, radial nach außen durch die Kühlmittelstruktur 11a, 11b strömt und aus einem Auslass 13a, 13b wieder austritt. Um für eine radial nach außen gerichtete Strömungsrichtung zu sorgen, ist auf die jeweilige Kühlrippenstruktur 11a, 11b jeweils ein Deckel 14a, 14b aufgesetzt, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, der als Ringscheibe ausgeführt ist und der unmittelbar auf den jeweiligen Rippen angeordnet ist. Dies führt dazu, dass sich eine Vielzahl von radial nach außen gerichteten Kühlmittelkanälen ergibt, durch die das einströmende Kühlfluid radial nach außen transportiert wird. Da die jeweilige Stirnwand 10a, 10b gekühlt wird, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, kommt es bei diesem Durchströmen zu einem Kühlen des Kühlmittels. Die sich bildenden Kühlmittelkanäle sind an den Enden axial ein kurzes Stück offen, um ein axiales Ein- und Ausströmen des Kühlmittels zu ermöglichen.
Vorgesehen ist des Weiteren im Bereich zwischen den beiden Gehäusen 3a, 3b respektive zwischen den Stirnwänden 10a, 10b eine Verteileinrichtung 15, über die über jeweilige gehäuseseitige Einlässe 16a, 16b von extern zugeführtes Kühlmittel verteilt wird, um einerseits den Rotor 5a, 5b innenseitig zu kühlen, andererseits aber auch die beiden Stirnwände 10a, 10b zu kühlen. An der Verteileinrichtung 15, die nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, sind zwei Rohre 17a, 17b angeschlossen, in die das zugeführte Kühlmittel strömt und über die es in den jeweiligen hohlen Rotorträger 8a, 8b geführt wird. Dort tritt es endseitig aus und strömt zurück und erneut in die Verteileinrichtung 15 ein, von wo aus es sodann, was nachfolgend noch beschrieben wird, zu entsprechenden, hier nicht näher gezeigten gehäuseseitigen Auslässen geführt wird. Auch die Verteileinrichtung besteht aus zwei identisch ausgeführten Teilen, nämlich den beiden Verteilerelementen 18a, 18b, was nachfolgend ebenfalls noch im Detail beschrieben wird.
2 zeigt eine Perspektivansicht des Gehäuses 2a, das wie beschrieben identisch zum Gehäuse 2b ausgeführt ist, weshalb sämtliche nachfolgenden Ausführungen in gleicher Weise auch für das Gehäuse 2b sowie die dort ausgebildete Kühlrippenstruktur 11b sowie den dortigen Deckel 14b gilt.
Gezeigt ist eine Perspektivansicht des Gehäuses 2a mit Blick in das Gehäuseinnere. Ersichtlich ist an der Innenseite der Stirnwand 10a die Kühlrippenstruktur 11a ausgebildet, umfassend eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kühlrippen 19a, die integral an dem einstückigen Aluminium-Druckguss-Gehäuse 2a ausgebildet sind.
Gezeigt ist auch der Deckel 14a, der als Ringscheibe ausgeführt ist und bei dem es sich ebenfalls um ein Aluminium-Druckgussbauteil handelt. Der Deckel 14a weist entsprechende Bohrungen 20a auf, in gleicher Anzahl und entsprechender Verteilung sind an der Stirnwand 10a Bohrungen 21a vorgesehen. Im Rahmen der Montage wird der Deckel 14a auf die Kühlrippenstruktur 11a aufgesetzt, so dass er flächig auf der Oberseite der Kühlrippen 19a aufliegt und diese, radial gesehen, abschnittweise überdeckt, so dass einerseits der radial innenliegende Einlassbereich 12a und andererseits der radial weiter außenliegende Auslassbereich 13a gebildet wird. Die Bohrungen 20a liegen deckungsgleich auf den Bohrungen 21a auf, so dass entsprechende Schrauben, die hier nicht näher gezeigt sind, von der Deckelseite her durchgeführt werden können und mit ihren Schraubenköpfen auf dem Deckel 14a aufliegen, während sie an der gegenüberliegenden Seite der Stirnwand 10a mit entsprechenden Muttern verschraubt werden.
