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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Zum
Stand der Technik gehört
ein Elektromotor nach der
JP
11069672 AA . Das Gehäuse
dieses Elektromotors umfasst im Wesentlichen einen zylindrischen
Außenmantel
und einen Innenmantel, welcher den Ständerkern enthält, sowie
einen Dichtungsmechanismus, welcher an der äußeren Peripherie eines Kantenbereichs
angeordnet ist. An der gesamten Oberfläche des inneren Gehäuses ist
eine Ausnehmung vorgesehen. Zwischen der Innenfläche des Außenmantels und der Außenfläche des
Innenmantels wird eine Kühlmittelbahn
gebildet. Das Auslaufen des Kühlmediums
wird durch die Anordnung des Dichtungsmechanismus verhindert. Um
geringe Kosten, ein geringes Gewicht und hohe Effektivität der Wärmeableitung
zu erreichen, wird das Gehäuse im
Allgemeinen durch Druckgießen
hergestellt. Entsprechend der Offenbarung nach der
JP 11069672 AA kann die
hohe Effektivität
der Wärmeableitung
jedoch nur durch eine komplizierte Kühlkanalstruktur erreicht werden.
Die komplizierte Kühlkanalstruktur verursacht
relativ hohe Fertigungskosten.
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Aus
der
DE 44 11 055 A1 geht
ein hochdynamischer Elektromotor mit einer Kühlvorrichtung mit einem Kühlkreislauf
hervor, in dem ein flüssiges
Kühlmittel
zirkuliert. Der Querschnitt dieses Elektromotors lässt sich
als kreisförmig
beschreiben. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlflüssigkeit den Ständer an dessen äußerer Mantelfläche durchströmt. Hierzu kann
insbesondere vorgesehen sein, dass die Kühlflüssigkeit in den Zwischenräumen zwischen
zwei zumindest teilweise voneinander beanstandeten, den Ständer konzentrisch
umschließenden
Hülsen,
insbesondere innere Hülsen,
zirkuliert. Die inneren Hülsen
weisen einen geringen Wärmewiderstand
der Ständeraußenseite,
die als äußere Hülse betrachtet werden
kann, auf. Es wird eine sich als günstig erweisende, wärmeableitende
Struktur bei diesem Elektromotor gebildet, die jedoch viele kompliziert
herzustellende und zu montierende Teile umfasst.
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Aus
der
EP 0 924 839 A1 geht
ein Elektromotor mit einem Kühlkreislauf
sowie einem Gehäusekasten
mit rechteckförmigem
Querschnitt hervor.
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Ferner
zeigt auch die
US 5 084 642 einen Elektromotor
mit rechteckförmigem
Querschnitt, bei dem die Kühlkanäle in achsparalleler
Richtung verlaufen.
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Somit
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse für einen
Elektromotor mit geeignetem Querschnitt anzugeben, das ferner so
gestaltet ist, dass die Kühlmedienführung optimiert
ist, sowie dass eine hohe Effektivität der Wärmeableitung erzielt wird und
dabei die zur Kühlmedienführung eingesetzten
Teile einfach und kostengünstig
hergestellt sowie montiert werden können.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Der Oberbegriff ist aus
der
DE 44 11 055 A1 bekannt.
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Zweckmäßige und
weiterhin vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes des Anspruchs
1 sind in den von Anspruch 1 abhängigen
Ansprüchen 2
und 3 angegeben.
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Die
Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
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Die
Zeichnungen zeigen:
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1 ist
eine Längsschnittansicht
des erfindungsgemäßen Elektromotors;
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2 ist
eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Elektromotors;
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3 ist
eine Draufsicht, bei welcher die obere Abdeckung weggelassen wurde;
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4 ist
eine Ansicht von unten, bei welcher die untere Abdeckung weggelassen
wurde;
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5 ist
eine Draufsicht, bei welcher die obere Abdeckung und die Kühlmedien-Führungsteile weggelassen wurden;
und
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6 ist
eine Ansicht von unten, bei welcher die untere Abdeckung und die
Kühlmedien-Führungsteile weggelassen wurden.
