Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs.

Aus der DE 10 2019 002 918 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt. Die elektrische Maschine verfügt über einen feststehenden Ständer sowie über einen rotierenden Läufer. Der Ständer einer elektrischen Maschine wird auch als Stator und der Läufer einer elektrischen Maschine auch als Rotor bezeichnet. Der Ständer der elektrischen Maschine verfügt über ein Gehäuse. Der Läufer der elektrischen Maschine verfügt über eine Welle. Die Welle ist über Wellenlager im Gehäuse drehbar gelagert. Bei den Wellenlagern handelt es sich typischerweise um Wälzlager. Über Wellendichtungen ist die Welle gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Die Wellendichtung ist dabei als Wellendichtungsring ausgebildet, der einerseits an dem Gehäuse und andererseits an der Welle anliegt.

Bei schnelllaufenden elektrischen Maschinen, die mit hohen Drehzahlen und im Bereich der Welle mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten betrieben werden, unterliegen die Wellendichtungen einer starken Erwärmung. Dies kann zu einer Überhitzung der Wellendichtung und zu einem Verschleiß sowie zu einem vorzeitigen Ausfall der jeweiligen Wellendichtung führen.

Es besteht Bedarf daran, die Erwärmung der Wellendichtungen einer elektrischen Maschine zu reduzieren und so die Verschleißanfälligkeit und das Ausfallrisiko zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige elektrische Maschine zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist im Bereich der jeweiligen Wellendichtung zwischen der Welle und dem Gehäuse ein Zwischenring positioniert, der im Betrieb mit einer geringeren Drehzahl rotiert als die Welle, wobei zwischen dem jeweiligen Zwischenring und der Welle ein erstes Dichtungselement angeordnet ist, und wobei zwischen dem jeweiligen Zwischenring und dem Gehäuse ein zweites Dichtungselement angeordnet ist.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, im Bereich jeder Wellendichtung das erste Dichtungselement und das zweite Dichtungselement in einer Art Reihenschaltung zu verbauen, wobei zwischen dem ersten Dichtungselement und dem zweiten Dichtungselement der jeweilige Zwischenring positioniert ist, der mit einer geringeren Drehzahl rotiert als die Welle. So können hohe Differenzdrehzahlen zwischen Gehäuse und Welle im Bereich der jeweiligen Wellendichtung über den Zwischenring aufgeteilt werden. Hierdurch reduziert sich der Wärmeeintrag in die Wellendichtung sowie die Verschleißanfälligkeit und das Ausfallrisiko.

Vorzugsweise sind die Wellenlager Wälzlager mit einem Lagerinnenring, mit einem Lageraußenring und mit zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordneten, in einem Lagerkäfig geführten Wälzkörpern, wobei benachbart zu den Wellenlagern die Wellendichtungen angeordnet sind, und wobei der Zwischenring, der im Bereich einer jeweiligen Wellendichtung angeordnet ist, an den Lagerkäfig des jeweils benachbarten Wellenlagers drehfest angebunden ist. Diese Ausführung der Erfindung ist besonders bevorzugt. Dann, wenn der jeweilige Zwischenring an den Lagerkäfig des jeweiligen benachbarten Wellenlagers drehfest angebunden ist, rotiert der Zwischenring mit der Drehzahl des Lagerkäfigs und ist darüber hinaus definiert geführt. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das jeweilige Wellenlager und die jeweilige Wellendichtung eine bauliche Einheit ausbilden. Dieselben können dann zusammen montiert und demontiert werden.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer elektrischen Maschine; Fig. 2 das Detail II der Fig. 1 .

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, die in einem Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug als Antriebsaggregat dient, also der Bereitstellung von Antriebsleistung an einem Abtrieb des jeweiligen Fahrzeugs.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine elektrische Maschine 10, die über einen feststehenden Ständer 11 sowie einen rotierenden Läufer 12 verfügt. Der Ständer 11 wird auch als Stator und der Läufer 12 auch als Rotor bezeichnet. Der Ständer 11 weist ein feststehendes Gehäuse 22 auf. Ebenfalls verfügt der Ständer 11 über ein Statorblechpaket 13. Der Läufer 12 verfügt über eine Welle 14 sowie über ein Rotorblechpaket 15. Die Welle 14 ist relativ zum Gehäuse 22 drehbar. Zwischen dem Statorblechpaket 13 und dem Rotorblechpaket 15 ist ein Luftspalt 16 ausgebildet.

Im Betrieb der elektrischen Maschine 10 rotiert der Läufer 12 relativ zum Ständer 11 . Hierzu sind Wellenlager 17 vorgesehen, über welche die Welle 14 gegenüber dem Gehäuse 22 drehbar gelagert ist. Gemäß Fig. 1 ist zu beiden Seiten des Rotorblechpakets 15 jeweils ein Wellenlager 17 vorhanden.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 10 eine Innenläufermaschine. Bei einer Innenläufermaschine dreht die radial innen liegende Welle 14 gegenüber dem radial außen liegenden Gehäuse 22.

Die Erfindung kann auch bei elektrischen Maschinen zum Einsatz kommen, die als Außenläufermaschine ausgeführt sind. Bei einer Außenläufermaschine dreht die radial außen liegende Welle gegenüber dem radial innen liegenden Gehäuse.

