DE102023201952A1

DE102023201952A1 - Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102023201952A1
Application number: DE102023201952.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias WESA; Philipp Neidhardt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2024-09-05
Also published as: CN120752830A; WO2024184096A1

Abstract

Elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine (1) ausgebildete Temperiervorrichtung, wobei die elektrische Maschine (1) ein Lamellenpaket (2) mit einer Vielzahl von in Axialrichtung aneinander angeordneten Lamellen aufweist, die an ihrer Innenseite sich in Umfangsrichtung abwechselnde Nuten und Zähne ausbilden, wobei die Temperiervorrichtung wenigstens einen in Axialrichtung in einem Zahn verlaufenden Temperierkanal aufweist, durch den ein Temperiermittel förderbar ist, wobei wenigstens eine Verbindungslamelle (10) zwischen einer an einer axialen Zuführseite (4) des Lamellenpakets (2) angeordneten Außenlamelle (8) und einer der Mitte des Lamellenpakets (2) zugewandten Kanallamelle (15) angeordnet ist, wobei eine Verbindungsöffnung (11) der Verbindungslamelle (10) eine Kanalöffnung (14) der Kanallamelle (15) mit einer Zuführöffnung (7) der Außenlamelle (8) verbindet, wobei die Kanalöffnung (14) weiter radial innen angeordnet ist als die Zuführöffnung (7), wobei die Verbindungsöffnung (11) mit der Kanalöffnung (14) eine definierte Kanalüberdeckung (17) und mit einer Auslassöffnung (9) der Außenlamelle (8) eine definierte Auslassüberdeckung (16) ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine ausgebildete Temperiervorrichtung, wobei die elektrische Maschine ein Lamellenpaket mit einer Vielzahl von in Axialrichtung aneinander angeordneten Lamellen aufweist, die an ihrer Innenseite sich in Umfangsrichtung abwechselnde Nuten und Zähne ausbilden, wobei die Temperiervorrichtung wenigstens einen in Axialrichtung in einem Zahn verlaufenden Temperierkanal aufweist, durch den ein Temperiermittel förderbar ist.
Elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge, die beispielsweise als Antriebseinrichtung für das Kraftfahrzeug verwendet werden, sowie Temperiervorrichtungen für die Temperierung der elektrischen Maschine, insbesondere die Kühlung des Stators der elektrischen Maschine, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche Temperiervorrichtung kann durch mehrere Konfigurationen bzw. Anordnungen oder Prinzipien zur Temperierung realisiert werden. Hierbei kann insbesondere die Lage bzw. der Verlauf des wenigstens einen Temperierkanals unterschiedlich festgelegt sein. Zum Beispiel sind Temperiervorrichtungen bekannt, deren Temperierkanäle im Bereich des Außenmantels des Stators angeordnet sind, beispielsweise in Form einer „Wassermantelkühlung“. Alternativ ist es auch möglich, den wenigstens einen Temperierkanal innerhalb der Statornut zu positionieren, sodass die dort aufgenommenen Leiter direkt von dem Temperiermittel umströmt werden können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Temperierkanäle in den Zähnen bzw. Statorzähnen anzuordnen.
In jedem Fall ist sicherzustellen, dass das Temperiermittel geeignet in den Temperierkanal geführt werden kann und dort eine ausreichende Wärmeleitung zwischen den einzelnen Lamellen des Stators und dem Temperiermittel zu erzielen. Dabei ist insbesondere sicherzustellen, dass der Temperierkanal ausreichend befüllt ist, um diesen zu entlüften, sodass sich keine Lufteinschlüsse bilden, die die Wärmeleitfähigkeit reduzieren. Ferner ist insbesondere am Anfangsbereich und Endbereich, also den axialen Endflächen des Stators, für ausreichend Druck des Temperiermittel in dem Temperierkanal zu sorgen, sodass das Temperiermittel durch die dort angeordneten Öffnungen ausströmen kann, um eine ausreichende Kühlleistung für die Wickelköpfe bereitzustellen.