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Detaillierte Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Erfindung soll nunmehr anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben werden, welche in den anliegenden Zeichnungen dargestellt ist. 1 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines erfindungsgemäßen Elektromotors 10.
Der Elektromotor wird als Antriebsaggregat für ein Fahrzeug verwendet und
ist als geschalteter Dreiphasen-Zwillingsschenkelpol-Reluktanzmotor
ausgebildet. Der Elektromotor 10 besitzt eine Ankerwelle 11,
einen Ankerkern 12, einen Ständerkern 14 und ein
Gehäuse 15. Der
Ankerkern 12 ist auf der Ankerwelle 11 angeordnet
und dreht sich zusammen mit dieser. Der Ständerkern 14 besitzt
eine elektrische Wicklung 13. Der Ständerkern 14 wird vom
Gehäuse 15 gehalten.
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Die
Welle 11, welche eine hohle Pfeilerstruktur aufweist, wird
im Gehäuse 15 unter
Einsatz von Kugellagern 16 und 17 an beiden Enden
gelagert. Der Ankerkern 12 und der Ständerkern 14 werden durch
Stapeln einer Vielzahl von weichmagnetischen Stahlplatten gebildet.
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Das
Gehäuse 15 umfaßt einen
Gußkasten 18,
welcher im Druckgußverfahren
aus Aluminiumguß gegossen
wird. An einem Ende des Gußkastens 18 (linkes
seitliches Ende in 1) ist eine Halterung 19 am
Gußkasten 18 befestigt,
und die Halterung 19 lagert das eine Ende der Welle 11 mittels
des Kugellagers 16. Am anderen Ende des Gußkastens 18 (rechtes
seitliches Ende in 1) sind ein Haltebereich 22 sowie
ein Untersetzungsgetriebegehäuse 22 integral
mit dem Gußkasten 18 gebildet.
Der Haltebereich 22 des Gußkastens 18 lagert
das andere Ende der Welle 11 mittels eines Kugellagers 17.
Eine Untersetzungsgetriebeeinheit 21 ist in dem Untersetzungsgetriebegehäuse 22 angeordnet,
und die Welle 11 ist mit dem Untersetzungsgetriebe 21 verbunden. Der
Ausgang der Untersetzungsgetriebeeinheit 21 bildet den
Ausgang zu den Rädern.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht des Elektromotors 10. In 2 ist
erkennbar, daß der Querschnitt
des Gußkastens 18 im
wesentlichen rechteckig ist, jedoch besitzt der Gußkasten 18 eine zylinderförmige Bohrung 23.
Die Bohrung 23 wird durch ein Stahlrohr 24 gebildet,
und das Rohr 24 ist mittels Druckguß in den Gußkasten 18 eingegossen. Für das Rohr 24 wird
ein gewöhnliches
Maschinenbau-Stahlrohr verwendet. Der Ständerkern 14 wird im
Rohr 24 mittels Preßverbindung
angeordnet.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf den Elektromotor 10, in welcher die
obere Abdeckung 25 weggelassen wurde. 4 zeigt
eine Unteransicht des Elektromotors 10, bei welchem die
untere Abdeckung 26 weggelassen wurde. 5 ist
der 3 ähnlich,
jedoch wurden in 5 die in 3 dargestellten
Kühlmedien-Führungsteile 27 und 28 weggelassen. 6 ist
der 4 äquivalent,
jedoch wurden in 6 die in 4 dargestellten
Kühlmedien-Führungsteile 29, 30, 31, 32, 33 und 34 weggelassen.
Der Gußkasten 18 besitzt
eine Mehrzahl von Rillen 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 und 43.
Die Rillen 35, 36, 37, 38, 39 und 40 erstrecken
sich von einer oberen Ebene 66 zu einer unteren Ebene 67.
Die Rillen 41, 42 und 43 erstrecken sich
von der unteren Ebene 67 zur oberen Ebene 66.
Wie die 2 zeigt, haben die Rillen 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 und 43 eine
im wesentlichen dreieckige Form. Die Rillen 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 und 43 werden
beim Druckgießen
des Gußkasten 18 gebildet.
