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DE102023203356A1 - drive axle for an electric vehicle - Google Patents

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Publication number
DE102023203356A1
DE102023203356A1 DE102023203356.9A DE102023203356A DE102023203356A1 DE 102023203356 A1 DE102023203356 A1 DE 102023203356A1 DE 102023203356 A DE102023203356 A DE 102023203356A DE 102023203356 A1 DE102023203356 A1 DE 102023203356A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
excitation unit
drive axle
rotor shaft
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023203356.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Jörg BENDER
Philipp Neidhardt
Philipp Kraft
Michael Traut
Alexander Büttner
Joao Bonifacio
Tobias Dieckhoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102023203356.9A priority Critical patent/DE102023203356A1/en
Priority to PCT/EP2024/059777 priority patent/WO2024213603A1/en
Publication of DE102023203356A1 publication Critical patent/DE102023203356A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe 9, mindestens eine mit dem Getriebe 9 gekoppelte Radwelle 10 und einen Elektromotor 1, der als fremderregte Synchronmaschine ausgebildet ist, die einen Rotor 2 mit einer Rotorwelle 4, einen Stator 3, eine Anregeeinheit 5, einen Rotor-Lage-Sensor 6 und eine Leistungselektronik 7 aufweist. Die Rotorwelle 4 ist mit dem Getriebe 9 über ein koaxial an der Rotorwelle 4 befindliches Getriebezahnrad 8 gekoppelt, sodass ein von dem Elektromotor 1 erzeugtes Drehmoment auf die Radwelle 10 übertragen wird. Um die Antriebsachse an die fremderregte Synchronmaschine anzupassen, sind die Anregeeinheit 5 und der Rotor-Lage-Sensor 6 koaxial an der Rotorwelle 4 angeordnet.The invention relates to a drive axle for an electric vehicle, comprising a transmission 9, at least one wheel shaft 10 coupled to the transmission 9 and an electric motor 1, which is designed as an externally excited synchronous machine, which has a rotor 2 with a rotor shaft 4, a stator 3, an excitation unit 5, a rotor position sensor 6 and power electronics 7. The rotor shaft 4 is coupled to the transmission 9 via a gear wheel 8 located coaxially on the rotor shaft 4, so that a torque generated by the electric motor 1 is transmitted to the wheel shaft 10. In order to adapt the drive axle to the externally excited synchronous machine, the excitation unit 5 and the rotor position sensor 6 are arranged coaxially on the rotor shaft 4.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug, die ein Getriebe, mindestens eine mit dem Getriebe gekoppelte Radwelle und einen Elektromotor umfasst. Der Elektromotor ist als fremderregte Synchronmaschine ausgebildet, die einen Rotor mit einer Rotorwelle, einen Stator, eine Anregeeinheit, einen Rotor-Lage-Sensor und eine Leistungselektronik aufweist, wobei die Rotorwelle mit dem Getriebe über ein koaxial an der Rotorwelle befindliches Getriebezahnrad gekoppelt ist, sodass ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf die Radwelle übertragen wird.The invention relates to a drive axle for an electric vehicle, which comprises a transmission, at least one wheel shaft coupled to the transmission, and an electric motor. The electric motor is designed as a separately excited synchronous machine, which has a rotor with a rotor shaft, a stator, an excitation unit, a rotor position sensor, and power electronics, wherein the rotor shaft is coupled to the transmission via a transmission gear located coaxially on the rotor shaft, so that a torque generated by the electric motor is transmitted to the wheel shaft.

Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von elektrischen Antriebsachsen für Elektro- oder Hybridfahrzeuge ist es, diese möglichst kompakt und effizient zu gestalten. Daher sollte ein für den Antrieb erforderlicher Bauraum so klein wie möglich sein. Darüber hinaus ist es für die Effizienz einer solchen elektrische Antriebsachses sinnvoll, die Komponenten so anzuordnen und miteinander zu verknüpfen, dass Strom, mechanische Kräfte und Drehmomente möglichst kurze Wege zurücklegen müssen.An important aspect in the development of electric drive axles for electric or hybrid vehicles is to make them as compact and efficient as possible. Therefore, the installation space required for the drive should be as small as possible. In addition, for the efficiency of such an electric drive axle, it makes sense to arrange and link the components in such a way that electricity, mechanical forces and torques have to travel the shortest possible distances.