Dies erfordert üblicherweise eine aufwändige Ausgestaltung der elektrischen Maschine bzw. der Temperiervorrichtung, die bauraum- und montageintensiv ist und eine hohe Anzahl unterschiedlicher Bauelemente erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die insbesondere bezüglich ihrer Temperiervorrichtung weniger aufwendig ist.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, die eine Temperiervorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Abschnitt der elektrischen Maschine zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Die elektrische Maschine weist ein Lamellenpaket auf, das aus einer Vielzahl von Lamellen gebildet ist, die in Axialrichtung hintereinander bzw. aneinander angeordnet sind. Die Lamellen können auch als „Blechpaket“ bzw. Blechlamellen bezeichnet werden. Die Lamellen bilden an ihrer Innenseite in Umfangsrichtung abwechselnde Nuten und Zähne aus. Dabei ist wenigstens ein Temperierkanal der Temperiervorrichtung in einem der Zähne ausgebildet. Insbesondere ist in jedem Zahn ein Temperierkanal aufgenommen. Durch den wenigstens einen Temperierkanal ist ein Temperiermittel, beispielsweise Wasser oder Öl, förderbar, sodass ein Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und den Lamellen möglich ist. Das Lamellenpaket kann insbesondere Bestandteil eines Statorgrundkörpers sein. Üblicherweise wird das Temperiermittel dem Lamellenpaket von einer axialen Endfläche, insbesondere der am weitesten außen angeordneten Lamelle des Lamellenpakets, die auch als „Außenlamelle“ bezeichnet wird, zugeführt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wenigstens eine Verbindungslamelle zwischen einer an einer axialen Zuführseite des Lamellenpakets angeordneten Außenlamelle und einer der Mitte des Lamellenpakets zugewandten Kanallamelle angeordnet ist, wobei eine Verbindungsöffnung der Verbindungslamelle eine Kanalöffnung der Kanallamelle mit einer Zuführöffnung der Außenlamelle verbindet, wobei die Kanalöffnung weiter radial innen angeordnet ist als die Zuführöffnung, wobei die Verbindungsöffnung mit der Kanalöffnung eine definierte Kanalüberdeckung und mit einer Auslassöffnung der Außenlamelle eine definierte Auslassüberdeckung ausbildet. Als „Überdeckung“ wird im Rahmen der Anmeldung eine in Axialrichtung betrachtete Überschneidung der Querschnitte der einzelnen Öffnungen bezeichnet. Aufgrund der jeweiligen Größe der Überdeckung wird der wirksame Strömungsquerschnitt in diesem Bereich festgelegt. Mit anderen Worten wird, je größer die Überdeckung ist, umso größer der Strömungsquerschnitt und umso niedriger der Strömungswiderstand.
Nach der Erfindung ist somit vorgesehen, dass eine bestimmte Abfolge von unterschiedlichen Lamellen, nämlich Außenlamelle, Verbindungslamelle und Kanallamelle eingesetzt wird, um das Temperiermittel in den Temperierkanal sowie durch die Auslassöffnung zu führen. Dabei wird an der Zuführseite die Außenlamelle verwendet, um durch deren Zuführöffnung Temperiermittel in das Lamellenpaket zuzuführen, welche Zuführöffnung mit der Verbindungsöffnung der Verbindungslamelle verbunden ist, d.h. axial in Überdeckung steht. Das bedeutet, dass das Temperiermittel durch die Zuführöffnung in die Verbindungsöffnung gelangt und durch die Verbindungslamelle, insbesondere nach radial innen, geführt wird. Dort steht die Verbindungsöffnung zum einen in Axialrichtung in Überdeckung mit der Kanalöffnung der Kanallamelle und in die gegenüberliegende Richtung in Überdeckung mit der Auslassöffnung der Außenlamelle.
Das durch die Verbindungslamelle strömende Temperiermittel kann somit aus der Verbindungsöffnung in Axialrichtung in den Temperierkanal eintreten, nämlich durch die Kanalöffnung, die in der Kanallamelle ausgebildet ist. In der gegenüberliegenden Richtung strömt das Temperiermittel aus der Verbindungslamelle durch die Verbindungsöffnung in die Auslassöffnung der Außenlamelle und somit in Axialrichtung aus dem Lamellenpaket heraus, insbesondere entgegen der Zuführrichtung. Die Auslassöffnung kann dabei in Fluidkommunikation mit einem Wickelkopf der elektrischen Maschine stehen und somit für dessen Kühlung vorgesehen sein.