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Die
Rillen 35 und 41 sind durch einen Verbindungspfad 44 miteinander
verbunden. Die Rillen 36 und 42 sind durch einen
Verbindungspfad 45 miteinander verbunden. Die Kanäle 37 und 43 sind
durch einen Verbindungspfad 46 miteinander verbunden. Die
Kanäle 38 und 41 sind
durch einen Verbindungspfad 47 miteinander verbunden. Die
Kanäle 39 und 42 sind
durch einen Verbindungspfad 48 miteinander verbunden. Die
Kanäle 40 und 43 sind
durch einen Verbindungspfad 49 miteinander verbunden. Diese Verbindungspfade 44 bis 49 werden
an der äußeren Peripherie
des Rohres 24 gebildet.
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Die
Kanäle 35 und 36 werden
durch einen Kanalpfad 50, welcher an der oberen Fläche 66 des Gußkastens 18 ausgebildet
ist, miteinander verbunden. Die Kanäle 39 und 40 werden
durch einen Kanalpfad 51, welcher an der oberen Fläche 66 des Gußkastens 18 ausgebildet
ist, miteinander verbunden.
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Kühlmedienpfade 53, 55 werden
an der oberen Fläche 66 gebildet.
Der Kühlmedienpfad 53 ist mit
einer Kühlmedien-Einlaßöffnung 52 verbunden. Der
Kühlmedienpfad 55 ist
mit einer Kühlmedien-Auslaßöffnung 54 verbunden.
Die Einlaß-
und Auslaßöffnungen 52, 54 sind
fluiddicht mit den Gußkasten 18 verbunden.
Die Kanalpfade 50, 51 und die Kühlmedienpfade 53, 55 werden
beim Druckgießen des
Gußkastens 18 gebildet.
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Eine
Mehrzahl von Rippen 56, 57, 58, 59, 60 und 61 steht
von der Unterseite der Kanäle 35, 36, 37, 38, 39 und 40 vor.
In gleicher Weise steht eine Mehrzahl von Rippen 62, 63 und 64 von
der Unterseite der Rillen 41, 42 und 43 vor.
Die Rippen besitzen eine wärmeaustauschende
Funktion. In dieser Ausführungsform
sind vier Rippen in jeder Rille gebildet, und die Rippen sind zusammen
mit dem äußeren Umfang
des Rohres 24 gebildet. Diese Rippen werden beim Druckgießen des
Gußkastens 18 gebildet.
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Wie 3 zeigt,
wird das Kühlmedien-Führungsteil 27,
welches an der oberen Abdeckung 25 befestigt ist, über den
Rillen 35, 36 und 37 angeordnet. Das
Kühlmedien-Führungsteil 28,
welches an der oberen Abdeckung 25 befestigt ist, wird über den Rillen 38, 39 und 40 angeordnet.
Der Querschnitt des Kühlmedien-Führungsteiles 27 ist
im wesentlichen dreieckig. Eine Ebene, welche einen Kühlmedienpfad 65 besitzt,
weist zur oberen Abdeckung 25, die andere Ebene weist zur
inneren Fläche
des Gußkastens 18,
und eine weitere Ebene, welche eine gekrümmte Fläche 27a besitzt, weist
zu den Rippen 56, 57, und 58. Eine Mehrzahl
von Medienpfaden wird zwischen dem Kühlmedien-Führungsteil 27 und
den Rippen 56, 57 und 58 gebildet. Der
Querschnitt des Kühlmedien-Führungsteiles 28 ist
ebenfalls im wesentlichen dreieckig. Eine Ebene weist zu der oberen Abdeckung 25,
die andere Ebene weist zu der inneren Fläche des Gußkastens 18 und eine
weitere Ebene, welche eine gekrümmte
Fläche 28a besitzt,
weist zu den Rippen 59, 60 und 61. Eine
Mehrzahl von Medienpfaden wird zwischen den Kühlmedien-Führungsteil 28 und
den Rippen 59, 60 und 61 gebildet.
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Wie
aus den 2 und 3 erkennbar
ist, verbindet der Kühlmedienpfad 65 den
Medienpfad 53 und die Rille 37. In dieser Ausführungsform
sind die Kühlmedien-Führungsteile 27, 28 aus
gegossenen Aluminium gefertigt. Statt dessen können die Kühlmedien-Führungsteile 27, 28 auch
aus Kunstharz hergestellt sein.
