WO2022017559A1 - Housing for an electric motor, and electric drive unit - Google Patents

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WO2022017559A1
WO2022017559A1 PCT/DE2021/100580 DE2021100580W WO2022017559A1 WO 2022017559 A1 WO2022017559 A1 WO 2022017559A1 DE 2021100580 W DE2021100580 W DE 2021100580W WO 2022017559 A1 WO2022017559 A1 WO 2022017559A1
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cooling jacket
housing
axial
electric motor
main housing
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PCT/DE2021/100580
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Marcel Peltrie
Philipp Storner
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Definitions

  • the application relates to a housing for an electric motor, the housing having a main housing with a cylindrical inner section.
  • a cooling jacket with a cylindrical inner area is provided in the cylindrical inner section, in which a stator of the electric motor can be used for fastening and cooling.
  • the main housing has an axial mounting hole for inserting the cooling jacket into the inner cylindrical portion, the cooling jacket having a cooling jacket flange with which the cooling jacket is screwed to the main housing for axial securing.
  • Housings for electric motors and electric drive units are known, in which case the installation space required is also characterized by the associated gear arrangement in addition to accommodating the electric motor.
  • additional installation space is required due to the power electronics, which generally have a flat design and are regularly arranged tangentially to the electric motor in the housing.
  • the assembly of the stator of the electric motor does not usually take place via the mechanical output side of the electric motor, but via the opposite side, on which the rotor of the electric motor is usually secured with a floating bearing.
  • the stator is cooled on the outside by means of a cooling jacket that is pressed onto the stator.
  • the cooling jacket itself is fastened inside the housing with a screw flange in order to transfer the torque from the stator to the housing.
  • the opening in the housing for the electric motor is closed with a flange cover, which is usually sealed with a pasty sealant.
  • the object is achieved by a housing for an electric motor, where the housing has a main housing with a cylindrical inner portion.
  • a cooling jacket with a cylindrical inner area in which a stator of the electric motor can be used for attachment and cooling.
  • the main housing has an axial mounting opening for inserting the cooling jacket into the cylindrical inner section, the cooling jacket having a cooling jacket flange with which the cooling jacket is screwed to the main housing for axial and preferably also for radial securing. It is proposed that the cooling jacket flange closes the axial mounting opening of the main housing as part of the housing, and a first radial seal is provided between the cooling jacket flange and the zy-cylindrical inner section of the main housing in the region of the cooling jacket flange.
  • axial refers to the main axis of the cylindrical inner section of the main housing, it being possible for the main axis in the axial alignment to also be provided at the same time as the axis of rotation for a rotor of the electric motor.
  • radial refers to directions that are perpendicular to axial directions and thus perpendicular to the main axis mentioned or also to the axis of rotation of the rotor.
  • the cooling jacket is inserted by pushing it in the axial direction via the axial assembly opening into the cylindrical inner section, which has a circular basic shape.
  • the axial assembly opening is the cross-section of the cylindrical inner portion completely free for this.
  • the diameter of the inner cylindrical portion may increase or decrease along the length along the major axis according to the requirements of the demolding requirements of a casting.
  • the cooling jacket forms an outer surface of the housing at least in the area of the coolant flange. Consequently, the first, radial seal, which for example can be in the form of an O-ring, a seal which seals the housing to the outside from the environment.
  • the cooling jacket for a stator which closes the main housing, in combination with the first, radial seal enables a significantly reduced installation space for the housing, since in this way there is no axial seal on the main housing, for example in the form of a sealing paste applied to the flange. necessary is. Furthermore, by closing the housing through the cooling jacket, an additional flange for closing the cylindrical inner portion of the main housing can be avoided, both of which lead to a reduced overall space, particularly in the radial direction of the housing, in the area of the intended electric motor.
  • the cooling jacket is secured by a screw connection to the main housing, the fuse also serving to absorb the torque which is transmitted to the cooling jacket via a stator inserted into the cooling jacket.
  • the screw connection is preferably provided radially outside of the first radial seal. Due to the radial seal, the number of screwing positions on the cooling jacket flange can be reduced compared to an axial seal, since the requirements for a uniform contact pressure over the circumference for an axial seal are avoided.
  • the cooling jacket flange closes the axial mounting opening of the main housing by means of an axial, circumferential contact between the main housing and the cooling jacket flange.
  • the cooling jacket flange preferably protrudes radially beyond the contour of the cylindrical inner section and correspondingly also beyond the inserted area of the cooling jacket.
  • the cooling jacket flange therefore preferably forms a stop in the form of circumferential contact with the main housing, in particular with the axial one Edge of the main housing, whereby the cooling jacket flange with the main housing closes the housing to the outside.
  • the axial, peripheral contact has a minimum width of less than 4 mm in places.
  • a corresponding minimum width of the circumferential contact which preferably has a minimum width of at least 2 mm, allows a sufficient contact area for power transmission from the cooling jacket to the main housing.
  • the cooling jacket flange can have a width that exceeds the minimum width.
  • the area of the minimum width can further minimize the installation space requirement in partial areas along the circumference.
  • the positions of through-holes in the cooling jacket flange can be selected accordingly.
  • the cooling jacket has a cover structure axially, which closes off the cylindrical inner section on the side of the cooling jacket flange axially outwards and forms an axial outer wall of the housing at least in some areas.
  • the cooling jacket closes the cross-sectional area of the cylindrical inner section in which the cooling jacket itself is inserted, to the extent that the cover structure forms an axial outer surface of the housing, at least in some areas. Further housing parts can thus be provided, which form an axial outer wall of the housing in the projection of the cylindrical inner section. The use of additional axial covers can be avoided or minimized by means of the cover structure.
  • the cover structure includes a bearing seat for a rotor of the electric motor.
  • the bearing forces can be introduced directly into the main housing via the cooling jacket, whereby the connection are minimized during power transmission.
  • the installation space requirement can be reduced by the bearing seat in the cooling jacket.
  • the cover structure has at least one axial opening for a rotor of the electric motor and/or at least one electrical line to pass through, with the housing comprising at least one axial assembly cover which is screwed to the cooling jacket and the axial opening or the axial openings of the cover structure of the cooling jacket closed.
  • An axial opening for the passage of a rotor can be provided in particular in the area of a bearing seat, in order to enable, for example, the use of a rotor position encoder, in particular axially outside the cover structure.
  • the rotor position sensor can preferably be mounted on the outer side of the cover structure of the cooling jacket.
  • an axial opening for the passage of an electrical line or a cable harness for the transmission of sensor signals can be provided.
  • assembly or electrical contacting of a stator pressed into the cooling jacket can also take place via the axial opening, so that the electrical interfaces can be connected to the stator via the axial opening.
  • the axial opening or the axial openings can be closed by means of the axial assembly cover, which is preferably sealed with an axial seal. It is preferred if the axial assembly cover is screwed to the cooling jacket, in particular to the cover structure of the cooling jacket. Furthermore, the axial assembly cover preferably covers electrical lines and sensors. The axial assembly cover preferably lies within the contour of the cooling jacket or the cooling jacket flange and preferably forms the axial outer surface of the housing in the area of the cylindrical inner section in addition to the cover structure.
  • a cooling volume is provided between the cooling jacket and the cylindrical inner section for liquid cooling, where wherein the cooling volume is sealed towards the cooling jacket flange by a second, radial seal.
  • a second, radial seal It is therefore possible, for example, to use two identical sealing rings, preferably O-rings. These are preferably expanded to slightly graduated diameters. The seal is thus simplified overall and more cost-effective.
  • a coolant flow can preferably be applied to the cooling volume between the cooling jacket and the main housing by means of a radial inlet and a radial outlet in the main housing.
  • cooling volume is sealed by a third, radial seal on the side facing away from the cooling jacket flange.
  • a third, radial seal on the side facing away from the cooling jacket flange.
  • three identical radial seals or sealing rings preferably O-rings, can be used. These are preferably expanded to slightly graduated diameters.
  • the cooling jacket has a first, radial opening between the first, radial seal and the second, radial seal. This enables a simple connection to the electric motor provided in the cooling jacket, in particular with a Sta tor provided in the cooling jacket. Therefore, electrical lines for power transmission and/or signal transmission can be routed out of the cooling jacket via the radial opening of the cooling jacket.
  • the radial opening is preferably connected to an axial opening, so that the radial opening can be used from both sides of the axial opening.
  • the first, radial opening is divided in two, with one part being arranged on each side of the cover structure of the cooling jacket.
  • the main housing has a second, radial opening to the inner cylindrical section, which corresponds to the first, radial opening of the cooling jacket. Accordingly, electrical lines for the power Transmission and/or signal transmission via the radial openings in the cooling jacket and the main housing can be fed out or in, so that the housing can be used to easily connect an electric motor to power electronics, which can preferably be attached to the main housing adjacent to the cylindrical inner section. is possible. Furthermore, as a result, large-area covers can be dispensed with, so that a weight saving can also be achieved.
  • an electric drive unit with an electric motor in a housing according to one of claims 1 to 9, wherein the stator of the electric motor is pressed into the cooling jacket, wherein at least one electric line for a power supply of the electric motor and/or at least one electric Line for signals are passed through a first, radial opening of the cooling jacket and a second, radial opening of the cylindrical inner portion of the main housing.
  • the electric drive unit can be designed in a particularly compact design, and weight savings can also be achieved.
  • the number of construction parts can also be minimized.
  • the electrical and signaling connection of the electric motor to electronics or power electronics can be implemented in a simple manner via the first and second, radial opening.
  • the second, radial opening preferably leads to an area on the main housing that is provided for the power electronics, which can be closed with a separate cover, so that no sealing is required when passing through the first and second, radial opening.
  • each part of a corre-sponding and tolerance-compensating plug connection is performed, which at one Assembly of the power electronics after assembly of the electric motor when Einset zen the power electronics can be engaged with each other, so that the electrical line or electrical lines can be guided by means of the connector through the corresponding first and second radial opening.
  • the connector on the power electronics side is preferably assembled directly on the circuit board.
  • FIG. 1 shows a housing for an electric motor in a sectional view
  • Figure 2 shows a cooling jacket and an axial assembly cover
  • FIG. 3 shows a main housing with a cooling jacket and an axial assembly cover in an exploded view
  • FIG. 4 shows a main housing and a cooling jacket in a plan view
  • Figure 5 shows a main body and electric lines of a power electronics
  • FIG. 6 shows an electric drive unit with an electric motor in a housing.
  • FIG. 1 shows an advantageous embodiment of a housing 1 for an electrical cal drive unit 20 in a sectional view.
  • the housing 1 is made up of several parts and has a main housing 2 which is closed with several covers 25 .
  • the housing 1 serves to accommodate an electric motor 21, a Power electronics 26 and a gear 27, see also Figure 6.
  • a cylindrical inner portion 3 is provided for receiving the electric motor 21 see, which can be inserted through an axial mounting hole 4.
  • the main axis of the cylindrical inner section 3 is provided as the axis of rotation 19 of the electric motor 21 .
  • Directional indications that are parallel to the axis of rotation 19 with respect to the housing 1 are axial, whereas directional indications perpendicular to the axis of rotation 19 are radial.
  • a cooling jacket 5 is inserted via the axial Mon day opening 4, which has a cylindrical inner region 6 for a stator 22 of the electric motor 21.
