DE102007061752A1

DE102007061752A1 - Liquid-cooled electric machine

Info

Publication number: DE102007061752A1
Application number: DE102007061752A
Authority: DE
Inventors: Ingolf GRÖNING
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09
Also published as: WO2009080269A3; WO2009080269A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit variablen Anschlüssen 4A, B zur Anbindung der Maschine an einen externen Kühlkreislauf. Aufgabe der Erfindung ist es, die Flexibilität der Maschine bzgl. der Einsatzgebiete zu erhöhen und eine Anbindung an externe Kühlsysteme so effektiv wie möglich auszugestalten. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Kühlmittelzulaufes 4A und eines Kühlmittelablaufes 4B, welcher derart realisiert ist, dass Zulauf 4A und Ablauf 4B sowohl von derselben als auch von unterschiedlichen Gehäuseseiten zugänglich sind. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Maschine bzgl. der Kühlung leicht an die unterschiedlichsten konstruktiven Gegebenheiten angepasst werden kann.The invention relates to a liquid-cooled electric machine with variable connections 4A, B for connecting the machine to an external cooling circuit. The object of the invention is to increase the flexibility of the machine with respect to the fields of application and to design a connection to external cooling systems as effectively as possible. The invention solves this problem by means of a coolant inlet 4A and a coolant outlet 4B, which is realized in such a way that inlet 4A and outlet 4B are accessible both from the same and from different sides of the housing. This has the advantage that the electric machine with respect to the cooling can be easily adapted to a wide variety of structural conditions.

Description

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit Kühlmittelzulauf und Kühlmittelablaufvorrichtungen zum Anschluss an einen Kühlkreislauf gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.The The invention relates to a liquid-cooled electric Machine with coolant inlet and coolant drainage devices for connection to a cooling circuit according to independent claim 1.

Flüssigkeitsgekühlte elektrische Motoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise verwendet man durchgängige Kühlmäntel mit Zu- und Ablaufbohrungen an den Motorlängsseiten welche verschließbar sind, um die elektrische Maschine bzw. den elektrischen Motor möglichst flexibel an einem Kühlkreislauf anschließen zu können.liquid-cooled Electric motors are known in the art. For example One uses continuous cooling jackets with inlet and outlet holes on the engine longitudinal sides which be closed to the electric machine or the electric motor as flexible as possible to a cooling circuit to be able to connect.