Hierüber wird auf sehr einfache Weise eine entsprechende integrierte Kühleinrichtung realisiert, die eine Kühlung des gehäuseinnenseitigen Kühlmittels ermöglicht respektive durch welche dieses über die Kühlmittelleitschaufeln 9a aktiv gefördert werden kann. Aufgrund der Integration der Kühlrippenstruktur 11a unmittelbar im Gehäuse 3a selbst respektive an der Stirnwand 10a ist als separates Bauteil zur endgültigen Ausbildung dieser Kühlrippeneinrichtung nur der Deckel 14a herzustellen und zu montieren, was, da der Deckel ein sehr einfaches geometrisches Bauteil ist, auf einfache Weise und reproduzierbar in einer Form durch Aluminium-Druckguss möglich ist.
3 zeigt in Form einer Teilperspektivansicht das Gehäuse 2a von der anderen Seite, also der Seite, die dem anderen Gehäuse 2b zugewandt ist, und an welcher die hier separat dargestellte Verteileinrichtung 15 anzuordnen ist. Die Verteileinrichtung 15 wird in einen entsprechenden Aufnahmebereich 22a des Gehäuses 2a eingesetzt, wobei natürlich ein entsprechender Aufnahmebereich auch am identischen Gehäuse 2b vorgesehen ist. Exemplarisch wird die Verteileinrichtung 15 hier am Gehäuse 2a respektive im Aufnahmebereich 22a über entsprechende Schraubverbindungen 23a verschraubt, wonach im Rahmen der Montage das zweite Gehäuse 2b angesetzt wird, das sodann mit dem ersten Gehäuse 2a verschraubt wird, so dass die Verteileinrichtung 15 in den beiden Aufnahmebereichen, die einander dann ergänzen, aufgenommen ist.
Die Verteileinrichtung 15 dient wie beschrieben zum Verteilen eines über die gehäuseseitigen Einlässe 16a, 16b zugeführten Kühlmittels einerseits in den hohlen Rotorträger 8a, 8b, andererseits auch in entsprechende Ringkanäle 24a, 24b, die zwischen der Verteileinrichtung 15 bzw. den beiden Verteilerelementen 18a, 18b und der jeweiligen Stirnwand 10a, 10b ausgebildet sind, worauf nachfolgend ebenfalls noch eingegangen wird.
Die geschnittene Teilansicht gemäß 4 zeigt den Kühlmittelfluss. Das Kühlmittel wird wie beschrieben über die Einlässe 16a, 16b zugeführt und strömt über gehäuseseitige Kanalabschnitte 25a, 25b, wie durch die Pfeile P1 dargestellt, zur Verteileinrichtung 15. In diese gelangt es über jeweilige Einlassöffnungen 26a, 26b, die im jeweiligen Verteilerelement 18a, 18b ausgebildet sind, und über diese in einen gemeinsamen Einlasskanal 27, der beidseits über die beiden Verteilerelemente 18a, 18b, die entsprechende, einander ergänzende Halbgeometrien aufweisen, definiert wird, und der, wie insgesamt die Verteileinrichtung 15, über ein zwischengesetztes Dichtelement 28 in Form einer Formdichtung abgedichtet ist. Wie die Pfeile P2 zeigen, strömt das Kühlmittel sodann, ausgehend von 4, quasi radial nach unten und gelangt wie dargestellt in die beiden Rohre 17a, 17b, das heißt, dass der gemeinsame Kühlmittelfluss nach rechts und links verzweigt wird (Pfeile P3). Das Kühlmittel strömt durch die Rohre 17a, 17b, strömt aus diesen aus und in den hohlen Rotorträger 8a, 8b ein. Aus diesem strömt es, wie die Pfeile P4 zeigen, wieder zurück und tritt erneut in die Verteileinrichtung 15 ein. In dieser strömt es sodann in einen gemeinsamen Auslasskanal 29, der ebenfalls beidseits über die beiden Verteilerelemente 18a, 18b, die entsprechende Halblgeometrien aufweisen, wie auch das Dichtelement 28 definiert respektive abgedichtet ist. Es strömt, wie die Pfeile P5 zeigen, entlang dieses Auslasskanals 29 und, wie die Pfeile P6 zeigen, sodann in den jeweiligen Ringkanal 24a, 24b, in dem es dann längs der jeweiligen Seitenwand 10a, 10b strömt, diese dabei kühlend, bis hin zu einem nicht näher gezeigten Übergang zu dem jeweiligen Gehäuseauslass, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
5 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Perspektivansicht des Verteilerelements 18a. Dieses ist identisch ausgeführt wie das Verteilerelement 18b, so dass sämtliche nachfolgenden Ausführungen in gleicher Weise für das Verteilerelement 18b gelten.
