DE102020200657A1

DE102020200657A1 - Fluid-cooled electrical machine

Info

Publication number: DE102020200657A1
Application number: DE102020200657.1A
Authority: DE
Inventors: Yogesh Bhosale; Dipak Salunkhe; Keshar Shendare
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen mit einer Statorwicklung (21) versehenen Stator (2) mit radial einwärts gerichteten Statorzähnen (23), eine Elektronik (25), die axial beabstandet zur Statorwicklung (21) angeordnet ist, ein Maschinengehäuse (6) mit einem Gehäusemantel (7) und mit einem Gehäuseboden (8), und ein Kühlsystem (30) für ein Kühlfluid, mit einem Eintrittskanal (31) und mit einem Austrittskanal (32) sowie mit einer Anzahl von Kühlkanälen (33, 34), die abschnittsweise an einer ersten Stirnseite (27) des Stators (3) in Umfangsrichtung (U) zwischen Spulenköpfen (29) der Statorwicklung (21) und der Elektronik (25) sowie axial zwischen dem Stator (2) und dem Gehäusemantel (7) verlaufen, wobei der Eintrittskanal (31) und der Austrittskanal (32) sowie die Kühlkanälen (33, 34) in Verbindungskanäle (35) einmünden, die zwischen dem Gehäuseboden (8) und einer Zwischenplatte (12) gebildet sind.The invention relates to an electrical machine (1) of a motor vehicle, having a stator (2) provided with a stator winding (21) with radially inwardly directed stator teeth (23), electronics (25) which are axially spaced from the stator winding (21) , a machine housing (6) with a housing shell (7) and with a housing base (8), and a cooling system (30) for a cooling fluid, with an inlet channel (31) and with an outlet channel (32) and with a number of cooling channels ( 33, 34), the sections on a first end face (27) of the stator (3) in the circumferential direction (U) between coil heads (29) of the stator winding (21) and the electronics (25) and axially between the stator (2) and the Housing jacket (7) run, the inlet channel (31) and the outlet channel (32) and the cooling channels (33, 34) opening into connecting channels (35) which are formed between the housing base (8) and an intermediate plate (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidgekühlte elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator und mit einem Elektronikfach. Die elektrische Maschine dient vorzugswiese der Einwirkung auf einen Antriebsstrang.The invention relates to a fluid-cooled electrical machine of a motor vehicle, with a stator and with an electronics compartment. The electrical machine is preferably used to act on a drive train.

Kraftfahrzeuge weisen für den Vortrieb üblicherweise einen Hauptantrieb auf. Dieser ist beispielsweise mittels einer Verbrennungskraftmaschine gebildet, mittels derer ein Getriebe angetrieben wird. Hierbei wird mittels des Getriebes eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine in eine bestimmte Drehzahl und Drehrichtung gewandelt. Das Getriebe wiederrum ist mit Antriebsrädern gekoppelt, so dass die Drehbewegung der Verbrennungskraftmaschine zu einer Drehbewegung der Antriebsräder und folglich zu einem Vortrieb des Kraftfahrzeugs führt. Eine Alternative zur Verbrennungskraftmaschine stellen Elektromotoren dar. Hierbei werden die Antriebsräder beispielsweise exklusiv mittels eines oder mehrerer Elektromotoren angetrieben. Somit ist es erforderlich, dass die Elektromotoren eine vergleichsweise große Leistung bereitstellen. Zudem ist es erforderlich, den bzw. die Elektromotoren zu kühlen.Motor vehicles usually have a main drive for propulsion. This is formed, for example, by means of an internal combustion engine, by means of which a transmission is driven. Here, a speed of the internal combustion engine is converted into a specific speed and direction of rotation by means of the transmission. The transmission, in turn, is coupled to drive wheels, so that the rotational movement of the internal combustion engine leads to a rotational movement of the drive wheels and consequently to propulsion of the motor vehicle. Electric motors represent an alternative to the internal combustion engine. Here, the drive wheels are driven exclusively by means of one or more electric motors, for example. It is therefore necessary that the electric motors provide a comparatively large amount of power. It is also necessary to cool the electric motor or motors.

Eine weitere Alternative stellen sogenannte Hybridantriebe dar. Hierbei ist sowohl ein Verbrennungsmotor als auch ein Elektromotor mit einem Antriebsstrang gekoppelt, welcher mit den Rädern gekoppelt ist. Der Antriebsstrang wird wahlweise entweder mit dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor oder sowohl dem Verbrennungsmotor als auch dem Elektromotor angetrieben. Im Vergleich zu einem rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug ist eine maximale Leistungsabgabe des Elektromotors zwar verringert. Dennoch weist auch ein derartiger Elektromotor eine vergleichsweise große Leistung auf, beispielsweise 30kW. Die während des Betriebs auftretende Verlustleistung ist daher ebenfalls vergleichsweise groß, so dass eine Kühlung des Elektromotors erforderlich ist.So-called hybrid drives represent a further alternative. Here, both an internal combustion engine and an electric motor are coupled to a drive train, which is coupled to the wheels. The drive train is optionally driven either by the internal combustion engine or the electric motor or by both the internal combustion engine and the electric motor. In comparison to a purely electrically driven motor vehicle, a maximum power output of the electric motor is indeed reduced. Nevertheless, such an electric motor also has a comparatively high output, for example 30 kW. The power loss occurring during operation is therefore also comparatively large, so that cooling of the electric motor is necessary.

So werden die Elektromotoren beispielsweise mittels Luft gekühlt, und ein Gehäuse des Elektromotors weist nach außen stehende Kühlrippen auf, die mit Kühlluft beaufschlagt sind. Üblicherweise sind die Elektromotoren bürstenlos ausgestaltet und weisen eine Elektronik auf. Die Elektronik befindet sich meist in einem Elektronikfach, welches an einem Stator des Elektromotors angebunden ist. Folglich erfolgt bei Betrieb durch den Stator ein Wärmeeintrag in das Elektronikfach. Ferner entstehen bei Betrieb der Elektronik Wärmeverluste, die zu einer Erwärmung der Elektronik führen. Die Elektronik umfasst beispielsweise Halbleiterbauelemente, die beispielsweise auf einer Leiterplatte montiert sind, und die eine maximale Betriebstemperatur aufweisen. Dies ist üblicherweise unterhalb von 200°C. Damit die vergleichsweise niedrige Temperatur auch während des Betriebs stets realisiert ist, ist es erforderlich, vergleichsweise große Kühlrippen heranzuziehen, so dass ein Bauraum des Elektromotors vergrößert ist.For example, the electric motors are cooled by means of air, and a housing of the electric motor has outwardly projecting cooling fins to which cooling air is applied. The electric motors are usually designed to be brushless and have electronics. The electronics are usually located in an electronics compartment that is connected to a stator of the electric motor. As a result, heat is introduced into the electronics compartment during operation through the stator. Furthermore, when the electronics are in operation, heat losses occur, which lead to the electronics heating up. The electronics include, for example, semiconductor components which are mounted on a printed circuit board, for example, and which have a maximum operating temperature. This is usually below 200 ° C. So that the comparatively low temperature is always achieved even during operation, it is necessary to use comparatively large cooling fins, so that an installation space for the electric motor is increased.