Zur Realisierung einer solchen Lösung ist ein erhöhter Materialaufwand wegen der doppelwandigen Gehäuseausführung erforderlich. Außerdem erhöhen sich durch diese Konstruktion die Produktionskosten und der Außendurchmesser des Statorblechpaketes, was sich wiederum nachteilig auf die Leistungsdichte der Maschine auswirken kann. Außerdem kann die Verwendung unterschiedlicher Materialen im Kühlkreislauf nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer der Maschine haben, weil hierdurch die Korrosion gefördert werden kann. Andere Maschinen arbeiten mit durchgängigen Kühlsystemen, welche mittels eines Zu- und eines Ablaufes von außerhalb des Gehäuses an einen Kühlkreislauf anschließbar sind. Der Nachteil hierbei besteht darin, dass keine Variabilität bezüglich der Kühlmittelanschlussseite am Motorgehäuse gegeben ist.to Realization of such a solution is an elevated one Cost of materials because of the double-walled housing design required. In addition, increase through this Construction the production costs and the outside diameter the stator lamination, which in turn adversely affects the power density can affect the machine. In addition, the use can different materials in the cooling circuit disadvantageous Have an impact on the life of the machine because it causes the Corrosion can be promoted. Other machines work with integrated cooling systems, which by means of an inlet and a drain from outside the housing can be connected to a cooling circuit. Of the Disadvantage here is that no variability with respect to the coolant connection side on the motor housing given is.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 002 897 A1 zeigt ebenfalls eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, welche mittels eines Gussgehäuses realisiert ist. Die offenbarte Lehre betrifft ein flüssigkeitsgekühltes Maschinengehäuse mit daran angeordneten Lagerschildern, wobei am Gehäuse Ständerblechpakete mit Wicklungen montiert sind und wobei mittels der Lagerschilder ein gelagerter Läufer innerhalb des Ständerblechpaketes angeordnet ist. Im Inneren des Ständergehäuses sind mehrere rohrartige Kühlkanäle eingegossen, wobei die Mittellinien der rohrartigen Kühlkanalöffnungen jeweils auf den ringförmig ausgebildeten Stirnflächen des Gussgehäuses liegen. Direkt am Ständergehäuse sind an beiden Seiten die Lagerschilder angeflanscht. Innerhalb der Lagerschilder sind Ausbuchtungen derart angeordnet, dass jeweils in die Lagerschilder mündende benachbarte Kühlkanäle untereinander fortlaufend in Reihe geschaltet sind. Gleiches gilt für das gegenüberliegende Lagerschild. An der Oberfläche eines Lagerschildes sind Ausnehmungen vorgesehen, mittels derer eine Kühlmittelzufuhr bzw. ein Kühlmittelabfluss realisierbar ist. Diese festen Vorgaben reduzieren die Flexibilität beim Einsatz der elektrischen Maschine. Außerdem reduziert sich der zum Einbau des Stators verfügbare Raum innerhalb des Gehäuses, weil die Anordnung der Kühlkanäle innerhalb der Wandungen des Gehäuses eine Reduzierung des Maschinenquerschnittes bewirken.The German patent application DE 10 2005 002 897 A1 also shows a liquid-cooled electric machine, which is realized by means of a cast housing. The disclosed teaching relates to a liquid-cooled machine housing with bearing plates arranged thereon, wherein stator lamination packages with windings are mounted on the housing and wherein by means of the bearing plates a mounted rotor is arranged within the stator lamination stack. Inside the stator housing a plurality of tubular cooling channels are cast, wherein the center lines of the tubular cooling channel openings lie respectively on the annularly shaped end faces of the cast housing. The bearing plates are flange-mounted directly on the stator housing on both sides. Within the bearing plates bulges are arranged so that each adjacent to the bearing plates adjacent cooling channels are connected to each other continuously in series. The same applies to the opposite end shield. On the surface of a bearing plate recesses are provided, by means of which a coolant supply and a coolant outlet can be realized. These fixed specifications reduce the flexibility in using the electric machine. In addition, reduces the space available for installation of the stator within the housing, because the arrangement of the cooling channels within the walls of the housing effect a reduction of the machine cross-section.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine zu realisieren, welche möglichst flexibel hinsichtlich der Anschließbarkeit an einen externen Kühlkreislauf ist und welche gleichzeitig eine möglichst hohe Leistungsdichte im Vergleich mit Maschinen identischer Gehäuseabmessungen aufweist.It Therefore, the object of the invention is a liquid-cooled to realize an electrical machine which is as flexible as possible in terms of connectability to an external cooling circuit is and which at the same time the highest possible power density in comparison with machines of identical housing dimensions having.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von dem zuvor genannten Stand der Technik dadurch, dass der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf derart am Gehäuse angeordnet ist, dass der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf sowohl von derselben als auch von unterschiedlichen Gehäuseseiten zugänglich ist.The Invention solves this problem starting from the aforementioned State of the art in that the coolant inlet and the coolant outlet arranged on the housing is that the coolant inlet and the coolant drain both from the same and from different sides of the housing is accessible.

Der Kühlmittelzulauf bzw. der Kühlmittelablauf ist im Gegensatz zu der aus dem nächstliegenden Stand der Technik bekannten Lösung weder Bestandteil des Gehäuses, noch Bestandteil der Lagerschilder. Im Gegensatz hierzu ist der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf als separates Element realisiert, welches innerhalb des Motorgehäuses anordenbar ist. Somit ist es möglich, den Zu- und Ablauf aus Materialen herzustellen, welche für die Führung von Kühlflüssigkeit optimiert und vom Motorgehäusematerial unterschiedlich sind. Dies erhöht unter anderem die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Maschine, weil für Korrosion anfällige Materialkombinationen vermieden werden können.Of the Coolant inlet or the coolant outlet is unlike that of the closest prior art known solution neither component of the housing, still part of the bearing labels. In contrast, the Coolant inlet and the coolant outlet as realized separate element, which within the motor housing can be arranged. Thus, it is possible, the inlet and outlet To produce materials which are necessary for the management of Coolant optimized and removed from engine case material are different. This increases, inter alia, the life and the reliability of the machine because for Corrosion-prone material combinations are avoided can.