  • the cooling jacket 5 forms on its outside with the cylindrical inner section 3 of the main housing 2 a cooling volume 16 through which a coolant can flow.
  • the cooling jacket 5 has windings 29 for a uniform flow of coolant through the cooling volume 16 .
  • the cooling volume 16 extends along the axis of rotation 19 in the form of a hollow cylinder, in which the windings 29 are arranged, and is between the cooling jacket 5 and the main housing 2 by a second, radial seal 11 and on the other side by a third, radial seal 12 limited and sealed.
  • the second and third radial seals 11, 12 are each an annular seal, for example an O-ring.
  • the main housing 2 preferably has a radial inlet and a radial outlet for the cooling volume 16, which allow coolant to flow in the cooling volume 16 between the second, radial seal 11 and third, radial seal 12 along the turns 29 of the cooling jacket 5.
  • the cooling jacket 5 has a cooling jacket flange 7 which has through bores 31 distributed over the circumference for screwing to the main housing 2 by means of screws 28 .
  • the cooling jacket flange 7 rests on the axial edge of the main housing 2 around the axial mounting opening 4, and thus closes the axia le mounting opening 4 via an axial, circumferential contact 9.
  • radial seal 10 is provided, which protects against environmental influences and possibly also pressure-tight closure of the housing 1 on the cooling jacket flange 7 ensures.
  • Securing the cooling jacket 5 to the main housing 2 leads not only to the closure of the housing 1 but also to a non-rotatable fixing and securing of the axial and radial position of the cooling jacket 5, so that torques can be transmitted from an electric motor 21 to the main housing 2 via the cooling jacket 5.
  • the cylindrical part of the cooling jacket 5 in the inner section 3 of the main housing 2 assumes the main radial guidance or securing of the cooling jacket.
  • the cooling jacket 5 has an integral cover structure 8, which forms part of the outer wall of the housing 1 with the cooling jacket flange 7 and protects the interior of the housing 1 from environmental influences.
  • two axial openings 14 are provided in the cover structure 8 (see also FIG. 2), which are closed by an axial assembly cover 15.
  • One of the two axial openings 14 is provided for the passage of a rotor shaft 30 of a rotor 23 which can be mounted on a bearing seat 13 in the cover structure 8 .
  • FIG. 2 shows the cooling jacket 5 and the axial assembly cover 15 in a view in which the surfaces which form the outside in this area of the housing 1 can be seen. Accordingly, the cover structure 8 of the cooling jacket 5 with various struts within the cooling jacket flange 7 can be seen.
  • Farther on is the arrangement of the through-holes 31 on the cooling jacket flange 7, which shows an uneven distribution of a comparatively small number of through-holes 31 for screwing or securing the cooling jacket 5. Since the first, radial seal 10 seals the housing 1 independently of the distribution of the pressure forces on the axial, circumferential contact 9, bottlenecks in the installation space can be avoided by the arrangement of the through bores 31 or the screw points. In alternative exemplary embodiments, a uniform distribution can also be provided.
  • the width of the axial, peripheral contact 9 corresponds to the wall thickness of the main housing 2 in this area and can preferably be less than 2 mm in sections with a minimal width. sections minimum width can be interrupted at the screw points by locally enlarged contact surfaces, so that a greater width of the axial, circumferential contact 9 can be provided in the area of the through-holes 31 or the screw points.
  • the two axial openings 14 in the cover structure 8 can be seen in FIG.
  • the axial openings 14 for a rotor shaft 30 that can be seen in FIG to connect electrical power or to connect it to a stator 22 in the cooling jacket 5 .
  • sensors 32 for example a rotor position sensor or a speed sensor, can be provided on the cover structure 8 of the cooling jacket 5.
  • the electrical lines 24 for the transmission of the measurement data from the sensor system 32 can be routed out of the cooling jacket 5 via a first, radial opening 17, if necessary using a plug connection.
  • the sensor system 32 like the two axial openings 14, is closed by an axial assembly cover 15, which can be screwed to an axial seal 34 with the cover structure 8 of the cooling jacket 5.
  • FIG. 3 shows a cooling jacket 5 which is partially inserted into the cylindrical inner section 3 of the main housing 2.
  • FIG. Due to the three radial seals 10, 11, 12, the cooling jacket 5 can be installed very easily by pushing in the cooling jacket 5 until the cooling jacket flange 7 forms an axial, circumferential contact 9 with the axial end face of the main housing 2, so that an axial stop is reached is.
  • a correct, rotational alignment of the cooling jacket 5 in the main housing 2 can be recognized in a simple manner by the uneven distribution of the screw positions, see also FIG.
  • the cooling jacket 5 can be secured by means of a screw connection, the first, radial seal 10, which in this exemplary embodiment is in a circumferential groove in the Cooling jacket is placed, automatically forms a sealing contact with the main body 2 during assembly.
  • the bearing seat 13 integrated in the cover structure 8 of the cooling jacket 5 is simultaneously also secured in a stationary manner and is set up to absorb bearing forces.
  • the axial assembly cover 15 can be closed after the electrical connections provided in the housing 1 have been connected.
  • FIG. 4 shows the main housing 2 with the cooling jacket 5 not inserted in a top view, the part of the main housing 2 which is provided for power electronics 26 of an electric drive unit 20 being visible without the cover 25 .
  • the connection between the electric motor 21 provided in the cooling jacket 5 and the power electronics 26 provided outside of the cylindrical inner section 3 of the main housing 2 can be established via a first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 between the cooling volume 16 and the first, radial seal 10 and a second, radial opening 18 may be provided in the main housing 18, the first, radial opening 17 and the second, radial opening 18 in the assembled state of the cooling jacket means 5 at least partially overlap and correspond accordingly.
  • FIG. 5 shows the power electronics 26 of an electric drive unit 20, which is placed on the main housing 2 from above.
  • the electrical lines 24 in the form of a wiring harness for sensor data and busbars for high-voltage AC can be routed through the second, radial opening 18 and the first, radial opening 17 into the connection space 33 .
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an electric drive unit 20 in a housing 1 in a sectional illustration, the electric drive unit 20 comprising an electric motor 21 with the axis of rotation 19 .
  • the electric motor 21 includes a stator 22 which is pressed into the cylindrical inner region 6 of the cooling jacket 5 so that the stator 22 is fixed relative to the cooling jacket 5 and has a large thermal contact area on the outside of the cooling jacket 5 's.
  • the rotor 23 of the electric motor 21 is arranged, wherein the rotor shaft 30 of the rotor 23 is rotatable in the housing 1 about the axis of rotation 19 gela siege. It is supported by two roller bearings 35, the right roller bearing 35 in FIG.
  • the right-hand side in the illustration in FIG. 6 represents the mechanical output side of the electric motor 21, which is also referred to as the A shield.
  • a transmission 27 is arranged behind the A-plate.
  • the left side in this illustration is also referred to as the B shield.
  • the assembly of the electromobility sector 21 and accordingly also the assembly of the cooling jacket 5 takes place on the side of the B-shield via the assembly opening 4, which allows access to the nikför-shaped, cylindrical inner section 3 of the flap housing 2.
  • the electric motor 21 can be correspondingly pushed together with the cooling jacket 5 along the axis of rotation 19 axially into the cylindrical inner portion 3 during assembly.
  • the axial assembly opening 4 is closed by the cooling jacket 5 itself, in particular by the cover structure 8 and the cooling jacket flange 7.
  • a large-area cover component in the area of the B-shield can therefore be dispensed with, which correspondingly leads to savings in assembly and weight.
  • the first, radial seal 10 enables the housing 1 or the dry connection space 33 to be sealed without the need for pressure forces through the cooling jacket flange 7, so that the cooling jacket flange 7 can only be used at a few points for torque transmission. tion of the stator 22 and for the transmission of the bearing forces from the bearing seat 13 to the main housing 2, a screw connection is necessary for securing.
  • the flange width for sealing the mounting opening 4 can be reduced by avoiding an axial seal, so that the width of the contact surface can be minimized to the order of magnitude of the wall thickness of the main housing 2 .
  • the necessary installation space of the housing 1 in the area of the assembly opening 4 can be significantly reduced in the radial direction.
  • the use of the cooling jacket 5 to close the assembly opening 4 avoids an additional cover flange, as a result of which the axial space requirement or the axial dimensions can also be reduced.
  • the rotor 23 is preferably first inserted into the axial assembly opening 4 and then the stator 22 pressed with the cooling jacket 5 is also pushed into the axial assembly opening 4 via the rotor 23.
  • the cooling jacket 5 is then secured to the cooling jacket flange 7 by means of screws 28 on the main housing 2.
  • the fixed bearing on the A-shield can be formed with the aid of a retaining ring 36 which is pushed over the pinion 37 of the rotor shaft 30 .
  • the electrical power is transmitted to the stator 22 by power electronics 26, which are arranged above the electric motor 21 between the main housing 2 and the cover 25 in FIG.
  • various signals are to be transmitted from a sensor system 32 to the power electronics system 26 .
  • the electric drive unit 20 has, among other things, a rotor position transmitter as a sensor system 32 , which is accommodated axially on the outside on the cover structure 8 .
  • signals from sensors 32 on or in the stator 22, for example the temperature of the stator 22, can be detected, which lines are also transmitted by means of electrical lines 24 or a cable harness to the power electronics 26.
  • the electrical lines 24 are connected to the stator 22 in a connection space 33 which extends between the stator 22 and the cover structure 8 .
  • the electrical lines 24 can be routed from the connection space 33 via a first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 and a second, radial opening 18 in the main housing 2 to power electronics 26, see Figure 4.
  • the electrical lines 24 for the signals of the sensors 22 are also routed from the outer side of the cover structure 8 to the power electronics 26, with the electrical lines 24 being routed through an axial opening 14 in the cover structure 8.
  • the axial opening 14 in the cover structure 8 of the cooling jacket 5 also allows the LV and HV-AC interfaces in the connection space 33 to be connected to the stator 22.
  • electrical cables 24 can already be connected to the Power electronics 26 are plugged in to allow access to any connector.
  • busbars as electrical lines 24 can be guided through the second, radial opening 18 in the main housing 2 and the first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 into the connection space 33, where they connect to the connections via the axial opening 14 can be connected to the stator 22.
  • the plug-in contacts of a plug-in connection can also be used as electrical lines 24 which are routed through the first, radial opening 17 and second, radial opening 18 .
  • the axial assembly cover 15 covers the axial openings 14 for access to the connection space 33 and the passage for the rotor shaft 30 and the sensors 32, and is screwed together with an axial seal 34 on the cover structure 8 of the cooling jacket 5.
  • the axial assembly cover 15 no longer has to span the signal interface to the power electronics since this is routed directly to the power electronics 26 via the first and second, radial openings 17 , 18 .