Aus der DE 10 2017 215 835 A1 ist eine fluidgekühlte elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Einwirkung auf einen Antriebsstrang, mit einem Stator und mit einem ein Elektronikfach bereitstellenden Elektronikgehäuse bekannt, das stirnseitig zu dem Stator angeordnet ist. In Axialrichtung zwischen dem Stator und dem Elektronikfach ist eine Kühlplatte angeordnet, die eine Anzahl an V-förmig verlaufenden Kühlkanälen aufweist, die über Verbindungskanäle miteinander sowie mit einem Einlauf und mit einem Auslauf für ein Kühlfluid, insbesondere Wasser, verbundenen sind.From the DE 10 2017 215 835 A1 a fluid-cooled electrical machine of a motor vehicle, in particular for acting on a drive train, with a stator and with an electronics housing which provides an electronics compartment and is arranged at the end of the stator is known. In the axial direction between the stator and the electronics compartment, a cooling plate is arranged which has a number of V-shaped cooling channels that are connected to one another and to an inlet and an outlet for a cooling fluid, in particular water, via connecting channels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete, fluidgekühlte elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei insbesondere stationäre oder lokale Temperaturspitzen (hot spots) am Stator und/oder in der Elektronik während des Betriebs der elektrischen Maschine reduziert werden sollen.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable, fluid-cooled electrical machine of a motor vehicle, wherein in particular stationary or local temperature peaks (hot spots) on the stator and / or in the electronics are to be reduced during operation of the electrical machine.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous further developments and refinements are the subject of the subclaims.

Die elektrische Maschine ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugst und insbesondere ein Elektromotor, beispielsweise eine bürstenloser Dreh- bzw. Gleichstrommotor (BLDC). Die elektrische Maschine kann Bestandteil eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Verstellantriebs, eines Kühlerlüftergebläses, einer Pumpe, eines Kältemittelverdichters oder eines Bremskraftverstärkers sein.The electrical machine is part of a motor vehicle and in particular an electric motor, for example a brushless three-phase or direct current motor (BLDC). The electrical machine can be part of an auxiliary unit of the motor vehicle, for example an adjustment drive, a cooling fan blower, a pump, a refrigerant compressor or a brake booster.

Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, auf einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einzuwirken. Der Antriebsstrang ist beispielsweise zumindest zeitweise mittels der elektrischen Maschine angetrieben oder die elektrische Maschine wird mittels des Antriebsstrangs angetrieben (generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine). Mit anderen Worten dient die elektrische Maschine zumindest zeitweise dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs und ist beispielsweise ein Bestandteil dessen Hauptantriebs, der zusätzlich eine Verbrennungskraftmaschine aufweisen kann (Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug). Die elektrische Maschine weist beispielsweise eine Leistung zwischen 10kW und 100kW auf. Geeigneter Weise ist ein Maximal- oder Nenndrehmoment der elektrischen Maschine zwischen 5 Nm und 100 Nm.The electrical machine is particularly preferably suitable, in particular provided and set up, to act on a drive train of the motor vehicle. For example, the drive train is driven at least temporarily by means of the electric machine or the electric machine is driven by means of the drive train (generator operation of the electric machine). In other words, the electric machine is used at least temporarily to propel the motor vehicle and is, for example, a component of its main drive, which can also have an internal combustion engine (electric or hybrid vehicle). The electrical machine has an output between 10 kW and 100 kW, for example. A maximum or nominal torque of the electrical machine between 5 Nm and 100 Nm is suitable.

Die elektrische Maschine ist fluidgekühlt, wobei als Kühlfluid oder Kühlmittel zur Kühlung der elektrischen Maschine während deren Betrieb vorzugsweise eine Flüssigkeit, wie Öl oder bevorzugt Wasser eingesetzt wird. Geeigneter Weise wird beim Betrieb der elektrischen Maschine das Kühlfluid in einem geschlossenen Kreislauf bewegt, wobei das Kühlfluid zur elektrischen Maschine geleitet und von dieser erwärmt wird. Das erwärmte Kühlfluid wird beispielsweise zu einem Wärmetauscher, beispielsweise einem Kühler mit Kühlrippen oder dergleichen, bewegt und dort abgekühlt. Das abgekühlte Kühlfluid wird wiederrum zur elektrischen Maschine geleitet, um erneut Wärme von dieser zu dem Wärmetauscher abzutransportieren.The electrical machine is fluid-cooled, a liquid such as oil or preferably water being used as the cooling fluid or coolant for cooling the electrical machine during its operation. When the electrical machine is operating, the cooling fluid is suitably moved in a closed circuit, the cooling fluid being conducted to the electrical machine and being heated by the latter. The heated cooling fluid is moved, for example, to a heat exchanger, for example a cooler with cooling fins or the like, and is cooled there. The cooled-down cooling fluid is in turn routed to the electrical machine in order to transport heat away from it again to the heat exchanger.

Die elektrische Maschine weist einen Stator mit radial einwärts gerichteten Statorzähnen auf, die mit Spulen einer Statorwicklung versehenen sind und zu einer Kreisstruktur angeordnete kreisbogenförmige Jochabschnitte aufweisen. Des Weiteren weist die elektrische Maschine eine Elektronik auf, die im Wesentlichen eine Leiterplatte umfasst, die mit elektronischen Bauteilen zur Bestromung der Statorwicklung bzw. deren Spulen bestückt ist. Die Leiterplatte bzw. die Elektronik ist an einer ersten Stirnseite des Stators axial beabstandet zu Spulenköpfen der Statorwicklung (der Spulen) angeordnet. Ferner weist die elektrische Maschine ein nachfolgend auch als Motorgehäuse bezeichnetes Maschinengehäuse mit einem den Stator umschließenden Gehäusemantel und mit einem Gehäuseboden sowie mit einem Gehäusedeckel auf. Dieser befindet sich auf der ersten Stirnseite des Stators, während sich der Gehäuseboden auf der axial gegenüberliegenden (zweiten) Stirnseite des Stators befindet.The electrical machine has a stator with radially inwardly directed stator teeth which are provided with coils of a stator winding and which have circular arc-shaped yoke sections arranged to form a circular structure. Furthermore, the electrical machine has electronics that essentially comprise a printed circuit board that is equipped with electronic components for energizing the stator winding or its coils. The circuit board or the electronics are arranged on a first end face of the stator, axially spaced from the coil heads of the stator winding (of the coils). Furthermore, the electrical machine has a machine housing, also referred to below as a motor housing, with a housing jacket surrounding the stator and with a housing base and with a housing cover. This is located on the first end face of the stator, while the housing base is located on the axially opposite (second) end face of the stator.

Zudem weist die elektrische Maschine ein Kühlsystem auf, dass im Wesentlichen aus einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal für ein Kühlfluid (Kühlmittel), insbesondere Wasser, sowie aus einer Anzahl an Kühlkanälen gebildet ist. Die Kühlkanäle und/oder der Eintrittskanal und der Austrittskanal sind geeigneter Weise als Kühlrohre, insbesondere aus Aluminium, ausgeführt. Die Kühlkanäle verlaufen abschnittsweise einerseits an der ersten Stirnseite des Stators in Umfangsrichtung (azimutal) zwischen den Spulenköpfen und der Elektronik sowie andererseits axial zwischen dem Stator und dem Gehäusemantel. Der Eintrittskanal und der Austrittskanal sowie die Kühlkanälen münden in Verbindungskanäle, die zwischen dem Gehäuseboden des Maschinen- bzw. Motorgehäuse und einer Zwischenplatte gebildet sind.In addition, the electrical machine has a cooling system that is essentially formed from an inlet channel and an outlet channel for a cooling fluid (coolant), in particular water, and from a number of cooling channels. The cooling channels and / or the inlet channel and the outlet channel are suitably designed as cooling tubes, in particular made of aluminum. The cooling channels run in sections on the one hand on the first end face of the stator in the circumferential direction (azimuthal) between the coil heads and the electronics and on the other hand axially between the stator and the housing jacket. The inlet channel and the outlet channel as well as the cooling channels open into connecting channels which are formed between the housing base of the machine or motor housing and an intermediate plate.