Aufgrund der Tatsache, dass das Kühlsystem bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht innerhalb der Gehäusewandungen angeordnet ist, kann der Innendurchmesser des Gehäuses erweitert werden. Dies hat den Vorteil, dass die hierdurch erzielte Querschnittsvergrößerung einen Stator mit ebenfalls vergrößertem Querschnitt aufnehmen kann, wodurch die Leistungsfähigkeit der Maschine bei unveränderten Gehäuseaußenabmessungen gesteigert werden kann.by virtue of the fact that the cooling system in the inventive Solution not arranged within the housing walls is, the inner diameter of the housing can be extended. This has the advantage that the cross-sectional enlargement achieved thereby a stator with likewise enlarged cross-section can absorb, reducing the performance of the machine with unchanged housing outer dimensions can be increased.

Ein Kühlmittelzulaufelement und ein Kühlmittelablaufelement umfasst wenigstens zwei Ausnehmungen, welche derart miteinander verbunden sind, dass zwischen beiden Ausnehmungen Flüssigkeit ausgetauscht werden kann. Die erste Ausnehmung dient zum Anschluss des Elementes an einen externen Kühlkreis und die zweite Ausnehmung dient zum Anschluss des Elementes an das Kühlelement innerhalb der Maschine. Aufgrund der internen Verbindung zwischen den beiden Ausnehmungen kann nun das Kühlmittel mittels der Elemente in das Maschineninnere hinein beziehungsweise aus dem Maschineninneren heraus gelangen.One Coolant inlet element and a coolant outlet element comprises at least two recesses, which in such a way with each other are connected, that exchanged between the two recesses liquid can be. The first recess serves to connect the element to an external cooling circuit and the second recess is used for connecting the element to the cooling element within the machine. Because of the internal connection between the two Recesses can now use the coolant through the elements into the interior of the machine or out of the machine interior get out.

Vorzugsweise sind der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf mittels eines Verschlussmittels verschließbar. Hierdurch kann beim Transport der Maschine verhindert werden, dass Schmutz in das Kühlelement der Maschine gelangt. Zusätzlich kann der Zugang zum Kühlelement flexibel gehandhabt werden kann, da abhängig von den konstruktiven Vorgaben an einer konstruktiv günstig gelegenen Maschinengehäuseaußenseite das Verschlussmittel leicht entfernt werden kann, um einen Zugang zum Kühlelement zu gewährleisten. Andererseits kann an einer konstruktiv ungünstig gelegenen Gehäuseaußenseite der Kühlkreislauf mittels des Verschlussmittels verschlossen werden.Preferably are the coolant inlet and the coolant outlet closed by means of a closure means. hereby Can be prevented during transport of the machine that dirt gets into the cooling element of the machine. additionally the access to the cooling element can be handled flexibly can, depending on the constructive requirements of a constructively located machine housing outside The closure means can be easily removed for access to ensure the cooling element. on the other hand can on a structurally unfavorable housing outside closed the cooling circuit by means of the closure means become.

Besonders bevorzugt ist ein erstes und zweites Kühlmittelzulaufelement sowie ein erstes und ein zweites Kühlmittelablaufelement vorgesehen. Zusätzlich sind zwei Verbindungsmittel vorgesehen, mittels derer das erste und das zweite Kühlmittelzulaufelement bzw. das erste und das zweite Kühlmittelablaufelement jeweils miteinander verbunden werden. Das Verbindungsmittel könnte beispielsweise in Form eines Rohres realisiert werden, welches zwischen einem ersten und einem zweiten Element angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Elemente innerhalb des Gehäuses an unterschiedlichen Gehäuseinnenwandungen angeordnet werden können und somit an den entsprechenden Gehäuseaußenseiten zugänglich gemacht werden können. Auch wäre es möglich noch weitere gleichartige Element vorzusehen, welche wiederum mittels geeigneter Verbindungsmittel mit gleichartigen Elementen verbunden sind. Somit wäre es theoretisch denkbar an jeder Gehäuseseite einen Kühlmittelablauf bzw. einen Kühlmittelzulauf zu realisieren.Especially preferred is a first and second coolant supply element and a first and a second coolant outlet element intended. In addition, two connecting means are provided by means of those of the first and second coolant supply elements or the first and the second coolant outlet element in each case be connected to each other. The connecting means could be realized for example in the form of a tube, which between a first and a second element is arranged. this has the advantage of having the elements inside the enclosure be arranged different Gehäuseinnenwandungen can and thus on the corresponding outside of the case can be made accessible. Also would be it is possible to provide further similar elements, which in turn by means of suitable connecting means with similar Elements are connected. Thus, it would be theoretically possible on each side of the housing a coolant outlet or to realize a coolant supply.