Durch die definierte Ausbildung der einzelnen Überdeckungen, nämlich die Einstellung der Kanalüberdeckung und der Auslassüberdeckung, werden die Druckverhältnisse bzw. die Verteilung des Temperiermittels festgelegt, sodass ohne weitere zusätzliche aufwändige Einrichtungen und Bauelemente sichergestellt werden kann, dass der Temperierkanal ausreichend befüllt ist und durch die Auslassöffnung genügend Temperiermittel für die Kühlung des Wickelkopfs strömen kann. Somit wird aufgrund der Anordnung des Temperierkanals in den Zähnen des Stators das Temperiermittel nahe an dem Bereich geführt, an dem die Wärme erzeugt wird, nämlich an den in den Nuten aufgenommenen Leitern. Temperierkanäle am Außenumfang der Lamellen können daher entfallen, sodass grundsätzlich Material und Arbeitsaufwand eingespart werden kann.
Die beschriebene elektrische Maschine kann dahingehend weitergebildet werden, dass das Lamellenpaket aus genau drei Lamellentypen gebildet ist. Wie eingangs beschrieben, stellt die Führung des Temperierkanals innerhalb des Lamellenpakets sowie die Sicherstellung, der ausreichenden Füllung, Entlüftung sowie des Volumenstroms in den einzelnen Bereichen eine Herausforderung dar, die üblicherweise durch aufwändige Konstruktionen gelöst wird. Nach der beschriebenen Ausgestaltung kann das Lamellenpaket aus genau drei Lamellentypen gebildet sein, die in bestimmter Anordnung in Axialrichtung bereitgestellt werden, um so, insbesondere durch die zuvor beschriebenen Überdeckungen, die Anforderungen an die Verteilung des Temperiermittels zu erfüllen. Als drei Lamellentypen werden insbesondere die Außenlamellen, die wenigstens eine Verbindungslamelle und die Kanallamellen verstanden. Hierbei sind jeweils alle Lamellen vom gleichen Lamellentypen identisch und können somit als Gleichteile ausgeführt werden. Dies reduziert den Aufwand für die Montage, die Herstellung und die Auslegung der elektrischen Maschine.
Ferner kann bei der elektrischen Maschine vorgesehen sein, dass das Lamellenpaket in Axialrichtung durch eine definierte Reihenfolge gebildet ist, wobei an der Zuführseite wenigstens eine Außenlamelle angeordnet ist, an die sich wenigstens eine Verbindungslamelle anschließt, an die sich eine Vielzahl von Kanallamellen anschließt, wobei auf einer Abführseite wenigstens eine Außenlamelle auf die Vielzahl von Kanallamellen folgt, welche wenigstens eine Außenlamelle das Lamellenpaket abschließt. Wie zuvor beschrieben, kommt das Lamellenpaket der elektrischen Maschine vorteilhafterweise mit nur drei verschiedenen Lamellentypen aus. Dabei ist vorgesehen, dass auf einer Zuführseite, also derjenigen axialen Seite des Lamellenpakets, auf der das Temperiermittel zugeführt wird, eine Außenlamelle vorgesehen ist.
Es können, beispielsweise je nach axialer Ausdehnung bzw. Dicke der Lamellen auch mehr als eine Außenlamelle vorgesehen sein, wobei die Außenlamellen untereinander, wie beschrieben, identisch sind. In Axialrichtung folgt auf die eine oder die mehreren Außenlamellen eine Verbindungslamelle oder mehrere Verbindungslamellen. Weiter in Axialrichtung in Richtung der Abführseite, die der Zuführseite gegenüberliegt, schließen sich an die wenigstens eine Verbindungslamelle eine Vielzahl von Kanallamellen an, die letztlich mit ihren aneinander angeordneten Kanalöffnungen den Temperierkanal durch das Lamellenpaket ausbilden. Das Lamellenpaket wird auf der Abführseite von wenigstens einer Außenlamelle, die identisch zu der Außenlamelle auf der Zuführseite aufgebaut ist, abgeschlossen. Im einfachsten Fall ist das Lamellenpaket somit aus einer definierten Reihenfolge von einer Außenlamelle, einer Verbindungslamelle, einer Vielzahl von Kanallamellen und wiederum einer Außenlamelle gebildet.