Die Kühlkanäle weisen einen ersten Kanalabschnitt und einen zweiten Kühlabschnitt auf. Die ersten Kühlabschnitte verlaufen zwischen dem Stator, d. h. dessen kreisbogenförmigen Jochabschnitten und dem Gehäusemantel, vorzugsweise in Axialrichtung. Die zweiten Kanalabschnitte befinden sich an der ersten Stirnseite des Stators zwischen den Spulenköpfen und der Leiterplatte und verlaufen in Umfangsrichtung des Stators, also vorzugsweise azimutal.The cooling channels have a first channel section and a second cooling section. The first cooling sections run between the stator, i. H. its circular arc-shaped yoke sections and the housing jacket, preferably in the axial direction. The second channel sections are located on the first end face of the stator between the coil heads and the printed circuit board and run in the circumferential direction of the stator, that is, preferably azimuthally.

Die elektrische Maschine weist eine Zwischenplatte auf, die am Gehäuseboden des Motorgehäuses unter Bildung von Verbindungskanälen angeordnet ist. In diese Verbindungskanäle münden die ersten Kanalabschnitte der Kühlkanäle und der Eintrittskanal ein, währen der Austrittskanal aus den Verbindungskanälen, d.h. aus einem der Verbindungskanäle ausmündet.The electrical machine has an intermediate plate which is arranged on the housing bottom of the motor housing with the formation of connecting channels. The first channel sections of the cooling channels and the inlet channel open into these connecting channels, while the outlet channel opens out of the connecting channels, i.e. from one of the connecting channels.

Der Eintrittskanal und der Austrittskanal weisen einen zwischen dem Stator, d. h. dessen kreisbogenförmigen Jochabschnitten und dem Gehäusemantel verlaufenden Kanalabschnitt auf, dessen den Verbindungskanälen abgewandtes Abschnittsende über entsprechende Öffnungen im Gehäusedeckel des Motorgehäuses herausgeführt ist.The inlet channel and the outlet channel have a gap between the stator, i. H. its circular arc-shaped yoke sections and the housing jacket running channel section, the end of the section facing away from the connecting channels is led out through corresponding openings in the housing cover of the motor housing.

Die ersten Kanalabschnitte der Kühlkanäle verlaufen vorzugsweise axial, d. h. parallel zur Maschinen- oder Motorachse. Der Gehäuseboden des Maschinen- oder Motorgehäuses weist eine Anzahl an Öffnungen auf. Diese Anzahl entspricht geeigneter Weise der Anzahl der ersten Kanalabschnitte zuzüglich des in- und Austrittskanals. Über diese Öffnungen sind die ersten Kanalabschnitte zu den zwischen dem Gehäuseboden und der Zwischenplatte vorgesehene Verbindungskanälen geführt. Die Verbindungskanäle sind derart ausgeführt und angeordnet, vorzugsweise als Kanalnuten in die Zwischenplatte und/oder in den Gehäuseboden des Motor- oder Maschinengehäuse eingebracht, dass das über den Eintrittskanal eintretende Kühlfluid oder -mittel (Wasser) über die ersten und zweiten Kanalabschnitte der Kühlkanäle strömt und anschließend über den Austrittskanal abströmt. Dabei werden der Stator und die Statorwicklung sowie die Elektronik wirksam gekühlt.The first channel sections of the cooling channels preferably run axially, i. H. parallel to the machine or motor axis. The housing base of the machine or motor housing has a number of openings. This number corresponds suitably to the number of the first channel sections plus the inlet and outlet channels. The first channel sections are guided via these openings to the connecting channels provided between the housing base and the intermediate plate. The connecting channels are designed and arranged, preferably as channel grooves in the intermediate plate and / or in the housing base of the motor or machine housing, that the cooling fluid or medium (water) entering via the inlet channel flows over the first and second channel sections of the cooling channels and then flows out via the outlet channel. The stator and the stator winding as well as the electronics are effectively cooled.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind axial verlaufende Kanalnuten vorgesehen, in welchen die ersten Kanalabschnitte der Kühlkanäle einliegen. Die Kanalnuten können in die Jochabschnitte oder in den Gehäusemantel eingebracht sein. Hierdurch ist die radiale Abmessungen (das Radialmaß) der Maschine (des Motors) gering gehalten. Vorzugsweise sind Kanalnuten sowohl in die Jochabschnitte als auch in den Gehäusemantel eingebracht, so dass die ersten Kanalabschnitte der Kühlkanäle praktisch vollständig aufgenommen sind und der Gehäusemantel des Maschinengehäuses direkt oder unter nur geringer Spaltbildung am Stator bzw. an dessen Jochabschnitten anliegen kann.In an advantageous embodiment, axially extending channel grooves are provided, in which the first channel sections of the cooling channels lie. The channel grooves can be made in the yoke sections or in the housing jacket. This keeps the radial dimensions (the radial dimensions) of the machine (the motor) small. Channel grooves are preferably made both in the yoke sections and in the housing jacket, so that the first channel sections of the cooling channels are practically completely accommodated and the housing jacket of the machine housing can rest directly or with only slight gaps on the stator or its yoke sections.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung, insbesondere hinsichtlich der Anordnung des Kühlsystems, sind jeweils zwei der ersten Kanalabschnitte über einen der zweiten Kanalabschnitte verbunden. Weiter zweckmäßig ist es, wenn die beiden ersten Kanalabschnitte eines ersten der Kühlkanäle und vorzugsweise eines zweiten der Kühlkanäle an in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Statorzähnen angeordnet sind. Bei einem zwölf Statorzähne aufweisenden Stator mit jeweils sechs im Halbkreis angeordneten Statorzähnen sind dann - in Umfangsrichtung gesehen - die beiden ersten Kanalabschnitte des ersten der Kühlkanäle an einem ersten und dem fünften Statorzahn sowie die beiden ersten Kanalabschnitte des zweiten der Kühlkanäle am sechsten und zwölften Statorzahn an deren jeweiligem Jochabschnitt anliegend angeordnet.According to a particularly expedient embodiment, in particular with regard to the arrangement of the cooling system, two of the first channel sections are connected via one of the second channel sections. It is also expedient if the two first channel sections of a first of the cooling channels and preferably of a second of the cooling channels are arranged on stator teeth which are opposite in the circumferential direction. In the case of a stator having twelve stator teeth with six stator teeth each arranged in a semicircle, the first two channel sections of the first of the cooling channels are then - seen in the circumferential direction - on a first and fifth stator tooth and the first two channel sections of the second of the cooling channels on the sixth and twelfth stator tooth their respective yoke portion arranged adjacent.