Im Stand der Technik Elektrische Antriebsachsen von Personenkraftwagen werden im wesentlichen permanenterregte Synchronmotoren (engl.: Permanent Magnet Synchronous Motors, kurz: PMSM) oder fremderregte Synchronmotoren (engl.: Separately Excited Synchronous Motors, kurz: SESM) als Antrieb verwendet. Während permanenterregte Synchronmotoren über Permanentmagnete im Rotor verfügen, um ein Magnetfeld zu erzeugen, verfügen fremderregte Synchronmotoren über Wicklungen im Rotor, durch welche ein Strom geleitet wird um das Magnetfeld zu erzeugen. Vorteilhaft ist bei Letzterem insbesondere, dass eine Stärke des Magnetfelds durch eine Stromstärke eingestellt werden kann und das keine seltenen Erden für die Permanentmagnete benötigt werden, weshalb diese Technik vor allem für die Senkung der Produktionskosten eine Rolle spielt.In the current state of the art, electric drive axles of passenger cars essentially use permanent magnet synchronous motors (PMSM) or separately excited synchronous motors (SESM). While permanent magnet synchronous motors have permanent magnets in the rotor to generate a magnetic field, separately excited synchronous motors have windings in the rotor through which a current is passed to generate the magnetic field. The advantage of the latter is that the strength of the magnetic field can be adjusted by changing the current and that no rare earths are required for the permanent magnets, which is why this technology plays a role in reducing production costs.

Fremderregte Synchronmotoren weisen in der Regel einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist und um eine Rotorachse rotierbar ist. Im Stand der Technik wird die Leistungselektronik in der Regel in radialer Richtung von der Rotorachse aus gesehen hinter dem Rotor und/oder dem Getriebe angeordnet, wodurch in radialer Richtung zusätzlicher Bauraum beansprucht wird.Separately excited synchronous motors usually have a stator and a rotor, whereby the rotor has a rotor shaft and can rotate about a rotor axis. In the prior art, the power electronics are usually arranged behind the rotor and/or the gearbox in the radial direction from the rotor axis, which requires additional installation space in the radial direction.

Die DE 10 2013 204 784 B4 offenbart, wie die einzelnen Elemente kompakt an der Antriebsachse angeordnet werden können. Sie betrifft eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung, die eine Fahrzeugachse und einen Elektromotor aufweist, die über ein Getriebe miteinander gekoppelt sind. Der Elektromotor weist einen Rotor auf, dessen Rotorposition über eine Lagesensoreinrichtung zur Bestimmung einer Rotorposition bestimmbar ist. Ferner offenbart diese Schrift eine Leistungselektronik, welche mit dem Elektromotor verbunden ist und zum Speisen des Elektromotors mit elektrischer Energie dient, wobei die Leistungselektronik des Weiteren eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Signale der Lagesensoreinrichtung aufweist oder mit einer als separate Einrichtung ausgebildeten Auswerteeinrichtung verbunden ist, wobei die Lagesensoreinrichtung wenigstens teilweise in die Leistungselektronik oder die Auswerteeinrichtung integriert ist. Ein solcher Aufbau muss auf fremderregte Synchronmotoren angepasst werden, da diese zusätzlich eine Anregeeinheit benötigen.The DE 10 2013 204 784 B4 discloses how the individual elements can be arranged compactly on the drive axle. It relates to an electric vehicle axle device which has a vehicle axle and an electric motor which are coupled to one another via a gear. The electric motor has a rotor, the rotor position of which can be determined via a position sensor device for determining a rotor position. This document also discloses power electronics which are connected to the electric motor and serve to supply the electric motor with electrical energy, wherein the power electronics further have an evaluation device for evaluating the signals from the position sensor device or are connected to an evaluation device designed as a separate device, wherein the position sensor device is at least partially integrated into the power electronics or the evaluation device. Such a structure must be adapted to separately excited synchronous motors, since these additionally require an excitation unit.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine derartige Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, welche optimal auf einen fremderregten Synchronmotor abgestimmt ist.It is therefore an object of the invention to provide such a drive axle for an electric vehicle, which is optimally matched to a separately excited synchronous motor.

Die Aufgabe wird für die eingangs beschriebene Antriebsachse dadurch gelöst, dass die Anregeeinheit und der Rotor-Lage-Sensor koaxial an der Rotorwelle angeordnet sind. Je nach Position der einzelnen Bauelemente an der Rotorwelle, können verschiedene günstige Ausführungen erreicht werden.The task is solved for the drive shaft described above by arranging the excitation unit and the rotor position sensor coaxially on the rotor shaft. Depending on the position of the individual components on the rotor shaft, various favorable designs can be achieved.

So ist es Vorteil, die Anregeeinheit teilweise in das Getriebezahnrad integriert ist, und dabei besonders vorteilhaft, wenn die Anregeeinheit einen anregenden Teil und einen angeregten Teil umfasst und der anregende Teil unmittelbar neben dem Getriebezahnrad angeordnet und der angeregte Teil in das Getriebezahnrad als zusammen mit der Rotorwelle drehendes Element integriert ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen direkten Anschluss an die Leistungselektronik zu erreichen und die elektromagnetische Verträglichkeit des Systems zu verbessern. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leistungselektronik unmittelbar neben der Anregeeinheit angeordnet ist.It is therefore advantageous if the excitation unit is partially integrated into the gear wheel, and it is particularly advantageous if the excitation unit comprises an exciting part and an excited part and the exciting part is arranged directly next to the gear wheel and the excited part is integrated into the gear wheel as an element that rotates together with the rotor shaft. In this way, it is possible to achieve a direct connection to the power electronics and to improve the electromagnetic compatibility of the system. It is particularly advantageous if the power electronics are arranged directly next to the excitation unit.

Diese Ausführungsformen erlauben es, sowohl eine induktive als auch eine konduktive Anregeeinheit zu verwenden. Eine konduktive Anregeeinheit, welche aus mehreren Schleif- bzw. Übertragungselementen und Kontakten besteht, kann in diesem Fall so ausgebildet sein, dass die Übertragungselemente bzw. die Schleifelemente axial um die Rotorwelle als anregender Teil angeordnet sind und mit Kontakten in Verbindung stehen, welche sich an einer der Stirnseiten des Getriebezahnrads befinden und den angeregten Teil bilden. Alternativ ist auch eine radiale Anordnung denkbar, bei der sich die Kontakte jedoch direkt an der Rotorwelle befinden. Ist die Anregeeinheit induktiv, also aus einem Gleichrichter und einem Ferritteil bestehend ausgebildet, so kann der Ferritteil in das Getriebezahnrad integriert sein und der Gleichrichter neben dem Getriebezahnrad, z.B. als um die Rotorwelle angeordneter Ring, platziert werden.These embodiments allow the use of both an inductive and a conductive excitation unit. A conductive excitation unit, which consists of several sliding or transmission elements and contacts, can in this case be designed such that the transmission elements or the sliding elements are arranged axially around the rotor shaft as the exciting part and are connected to contacts which are located on one of the front sides of the gear wheel and form the excited part. Alternatively, a radial arrangement is also conceivable, in which the contacts are located directly on the rotor shaft. If the excitation unit is inductive, i.e. made of a rectifier and a ferrite part, the ferrite part can be integrated into the gear wheel and the rectifier can be placed next to the gear wheel, e.g. as a ring arranged around the rotor shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anregeeinheit zwischen dem Getriebezahnrad und dem Elektromotor angeordnet. Die Anregeeinheit ist in diesem Fall so ausgeführt, dass der anregende Teil um die Rotorwelle angeordnet ist und der anregende Teil in an der Rotorwelle befestigt oder in diese integriert ist.In a further advantageous embodiment, the excitation unit is arranged between the transmission gear and the electric motor. In this case, the excitation unit is designed such that the exciting part is arranged around the rotor shaft and the exciting part is attached to the rotor shaft or integrated into it.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anregeeinheit teilweise in den Rotor integriert. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn die Anregeeinheit den anregenden Teil und den angeregten Teil umfasst und der anregende Teil unmittelbar neben dem Rotor angeordnet und der angeregte Teil in den Rotor als zusammen mit der Rotorwelle drehendes Element integriert ist oder der anregende Teil koaxial zu der Rotorwelle angeordnet ist und der angeregte Teil an einer dem anregenden zugewandten Stirnseite der Rotorwelle angeordnet ist. Das bedeutet, dass im Fall einer induktiven Anregeeinheit der Gleichrichter neben einer Stirnseite des Rotors oder neben der Rotorwelle angeordnet und der Ferritteil in den Rotor bzw. die Rotorwelle integriert ist. Im Falle einer konduktiven Anregeeinheit befinden sich die Kontakte an der Stirnseite des Rotors oder der Rotorwelle und die Schleifelemente sind direkt neben den Kontakten angeordnet.In a further advantageous embodiment, the excitation unit is partially integrated into the rotor. It is particularly advantageous if the excitation unit comprises the exciting part and the excited part and the exciting part is arranged directly next to the rotor and the excited part is integrated into the rotor as an element rotating together with the rotor shaft, or the exciting part is arranged coaxially to the rotor shaft and the excited part is arranged on a front side of the rotor shaft facing the exciting part. This means that in the case of an inductive excitation unit, the rectifier is arranged next to a front side of the rotor or next to the rotor shaft and the ferrite part is integrated into the rotor or the rotor shaft. In the case of a conductive excitation unit, the contacts are located on the front side of the rotor or the rotor shaft and the sliding elements are arranged directly next to the contacts.

Es ist weiter von Vorteil, wenn die Anregeeinheit eine aktive oder passive Kühlung aufweist. Diese lässt sich einfach in die vorgeschlagenen Ausführungsformen integrieren und verbessert den Betrieb der Antriebsachse.It is also advantageous if the excitation unit has active or passive cooling. This can be easily integrated into the proposed embodiments and improves the operation of the drive axle.

Zuletzt ist es von Vorteil, eine solche Antriebsachse in ein elektrisches Antriebssystem oder ein Elektrofahrzeug zu integrieren.Finally, it is advantageous to integrate such a drive axle into an electric drive system or an electric vehicle.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antriebsachse,
  • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Antriebsachse und
  • 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Antriebsachse.
The invention is explained in more detail below using embodiments with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention. These embodiments are merely illustrative and are not to be interpreted as restrictive. For example, a description of an embodiment with a large number of elements or components is not to be interpreted as meaning that all of these elements or components are necessary for implementation. Rather, other embodiments can also contain alternative elements and components, fewer elements or components, or additional elements or components. Elements or components of different embodiments can be combined with one another unless otherwise stated. Modifications and variations described for one of the embodiments can also be applied to other embodiments. To avoid repetition, identical or corresponding elements in different figures are designated with the same reference numerals and are not explained more than once. They show:
  • 1 a schematic representation of a first embodiment of a drive axle,
  • 2 a schematic representation of a second embodiment of a drive axle and
  • 3 a schematic representation of a third embodiment of a drive axle.