Das Verteilerelement 18a ist, wie beschrieben, bevorzugt als Aluminium-Druckgussbauteil hergestellt. Es ist, siehe hierzu auch 6, die das Verteilerelement 18a von der anderen Seite perspektivisch zeigt, quasi ringförmig und in gewisser Weise auch scheibenförmig ausgeführt. An ihm ist zum einen die Einlassöffnung 26a ausgebildet, die unmittelbar in einen Einlasskanalabschnitt 30a mündet, der mit dem korrespondierenden Kanalabschnitt des Verteilerelements 18a gemeinsam den Einlasskanal 27 bildet. Der Einlasskanalabschnitt 30a mündet in einer in der Mitte des Verteilerelements 18a und damit aber auch in der Rotationsachse des Rotors liegenden Auslassdurchbrechung 31a, aus der das Kühlmittel in das Rohr 17a strömt. Die Auslassdurchbrechung am Verteilerelement 18b liegt axial unmittelbar gegenüber, über sie strömt das Kühlmittel in gleicher Weise in das Rohr 17b.
In quasi axialer Verlängerung des Einlasskanalabschnitts 30a ist ein Auslasskanalabschnitt 32a ausgeformt, der zusammen mit dem korrespondierenden Auslasskanalabschnitt des Verteilerelements 18b den Auslasskanal 29 definiert. Über eine entsprechende Einlassdurchbrechung 33a gelangt das aus dem Rotorträger 8a rückströmende Kühlmittel wieder in die Verteileinrichtung 15 respektive in den gemeinsamen Auslasskanal 29, wobei natürlich das aus dem Rotorträger 8b entgegengesetzt zuströmende Kühlmittel ebenfalls über eine entsprechende Einlassdurchbrechung im Verteilerelement 18b in den gemeinsamen Auslasskanal 29 gelangt.
Der Kanalabschnitt 32a mündet in einer Auslassdurchbrechung 34a, über die das Kühlmittel in den Ringkanal 24a gelangt. Auch das Verteilerelement 18b weist eine entsprechende Auslassdurchbrechung auf, über die das Kühlmittel in den Ringkanal 24b gelangt, das heißt, dass das aus dem gemeinsamen Auslasskanal 29 ausströmende Kühlmittel wiederum verzweigt wird und in die entsprechenden Ringkanäle 24a, 24b gelangt, in denen es um die Rotorachse strömt und zu den entsprechenden gehäuseseitigen Auslässen gelangt.
Schließlich sind am Verteilerelement 18a zwei Durchbrechungen 35a vorgesehen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, nachdem zwischen ihnen der Einlasskanalabschnitt 30a ausgeformt ist. Über diese Durchbrechungen 35a strömt das in den Ringkanälen 24a, 24b geführte Kühlmittel aus der Verteileinrichtung 15 aus und zu den gehäuseseitigen Auslässen, wo es sodann abgeführt wird.
Ersichtlich sind an dem jeweiligen Verteilerelement 18a, 18b keine komplexen Hohlstrukturen auszubilden, nachdem, wenn die Verteilerelemente 18a, 18b mit dem dazwischengesetzten Dichtelement 28 zur Verteileinrichtung 15 verbunden werden, die entsprechenden Kanalstrukturen etc. über die sich ergänzenden Formgeometrien gebildet werden.
7 zeigt nochmals eine Ansicht ähnlich der aus 5, wobei hier an dem Verteilerelement 18a das Rohr 17a angesetzt ist. Über die Pfeile P1 und P2 ist der Zustrom des Kühlmittels zur Verteileinrichtung 15 und entlang des hier zwangsläufig nur zur Hälfte gezeigten Einlasskanals 27 gezeigt. Der untere Pfeil P2 zeigt das Einströmen des Kühlmittels in die Auslassdurchbrechung 31a und damit in das Rohr 17a, aus dem es, wie durch den Pfeil P3 dargestellt ist, endseitig austritt.