Ein weiterbildende Ausgestaltung hinsichtlich der Anordnung des Kühlsystems sieht geeigneter Weise vor, dass die beiden ersten Kanalabschnitte mindestens eines dritten der Kühlkanäle, vorzugsweise aller weiteren Kühlkanäle, an in Umfangsrichtung direkt nebeneinander angeordneten Statorzähnen vorgesehen und über einen der zweiten Kanalabschnitte verbunden sind. Auf diese Weise ist eine besonders wirksame Kühlung der elektrischen Maschine erreicht, wobei lokale Temperaturspitzen (hot spots) vermieden oder zumindest reduziert sind. Zudem werden mittels der zweiten Kühlabschnitte der Kühlkanäle die Elektronik und insbesondere auch die Spulenköpfe der Statorwicklung (-spulen) besonders wirksam gekühlt. Ferner werden die über die Verbindungskanäle an der gegenüberliegenden Stirnseite des Stators auch die dortigen Spulenköpfe zumindest ausreichend gekühlt.A further development with regard to the arrangement of the cooling system appropriately provides that the two first channel sections of at least one third of the cooling channels, preferably all further cooling channels, are provided on stator teeth arranged directly next to one another in the circumferential direction and are connected via one of the second channel sections. In this way, particularly effective cooling of the electrical machine is achieved, local temperature peaks (hot spots) being avoided or at least reduced. In addition, the electronics and in particular also the coil heads of the stator winding (coils) are particularly effectively cooled by means of the second cooling sections of the cooling channels. Furthermore, the coil heads located there via the connecting channels on the opposite end face of the stator are also at least sufficiently cooled.

Aufgrund dieser wirksamen Kühlung des Stators kann als Material für die Zwischenplatte ein thermoplastischer Kunststoff, vorzugsweise Polyoxymethylen, verwendet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zwischenplatte als Getriebering (ring gear) dient oder als solcher verwendet wird. In dieser Funktion weist die Zwischenplatte auf deren den Verbindungskanälen abgewandten (Boden-)Seite beispielsweise einen Innenzahnring auf, an dem Planetenräder eines Planetengetriebes abrollen. Der Gehäuseboden des Motor- oder Maschinengehäuses ist geeigneter Weise aus Aluminium hergestellt.Because of this effective cooling of the stator, a thermoplastic, preferably polyoxymethylene, can be used as the material for the intermediate plate. This is particularly advantageous when the intermediate plate serves as a ring gear or is used as such. In this function, the intermediate plate has on its (bottom) side facing away from the connecting channels, for example, an internal toothed ring on which planet gears of a planetary gear roll. The housing base of the motor or machine housing is suitably made of aluminum.

In vorteilhafter Weiterbildung weist die elektrische Maschine einen vom Stator umgebenen Rotor auf, der drehfest (wellenfest) auf einer im Motorgehäuse gelagerten Rotorwelle sitzt. Auf dieser ist vorzugsweise ein Lüfterrad wellenfest gehalten, das an der ersten Stirnseite des Stators zwischen den Spulenköpfen angeordnet ist. Das Lüfterrad, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, wird vom beim Betrieb der Maschine rotierenden Rotor angetrieben und dient zusätzlich zur Kühlung der Maschine, insbesondere deren Elektronik.In an advantageous further development, the electrical machine has a rotor which is surrounded by the stator and which is seated in a rotationally fixed (shaft-fixed) manner on a rotor shaft mounted in the motor housing. A fan wheel, which is arranged on the first end face of the stator between the coil heads, is preferably held in a shaft-proof manner on this. The fan wheel, which is preferably made of plastic, is driven by the rotor rotating during operation of the machine and also serves to cool the machine, in particular its electronics.

In einer weiteren oder alternativen Weiterbildung ist die elektrische Maschine mit einem Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, gekoppelt. Hierzu übernimmt die Zwischenplatte vorteilhafterweise eine Doppelfunktion, nämlich einerseits auf deren dem Gehäuseboden des Maschinen- oder Motorgehäuses zugewandten Plattenseite die Bereitstellung der Verbindungskanäle des Kühlsystems. Andererseits weist die Zwischenplatte auf der dem Gehäuseboden abgewandten Plattenseite einen Innenzahnkranz auf, an dem mit einem wellenfesten Sonnenrad kämmende und mit einem Abtriebsrad gekoppelte Planetenräder des Getriebes abrollen.In a further or alternative development, the electric machine is coupled to a gear, in particular a planetary gear. For this purpose, the intermediate plate advantageously takes on a double function, namely on the one hand, on its plate side facing the housing base of the machine or motor housing, providing the connection channels of the cooling system. On the other hand, the intermediate plate has an internal ring gear on the plate side facing away from the housing base, on which planet gears of the transmission mesh with a shaft-mounted sun gear and are coupled to an output gear.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 perspektivisch in einer Schnittdarstellung eine elektrische Maschine mit in einem Maschinengehäuse einem Stator, einem auf einer Maschinenwelle (Motorwelle) drehbar gelagerten Rotor, einer Leiterplatte einer Elektronik sowie einem Kühlsystem mit Kühlkanälen und gehäusebodenseitigen Verbindungskanälen,
2 in einer Explosionsdarstellung die elektrische Maschine gemäß 1 ohne Maschinenwelle,
3 in einer Explosionsdarstellung den Stator und das Kühlsystem mit Kühlkanalen sowie mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal, und
4 in perspektivischer Darstellung den Stator und das Kühlsystem gemäß 3 in einem Montagezustand.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

1 in a perspective sectional view of an electrical machine with a stator in a machine housing, a rotor rotatably mounted on a machine shaft (motor shaft), an electronics circuit board and a cooling system with cooling channels and connection channels on the bottom of the housing,
2 in an exploded view the electrical machine according to 1 without machine shaft,
3rd in an exploded view the stator and the cooling system with cooling channels and with an inlet channel and an outlet channel, and
4th in a perspective view the stator and the cooling system according to 3rd in an assembled state.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Die 1 und 2 zeigen eine als Innenläufer ausgeführte elektrische Maschine 1 mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet Stator 2, der einen Rotor 3 umgibt. Die elektrische Maschine 1 ist ein Elektromotor, beispielsweise eine bürstenloser Dreh- bzw. Gleichstrommotor (BLDC) und Bestandteil eines Kraftfahrzeugst, insbesondere eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit der elektrische Maschine 1 als zusätzlichem, elektromotorischem Antrieb. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine 1 geeignet, vorgesehen und eingerichtet, auf einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einzuwirken, so dass der Antriebsstrang zumindest zeitweise mittels der elektrischen Maschine 1 angetrieben ist.The 1 and 2 show an electrical machine designed as an internal rotor 1 with an essentially hollow-cylindrical stator 2 holding a rotor 3rd surrounds. The electric machine 1 is an electric motor, for example a brushless three-phase or direct current motor (BLDC) and part of a motor vehicle, in particular a hybrid vehicle with an internal combustion engine and with the electric machine 1 as an additional, electric motor drive. In other words, is the electric machine 1 suitable, provided and set up to act on a drive train of the motor vehicle, so that the drive train at least temporarily by means of the electric machine 1 is driven.

Der Rotor 3 umfasst zweckmäßigerweise eine Anzahl an Permanentmagneten 4 (2), die im Ausführungsbeispiel zueinander V-förmig angeordnet sind. Der Rotor 3 ist mittels einer nachfolgend als Welle (Maschinenwelle) bezeichneten Rotorwelle 5 drehbar um eine Rotationsachse M gelagert, die parallel zur in 1 dargestelten Axialrichtung A ist und der Maschinenachse (Wellenachse, Motorachse) entspricht. Die zur Axialrichtung A quer verlaufende Radialrichtung ist mit R bezeichnet.The rotor 3rd expediently comprises a number of permanent magnets 4th ( 2 ), which are arranged in a V-shape to one another in the exemplary embodiment. The rotor 3rd is by means of one below rotor shaft called shaft (machine shaft) 5 rotatable about an axis of rotation M. stored parallel to the in 1 shown axial direction A. and corresponds to the machine axis (shaft axis, motor axis). The one to the axial direction A. transverse radial direction is denoted by R.