Die in 1 gezeigte Antriebsachse, wie sie in einem elektrischen Antriebssystem oder einem Elektrofahrzeug angeordnet sein kann, umfasst einen Elektromotor 1, der als fremderregte Synchronmaschine ausgebildet ist. Der Elektromotor 1 umfasst einen Rotor 2, einen Stator 3 und eine drehbar gelagerte Rotorwelle 4. An der Rotorwelle 4 sind koaxial eine Anregeeinheit 5 und ein Rotor-Lage-Sensor 6 angeordnet, welche in elektrischem Kontakt zu einer Leistungselektronik 7 stehen. Die Leistungselektronik 7, welche unmittelbar neben der Anregeeinheit 5 und der Rotorwelle 4 angeordnet ist, wertet die Daten des Rotor-Lage-Sensors 6 aus und versorgt die Anregeeinheit 5 mit der entsprechenden Leistung, um ein Drehmoment an dem Elektromotor 1 zu erzeugen.The in 1 The drive axle shown, as it can be arranged in an electric drive system or an electric vehicle, comprises an electric motor 1 which is designed as a separately excited synchronous machine. The electric motor 1 comprises a rotor 2, a stator 3 and a rotatably mounted rotor shaft 4. An excitation unit 5 and a rotor position sensor 6 are arranged coaxially on the rotor shaft 4 and are in electrical contact with power electronics 7. The power electronics 7, which is arranged directly next to the excitation unit 5 and the rotor shaft 4, evaluates the data from the rotor position sensor 6 and supplies the excitation unit 5 with the appropriate power in order to generate a torque on the electric motor 1.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anregeeinheit 5 teilweise in ein Getriebezahnrad 8 integriert, welches sich ebenfalls an der Rotorwelle 4 befindet und zusammen mit dieser dreht. Verschiedene Ausführungen, wie die Anregeeinheit 5 teilweise in das Getriebezahnrad 8 integriert werden kann, wurden bereits oben beschrieben und können auch hier ohne weitere Anpassungen übernommen werden. Ferner weist die Anregeeinheit 5 eine Kühlung auf, die aktiv oder auch passiv ausgestaltet sein kann. Das an der Rotorwelle 4 anliegende Drehmoment wird über das Getriebezahnrad 8 an ein Getriebe 9 übertragen, welches es wiederum auf eine Radwelle 10 überträgt. Das Getriebe 9 kann ein Übersetzungsgetriebe, ein Differentialgetriebe oder eine Kombination aus beiden Arten sein.In this embodiment, the excitation unit 5 is partially integrated into a gear wheel 8, which is also located on the rotor shaft 4 and rotates together with it. Various designs of how the excitation unit 5 can be partially integrated into the gear wheel 8 have already been described above and can also be adopted here without further adjustments. The excitation unit 5 also has a cooling system, which can be active or passive. The torque applied to the rotor shaft 4 is transmitted via the gear wheel 8 to a gear 9, which in turn transmits it to a wheel shaft 10. The gear 9 can be a transmission gear, a differential gear or a combination of both types.