Die Perspektivansicht gemäß 8 zeigt das Verteilerelement 18a von der anderen Seite. An dieser ist einerseits ein Drehzahlsensor 36a angeordnet, der mit einem Steckerelement 37a verbunden ist, über das die entsprechenden Sensorsignale nach außen geführt werden können, wobei die entsprechende Gegensteckverbindung nicht näher gezeigt ist. Der Drehzahlsensor ist über entsprechende Schraubverbindungen 39a befestigt.
An dieser Stelle der Hinweis, dass auch am Verteilerelement 18b ein entsprechender Drehzahlsensor 36b vorgesehen ist, da natürlich auch hochgenau die Drehzahl des Rotors 5b zu erfassen ist, der über Schraubverbindungen 39b fixiert ist, siehe 16.
Gezeigt ist des Weiteren eine Gleitringdichtung 38a, auf der der Rohrträger 8a sitzt und hierüber rotativ, jedoch abgedichtet zur Verteileinrichtung 15 angeordnet ist.
9 zeigt eine Explosionsansicht der Verteileinrichtung 15 mit den beiden Verteilerelementen 18a, 18b sowie dem zwischengesetzten Dichtelement 28 in Form einer Formdichtung, die flächig auf den entsprechenden Anlageflächen der Verteilerelemente 18a, 18b anliegt und auf diese Weise die entsprechenden Strukturen gegeneinander abdichtet. Gezeigt sind auch die beiden Rohre 17a, 17b, die bereits in den entsprechenden Aufnahmen an den Verteilerelementen 18a, 18b angesetzt sind, bevorzugt angesteckt und über eine entsprechende Klemm- oder Presspassung fixiert sind.
Zur Montage werden nun die Verteilerelemente 18a, 18b gegeneinander bewegt und nehmen das Dichtelement 28 zwischen sich auf, wonach die Verteilerelemente 18a, 18b miteinander verschraubt werden.
10 zeigt die Montagedarstellung der Verteileinrichtung 15. Durch die Pfeile P1 dargestellt ist der Zustrom des Kühlmittels, beispielsweise des Wassers, in die Verteileinrichtung 15, während die Pfeile P3 den entsprechenden Kühlmittelaustritt aus den Rohren 17a, 17b zeigen.
Wie beschrieben, strömt das Kühlmittel aus dem jeweiligen Rohrträger 8a, 8b wieder zurück und tritt in die Verteileinrichtung 15 ein. 11 zeigt in einer Teilansicht über den Pfeil P4 das rückströmende Wasser, das im Bereich der Befestigung des Rohres 17a wieder in die Verteileinrichtung 15 respektive das Verteilerelement 18a eintritt, und zwar in die Einlassdurchbrechung 33a, von wo aus das Kühlmittel, siehe die Perspektivansicht gemäß 12 und den dortigen Pfeil P5, es in den Auslasskanal 29 eintritt und längs dieses radial nach außen strömt. Wie beschrieben, tritt von der anderen Seite kommend, also über das Verteilerelement 18b, das Kühlmittel aus dem anderen Rotorträger 8b ein, das heißt, dass beide Rückströme wieder zusammengeführt werden.
Wie 13 zeigt, strömt das Fluid sodann zu der Auslassdurchbrechung 34a, wo es, siehe den Pfeil P6, in den benachbarten Ringkanal 24a eintritt. Entsprechendes gilt für die andere Seite, dort strömt das Kühlmittel aus dem Auslasskanal 29 in die am Verteilerelement 18b ausgebildete Auslassdurchbrechung und von dort in den Ringkanal 24b.