Die elektrische Maschine 1 weist ein nachfolgend auch als Motorgehäuse bezeichnetes Maschinengehäuse 6 auf, das einen Gehäusemantel 7 und einen Gehäuseboden 8 aufweist. Auf der dem Gehäuseboden 8 gegenüberliegenden Seite ist das Maschinengehäuse 6 mit einem Gehäusedeckel 9 versehen, der außenrandseitig mit einer umlaufenden Mantelkante 10 des Gehäusemantels 7 umlaufend verstemmt ist. Auf der dem Gehäusedeckel 9 abgewandten Bodenunterseite 11 des Gehäusebodens 8 ist eine Zwischenplatte 12 vorgesehen, die mit dem Maschinengehäuse 6 verbunden, vorzugsweise mit dem Gehäuseboden 8 verschraubt, ist. Die Zwischenplatte 12 besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff. Zumindest der Gehäuseboden 8 des Maschinengehäuses 6 besteht geeigneter Weise aus Aluminium.The electric machine 1 has a machine housing, also referred to below as a motor housing 6th on that a housing jacket 7th and a case back 8th having. On the case back 8th opposite side is the machine housing 6th with a housing cover 9 provided, the outer edge side with a circumferential jacket edge 10 of the housing jacket 7th is caulked all around. On the case cover 9 facing away from the bottom 11 of the case back 8th is an intermediate plate 12th provided with the machine housing 6th connected, preferably to the housing base 8th screwed is. The intermediate plate 12th consists preferably of a thermoplastic plastic. At least the case back 8th of the machine housing 6th suitably consists of aluminum.

Im Gehäuseboden 8 des Maschinengehäuses 6 ist eine - hier eingezogene - Lageraufnahme 13 für im Ausführungsbeispiel zwei axial versetzt angeordnete Wellenlager 14 für die Welle 5 vorgesehen. Die Wellenlager 14, von denen nur eines bezeichnet ist, sind als Wälzlager, beispielsweise als Kugellager, ausgeführt. Die Welle 5 ist bodenseitig aus dem Maschinengehäuse 6 und über die Zwischenplatte 12 herausgeführt. Die Zwischenplatte 12 weist auf der dem Gehäuseboden 8 abgewandten Plattenunterseite randseitig einen Innenzahnkranz 15a auf, an dem mit einem wellenfesten Sonnenrad 15b kämmende außenverzahnte Planetenräder 15c, die mit einem an der Welle 5 und in einem Getriebedeckel 16 gelagerten Abtriebsrad 15d eines (Planeten-)Getriebes 15 zusammenwirken, abrollen. Das Getriebe 15 ist mittels des Getriebedeckels 16 verschießbar, der vorzugsweise mittels Schrauben 17 (2) an der Zwischenplatte 12 und/oder am Gehäuseboden 8 verschraubt ist.In the case back 8th of the machine housing 6th is a - here moved - camp recording 13th for two axially offset shaft bearings in the exemplary embodiment 14th for the wave 5 intended. The shaft bearings 14th , of which only one is designated, are designed as roller bearings, for example as ball bearings. The wave 5 is from the bottom of the machine housing 6th and over the intermediate plate 12th led out. The intermediate plate 12th points to the case back 8th facing away from the underside of the plate on the edge side an internal gear rim 15a on, on the one with a shaft-mounted sun gear 15b meshing externally toothed planetary gears 15c that with one on the shaft 5 and in a gear cover 16 mounted output gear 15d a (planetary) gear 15 cooperate, roll off. The gear 15th is by means of the gear cover 16 lockable, preferably by means of screws 17th ( 2 ) on the intermediate plate 12th and / or on the bottom of the case 8th is screwed.

Die Welle 5 trägt an deren dem Getriebe gegenüber liegenden Wellenende 18 ein Lüfterrad (fan) 19, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht.The wave 5 carries at the end of the shaft opposite the gearbox 18th a fan wheel (fan) 19, which is preferably made of plastic.

Der Stator 2 umfasst eine Anzahl an Elektromagneten, die jeweils eine elektrische Spule 20 umfassen, die beispielsweise aus einem Kupferlackdraht gewickelt ist und in deren Gesamtheit eine beispielsweise dreiphasige Statorwicklung 21 bilden. Die Spulen 20 sind beispielsweise in Dreiecksschaltung oder Sternschaltung miteinander verschaltet. Jeder der elektrischen Spulen 20 ist beispielsweise ein Blechpaket und ein Spulenkörper 22, vorzugsweise aus Kunststoff, zugeordnet, der auf einem jeweiligen Statorzahn 23 sitzt und auf den die Spule 20 gewickelt ist. Mit anderen Worten weist der Stator eine Anzahl an Einzelzähnen auf, und die Spulen 20 sind in Einzelzahnwicklung erstellt.The stator 2 includes a number of electromagnets, each having an electrical coil 20th include, which is wound, for example, from an enamelled copper wire and in its entirety a, for example, three-phase stator winding 21 form. The spools 20th are, for example, interconnected in a delta connection or a star connection. Each of the electrical coils 20th is for example a laminated core and a bobbin 22nd , preferably made of plastic, assigned to the on a respective stator tooth 23 sits and on which the coil 20th is wrapped. In other words, the stator has a number of individual teeth and the coils 20th are created in single tooth winding.

Eie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist jedem der radial (in Radialrichtung R) einwärts gerichteten Statorzähne 23 ein kreisbogenförmiger Jochabschnitt 24 zugeordnet, die ein deren Gesamtheit das in Umfangsrichtung U geschlossene Statorjoch bilden. Im Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine bzw. der Elektromotor 1 zwölf (12) mit Spulen 20 bewickelte Statorzähne 23 auf.Eie from the 2 and 3rd can be seen, is each of the radial (in the radial direction R. ) inwardly directed stator teeth 23 an arcuate yoke section 24 assigned, the one whose entirety the in the circumferential direction U form closed stator yoke. In the exemplary embodiment, the electric machine or the electric motor 1 twelve (12) with coils 20th wound stator teeth 23 on.

Die Bestromung der elektrischen Spulen 20 bzw. der Statorwicklung 21 erfolgt mittels einer Elektronik 25. Die Elektronik 25 weist geeigneter Weise eine Anzahl an Halbleiterschaltern, insbesondere Feldeffekttransistoren (FET), beispielsweise MOSFETs, IGBTs oder GTOs, und eine Leiterplatte 26 auf, die mit den Halbleiterschaltern bestückt ist. Die Halbleiterschalter sind zweckmäßigerweise zu einer Brückenschaltung miteinander verschaltet, die mit den Phasen der Statorwicklung 21 der elektrischen Maschine 1 kontaktiert sind. Hierzu sind Spulenenden 20a der Spulen 20 durch die Leiterplatte 26 geführt, um die Spulen 20 beispielsweise in Stern- oder Dreiecksschaltung zu verschaltet. Beispielsweise umfasst die Elektronik 25 eine Steuerschaltung für die Halbleiterschalter und gegebenenfalls weitere elektrische oder elektronische Bauelemente.The energization of the electrical coils 20th or the stator winding 21 takes place by means of electronics 25th . The Electronic 25th suitably has a number of semiconductor switches, in particular field effect transistors (FET), for example MOSFETs, IGBTs or GTOs, and a printed circuit board 26th on, which is equipped with the semiconductor switches. The semiconductor switches are expediently interconnected to form a bridge circuit, which is connected to the phases of the stator winding 21 of the electric machine 1 are contacted. For this purpose there are coil ends 20a of the coils 20th through the circuit board 26th led to the coils 20th for example to be connected in star or delta connection. For example, includes electronics 25th a control circuit for the semiconductor switches and, if necessary, further electrical or electronic components.

