DE102009029716B4

DE102009029716B4 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102009029716B4
Application number: DE102009029716.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Hasenkamp
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2025-01-30
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: DE102009029716A1

Abstract

Elektromotor (1), insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe, mit einem Stator (3) und mit einem radial außerhalb einer Welle (5) angeordneten Rotor (7), wobei in dem Elektromotor (1) ein Kühlkreislauf vorgesehen ist, der mit Hydrauliköl einer Hydraulikpumpe gespeist wird, und wobei zur Realisierung des Kühlkreislaufs mindestens eine sich in Richtung der Drehachse (D) der Welle (5) zumindest bereichsweise erstreckende Nut (21) in der Welle (5) und/oder in dem Rotor (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hydrauliköl um Leckageöl der Hydraulikpumpe handelt und/oder das Hydrauliköl aus dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in den Elektromotor (1) gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie in der DE 197 52 003 A1 beschrieben.
Elektromotoren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen einen Stator und einen Rotor auf, der radial außerhalb einer Weile angeordnet ist. Die Welle des Elektromotors wirkt beispielsweise mit einer Hydraulikpumpe, insbesondere mit einer Flügelzellenpumpe, einer Zahnradpumpe oder dergleichen zusammen. Beim Betrieb derartiger Elektromotoren entsteht Verlustwärme, die aufgrund der hohen Temperaturen zur Zerstörung von Motorkomponenten führen kann, wenn diese nicht in ausreichendem Maße abgeführt wird. Die hohe Verlustwärme kann beispielsweise zur Zerstörung der Lackisolierung der Wicklungsdrähte führen, was einen Kurzschluss zur Folge haben kann. Auch kann es zu einer Endmagnetisierung der Magnete kommen. Bei Einsatz des Elektromotors wird für viele Anwendungen ausreichend Wärme ohne zusätzlichen Kühlaufwand abgeführt, beispielsweise durch freie Konvektion oder durch eine in Folge von Einbau- oder Betriebsbedingungen gegebene Medienanströmung. Wird der Elektromotor jedoch für Anwendungen eingesetzt, bei denen mehr Verlustwärme entsteht als abgeführt wird, müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um die Wärme abzuführen. Dies gilt besonders für den Einsatz eines Elektromotors zum Betrieb einer Hydraulikpumpe, bei dem besonders viel Verlustwärme erzeugt wird. Weitere, ähnliche Elektromotoren sind aus der US 6 191 511 B1 und JP H06-36 363 U bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektromotor zu schaffen, bei dem Verlustwärme effektiv abgeführt wird und der zudem besonders kostengünstig herstellbar ist. Besonders der Stator, der mit seinen Wicklungen die Quelle der Verlustwärme darstellt, soll durch den Kühlkreislauf besonders effektiv gekühlt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Der Elektromotor dient insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe und weist einen Stator sowie einen radial außerhalb einer Welle angeordneten Rotor auf, außerdem einen Kühlkreislauf, der mit Hydrauliköl einer Hydraulikpumpe gespeist wird. Der Elektromotor zeichnet sich dadurch aus, dass zur Realisierung des Kühlkreislaufs mindestens eine sich in Richtung der Drehachse der Welle zumindest bereichsweise erstreckende Nut in der Welle und/oder in dem Rotor vorgesehen ist. Durch diese Ausführung eines Kühlkreislaufs wird in vorteilhafter Weise das Hydrauliköl einer von dem Elektromotor angetriebenen Hydraulikpumpe in den Kühlkreislauf des Elektromotors eingespeist, um insbesondere den Verlustwärme erzeugenden Stator zu kühlen.