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

The invention relates to a housing (1) for an electric motor (21). The housing (1) comprises a main housing (2) having a cylindrical inner portion (3). A cooling jacket (5) having a cylindrical inner region (6), in which a stator (22) of the electric motor (21) can be inserted for fastening and cooling, is provided in the cylindrical inner portion (3). The main housing (2) has a first, axial mounting opening (4) for the insertion of the cooling jacket (5) into the cylindrical inner portion (3). The cooling jacket (5) has a cooling jacket flange (7), by means of which the cooling jacket (5) is screwed to the main housing (2) for axial securing. The cooling jacket flange (7) closes the first, axial mounting opening (4) of the main housing (2) as part of the housing (1), and a first, radial seal (10) is provided between the cooling jacket flange (7) and the cylinder inner portion (3) of the main housing (2) in the region of the cooling jacket flange (7). The invention also relates to an electric drive unit (20) having an electric motor (21) in a housing (1), wherein the stator (22) of the electric motor (21) is press fit in the cooling jacket (5), and wherein at least one electrical line (24) for supplying power to the electric motor (21) and/or at least one electrical line (24) for signals is fed through a first, radial opening (17) in the cooling jacket (5) and a second, radial opening (18) in the cylindrical inner portion (3) of the main housing (2).

Description

Gehäuse für einen Elektromotor und elektrische Antriebseinheit Housing for an electric motor and electric drive unit
Die Anmeldung betrifft ein Gehäuse für einen Elektromotor, wobei das Gehäuse ein Hauptgehäuse mit einem zylindrischen Innenabschnitt aufweist. In dem zylindrischen Innenabschnitt ist ein Kühlmantel mit einem zylindrischen Innenbereich vorgesehen, in dem ein Stator des Elektromotors zur Befestigung und Kühlung einsetzbar ist. Das Hauptgehäuse weist eine axiale Montageöffnung zum Einsetzen des Kühlmantels in den zylindrischen Innenabschnitt auf, wobei der Kühlmantel einen Kühlmantelflansch aufweist, mit dem der Kühlmantel mit dem Hauptgehäuse zur axialen Sicherung ver schraubt ist. The application relates to a housing for an electric motor, the housing having a main housing with a cylindrical inner section. A cooling jacket with a cylindrical inner area is provided in the cylindrical inner section, in which a stator of the electric motor can be used for fastening and cooling. The main housing has an axial mounting hole for inserting the cooling jacket into the inner cylindrical portion, the cooling jacket having a cooling jacket flange with which the cooling jacket is screwed to the main housing for axial securing.
Es sind Gehäuse für Elektromotoren und elektrische Antriebseinheiten bekannt, wobei der Bauraumbedarf neben der Aufnahme von Elektromotor auch durch die zugehörige Getriebeanordnung geprägt wird. Daneben entsteht zusätzlicher Bauraumbedarf durch die Leistungselektronik, die in der Regel eine flächige Bauform aufweist und tangential regelmäßig zu dem Elektromotor in dem Gehäuse angeordnet ist. Housings for electric motors and electric drive units are known, in which case the installation space required is also characterized by the associated gear arrangement in addition to accommodating the electric motor. In addition, additional installation space is required due to the power electronics, which generally have a flat design and are regularly arranged tangentially to the electric motor in the housing.
Die Montage des Stators des Elektromotors findet in der Regel nicht über die mecha nische Abtriebsseite des Elektromotors statt, sondern über die abgewandte Seite, auf welcher der Rotor des Elektromotors üblicherweise mit einem Loslager gesichert ist. Der Stator wird dabei außenseitig mittels eines Kühlmantels, der auf den Stator auf gepresst ist, gekühlt. Der Kühlmantel selbst wird innerhalb des Gehäuses mit einem Schraubflansch befestigt, um das Drehmoment vom Stator auf das Gehäuse zu über tragen. Die Öffnung im Gehäuse für den Elektromotor ist mit einem Flanschdeckel verschlossen, der üblicherweise mit einem pastösen Dichtstoff abgedichtet ist. The assembly of the stator of the electric motor does not usually take place via the mechanical output side of the electric motor, but via the opposite side, on which the rotor of the electric motor is usually secured with a floating bearing. The stator is cooled on the outside by means of a cooling jacket that is pressed onto the stator. The cooling jacket itself is fastened inside the housing with a screw flange in order to transfer the torque from the stator to the housing. The opening in the housing for the electric motor is closed with a flange cover, which is usually sealed with a pasty sealant.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein verbessertes und bauraumoptimier tes Gehäuse für einen Elektromotor sowie eine verbesserte und bauraumoptimierte elektrische Antriebseinheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der da zugehörigen Beschreibung zu entnehmen. It is the object of the present application to provide an improved and space-optimized housing for an electric motor and an improved and space-optimized electric drive unit. The object is solved by the features of the independent claim. Further preferred embodiments can be found in the dependent claims, the figures and the associated description.
Entsprechend wird die Aufgabe gelöst durch ein Gehäuse für einen Elektromotor, wo bei das Gehäuse ein Hauptgehäuse mit einem zylindrischen Innenabschnitt aufweist.Accordingly, the object is achieved by a housing for an electric motor, where the housing has a main housing with a cylindrical inner portion.
In dem zylindrischen Innenabschnitt ist ein Kühlmantel mit einem zylindrischen Innen bereich vorgesehen ist, in dem ein Stator des Elektromotors zur Befestigung und Küh lung einsetzbar ist. Das Hauptgehäuse weist eine axiale Montageöffnung zum Einset zen des Kühlmantels in den zylindrischen Innenabschnitt auf, wobei der Kühlmantel einen Kühlmantelflansch aufweist, mit dem der Kühlmantel mit dem Hauptgehäuse zur axialen und vorzugsweise auch zur radialen Sicherung verschraubt ist. Es wird vorge schlagen, dass der Kühlmantelflansch die axiale Montageöffnung des Hauptgehäuses als Teil des Gehäuses verschließt, und zwischen dem Kühlmantelflansch und dem zy lindrischen Innenabschnitt des Hauptgehäuses im Bereich des Kühlmantelflansches eine erste, radiale Dichtung vorgesehen ist. In the cylindrical inner section, a cooling jacket with a cylindrical inner area is provided, in which a stator of the electric motor can be used for attachment and cooling. The main housing has an axial mounting opening for inserting the cooling jacket into the cylindrical inner section, the cooling jacket having a cooling jacket flange with which the cooling jacket is screwed to the main housing for axial and preferably also for radial securing. It is proposed that the cooling jacket flange closes the axial mounting opening of the main housing as part of the housing, and a first radial seal is provided between the cooling jacket flange and the zy-cylindrical inner section of the main housing in the region of the cooling jacket flange.
Axial bezieht sich hierbei auf die Hauptachse des zylindrischen Innenabschnitts des Hauptgehäuses, wobei die Hauptachse in der axialen Ausrichtung auch gleichzeitig als Drehachse für einen Rotor des Elektromotors vorgesehen sein kann. Entspre chend bezieht sich radial auf Richtungen, welche senkrecht zu axialen Richtungen und somit senkrecht zur genannten Hauptachse oder auch zur Drehachse des Rotors stehen. In this case, axial refers to the main axis of the cylindrical inner section of the main housing, it being possible for the main axis in the axial alignment to also be provided at the same time as the axis of rotation for a rotor of the electric motor. Correspondingly, radial refers to directions that are perpendicular to axial directions and thus perpendicular to the main axis mentioned or also to the axis of rotation of the rotor.
Das Einsetzen des Kühlmantels erfolgt dementsprechend durch Einschieben in axiale Richtung über die axiale Montageöffnung in den zylindrischen Innenabschnitt, welche eine kreisförmige Grundform aufweist. Die axiale Montageöffnung gibt den Quer schnitt des zylindrischen Innenabschnitts hierfür vollständig frei. Der Durchmesser des zylindrischen Innenabschnitts kann entsprechend den Anforderungen an die Entfor mungen eines Gussteils über die Länge entlang der Hauptachse sich vergrößern bzw. verkleinern. Der Kühlmantel bildet zumindest im Bereich des Kühlmittelflansches eine Außenfläche des Gehäuses. Folglich bildet die erste, radiale Dichtung, welche bei- spielsweise in Form eines O-Rings ausgebildet sein kann, eine Dichtung, welche das Gehäuse nach außen zur Umgebung abdichtet. Accordingly, the cooling jacket is inserted by pushing it in the axial direction via the axial assembly opening into the cylindrical inner section, which has a circular basic shape. The axial assembly opening is the cross-section of the cylindrical inner portion completely free for this. The diameter of the inner cylindrical portion may increase or decrease along the length along the major axis according to the requirements of the demolding requirements of a casting. The cooling jacket forms an outer surface of the housing at least in the area of the coolant flange. Consequently, the first, radial seal, which for example can be in the form of an O-ring, a seal which seals the housing to the outside from the environment.
Der Kühlmantel für einen Stator, welcher das Hauptgehäuse verschließt, in Kombina tion mit der ersten, radialen Dichtung ermöglicht einen deutlich reduzierten Bauraum für das Gehäuse, da auf diese Weise auf dem Hauptgehäuse keine axiale Dichtung, beispielsweise in Form einer auf den Flansch aufgetragenen Dichtpaste, notwendig ist. Ferner kann durch das Verschließen des Gehäuses durch den Kühlmantel ein zu sätzlicher Flansch zum Verschließen des zylindrischen Innenabschnitts des Hauptge häuses vermieden werden, was beides insgesamt zu einem verkleinerten Bauraum, insbesondere in radialer Richtung des Gehäuses, im Bereich des vorgesehenen Elekt romotors führt. The cooling jacket for a stator, which closes the main housing, in combination with the first, radial seal enables a significantly reduced installation space for the housing, since in this way there is no axial seal on the main housing, for example in the form of a sealing paste applied to the flange. necessary is. Furthermore, by closing the housing through the cooling jacket, an additional flange for closing the cylindrical inner portion of the main housing can be avoided, both of which lead to a reduced overall space, particularly in the radial direction of the housing, in the area of the intended electric motor.
Die Sicherung des Kühlmantels erfolgt durch eine Verschraubung mit dem Hauptge häuse, wobei die Sicherung zudem zur Aufnahme des Drehmoments, welches über einen in den Kühlmantel eingesetzten Stator auf den Kühlmantel übertragen wird, dient. Die Verschraubung ist vorzugsweise radial außerhalb der ersten, radialen Dich tung vorgesehen. Am Kühlmantelflansch kann aufgrund der radialen Abdichtung die Anzahl der Verschraubungspositionen auf dem Kühlmantelflansch gegenüber einer axialen Abdichtung verringert werden, da die Anforderungen an einen gleichmäßigen Anpressdruck über den Umfang für eine axiale Dichtung vermieden werden. The cooling jacket is secured by a screw connection to the main housing, the fuse also serving to absorb the torque which is transmitted to the cooling jacket via a stator inserted into the cooling jacket. The screw connection is preferably provided radially outside of the first radial seal. Due to the radial seal, the number of screwing positions on the cooling jacket flange can be reduced compared to an axial seal, since the requirements for a uniform contact pressure over the circumference for an axial seal are avoided.
In einer bevorzugten Ausführungsform verschließt der Kühlmantelflansch die axiale Montageöffnung des Hauptgehäuses mittels eines axialen, umlaufenden Kontakts zwischen Hauptgehäuse und Kühlmantelflansch. In a preferred embodiment, the cooling jacket flange closes the axial mounting opening of the main housing by means of an axial, circumferential contact between the main housing and the cooling jacket flange.
Der Kühlmantelflansch steht vorzugsweise radial über die Kontur des zylindrischen Innenabschnitts und entsprechend auch über den eingesetzten Bereich des Kühlman tels hervor. Der Kühlmantelflansch bildet daher vorzugsweise einen Anschlag in Form eines umlaufenden Kontakts mit dem Hauptgehäuse, insbesondere mit dem axialen Rand des Hauptgehäuses, wodurch der Kühlmantelflansch mit dem Hauptgehäuse das Gehäuse nach außen verschließt. The cooling jacket flange preferably protrudes radially beyond the contour of the cylindrical inner section and correspondingly also beyond the inserted area of the cooling jacket. The cooling jacket flange therefore preferably forms a stop in the form of circumferential contact with the main housing, in particular with the axial one Edge of the main housing, whereby the cooling jacket flange with the main housing closes the housing to the outside.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der axiale, umlaufende Kontakt stellen weise eine minimale Breite von weniger als 4 mm auf. Eine entsprechende minimale Breite des umlaufenden Kontakts, welcher vorzugsweise eine minimale Breite von mindestens 2 mm aufweist, ermöglicht eine ausreichende Kontaktfläche für eine Kraftübertragung vom Kühlmantel auf das Hauptgehäuse. Der Kühlmantelflansch kann im Bereich von Durchgangsbohrungen für die Sicherung bzw. Verschraubung eine Breite aufweisen, die über die minimale Breite hinausgeht. Der Bereich der mini malen Breite kann jedoch den Bauraumbedarf in Teilbereich entlang des Umfangs weiter minimieren. Hierfür können die Positionen von Durchgangsbohrungen im Kühlmantelflansch entsprechen gewählt werden. In an advantageous embodiment, the axial, peripheral contact has a minimum width of less than 4 mm in places. A corresponding minimum width of the circumferential contact, which preferably has a minimum width of at least 2 mm, allows a sufficient contact area for power transmission from the cooling jacket to the main housing. In the area of through-holes for securing or screwing, the cooling jacket flange can have a width that exceeds the minimum width. However, the area of the minimum width can further minimize the installation space requirement in partial areas along the circumference. For this purpose, the positions of through-holes in the cooling jacket flange can be selected accordingly.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Kühlmantel axial eine Deckelstruktur aufweist, die den zylindrischen Innenabschnitt auf der Seite des Kühlmantelflansches axial nach außen abschließt und zumindest in Teilbereichen eine axiale Außenwand des Gehäu ses bildet. It is further proposed that the cooling jacket has a cover structure axially, which closes off the cylindrical inner section on the side of the cooling jacket flange axially outwards and forms an axial outer wall of the housing at least in some areas.
Der Kühlmantel verschließt entsprechend mit seiner Deckelstruktur die Querschnitts fläche des zylindrischen Innenabschnitts, in dem der Kühlmantel selbst eingesetzt ist, insoweit, dass die Deckelstruktur zumindest in Teilbereichen eine axiale Außenfläche des Gehäuses bildet. Es können somit weitere Gehäuseteile vorgesehen sein, welche in der Projektion des zylindrischen Innenabschnitts eine axiale Außenwand des Ge häuses bilden. Mittels der Deckelstruktur kann die Verwendung von zusätzlichen axia len Deckeln vermieden bzw. minimiert werden. With its cover structure, the cooling jacket closes the cross-sectional area of the cylindrical inner section in which the cooling jacket itself is inserted, to the extent that the cover structure forms an axial outer surface of the housing, at least in some areas. Further housing parts can thus be provided, which form an axial outer wall of the housing in the projection of the cylindrical inner section. The use of additional axial covers can be avoided or minimized by means of the cover structure.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Deckelstruktur einen Lagersitz für einen Rotor des Elektromotors. Auf diese Weise können die Lagerkräfte direkt über den Kühlmantel in das Hauptgehäuse eingeleitet werden, wodurch die Verbindungs- stellen bei der Kraftübertragung minimiert werden. Gleichzeitig kann durch den Lager sitz im Kühlmantel der Bauraumbedarf reduziert werden. In an advantageous embodiment, the cover structure includes a bearing seat for a rotor of the electric motor. In this way, the bearing forces can be introduced directly into the main housing via the cooling jacket, whereby the connection are minimized during power transmission. At the same time, the installation space requirement can be reduced by the bearing seat in the cooling jacket.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Deckelstruktur mindestens eine axiale Öffnung für eine Durchführung eines Rotors des Elektromotors und/oder mindestens einer elektrischen Leitung aufweist, wobei das Gehäuse mindestens einen axialen Monta gedeckel umfasst, welcher mit dem Kühlmantel verschraubt ist und die axiale Öffnung oder die axialen Öffnungen der Deckelstruktur des Kühlmantels verschließt. It is further proposed that the cover structure has at least one axial opening for a rotor of the electric motor and/or at least one electrical line to pass through, with the housing comprising at least one axial assembly cover which is screwed to the cooling jacket and the axial opening or the axial openings of the cover structure of the cooling jacket closed.
Eine axiale Öffnung für die Durchführung eines Rotors kann insbesondere im Bereich eines Lagersitzes vorgesehen sein, um beispielsweise die Anwendung eines Rotorla gegebers, insbesondere axial außerhalb der Deckelstruktur, zu ermöglichen. Der Ro torlagegeber kann vorzugsweise an der äußeren Seite der Deckelstruktur des Kühl mantels montiert werden. Ferner kann eine axiale Öffnung zur Durchführung einer elektrischen Leitung oder auch eines Kabelbaums zur Übertragung von Sensorsigna len vorgesehen sein. Zudem kann über die axiale Öffnung auch eine Montage bzw. elektrische Kontaktierung eines in den Kühlmantel eingepressten Stators erfolgen, so dass über die axiale Öffnung die elektrischen Schnittstellen am Stator angeschlossen werden können. An axial opening for the passage of a rotor can be provided in particular in the area of a bearing seat, in order to enable, for example, the use of a rotor position encoder, in particular axially outside the cover structure. The rotor position sensor can preferably be mounted on the outer side of the cover structure of the cooling jacket. Furthermore, an axial opening for the passage of an electrical line or a cable harness for the transmission of sensor signals can be provided. In addition, assembly or electrical contacting of a stator pressed into the cooling jacket can also take place via the axial opening, so that the electrical interfaces can be connected to the stator via the axial opening.
Die axiale Öffnung oder die axialen Öffnungen können mittels des axialen Montage deckels, welcher vorzugsweise über eine axiale Dichtung abgedichtet ist, verschlos sen werden. Es ist bevorzugt, wenn der axiale Montagedeckel mit dem Kühlmantel, insbesondere mit der Deckelstruktur des Kühlmantels, verschraubt ist. Weiterhin deckt der axiale Montagedeckel vorzugsweise elektrische Leitungen und Sensorik ab. Der axiale Montagedeckel liegt vorzugsweise innerhalb der Kontur des Kühlmantels bzw. des Kühlmantelflansches und bildet vorzugsweise neben der Deckelstruktur die axiale Außenfläche des Gehäuses im Bereich des zylindrischen Innenabschnitts. The axial opening or the axial openings can be closed by means of the axial assembly cover, which is preferably sealed with an axial seal. It is preferred if the axial assembly cover is screwed to the cooling jacket, in particular to the cover structure of the cooling jacket. Furthermore, the axial assembly cover preferably covers electrical lines and sensors. The axial assembly cover preferably lies within the contour of the cooling jacket or the cooling jacket flange and preferably forms the axial outer surface of the housing in the area of the cylindrical inner section in addition to the cover structure.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Kühlvolumen zwischen dem Kühlmantel und dem zylindrischem Innenabschnitt für eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen, wo- bei das Kühlvolumen in Richtung zu dem Kühlmantelflansch durch eine zweite, radiale Dichtung abgedichtet ist. Es können daher beispielsweise zwei identische Dichtringe, vorzugsweise O-Ringe genutzt werden. Diese werden vorzugsweise auf geringfügig abgestufte Durchmesser aufgedehnt. Die Abdichtung wird somit insgesamt verein facht und kostengünstiger. Das Kühlvolumen zwischen Kühlmantel und Hauptgehäuse ist vorzugsweise mittels eines radialen Einlasses und eines radialen Auslasses im Hauptgehäuse mit einem Kühlmittelfluss beaufschlagbar. In a preferred embodiment, a cooling volume is provided between the cooling jacket and the cylindrical inner section for liquid cooling, where wherein the cooling volume is sealed towards the cooling jacket flange by a second, radial seal. It is therefore possible, for example, to use two identical sealing rings, preferably O-rings. These are preferably expanded to slightly graduated diameters. The seal is thus simplified overall and more cost-effective. A coolant flow can preferably be applied to the cooling volume between the cooling jacket and the main housing by means of a radial inlet and a radial outlet in the main housing.
Es ist ferner bevorzugt, wenn das Kühlvolumen auf der dem Kühlmantelflansch abge wandten Seite durch eine dritte, radiale Dichtung abgedichtet ist. Dies führt zur weite ren Vereinfachung des Dichtsystem und vereinfacht die Montage des Kühlmantels. Es können demnach beispielsweise drei identische radiale Dichtungen bzw. Dichtringe, vorzugsweise O-Ringe genutzt werden. Diese werden vorzugsweise auf geringfügig abgestufte Durchmesser aufgedehnt. It is also preferred if the cooling volume is sealed by a third, radial seal on the side facing away from the cooling jacket flange. This leads to a further simplification of the sealing system and simplifies the assembly of the cooling jacket. Accordingly, for example, three identical radial seals or sealing rings, preferably O-rings, can be used. These are preferably expanded to slightly graduated diameters.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Kühlmantel zwischen der ersten, radialen Dichtung und der zweiten, radialen Dichtung eine erste, radiale Öffnung aufweist. Die se ermöglicht in einfacher Weise eine Verbindung zu dem in dem Kühlmantel vorge sehenen Elektromotor, insbesondere mit einem in dem Kühlmantel vorgesehenen Sta tor. Daher können elektrische Leitungen für die Leistungsübertragung und/oder die Signalübertragung über die radiale Öffnung des Kühlmantel aus diesem herausgeführt werden. It is further proposed that the cooling jacket has a first, radial opening between the first, radial seal and the second, radial seal. This enables a simple connection to the electric motor provided in the cooling jacket, in particular with a Sta tor provided in the cooling jacket. Therefore, electrical lines for power transmission and/or signal transmission can be routed out of the cooling jacket via the radial opening of the cooling jacket.
Die radiale Öffnung ist vorzugsweise mit einer axialen Öffnung verbunden, so dass von beiden Seiten der axialen Öffnung die radiale Öffnung nutzbar ist. In möglichen Ausführungsformen ist die erste, radiale Öffnung zweigeteilt, wobei jeweils auf einer Seite der Deckelstruktur des Kühlmantels ein Teil angeordnet ist. The radial opening is preferably connected to an axial opening, so that the radial opening can be used from both sides of the axial opening. In possible embodiments, the first, radial opening is divided in two, with one part being arranged on each side of the cover structure of the cooling jacket.
Vorzugsweise weist das Hauptgehäuse eine zweite, radiale Öffnung zu dem zylindri schen Innenabschnitt auf, welche mit der ersten, radialen Öffnung des Kühlmantels korrespondiert. Dementsprechend können elektrische Leitungen für die Leistungs- Übertragung und/oder die Signalübertragung über die radialen Öffnungen des Kühl mantels und des Hauptgehäuses heraus- bzw. hereingeführt werden, so dass mit dem Gehäuse eine einfache Verbindung eines Elektromotors zu einer Leistungselektronik, welche vorzugsweise angrenzend zum zylindrischen Innenabschnitt am Hauptgehäu se befestigt werden kann, möglich ist. Ferner kann hierdurch auf großflächige Deckel verzichtet werden, so dass auch eine Gewichtsersparnis erreicht werden kann. Preferably, the main housing has a second, radial opening to the inner cylindrical section, which corresponds to the first, radial opening of the cooling jacket. Accordingly, electrical lines for the power Transmission and/or signal transmission via the radial openings in the cooling jacket and the main housing can be fed out or in, so that the housing can be used to easily connect an electric motor to power electronics, which can preferably be attached to the main housing adjacent to the cylindrical inner section. is possible. Furthermore, as a result, large-area covers can be dispensed with, so that a weight saving can also be achieved.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor in einem Gehäuse nach einem Ansprüche 1 bis 9, wobei in dem Kühl mantel der Stator des Elektromotors verpresst ist, wobei mindestens eine elektrische Leitung für eine Leistungsversorgung des Elektromotors und/oder mindestens eine elektrische Leitung für Signale durch eine erste, radiale Öffnung des Kühlmantels und eine zweite, radiale Öffnung des zylindrischen Innenabschnitts des Hauptgehäuses geführt sind. Furthermore, the object is achieved by an electric drive unit with an electric motor in a housing according to one of claims 1 to 9, wherein the stator of the electric motor is pressed into the cooling jacket, wherein at least one electric line for a power supply of the electric motor and/or at least one electric Line for signals are passed through a first, radial opening of the cooling jacket and a second, radial opening of the cylindrical inner portion of the main housing.
Die elektrische Antriebseinheit kann in besonders kompakter Bauform ausgeführt werden, wobei auch eine Gewichtsersparnis erreicht werden kann. Die Zahl der Bau teile kann ebenfalls minimiert werden. The electric drive unit can be designed in a particularly compact design, and weight savings can also be achieved. The number of construction parts can also be minimized.
Mittels der Verpressung des Stators in dem Kühlmantel wird über die Sicherung mit dem Hauptgehäuse zu diesem eine drehstarre Fixierung des Stators erreicht. Der elektrische und signaltechnische Anschluss des Elektromotors zu einer Elektronik bzw. Leistungselektronik kann in einfacher Weise über die erste und zweite, radiale Öffnung realisiert werden. Hierbei führt die zweite, radiale Öffnung vorzugweise zu ei nem Bereich am Hauptgehäuse, welche für die Leistungselektronik vorgesehen ist, die mit einem separaten Deckel verschlossen werden kann, so dass bei der Durchfüh rung durch die erste und zweite, radiale Öffnung kein Dichtungserfordernis entsteht. By means of the pressing of the stator in the cooling jacket, a torsionally rigid fixing of the stator is achieved via the fuse with the main housing. The electrical and signaling connection of the electric motor to electronics or power electronics can be implemented in a simple manner via the first and second, radial opening. The second, radial opening preferably leads to an area on the main housing that is provided for the power electronics, which can be closed with a separate cover, so that no sealing is required when passing through the first and second, radial opening.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass auf der Seite des Elektro motors und auf der Seite der Leistungselektronik jeweils ein Teil einer korrespondie renden und toleranzausgleichenden Steckverbindung ausgeführt ist, welche bei einer Montage der Leistungselektronik nach einer Montage des Elektromotors beim Einset zen der Leistungselektronik miteinander in Eingriff gebracht werden können, so dass die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen mittels der Steckverbindung durch die korrespondiere erste und zweite, radiale Öffnung geführt werden können. Der Steckverbinder auf Seite der Leistungselektronik ist vorzugsweise direkt auf der Platine bestückt. According to a further development, it is proposed that on the side of the electric motor and on the side of the power electronics each part of a corre-sponding and tolerance-compensating plug connection is performed, which at one Assembly of the power electronics after assembly of the electric motor when Einset zen the power electronics can be engaged with each other, so that the electrical line or electrical lines can be guided by means of the connector through the corresponding first and second radial opening. The connector on the power electronics side is preferably assembled directly on the circuit board.
Die Anmeldung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Be zugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen: The application is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the accompanying figures. show:
Figur 1 ein Gehäuse für einen Elektromotor in einer Schnittdarstellung; FIG. 1 shows a housing for an electric motor in a sectional view;
Figur 2 einen Kühlmantel und einen axialen Montagedeckel; Figure 2 shows a cooling jacket and an axial assembly cover;
Figur 3 ein Hauptgehäuse mit Kühlmantel und axialem Montagedeckel in einer Explosionsdarstellung; FIG. 3 shows a main housing with a cooling jacket and an axial assembly cover in an exploded view;
Figur 4 ein Hauptgehäuse und einen Kühlmantel in einer Draufsicht; FIG. 4 shows a main housing and a cooling jacket in a plan view;
Figur 5 ein Hauptgehäuse und elektrische Leitungen von einer Leistungselektro nik; und Figure 5 shows a main body and electric lines of a power electronics; and
Figur 6 eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor in einem Gehäu se. FIG. 6 shows an electric drive unit with an electric motor in a housing.
Figur 1 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 1 für eine elektri sche Antriebseinheit 20 in einer Schnittdarstellung. Das Gehäuse 1 ist aus mehreren Teilen aufgebaut und weist ein Flauptgehäuse 2 auf, welches mit mehreren Deckeln 25 verschlossen ist. Das Gehäuse 1 dient zur Aufnahme eines Elektromotors 21 , einer Leistungselektronik 26 und eines Getriebes 27, siehe auch Figur 6. Im Hauptgehäuse 2 ist ein zylindrischer Innenabschnitt 3 für die Aufnahme des Elektromotors 21 vorge sehen, welcher über eine axiale Montageöffnung 4 einsetzbar ist. Die Hauptachse des zylindrischen Innenabschnitts 3 ist als Drehachse 19 des Elektromotors 21 vorgese hen. Richtungsangaben, die in Bezug auf das Gehäuse 1 parallel zur Drehachse 19 sind, sind axial, wohingegen Richtungsangaben senkrecht zur Drehachse 19 radial sind. Figure 1 shows an advantageous embodiment of a housing 1 for an electrical cal drive unit 20 in a sectional view. The housing 1 is made up of several parts and has a main housing 2 which is closed with several covers 25 . The housing 1 serves to accommodate an electric motor 21, a Power electronics 26 and a gear 27, see also Figure 6. In the main housing 2, a cylindrical inner portion 3 is provided for receiving the electric motor 21 see, which can be inserted through an axial mounting hole 4. The main axis of the cylindrical inner section 3 is provided as the axis of rotation 19 of the electric motor 21 . Directional indications that are parallel to the axis of rotation 19 with respect to the housing 1 are axial, whereas directional indications perpendicular to the axis of rotation 19 are radial.
In dem zylindrischen Innenabschnitt 3 des Hauptgehäuses 2 ist über die axiale Mon tageöffnung 4 ein Kühlmantel 5 eingeschoben, welcher einen zylindrischen Innenbe reich 6 für einen Stator 22 des Elektromotors 21 aufweist. Der Kühlmantel 5 bildet auf seiner Außenseite mit dem zylindrischen Innenabschnitt 3 des Hauptgehäuses 2 ein Kühlvolumen 16, welches von einem Kühlmittel durchströmt werden kann. Für einen gleichmäßigen Kühlmittelstrom durch das Kühlvolumen 16 weist der Kühlmantel 5 Windungen 29 auf. Das Kühlvolumen 16 erstreckt sich entlang der Drehachse 19 in Form eines Hohlzylinders, in dem die Windungen 29 angeordnet sind, und ist zwi schen Kühlmantel 5 und Hauptgehäuse 2 durch eine zweite, radiale Dichtung 11 und auf der anderen Seite durch eine dritte, radiale Dichtung 12 begrenzt und abgedichtet. Die zweite und dritte, radiale Dichtung 11 , 12 ist in vorteilhaften Ausführungsbeispie len jeweils eine ringförmige Dichtung, beispielsweise ein O-Ring. Das Hauptgehäuse 2 weist vorzugsweise einen radialen Einlass und einen radialen Auslass für das Kühl volumen 16 auf, welche einen Kühlmittelfluss in dem Kühlvolumen 16 zwischen der zweiten, radialen Dichtung 11 und dritten, radialen Dichtung 12 entlang der Windun gen 29 des Kühlmantels 5 ermöglichen. In the cylindrical inner portion 3 of the main housing 2, a cooling jacket 5 is inserted via the axial Mon day opening 4, which has a cylindrical inner region 6 for a stator 22 of the electric motor 21. The cooling jacket 5 forms on its outside with the cylindrical inner section 3 of the main housing 2 a cooling volume 16 through which a coolant can flow. The cooling jacket 5 has windings 29 for a uniform flow of coolant through the cooling volume 16 . The cooling volume 16 extends along the axis of rotation 19 in the form of a hollow cylinder, in which the windings 29 are arranged, and is between the cooling jacket 5 and the main housing 2 by a second, radial seal 11 and on the other side by a third, radial seal 12 limited and sealed. In advantageous exemplary embodiments, the second and third radial seals 11, 12 are each an annular seal, for example an O-ring. The main housing 2 preferably has a radial inlet and a radial outlet for the cooling volume 16, which allow coolant to flow in the cooling volume 16 between the second, radial seal 11 and third, radial seal 12 along the turns 29 of the cooling jacket 5.
Der Kühlmantel 5 weist einen Kühlmantelflansch 7, der über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen 31 für eine Verschraubung mittels Schrauben 28 mit dem Hauptgehäuse 2 aufweist. Der Kühlmantelflansch 7 liegt auf dem axialen Rand des Hauptgehäuses 2 um die axiale Montageöffnung 4 auf, und verschließt somit die axia le Montageöffnung 4 über einen axialen, umlaufenden Kontakt 9. Neben dem Kühl mantelflansch 7 ist zwischen dem Kühlmantel 5 und dem Hauptgehäuse 2 eine erste, radiale Dichtung 10 vorgesehen, welche den Schutz vor Umwelteinflüssen und ggf. auch druckdichten Verschluss des Gehäuses 1 am Kühlmantelflansch 7 sicherstellt. Die Sicherung des Kühlmantels 5 mit dem Hauptgehäuse 2 führt neben dem Ver schluss des Gehäuses 1 zu einer drehfesten Fixierung und Sicherung der axialen und radialen Lage des Kühlmantels 5, so dass Drehmomente von einem Elektromotor 21 über den Kühlmantel 5 auf das Hauptgehäuse 2 übertragbar sind. Die hauptsächliche radiale Führung bzw. Sicherung des Kühlmantels übernimmt der zylindrische Teil des Kühlmantels 5 im Innenabschnitt 3 des Hauptgehäuses 2. The cooling jacket 5 has a cooling jacket flange 7 which has through bores 31 distributed over the circumference for screwing to the main housing 2 by means of screws 28 . The cooling jacket flange 7 rests on the axial edge of the main housing 2 around the axial mounting opening 4, and thus closes the axia le mounting opening 4 via an axial, circumferential contact 9. In addition to the cooling jacket flange 7, between the cooling jacket 5 and the main housing 2 there is a first , radial seal 10 is provided, which protects against environmental influences and possibly also pressure-tight closure of the housing 1 on the cooling jacket flange 7 ensures. Securing the cooling jacket 5 to the main housing 2 leads not only to the closure of the housing 1 but also to a non-rotatable fixing and securing of the axial and radial position of the cooling jacket 5, so that torques can be transmitted from an electric motor 21 to the main housing 2 via the cooling jacket 5. The cylindrical part of the cooling jacket 5 in the inner section 3 of the main housing 2 assumes the main radial guidance or securing of the cooling jacket.
Der Kühlmantel 5 weist eine integrale Deckelstruktur 8 auf, die mit dem Kühlmantel flansch 7 Teile der Außenwand des Gehäuses 1 bilden und das Innere des Gehäuses 1 vor Umwelteinflüssen schützen. In der Deckelstruktur 8 sind in diesem Ausfüh rungsbeispiel zwei axiale Öffnungen 14 vorgesehen, siehe auch Figur 2, welche von einem axialen Montagedeckel 15 verschlossen sind. Eine der beiden axialen Öffnun gen 14 ist für die Durchführung einer Rotorwelle 30 eines Rotors 23 vorgesehen, die an einem Lagersitz 13 in der Deckelstruktur 8 lagerbar ist. The cooling jacket 5 has an integral cover structure 8, which forms part of the outer wall of the housing 1 with the cooling jacket flange 7 and protects the interior of the housing 1 from environmental influences. In this exemplary embodiment, two axial openings 14 are provided in the cover structure 8 (see also FIG. 2), which are closed by an axial assembly cover 15. One of the two axial openings 14 is provided for the passage of a rotor shaft 30 of a rotor 23 which can be mounted on a bearing seat 13 in the cover structure 8 .
In Figur 2 sind der Kühlmantel 5 und der axiale Montagedeckel 15 in einer Ansicht ge zeigt, in der die Flächen, welche die Außenseite in diesem Bereich des Gehäuses 1 bilden, erkennbar sind. Dementsprechend ist die Deckelstruktur 8 des Kühlmantels 5 mit diversen Verstrebungen innerhalb des Kühlmantelflansches 7 erkennbar. Weiter hin ist die Anordnung der Durchgangsbohrungen 31 am Kühlmantelflansch 7 erkenn bar, die eine ungleichmäßige Verteilung von einer vergleichsweise kleinen Anzahl von Durchgangsbohrungen 31 für die Verschraubung bzw. Sicherung des Kühlmantels 5 zeigt. Da die erste, radiale Dichtung 10 unabhängig von der Verteilung der Andruck kräfte auf dem axialen, umlaufenden Kontakt 9 das Gehäuse 1 abdichtet, können über die Anordnung der Durchgangsbohrungen 31 bzw. der Schraubpunkte Engstellen im Bauraum umgangen werden. In alternativen Ausführungsbeispielen kann auch eine gleichmäßige Verteilung vorgesehen sein. FIG. 2 shows the cooling jacket 5 and the axial assembly cover 15 in a view in which the surfaces which form the outside in this area of the housing 1 can be seen. Accordingly, the cover structure 8 of the cooling jacket 5 with various struts within the cooling jacket flange 7 can be seen. Farther on is the arrangement of the through-holes 31 on the cooling jacket flange 7, which shows an uneven distribution of a comparatively small number of through-holes 31 for screwing or securing the cooling jacket 5. Since the first, radial seal 10 seals the housing 1 independently of the distribution of the pressure forces on the axial, circumferential contact 9, bottlenecks in the installation space can be avoided by the arrangement of the through bores 31 or the screw points. In alternative exemplary embodiments, a uniform distribution can also be provided.
Die Breite des axialen, umlaufenden Kontakts 9 entspricht in vorteilhaften Ausfüh rungsbeispielen der Wandstärke des Hauptgehäuses 2 in diesem Bereich und kann in Abschnitten mit minimaler Breite vorzugsweise weniger als 2 mm betragen. Abschnitte minimaler Breite können an den Schraubpunkten durch lokal vergrößerte Kontaktflä chen unterbrochen sein, so dass im Bereich der Durchgangsbohrungen 31 bzw. der Schraubpunkte eine größere Breite des axialen, umlaufenden Kontakts 9 vorgesehen sein kann. In advantageous embodiments, the width of the axial, peripheral contact 9 corresponds to the wall thickness of the main housing 2 in this area and can preferably be less than 2 mm in sections with a minimal width. sections minimum width can be interrupted at the screw points by locally enlarged contact surfaces, so that a greater width of the axial, circumferential contact 9 can be provided in the area of the through-holes 31 or the screw points.
Ferner sind in der Figur 2 die zwei axialen Öffnungen 14 in der Deckelstruktur 8 er kennbar. Neben der in Figur 1 erkennbaren axialen Öffnungen 14 für eine Rotorwelle 30 ist die weitere axiale Öffnung 14 daneben angeordnet, welche einen Zugriff auf ei nen Anschlussraum 33 für einen Elektromotor 21 ermöglicht, um elektrische Leitungen 24 für die Übertragung von Sensordaten, beispielsweise Temperatur, oder elektrischer Leistung anzuschließen bzw. mit einem Stator 22 in dem Kühlmantel 5 zu verbinden. Furthermore, the two axial openings 14 in the cover structure 8 can be seen in FIG. In addition to the axial openings 14 for a rotor shaft 30 that can be seen in FIG to connect electrical power or to connect it to a stator 22 in the cooling jacket 5 .
Neben der axialen Öffnung 14 für eine Rotorwelle 30 kann auf der Deckelstruktur 8 des Kühlmantels 5 Sensorik 32, beispielsweise ein Rotorlagegeber oder ein Dreh zahlmesser, vorgesehen sein. Die elektrischen Leitungen 24 für die Übertragung der Messdaten von der Sensorik 32 können über eine erste, radiale Öffnung 17 ggf. unter Anwendung einer Steckverbindung aus dem Kühlmantel 5 ausgeführt werden. Die Sensorik 32 wird ebenso wie die beiden axialen Öffnungen 14 durch einen axialen Montagedeckel 15 verschlossen, der mit einer axialen Dichtung 34 mit der Deckel struktur 8 des Kühlmantels 5 verschraubbar ist. In addition to the axial opening 14 for a rotor shaft 30, sensors 32, for example a rotor position sensor or a speed sensor, can be provided on the cover structure 8 of the cooling jacket 5. The electrical lines 24 for the transmission of the measurement data from the sensor system 32 can be routed out of the cooling jacket 5 via a first, radial opening 17, if necessary using a plug connection. The sensor system 32, like the two axial openings 14, is closed by an axial assembly cover 15, which can be screwed to an axial seal 34 with the cover structure 8 of the cooling jacket 5.
Fig. 3 zeigt einen Kühlmantel 5, welcher teilweise in den zylindrischen Innenabschnitt 3 des Hauptgehäuses 2 eingeschoben ist. Aufgrund der drei radialen Dichtungen 10, 11, 12 kann die Montage des Kühlmantels 5 sehr einfach durch ein Einschieben des Kühlmantels 5 erfolgen bis der Kühlmantelflansch 7 mit der axialen Stirnfläche des Hauptgehäuses 2 einen axialen, umlaufenden Kontakt 9 bildet, so dass ein axialer Anschlag erreicht ist. Weiterhin kann eine korrekte, rotatorische Ausrichtung des Kühlmantel 5 in dem Hauptgehäuse 2 in einfacherWeise durch die ungleichmäßige Verteilung der Schraubpositionen, siehe auch Figur 2, erkannt werden. Mittels einer Verschraubung kann der Kühlmantel 5 gesichert werden, wobei die erste, radiale Dichtung 10, welche in diesem Ausführungsbeispiel in einer umlaufenden Nut im Kühlmantel platziert ist, während der Montage selbsttätig einen dichtenden Kontakt mit dem Hauptgehäuse 2 bildet. FIG. 3 shows a cooling jacket 5 which is partially inserted into the cylindrical inner section 3 of the main housing 2. FIG. Due to the three radial seals 10, 11, 12, the cooling jacket 5 can be installed very easily by pushing in the cooling jacket 5 until the cooling jacket flange 7 forms an axial, circumferential contact 9 with the axial end face of the main housing 2, so that an axial stop is reached is. Furthermore, a correct, rotational alignment of the cooling jacket 5 in the main housing 2 can be recognized in a simple manner by the uneven distribution of the screw positions, see also FIG. The cooling jacket 5 can be secured by means of a screw connection, the first, radial seal 10, which in this exemplary embodiment is in a circumferential groove in the Cooling jacket is placed, automatically forms a sealing contact with the main body 2 during assembly.
Mit der Sicherung des Kühlmantels 5 ist gleichzeitig auch der in der Deckelstruktur 8 des Kühlmantels 5 integrierte Lagersitz 13 ortsfest gesichert und ist für die Aufnahme von Lagerkräften eingerichtet. Der axiale Montagedeckel 15 kann nach dem An schluss der in dem Gehäuse 1 vorgesehenen elektrischen Verbindungen geschlossen werden. With the securing of the cooling jacket 5, the bearing seat 13 integrated in the cover structure 8 of the cooling jacket 5 is simultaneously also secured in a stationary manner and is set up to absorb bearing forces. The axial assembly cover 15 can be closed after the electrical connections provided in the housing 1 have been connected.
Figur 4 zeigt das Hauptgehäuse 2 mit dem nicht eingeschobenen Kühlmantel 5 in ei ner Draufsicht, wobei der Teil des Hauptgehäuse 2, der für eine Leistungselektronik 26 einer elektrischen Antriebseinheit 20 vorgesehen ist, ohne Deckel 25 erkennbar ist. Die Verbindung zwischen dem im Kühlmantel 5 vorgesehenen Elektromotor 21 mit der außerhalb des zylindrischen Innenabschnitts 3 des Hauptgehäuses 2 vorgesehenen Leistungselektronik 26 kann über eine erste, radiale Öffnung 17 im Kühlmantel 5 zwi schen dem Kühlvolumen 16 und der ersten, radialen Dichtung 10 und einer zweiten, radialen Öffnung 18 im Hauptgehäuse 18 vorgesehen sein, wobei die erste, radiale Öffnung 17 und die zweite, radiale Öffnung 18 im montierten Zustand des Kühlman tels 5 zumindest teilweise überlappen und dementsprechend korrespondieren. FIG. 4 shows the main housing 2 with the cooling jacket 5 not inserted in a top view, the part of the main housing 2 which is provided for power electronics 26 of an electric drive unit 20 being visible without the cover 25 . The connection between the electric motor 21 provided in the cooling jacket 5 and the power electronics 26 provided outside of the cylindrical inner section 3 of the main housing 2 can be established via a first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 between the cooling volume 16 and the first, radial seal 10 and a second, radial opening 18 may be provided in the main housing 18, the first, radial opening 17 and the second, radial opening 18 in the assembled state of the cooling jacket means 5 at least partially overlap and correspond accordingly.