Die Elektronik 25 ist bevorzugt stirnseitig zu dem Stator 2 angeordnet. Mit anderen Worten ist die Elektronik 25, insbesondere deren Leiterplatte 26, an einer ersten, dem Gehäuseboden 8 abgewandten Stirnseite 27 des hohlzylindrisch ausgestalteten Stators 2 angeordnet. Die gegenüberliegende, dem Gehäuseboden 8 zugewandte, zweite Stirnseite des Stators ist mit 28 bezeichnet. Die der Elektronik 25 bzw. der Leiterplatte 26 zugewandten Spulenköpfe der Spulen 20 und damit der Statorwicklung 21 an der ersten Stirnseite 27 des Stators 2 sind mit 29 bezeichnet. Die Leiterplatte 26 bzw. die Elektronik 25 ist an der ersten Stirnseite 27 des Stators 2 axial beabstandet zu den Spulenköpfen 29 der Statorwicklung 21 bzw. den Spulen 20 angeordnet.The Electronic 25th is preferably at the end of the stator 2 arranged. In other words, it is electronics 25th , especially their circuit board 26th , on a first, the case back 8th facing away from the front 27 of the hollow-cylindrical stator 2 arranged. The opposite, the case back 8th facing, second end face of the stator is denoted by 28. Electronics 25th or the circuit board 26th facing coil heads of the coils 20th and thus the stator winding 21 at the first face 27 of the stator 2 are denoted by 29. The circuit board 26th or the electronics 25th is on the first face 27 of the stator 2 axially spaced from the coil heads 29 the stator winding 21 or the coils 20th arranged.

Die elektrische Maschine 1 ist fluidgekühlt, wobei als Kühlfluid oder Kühlmittel zur Kühlung der elektrischen Maschine während deren Betrieb vorzugsweise Wasser eingesetzt wird. Hierzu weist die elektrische Maschine 1 ein Kühlsystem 30 auf, dass im Wesentlichen aus einem Eintrittskanal 31 und einem Austrittskanal 32 für das Kühlfluid (Kühlmittel) sowie aus einer Anzahl an Kühlkanälen 33, 34 gebildet ist. Die Kühlkanäle 33, 34 sowie der Eintrittskanal 31 und der Austrittskanal 32 sind als Kühlrohre, insbesondere aus Aluminium, ausgeführt. Die Kühlkanäle 33, 34 verlaufen abschnittsweise einerseits an der ersten Stirnseite 27 des Stators 2 in Umfangsrichtung (azimutal) U zwischen den Spulenköpfen 29 und der Elektronik 25 sowie andererseits axial zwischen dem Stator 2 und dem Gehäusemantel 7. Der Eintrittskanal 31 und der Austrittskanal 32 sowie die Kühlkanälen 33, 34 münden in Verbindungskanäle 35, die zwischen dem Gehäuseboden 8 des Motorgehäuse 6 und einer Zwischenplatte 12 gebildet sind. Die Verbindungskanäle 35, welche den Eintrittskanal 31 über die Kühlkanälen 33, 34 mit dem Austrittskanal 32 verbinden, können im Gehäuseboden 8, in der Zwischenplatte 12 oder in dieser und im Gehäuseboden 8 vorgesehen sein.The electric machine 1 is fluid-cooled, with water preferably being used as the cooling fluid or coolant for cooling the electrical machine during its operation. To this end, the electrical machine 1 a cooling system 30th on that essentially from an entry channel 31 and an exit channel 32 for the cooling fluid (coolant) and a number of cooling channels 33 , 34 is formed. The cooling channels 33 , 34 as well as the entry channel 31 and the outlet channel 32 are designed as cooling tubes, in particular made of aluminum. The cooling channels 33 , 34 run in sections on the one hand on the first end face 27 of the stator 2 in the circumferential direction (azimuthal) U between the coil heads 29 and electronics 25th and on the other hand axially between the stator 2 and the housing shell 7th . The entry channel 31 and the outlet channel 32 as well as the cooling channels 33 , 34 open into connecting channels 35 that is between the case back 8th of the motor housing 6th and an intermediate plate 12th are formed. The connecting channels 35 , which is the entry channel 31 via the cooling channels 33 , 34 with the outlet channel 32 can connect in the bottom of the case 8th , in the intermediate plate 12th or in this and in the case back 8th be provided.

Wie aus den 3 und 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weisen die Kühlkanäle 33 und 34 jeweils erste und zweite Kanalabschnitte 36 bzw. 37 auf. Die ersten Kühlabschnitte 36 verlaufen axial (in Axialrichtung A) zwischen den kreisbogenförmigen Jochabschnitten 24 des Stators 2 und dem Gehäusemantel 7. Die zweiten Kanalabschnitte 37 befinden sich an der ersten Stirnseite 27 des Stators 2 zwischen den Spulen 20 und der Elektronik 25 bzw. deren Leiterplatte 26. Die zweiten Kanalabschnitte 37 verlaufen in Umfangsrichtung U des Stators 2, also azimutal oberhalb der Spulenköpfe 29 und unterhalb der Elektronik 25.As from the 3rd and 4th can be seen comparatively clearly, show the cooling channels 33 and 34 first and second channel sections respectively 36 or. 37 on. The first cooling sections 36 run axially (in the axial direction A. ) between the arcuate yoke sections 24 of the stator 2 and the housing shell 7th . The second channel sections 37 are located on the first face 27 of the stator 2 between the coils 20th and electronics 25th or their circuit board 26th . The second channel sections 37 run in the circumferential direction U of the stator 2 , i.e. azimuthally above the coil heads 29 and below the electronics 25th .

Die zweiten Kanalabschnitte 37 der im Ausführungsbeispiel insgesamt fünf Kühlkanäle 33 und 34 sind bogenförmig. Dabei sind jeweils zwei der ersten Kanalabschnitte 36 über jeweils einen der zweiten Kanalabschnitte 37 verbunden. Die ersten Kanalabschnitte 36 der beiden mit 33 bezeichneten Kühlkanäle sind an in Umfangsrichtung U gegenüberliegenden Statorzähnen 23 angeordnet.The second channel sections 37 the total of five cooling channels in the exemplary embodiment 33 and 34 are arched. There are two of the first channel sections 36 over one of the second channel sections 37 connected. The first sections of the canal 36 of the two cooling channels designated by 33 are on in the circumferential direction U opposite stator teeth 23 arranged.

Bei dem im Ausführungsbeispiel zwölf Statorzähne 23 aufweisenden Stator 2 sind die beiden ersten Kanalabschnitte 36 der beiden Kühlkanäle 33 jeweils am ersten und letzten von - entlang der beiden Statorhälften - jeweils sechs Statorzähnen 23 und dort an deren Jochabschnitten 24 anliegend angeordnet. An den Jochabschnitten 24 von weiteren sechs Statorzähne 23 liegen die Kanalabschnitte 36 der mit 34 bezeichneten Kühlkanäle an. An den Jochabschnitten 24 der verbleibenden zwei Statorzähne 23 liegen der Eintrittskanal 31 und der Austrittskanal 32 an.In the case of the twelve stator teeth in the exemplary embodiment 23 having stator 2 are the first two canal sections 36 of the two cooling channels 33 on the first and last of - along the two stator halves - six stator teeth each 23 and there at their yoke sections 24 arranged adjacent. At the yoke sections 24 of another six stator teeth 23 are the channel sections 36 of the cooling channels designated by 34. At the yoke sections 24 of the remaining two stator teeth 23 lie the entry channel 31 and the outlet channel 32 at.

