DE112020007883T5

DE112020007883T5 - Elektromotor mit Kühlanordnung und Verfahren zur Steuerung einer Kühlanordnung

Info

Publication number: DE112020007883T5
Application number: DE112020007883.3T
Authority: DE
Inventors: John Foulsham; Daniel Beeby; Andre Santos
Original assignee: GKN Automotive Ltd
Current assignee: GKN Automotive Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2022135696A1; JP2024502561A; US20240113595A1; CN116600900A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor umfassend: ein Motorgehäuse (6), einen mit dem Motorgehäuse (6) verbundenen Stator (3), wobei der Stator (3) erste Statorendwicklungen (8) und zweite Statorendwicklungen (9) aufweist, einen relativ zum Stator (3) drehbaren Rotor (4), eine mit dem Rotor (4) drehfest verbundene Antriebswelle (5), wobei die Antriebswelle (5) im Motorgehäuse (6) um eine Drehachse (A4) drehbar gelagert ist, wobei eine axiale Kühlanordnung (10, 11) axial benachbart und radial überlappend zu einer der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) angeordnet ist, wobei die axiale Kühlanordnung (10, 11) eine Fluidkammer (13) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten und auf die eine der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) gerichteten Düsen (12) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Kühlanordnung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, und ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlanordnung eines Elektromotors.
Aus der US 5 682 074 B ist ein elektrischer Fahrzeugmotor mit einer hohlen Rotorwelle bekannt, die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist. Ein zylindrischer Rotorkern ist mit der Welle befestigt und ein Statorkern ist am Gehäuse befestigt. Der Statorkern hat eine Vielzahl von Statorschlitzen und eine Vielzahl von Wicklungen, die in den Statorschlitzen angeordnet sind. Ölsprühdüsen-Halteringe sind mechanisch an den Endstücken des Gehäuses befestigt, so dass sie mit dem durch die Endstückkanäle fließenden Kühlöl in Strömungsverbindung stehen. Jeder Ölsprühdüsen-Haltering enthält eine Vielzahl von Düsen, die in diesem angeordnet sind, um Kühlöl auf die Motorkomponenten zu sprühen. Neun Düsen sind gleichmäßig in Umfangsrichtung um jeden der Ölsprühdüsen-Halteringe angeordnet, um Kühlöl direkt auf eine radiale innere Umfangsfläche der Statorwicklungen zu sprühen.
Aus der WO 2018 001608 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die ein Gehäuse aufweist, das einen Stator mit einer elektrischen Wicklung umschließt. Die elektrische Wicklung des Stators bildet an den Stirnseiten des Stators jeweils einen Wickelkopf, der über Öffnungen eines Fluidkanals mit einem Fluid besprüht werden kann. Der Fluidkanal ist am Innenumfang des Gehäuses als separate Leitung angeordnet und umfasst Düsen, um das Fluid des Fluidkanals in das Gehäuse, insbesondere auf die Wickelköpfe der elektrischen Wicklung, zu sprühen.
Aus der US 6 639 334 B2 sind eine Baugruppe zur Kühlung eines Elektromotors, ein Verfahren zur Übertragung von Wärme zwischen einem Strom aufprallender Flüssigkeit und der Oberfläche der Endwicklung eines Elektromotors sowie ein Elektromotor mit einer Strahlbeaufschlagungs-Kühlanordnung bekannt. Die Anordnung umfasst ein Gehäuse, einen Stator, einen Rotor, eine Wicklung, ein mit der Wicklung einstückig ausgebildetes Wicklungsende und eine Strahlbeaufschlagungsvorrichtung, mit der das Wicklungsende einem temperaturgeregelten Fluidstrom ausgesetzt werden kann.
Aus der US 2019 0006914 A1 sind ein System und ein Verfahren zur Kühlung einer Kraftübertragung bekannt. Öl wird durch eine in einem Gehäuse definierte Öffnung zu einem Statorkühlring, durch den Statorkühlring und in Stator-Kühlkanäle, durch die Stator-Kühlkanäle und in Räume, die zwischen dem Gehäuse und den Düsenringen definiert sind, und durch Löcher in den Düsenringen und auf die Endwicklungen geleitet. Der Statorkühlring, die Statorkühlkanäle und die Düsenringe können den Stator und die Endwicklungen umschließen und über die Löcher in den Düsenringen unter Druck stehende Ölstrahlen aus verschiedenen Winkeln auf die Endwicklungen und insbesondere auf deren mittlere Bereiche sprühen.
Aus der WO 2020/069744 A1 ist ein elektrischer Antrieb bekannt, der eine Gehäuseanordnung, eine elektrische Maschine mit einer Hohlwelle, ein Planetengetriebe und eine Leistungsverteilungseinheit mit einem Eingangsteil und zwei Ausgangsteilen umfasst. Die Gehäuseanordnung hat ein erstes Gehäuseteil auf der Motorseite, ein zweites Gehäuseteil auf der Getriebeseite und ein dazwischen angeordnetes Zwischengehäuseteil. Zwischen der Außenfläche eines Gehäuseabschnitts des motorseitigen Zwischengehäuses und der Innenfläche des ersten Gehäuseteils ist ein abgedichteter Hohlraum für ein durchströmendes Kühlmittel ausgebildet.
Die Motorleistung von Elektromotoren ist im Betrieb thermisch begrenzt. In Kupfer, Eisen und Magneten von Elektromotoren können inhärente Verluste auftreten, wobei die Materialeigenschaften die Temperaturen der jeweiligen Komponenten und Strukturen begrenzen. Eine wirksame Kühlung ermöglicht eine Steigerung des Drehmoments und/oder der Drehzahl, was wiederum zu einer Verringerung der Größe und der Kosten der aktiven Teile führt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor vorzuschlagen, der gute Kühleigenschaften, einen hohen Wirkungsgrad und eine kompakte Größe aufweist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlanordnung eines Elektromotors bereitzustellen, die hocheffizient ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Elektromotor vorgeschlagen umfassend: ein Motorgehäuse; einen Stator, der mit dem Motorgehäuse verbunden ist, wobei der Stator erste Statorendwicklungen und zweite Statorendwicklungen aufweist; einen Rotor, der relativ zum Stator drehbar ist; eine Antriebswelle, die mit dem Rotor so verbunden ist, dass sie sich gemeinsam mit diesem dreht, wobei die Antriebswelle im Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagert ist; und eine axiale Kühlanordnung, die axial benachbart und radial überlappend zu einer der ersten und zweiten Statorendwicklungen angeordnet ist, wobei die axiale Kühlanordnung eine Fluidkammer mit einer Vielzahl von Düsen umfasst, die in Umfangsrichtung verteilt und auf die eine der ersten und zweiten Statorendwicklungen gerichtet sind.
Ein Vorteil des Elektromotors besteht darin, dass die axiale Kühlanordnung mit separater Fluidkammer und Vielzahl von Düsen eine einfache und effektive Anordnung von Sprüherzeugern bildet, die eine beträchtliche Wärmemenge von den Endwicklungen und anderen angrenzenden und angeschlossenen Komponenten abführen kann. Durch das Anordnen der axialen Kühlanordnung axial neben und mit radialer Überlappung in Bezug auf die Statorendwicklungen kann die Kühlflüssigkeit direkt auf diese Endwicklungen gesprüht werden. Unter dem Begriff der radialen Überlappung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass zumindest ein Teil der axialen Kühlanordnung innerhalb der radialen Erstreckung zwischen einem radial inneren Durchmesser und einem radial äußeren Durchmesser der Statorendwicklungen angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fluid effektiv auf die Endwindungen gesprüht wird.
Es versteht sich, dass eine erste axiale Kühlanordnung auf der Seite der ersten Statorendwicklungen und/oder eine zweite axiale Kühlanordnung auf der Seite der zweiten Statorendwicklungen vorgesehen sein kann. Durch das Vorsehen einer axialen Kühlanordnung auf beiden Seiten des Stators kann eine besonders effektive Kühlung des Elektromotors erreicht werden. Die Anzahl der Düsen kann je nach Kühlungsbedarf gewählt werden. So können beispielsweise mindestens zwei, mindestens vier oder mindestens sechs oder mehr Düsen vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung, insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kühlungskammer ringförmig ausgebildet sein, so dass sich die Antriebswelle durch eine zentrale Durchgangsöffnung der ringförmigen Kühlanordnung erstrecken kann. Insbesondere kann die Kühlungskammer oder zumindest Teile davon koaxial zur Antriebswelle mit dem Motorgehäuse verbunden sein und so ein ringförmiges Reservoir bilden, wobei die in Umfangsrichtung verteilten Düsen gegenüberliegend zu den Statorendwicklungen angeordnet sind. Die Fluidkammer kann durch ein Fluidgehäuse gebildet werden, das einen mit dem Motorgehäuse verbundenen Grundkörper und ein am Grundkörper befestigtes Deckelteil umfasst, so dass das Reservoir darin gebildet wird. Die mehreren Düsen können in dem den Statorendwicklungen zugewandten Deckelabschnitt angeordnet sein. Der Deckelabschnitt kann als separates Teil, insbesondere als ringförmige Abdeckplatte, ausgebildet sein, die durch geeignete Verbindungsmittel, beispielsweise mittels Schrauben oder Bolzen, mit dem Grundkörper verbunden sein kann, ohne hierauf beschränkt zu sein. Zur Abdichtung des ringförmigen Reservoirs gegenüber dem Innenraum des Motorgehäuses können Dichtmittel, insbesondere in Form eines oder mehrerer O-Ringe, vorgesehen sein.
Die Fluidkammer enthält ferner einen Einlass, durch den die Kühlflüssigkeit in das Reservoir gepumpt werden kann. Zum Versorgen des Reservoirs der axialen Kühlanordnung mit Kühlflüssigkeit kann eine steuerbare Pumpe vorgesehen sein, die über einen Einlass mit dem Reservoir verbunden ist. Das Fluid wird zur Kühlung und/oder Schmierung der Endwicklungen und anderer rotierender Komponenten des Elektromotors bereitgestellt. Im Zusammenhang mit dieser Offenbarung wird allgemein auf ein Kühlfluid Bezug genommen, das beispielsweise ein Öl sein kann. In einer Ausführungsform, in welcher der Elektromotor Teil einer elektrischen Getriebeanordnung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs ist, kann das Kühlfluid des Elektromotors gemeinsam mit dem Getriebe verwendet werden. Es versteht sich jedoch, dass auch separate Flüssigkeiten für den Elektromotor einerseits und das Getriebe andererseits verwendet werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Düsen jeweils mit Spiral-Merkmalen versehen sein, so dass die Kühlflüssigkeit beim Durchströmen durch die Spiral-Merkmale zu den jeweiligen Düsen in Rotation versetzt wird. Die Spiral-Merkmale sind so geformt, dass die Flüssigkeit verwirbelt und in Turbulenzen versetzt wird. Der Flüssigkeitsstrom wird so in einen Sprühnebel aus kleinen Tröpfchen zerteilt, die eine besonders hohe Kühlleistung zur Kühlung der Kupferendwicklungen und anderer benachbarter und angeschlossener Komponenten des Elektromotors haben. Die Spiral-Merkmale können als eine Vielzahl von unrunden Löchern in einer Scheibe ausgebildet sein, wobei die Scheibe so mit der Abdeckplatte verbunden sein kann, dass die Spiral-Merkmale in Umfangsrichtung mit den Düsen ausgerichtet sind. Insbesondere können die Spiral-Merkmale jeweils eine zentrale Öffnung und eine Vielzahl von spiralförmigen Kanälen aufweisen, die sich von dieser radial nach außen erstrecken, wobei ein Durchmesser der zentralen Öffnung der Spiral-Merkmale größer ist als ein Durchmesser der jeweiligen Düse der ringförmigen Seitenwand. Die Spiral-Merkmale verbessern die Geschwindigkeit und die Verteilung des Sprühnebels bei minimaler Pumpleistung in einer kompakten Form.
In einer Ausführungsform kann die axiale Kühlanordnung ferner eine Zuführplatte mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Zuführelementen umfassen. Die Vielzahl der Zuführelemente kann mit der Vielzahl der Spiral-Merkmalen in axialer Richtung in Bezug auf die Düsenachse und/oder die Drehachse ausgerichtet sein. Die Zuführelemente können mit den Spiralelementen so zusammenwirken, dass das aus dem Reservoir zugeführte Fluid einen geringeren Druck aufweist, wenn es die Merkmale erreicht. Insbesondere kann jedes Zuführelement eine Vielzahl von Löchern aufweisen, wobei jedes Loch mit einem radial äußeren Ende der spiralförmigen Kanäle des jeweiligen Spiral-Merkmal fluidisch verbunden ist, um dieses mit Fluid zu versorgen. Die Abdeckplatte mit den Düsen, die Scheibe mit den Spiral-Merkmalen und die Zuführplatte mit den Zuführmerkmalen bilden eine Sandwichstruktur, so dass die Flüssigkeit durch die Zuführmerkmale zu den Spiral-Merkmalen fließt, wo sie einen Drall- und Turbulenzeffekt erfährt und dann aus der jeweiligen Düse als Spray mit sehr feinen Tröpfchen austritt. Die Abdeckplatte, die Scheibe und/oder die Zuführplatte können aus Blech, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium bestehen, wobei die jeweiligen Löcher z.B. durch Stanzen oder Laserschneiden in das Blech geschnitten werden können.
In einer Ausführungsform kann eine radiale Kühlanordnung im Motorgehäuse radial außerhalb und axial überlappend zu einer der ersten und zweiten Statorendwicklungen angeordnet sein, wobei die radiale Kühlanordnung eine Vielzahl von radialen Düsen umfasst, die über den Umfang verteilt und radial nach innen zu der einen der ersten und zweiten Statorendwicklungen gerichtet sind. In diesem Zusammenhang bezieht sich die radiale Richtung auf die Drehachse des Rotors. Die radiale Kühlanordnung ist so konfiguriert, dass sie Kühlflüssigkeit radial nach innen auf die Statorendwicklungen sprüht. Durch das Vorsehen einer radialen Kühlanordnung zusätzlich zur axialen Kühlanordnung ergeben sich noch höhere Kühleigenschaften für den Elektromotor.
Es versteht sich, dass die radiale Kühlanordnung äquivalent zur axialen Kühlanordnung ausgeführt werden kann, so dass jedes oben im Zusammenhang mit der axialen Kühlanordnung beschriebene Merkmal auch in der radialen Kühlanordnung in analoger Weise realisiert werden kann. Des Weiteren kann wie bei der axialen Kühlanordnung für jede Seite des Stators eine radiale Kühlanordnung vorgesehen sein, d.h. eine erste radiale Kühlanordnung, die die ersten Statorendwicklungen umgibt, und eine zweite radiale Kühlanordnung, die die zweiten Statorendwicklungen umgibt.
Die radiale Kühlanordnung kann ein ringförmiges Reservoir in einem Mantelteil des Motorgehäuses, einen Einlass, durch den die Kühlflüssigkeit in das ringförmige Reservoir gepumpt werden kann, und ein Hülsenteil, welches das ringförmige Reservoir verschließt, umfassen, wobei die Mehrzahl der radialen Düsen in dem Hülsenteil vorgesehen sein kann. Die Düsen können jeweils mit Spiral-Merkmalen versehen sein, so dass die Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Spiral-Merkmale zu den jeweiligen radialen Düsen in eine Drehbewegung versetzt wird. Die Spiral-Merkmale können als eine Vielzahl von unrunden Löchern in einem Hülsenring ausgebildet sein, wobei der Hülsenring an einer äußeren Umfangsfläche des Hülsenabschnitts so angeordnet ist, dass die Spiral-Merkmale in radialer Richtung zu den radial ausgerichteten Düsen ausgerichtet sind. Darüber hinaus kann die radiale Kühlanordnung einen Zuführring mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilten Zuführelementen umfassen, wobei der Zuführring so angeordnet ist, dass er den Hülsenring umgibt, so dass die Vielzahl von Zuführelementen mit der Vielzahl von Spiral-Merkmalen ausgerichtet ist. Der Zuführring kann mit den Spiralelementen so zusammenwirken, dass die aus dem Reservoir zugeführte Flüssigkeit einen geringeren Druck hat, wenn sie die Spiralelemente im Hülsenring erreicht. Jedes Zuführelement kann eine Vielzahl von Löchern umfassen, wobei jedes Loch mit einem äußeren Ende der spiralförmigen Kanäle des jeweiligen Spiralelements fluidisch verbunden ist, um dieses mit Fluid zu versorgen. Der Hülsenabschnitt mit den Düsen, der Hülsenring mit den Spiral-Merkmalen und der Zuführring mit den Zuführmerkmalen können eine Sandwichstruktur bilden. Auf diese Weise strömt die Flüssigkeit durch die Zuführelemente zu den Spiralelementen, wo sie einen Drall- und Turbulenzeffekt erfährt, und verlässt dann die jeweilige Düse als Spray mit sehr feinen Tröpfchen. Der Hülsenabschnitt, der Hülsenring und/oder der Zuführring können aus Blech, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium, bestehen, wobei die jeweiligen Löcher beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden in das Blech geschnitten werden können.
Der Einlass der radialen Kühlanordnung kann an die gleiche Pumpe wie bei der axialen Kühlanordnung angeschlossen werden.
Der obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors, der nach einer der obigen Ausführungsformen ausgestaltet sein kann, wobei die axiale Kühlanordnung durch eine steuerbare Pumpe in Abhängigkeit von mindestens einem der Parameter Drehmoment, Drehzahl, Temperatur und Reaktionszeit des Elektromotors mit Kühlflüssigkeit versorgt wird.
Die Steuerung der Flüssigkeitsmenge während des Betriebs ermöglicht eine Verringerung des Energieverbrauchs beim Pumpen, indem der Druck an die sich ändernde temperaturbedingte Viskosität und den Kühlbedarf angepasst wird, die sich während des wechselnden Arbeitszyklus des Systems ständig ändern. Insbesondere können Algorithmen auf der Grundlage von Sensoreingängen und Referenztabellen verwendet werden, die in der Lage sind, die Mindestanforderungen für die Kühlsysteme zu bestimmen - und somit den Energieverbrauch zu senken. Insbesondere kann der Druck der Pumpe bei hohen Temperaturen des Elektromotors in einem Hochdruckmodus und bei niedrigen Temperaturen des Elektromotors in einem Niederdruckmodus gesteuert werden. Übersteigt beispielsweise die Temperatur eines der Bauteile des Elektromotors einen bestimmten Wert, z. B. die Temperatur der Verkabelung 150 °C oder 160 °C, kann die Pumpe in einem Hochdruckmodus gesteuert werden, z. B. über 2 bar oder, in dem die Pumpe voll erregt ist und somit eine hohe Kühlung erreicht werden kann. Liegt die Temperatur eines der Bauteile des Elektromotors unter einem bestimmten Wert, z. B. die Temperatur der Verkabelung unter 140°C oder 150°C, kann die Pumpe in einem Niederdruckmodus gesteuert werden, z. B. unter 2 bar oder sogar unter 1,5 bar, bei dem die Pumpe nur begrenzt bestromt wird und somit eine geringere, den Anforderungen angepasste Kühlung erreicht wird. Die Pumpe kann so gesteuert werden, dass sie zwischen einem vollständig eingeschalteten und einem vollständig ausgeschalteten Modus und/oder einem oder mehreren dazwischen liegenden Modi einstellbar ist. Das Getriebe und der Elektromotor können das gleiche Öl verwenden, alternativ können auch unterschiedliche Öle eingesetzt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben. Hierin zeigt

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektromotor in einem Längsschnitt in einer perspektivischen Ansicht;
2 zeigt eine axiale Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
3 zeigt ein Detail der axialen Kühlung des Elektromotors aus 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
4 zeigt eine Düse der axialen Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 als Detail;
5 zeigt eine Düse und ein Spiral-Merkmal der axialen Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 als Detail;
6 zeigt ein Zuführelement mit darunterliegendem Spiral-Merkmal der axialen Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 als Detail;
7 zeigt eine Düsenanordnung der axialen Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 als Detail;
8 zeigt einen Schnitt durch eine radiale Kühlanordnung des Elektromotors aus 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
9 zeigt die Radialkühlanordnung von 8 in montiertem Zustand in einer perspektivischen Schnittdarstellung; und
10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors im Längsschnitt in einer perspektivischen Ansicht;
11 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors im Längsschnitt in einer perspektivischen Ansicht; und
12 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Antriebsanordnung mit einem Elektromotor gemäß der Erfindung.

Die 1 bis 9, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine elektrische Maschine 2 gemäß der Erfindung.
Eine elektrische Maschine 2 umfasst einen Stator 3 und einen Rotor 4, der relativ zum Stator 3 drehbar ist und eine damit verbundene Antriebswelle 5 antreibt, wenn die elektrische Maschine 2 bestromt wird. Der Stator 3 und der Rotor 4 sind in einem Motorgehäuse 6 angeordnet, wobei der Stator mit dem Motorgehäuse 6 drehfest verbunden ist und der Rotor in dem Gehäuse 6 um eine Drehachse A4 drehbar gelagert ist. Der Rotor 4 kann z.B. als ein auf der Antriebswelle 5 montiertes Rotorblechpaket ausgebildet sein. Die elektrische Maschine 2 kann als Synchron- oder Asynchronmaschine ausgeführt sein. Die Drehbewegung der Antriebswelle 5 kann auf eine beliebige, im Leistungspfad nachgelagerte Antriebseinheit, wie z. B. ein Getriebe oder eine Leistungsverzweigungseinheit, übertragen werden.
Das Gehäuse 6 umfasst einen im Wesentlichen zylindrisches Teil 16 und, an seinen entgegengesetzten Enden, ein erstes und ein zweites Gehäuseseitenteil 17, 18, die mit diesem verbunden sind. Es ist zu erkennen, dass die Antriebswelle 5 in den Gehäuseseitenteilen 17, 18 mittels Lager 20, 21 drehbar gelagert ist. Die Seitenteile 17, 18 können daher auch als Lagerschilde oder Endschilde bezeichnet werden. Die Befestigung der Seitenteile 17, 18 am zylindrischen Teil kann durch geeignete Verbindungsmittel, wie z. B. in entsprechende Bohrungen 22, 23 einzuschraubende Bolzen, oder durch Schweißen erfolgen. Optional kann ein hülsenförmiger Statorträger 19 mit dem Gehäuse 6 verbunden sein, wobei der Stator aber auch direkt mit dem Gehäuse verbunden sein kann. Zwischen den miteinander verbundenen Gehäuseteilen 16, 17, 18, 19 sind Dichtungen 24, 25, insbesondere O-Ringe, vorgesehen, die den vom Gehäuse 6 umschlossenen Motorraum 26 nach außen hin abdichten. Es versteht sich, dass das Gehäuse auch anders gestaltet sein kann, z.B. als topfförmiges Teil mit nur einer Öffnung, die durch ein deckelförmiges Teil verschlossen wird.
Eine elektrische Maschine 2 kann beispielsweise als Antriebsquelle zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs dienen und mittels einer Leistungselektronik, wie z.B. einem Pulswechselrichter mit integrierter elektronischer Steuereinheit (ECU), gesteuert werden. Die elektrische Maschine 2 kann von einer Stromsteuerungsquelle (nicht dargestellt) versorgt werden. Eine elektrische Maschine 2 kann in einem motorischen Modus betrieben werden, bei dem elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, um die Antriebswelle 5 und die damit antriebsmäßig verbundenen Komponenten anzutreiben, oder in einem Generatormodus, bei dem umgekehrt mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die dann in der Batterie gespeichert werden kann. In der vorliegenden Offenlegung wird die elektrische Maschine auch als Elektromotor bezeichnet.