Besonders bevorzugt wird ein Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass die mindestens eine Nut schnecken-/schraubenförmig in der Mantelfläche der Welle und/oder in dem Rotor verläuft. Dadurch wird quasi eine Transportschnecke realisiert, welche das Hydrauliköl entlang der Welle durch den Elektromotor fördert. Es kann auch vorgesehen sein, dass mindestens eine axial verlaufende Nut in der Welle und/oder in dem Rotor vorgesehen ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass mindestens jeweils eine Nut in der Welle und in dem Rotor vorgesehen ist, die zusammen einen Kanal entlang der Drehachse der Welle ausbilden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet und mit mindestens einer radial verlaufenden Querbohrung versehen ist. Die Hohlwelle kann entweder durchgehend hohl ausgebildet sein oder mit mindestens einer Längsbohrung und mit mindestens einer Querbohrung oder aber auch mit mindestens einem Sackloch und mit mindestens einer Querbohrung versehen sein. Entscheidend ist, dass das Kühlmittel an einer Stirnseite des Elektromotors in die mindestens eine Nut oder dergleichen eingespeist wird und auf der gegenüberliegenden Stirnseite aus der Welle, beziehungsweise aus dem Rotor, austreten kann. Besonders vorteilhaft ist die hydrodynamisch unterstützend wirkende schneckenförmige Nut, durch die auf das Kühlmittel in einem Endbereich der Welle Fliehkräfte wirken, die eine Beschleunigung des Kühlmittels in Richtung des Stators bewirken. Jedoch ist es nicht zwingend notwendig, dass sich die Nut über die gesamte Länge der Welle oder des Rotors erstreckt. Die Nut kann auch nur abschnittsweise vorgesehen sein und das Kühlmittel durch eine Hohlwelle oder eine Längsbohrung in der Welle zu der Austrittsseite gelangen.
Weiterhin wird ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass ein Kreiselpumpenelement mit der Welle und/oder mit dem Rotor zusammenwirkt. Wenn vorgesehen ist, dass das Kreisel Pumpenelement mit der Welle zusammenwirkt, ist dieses vorzugsweise als Spritzgussteil, das insbesondere aus Kunststoff besteht, ausgeführt und steht an einer Stirnseite des Rotors mit der Welle in Verbindung. In diesem Fall weist das Kreiselpumpenelement vorzugsweise spiralförmige Ausnehmungen auf, in denen das Kühlmittel zunächst im Kreis und dann in Folge der Fliehkraft nach außen in Richtung des Stators beschleunigt wird. Falls der Rotor aus axial gestapelten, stanzpaketierten Elektroblechen zusammengesetzt ist, kann auch vorgesehen sein, dass das Kreiselpumpenelement aus mehreren speziell geformten Blechen, die Teil des Stanzpaketes sind, geformt wird. Das Kreiselpumpenelement kann auf diese Weise quasi einstückig mit dem Rotor ausgebildet werden. Auch bei dieser Ausgestaltung wird das Kühlmittel aufgrund von Fliehkräften nach außen in Richtung des Stators beschleunigt. Insgesamt zeigt sich, dass die Drehung der Welle und/oder des Rotors den Antrieb des Kühlkreislaufs darstellt.
Auch wird ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Hydrauliköl an dem Stator vorbeigeführt wird. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil der Stator mit seinen Wicklungen die eigentliche Quelle der Verlustwärme darstellt. Um das Kühlmittel an dem Stator vorbeizuführen, kann beispielsweise zwischen dem Stator und dem Rotor ein Fluidpfad insbesondere in Form eines Spalts ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch die Ausbildung eines Fluidpfades zwischen dem Stator und dem Gehäuse oder die Ausbildung eines Fluidpfades zur Rückführung des Kühlmittels in dem Stator.
Es wird noch ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass dieser als Innenläufer ausgebildet ist. Der Stator ist also der innere und der Stator der äußere Teil des Elektromotors. Auch kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor als Außenläufer ausgebildet ist, dass also der Rotor außerhalb des Stators angeordnet ist.
Der Elektromotor zeichnet sich ferner dadurch aus, dass es sich bei dem Kühlmittel um Leckageöl der Hydraulikpumpe handelt. Statt das Leckageöl der Hydraulikpumpe in den Saugbereich der Pumpe zurückzuführen, kann also vorgesehen sein, dass dieses vielmehr direkt über die Welle in den Elektromotor und von dort in die mindestens eine Nut in der Welle und/oder in dem Rotor geleitet wird. Statt der regulären Druckentlastung in den Saugraum wird das Leckageöl also in den Elektromotor geleitet.
Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors ist vorgesehen, dass es sich bei dem Kühlmittel um Hydrauliköl aus dem Saugbereich der Hydraulikpumpe handelt. In diesem Fall ist der Elektromotor vorzugsweise mit einem Eingangskanal, beispielsweise in Form einer Bohrung versehen, der mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in Fluidverbindung steht.