Auf diese Weise ist eine besonders wirksame Kühlung der elektrischen Maschine 1 erreicht. Zudem sind lokale Temperaturspitzen (hot spots) vermieden oder zumindest reduziert. Ferner werden mittels der zweiten Kühlabschnitte 37 der Kühlkanäle 33, 34 die Elektronik 25 und die Spulenköpfe 29 an der ersten Stirnseite 27 des Stators 2 besonders wirksam gekühlt. Insbesondere dort werden unerwünschte lokale Temparaturspitzen (hot spots) während des Betriebs der elektrischen Maschine 1 erheblich reduziert. Auch werden über die Verbindungskanäle 35 an der gegenüberliegenden Stirnseite 28 des Stators 2 auch die dortigen Spulenköpfe 38 (1) der Spulen 20 bzw. der Statorwicklung 21 wirksam gekühlt.This is a particularly effective way of cooling the electrical machine 1 reached. In addition, local temperature peaks (hot spots) are avoided or at least reduced. Furthermore, by means of the second cooling sections 37 the cooling channels 33 , 34 the Electronic 25th and the coil heads 29 on the first face 27 of the stator 2 particularly effective cooled. There, in particular, undesirable local temperature peaks (hot spots) occur during the operation of the electrical machine 1 considerably reduced. Also be on the connecting channels 35 on the opposite face 28 of the stator 2 also the coil heads there 38 ( 1 ) of the coils 20th or the stator winding 21 effectively cooled.

Der Gehäuseboden 8 des Maschinen- oder Motorgehäuses 6 weist eine Anzahl an Öffnungen 39 auf. Diese Anzahl entspricht der Anzahl der ersten Kanalabschnitte 36 zuzüglich des Ein- und Austrittskanals 31, 32. Über diese Öffnungen 39 sind die ersten Kanalabschnitte 36 der Kühlkanäle 33, 34 und der Ein- und Austrittskanal 31, 32 zu den Verbindungskanälen 35 geführt. Der Eintrittskanal 31 und der Austrittskanal 32 weisen hierzu jeweils einen zwischen dem Stator 2 dem Gehäusemantel 7 verlaufenden Kanalabschnitt 31a, 32a und ein im Ausführungsbeispiel zweifach abgeköpftes (abgebogenes) Abschnittsende 31b, 32b (1) auf. Mit diesen sind der Der Eintrittskanal 31 und der Austrittskanal 32 über entsprechende Deckelöffnungen 40 (1 und 2) im Gehäusedeckel 9 des Motorgehäuses 6 herausgeführt.The case back 8th of the machine or motor housing 6th has a number of openings 39 on. This number corresponds to the number of the first channel sections 36 plus the inlet and outlet duct 31 , 32 . About these openings 39 are the first canal sections 36 the cooling channels 33 , 34 and the inlet and outlet channel 31 , 32 to the connecting channels 35 guided. The entry channel 31 and the outlet channel 32 each have one between the stator 2 the housing shell 7th running channel section 31a, 32a and a section end 31b, 32b that is doubled off (bent) in the exemplary embodiment ( 1 ) on. With these are the The Entry Channel 31 and the outlet channel 32 via corresponding lid openings 40 ( 1 and 2 ) in the housing cover 9 of the motor housing 6th led out.

Wie aus 3 ersichtlich ist, sind in den Jochabschnitten 24, vorzugsweise mittig, jedes Statorzahns 23, dem ein erster Kanalabschnitt 36 eines der Kühlkanäle 33, 34 zugeordnet ist, axial verlaufende statorseitige Kanalnuten 41 vorgesehen. Auch sind vorzugsweise axiale Kanalnuten 42 in den Gehäusemantel 7 mantelinnenseitig eingebracht. In diesen, miteinander korrespondierenden stator- und mantelseitigen Kanalnuten (Axialnuten) 41 und 42 liegen die ersten Kanalabschnitte 36 der Kühlkanäle 33, 34 und auch diejenigen des Ein- und Austrittskanals 31, 32 ein, zweckmäßiger jeweils mit etwa deren halben Rohrumfang. Hierdurch sind die ersten Kanalabschnitte 36 der Kühlkanäle 33, 34 praktisch vollständig aufgenommen, so dass durch die Kühlkanäle 33, 34 die radiale Abmessung der Maschine (des Motors) 1 nicht vergrößert und daher entsprechend gering ist.How out 3rd can be seen are in the yoke sections 24 , preferably in the middle, of each stator tooth 23 , which is a first channel section 36 one of the cooling channels 33 , 34 is assigned, axially extending stator-side channel grooves 41 intended. Axial channel grooves are also preferred 42 in the casing 7th Introduced on the inside of the jacket. In these corresponding stator-side and jacket-side channel grooves (axial grooves) 41 and 42 are the first canal sections 36 the cooling channels 33 , 34 and also those of the inlet and outlet canals 31 , 32 one, more expedient each with about half the pipe circumference. This creates the first channel sections 36 the cooling channels 33 , 34 practically completely absorbed, so that through the cooling channels 33 , 34 the radial dimension of the machine (motor) 1 is not increased and is therefore correspondingly small.

Die Verbindungskanäle 35 sind als Kanalnuten in die Zwischenplatte 12 und/oder in den Gehäuseboden 8 des Motor- oder Maschinengehäuse 6 eingebracht und derart ausgeführt und angeordnet, dass das über den Eintrittskanal 31 eintretende Kühlfluid oder -mittel (Wasser) über die ersten und zweiten Kanalabschnitte 36, 37 der Kühlkanäle 33, 34 strömt und anschließend über den Austrittskanal 32 abströmt. Dabei werden der Stator 2 und die Statorwicklung 21 sowie die Elektronik 25 wirksam gekühlt.The connecting channels 35 are as channel grooves in the intermediate plate 12th and / or in the housing base 8th of the motor or machine housing 6th introduced and designed and arranged in such a way that the inlet channel 31 entering cooling fluid or medium (water) via the first and second channel sections 36 , 37 the cooling channels 33 , 34 flows and then via the outlet channel 32 flows off. Thereby the stator 2 and the stator winding 21 as well as the electronics 25th effectively cooled.

Aufgrund dieser wirksamen Kühlung des Stators 2 kann als Material für die Zwischenplatte ein thermoplastischer Kunststoff, vorzugsweise Polyoxymethylen, verwendet werden, während der Gehäuseboden 8 und geeigneter Weise auch der Gehäusemantel 7 des Motor- oder Maschinengehäuses 6 vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist. Die Zwischenplatte 12 übernimmt eine Doppelfunktion, nämlich die Bereitstellung der Verbindungskanäle 35 des Kühlsystems 30 und des Innenzahnkranzes 15a des Planetengetriebes 15.Because of this effective cooling of the stator 2 a thermoplastic material, preferably polyoxymethylene, can be used as the material for the intermediate plate, while the housing bottom 8th and suitably also the housing jacket 7th of the motor or machine housing 6th is preferably made of aluminum. The intermediate plate 12th takes on a double function, namely the provision of the connection channels 35 of the cooling system 30th and the internal ring gear 15a of the planetary gear 15th .

