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Title:
OPTIMISING E-MOTOR GEOMETRY AND E-MOTOR HOUSING GEOMETRY FOR AN ELECTRICAL AIR CONDITIONING COMPRESSOR IN ORDER TO FACILITATE A REDUCTION OF THE MOTOR INSTALLATION SPACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197026
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a motor vehicle auxiliary unit (10) having a multi-part housing arrangement (15). An electric drive motor (14) is provided in a first housing part and a unit mechanism (12) which is driven by the drive motor (14) and conveys fluid is provided in a second housing part (10), and the fluid can flow through the first housing part (6). The drive motor (8) has a stator element (22) having motor coils (30) and an inner rotor element (14) which is connected for conjoint rotation to a drive shaft (18), the drive shaft (18) being connected for conjoint rotation to a conveying element (13) of the unit mechanism (12). The stator element (22) has a stator inner face (26) directed towards the inner rotor element (14) and a stator outer face (28) directed towards the first housing part, the first housing part (6) being connected to the second housing part (10) via sealing faces (32, 34, 36, 38). The stator outer face (28) is formed from peripheral stator outer face parts (46, 48) which are alternately recessed and protruding in such a way that individual stator outer face parts (46) form bearing faces for radial and rotational fixing of the stator element (22) in the first housing part (6) and between the bearing faces (46) fluid channels (44) are formed which are delimited by the first housing part (6) and the stator outer face (28).

Inventors:
BEUTLER, Richard (Frankenstrasse 13, Düsseldorf, 40476, DE)
Application Number:
EP2018/059319
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
PIERBURG GMBH (Alfred-Pierburg-Straße 1, Neuss, 41460, DE)
International Classes:
H02K1/18; H02K5/20; H02K7/14; H02K9/19
Foreign References:
US6234768B12001-05-22
US20130187499A12013-07-25
US20100034674A12010-02-11
EP0145903B11988-02-24
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE TER SMITTEN EBERLEIN-VAN HOOF RÜTTEN PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (Burgunderstr. 29, Düsseldorf, 40549, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat (10) mit einer mehrteiligen

Gehäuseanordnung (15), wobei in einem ersten Gehäuseteil ein elektrischer Antriebsmotor (14) und in einem zweiten Gehäuseteil (10) eine durch den Antriebsmotor (14) angetriebene, Fluid fördernde Aggregatmechanik (12) vorgesehen ist, wobei das erste Gehäuseteil (6) durch das Fluid durchströmbar ist, wobei der

Antriebsmotor (8) ein Statororgan (22) mit Motorspulen (30) und ein Innenrotororgan (14) aufweist, das drehfest mit einer Antriebswelle (18) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (18) drehfest mit einem Förderorgan (13) der Aggregatsmechanik (12) verbunden ist, wobei das Statororgan (22) eine zum

Innenrotororgan (14) gerichtete Statorinnenfläche (26) und eine zum ersten Gehäuseteil gerichtete Statoraußenfläche (28) aufweist und wobei das erste Gehäuseteil (6) über Abdichtfläche (32, 34, 36, 38) mit dem zweiten Gehäuseteil (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenfläche (28) aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen (46, 48) ausgebildet ist, derart, dass einzelne Statoraußenflächenteile (46) Lagerflächen zur radialen und rotatorischen Fixierung des Statororgans (22) im ersten Gehäuseteil (6) formen und zwischen den Lagerflächen (46)

Fluidkanäle (44), die durch das erste Gehäuseteil (6) und die Statoraußenfläche (28) begrenzt sind, ausgebildet sind.

2. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückspringenden Statoraußenflächenteile (46) kürzer ausgebildet sind als die vorspringenden Statoraußenflächenteile (48) der

Statoraußenfläche (28).

3. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenflächen (28) umlaufend wellenförmig ausgebildet ist.

4. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraußenfläche (28) umlaufend stufenförmig ausgebildet ist.

5. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregatmechanik (12) als Kompressorteil ausgebildet ist.

6. Elektrisches Kfz-Nebenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid aus Kältemittel und Klimakompressoröl besteht.