Wie beschrieben, wird dadurch vorteilhafterweise die Führung des Temperiermittels in dem Temperierkanal ermöglicht sowie durch die definierten Überdeckungen eine Versorgung der Wickelköpfe sowie ein definiertes Füllen und Entlüften des Temperierkanals sichergestellt. Ferner kann die beschriebene Ausgestaltung der elektrischen Maschine beliebig auf verschiedene Längen von Statoren bzw. axialen Ausdehnungen des Lamellenpakets übertragen werden, da die Verteilung des Temperiermittels nicht durch die Abmessungen des Temperierkanals, beispielsweise des Durchmessers des Temperierkanals durch das Lamellenpaket, sondern durch die Überdeckung zwischen den einzelnen Abschnitten, nämlich der Auslassöffnung, der Verbindungsöffnung und der Kanalöffnung bestimmt wird.
Wie bereits zuvor beschrieben, weist die Außenlamelle eine Auslassöffnung auf, durch die das Temperiermittel in den Außenbereich, insbesondere auf die Wickelköpfe, strömen kann. Ferner weisen die Kanallamellen Kanalöffnungen auf, die letztlich den Temperierkanal innerhalb des Lamellenpakets definieren. Nach einer Ausgestaltung der elektrischen Maschine kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Auslassöffnung kleiner ausgebildet ist, als die wenigstens eine Kanalöffnung. Dadurch wird der Volumenstrom aus der Verbindungsöffnung durch die Auslassöffnung kleiner sein als der Volumenstrom aus der Verbindungsöffnung in den Temperierkanal hinein, sodass eine deutlich geringere Menge durch die Auslassöffnung in Richtung des Wickelkopfs ausströmt als durch den Temperierkanal geführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Temperierkanal ausreichend gefüllt und entlüftet ist, sodass eine gute Wärmeleitung zwischen dem Lamellenpaket und dem Temperiermittel erreicht wird. Die Auslassöffnung kann sich in Radialrichtung mit der Kanalöffnung überschneiden.
Die elektrische Maschine kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass eine Auslassöffnung der der Zuführseite abgewandten Außenlamelle eine Ausgangsüberdeckung mit der Kanalöffnung der axial benachbarten Kanallamelle bildet, welche Ausgangsüberdeckung größer ist als die Auslassüberdeckung. Wie beschrieben, wird die Auslassüberdeckung an der Zuführseite durch die Überdeckung der Verbindungsöffnung mit der Auslassöffnung der an der Zuführseite angeordneten Außenlamelle gebildet. Durch diese Auslassüberdeckung wird sichergestellt, dass nicht unnötig viel Temperiermittel aus der Zuführseite durch die Auslassöffnung austritt, sondern der Temperierkanal ausreichend gefüllt wird. Die Ausgangsüberdeckung, die von der Kanalöffnung der Kanallamellen und der Auslassöffnung der Außenlamelle gebildet ist, die an der Abführseite angeordnet ist, ist demgegenüber größer, da dort die Überdeckung mit der Verbindungsöffnung fehlt. Dementsprechend kann hier das Temperiermittel die Auslassöffnung an der Abführseite leichter verlassen, wobei jedoch sichergestellt ist, dass der Temperierkanal ausreichend befüllt und entlüftet bleibt.
Die Form der einzelnen Öffnungen in den Lamellen kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beispielsweise können die Auslassöffnungen rund bzw. kreisrund gewählt werden. Die Zuführöffnung kann rechteckig bzw. quadratisch ausgeführt sein. Die Kanalöffnungen können, um möglichst viel Kanaloberfläche in den Zähnen des Stators einzunehmen länglich, insbesondere rechteckig oder elliptisch bzw. langlochförmig, ausgebildet sein.