Zusammenfassend weist die Erfindung elektrische Maschine 1 bzw. der Elektromoto einen mit einer Statorwicklung 21 versehenen Stator 2 mit radial einwärts gerichteten Statorzähnen 23, eine axial beanstandet zur Statorwicklung 21 angeordnet Elektronik 25, ein Maschinengehäuse 6 mit einem Gehäusemantel 7 und mit einem Gehäuseboden 8, und ein Kühlsystem 30 für ein Kühlfluid auf. Das Kühlsystem 30 umfasst einen Eintrittskanal 31 und einen Austrittskanal 32 sowie eine Anzahl an Kühlkanälen 33, 34, die abschnittsweise an einer ersten Stirnseite 27 des Stators 3 in Umfangsrichtung U zwischen Spulenköpfen 2 der Statorwicklung 21 und der Elektronik 25 sowie axial zwischen dem Stator 2 und dem Gehäusemantel 7 verlaufen, wobei Kanäle 31, 32, 33 und 34 in Verbindungskanäle 35 zwischen dem Gehäuseboden 8 und einer Zwischenplatte 12 einmünden. In summary, the invention features an electrical machine 1 or the electric motor one with a stator winding 21 provided stator 2 with radially inwardly directed stator teeth 23 , one axially spaced from the stator winding 21 arranged electronics 25th , a machine housing 6th with a housing jacket 7th and with a case back 8th , and a cooling system 30th for a cooling fluid. The cooling system 30th includes an entry channel 31 and an exit channel 32 as well as a number of cooling channels 33 , 34 , the sections on a first end face 27 of the stator 3rd in the circumferential direction U between coil heads 2 the stator winding 21 and electronics 25th as well as axially between the stator 2 and the housing shell 7th run, with channels 31 , 32 , 33 and 34 in connecting channels 35 between the case back 8th and an intermediate plate 12th merge.

Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.The claimed invention is not limited to the exemplary embodiment described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by the person skilled in the art within the scope of the disclosed claims without departing from the subject matter of the claimed invention. In particular, all of the individual features described in connection with the various exemplary embodiments can also be combined in other ways within the scope of the disclosed claims without departing from the subject matter of the claimed invention.

Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei elektrischen Antrieben, Steuerungen, Sensoren und deren Anordnung im Fahrzeug.In addition, the solution described can be used not only in the application specifically shown, but also in a similar design in other motor vehicle applications, such as door and tailgate systems, window regulators, vehicle locks, adjustable seat and interior systems as well as electrical drives, controls, sensors and their arrangement in the vehicle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: elektrische Maschine/Motorelectric machine / motor
22: Statorstator
33: Rotorrotor
44th: PermanentmagnetPermanent magnet
55: Rotor-/WelleRotor / shaft
66th: Maschinen-/MotorgehäuseMachine / motor housing
77th: GehäusemantelHousing jacket
88th: GehäusebodenCase back
99: GehäusedeckelHousing cover
1010: MantelkanteMantle edge
1111: BodenunterseiteBottom underside
1212th: ZwischenplatteIntermediate plate
1313th: LageraufnahmeStock taking
1414th: WellenlagerShaft bearing
1515th: Getriebetransmission
15a15a: InnenzahnkranzInternal ring gear
15b15b: SonnenradSun gear
15c15c: PlanetenräderPlanetary gears
15d15d: AbtriebsradOutput gear
1616: GetriebedeckelsGear cover
1717th: Schraubescrew
1818th: WellenendeShaft end
1919th: LüfterradFan wheel
2020th: SpuleKitchen sink
20a20a: SpulenendeEnd of coil
2121: StatorwicklungStator winding
2222nd: SpulenkörperBobbin
2323: StatorzahnStator tooth
2424: JochabschnittYoke section
2525th: Elektronikelectronics
2626th: LeiterplatteCircuit board
2727: erste Stirnseitefirst face
2828: zweite Stirnseitesecond face
2929: SpulenkopfCoil head
3030th: KühlsystemCooling system
3131: EintrittskanalEntry channel
3232: AustrittskanalOutlet channel
3333: erster Kühlkanalfirst cooling channel
3434: zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
3535: VerbindungskanalConnection channel
3636: erster Kanalabschnittfirst channel section
3737: zweiter Kanalabschnittsecond channel section
3838: SpulenkopfCoil head
3939: Öffnungopening
4040: DeckelöffnungLid opening
4141: statorseitige Kanal-/Axialnutstator-side channel / axial groove
4242: mantelseitige Kanal-/Axialnut Shell-side channel / axial groove
AA.: AxialrichtungAxial direction
MM.: Rotations-/MaschinenachseRotation / machine axis
RR.: RadialrichtungRadial direction
UU: UmfangsrichtungCircumferential direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017215835 A1 [0005]

Claims

Having an electric machine (1) of a motor vehicle - A stator (2) with radially inwardly directed stator teeth (23) which are provided with coils (20) of a stator winding (21) and have circular arc-shaped yoke sections (24), - an electronic system (25) which is arranged on a first end face (27) of the stator (2) axially spaced from the coil heads (29) of the stator winding (21), - A machine housing (6) with a housing jacket (7) surrounding the stator (2) and with a housing base (8) and with a housing cover (9), and - A cooling system (30) for a cooling fluid, with an inlet channel (31) and with an outlet channel (32) as well as with a number of cooling channels (33, 34) which are in sections on the first end face (27) of the stator (3) in The circumferential direction (U) between the coil heads (29) and the electronics (25) and axially between the stator (2) and the housing jacket (7), the inlet channel (31) and the outlet channel (32) as well as the cooling channels (33, 34) open into connecting channels (35) which are formed between the housing base (8) of the machine housing (6) and an intermediate plate (12).

Electric machine (1) according to Claim 1 , characterized in that axially extending channel grooves (41, 42) are made in the yoke sections (24) and / or in the housing jacket (7), in which the cooling channels (33, 34), the inlet channel (31) and / or the Lay in the outlet channel (32) in sections.

Electric machine (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling channels (33, 34) have two axial first channel sections (36) and a second channel section (37) running in the circumferential direction (U) of the stator (2).

Electric machine (1) according to Claim 3 , characterized in that two first channel sections (36) are each connected to a second channel section (37).

Electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the cooling channels (33, 34), the inlet channel (31) and / or the outlet channel (32) each have an opening (39) in the housing base (8) between this and the intermediate plate (12) to the connecting channels ( 35) is performed.

Electric machine (1) according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the two first channel sections (36) of a first of the cooling channels (33, 34) and a second of the cooling channels (33, 34) are arranged on opposite stator teeth (23) in the circumferential direction (U).

Electric machine (1) according to Claim 6 , characterized in that the two first channel sections (36) at least one third of the cooling channels (33, 34) are provided on stator teeth (23) arranged next to one another in the circumferential direction (U) and this cooling channel (33, 34) via one of the second channel sections (37) ) are connected.

Electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the connecting channels (35) are introduced as channel grooves in the intermediate plate (12) and / or in the housing base (8) of the machine housing (6).

Electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the or each cooling channel (33, 34), the inlet channel (31) and / or the outlet channel (32) is designed as a cooling tube, in particular made of aluminum.

Electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in - that the intermediate plate (12) is made of a thermoplastic material, preferably of polyoxymethylene, and / or - that the housing base (8) of the machine housing (6) is made of aluminum.

Electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 10 , with a rotor (3) surrounded by the stator (2) on a rotor shaft (5) mounted in the machine housing (6), characterized in that the intermediate plate (12) has an internal gear rim (15a) on which a sun gear ( 15b) meshing planet gears (15c) of a transmission (15) which are coupled to an output gear (15d) roll, and / or - that a fan wheel (19) is held fixedly on the rotor shaft (5) and is held on the first end face (27) of the stator (2) is arranged between the coil heads (29) and the electronics (25).