Besonders bevorzugt wird ein Elektromotor, der sich dadurch auszeichnet, dass er einen Ausgangskanal aufweist, der insbesondere mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in Fluidverbindung steht. Wenn ein Eingangskanal in dem Elektromotor vorgesehen ist, ist dieser vorzugsweise räumlich entfernt von dem Ausgangskanal des Elektromotors angeordnet, sodass das einströmende Hydrauliköl nicht durch das warme abgeführte Hydrauliköl erwärmt wird. Der Ausgangskanal steht vorzugsweise mit einem im Elektromotor angeordneten Ringraum in Fluidverbindung.
Schließlich wird noch ein Elektromotor bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Ringraum gegenüber dem Eingangskanal abgedichtet ist. Insbesondere erfolgt die Abdichtung des Eingangskanals gegenüber einem Lager beziehungsweise gegenüber dem Ringraum mittels eines geeigneten Dichtmittels. Auf diese Weise wird verhindert, dass einströmendes Hydrauliköl über das Lager in den Ringraum und von dort aus zurück in den Saugraum gelangen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Elektromotor, und
2 einen Querschnitt durch den Elektromotor entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1.

1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Elektromotor 1. Dieser umfasst einen Stator 3 sowie einen radial außerhalb einer Welle 5 angeordneten Rotor 7. Der Elektromotor 1 ist hier als Innenläufer ausgeführt, der Rotor 7 ist also innerhalb des Stators 3 angeordnet. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführung als Außenläufer, bei dem also der Rotor 7 außerhalb des Stators 3 angeordnet ist.
Der Stator 3, die Welle 5 und der Rotor 7 sind in einem Gehäuse 9 angeordnet. Der Stator 3 umfasst zwei Wickelköpfe 11, 11', die radial außerhalb des Rotors 7 angeordnet und mit Wicklungen versehen sind. Die Welle 5 ist in dem Gehäuse 9 mittels eines ersten Lagers 13 und mittels eines zweiten Lagers 15 drehbar um eine Drehachse D gelagert. Das erste Lager 13 und das zweite Lager 15 sind hier rein beispielhaft als Kugellager ausgeführt.
Der Elektromotor 1 ist mit einer hier nicht dargestellten Hydraulikpumpe, beispielsweise mit einer Flügelzellenpumpe oder dergleichen, über eine Schnittstelle S gekoppelt und treibt diese an. Die Drehmomentübertragung von der Welle 5 auf eine entsprechende hier nicht dargestellte Welle oder einen Rotor der Hydraulikpumpe erfolgt vorzugsweise mittels einer Verzahnung 17. Auf diese Weise kann der Elektromotor 1 eine Hydraulikpumpe antreiben, wobei sich die Welle der Hydraulikpumpe oder der Rotor mit derselben Drehzahl wie die Welle 5 dreht.
Im Betrieb des Elektromotors 1 entsteht Verlustwärme insbesondere in den Wicklungen des Stators 3, der somit als Wärmequelle wirkt. Um diese Verlustwärme abzuführen, ist in dem hier vorgeschlagenen Elektromotor 1 ein Kühlkreislauf vorgesehen, der wie folgt ausgebildet ist:

Der Kühlkreislauf wird mit Hydrauliköl der hier nicht gezeigten Hydraulikpumpe gespeist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 1 wird Hydrauliköl über einen Eingangskanal 19 in den Elektromotor 1 geleitet. Der Eingangskanal 19 ist hier als Bohrung in dem Elektromotor 1 ausgeführt und vorzugsweise mit einem Saugbereich der nicht dargestellten Hydraulikpumpe verbunden. Der Eingangskanal 19 erstreckt sich schräg in dem Gehäuse 9 bis zu der Welle 5.

In der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7, hier nur in der Welle 5, ist mindestens eine Nut 21 vorgesehen, die sich in Richtung der Drehachse D der Welle 5 zumindest bereichsweise, hier jedoch rein beispielhaft über die gesamte Länge der Welle 5 erstreckt. Sie ist vorzugsweise nahe der Drehachse D angeordnet und verläuft in axialer Richtung, also entlang der Drehachse D. Durch die mindestens eine Nut 21 kann das Kühlmittel, beziehungsweise das Hydrauliköl, zu der dem Eingangskanal 19 gegenüberliegenden Seite des Elektromotors 1 gelangen. Es kann auch vorgesehen sein, dass Leckageöl aus der Hydraulikpumpe über die Welle 5 in den Elektromotor 1 geleitet wird, anstelle einer regulären Druckentlastung des Leckageöls in den Saugraum der Hydraulikpumpe.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektromotors 1 sind in gleichmäßigem Umfangsabstand insgesamt sechs Nuten 21in der Mantelfläche der Welle 5 vorgesehen, die zwischen dem ersten Lager 13 und der Welle 5 und zwischen dem Rotor 7 und der Welle 5 Fluidkanäle bilden, welche das Hydrauliköl durch den Elektromotor 1 leiten. Alternativ oder auch zusätzlich können Nuten auch in die an die Welle 5 angrenzende Innenfläche des Rotors 7 eingebracht werden. Es kann vorgesehen sein, dass diese auf die Nuten 21 in der Welle 5 abgestimmt sind und somit Kanäle bilden.