Die Verbindungslamelle kann eine Verbindungsöffnung besitzen, die eine in Radialrichtung weisende Spitze aufweist. Zum Beispiel kann die Verbindungsöffnung grundsätzlich fünfeckig geformt sein, wobei die Verbindungsöffnung in einem Außenbereich rechteckig geformt sein kann, welche Form sich in Radialrichtung in eine Spitze verjüngt. Die Spitzenform bzw. Dreiecksform bildet dabei die Auslassüberdeckung sowie die Kanalüberdeckung, da das Temperiermittel, wie beschrieben, von der Verbindungslamelle geführt und an die Außenlamelle, nämlich durch die Auslassöffnung und an die Kanallamelle, nämlich durch die Kanalöffnung, übergeben wird. Durch die Formung der Verbindungsöffnung im Bereich der Überdeckung als Spitze können Abweichungen in den Toleranzen gering gehalten werden. Eine Lageabweichung der Spitze führt dabei nicht dazu, dass sich die Überdeckung maßgeblich ändert, sondern die Positionierung der Spitze zur Ausbildung der Überdeckung verändert lediglich ihre Position und nicht das Ausmaß der Überdeckung. Dadurch sind Einflüsse der Montage der einzelnen Lamellen, insbesondere in Bezug auf ihre Positionierung weniger relevant für die erzielten Überdeckungen und somit die erzielten Volumenströme.
Wie beschrieben, wird das Temperiermittel von einer Zuführseite aus in das Lamellenpaket zugeführt, nämlich durch die Zuführöffnung in der ersten Außenlamelle. An der Zuführöffnung kann sich somit ein abgedichteter Zuführraum axial anschließen, aus dem das Temperiermittel die Zuführöffnung eingebracht wird. Der Zuführraum kann beispielsweise auch als „Plenum“ bezeichnet werden und sich ringförmig über mehrere Zuführöffnungen in Umfangsrichtung erstrecken und eine gleichmäßige Zuführung in das Lamellenpaket sicherstellen. Durch den abgedichteten Zuführraum wird sichergestellt, dass das Temperiermittel ausschließlich in die Zuführöffnungen eingebracht wird und durch die Zuführöffnungen, nämlich über den zuvor in der Verbindungslamelle beschriebenen Fluidpfad, durch die Auslassöffnung zum Wickelkopf gelangt. Dadurch wird ein definiertes Zubringen von Temperiermittel in der Temperiervorrichtung erreicht.
Neben der elektrischen Maschine betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb, der eine zuvor beschriebene elektrische Maschine umfasst. Weiter betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, umfassend eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder einen zuvor beschriebenen elektrischen Achsantrieb. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder einen zuvor beschriebenen elektrischen Achsantrieb und/oder einen zuvor beschriebenen Antriebsstrang aufweist.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die elektrische Maschine beschrieben wurden, sind vollständig auf den elektrischen Achsantrieb, den Antriebsstrang und das Kraftfahrzeug übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine in einem Längsschnitt;
2 eine Außenlamelle der elektrischen Maschine von 1;
3 eine Verbindungslamelle der elektrischen Maschine von 1;
4 eine Kanallamelle der elektrischen Maschine von 1;
5 ein Detail eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1 in einer Querschnittsdarstellung;
6 ein Detail eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1 in einer Querschnittsdarstellung;
7 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1;
8 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1;
9 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1; und
10 ein Detail eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 1.

1 zeigt einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine 1 in einem Längsschnitt, insbesondere entlang der Drehachse eines nicht näher dargestellten Rotors der elektrischen Maschine. Der Längsschnitt ist beispielsweise entlang der Längsachse durch ein Lamellenpaket 2 des Stators 3 der elektrischen Maschine 1 ausgeführt. Grundsätzlich weist die elektrische Maschine 1 eine Zuführseite 4 und eine Abführseite 5 auf, wobei Temperiermittel mittels einer Temperiervorrichtung von der Zuführseite 4 zu der Abführseite 5 geführt wird. Die Temperiervorrichtung kann zum Beispiel geeignete Fördereinrichtungen, zum Beispiel Pumpen und dergleichen, aufweisen, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Hierbei ist in Axialrichtung der Zuführseite 4 benachbart ein abgedichteter Zuführraum 6 angeordnet, in dem Temperiermittel gesammelt und somit in das Lamellenpaket 2 eingebracht werden kann.