Description:
B E S C H R E I B U N G

Optimierung von E-Motorgeometrie und E-Motorgehäusegeometie für einen elektrischen Klimakompressor, um eine Reduzierung des Motorbauraumes zu ermöglichen

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kfz-Nebenaggregat mit einer mehrteiligen Gehäuseanordnung, wobei in einem ersten Gehäuseteil ein elektrischer Antriebsmotor und in einem zweiten Gehäuseteil eine durch den Antriebsmotor angetriebene, fluidfördernde Aggregatmechanik vorgesehen ist, wobei das erste Gehäuseteil durch das Fluid durchströmbar ist, wobei der Antriebsmotor ein Statororgan mit Motorspulen und ein Innenrotororgan aufweist, das drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die Antriebswelle drehfest mit einem Förderorgan der Aggregatmechanik verbunden ist, wobei das Statororgan eine zum Innenrotororgan gerichtete Statorinnenfläche und eine zum ersten Gehäuseteil gerichtete Statoraußenfläche aufweist und wobei das erste Gehäuseteil über Abdichtflächen mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist.

Das Kfz-Nebenaggregat kann hier beispielsweise ein Klimakompressor sein. Im Bereich der Kfz-Technik existieren sehr hohe Anforderungen an den elektrischen Wirkungsgrad, die Baugröße, die Fierstellungskosten und die Umweltverträglichkeit, die insbesondere zu hohen Abdichtanforderungen an die Aggregate geführt hat. Der im Motorraum oder im Kraftfahrzeug insgesamt gering zur Verfügung stehende und zunehmend auch noch verkapselte Bauraum führt immer häufiger dazu, dass auch Antriebsmotoren von Kfz-Nebenaggregaten gekühlt werden müssen. Im einfachsten Fall wird hierzu das zu fördernde Fluid genutzt. So ist es beispielsweise aus der EP 0145903 Bl bekannt, Kühlluft durch Kanäle im Gehäuseteil des Antriebsmotors zu führen. Eine derartige Anordnung weist verschiedene Nachteile auf. So ist es aufwendig und kostenintensiv, die Kühlkanäle in das Gehäuseteil einzubringen. Darüber hinaus verursachen hier die Kühlkanäle einen vergrößerten Bauraum, der die Einsatzfähigkeit eines derartigen Antriebsmotors bei einem Kfz- Nebenaggregat stark einschränkt wobei eine Mindestwandstärke des Gehäuses aufgrund eines vorhandenen Kühlmitteldruckes eingehalten werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es daher, den obengenannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Statoraußenfläche aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen ausgebildet ist, derart, dass einzelne Statoraußenflächenteile Lagerflächen zur radialen und rotatorischen Fixierung des Statororgans im ersten Gehäuseteil formen und zwischen den Lagerflächen Fluidkanäle, die durch das erste Gehäuseteil und die Statoraußenfläche begrenzt sind, ausgebildet sind. Hierdurch ist es möglich, einen sehr kompakten Antriebsmotor für das Kfz-

Nebenaggregat bereitzustellen, wobei des Weiteren gewährleistet ist, dass eine ausreichende Abdichtfläche zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil zur Verfügung steht, wobei auch noch eine ausreichende Wandstärke des Gehäuses im Bereich der Fluidkanäle gewährleistet ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die zurückspringenden Statoraußenflächenteile kürzer ausgebildet sind als die vorspringenden Statoraußenflächenteile der Statoraußenfläche. Alternativ können die Statoraußenflächen umlaufend auch wellenförmig oder auch stufenförmig ausgebildet sein. Zudem können in die Statoraußenflächenteile, beispielsweise fertigungsbedingt, weitere In besonders vorteilhafter Weise, ist die Aggregatmechanik als Kompressorteil ausgebildet, wobei das Fluid aus Kältemittel und Klimakompressoröl bestehen kann. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Kfz-Nebenaggregates, und

Figur 2 eine Querschnittsansicht des elektrischen Kfz-Nebenaggregates aus Figur 1 im Bereich eines Antriebsmotors.

Figur 1 zeigt in einer Schnittansicht ein elektrisches Kfz-Nebenaggregat 2, dass hier als Klimakompressor ausgeführt ist. Dieser Klimakompressor 2 besitzt hierbei eine mehrteilige Gehäuseanordnung 4. Hierbei ist in einem ersten Gehäuseteil 6 ein elektrischer Antriebsmotor 8 und in einem zweiten Gehäuseteil 10 eine durch den Antriebsmotor 8 angetriebene Aggregatmechanik 12 vorgesehen, die hier im

Wesentlichen als Kompressor mit einer beweglichen Spirale 13 einer

Spiralenanordnung, auch Orbiting-Scroll genannt, als Förderorgan ausgebildet ist.