Die Ausgestaltung der Nuten 21 ist prinzipiell beliebig. Auch kann die Anzahl der Nuten 21 und deren Position in der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7 variieren. Denkbar ist beispielsweise auch eine schnecken- oder schraubenförmige Ausbildung der Nut 21 entlang der Drehachse D.
Auch könnte die Welle 5 als Hohlwelle ausgebildet sein, die mit mindestens einer radial verlaufenden Querbohrung versehen ist. Dabei kann die Hohlwelle entweder durchgehend hohl ausgebildet sein und mit einer Querbohrung zusammenwirken oder mit mindestens einer Längsbohrung und mit mindestens einer Querbohrung versehen sein. Denkbar ist es auch, mindestens ein Sackloch vorzusehen, das mit mindestens einer Querbohrung in Verbindung steht. Die Querbohrung kann dann beispielsweise mit einer Nut 21 in Verbindung stehen, die sich zumindest bereichsweise entlang der Welle 5 erstreckt.
Entscheidend ist, dass das Hydrauliköl eingangsseitig - also auf der Seite der Schnittstelle S - in eine sich in Richtung der Drehachse D der Welle 5 zumindest bereichsweise erstreckende Nut 21 eintreten kann und vorzugsweise über diese zu der gegenüberliegenden Seite des Rotors 7 geleitet wird, wo das Hydrauliköl an einem Wellenende 23 aus der Welle 5 beziehungsweise aus dem Rotor 7 austreten kann. Es ist jedoch auch denkbar, das Hydrauliköl zunächst in die Nut 21 zu leiten, um das Hydrauliköl dann im Inneren der Welle 5 weiterzuleiten.
An dem Wellenende 23 ist kein Kanal mehr vorhanden, in dem das Kühlmittel geführt wird, vielmehr ist es dort nur noch in der unbedeckten Nut 21 vorhanden, sodass das Kühlmittel durch die Drehbewegung der Welle 5 und des Rotors 7 aufgrund von Zentrifugalkräften, im Folgenden Fliehkräfte genannt, von dieser quasi radial weggeschleudert wird.
Besonders bevorzugt sind Mittel vorgesehen, welche die Beschleunigungs- beziehungsweise Flugbahn des Kühlmittels beeinflussen. Dadurch kann das Kühlmittel gezielt in Richtung des zu kühlenden Stators 3 geleitet werden.
Die Ausgestaltung einer schneckenförmigen Nut 21, welche quasi ein Kreiselpumpenelement am Ende der Welle 5 realisiert, wird besonders bevorzugt. Denkbar ist beispielsweise auch die Anordnung von spiral- oder schneckenförmig verlaufenden Quernuten in einer als Hohlwelle ausgebildeten Welle. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Anordnung eines Kreiselpumpenelements 25 am Wellenende 23, welches beispielsweise als Kunststoffgussteil ausgeführt ist und an einer Stirnseite 27 des Rotors 7 mit der Welle 5 in Verbindung steht. Das Kühlmittel, welches das Wellenende 23 erreicht, wird dem Kreiselpumpenelement 25 auf diese Weise zugeführt.
In 2 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1 dargestellt, der durch das Kreiselpumpenelement 25 verläuft.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
2 macht deutlich, dass das Hydrauliköl von den Nuten 21 in der Welle 5 im Bereich des Innendurchmessers des Kreiselpumpenelements 25 diesem zugeführt wird. In dem Kreiselpumpenelement 25 wird es zunächst im Kreis beschleunigt und gelangt dann infolge der Fliehkraft in die spiralförmig verlaufenden Ausnehmungen 29. Das Kreiselpumpenelement 25 ist vorzugsweise als Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, ausgeführt und drehfest an dem Wellenende 23 mit der Welle 5 verbunden. Das Kreiselpumpenelement 25 dreht sich somit mit der gleichen Drehzahl wie die Welle 5 um die Drehachse D.
Insgesamt zeigt sich, dass durch die Drehung der Welle 5 Fliehkräfte auf das Hydrauliköl wirken, sodass dieses nach außen in Richtung des Stators 3 befördert und ein Druckanstieg im Bereich der Wickelköpfe 11, 11' bewirkt wird.
In 1 ist erkennbar, dass der Durchmesser des Kreiselpumpenelements 25 im Wesentlichen dem Durchmesser des Rotors 7 entspricht. Auf diese Weise wird das Hydrauliköl durch die Fliehkräfte in den Ausnehmungen 29 so weit radial nach außen beschleunigt, dass es zielgerichtet im Bereich des Stators 3 aus dem Kreiselpumpenelement 25 austreten kann. Dadurch wird erreicht, dass das Hydrauliköl nicht unkontrolliert in dem Elektromotor 1 beschleunigt wird, sondern ausgehend von den Nuten 21 entlang der Ausnehmungen 29 kontrolliert zu dem Stator 3 beschleunigt wird.
Das beschleunigte Hydrauliköl wird nun gemäß 1 an dem Stator 3 vorbei in Richtung der Schnittstelle S und des Eingangskanals 19 zurückgeführt, um Verlustwärme des Stators 3 abzuführen. Während des Vorbeiströmens des Hydrauliköls an dem Stator 3 erwärmt sich das Hydrauliköl also, wodurch Wärme von dem Stator 3 weg geleitet wird.
In dem in 1 gezeigtem Beispiel erfolgt eine derartige Rückführung des Hydrauliköls zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 7 entlang eines als Spalt ausgebildeten Fluidpfades 33. Denkbar ist jedoch auch die Ausbildung eines Fluidpfades zwischen dem Stator 3 und dem Gehäuse 9 oder aber auch in dem Stator 3. Das Hydrauliköl wird auf diese Weise an dem Stator 3 vorbeigeführt und leitet damit die überschüssige Verlustwärme ab.
Ein Zurückströmen des Kühlmittels längs des Stators 3 wird dabei dadurch bewirkt, dass das Kreiselpumpenelement 25 eine Druckdifferenz des Hydrauliköls in dem Elektromotor 1 bewirkt und somit den Antrieb des Kühlkreislaufs darstellt. Das Kreiselpumpenelement 25 bewirkt also einen Druckanstieg des Hydrauliköls in Richtung des Stators 3. Die Beschleunigung des Kühlmittels in Richtung des Stators 3 zur Erzeugung einer Druckdifferenz muss nicht zwangsläufig durch ein Kreiselpumpenelement 25 erfolgen, vielmehr kann schon ein geeigneter Verlauf der Nuten 21 in der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7 ausreichend sein, um das Kühlmittel zu beschleunigen und somit eine Druckdifferenz zu erzeugen, durch die der Kühlkreislauf angetrieben wird. Durch das Beschleunigen des Hydrauliköls im Bereich des Wellenendes 23 wird im Übrigen Hydrauliköl aus dem Saugbereich der Hydraulikpumpe über den Eingangskanal 19 angesaugt.
Falls der Rotor aus axial gestapelten, stanzpaketierten Elektroblechen zusammengesetzt ist, ist es auch denkbar, dass das Kreiselpumpenelement 25 aus mehreren speziell geformten Blechen, die Teil des Stanzpaketes sind, geformt wird. Auf diese Weise ist das Kreiselpumpenelement 25 quasi einstückig mit dem Rotor 7 ausgebildet, wobei ein zusätzliches in 2 gezeigtes Element entfallen würde. Zudem würde ein in dem Rotor 7 beschleunigtes Fluid direkt an den Stator 3 herangeführt werden.
Entscheidend ist, dass im Bereich des Wellenendes 23 eine vorzugsweise zielgerichtete Beschleunigung des Kühlmittels stattfindet, beispielsweise durch das hier dargestellte Kreiselpumpenelement 25, welches als separates Element ausgeführt oder in den Rotor 7 integriert sein kann. Die auf das Kühlmittel wirkenden Fliehkräfte sorgen somit für eine Druckdifferenz des Kühlmittels, die den Antrieb des Kühlkreislaufs darstellt und das Fluid an dem Stator 3 vorbei in Richtung der Schnittstelle S strömen lässt. Insgesamt zeigt sich, dass eine einfache Strömungsmaschine wie zum Beispiel das Kreiselpumpenelement 25 im Bereich des Wellenendes 23 zur zusätzlichen hydrodynamischen Unterstützung von Vorteil ist.
Von dem Fluidpfad 33 aus gelangt das Kühlmittel in einen Ringraum 35, der vorzugsweise eingangsseitig, also in unmittelbarer Nähe der Schnittstelle S zwischen dem Elektromotor 1 und der nicht dargestellten Hydraulikpumpe angeordnet ist. In dem Ringraum 35 sammelt sich das erwärmte Kühlmittel und kann über einen Ausgangskanal 37 aus dem Elektromotor 1 entweder in einen separaten Bereich oder direkt in den Saugraum der Hydraulikpumpe geleitet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Eingangskanal 19 räumlich entfernt von dem Ausgangskanal 37 angeordnet ist, damit durch den Eingangskanal 19 einströmendes Hydrauliköl nicht durch das ausströmende warme Hydrauliköl erwärmt wird. Um zu verhindern, dass das einströmende Hydrauliköl in dem Eingangskanal 19, insbesondere über das erste Lager 13 in den Ringraum 35 gelangt, kann im Bereich 39 des ersten Lagers 13 ein hier nicht dargestelltes Dichtmittel, beispielsweise in Form einer Dichtlippe vorgesehen sein, welche den Eingangskanal 19 insbesondere gegenüber dem ersten Lager 13 und damit gegenüber dem Ringraum 35 abdichtet.
Auf diese Weise wird ein Kühlkreislauf entlang der Pfeile 41 in dem Elektromotor 1 realisiert, der auf vorteilhafte Weise mit Hydrauliköl aus einer mit dem Elektromotor 1 zusammenwirkenden, hier nicht dargestellten Hydraulikpumpe gespeist wird. Die Nuten 21 im Bereich der Welle 5 und/oder im Rotor 7 bewirken, dass das Kühlmittel durch den Elektromotor 1 bis zu einem der Schnittstelle S abgewandten Wellenende 23 strömen kann. Im Bereich des Wellenendes 23 wirken Fliehkräfte auf das Kühlmittel, die beispielsweise durch entsprechend geformten Nuten 21 in der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7 oder auch durch ein Kreiselpumpenelement 25, welches beispielsweise als Gussteil oder einstückig mit dem Rotor 7 ausgebildet sein kann, erzeugt werden. Die auf das Kühlmittel mittels der Drehung der Welle 5 und/oder des Rotors 7 ausgeübten Fliehkräfte bewirken eine Druckdifferenz des Kühlmittels, sodass das in den Nuten 21 strömende Kühlmittel einen geringeren Druck aufweist als das beschleunigte Kühlmittel im Bereich des Stators 3. Durch die Druckdifferenz wird das Kühlmittel dazu veranlasst, entlang des Fluidpfades 33 zwischen dem Rotor 7 und dem Stator 3 in den Ringraum 35 zu strömen. Von dort aus wird das Kühlmittel über einen entsprechenden Ausgangskanal 37 aus dem Elektromotor 1 hinaus geleitet.
Der hier vorgeschlagene Elektromotor 1 realisiert somit einen effektiven Kühlkreislauf, der insbesondere mit dem Hydrauliköl einer von dem Elektromotor 1 angetriebenen Hydraulikpumpe gespeist wird. Der Kühlkreislauf wird darüber hinaus quasi durch die Drehung der Welle 5 und/oder des Rotors 7 angetrieben. Die Drehung der Welle 5 und/oder des Rotors 7 bewirkt beispielsweise zusammen mit entsprechend geformten Nuten 21 in der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7 oder aber auch durch ein Kreiselpumpenelement 25, welches als separates Element oder einstückig mit dem Rotor 7 ausgebildet sein kann, eine Druckdifferenz des Hydrauliköls innerhalb des Elektromotors 1, die den Antrieb des Kühlkreislaufs darstellt.
Dadurch, dass das Hydrauliköl vorzugsweise zielgerichtet an den Stator 3 befördert wird, beispielsweise mittels des in 2 gezeigten Kreiselpumpenelements 25, wird die Wärme der Kupfer- und Eisenverluste von dem Hydrauliköl aufgenommen und aus dem Elektromotor 1 geleitet.