Die Wellenlager 17 sind vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt. Ein derartiges Wälzlager verfügt über einen mit der Welle 14 gekoppelten ersten Lagerring, einen mit dem Gehäuse 22 gekoppelten zweiten Lagerring sowie über Wälzkörper, die zwischen den Lagerringen angeordnet sind. Diese Wälzkörper sind von einem Lagerkäfig aufgenommen. Der Aufbau eines Wälzlagers ist dem hier angesprochenen Fachmann an sich bekannt. Daher sind in Fig. 1 und 2 die Wellenlager 17 lediglich schematisiert gezeigt.

Bei einer Innenläufermaschine ist der erste Lagerring, der mit der Welle 14 gekoppelt ist, ein Lagerinnenring, und der zweite Lagerring, der mit dem Gehäuse 22 gekoppelt ist, ist ein Lageraußenring.

Bei einer Außenläufermaschine ist der erste Lagerring, der mit der Welle gekoppelt ist, ein Lageraußenring, und der zweite Lagerring, der mit dem Gehäuse gekoppelt ist, ist ein Lagerinnenring.

Fig. 1 zeigt weiter Wellendichtungen 18, die der Abdichtung der Welle 14 gegenüber dem Gehäuse 22 dienen. In Fig. 1 ist benachbart zu jedem Wellenlager 17 eine Wellendichtung 18 angeordnet, und zwar bezogen auf das Rotorblechpaket 15 axial innen, also mit geringerem Abstand zum Rotorblechpaket 15 als die Wellenlager 17.

Im Bereich der jeweiligen Wellendichtung 18 ist, in Radialrichtung gesehen, zwischen der Welle 14 und dem Gehäuse 22 ein Zwischenring 19 positioniert, der im Betrieb mit einer geringeren Drehzahl als die Welle 14 rotiert.

Zwischen dem jeweiligen Zwischenring 19 und der Welle 14 ist ein erstes Dichtungselement 20 angeordnet. Zwischen dem Zwischenring 19 und dem Gehäuse 22 ist ein zweites Dichtungselement 21 angeordnet, und zwar jeweils in Radialrichtung gesehen.

Die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Welle 14 und dem Gehäuse 22 kann über den mit geringerer Drehzahl als die Welle 14 rotierenden Zwischenring 19 aufgeteilt werden, wodurch dann die zwischen dem Zwischenring 19, der Welle 14 und dem Gehäuse 22 positionierten Dichtungselemente 20, 21 einer geringeren Belastung und Erwärmung ausgesetzt sind als bei aus der Praxis bekannten elektrischen Maschinen. Hierdurch können die Verschleißanfälligkeit und Ausfallgefahr der elektrischen Maschine 10 reduziert werden. Der Zwischenring 19, der im Bereich der jeweiligen Wellendichtung 18 angeordnet ist, ist vorzugsweise mit den Dichtungselementen 20, 21 der jeweiligen Wellendichtung 18 verspannt.

Im Betrieb besteht Reibung zwischen dem Zwischenring 19 und den Dichtungselementen 20, 21. Ebenfalls besteht Reibung zwischen dem Dichtungselement 20 und der Welle 14 und dem Dichtungselement 21 und dem Gehäuse 22. Bereits durch diese Reibung kann der Zwischenring 19 rotatorisch angetrieben werden.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Zwischenring 19, der im Bereich der jeweiligen Wellendichtung 18 zwischen den Dichtungselementen 20, 21 der jeweiligen Wellendichtung 18 angeordnet ist, mit dem Lagerkäfig des jeweils benachbarten Wellenlagers 17 drehfest verbunden ist. Der Zwischenring 19 rotiert dann mit der Drehzahl des Lagerkäfigs, also in etwa mit der halben Drehzahl der Welle 14. Hierdurch kann der Zwischenring 19 nicht nur besonders vorteilhaft angetrieben werden, vielmehr kann der Zwischenring 19 auch vorteilhaft geführt werden.

Dann, wenn der jeweilige Zwischenring 19 an den Lagerkäfig des jeweiligen Wellenlagers 17 drehfest angebunden sind, bilden das jeweilige Wellenlager 17 und die jeweilige Wellendichtung 18 vorzugsweise eine bauliche Einheit, sodass dieselben dann gemeinsam montiert und demontiert werden können.

Um einen Antrieb des Zwischenrings 19 zu gewährleisten, ist es alternativ auch möglich, den Zwischenring 19 zum Beispiel über eine Übersetzungsstufe mit der Welle 14 kinematisch zu koppeln und mit einem definierten Verhältnis zur Drehzahl der Welle 14 anzutreiben.

Es kann eine kinematische Kopplung von Zwischenring 19 und Welle 14 und/oder eine kinematische Kopplung von Zwischenring 19 und Gehäuse 22 bereitgestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der elektrischen Maschine 10 um ein Antriebsaggregat eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs, welches Antriebsleistung an einem Abtrieb des jeweiligen Fahrzeugs bereitstellt. Derartige elektrische Maschinen rotieren mit hohen Drehzahlen von mehr als 10000 U/min, insbesondere mit Drehzahlen von mehr als 15000 U/min.

Bezuqszeichen elektrische Maschine Ständer/Stator Läufer/Rotor Statorblechpaket Welle Rotorbleckpaket Luftspalt Wellenlager Wellendichtung Zwischenring Dichtungselement Dichtungselement Gehäuse