Die Ringkanäle 24a, 24b erstrecken sich nahezu um 360°, wie aus den 14 und 15 deutlich wird. 14 zeigt eine Aufsicht auf die Stirnwand 10a des Gehäuses 3a. An der Stirnwand 10a ist ein erster Ringkanalabschnitt 39a ausgebildet, der mit einem entsprechenden Ringkanal 40, der, siehe 15, am Verteilerelement 18a ausgebildet ist, zusammenwirkt, beide Ringkanalabschnitte 39a, 40a ergänzen sich zum Ringkanal 24a. Die Abdichtung erfolgt über entsprechende Dichtelemente 41a, 42a, die im gezeigten Beispiel an der Stirnwand 10a angeordnet sind. Das Verteilerelement 18a liegt folgt mit der in 15 gezeigten Seite auf der in 14 gezeigten Seite der Stirnwand 10a an.
Das Kühlmittel tritt durch die Auslassdurchbrechung 34a aus dem Auslasskanal 29 kommend in den Ringkanal 24a ein und strömt von dort zu beiden Seiten um den Ringkanal 24a, wie durch die Pfeile P7 dargestellt ist. Da sich der Ringkanal 24a, Gleiches gilt natürlich für den Ringkanal 24b, an der Außenseite der Stirnwand 10a befindet, an deren gegenüberliegenden Innenseite die Kühlrippenstruktur 11a ausgebildet ist, wird folglich die Stirnwand 10a entsprechend gekühlt, wobei sich diese Kühlung auch auf den Bereich der Kühlrippenstruktur 11a auswirkt. Dies insbesondere, wenn, sofern möglich, der jeweilige Ringkanal 24a, 24b und die jeweilige Kühlrippenstruktur 11a, 11b radial gesehen überlappen.
Das Kühlmittel durchströmt den Ringkanal 24a, bis es in den Bereich der Durchbrechungen 35a gelangt, von wo aus es zu entsprechenden gehäuseseitig vorgesehenen Kanalabschnitten gelangt, die sodann in einem jeweiligen gehäuseseitigen Auslass münden, wobei in 14 nur der Auslass 43a des Gehäuses 3a gezeigt ist. Am Gehäuse 3b, das wie beschrieben identisch zum Gehäuse 3a ausgeführt ist, liegt der entsprechende Auslass auf der anderen Seite. Beide Verteilerelemente 18a, 18b weisen entsprechende Durchbrechungen auf, wie mit den Durchbrechungen 35a in 15 gezeigt, die deckungsgleich zueinander sind. Demzufolge ist ein entsprechender Eintritt von beiden Seiten her möglich, weshalb beide gehäuseseitigen Kanalstrukturen, die zu den Auslässen führen, hierüber bedient, das heißt, dass das Kühlmittel zu beiden Auslässen strömen kann.
Da ersichtlich die beiden Durchbrechungen 35a, 35b zwar nicht vollständig diametral der Auslassdurchbrechung 34a gegenüberliegen, dennoch aber um jeweils einen Umlaufwinkel von ca. 150° oder mehr versetzt zur Auslassdurchbrechung 34a angeordnet sind, ergibt sich demzufolge ein Ringkanal 24a, 24b, der sehr weit umläuft, so dass es zu einer sehr großflächigen Stirnwandkühlung kommt.
Der 16 sind nochmals die beiden Ringkanäle 24a, 24b zu entnehmen, wie hier auch die beiden Drehzahlsensoren 36a, 36b, die über die entsprechenden Befestigungsschrauben 39a, 39b am jeweiligen Verteilerelement 18a, 18b verschraubt sind, zu entnehmen sind.