Der hier beschriebene Elektromotor 1 ist auf einfache Art und Weise kostengünstig herstellbar und ermöglicht nur durch Nuten 21 in der Welle 5 und/oder in dem Rotor 7 die Realisierung eines Kühlkreislaufs, wobei in vorteilhafter Weise das Hydrauliköl einer angeschlossenen Hydraulikpumpe als Kühlmittel verwendet wird und die Drehung der Welle 5 und/oder des Rotors 7 ausgenützt wird, um den Antrieb des Kühlmittelkreislaufs zu realisieren. Dadurch, dass im Stator 3 oder auch neben dem Stator 3 wenigstens ein Fluidpfad 33 vorgesehen ist, strömt das durch die Drehung der Welle 5 beschleunigte Hydrauliköl an dem Stator 3 vorbei und leitet auf diese Weise Verlustwärme ab.

1: Elektromotor
3: Stator
5: Welle
7: Rotor
9: Gehäuse
11: Wickelkopf
11': Wickelkopf
13: erstes Lager
15: zweites Lager
17: Verzahnung
19: Eingangskanal
21: Nuten
23: Wellenende
25: Kreiselpumpenelement
27: Stirnseite
29: Ausnehmungen
31: Pfeil
33: Fluidpfad
35: Ringraum
37: Ausgangskanal
39: Bereich
41: Pfeils
D: Drehachse
S: Schnittstelle

Claims

Elektromotor (1), insbesondere zum Antreiben einer Hydraulikpumpe, mit einem Stator (3) und mit einem radial außerhalb einer Welle (5) angeordneten Rotor (7), wobei in dem Elektromotor (1) ein Kühlkreislauf vorgesehen ist, der mit Hydrauliköl einer Hydraulikpumpe gespeist wird, und wobei zur Realisierung des Kühlkreislaufs mindestens eine sich in Richtung der Drehachse (D) der Welle (5) zumindest bereichsweise erstreckende Nut (21) in der Welle (5) und/oder in dem Rotor (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hydrauliköl um Leckageöl der Hydraulikpumpe handelt und/oder das Hydrauliköl aus dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in den Elektromotor (1) gelangt.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (21) spiral-/schneckenförmig in der Mantelfläche der Welle (5) und/oder in dem Rotor (7) verläuft.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine axial verlaufende Nut (21) in der Mantelfläche der Welle (5) und/oder in dem Rotor (7) vorgesehen ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jeweils eine Nut (21) in der Welle (5) und in dem Rotor (7) vorgesehen ist, die einen Kanal entlang der Drehachse (D) der Welle (5) ausbilden.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) als Hohlwelle ausgebildet und mit mindestens einer radial verlaufenden Querbohrung versehen ist, wobei die Hohlwelle entweder durchgehend ausgebildet ist oder mit mindestens einer Längsbohrung und mit mindestens einer Querbohrung oder mit mindestens einem Sackloch sowie mindestens einer Querbohrung versehen ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreiselpumpenelement (25) mit der Welle (5) und/oder mit dem Rotor (7) zusammenwirkt.
Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenelement (25) als Spritzgussteil ausgeführt ist und an einer Stirnseite (27) des Rotors (7) mit der Welle (5) in Verbindung steht.
Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenelement (25) aus Kunststoff besteht.
Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenelement (25) aus mindestens einem geformten Blech in dem Rotor (7) vorgesehen ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenelement (25) spiralförmige Ausnehmungen (29) aufweist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Hydrauliköl an dem Stator (3) vorbeigeführt wird.
Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Stator (3) und dem Rotor (7) ein Fluidpfad (33) ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stator (3) und dem Gehäuse (9) ein Fluidpfad ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stator (3) ein Fluidpfad ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Innenläufer ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Eingangskanal (19) versehen ist, der mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe in Fluidverbindung steht.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Ausgangskanal (37) aufweist, der mit dem Saugbereich der Hydraulikpumpe und/oder mit einem separaten Raum in Fluidverbindung steht.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangskanal (19) räumlich entfernt von dem Ausgangskanal (37) in dem Elektromotor (1) angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskanal (37) mit einem in dem Elektromotor (1) angeordneten Ringraum (35) in Fluidverbindung steht.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (35) gegenüber dem Eingangskanal (19) abgedichtet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung des Eingangskanals (19) gegenüber einem ersten Lager (13) beziehungsweise gegenüber dem Ringraum (35) mittels eines geeigneten Dichtmittels erfolgt.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung der Welle (5) und/oder des Rotors (7) den Kühlkreislauf antreibt.