Dadurch ist eine einfache Zuführung elektrischer Leitungen 24 von der Leistungselekt ronik 26 in den Anschlussraum 33 möglich, wobei die Montagehandlungen über eine axiale Öffnung 14 in der Deckelstruktur 8 möglich ist. Die Leistungselektronik 26 ist, wie in der Figur 4 zu erkennen, mit dem Hauptgehäuse 2 verschraubbar, wobei der Gehäuse 1 anschließend entsprechend der Figur 1 mit einem Deckel 25 verschlossen werden kann. Weiterhin sind in der Figur 4 die Windungen 29 im Kühlvolumen 16 zu erkennen. This enables electrical lines 24 to be fed in easily from the power electronics 26 into the connection space 33 , with the assembly operations being possible via an axial opening 14 in the cover structure 8 . As can be seen in FIG. 4, the power electronics 26 can be screwed to the main housing 2, with the housing 1 then being able to be closed with a cover 25 as shown in FIG. The windings 29 in the cooling volume 16 can also be seen in FIG.
Figur 5 zeigt die Leistungselektronik 26 einer elektrischen Antriebseinheit 20, welche von oben auf das Hauptgehäuse 2 aufgesetzt wird. Die elektrischen Leitungen 24 in Form eines Kabelbaums für Sensordaten sowie Stromschienen für AC-Hochvolt kön nen durch über die zweite, radiale Öffnung 18 und die erste, radiale Öffnung 17 in den Anschlussraum 33 geführt werden. Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit 20 in einem Gehäuse 1 in einer Schnittdarstellung, wobei die elektrische Antriebseinheit 20 einen Elektromotor 21 mit der Drehachse 19 umfasst. Der Elektromotor 21 umfasst einen Stator 22, der in dem zylindrischen Innenbereich 6 des Kühlmantels 5 eingepresst ist, so dass der Stator 22 gegenüber dem Kühlmantel 5 fixiert ist und eine große thermi schen Kontaktfläche auf der Außenseite zum Kühlmantel 5 aufweist. FIG. 5 shows the power electronics 26 of an electric drive unit 20, which is placed on the main housing 2 from above. The electrical lines 24 in the form of a wiring harness for sensor data and busbars for high-voltage AC can be routed through the second, radial opening 18 and the first, radial opening 17 into the connection space 33 . FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an electric drive unit 20 in a housing 1 in a sectional illustration, the electric drive unit 20 comprising an electric motor 21 with the axis of rotation 19 . The electric motor 21 includes a stator 22 which is pressed into the cylindrical inner region 6 of the cooling jacket 5 so that the stator 22 is fixed relative to the cooling jacket 5 and has a large thermal contact area on the outside of the cooling jacket 5 's.
Innerhalb des Stators 22 ist der Rotor 23 des Elektromotors 21 angeordnet, wobei die Rotorwelle 30 des Rotors 23 in dem Gehäuse 1 drehbar um die Drehachse 19 gela gert ist. Die Lagerung erfolgt über zwei Wälzlager 35, wobei das rechte Wälzlager 35 in der Figur 6 ein Festlager am Hauptgehäuse 2 bildet, während das linke Wälzlager 35 ein Loslager am Lagersitz 13 des Kühlmantels 5 bildet. Inside the stator 22, the rotor 23 of the electric motor 21 is arranged, wherein the rotor shaft 30 of the rotor 23 is rotatable in the housing 1 about the axis of rotation 19 gela siege. It is supported by two roller bearings 35, the right roller bearing 35 in FIG.
Die rechte Seite in der Darstellung der Figur 6 stellt die mechanische Abtriebsseite des Elektromotors 21 dar, welche auch als A-Schild bezeichnet wird. Hinter dem A- Schild ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Getriebe 27 angeordnet. Die linke Seite in dieser Darstellung wird auch als B-Schild bezeichnet. Die Montage des Elektromo tors 21 und dementsprechend auch die Montage des Kühlmantels 5 erfolgt über die Seite des B-Schilds über die Montageöffnung 4, welche den Zugang zu dem kreisför migen, zylindrischen Innenabschnitt 3 des Flauptgehäuse 2 ermöglicht. Der Elektro motor 21 kann entsprechend zusammen mit dem Kühlmantel 5 entlang der Drehachse 19 axial in den zylindrischen Innenabschnitt 3 bei der Montage eingeschoben werden. The right-hand side in the illustration in FIG. 6 represents the mechanical output side of the electric motor 21, which is also referred to as the A shield. In this exemplary embodiment, a transmission 27 is arranged behind the A-plate. The left side in this illustration is also referred to as the B shield. The assembly of the electromobility sector 21 and accordingly also the assembly of the cooling jacket 5 takes place on the side of the B-shield via the assembly opening 4, which allows access to the kreisför-shaped, cylindrical inner section 3 of the flap housing 2. The electric motor 21 can be correspondingly pushed together with the cooling jacket 5 along the axis of rotation 19 axially into the cylindrical inner portion 3 during assembly.
Der Verschluss der axialen Montageöffnung 4 erfolgt durch den Kühlmantel 5 selbst, insbesondere durch die Deckelstruktur 8 und den Kühlmantelflansch 7. Es kann daher auf ein großflächiges Deckelbauteil im Bereich des B-Schilds verzichtet werden, was entsprechend zu Einsparungen bei Montage und Gewicht führt. Die erste, radiale Dichtung 10 ermöglicht eine Abdichtung des Gehäuse 1 bzw. des trockenen An schlussraums 33 ohne notwendige Andruckkräfte durch den Kühlmantelflansch 7, so dass am Kühlmantelflansch 7 nur an nur wenigen Stellen zur Drehmomentübertra- gung des Stators 22 und zur Übertragung der Lagerkräfte vom Lagersitz 13 auf das Hauptgehäuse 2 eine Verschraubung zur Sicherung notwendig ist. Die Flanschbreite zur Abdichtung der Montageöffnung 4 kann durch die Vermeidung einer axialen Ab dichtung reduziert werden, so dass die Breite des Kontaktfläche bis in die Größenord nung der Wandstärke des Hauptgehäuses 2 minimiert werden kann. Insgesamt kann hierdurch der notwendige Bauraum des Gehäuses 1 im Bereich der Montageöffnung 4 in radialer Richtung deutlich reduziert werden. Die Nutzung des Kühlmantels 5 zum Verschließen der Montageöffnung 4 vermeidet einen zusätzlichen Deckelflansch, wodurch auch der axiale Bauraumbedarf bzw. die axiale Abmessung reduziert werden kann. The axial assembly opening 4 is closed by the cooling jacket 5 itself, in particular by the cover structure 8 and the cooling jacket flange 7. A large-area cover component in the area of the B-shield can therefore be dispensed with, which correspondingly leads to savings in assembly and weight. The first, radial seal 10 enables the housing 1 or the dry connection space 33 to be sealed without the need for pressure forces through the cooling jacket flange 7, so that the cooling jacket flange 7 can only be used at a few points for torque transmission. tion of the stator 22 and for the transmission of the bearing forces from the bearing seat 13 to the main housing 2, a screw connection is necessary for securing. The flange width for sealing the mounting opening 4 can be reduced by avoiding an axial seal, so that the width of the contact surface can be minimized to the order of magnitude of the wall thickness of the main housing 2 . Overall, the necessary installation space of the housing 1 in the area of the assembly opening 4 can be significantly reduced in the radial direction. The use of the cooling jacket 5 to close the assembly opening 4 avoids an additional cover flange, as a result of which the axial space requirement or the axial dimensions can also be reduced.
Für den Montagevorgang der elektrischen Antriebseinheit 20 wird vorzugsweise zu nächst der Rotor 23 in die axiale Montageöffnung 4 eingesetzt und anschließend der mit dem Kühlmantel 5 verpresste Stator 22 ebenfalls in die axiale Montageöffnung 4 über den Rotor 23 eingeschoben. Alternativ ist es möglich Rotor 23 und Stator 22 ge meinsam in die axiale Montageöffnung 4 einzuschieben. Der Kühlmantel 5 wird am Kühlmantelflansch 7 anschließend mittels Schrauben 28 am Hauptgehäuse 2 gesi chert. Die Bildung des Festlagers am A-Schild kann mit Hilfe eines Sicherungsrings 36 erfolgen, der über das Ritzel 37 der Rotorwelle 30 geschoben wird. For the assembly process of the electric drive unit 20, the rotor 23 is preferably first inserted into the axial assembly opening 4 and then the stator 22 pressed with the cooling jacket 5 is also pushed into the axial assembly opening 4 via the rotor 23. Alternatively, it is possible to insert the rotor 23 and stator 22 together into the axial mounting opening 4 . The cooling jacket 5 is then secured to the cooling jacket flange 7 by means of screws 28 on the main housing 2. The fixed bearing on the A-shield can be formed with the aid of a retaining ring 36 which is pushed over the pinion 37 of the rotor shaft 30 .
In diesem Ausführungsbeispiel mit einem Rotor 23 mit Permanentmagneten wird die elektrische Leistung von einer Leistungselektronik 26, welche in der Figur 6 oberhalb des Elektromotors 21 zwischen Hauptgehäuse 2 und Deckel 25 angeordnet ist, an den Stator 22 übertragen. Neben der Übertragung der elektrischen Leistung sind ver schiedene Signale von einer Sensorik 32 zur Leistungselektronik 26 zu übertragen. In this exemplary embodiment with a rotor 23 with permanent magnets, the electrical power is transmitted to the stator 22 by power electronics 26, which are arranged above the electric motor 21 between the main housing 2 and the cover 25 in FIG. In addition to the transmission of the electrical power, various signals are to be transmitted from a sensor system 32 to the power electronics system 26 .
Die elektrische Antriebseinheit 20 weist hierzu unter anderem einen Rotorlagengeber als Sensorik 32 auf, welcher axial außen auf der Deckelstruktur 8 aufgenommen ist. Daneben können Signale von Sensorik 32 am oder im Stator 22, beispielsweise die Temperatur des Stators 22, erfasst werden, welche ebenfalls mittels elektrischer Lei tungen 24 bzw. eines Kabelbaums zur Leistungselektronik 26 übertragen werden. Der Anschluss der elektrischen Leitungen 24 an den Stator 22 erfolgt in einem An schlussraum 33, der sich zwischen Stator 22 und Deckelstruktur 8 erstreckt. Aus dem Anschlussraum 33 können die elektrischen Leitungen 24 über eine erste, radiale Öff nung 17 im Kühlmantel 5 und eine zweite, radiale Öffnung 18 im Hauptgehäuse 2 zu einer Leistungselektronik 26 geführt werden, siehe Figur 4. Weiterhin können über die erste, radiale Öffnung 17 und die zweite, radiale Öffnung 18 auch die elektrischen Lei tungen 24 für die Signale der Sensorik 22 von der äußeren Seite der Deckelstruktur 8 zur Leistungselektronik 26 geführt werden, wobei die elektrischen Leitungen 24 durch eine axiale Öffnung 14 in der Deckelstruktur 8 geführt werden. For this purpose, the electric drive unit 20 has, among other things, a rotor position transmitter as a sensor system 32 , which is accommodated axially on the outside on the cover structure 8 . In addition, signals from sensors 32 on or in the stator 22, for example the temperature of the stator 22, can be detected, which lines are also transmitted by means of electrical lines 24 or a cable harness to the power electronics 26. The electrical lines 24 are connected to the stator 22 in a connection space 33 which extends between the stator 22 and the cover structure 8 . The electrical lines 24 can be routed from the connection space 33 via a first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 and a second, radial opening 18 in the main housing 2 to power electronics 26, see Figure 4. Furthermore, via the first, radial opening 17 and the second, radial opening 18, the electrical lines 24 for the signals of the sensors 22 are also routed from the outer side of the cover structure 8 to the power electronics 26, with the electrical lines 24 being routed through an axial opening 14 in the cover structure 8.