Wie beschrieben werden die beiden Verteilerelemente 18a, 18b über nicht näher gezeigte Schraubverbindungen fest miteinander verschraubt. Insbesondere den 7 und 8 sind die entsprechenden Bohrungen 44a zu entnehmen, wobei natürlich am Verteilerelement 18b entsprechende Bohrungen vorgesehen sind. Beim Zusammensetzen liegen diese Bohrungen deckungsgleich übereinander, so dass die entsprechenden Schraubverbindungen gesetzt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015000536 A1 [0002]
DE 102017211346 A1 [0003, 0005]

Claims

Elektrische Maschine umfassend wenigstens ein Gehäuse (3a, 3b), in dem ein Rotor (5a, 5b) mit an einer Stirnseite vorgesehenen Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) aufgenommen ist, sowie eine ringförmige Kühlrippenstruktur (11a, 11b), durch die mittels der Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) gefördertes Kühlmittel geführt wird, die Kühlrippen (19a, 19b) aufweist, die über einen ringförmigen Deckabschnitt derart axial abgedeckt sind, dass ein Einlassbereich für das von den Kühlmittelleitschaufeln (9a, 9b) zugeführte Kühlmittel und ein Auslassbereich gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippenstruktur (11a, 11b) an einer zum Gehäuseinneren weisenden Seite einer axialen Stirnwand (10a, 10b) des Gehäuses (3a, 3b) ausgebildet ist, an der ein den Deckabschnitt bildender, ringscheibenförmiger Deckel (14a, 14b) befestigt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (14a, 14b) an der Stirnwand (10a, 10b) verschraubt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (14a, 14b) sowie der Stirnwand (10a, 10b) Bohrungen (201, 20b) vorgesehen sind, durch die Schrauben greifen, die jeweils am Deckel (14a, 14b) mit ihrem Schraubenkopf aufgelagert sind und die mittels einer Mutter an der Stirnwand (10a, 10b) verschraubt ist, oder umgekehrt.
Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (14a, 14b) die Rippenstruktur (11a, 11b) über wenigstens ein Drittel bis maximal zwei Drittel der radial gesehenen Rippenlänge abdeckt.
Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Gehäuse (3a, 3b) vorgesehen sind, in denen jeweils ein Rotor (5a, 5b), eine Kühlrippenstruktur (11a, 11b) und ein Deckel (14a, 14b) vorgesehen ist, wobei zwischen beiden Gehäusen (3a, 3b) eine gemeinsame Verteileinrichtung (15) zum Verteilen eines der Kühlung der Rotoren (5a, 5b) und der Stirnwände (10a, 10b) zumindest im Bereich der Rippenstrukturen (1a, 11 b) dienenden zugeführten Kühlmittels vorgesehen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (15) zwei ring- und scheibenförmige Verteilerelemente (18a, 18b) aufweist, zwischen denen ein Dichtelement (28) angeordnet ist und die einen Einlasskanal (27) und einen Auslasskanal (29) für das Kühlmittel begrenzen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass- und der Auslasskanal (27, 29) radial und um 180° versetzt zueinander verlaufen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal (29) in zwei Ringkanälen (24a, 24b) mündet, wobei jeder Ringkanal (24a, 24b) zwischen der jeweiligen Stirnwand (10a, 10b) und dem benachbarten Verteilerelement (18a, 18b) gebildet ist und in einem oder beiden gehäuseseitigen Auslässen (35a) mündet.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verteilerelement (18a, 18b) eine Auslassdurchbrechung (34a) aufweist, wobei beide Auslassdurchbrechungen (34a) einander axial gegenüberliegen und über die der Auslasskanal (29) mit jeweils einem Ringkanal (24a, 24b) verbunden ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verteilerelement (18a, 18b) eine Durchbrechung (35a) aufweist, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind und über die die Ringkanäle (24a, 24b) mit einem oder beiden gehäuseseitigen Auslässen (35a) verbunden ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Verteilerelement (18a, 18b) jeweils eine Einlassöffnung (26a) vorgesehen ist, die beide im gemeinsamen Einlasskanal (27) münden, oder dass die beiden Verteilerelemente (18a, 18b) eine gemeinsame Einlassöffnung begrenzen, die in dem gemeinsamen Einlasskanal (27) mündet.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Verteilerelement (18a, 18b) ein sich in einen hohlen Rotorträger (8a, 8b) erstreckendes Rohr (17a, 17b) angeschlossen ist, wobei jedes Verteilerelement (18a, 18b) eine Auslassdurchbrechung (31a) aufweist, über die der Einlasskanal (27) mit beiden Rohren (17a, 17b) verbunden ist, und dass jedes Verteilerelement (18a, 18b) eine Einlassdurchbrechung (33a) aufweist, über die aus dem Rotorträger (8a, 8b) zurückströmendes Kühlmittel in den Auslasskanal (29) strömt.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beide Verteilerelemente (18a, 18b) identisch ausgebildet sind, jedoch spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind.
Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) Teil einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist.