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Title:
ELECTRIC MACHINE HAVING A COOLING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/162389
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric machine (10), which comprises a stator (12) having a stator carrier (14) and having a laminated stator core (16) fastened thereto, which laminated stator core bears a stator winding (18) having winding heads (20) axially protruding beyond the laminated stator core (16), wherein a winding head (20) is potted with a thermally conductive potting mass (22), which forms an outer peripheral surface (24) and an inner peripheral surface (26), wherein the outer peripheral surface (24) is in thermally conductive contact with a stator carrier (28) and wherein the stator (12) has a cylindrical interior (30), in which a rotor (36) rotatably mounted by means of a rotor shaft (34) is arranged in such a way that a radial air gap (32) is formed. The electric machine (10) has a first fluid cooling device (38) for wetting the inner peripheral surface (26) of a winding head (20) with a cooling fluid, wherein at least one first fluid-conducting element (40) is provided, which is fastened to the winding head (20) and is designed in such a way that a cooling fluid introduced into the interior (30) is substantially prevented from penetrating the air gap (32) between the rotor (36) and the stator (12) during the operation of the electric machine (10).

Inventors:
REICHERT, Heinz (Untere Breitwiesenstr. 2, Markdorf, 88677, DE)
BORNTRÄGER, Kai (Bleichweg 45, Langenargen, 88085, DE)
MÜLLER, Axel Michael (Muntenriedstr. 18, Friedrichshafen, 88048, DE)
TRÜBENBACH, Michael (Sandöschstr. 27, Friedrichshafen, 88045, DE)
Application Number:
EP2017/053935
Publication Date:
September 28, 2017
Filing Date:
February 21, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
H02K9/10; F25B1/04; F25B9/00; H02K9/12; H02K9/19; H02K9/22; H02K5/20
Foreign References:
JP2011142786A2011-07-21
JPH0370056U1991-07-12
JPH0636363U1994-05-13
JP2009201217A2009-09-03
JP2005354821A2005-12-22
DE10114321A12002-10-24
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrische Maschine 10, umfassend

- einen Stator 12 mit einem Statorträger 14 und mit einem daran festgelegten Statorblechpaket 16, welches

- eine Statorwicklung 18 mit axial über das Statorblechpaket 16 überstehenden Wickelköpfen 20 trägt, wobei

- ein Wickelkopf 20 mit einer wärmeleitfähigen Vergussmasse 22 vergossen ist, welche

- eine Außenumfangsfläche 24 und eine Innenumfangsfläche 26 ausbildet , wobei

- die Außenumfangsfläche 24 im Wärmeleitkontakt mit einem Statorträger 28 steht und wobei

- der Stator 12 einen zylindrischen Innenraum 30 aufweist, in dem unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes 32 ein mittels einer Rotorwelle 34 drehbar gelagerter Rotor 36 angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die elektrische Maschine 10 eine erste Fluidkühleinrichtung 38 zur Benetzung der Innenumfangsfläche 26 eines Wickelkopfes 20 mit einem Kühlfluid aufweist, wobei

- zumindest ein erstes Fluidleitelement 40 vorgesehen ist, welches an dem Wickelkopf 20 festgelegt und so ausgebildet ist, dass ein in den Innenraum 30 eingebrachtes Kühlfluid beim Betrieb der elektrischen Maschine 10 im Wesentlichen daran gehindert ist, in den zwischen Rotor 36 und Stator 12 befindlichen Luftspalt 32 einzudringen.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Fluidleitelement einen 40 Trennwandbereich 40a aufweist, welcher mit einem radial äußeren Befestigungsabschnitt 40b im Wesentlichen fluiddicht an der Innenumfangsfläche 26 eines Wickelkopfes 20 festgelegt ist und der bis auf eine zentrale Durchgangsöffnung 40c für die Rotorwelle 34 geschlossen ausgeführt ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Fluidleitelement 40 einen mit einem Wickelkopf 20 zusammenwirkenden Axialanschlag 40d aufweist.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluidleitelement 40 im Bereich der Durchgangsöffnung 40c eine sich zu einer Stirnseite 42, 44 der elektrischen Maschine 10 öffnende Fluid-Abweisf läche 40g aufweist, durch welche ein an dieser auftreffendes Fluid in Richtung der Stirnseite 42, 44 abgewiesen wird.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluidleitelement 40 aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff gefertigt ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fluidkühleinrichtung 38 einen in der Rotorwelle 34 ausgebildeten Flui- deinlasskanal 46 umfasst, der mittels zumindest einer ersten Fluidaustrittsöffnung 46a mit einem, einer Stirnseite 42, 44 des Stators 12 zugewandten Bereich des Innenraums 30 in Fluidverbindung steht.

7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle 34 im Bereich der ersten Fluidaustrittsöffnung 46a ein zweites Fluidleitelement 48 aufweist, welches gemeinsam mit dem ersten Fluidleitelement 40 eine Labyrinthdichtung 50 für das Kühlfluid ausbildet.

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle 34 im Bereich des zweiten Fluidleitelements 48 zumindest eine zweite Fluidaustrittsöffnung 46b aufweist, welche axial benachbart zu einem Rotorlager 52a, b angeordnet ist und wobei das zweite Fluidleitelement 48 sich in Richtung des Rotorlagers 52a, b erstreckt und dabei die zweite Fluidaustrittsöffnung 46b radial beabstandet axial überdeckt.

9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fluidkühleinrichtung 38 einen in einer Betriebslage der elektrischen Maschine 10 geodätisch zum Stator 12 unten ausgebildeten Fluidauslasskanal 54 umfasst, der mittels zumindest einer Fluideintrittsöffnung 54a mit dem Innenraum 30 in Fluidverbindung steht.

10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine 10 eine zweite Fluidkühleinrichtung 56 mit einem am Stator 12 ausgebildeten Fluidkühlmantel 58 aufweist.

1 1 . Elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkühlmantel 58 ein erstes 60 und ein zweites Wandungselement 62 aufweist, welche im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, radial voneinander beabstandet und gegenseitig abgedichtet sind.

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wandungselement 60 den Statorträger 28 umfasst und dass das zweite Wandungselement 62 als Gehäuse 64 der elektrischen Maschine 10 ausgebildet ist.

13. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fluidkühlmantel 58 am Stator 12 axial vollständig oder zumindest teilweise über die mit Vergussmasse 22 vergossenen Wickelköpfe 20 erstreckt.

Description:
Elektrische Maschine mit einer Kühleinrichtung

Die Patentanmeldung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Kühleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine derartige elektrische Maschine ist bereits mit der DE 101 14 321 A1 bekannt geworden, wobei axial über ein Statorblechpaket überstehende Wickelköpfe einer Statorwicklung mit einem wärmeleitfähigen Kunststoff umgössen sind und über den Verguss mit einem Kühlmantel einer Fluidkühleinrichtung im Wärmeaustauschkontakt stehen. Auf diese Weise kann die in den Wickelköpfen entstehende Verlustwärme gemeinsam mit der im Statorblechpaket anfallenden Verlustwärme über ein gemeinsames Kühlsystem abgeführt und die Leistung der elektrischen Maschine gesteigert werden.

Es besteht dabei jedoch das Problem, dass bei einer radialen Wärmeableitung von den Wickelköpfen zu einer dazu radial außen angeordneten Kühleinrichtung ein Wärmetransport durch eine aufgrund geometrischer Gegebenheiten relativ mächtige radiale Vergussmittelschicht mit einer vergleichsweisen geringen Wärmeleitfähigkeit erfolgen muss, welche beim Betrieb der elektrischen Maschine zu einem unerwünschten Wärmestau, zum Ansteigen der Betriebstemperatur und zu einer Reduzierung der Effizienz führen kann.

Davon ausgehend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer vorgegebenen Baugröße eine weitere Leistungssteigerung der elektrischen Maschine zu ermöglichen. Die Erfindung zielt darauf ab, die Leistungsdichte einer elektrischen Maschine weiter zu steigern, indem Maßnahmen zu einer verbesserten Abführung einer Verlustleistung getroffen werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit einem wärmeleitfähigen Kunststoff vergossenen Wickelköpfe sowohl über deren Außenumfangsfläche als auch zusätzlich über deren Innenumfangsfläche gekühlt werden und somit ein Entzug von einer Verlustwärme betragsmäßig gesteigert werden kann.

Im Falle einer elektrischen Innenläufermaschine steht für den Wärmeentzug die Außenumfangsfläche eines Wickelkopfes in bekannter Weise in Wärmeleitkontakt mit einem äußeren Statorträger, während die Innenumfangsfläche eines Wickelkopfes über eine erste Fluidkühleinrichtung mit einem Kühlfluid benetzt werden kann und somit einen Wärmeentzug unmittelbar aus dem Innenraum der elektrischen Maschine ermöglicht. Diese Kühlung über die Innenumfangsflächen der Wickelköpfe ist insbesondere bei einem Innenläufermotor effektiv, da hierbei eine radiale Ausdehnung der Vergussmasse von der zu kühlenden Fläche bis zur Wicklung vergleichsweise gering ist. Somit ist im Vergleich zu einer Außenumfangsfläche der Wickelköpfe die Gefahr eines Wärmestaus von geringerer Bedeutung. Durch die Wirkung der ersten Fluidkühleinrichtung werden ebenso den axialen Stirnseiten der Wickelköpfe Wärme entzogen.

Weiterhin ist bei der vorgeschlagenen elektrischen Maschine ein erstes Fluidleitele- ment vorgesehen, welches an dem Wickelkopf festgelegt und so ausgebildet ist, dass ein in den Innenraum eingebrachtes Kühlfluid beim Betrieb der elektrischen Maschine im Wesentlichen daran gehindert ist, indem zwischen Rotor und Stator befindlichen Luftspalt einzudringen. Das bedeutet, dass obwohl im Innenraum im Bereich der Wickelköpfe ein freies Fluid vorliegt, dieses nicht in den Luftspalt der elektrischen Maschine eindringen und somit unerwünschte Schlepp- und Leistungsverluste erzeugen kann. Gleichzeitig wird auch ein als ein Öl vorliegendes Kühlfluid vor einer in dem Luftspalt auftretenden unerwünschten thermischen Belastung geschützt, welche zu einer Zerstörung der chemischen Kettenstruktur des Öls und somit zu einer unerwünschten vorzeitigen Degradierung des Öls führen würde.

Im Ergebnis der vorgeschlagenen Maßnahmen kann also eine spürbare Leistungssteigerung der elektrischen Maschine erzielt werden. Die erste Fluidkühleinrichtung kann somit auch insbesondere als Ölkühlung ausgeführt werden, wobei diese gleich- zeitig, wie weiter unten noch ausführlicher ausgeführt, zur Schmierung der Lager der Rotorwelle herangezogen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Fluidleitelement insbesondere Scheiben- oder topfförmig ausgebildet sein und einen Trennwandbereich aufweisen, welcher mit einem radial äu ßeren Befestigungsabschnitt gegebenenfalls unter Einbeziehung eines Dichtelementes im Wesentlichen fluiddicht an einer Innenumfangs- fläche eines Wickelkopfes festgelegt ist und der bis auf eine zentrale Durchgangsöffnung für die Rotorwelle geschlossen ausgeführt ist. Auf diese Weise wird der Innenraum der elektrischen Maschine nochmals in einen im Wesentlichen trockenen Rotorraum und in dazu axial benachbarte Nassräume für die stirnseitig am Stator befindlichen Wickelköpfe unterteilt.

Mit Vorteil kann das erste Fluidleitelement einen mit einem Wickelkopf zusammenwirkenden Axialanschlag aufweisen. Ein derartiger Axialanschlag legt die axiale Position eines Fluidleitelements in Richtung des Rotors fest und verhindert, dass das Fluidleitelement in den Bereich des Rotors hineingezogen und zerstört wird. Das erste Fluidleitelement kann, wie bereits erwähnt, insgesamt im Wesentlichen topfförmig ausgeführt sein, wobei der Trennwandbereich einen Topfboden bildet und wobei der Axialanschlag an einem mit dem Boden verbundenen zylindrischen Abschnitt ausgeführt ist. Der Axialanschlag kann hierbei insbesondere als ein einseitiger Radialkragen ausgebildet sein, welcher sich in Anlage zu einem aus einer Vergussmasse und dem Wickelkopf gebildeten Vergusskörper befindet. Zudem kann der zylindrische Wandbereich mit einem Radialabstand zu den Wickelköpfen angeordnet sein bzw. verlaufen und in Umfangsrichtung mehrere, insbesondere möglichst großflächige Ausnehmungen zum Durchtreten eines Kühlfluids aufweisen. Eine zusätzliche Lagesicherung des ersten Fluidleitelements kann beispielsweise durch eine Rastverbindung und durch ein Klebemittel erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich das erste Fluidleitelement stirnseitig auch axial über einen Wickelkopf hinausgehend erstrecken und sich mit einer axialen Abstützfläche an einem Gehäuseelement, z.B. einem Lagerschild axial abstützen. Mit Vorteil sind an einem solchen Fluidleitelement axial beidseitig wirkende Ab- Stützflächen vorgesehen, so dass damit das Fluidleitelement bei dessen Einbau axial eingebettet oder eingeklemmt werden und dadurch verliersicher am bzw. zum Stator festgelegt werden kann. Weitere Sicherungsmittel können in diesem Fall entfallen.

Mit weiterem Vorteil kann das erste Fluidleitelement im Bereich der zentralen Durchgangsöffnung für die Rotorwelle eine sich zu einer Stirnseite der elektrischen Maschine öffnende Fluidabweisfläche aufweisen, durch welche ein an dieser auftreffendes Fluid in Richtung der Stirnseite abgewiesen wird. Insbesondere kann die Fluidabweisfläche konisch oder sphärisch ausgeführt sein, wodurch ein zum Rotor gerichteter Fluidstrom zurück in den Axialbereich der Wickelköpfe reflektiert wird.

Zur Vermeidung von Wirbelströmen und einer dadurch induzierten Wärmeentwicklung wird weiter vorgeschlagen, das erste Fluidleitelement aus einem nicht ferromag- netischen Werkstoff zu fertigen. Bevorzugt kann dieses aus einem wärmebeständigen Kunststoff insbesondere aus einem Thermo- oder Duroplast Werkstoff gefertigt werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann das Kühlfluid über die Rotorwelle zugeführt werden, wozu in dieser ein Fluideinlasskanal ausgebildet ist, der mittels zumindest einer ersten Fluidaustrittsöffnung mit einem, einer Stirnseite des Stators zugewandten Bereich des Innenraums, d. h. einem zuvor erwähnten Nassraum in Fluidverbindung steht. Günstiger Weise sind mehrere Fluidaustrittsöff- nungen am Umfang der Rotorwelle verteilt und ebenso an beiden Bereichen der stirnseitig am Stator befindlichen Wickelköpfe vorgesehen.

Eine verbesserte Abtrennung des Rotorraums gegenüber Fluid wird erzielt, indem im Bereich der ersten Fluidaustrittsöffnung ein zweites Fluidleitelement ausgebildet ist, welches gemeinsam mit dem ersten Fluidleitelement eine Labyrinthdichtung für das Kühlfluid ausbildet. Darüber hinaus sind in diesem Axialbereich an der Rotorwelle Ausnehmungen bzw. Konturen vorgesehen, welche ein Zurückschleudern des Fluids bei laufender Maschine aus dem Rotorraum in den Nassraum bewirken und wozu die genannten Strukturen radial der Fluidabweisfläche des ersten Fluidleitelements gegenüberliegen. Wie bereits erwähnt, kann die erste Fluidkühleinrichtung zur Kühlung der Wickelköpfe gleichzeitig zur Schmierung der Rotorlager ausgenutzt werden, in dem die Rotorwelle im Bereich des zweiten Fluidleitelements zumindest eine zweite Fluidaustritts- öffnung aufweist, welche axial benachbart zu einem Rotorlager angeordnet ist. Zur Erzielung zu einem Rotorlager gerichteten Fluidströmung kann sich das zweite Fluid- leitelement in Richtung des Rotorlagers erstrecken und dabei die zweite Fluidaus- trittsöffnung radial beabstandet axial überdecken. Dadurch wird ein aus der zweiten Fluidaustrittsöffnung austretender Fluidstrom durch das zweite Fluidleitelement unmittelbar einem benachbarten Rotorlager zugeführt.

Mit besonderem Vorteil ist die erste Fluidkühleinrichtung als ein Ölkreislauf ausgebildet, welcher durch eine Kühlmittelpumpe und einen Wärmetauscher vervollständigt wird. Während eine Schmiermittel- bzw. Kühlmittelzufuhr über die Rotorwelle erfolgt, ist zur Abführung des Kühlmittels ein Fluidauslasskanal ausgebildet, welcher bezüglich einer Normalbetriebslage der elektrischen Maschine geodätisch zum Stator unten ausgebildet ist. Dieser Fluidauslasskanal steht zumindest mit einer Fluideinlass- öffnung mit dem Innenraum der elektrischen Maschine in Fluidverbindung.

Wie bereits angesprochen, wird ein Teil der in den Wickelköpfen entstehenden Verlustwärme über deren Außenumfangsfläche zum Statorträger abgeführt. Diesbezüglich kann es zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr von Vorteil sein, wenn die elektrische Maschine eine zweite Fluidkühleinrichtung mit einem am Stator ausgebildeten Fluidkühlmantel aufweist. Diese zweite Fluidkühleinrichtung kann als eine Wasser- oder als eine Ölkühlung ausgebildet sein, wobei der Fluidkühlmantel ein erstes und ein zweites Wandungselement aufweist, welche im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, radial voneinander beabstandet und gegenseitig abgedichtet sind.

Günstiger Weise kann das erste Wandungselement dabei den Statorträger umfassen und das zweite Wandungselement als ein Gehäuse der elektrischen Maschine ausgebildet sein. Die zweite Fluidkühleinrichtung dient damit der Abfuhr der über das Statorblechpaket eingeprägten Verlustwärme und zugleich der in den Wickelköpfen auftretenden Wärmeverluste. Zu diesem Zweck kann sich der Fluidkühlmantel mit Vorteil axial vollständig oder zumindest teilweise über die mit Vergussmasse vergossenen Wickelköpfe am Stator erstrecken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine in einem

Längsschnitt;

Fig. 2a, b eine ausschnittweise vergrößerte Darstellung der elektrischen Maschine von Figur 1 im Bereich der Wickelköpfe des Stators mit dort angeordneten ersten Fluidleitelementen;

Fig. 3a, b eine weitere Darstellung einer elektrischen Maschine im Bereich der

Wickelköpfe eines Stators mit dort angeordneten ersten Fluidleitelementen gemäß einer alternativen Ausführungsform.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf eine mehrfache Beschreibung identischer Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbarer Komponenten in verschiedenen Ausführungsbeispielen verzichtet und es werden diesbezüglich lediglich Unterschiede der Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine als Asynchronmotor ausgebildete elektrische Maschine 10, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung eines Antriebsmomentes auf Fahrzeugräder vorgesehen ist. Die elektrische Maschine 10 umfasst dazu ein in einem Gehäuse 64 angeordneten Stator 12 und einen in diesem drehbar gelagerten Rotor 36, welcher auf einer Rotorwelle 34 angeordnet ist, über welche eine Leistung zum Antreiben des Fahrzeuges abgegriffen werden kann.

Der Stator 12 umfasst einen zylindrischen Statorträger 14 mit einem daran festgelegten Statorblechpaket 16. Dieses Statorblechpaket 16 ist in einer bekannten Art und Weise mit einem Joch und mit nach radial innen gerichteten Statorzähnen ausgeführt, welche eine Statorwicklung 18 mit axial über das Statorblechpaket 16 überstehenden Wickelköpfen 20 trägt. Die Statorwicklung 18 ist mittels einer Leistungsanschlusseinheit 76 innerhalb eines an dem Gehäuse 64 ausgeführten Schaltkasten 72 mit mehreren externen Anschlussleitungen 74 verbunden, durch welche von einem nicht dargestellten Energiespeicher eine elektrische Leistung in die Statorwicklung 18 eingeprägt werden kann.

Wie in den Figuren 1 ; 2a, b erkennbar, erstreckt sich die Statorwicklung 18 axial beidseitig über das Statorblechpaket 16 hinaus und bildet in diesen Bereichen Wickelköpfe 20 aus. Diese Wickelköpfe 20 sind mit einer wärmeleitfähigen Vergussmasse 22, insbesondere einem wärmeleitfähigen Kunststoff vergossen, wodurch jeweils axial beidseitig am Stator 12 eine Außenumfangsfläche 24 und eine Innenum- fangsfläche 26 ausgebildet werden. Die Au ßenumfangsfläche 24 steht dabei im Wärmeleitkontakt mit dem Statorträger 14, welcher als ein erstes Wandungselement 60 eines Fluidkühlmantels 58 ausgebildet ist. Der Fluidkühlmantel 58 umfasst weiter ein gleichfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgebildetes, radial von dem ersten Wandungselement 60 beabstandetes und dazu mittels Dichtelementen 66 abgedichtetes zweites Wandungselement 62, welches hierbei als das Gehäuse 64 der elektrischen Maschine 10 ausgeführt ist. Zwischen den Wandungselementen 60, 62 verläuft ein schraubenförmiger Fluidkühlkanal 63, in dem ein beispielsweise als Öl oder Wasser zirkulierendes Kühlmittel zwischen der elektrischen Maschine 10 und einem hier nicht dargestellten Wärmetauscher geführt wird. Insgesamt wird also durch die beschriebene Anordnung eine Fluidkühleinrichtung 56 bereitgestellt.

Der Rotor 36 ist in einer bekannten Weise als Kurzschlussläufer ausgebildet und in einem von dem Stator 12 gebildeten zylindrischen Innenraum 30 unter Ausbildung eines radialen Luftspaltes 32 mittels der Rotorwelle 34 drehbar gelagert. Die Rotor- welle 34 wird durch zwei als Wälzlager ausgeführte Rotorlager 52a, b getragen, welche zum einen in einem als ein Gehäuseboden ausgeführtes Lagerschild 68a und zum weiteren in einem Lagerschild 68b festgelegt sind. Ein aus dem Gehäuseboden bzw. dem Lagerschild 68a axial heraustretenden Abschnitt der Rotorwelle 34 kann über eine dort vorgesehene Verzahnung 34a mit weiteren Komponenten eines Fahrzeugantriebsstranges verbunden werden. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist das Lagerschild 68b mit einem Gehäusedeckel 70 verschlossen.

Zusätzlich zu der Fluidkühleinrichtung 56 weist die elektrische Maschine 10 eine weitere Fluidkühleinrichtung 38, insbesondere mit einem Öl als Kühlfluid auf, mit welchem die Innenumfangsflächen 26 der Wickelköpfe 20 und zumindest auch teilweise deren Stirnflächen 27a, b benetzt werden können. Zu diesem Zweck ist innerhalb der Rotorwelle 34 ein Fluideinlasskanal 46 ausgeführt, der an beiden axialen Positionen der Wickelköpfe 20 mehrere erste Fluidaustrittsöffnungen 46a aufweist (Fig.2a, b). Diese Fluidaustrittsöffnungen 46a stehen somit mit denjenigen, den Stirnseiten 42, 44 der elektrischen Maschine 10 zugewandten Bereichen des Innenraums 30 in einer Fluidverbindung. Zur Vermeidung eines Übertritts von Fluid in den axialen Bereich des Rotors 36 sind vorliegend an beiden Wickelkopfpositionen erste Fluidlei- telemente 40 vorgesehen, welche jeweils an einem vergossenem Wickelkopf 20 festgelegt und so ausgebildet sind, dass ein in den Innenraum 30 eingebrachtes Fluid beim Betrieb der elektrischen Maschine 10 im Wesentlichen daran gehindert ist, in den zwischen Rotor 36 und Stator 12 befindlichen Luftspalt 32 einzudringen.

Insbesondere weist ein derartiges erstes Fluidleitelement 40 einen im Wesentlichen geschlossenen Trennwandbereich 40a auf, welcher mit einem radial äußeren Befestigungsabschnitt 40b unter Einfügung eines Dichtelements 40e im Wesentlichen flu- iddicht an der Innenumfangsfläche 26 eines Wickelkopfes 20 festgelegt ist. Dieser Trennwandbereich 40a ist dabei bis auf eine zentrale Durchgangsöffnung 40c für die Rotorwelle 34 geschlossen ausgeführt.

Wie in den Fig. 1 ; 2a, b erkennbar, ist das Fluidleitelement 40 im Wesentlichen topf- förmig ausgeführt, wobei der Trennwandbereich 40a einen Boden ausbildet. Von diesem Trennwandbereich 40a erstreckt sich ein zylindrischer Abschnitt 40f in Rich- tung der Stirnseite 44 und greift mit einem als nach radial au ßen abstehenden Ringkragen 40h stirnseitig an der Vergussmasse des Wickelkopfes 20 an. Der zylindrische Abschnitt 40f ist dabei mit einem radialen Abstand zu der Innenumfangsfläche 26 eines Wickelkopfes 20 geführt und weist mehrere am Umfang verteilte großflächige Ausnehmungen 40i auf, durch welche das Kühlfluid zu den Wickelköpfen 20 hindurchtreten kann. Ein erstes Fluidleitelement 40 bildet radial innen im Bereich der Durchgangsöffnung 40c eine sich zu einer Stirnseite 42, 44 der elektrischen Maschine 10 öffnende Fluidabweisfläche 40g auf, durch welche ein an dieser auftreffendes Fluid in Richtung der Stirnseite 42, 44 abgewiesen und vom Rotorraum ferngehalten wird. Es ist weiter erkennbar, dass die Rotorwelle 34 im Bereich der ersten Fluidaus- trittsöffnung 46a ein zweites Fluidleitelement 48 aufweist, welches gemeinsam mit dem ersten Fluidleitelement 40 eine Labyrinthdichtung 50 für das Kühlfluid ausbildet. Ein solches zweites Fluidleitelement 48 ist als eine auf die Rotorwelle 34 aufgeschobene Hülse ausgeführt und bildet radial dem ersten Fluidleitelement 40 im Bereich der Fluidabweisfläche 40g gegenüberliegend einen nach radial außen abstehenden Ringkragen 48a auf, sodass dadurch aus den Elementen 40g und 48a eine Labyrinthdichtung 50 gebildet wird, welche beim Drehen des Rotors 36 ein Eindringen von Kühlfluid in den Raumbereich des Rotors 36 im Wesentlichen verhindert. Das erste Fluidleitelement 40 ist vorliegend aus einem nicht ferromagnetischen Material, insbesondere aus einem wärmebeständigen Kunststoff gefertigt, während das zweite Fluidleitelement 48 als ein Kunststoff- oder ein Metallelement bspw. als eine Blechhülse dargestellt werden kann.

Zur Schmierung der Rotorlager 52a, b sind an der Rotorwelle 34 im Bereich des zweiten Fluidleitelements 48 zweite Fluidaustrittsöffnungen 46b vorgesehen. Diese Fluidaustrittsöffnung 46b sind axial benachbart zu den Rotorlagern 52a, b angeordnet und werden von einem Leitabschnitt 48b des zweiten Fluidleitelements 48 überdeckt. Mit anderen Worten erstreckt sich das zweite Fluidleitelement 48 in Richtung eines Rotorlagers 52a, b und überdeckt dabei mit radialem Abstand die zweiten Fluidaustrittsöffnungen 46b. Somit kann ein aus den zweiten Fluidaustrittsöffnungen 46b austretender Fluidstrom durch die zweiten Fluidleitelemente 48 gezielt auf die Rotorlager 52a, b gerichtet werden. Zur Abführung des im Innenraum 30 befindlichen Fluids weist die Fluidkühleinrich- tung 38 einen in einer normalen Betriebslage der elektrischen Maschine 10 geodätisch zum Stator 12 unten ausgebildeten Fluidauslasskanal 54 (Fig. 1 ) auf, der mittels einer Fluideintrittsöffnung 54a mit dem Innenraum 30 in Fluidverbindung steht. In Fig. 1 ist zu dem ein von dem Kühlfluid einnehmbarer maximaler Pegel Pmax. eingezeichnet, der in dieser Betriebslage radial zwischen dem Luftspalt 32 und der Fluideintrittsöffnung 54 eingestellt ist. Zurückkommend auf die Fluidkühleinrichtung 56 ist ferner erkennbar, dass sich der Fluidkühlmantel 58 am Stator 12 in axialer Richtung fast vollständig über die mit der Vergussmasse 22 vergossenen Wickelköpfe 20 erstreckt.

Zur Herstellung der elektrischen Maschine kann zunächst der Stator 12 mit dem Statorblechpaket 16 und der Statorwicklung 18 gefertigt werden, wobei axial beidseitig Wickelköpfe 20 über das Statorblechpaket 16 überstehen. In einem weiteren Schritt wird diese vorgefertigte Baueinheit in den zylindrischen Statorträger 14 eingefügt, worauf die Wickelköpfe 20 mit einer Vergussmasse 22 vergossen werden können. Die somit geschaffene Einheit kann dann in das Gehäuse 64 eingefügt werden, wobei auf der durch das den Gehäuseboden ausbildende Lagerschild 68a bereits ein erstes Fluidleitelement 40 an den Wickelköpfen festgelegt wird. Im Weiteren kann nun der Rotor 36 mit den zweiten Fluidleitelementen 48 eingefügt werden, wobei die Rotorwelle 34 auf der genannten Seite 42 des Lagerschildes 68a durch das Rotorlager 52a geführt wird. Nachfolgend wird auf der freien Axial-bzw. Stirnseite 44 ebenso das erste Fluidleitelement 40 am Wickelkopf 20 festgelegt. Nach der Anordnung der Leistungsanschlusseinheit 76 kann auch diese Stirnseite durch das Lagerschild 68b und den Gehäusedeckel 70 verschlossen werden.

Mit den Fig. 3a, b ist ausschnittweise eine zu der vorstehend erläuterten elektrischen Maschine 10 alternative Ausführungsform einer elektrischen Maschine 10 dargestellt, wobei zu deren grundlegenden Aufbau auf die vorangehende Figurenbeschreibung verwiesen wird. Gemäß dieser Ausführungsform erstreckt sich das erste Fluidleitelement 40 stirnseitig axial über einen Wickelkopf 20 hinaus und stützt sich axial mit einer Abstützfläche 40k unmittelbar oder mittelbar an dem Gehäuse 64, insbesondere an dem Lagerschild 68b (Fig. 3a) oder an dem Gehäuseboden 64a (Fig. 3b) ab. Mit Vorteil sind an einem solchen Fluidleitelement 40 axial beidseitig wirkende Ab- stützflächen vorgesehen, so dass damit das Fluidleitelement 40 bei dessen Einbau in den Innenraum 30 axial eingebettet oder eingeklemmt und dadurch verliersicher am bzw. zum Stator festgelegt wird. Zum Durchtritt eines radial aus der Rotorwelle 34 austretenden Kühlfluids zu den Wickelköpfen 20 sind an den hier topf- oder becherförmigen ersten Fluidleitelementen 40 in Umfangsrichtung wiederum mehrere Aussparungen 40i vorgesehen, welche sich axial über das Ende der Wickelköpfe 20 hinaus in Richtung der Stirnseiten 42, 44 des Stators 12 erstrecken. Dadurch kann das Kühlfluid sowohl die Innenumfangsflächen 26 als auch die Stirnflächen 27a, b der Wickelköpfe 20 erreichen und kühlen. Die zweiten Fluidleitelemente 48 sind von den ersten Fluidaustrittsöffnungen 46a aus in Richtung Rotor betrachtet identisch zu denjenigen in den Fig. 1 , 2a, b dargestellten ausgeführt. Dagegen ist zur Zuführung von Kühl- oder Schmierfluid zu den Rotorlagern 52a, b an den Lagerschilden 68a, b jeweils ein feststehendes ringkappenförmiges Leitelement 78 vorgesehen, welches die zweiten Fluidaustrittsöffnungen 46b mit einem radialen Abstand axial überdeckt.

Bezuqszeichen

Elektrische Maschine 46b zweite Fluidaustrittsoffnung

Stator 48 zweites Fluidleitelement

Statorträger 48a Ringkragen

Statorblechpaket 48b Leitabschnitt

Statorwicklung 50 Labyrinthdichtung

Wickelkopf 52a, b Rotorlager

Vergussmasse 54 Fluidauslasskanal

Au ßenumfangsf lache 54a Fluideintrittsöffnung

Innenumfangsfläche 56 zweite Fluidkühleinrichtunga, b Stirnfläche 58 Fluidkühlmantel

Innenraum 60 erstes Wandungselement

Luftspalt 62 zweites Wandungselement

Rotorwelle 63 Fluidkühlkanal

a Verzahnung 64 Gehäuse

Rotor 66 Dichtelement

erste Fluidkühleinrichtung 68a, b Lagerschild

erstes Fluidleitelement 70 Gehäusedeckel

a Trennwandbereich 72 Schaltkasten

b Befestigungsabschnitt 74 Anschlussleiter

c Durchgangsöffnung 76 Leistungsanschlusseinheitd Axialanschlag Pmax. Maximaler Kühlfluidpegele Dichtelement 78 Leitelement

f zylindrischer Abschnitt

g Fluidabweisfläche

h Ringkragen

i Ausnehmung

k axiale Abstützfläche

, 44 Stirnseite

Fluideinlasskanal

a erste Fluidaustrittsoffnung