Die axiale Öffnung 14 in der Deckelstruktur 8 des Kühlmantels 5 erlaubt zudem die Verbindung der LV- und HV-AC-Schnittstellen im Anschlussraum 33 mit dem Stator 22. Bevor die Leistungselektronik 26 auf dem Hauptgehäuse 2 montiert wird, können bereits elektrische Leitung 24 auf der Leistungselektronik 26 aufgesteckt werden, um den Zugang auf etwaige Stecker zu ermöglichen. Stromschienen als elektrische Lei tungen 24 können beim Einsetzen der Leistungselektronik 26 durch die zweite, radiale Öffnung 18 im Hauptgehäuse 2 sowie die erste, radiale Öffnung 17 im Kühlmantel 5 in den Anschlussraum 33 geführt werden, wo sie über die axiale Öffnung 14 mit den An schlüssen am Stator 22 verbunden werden können. The axial opening 14 in the cover structure 8 of the cooling jacket 5 also allows the LV and HV-AC interfaces in the connection space 33 to be connected to the stator 22. Before the power electronics 26 are mounted on the main housing 2, electrical cables 24 can already be connected to the Power electronics 26 are plugged in to allow access to any connector. When inserting the power electronics 26, busbars as electrical lines 24 can be guided through the second, radial opening 18 in the main housing 2 and the first, radial opening 17 in the cooling jacket 5 into the connection space 33, where they connect to the connections via the axial opening 14 can be connected to the stator 22.
Als elektrische Leitungen 24, welche durch die erste, radiale Öffnung 17 und zweite, radiale Öffnung 18 geführt werden, können in möglichen Ausführungsbeispielen auch die Steckkontakte einer Steckverbindung verwendet werden. In possible exemplary embodiments, the plug-in contacts of a plug-in connection can also be used as electrical lines 24 which are routed through the first, radial opening 17 and second, radial opening 18 .
Der axiale Montagedeckel 15 deckt die axialen Öffnungen 14 für den Zugriff auf den Anschlussraum 33 sowie die Durchführung für die Rotorwelle 30 und die Sensorik 32 ab, und wird gemeinsam mit einer axialen Dichtung 34 auf der Deckelstruktur 8 des Kühlmantels 5 verschraubt. Der axiale Montagedeckel 15 muss die Signalschnittstelle zur Leistungselektronik nicht mehr überspannen, da diese über die erste und zweite, radiale Öffnung 17, 18 direkt zur Leistungselektronik 26 geführt wird. Bezuqszeichenliste Gehäuse Hauptgehäuse Innenabschnitt Montageöffnung Kühlmantel Innenbereich Kühlmantelflansch Deckelstruktur axialer, umlaufender Kontakt erste, radiale Dichtung zweite, radiale Dichtung dritte, radiale Dichtung Lagersitz axiale Öffnung axialer Montagedeckel Kühlvolumen erste, radiale Öffnung zweite, radiale Öffnung Drehachse Elektrische Antriebseinheit Elektromotor Stator Rotor elektrische Leitung Deckel Leistungselektronik Getriebe Schrauben Windungen Rotorwelle Durchgangsbohrungen Sensorik Anschlussraum axiale Dichtung Wälzlager Sicherungsring Ritzel The axial assembly cover 15 covers the axial openings 14 for access to the connection space 33 and the passage for the rotor shaft 30 and the sensors 32, and is screwed together with an axial seal 34 on the cover structure 8 of the cooling jacket 5. The axial assembly cover 15 no longer has to span the signal interface to the power electronics since this is routed directly to the power electronics 26 via the first and second, radial openings 17 , 18 . List of reference symbols housing main housing interior section mounting opening cooling jacket interior area cooling jacket flange cover structure axial, circumferential contact first, radial seal second, radial seal third, radial seal bearing seat axial opening axial assembly cover cooling volume first, radial opening second, radial opening axis of rotation electric drive unit electric motor stator rotor electric line cover power electronics gearbox screws windings rotor shaft through-holes sensors Connection space, axial seal, roller bearing, circlip, pinion

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Gehäuse (1 ) für einen Elektromotor (21 ), wobei 1. Housing (1) for an electric motor (21), wherein
- das Gehäuse (1) ein Hauptgehäuse (2) mit einem zylindrischen Innenab schnitt (3) aufweist, wobei - The housing (1) has a main housing (2) with a cylindrical section Innenab (3), wherein
- in dem zylindrischen Innenabschnitt (3) ein Kühlmantel (5) mit einem zylindri schen Innenbereich (6) vorgesehen ist, in dem ein Stator (22) des Elektromo tors (21) zur Befestigung und Kühlung einsetzbar ist, wobei - In the cylindrical inner portion (3) a cooling jacket (5) with a cylindri's inner region (6) is provided, in which a stator (22) of the electromobility sector (21) for fastening and cooling can be used, wherein
- das Hauptgehäuse (2) eine erste, axiale Montageöffnung (4) zum Einsetzen des Kühlmantels (5) in den zylindrischen Innenabschnitt (3) aufweist, wobei- The main housing (2) has a first, axial assembly opening (4) for inserting the cooling jacket (5) in the cylindrical inner portion (3), wherein
- der Kühlmantel (5) einen Kühlmantelflansch (7) aufweist, mit dem der Kühl mantel (5) mit dem Hauptgehäuse (2) zur axialen Sicherung verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - The cooling jacket (5) has a cooling jacket flange (7) with which the cooling jacket (5) is screwed to the main housing (2) for axial securing, characterized in that
- der Kühlmantelflansch (7) die erste, axiale Montageöffnung (4) des Hauptge häuses (2) als Teil des Gehäuses (1) verschließt, und - The cooling jacket flange (7) closes the first, axial mounting opening (4) of the main housing (2) as part of the housing (1), and
- zwischen dem Kühlmantelflansch (7) und dem zylindrischen Innenabschnitt (3) des Hauptgehäuses (2) im Bereich des Kühlmantelflansches (7) eine erste, radiale Dichtung (10) vorgesehen ist. - A first, radial seal (10) is provided between the cooling jacket flange (7) and the cylindrical inner section (3) of the main housing (2) in the region of the cooling jacket flange (7).
2. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel flansch (7) die erste, axiale Montageöffnung (4) des Hauptgehäuses (2) mittels eines axialen, umlaufenden Kontakts (9) zwischen Hauptgehäuse (2) und Kühlmantelflansch (7) verschließt. 2. Housing (1) according to claim 1, characterized in that the cooling jacket flange (7) the first, axial mounting opening (4) of the main housing (2) by means of an axial, circumferential contact (9) between the main housing (2) and the cooling jacket flange ( 7) locked.
3. Gehäuse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale, um laufende Kontakt (9) stellenweise eine minimale Breite von weniger als 4 mm aufweist. 3. Housing (1) according to claim 2, characterized in that the axial, running around contact (9) has a minimum width of less than 4 mm in places.
4. Gehäuse (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kühlmantel (5) axial eine Deckelstruktur (8) aufweist, die den zylindrischen Innenabschnitt (3) auf der Seite des Kühlmantelflansches (7) axial nach außen abschließt und zumindest in Teilbereichen eine axiale Au ßenwand des Gehäuses (1) bildet. 4. Housing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling jacket (5) has a cover structure (8) axially, which has the cylindrical inner section (3) on the side of the cooling jacket flange (7). terminates axially outwards and forms an axial outer wall of the housing (1) at least in some areas.
5. Gehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelstruk tur (8) einen Lagersitz (13) für einen Rotor (23) des Elektromotors (21) umfasst. 5. Housing (1) according to claim 4, characterized in that the cover structure (8) comprises a bearing seat (13) for a rotor (23) of the electric motor (21).
6. Gehäuse (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die De ckelstruktur (8) mindestens eine axiale Öffnung (14) für eine Durchführung ei nes Rotors (23) des Elektromotors (21) und/oder mindestens einer elektrischen Leitung (24) aufweist, wobei das Gehäuse (1) mindestens einen axialen Mon tagedeckel (15) umfasst, welcher mit dem Kühlmantel (5) verschraubt ist und die axiale Öffnung (14) oder die axialen Öffnungen (14) der Deckelstruktur (8) des Kühlmantels (5) verschließt. 6. Housing (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the cover structure (8) has at least one axial opening (14) for a passage of a rotor (23) of the electric motor (21) and/or at least one electrical line (24), wherein the housing (1) comprises at least one axial assembly cover (15) which is screwed to the cooling jacket (5) and the axial opening (14) or the axial openings (14) of the cover structure (8) of the cooling jacket (5) closed.
7. Gehäuse (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Kühlvolumen (16) zwischen dem Kühlmantel (5) und dem zy lindrischem Innenabschnitt (3) für eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist, wo bei das Kühlvolumen (16) in Richtung zu dem Kühlmantelflansch (7) durch eine zweite, radiale Dichtung (11) abgedichtet ist. 7. Housing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cooling volume (16) between the cooling jacket (5) and the zy-cylindrical inner section (3) is provided for liquid cooling, where the cooling volume (16) in Is sealed towards the cooling jacket flange (7) by a second, radial seal (11).
8. Gehäuse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (5) zwischen der ersten, radialen Dichtung (10) und der zweiten, radialen Dich tung (11) eine erste, radiale Öffnung (17) aufweist. 8. Housing (1) according to claim 7, characterized in that the cooling jacket (5) between the first radial seal (10) and the second radial seal (11) has a first radial opening (17).
9. Gehäuse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptge häuse (2) eine zweite, radiale Öffnung (18) zu dem zylindrischen Innenab schnitt (3) aufweist, welche mit der ersten, radialen Öffnung (17) des Kühlman tels (5) korrespondiert. 9. Housing (1) according to claim 8, characterized in that the Hauptge housing (2) has a second radial opening (18) to the cylindrical section Innenab (3), which with the first radial opening (17) of the cooling man means (5) corresponds.
10. Elektrische Antriebseinheit (20) mit einem Elektromotor (21) in einem Gehäuse10. Electric drive unit (20) with an electric motor (21) in a housing
(1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in dem Kühlmantel (5) der Stator (22) des Elektromotors (21) verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens eine elektrische Leitung (24) für eine Leistungsversorgung des(1) according to one of the preceding claims, wherein the stator (22) of the electric motor (21) is pressed into the cooling jacket (5), characterized in that - at least one electrical line (24) for a power supply of the
Elektromotors (21) und/oder mindestens eine elektrische Leitung (24) für Signa le durch eine erste, radiale Öffnung (17) des Kühlmantels (5) und eine zweite, radiale Öffnung (18) des zylindrischen Innenabschnitts (3) des HauptgehäusesElectric motor (21) and/or at least one electrical line (24) for signals through a first, radial opening (17) of the cooling jacket (5) and a second, radial opening (18) of the cylindrical inner section (3) of the main housing
(2) geführt sind. (2) are led.
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