2 zeigt ein abgewandeltes zweites Ausführungsbeispiel der Antriebsachse. Sie besteht aus den gleichen Elementen, jedoch ist die Anregeeinheit 5 hier zwischen dem Getriebezahnrad 8 und dem Rotor 2 angeordnet. Hier ragt außerdem ein Teil der Leistungselektronik 7, bevorzugt ein direkt mit der Anregeeinheit 5 verbundene Modul, über das Getriebezahnrad 8, was eine besonders kurze Anbindung der Leistungselektronik 7 ermöglicht und den Bauraum weiter optimiert. Eine derartige Leistungselektronik 7 kann im Allgemeinen bei jedem der genannten Ausführungsbeispiele Anwendung finden. 2 shows a modified second embodiment of the drive axle. It consists of the same elements, but the excitation unit 5 is arranged here between the gear wheel 8 and the rotor 2. Here, a part of the power electronics 7, preferably a module directly connected to the excitation unit 5, also protrudes over the gear wheel 8, which enables a particularly short connection of the power electronics 7 and further optimizes the installation space. Such a power electronics 7 can generally be used in each of the embodiments mentioned.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel Antriebsachse, wobei hier die Anregeeinheit 5 teilweise in den Rotor 2 integriert ist. Die Anregeeinheit 5 umfasst auch hier den anregenden Teil und den angeregten Teil. Der anregende Teil ist unmittelbar neben dem Rotor 2 angeordnet und der angeregte Teil in den Rotor 2 integriert. Alternativ ist der anregende Teil koaxial zu der Rotorwelle 4 und der angeregte Teil an einer dem anregenden zugewandten Stirnseite der Rotorwelle 4 angeordnet. Die genaue Ausführung der Anregeeinheit 5, je nachdem ob sie konduktiv oder induktiv anregt, wurde bereits oben beschrieben und kann hier auf die gleiche Weise umgesetzt werden. 3 shows a further embodiment of the drive axle, in which the excitation unit 5 is partially integrated into the rotor 2. The excitation unit 5 also comprises the exciting part and the excited part. The exciting part is arranged directly next to the rotor 2 and the excited part is integrated into the rotor 2. Alternatively, the exciting part is arranged coaxially to the rotor shaft 4 and the excited part is arranged on a front side of the rotor shaft 4 facing the exciting part. The exact design of the excitation unit 5, depending on whether it excites conductively or inductively, has already been described above and can be implemented here in the same way.

Da verwendete Getriebe 9 kann in allen Ausführungsbeispielen einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine direkte Übertragung, also ein einstufiges Getriebe 9 zu bevorzugen, um die Distanz zwischen Rotor 2 und Anregeeinheit 5 minimieren zu können. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist wiederum ein mehrstufiges Getriebe 9 bevorzugt, um den größtmöglichen Bauraum zwischen Anregeeinheit 5 und Rotor 2 zu erreichen. Im dritten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls ein einstufiges wie auch ein mehrstufiges Getriebe 9 möglich, wobei hier keine der beiden Varianten zu bevorzugen ist.The gear 9 used can be single-stage or multi-stage in all embodiments. In the first embodiment, a direct transmission, i.e. a single-stage gear 9, is preferred in order to be able to minimize the distance between the rotor 2 and the excitation unit 5. In the second embodiment, a multi-stage gear 9 is again preferred in order to achieve the greatest possible installation space between the excitation unit 5 and the rotor 2. In the third embodiment, a single-stage as well as a multi-stage gear 9 are also possible, although neither of the two variants is preferred here.

Der Rotor-Lage-Sensor 6 kann bei allen Ausführungsbeispielen an verschiedenen Positionen an der Rotorwelle 4 angebracht werden. Günstig ist es, diesen an der Stirnseite der Rotorwelle 4 anzubringen, um die Verbindung zur Leistungselektronik 7 möglichst kurz zu halten. Andere Möglichkeiten sind neben dem Getriebezahnrad 8, entlang der Rotorwelle 4 oder auch unmittelbar neben dem Rotor 2.The rotor position sensor 6 can be attached to the rotor shaft 4 at different positions in all embodiments. It is advantageous to attach it to the front side of the rotor shaft 4 in order to keep the connection to the power electronics 7 as short as possible. Other possibilities are next to the gear wheel 8, along the rotor shaft 4 or directly next to the rotor 2.

In einer weiteren Abwandlung der Antriebsachse, welche bei allen drei Ausführungsbeispielen anwendbar ist, kann die Rotorwelle 4 als Hohlwelle ausgebildet und die Anregeeinheit 5 im Inneren der Rotorwelle 4 angeordnet sein, anstatt an deren Außenfläche.In a further modification of the drive shaft, which is applicable to all three embodiments, the rotor shaft 4 can be designed as a hollow shaft and the excitation unit 5 can be arranged inside the rotor shaft 4 instead of on its outer surface.