Der Zuführraum 6 steht in Fluidverbindung mit einer Zuführöffnung 7, die in einer Außenlamelle 8 ausgebildet ist. Die Außenlamelle 8 bildet, in Axialrichtung betrachtet, die erste Lamelle des Lamellenpakets 2. Die Außenlamelle 8 ist isoliert in 2 dargestellt. Ersichtlich weist die Außenlamelle 8 neben den Zuführöffnungen 7 Auslassöffnungen 9 auf. Hierbei weist jede Zuführöffnung 7 eine definierte Radialposition und jede Auslassöffnung 9 ebenso eine definierte Radialposition weiter radial innen auf. Die Zuführöffnung 7 ist beispielsweise rechteckig und größer ausgebildet als die beispielsweise kreisrunde Auslassöffnung 9.
In Axialrichtung schließt sich an die Außenlamelle 8 eine Verbindungslamelle 10 an, die eine Verbindungsöffnung 11 aufweist. Eine Verbindungslamelle 10 ist beispielsweise isoliert in 3 dargestellt. Die Grundform der Verbindungsöffnung 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel fünfeckig ausgebildet und weist eine Spitze 12 auf, die in Radialrichtung zeigt. Dabei steht die Verbindungsöffnung 11 in Fluidkommunikation mit der zuvor beschriebenen Zuführöffnung 7 und Auslassöffnung 9. Mit anderen Worten strömt das Temperiermittel durch die Zuführöffnung 7 in die Verbindungsöffnung 11 und wird somit in Radialrichtung nach innen geführt. Ein Teil des Temperiermittels strömt durch die Auslassöffnung 9 zu einem Wickelkopf 13 der elektrischen Maschine 1. Der wesentlich größere Anteil des Volumenstroms des Temperiermittels strömt aus der Verbindungsöffnung 11 in eine Kanalöffnung 14 einer sich in Axialrichtung an die Verbindungslamelle 10 anschließenden Kanallamelle 15.
Eine Kanallamelle 15 ist beispielhaft isoliert in 4 dargestellt. Ersichtlich weist auch die Kanallamelle 15 in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Kanalöffnungen 14 auf, die ebenfalls auf einer bestimmten Radialposition angeordnet sind. Die Kanalöffnungen 14 können länglich, zum Beispiel rechteckig oder elliptisch oder langlochförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können die Zuführöffnungen 7 auf einer ersten Radialposition, die Auslassöffnungen 9 auf einer zweiten Radialposition, die Verbindungsöffnungen 11 auf einer dritten Radialposition und die Kanalöffnungen 14 auf einer vierten Radialposition angeordnet sein.
Das gezeigte Lamellenpaket 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine definierte Abfolge von Lamellen gebildet, nämlich aus genau drei Lamellentypen. Mit anderen Worten weist die elektrische Maschine 1 genau drei verschiedene Lamellentypen auf, nämlich die Außenlamelle 8, die Verbindungslamelle 10 und die Kanallamelle 15. Diese sind in einer festgelegten Reihenfolge in Axialrichtung aneinander angeordnet, um den Fluss des Temperiermittels gezielt einzustellen, sodass sich die gewünschten Volumenströme bzw. Drücke ausbilden.
Ersichtlich beginnt das Lamellenpaket 2 in Axialrichtung mit einer Außenlamelle 8. Statt einer einzigen Außenlamelle 8 können auch mehrere Außenlamellen 8 verwendet werden, zum Beispiel, falls die Dicke der einzelnen Außenlamelle 8 nicht ausreicht. Sämtliche Außenlamellen 8 des Lamellenpakets 2 sind als Gleichteile ausgeführt und daher baulich identisch. Dies gilt für sämtliche Lamellen desselben Lamellentyps.