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Wie 4 zeigt,
sind die Kühlmedien-Führungsteile 29, 30, 31, 32, 33 und 34 jeweils über den Kanälen 41, 42 bzw. 43 angeordnet.
In dieser Ausführungsform
sind die Kühlmedien-Führungsteile 29, 30, 31, 32, 33 und 34 durch
ein mechanisches Stanzverfahren unter Verwendung von Stahlblechen
hergestellt. Statt dessen können
die Kühlmedien-Führungsteile 29, 30, 31, 32, 33 und 34,
wie bereits bei den Kühlmedien-Führungsteilen 27 und 28 erwähnt, aus
Kunstharz hergestellt werden. Der Querschnitt der Kühlmedien-Führungsteile 29, 30, 31, 32, 33 und 34 ist
im wesentlichen dreieckig. Die gekrümmte Ebene (31a und 34a sind
in 2 dargestellt) weist zu den Rippen 62, 63 und 64.
Eine Mehrzahl von Medienpfaden wird zwischen den Kühlmedien-Führungsteilen 29, 30, 31, 32, 33 und 34 und
den Rippen 62, 63 und 64 gebildet.
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Die
obere Abdeckung 25 und die untere Abdeckung 26 sind
aus konventionellem Stahlblech hergestellt, und diese Abdeckungen 25 und 26 werden
mit dem Gußkasten 18 durch
eine Mehrzahl von Schrauben verbunden. Einige Elektromotor-Steuereinrichtungen
(z. B. ein Wechselrichter usw.) sind auf der oberen Abdeckung 25 angeordnet.
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Ein
Kühlmedium
(z. B. Wasser) wird der Einlaßöffnung 52 durch
eine nicht dargestellte Pumpe zugeführt. Das Kühlmedium strömt von der
Einlaßöffnung 52 zur
Auslaßöffnung 53 durch
die Kanäle 53, 65, 37, 46, 43, 49, 40, 51, 39, 48, 42, 45, 36, 50, 35, 44, 41, 47, 38 und 55.
Die Kühlmedien-Auslaßöffnung 54 ist
mit einem Speicherbehälter
verbunden. Die an der elektrischen Wicklung 13 erzeugte
Wärme wird über den
Ständerkern 14 und
das Rohr 24 auf den Gußkasten 18 übertragen.
Die erzeugte Wärme, welche
auf den Gußkasten 18 übertragen
wurde, wird an das Kühlmedium
abgegeben, welches die Mehrzahl von Kühlmedienpfaden, Kanälen, Kanalpfaden,
Medienpfaden und Verbindungspfaden durchströmt. Das Kühlmedium durchströmt nahezu die
gesamte Außenfläche des
Ständerkernes 14,
und die Rippen 56 bis 64 beschleunigen die Wärmeabgabe
an das Kühlmedium.
Diese Kühlmedienpfade
(53, 55 und 65), Kanäle (35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 und 43),
Kanalpfade (50 und 51), Medienpfade und Verbindungspfade
(44, 45, 46, 47, 48 und 49)
werden durch Druckgießen
unter Verwendung einer oberen Gußform und einer unteren Gußform gebildet.
Beim Druckgießen
erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Untersetzungsgetriebegehäuse 22 integral
mit dem Gußkasten 18 gegossen
wird. Entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführungsform können die
obere Abdeckung 25, die untere Abdeckung 26 und
die Kühlmedien-Führungsteile 27 bis 34 mit
relativ niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß werden
die Kühlmedienpfade,
Kanäle,
Kanalpfade, Medienpfade und Verbindungspfade um die Wärmequelle
angeordnet, und diese Pfade und Kanäle bieten bei der Wärmeableitung
eine hohe Effektivität.
Weiterhin werden die Kühlmedienpfade,
Kanäle,
Kanalpfade, Medienpfade und Verbindungspfade durch Druckgießen zusammen
mit dem Gußkasten
hergestellt, so daß die
Herstellungskosten vermindert werden.