Der Stator 3 umfasst eine elektrische Wicklung 7, die eine erste Endwicklung 8 an einer ersten Seite des Stators und eine zweite Endwicklung 9 an der entgegengesetzten zweiten Seite des Stators bildet. Der Stator kann über eine erste axiale Kühlanordnung 10, die sich axial neben der ersten Endwicklung 8 befindet, und eine zweite axiale Kühlanordnung 11, die sich axial neben der zweiten Endwicklung 9 befindet, mit einem Fluid, insbesondere Öl oder einem anderen Fluid mit hoher dielektrischer Durchschlagsfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und/oder spezifischer Wärmekapazität, besprüht werden. Die erste und zweite Kühlanordnung 10, 11 sind im Motorgehäuse 6 so angeordnet, dass sie sich mit den jeweiligen Statorendwicklungen 8, 9 radial überlappen. Dazu ist zumindest ein Abschnitt der axialen Kühlanordnung 10, 11, insbesondere die Düsen 12, zwischen dem Innendurchmesser d7 und dem Außendurchmesser D7 der elektrischen Wicklungen 7 bzw. der ersten und zweiten Statorendwicklungen 8, 9 angeordnet. Die erste und die zweite axiale Kühlanordnung 10, 11 sind in der vorliegenden Ausführungsform gleich aufgebaut. Daher wird eine der axialen Kühlanordnungen (10, 11) beispielhaft beschrieben, wobei die beschriebenen Merkmale selbstverständlich auch auf die andere der axialen Kühlanordnungen (11, 10) anwendbar sind. Es versteht sich jedoch, dass die axialen Kühlanordnungen auch voneinander abweichende Ausführungen haben können.
Die axiale Kühlanordnung 10, 11 weist eine Fluidkammer 13 auf, die durch ein kleines Fluidreservoir 14 gebildet wird, und eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Düsen 12 in einer Seitenfläche der Fluidkammer. Die Düsen 12 sind auf die jeweiligen Statorendwicklungen 8, 9 gerichtet, wobei die Düsenachsen A12 jeweils parallel zur Rotationsachse A4 verlaufen oder einen Winkel von bis zu 20° mit einer Parallelen zu dieser einschließen können. Der Sprühwinkel kann beispielsweise einen Winkel mit den Düsenachsen A12 von bis zu ± 45° einschließen.
Es ist insbesondere in den 2 und 3 zu erkennen, dass die Fluidkammer 13 durch ein Ringgehäuse gebildet ist, so dass sich die Antriebswelle 5 durch eine zentrale Durchgangsöffnung 15 der ringförmigen Kühlanordnung 10, 11 erstrecken kann. Das Ringgehäuse kann mit dem Motorgehäuse 6, insbesondere mit dem jeweiligen Seitenteil 17, 18 des Gehäuses 6 verbunden sein. Das Ringgehäuse definiert ein ringförmiges Reservoir 14 für die Kühlflüssigkeit, wobei die in Umfangsrichtung verteilten Düsen 12 zu den Statorendwicklungen 9, 10 gegenüberliegend angeordnet sind. Das Ringgehäuse umfasst einen mit dem Motorgehäuse 6 verbundenen Grundkörper 28 und eine ringförmige Abdeckplatte 29, die so an dem Grundkörper befestigt ist, dass das Reservoir 14 darin ausgebildet ist. Die Abdeckplatte 29 ist als Scheibenelement ausgebildet, das über Schraubverbindungen 30, 31 an dem Grundkörper 28 befestigt ist, wobei zwischen den miteinander verbundenen Teilen Dichtungen 32, 33 angeordnet sind, um das Reservoir 14 gegenüber dem Innenraum 26 des Motorgehäuses 6 abzudichten.
Das ringförmige Gehäuse umfasst ferner einen Einlass 34, durch den die Kühlflüssigkeit in das Reservoir 14 gepumpt werden kann. Eine Pumpe 35 (schematisch dargestellt) kann zur Versorgung der ersten und/oder zweiten axialen Kühlanordnung 10, 11 mit einer Kühlflüssigkeit vorgesehen sein. Das Fluid ist zur Kühlung und/oder Schmierung der Endwicklungen 8, 9 und anderer rotierender Komponenten des Elektromotors 2 vorgesehen. Als Kühlflüssigkeit kann beispielsweise ein Öl verwendet werden, das gegenüber einer anderen mit dem Elektromotor 6 verbundenen Antriebskomponente getrennt oder gemeinsam mit dieser verwendet werden kann.
Wie insbesondere in den 2, 5 und 7 zu sehen ist, ist jede Düse 12 mit einem Spiral-Merkmal 36 versehen, so dass die Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Spiral-Merkmale 36 zu der jeweiligen Düse 12 in Rotation versetzt wird. Der Flüssigkeitsstrom wird so in einen Sprühnebel aus kleinen Tröpfchen zerteilt, die eine besonders hohe Kühlleistung zur Kühlung der Endwicklungen 8, 9 und anderer Komponenten des Elektromotors haben. Wie insbesondere in 5 zu sehen ist, umfasst jedes Spiral-Merkmal 36 eine zentrale Durchgangsöffnung 37 und eine Vielzahl von spiralförmigen Kanälen 38, die sich bogenförmig von dieser Öffnung nach außen erstrecken. Die Anzahl und Form der spiralförmigen Kanäle 38 kann je nach Bedarf gestaltet werden, wobei eine Anzahl von zwei oder mehr spiralförmigen Kanälen verwendet werden kann, die in Umfangsrichtung verteilt sind. Der Innendurchmesser d37 der zentralen Öffnung 37 ist größer als der Innendurchmesser d12 der jeweiligen Düse 12. Die Spiral-Merkmale 36, die auch als Spiralelemente bezeichnet werden können, sind als Durchgangsöffnungen in einer Scheibe 39 vorgesehen, die mit der Deckplatte 29 verbunden ist.
Wie insbesondere in den 2, 6 und 7 zu sehen ist, umfasst die axiale Kühleinrichtung 13 außerdem optional eine Zuführplatte 40 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Zuführelementen 41. 7 zeigt eine Sprüherzeugungseinheit mit einer Düse 12, einem Spiralelement 36 und einem Zuführelement 41, die in axialer Richtung zur Düsenachse A12 ausgerichtet sind. So kann die Kühlflüssigkeit aus dem Reservoir 14 durch die Öffnungen des Zuführelements 41 in die Kanäle des Spiralelements 36 und dann zur Düse 12 fließen. Die Zuführelemente 41 wirken mit den Spiralelementen 36 so zusammen, dass die aus dem Reservoir 14 zugeführte Flüssigkeit einen geringeren Druck hat, wenn sie die Spiralelemente erreicht. Jedes Zuführelement 41 umfasst eine Vielzahl von Löchern 42, wobei jedes Loch mit einem radialen äußeren Ende 43 eines entsprechenden spiralförmigen Kanals 38 fluidisch verbunden ist. Somit entspricht die Anzahl der Löcher 42 der Anzahl der Kanäle 38.
Die Abdeckplatte 29, die Spiralmerkmalscheibe 39 und/oder die Zuführplatte 40 können aus Blech bestehen, wobei die jeweiligen Öffnungen z.B. durch Stanzen oder Laserschneiden in das Blech geschnitten werden können. Die Abdeckplatte 29, die Spiralmerkmalscheibe 39 und das Zuführplatte 40 bilden eine Sandwichstruktur, wobei die Platten durch geeignete Mittel, wie über den Umfang verteilte Schraubverbindungen 44, miteinander verbunden sein können. Das Fluid strömt durch die Zuführelemente 41 zu den Spiralelementen 36, wo es einen Drall- und Turbulenzeffekt erfährt, und tritt dann als Spray mit sehr feinen Tröpfchen aus der jeweiligen Düse 12 aus. Auf diese Weise werden die Geschwindigkeit und die Verteilung des Sprühnebels bei minimaler Pumpleistung und in kompakter Form verbessert.
Die elektrische Maschine 2 umfasst ferner eine erste und eine zweite radiale Kühlanordnung 50, 51, die in den 8 und 9 im Detail dargestellt sind. Die erste und zweite Kühlanordnung 50, 51 sind im Motorgehäuse 6 so angeordnet, dass sie die jeweiligen Statorendwicklungen 8, 9 axial überlappen. Dazu ist zumindest ein Abschnitt der Radialkühlanordnung 50, 51, insbesondere die Düsen 52, zwischen einer Seitenfläche 46, 47 des Stators 46 und dem axial äußeren Ende der jeweiligen Endwicklung 8, 9 angeordnet. Die erste und die zweite radiale Kühlanordnung 50, 51 sind untereinander gleich ausgebildet. Daher wird eine der radialen Kühlanordnungen (50, 51) beispielhaft beschrieben, wobei die beschriebenen Merkmale selbstverständlich auch für die andere radiale Kühlanordnung (51, 50) gelten. Es versteht sich jedoch, dass die radialen Kühlanordnungen auch voneinander abweichende Ausgestaltungen haben können.
Die radiale Kühlanordnung 50, 51 ist im Motorgehäuse 6 so angeordnet, dass sie die jeweilige Endwicklung 8, 9 umgibt. Die radiale Kühlanordnung 50, 51 umfasst ein ringförmiges Reservoir 53 im Trägerabschnitt 19 des Motorgehäuses 6, einen Einlass 54, durch den die Kühlflüssigkeit in das ringförmige Reservoir 53 gepumpt werden kann, und einen Hülsenabschnitt 55, der das ringförmige Reservoir 53 verschließt. In den 8 und 9 ist zu erkennen, dass die mehreren radialen Düsen 52 in dem Hülsenelement 55 vorgesehen sind. Jede Düse 52 ist mit einem entsprechenden Spiral-Merkmal 56 versehen, so dass die Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch das spiralförmige Merkmal zur Düse in eine Drehbewegung versetzt wird. Die Spiral-Merkmale 56 sind als eine Vielzahl von Öffnungen in einem Hülsenring 57 ausgebildet, wobei der Hülsenring an einer äußeren Umfangsfläche des Hülsenelements 55 so angeordnet ist, dass die Spiral-Merkmale 56 und die radialen Düsen 52 in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse A4 zueinander ausgerichtet sind. Die radiale Kühlanordnung 50, 51 umfasst optional einen Zuführring 58 mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilten Zuführelementen 59. Der Zuführring 58 ist so angeordnet, dass er den Hülsenring 57 umgibt, so dass die Vielzahl der Zuführelemente 59 und die Vielzahl der Spiral-Merkmale 56 zueinander ausgerichtet sind. Der Zuführring 58 wirkt mit den Spiralelementen 56 so zusammen, dass die aus dem Reservoir 53 zugeführte Flüssigkeit einen geringeren Druck hat, wenn sie die Spiralelemente erreicht. Jedes Zuführelement 59 kann eine Vielzahl von Löchern aufweisen, wobei jedes Loch mit einem äu-ßeren Ende der spiralförmigen Kanäle des jeweiligen Spiralelements 56 fluidisch verbunden ist, um dieses mit Fluid zu versorgen. Die Zuführelemente 59 und die Spiralelemente 56 der radialen Kühlanordnungen 50, 51 können wie in den 5, 6 bzw. 7 dargestellt ausgebildet sein.
Das Hülsenelement 55, der Hülsenring 57 und der Zuführring 58 bilden eine Sandwichstruktur. Das Fluid strömt durch die Zuführelemente 59 zu den Spiralelementen 56, wo es einen Drall- und Turbulenzeffekt erfährt, und tritt dann als Spray mit sehr feinen Tröpfchen aus der jeweiligen Düse 52 aus. Das Hülsenelement 55, der Hülsenring 57 und/oder der Zuführring 58 können aus Blech hergestellt sein, wobei die jeweiligen Öffnungen z.B. durch Stanzen oder Laserschneiden in das Blech geschnitten werden können. Der Einlass 54 der radialen Kühlanordnung 50, 51 kann an dieselbe Pumpe 35 angeschlossen werden wie die erste und/oder zweite axiale Kühlanordnung 10, 11.
Jede der ersten und zweiten axialen Kühlanordnungen 10, 11 sowie der ersten und zweiten radialen Kühlanordnungen 50, 51 des Elektromotors 2 kann durch ein Verfahren zum Kühlen so gesteuert werden, dass die jeweilige Kühlanordnung 10, 11, 50, 51 von der steuerbaren Pumpe 35 in Abhängigkeit von mindestens einem der Faktoren Drehmoment, Drehzahl, Temperatur und Reaktionszeit des Elektromotors 2 mit Kühlflüssigkeit versorgt wird.
Die Steuerung der Kühlflüssigkeitsmenge während des Betriebs ermöglicht eine Verringerung des Energieverbrauchs beim Pumpen, indem der Druck an die sich ändernde temperaturbedingte Viskosität und den Kühlbedarf angepasst wird, die sich während der wechselnden Arbeitszyklen des Systems ständig ändern. Insbesondere können Algorithmen auf der Grundlage von Sensorsignalen und Referenztabellen verwendet werden, die in der Lage sind, die Mindestanforderungen für die Kühlung zu bestimmen - und somit den Energieverbrauch zu senken. So kann beispielsweise der Druck der Pumpe 35 bei hohen Temperaturen des Elektromotors 2 in einem Hochdruckmodus und bei niedrigen Temperaturen des Elektromotors in einem Niederdruckmodus gesteuert werden. Beispielsweise kann die Pumpe oberhalb einer Temperatur von 150 °C eines der Bauteile des Elektromotors in einem Hochdruckmodus gesteuert werden, z. B. über 2 bar. Unterhalb einer Temperatur von 150°C eines der Bauteile kann die Pumpe in einem Niederdruckmodus, z. B. unter 2 bar, gesteuert werden.
10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotors 2 in einem Längsschnitt in einer perspektivischen Ansicht. Diese Ausführungsform entspricht weitgehend der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsform, so dass auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Dabei sind die gleichen bzw. einander entsprechenden Details mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den obigen Figuren.
Eine Besonderheit der Ausführungsform gemäß 10 besteht darin, dass die Gehäuseseitenteile 17, 18 einstückig mit einer jeweiligen Fluidkammer 13 ausgebildet sind. Mit anderen Worten umfassen die Gehäuseseitenteile 17, 18, einstückig, einen äußeren Ringabschnitt 48 und einen inneren Ringabschnitt 49, zwischen denen das ringförmige Reservoir 14 für die Kühlflüssigkeit ausgebildet ist. Das ringförmige Reservoir 14 kann durch eine Abdeckplatte 29 verschlossen werden, mit der ein Zuführelement 41 verbunden ist, wie oben im Zusammenhang mit den 1 bis 9 beschrieben.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Elektromotors 2 gemäß der Erfindung. Diese Ausführungsform entspricht weitgehend der in 10 gezeigten Ausführungsform, wobei auf die obige Beschreibung der 10 bzw. der 1 bis 9 verwiesen wird. Hierin sind die gleichen bzw. entsprechenden Einzelheiten mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den obigen Figuren.
Eine Besonderheit der Ausführungsform gemäß 11 ist, dass die Gehäuseseitenteile 17, 18 so geformt sind, dass sie die jeweilige Fluidkammer 13 einstückig einschließen. Mit anderen Worten, die Gehäuseseitenteile 17, 18 umfassen einstückig einen äußeren Ringabschnitt 48 und einen inneren Ringabschnitt 49, zwischen denen das ringförmige Reservoir 14 für die Kühlflüssigkeit ausgebildet ist. Das ringförmige Reservoir 14 kann durch eine Abdeckplatte 29 verschlossen werden, mit der, wie oben beschrieben, ein Zuführelement 41 verbunden ist. In dieser Ausführungsform wird die Abdeckplatte 29 in die zwischen dem äußeren und dem inneren Ringteil 48, 49 gebildete Kammer eingesetzt. Das Zuführelement 41 ist durch entsprechende Dichtungen 32, 33, 27, 27' abgedichtet.
12 zeigt eine elektrische Antriebsanordnung 60, die auch kurz als Elektro-Antrieb bezeichnet werden kann. Die elektrische Antriebsanordnung 60 umfasst eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 2, wie sie in den 1 bis 9 oder in 10 oder 11 dargestellt ist, und eine von der elektrischen Maschine 2 angetriebene Getriebeeinheit 61.
Das von der elektrischen Maschine 2 in die Getriebeeinheit 61 eingeleitete Drehmoment kann mittels der ersten Kupplungsanordnung 62 oder der zweiten Kupplungsanordnung 62' entweder über die erste Getriebestufe 64 oder die zweite Getriebestufe 64' auf die Zwischenwelle 63 übertragen werden, so dass das Differentialgetriebe 65 und die zugehörige Antriebsachse 66 des Kraftfahrzeugs in zwei unterschiedlichen Drehzahlbereichen angetrieben werden können. Die Zwischenwelle 63 ist mit einem Differentialträger 67 des Differentialgetriebes 65 antriebsmäßig verbunden. Mittels des Differentialgetriebes 65 wird das eingeleitete Drehmoment auf die beiden Seitenwellen 68, 68' zum Antreiben der Fahrzeugräder 69, 69' aufgeteilt.
Bezugszeichenliste

2: elektrische Maschine
3: Stator
4: Rotor
5: Antriebswelle
6: Motorgehäuse
7: elektrische Wicklung
8: erste Endwicklung
9: zweite Endwicklung
10: erste axiale Kühlanordnung
11: zweite axiale Kühlanordnung
12: Düsen
13: Fluidkammer
14: Reservoir
15: Durchgangsöffnung
16: zylindrischer Teil
17: Seitenteil
18: Seitenteil
19: Statorträger
20, 21: Lager
22, 23: Bohrung
24, 25: Dichtung
26: Motorraum
27, 27': Dichtung
28: Grundkörper
29: Abdeckplatte
30: Gewindeloch
31: Schraube
32, 33: Dichtung
34: Einlass
35: Pumpe
36: Spiral-Merkmal
37: Öffnung
38: Kanal
39: Scheibe
40: Zuführplatte
41: Zuführelement
42: Loch
43: äußeres Ende
44: Schraubverbindung
46, 47: Seitenfläche
48, 49: Ringabschnitt
50: erste radiale Kühlanordnung
51: zweite radiale Kühlanordnung
52: Düse
53: Reservoir
54: Einlass
55: Hülsenelement
56: Spiral-Merkmale
57: Hülsenring
58: Zuführring
59: Zuführelement
60: Elektro-Antriebsanordnung
61: Übertragungseinheit
62, 62': Kupplungsanordnung
63: Zwischenwelle
64, 64': Übertragungsstufe
65: Differentialgetriebe
66: Antriebsachse
67: Differentialträger
68: Seitenwelle
69: Rad
A: Achse
D, d: Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5682074 B [0002]
WO 2018001608 A1 [0003]
US 6639334 B2 [0004]
US 20190006914 A1 [0005]
WO 2020069744 A1 [0006]

Claims

Elektromotor umfassend: ein Motorgehäuse (6), einen Stator (3), der mit dem Motorgehäuse (6) verbunden ist, wobei der Stator (3) erste Statorendwicklungen (8) und zweite Statorendwicklungen (9) aufweist, einen Rotor (4), der relativ zum Stator (3) drehbar ist, eine mit dem Rotor (4) drehfest verbundene Antriebswelle (5), wobei die Antriebswelle (5) im Motorgehäuse (6) um eine Drehachse (A4) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Kühlanordnung (10, 11) axial benachbart und radial überlappend zu einer der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) angeordnet ist, wobei die axiale Kühlanordnung (10, 11) eine Fluidkammer (14) mit einer Vielzahl von Düsen (12) umfasst, die in Umfangsrichtung verteilt und auf die eine der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) gerichtet sind.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (13) im Motorgehäuse (6) koaxial zur Antriebswelle (5) angeordnet ist und ein ringförmiges Reservoir (14) definiert, wobei die Fluidkammer (13) einen Einlass (34), durch den das Kühlfluid in das ringförmige Reservoir (14) gepumpt werden kann, und einen Deckelabschnitt (29), der das ringförmige Reservoir (14) verschließt, aufweist, wobei die mehreren Düsen (12) in dem Deckelabschnitt (29) so angeordnet sind, dass sie der einen der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) zugewandt sind.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelabschnitt (29) fest mit einem Grundkörper (28) der Fluidkammer (13) verbunden ist, wodurch das ringförmige Reservoir (14) gebildet wird, wobei Dichtungsmittel (32, 33) zum Abdichten des ringförmigen Reservoirs (14) vorgesehen sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) durch eine zentrale Durchgangsöffnung (15) der axialen Kühlanordnung (10, 11) verläuft.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (12) jeweils mit Spiral-Merkmalen (36) versehen sind, so dass die Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Spiral-Merkmale (36) zu den jeweiligen Düsen (12) in Drehung versetzt wird.
Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiral-Merkmale (36) als eine Vielzahl von unrunden Öffnungen in einer ringförmigen Scheibe (39) ausgebildet sind, wobei die ringförmige Scheibe (39) mit dem Deckelabschnitt (29) so verbunden ist, dass die Spiral-Merkmale (36) an den Düsen (12) ausgerichtet sind.
Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiral-Merkmale (36) jeweils eine zentrale Öffnung (37) und eine Vielzahl von spiralförmigen Kanälen (38) umfassen, die sich davon radial nach au-ßen erstrecken, wobei ein Durchmesser (d37) der zentralen Öffnung (37) der Spiral-Merkmale (36) größer ist als ein Durchmesser (d12) der jeweiligen Düse (12) in dem Deckelabschnitt (29).
Elektromotor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Kühlanordnung (10, 11) eine Zuführplatte (40) mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Zuführelementen (41) umfasst, wobei die Vielzahl von Zuführelementen (41) an der Vielzahl von Spiral-Merkmalen (36) ausgerichtet ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Kühlanordnung (50, 51) in dem Motorgehäuse (6) radial außerhalb und axial überlappend mit einer von der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) angeordnet ist, wobei die radiale Kühlanordnung (50, 51) eine Vielzahl von radialen Düsen (52) umfasst, die über den Umfang verteilt und radial nach innen in Richtung der einen von der ersten und zweiten Statorendwicklungen (8, 9) ausgerichtet sind.
Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Kühlanordnung (50, 51) ein im Motorgehäuse (6) angeordnetes ringförmiges Reservoir (53), einen Einlass (54), durch den das Kühlfluid in das ringförmige Reservoir (53) eingeleitet werden kann, und ein das ringförmige Reservoir (53) verschließendes Hülsenelement (55) umfasst, wobei die Mehrzahl der radialen Düsen (52) in dem Hülsenelement (55) vorgesehen sind.
Elektromotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (52) jeweils mit Spiral-Merkmalen (56) versehen sind, so dass das Kühlfluid beim Durchgang durch die Spiral-Merkmale (56) zu den jeweiligen radialen Düsen (52) in eine Drehbewegung versetzt wird, wobei die Spiral-Merkmale (56) als eine Vielzahl von unrunden Löchern in einem Hülsenring (57) ausgebildet sind, wobei der Hülsenring (57) an einer äu-ßeren Umfangsfläche des Hülsenelements (55) so angeordnet ist, dass die Spiral-Merkmale (56) an den radialen Düsen (52) ausgerichtet sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Kühlanordnung (50, 51) einen Zuführring (58) umfasst, der eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Zuführelementen (59) aufweist, wobei der Zuführring (58) so angeordnet ist, dass er den Hülsenring (57) so umgibt, dass die Vielzahl von Zuführelementen (59) an der Vielzahl von Spiral-Merkmalen (56) ausgerichtet ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer von dem Einlass (34) der axialen Kühlanordnungen (10, 11) oder dem Einlass (54) der radialen Kühlanordnungen (50, 51) mit einer Fluidpumpe (35) verbunden ist, die zum Pumpen von Kühlfluid in die jeweilige Fluidkammer (13, 53) ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste axiale Kühlanordnung (10) gegenüber den ersten Statorendwicklungen (8) und eine zweite axiale Kühlanordnung (11) gegenüber den zweiten Statorendwicklungen (9) vorgesehen ist, und/oder dass eine erste radiale Kühlanordnung (50) vorgesehen ist, die die ersten Statorendwicklungen (8) umgibt, und eine zweite radiale Kühlanordnung (51) vorgesehen ist, die die zweiten Statorendwicklungen (9) umgibt.
Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Kühlanordnungen (10, 11) von einer steuerbaren Pumpe (35) in Abhängigkeit von mindestens einem der Parameter Drehmoment, Drehzahl, Temperatur und Reaktionszeit des Elektromotors (2) mit Kühlfluid versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Pumpe (35) bei hohen Temperaturen des Elektromotors (2) in einem Hochdruckmodus und bei niedrigen Temperaturen des Elektromotors (2) in einem Niederdruckmodus gesteuert wird.