Wie beschrieben, schließt sich an die Außenlamelle 8 in Axialrichtung eine Verbindungslamelle 10 an. Auch hier kann eine Verbindungslamelle 10 oder mehrere Verbindungslamellen 10 in Axialrichtung aneinander angeordnet sein, bevor sich die erste Kanallamelle 15 an die Verbindungslamelle 10 anschließt. Darauf folgt eine Vielzahl an Kanallamellen 15, die letztlich die axiale Ausdehnung des Lamellenpakets 2 festlegt, wobei sich durch die Summe der aneinander in Axialrichtung angeordneten Kanalöffnungen 14 der Temperierkanal durch das Lamellenpaket 2 ausbildet. Das Lamellenpaket 2 wird auf der Abführseite 5 wiederum durch eine Außenlamelle 8 abgeschlossen. Auch hier kann mehr als eine Außenlamelle 8 verwendet werden, um das Lamellenpaket 2 abzuschließen. Die Zuführöffnung 7 der wenigstens einen Außenlamelle 8 ist auf der Abführseite 5 „blind“ bzw. „tot“ ausgeführt, da diese nicht mit dem Temperierkanal verbunden ist. Ersichtlich folgt die Anordnung der Lamellen somit der Abfolge der Lamellenarten: Außenlamelle 8, Verbindungslamelle 10, Kanallamelle 15, Außenlamelle 8.
Durch die definierte Anordnung der einzelnen Öffnungen, ergibt sich eine definierte Überdeckung zwischen den einzelnen Öffnungen, insbesondere zwischen der Verbindungsöffnung 11 und der Auslassöffnung 9 sowie zwischen der Verbindungsöffnung 11 und der Kanalöffnung 14. Die Überdeckungen, nämlich eine Auslassüberdeckung 16 und eine Kanalüberdeckung 17 sind in 5, 6 dargestellt. 5 zeigt eine Ansicht in Axialrichtung, bei der sich die einzelnen Öffnungen überlagern, sodass die dargestellte Kanalüberdeckung 17 ersichtlich ist, die gegenüber der in 6 dargestellten Auslassüberdeckung 16 deutlich größer ist. Das bedeutet, dass die Verteilung des Temperiermittels an dieser Stelle, nämlich der Spitze 12, durch die jeweiligen Strömungsquerschnitte festgelegt ist. Somit ist sichergestellt, dass deutlich mehr Temperiermittel in den Temperierkanal, d. h. in die Kanalöffnung 14 einströmt als durch die Auslassöffnung 9 in Richtung des Wickelkopfs 13 abgegeben wird.
7-9 zeigen perspektivische Darstellungen, insbesondere in 8, 9 perspektivische Schnittdarstellungen im Bereich des Temperierkanals. Insbesondere ist in 9 dargestellt, dass das Temperiermittel, das durch die Zuführöffnung 7 in den durch die Verbindungsöffnung 11 begrenzten Bereich einströmt, nach radial innen geführt wird, nämlich in die Spitze 12 der Verbindungsöffnung 11. Von dort kann das Temperiermittel in Axialrichtung in die aneinander angeordneten Kanalöffnungen 14 der Kanallamellen 15 strömen oder auf dem gegenüberliegenden Fluidpfad durch die deutlich geringere Auslassüberdeckung 16 durch die Auslassöffnung 9 zum Wickelkopf 13. Aufgrund der Ausführung der Spitze 12 im Bereich der Überdeckung ist eine hohe Toleranz gegenüber Fehlpositionierung gewährleistet.
10 zeigt einen weiteren Ausschnitt eines Längsschnitts der elektrischen Maschine 1 im Bereich der Abführseite 5. Wie bereits beschrieben, ist in diesem Bereich ebenfalls eine Außenlamelle 8 angeordnet. Die Zuführöffnung 7 der Außenlamelle 8 ist dort „blind“ ausgeführt, da diese von den durchgängigen Bereichen der in Axialrichtung benachbarten Kanallamellen 15 verdeckt ist. Die Auslassöffnung 9 der Außenlamelle 8 steht in Überdeckung mit den Kanalöffnungen 14 der Kanallamellen 15, die der Außenlamelle 8 in Axialrichtung vorausgehen. Ersichtlich ist dadurch eine Ausgangsüberdeckung festgelegt, die letztlich ein Aufstauen des Temperiermittels in dem Temperierkanal innerhalb des Lamellenpakets 2 bewirkt. Das Temperiermittel kann aus der Auslassöffnung 9 der in Axialrichtung das Lamellenpaket 2 abschließenden Außenlamelle 8 ausströmen und auch dort zu dem dort angeordneten Wickelkopf 13 (1) gelangen. Das Temperiermittel kann insbesondere in einem Kreislauf geführt werden und somit nach Verlassen des Temperierkanals zurückgeführt werden und dem Zuführraum 6 wieder zugeführt werden.
Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen bzw. in Bezug auf die Fig. beschriebenen Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar. Die elektrische Maschine 1 kann Bestandteil eines elektrischen Achsantriebs sein bzw. Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Ein solches Kraftfahrzeug kann demnach die elektrische Maschine 1 bzw. einen die elektrische Maschine 1 aufweisenden Antriebsstrang bzw. Achsantrieb umfassen.
Bezugszeichen

1: elektrische Maschine
2: Lamellenpaket
3: Stator
4: Zuführseite
5: Abführseite
6: Zuführraum
7: Zuführöffnung
8: Außenlamelle
9: Auslassöffnung
10: Verbindungslamelle
11: Verbindungsöffnung
12: Spitze
13: Wickelkopf
14: Kanalöffnung
15: Kanallamelle
16: Auslassüberdeckung
17: Kanalüberdeckung

Claims

Elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine (1) ausgebildete Temperiervorrichtung, wobei die elektrische Maschine (1) ein Lamellenpaket (2) mit einer Vielzahl von in Axialrichtung aneinander angeordneten Lamellen aufweist, die an ihrer Innenseite sich in Umfangsrichtung abwechselnde Nuten und Zähne ausbilden, wobei die Temperiervorrichtung wenigstens einen in Axialrichtung in einem Zahn verlaufenden Temperierkanal aufweist, durch den ein Temperiermittel förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungslamelle (10) zwischen einer an einer axialen Zuführseite (4) des Lamellenpakets (2) angeordneten Außenlamelle (8) und einer der Mitte des Lamellenpakets (2) zugewandten Kanallamelle (15) angeordnet ist, wobei eine Verbindungsöffnung (11) der Verbindungslamelle (10) eine Kanalöffnung (14) der Kanallamelle (15) mit einer Zuführöffnung (7) der Außenlamelle (8) verbindet, wobei die Kanalöffnung (14) weiter radial innen angeordnet ist als die Zuführöffnung (7), wobei die Verbindungsöffnung (11) mit der Kanalöffnung (14) eine definierte Kanalüberdeckung (17) und mit einer Auslassöffnung (9) der Außenlamelle (8) eine definierte Auslassüberdeckung (16) ausbildet.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (2) aus genau drei Lamellentypen gebildet ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (2) in Axialrichtung durch eine definierte Reihenfolge gebildet ist, wobei an der Zuführseite (4) wenigstens eine Außenlamelle (8) angeordnet ist, an die sich wenigstens eine Verbindungslamelle (10) anschließt, an die sich eine Vielzahl von Kanallamellen (15) anschließt, wobei auf einer Abführseite (5) wenigstens eine Außenlamelle (8) auf die Vielzahl von Kanallamellen (15) folgt, welche wenigstens eine Außenlamelle (8) das Lamellenpaket (2) abschließt.
Elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auslassöffnung (9) kleiner ausgebildet ist, als die wenigstens eine Kanalöffnung (14).
Elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslassöffnung (9) der der Zuführseite (4) abgewandten Außenlamelle (8) eine Ausgangsüberdeckung mit der axial benachbarten Kanallamelle (15) bildet, welche Ausgangsüberdeckung größer ist als die Auslassüberdeckung (16).
Elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (11) der wenigstens einen Verbindungslamelle (10) eine in Radialrichtung weisende Spitze (12) aufweist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in Axialrichtung an der Zuführöffnung (7) angeordneten abgedichteten Zuführraum (4).
Elektrischer Achsantrieb, umfassend eine elektrische Maschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Antriebsstrang, umfassend eine elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einen elektrischen Achsantrieb nach dem vorangehenden Anspruch.
Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einen elektrischen Achsantrieb nach Anspruch 8 und/oder einen Antriebsstrang nach dem vorangehenden Anspruch.