Bezugszeichenreference sign

11
Elektromotorelectric motor
22
Rotorrotor
33
Statorstator
44
Rotorwellerotor shaft
55
Anregeeinheitexcitation unit
66
Rotor-Lage-Sensorrotor position sensor
77
Leistungselektronikpower electronics
88
Getriebezahnradgear
99
Getriebetransmission
1010
Radwellewheel shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013204784 B4 [0005]DE 102013204784 B4 [0005]

Claims (10)

Antriebsachse für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (9), mindestens eine mit dem Getriebe (9) gekoppelte Radwelle (10) und einen Elektromotor (1), der als fremderregte Synchronmaschine ausgebildet ist, die einen Rotor (2) mit einer Rotorwelle (4), einen Stator (3), eine Anregeeinheit (5), einen Rotor-Lage-Sensor (6) und eine Leistungselektronik (7) aufweist, wobei die Rotorwelle (4) mit dem Getriebe (9) über ein koaxial an der Rotorwelle (4) befindliches Getriebezahnrad (8) gekoppelt ist, sodass ein von dem Elektromotor (1) erzeugtes Drehmoment auf die Radwelle (10) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) und der Rotor-Lage-Sensor (6) koaxial an der Rotorwelle (4) angeordnet sind.Drive axle for an electric vehicle, comprising a transmission (9), at least one wheel shaft (10) coupled to the transmission (9), and an electric motor (1) which is designed as an externally excited synchronous machine which has a rotor (2) with a rotor shaft (4), a stator (3), an excitation unit (5), a rotor position sensor (6) and power electronics (7), wherein the rotor shaft (4) is coupled to the transmission (9) via a transmission gear (8) located coaxially on the rotor shaft (4), so that a torque generated by the electric motor (1) is transmitted to the wheel shaft (10), characterized in that the excitation unit (5) and the rotor position sensor (6) are arranged coaxially on the rotor shaft (4). Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) teilweise in das Getriebezahnrad (8) integriert ist.drive axle to claim 1 , characterized in that the excitation unit (5) is partially integrated into the transmission gear (8). Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) einen anregenden Teil und einen angeregten Teil umfasst und der anregende Teil unmittelbar neben dem Getriebezahnrad (8) angeordnet und der angeregte Teil in das Getriebezahnrad (8) integriert ist.drive axle to claim 2 , characterized in that the excitation unit (5) comprises an exciting part and an excited part and the exciting part is arranged directly next to the transmission gear (8) and the excited part is integrated into the transmission gear (8). Antriebsachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (7) unmittelbar neben der Anregeeinheit (5) angeordnet ist.drive axle to claim 2 or 3 , characterized in that the power electronics (7) are arranged directly next to the excitation unit (5). Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) zwischen dem Getriebezahnrad (8) und dem Elektromotor (1) angeordnet ist.drive axle to claim 1 , characterized in that the excitation unit (5) is arranged between the transmission gear (8) and the electric motor (1). Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) teilweise in den Rotor (2) integriert ist.drive axle to claim 1 , characterized in that the excitation unit (5) is partially integrated into the rotor (2). Antriebsachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) einen anregenden Teil und einen angeregten Teil umfasst und der anregende Teil unmittelbar neben dem Rotor (2) angeordnet und der angeregte Teil in den Rotor (2) integriert ist oder der anregende Teil koaxial zu der Rotorwelle (4) angeordnet ist und der angeregte Teil an einer dem anregenden Teil zugewandten Stirnseite der Rotorwelle (4) angeordnet ist.drive axle to claim 6 , characterized in that the excitation unit (5) comprises an exciting part and an excited part and the exciting part is arranged directly next to the rotor (2) and the excited part is integrated into the rotor (2) or the exciting part is arranged coaxially to the rotor shaft (4) and the excited part is arranged on an end face of the rotor shaft (4) facing the exciting part. Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinheit (5) eine aktive oder passive Kühlung aufweist.Drive axle according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation unit (5) has active or passive cooling. Elektrisches Antriebssystem mit einer Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Electric drive system with a drive axle according to one of the Claims 1 until 8 . Elektrofahrzeug mit einer Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Electric vehicle with a drive axle according to one of the Claims 1 until 9 .
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