Um dieses Orbiting-Scroll 13 anzutreiben, besitzt der Antriebsmotor 8 ein Innenrotororgan 14, dass auf bekannte Weise Permanentmagnete 16 aufweist (siehe hierzu auch Figur 2) und das drehfest mit einer Antriebswelle 18 verbunden ist, die wiederum drehfest mit dem als Orbiting-Scroll ausgebildeten Förderorgan 13 verbunden ist, die auf bekannte Weise mit einer feststehenden Spirale 15 in Wirkverbindung steht. Die Antriebswelle 18 ist über Lagermittel 20 auf bekannte Weise in der Gehäuseanordnung 4 gelagert. Der Antriebsmotor 8 weist des weiteren ein Statororgan 22 mit Motorspulen 24 auf, das auf bekannte Weise eine zum

Innenrotororgan 14 gerichtete Startorinnenfläche 26 aufweist und eine zum ersten Gehäuseteil 6 gerichtete Statoraußenfläche 28 besitzt (siehe hierzu insbesondere Figur 2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Gehäuseteil 6 unter Zwischenschaltung eines dritten Gehäuseteils 30 mit dem zweiten Gehäuseteil 10 verbunden. In dem dritten Gehäuseteil 30 ist beispielsweise ein Lagerorgan 20 für die Antriebswelle 18 vorgesehen. Zu Kühlzwecken wird auch das

Gehäuseteil 6 mit dem zu fördernden Fluid, das aus Kältemittel und Klimakompressoröl besteht, durchströmt. Desweiteren sind noch ein viertes Gehäuseteil 31 zur Aufnahme einer an sich bekannten Steuerplatine 32 und ein fünftes Gehäuseteil 33, das als Deckelelement ausgebildet ist, vorgesehen.

Um die Gehäuseanordnung 4 fertig zu stellen und eine ausreichende Abdichtung nach außen zu gewährleiten, sind die drei Gehäuseteile 6, 10, 30 mit zueinander gerichteten Abdichtflächen 34, 35, 36, 38 versehen und werden durch durchgehende Schrauben 40, die in Bohrungen 42 eingreifen, miteinander verbunden. Um eine sichere Abdichtung gegenüber der Umwelt des Kfz-Nebenaggregates 2 zu gewährleisten, ist ein Mindestquerschnitt der Abdichtflächen 34, 35, 36, 38 einzuhalten. Dieser Mindestquerschnitt, im Zusammenhang mit dem maximalen Außendurchmesser des elektrischen Kfz-Nebenaggregates 2 beschränkt den Antriebsmotor 8 in seinem Durchmesser, wodurch der Antriebsmotor 8 nur dadurch leistungsstärker ausgeführt werden kann, dass seine axiale Länge vergrößert wird. Offensichtlich bietet das erfinderische elektrische Kfz-Nebenaggregat 2 hier den Vorteil, dass der Durchmesser des Antriebsmotors 8 größer ausgeführt werden kann, als bei herkömmlichen Antriebsmotoren, wobei des Weiteren Kühlkanäle 44 geschaffen werden. Hierzu ist die Statoraußenfläche 28 aus umlaufenden, abwechselnd angeordneten zurück- und vorspringenden Statoraußenflächenteilen 46, 48 geformt, wobei das Bezugszeichen 46 ein zurückspringendes Statoraußenflächenteil und das Bezugszeichen 48 ein vorspringendes Statoraußenflächenteil bezeichnet. Entgegen des im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten Verlaufes der Statoraußenfläche 28 ist es auch denkbar, dass die Statoraußenflächenteile 28 umlaufend wellenförmig ausgebildet sind

Aufgrund des zurück- und vorspringenden Verlaufs der Statoraußenfläche 28 ist es auf einfache Weise möglich, das Statororgan 22 im ersten Gehäuseteil 6 zu lagern. Hierzu greift ein im ersten Gehäuseteil 6 vorgesehener Vorsprung 50, in dem eine Bohrung 42 vorgesehen ist, in ein zurückspringendes Statoraußenflächenteil 46 ein. Insgesamt sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel 6 solcher Vorsprünge 50 vorgesehen, wodurch das Statororgan in radialer und rotatorischer Richtung ausreichend fixiert ist.