Besonders bevorzugt umfasst das Verbindungsmittel zur Verbindung von zwei gleichartigen Elementen einen Anschluss für das im Gehäuse angeordnete Kühlelement. Das Verbindungsmittel könnte hierfür beispielsweise T-förmig ausgebildet sein, wobei ein erster Arm des T als Zulauf, ein zweiter Arm des T als Ablauf und ein dritter Arm des T als Kühlelementanschluss dient. Diese Realisierungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass innerhalb des Gehäuses bei der Anordnung des Kühlelementes die Flexibilität erhöht wird und an denjenigen Positionen, an denen das Zulaufelement und/oder Ablaufelement angeordnet ist, nicht zwangsläufig auch der Zulauf und Ablauf zum motorinternen Kühlelementes angeordnet sein muss.Especially Preferably, the connecting means for connecting two similar elements a connection for that in the housing arranged cooling element. The connecting means could be designed for this example T-shaped, wherein a first arm of the T as an inlet, a second arm of the T as Drain and a third arm of the T as a cooling element connection serves. This embodiment of the invention has the advantage that within the housing in the arrangement of the cooling element the flexibility is increased and to those Positions at which the inlet element and / or drain element arranged is not necessarily the inlet and outlet for motor internal cooling element must be arranged.

Vorzugsweise umfassen die Wandungen des Gehäuses Ausnehmungen, mittels derer das Kühlmittelzulaufelement und das Kühlmittelablaufelement von außerhalb des Gehäuses zugänglich ist. Die Elemente sind hierbei derart ausgeführt, dass diese zumindest teilweise in die Ausnehmungen des Gehäuses hineinragen oder an der Gehäuseinnenwandung derart anliegen, dass ein Zufluss und/oder Abfluss mittels die Ausnehmungen realisierbar ist. Das zuvor erwähnte Verschlussmittel könnte hierbei beispielsweise mittels eines an der Ausnehmung angeordneten Gewindes in das Gehäuse eingeschraubt werden, um den Zulauf bzw. Ablauf am Element zu verschließen. Vorteilhaft bei dieser Lösung ist, dass für den Zulauf bzw. den Ablauf die Gehäuseaußenabmessungen nicht verändert werden müssen.Preferably The walls of the housing include recesses, by means of derer the coolant inlet element and the coolant outlet element of outside the housing is accessible. The elements are in this case designed such that these at least partially protrude into the recesses of the housing or on the Gehäuseinnenwandung lie in such a way that a Inflow and / or outflow can be realized by means of the recesses. The aforementioned closure means could hereby for example by means of a thread arranged on the recess be screwed into the housing to the inlet or Close process on the element. Advantageous in this Solution is that for the inlet or the drain the housing exterior dimensions not changed Need to become.

Vorteilhafterweise werden die Zulaufelemente und die Ablaufelemente sowie die Verbindungsmittel mittels eines korrosionsbeständigen Materials hergestellt, vorzugsweise mittels Edelstahl. Diese Art der Kühlkreislaufanbindung könnte somit auch in Umgebungen mit hohen Sicherheitsanforderungen und Reinheitsanforderungen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, eingesetzt werden. Da der integrierte Kühlkreislauf aus nur einem Material (beispielsweise aus Edelstahl) besteht, wird Korrosion sicher verhindert.advantageously, become the inflow elements and the drainage elements and the connecting means manufactured by means of a corrosion-resistant material, preferably by means of stainless steel. This type of cooling circuit connection could therefore also in environments with high security requirements and Purity requirements, for example in the food industry, be used. Because the integrated cooling circuit off only one material (for example made of stainless steel) is Corrosion safely prevented.

Besonders bevorzugt wird das Kühlmittelzulaufelement und/oder das Kühlmittelablaufelement zwischen den Wickelköpfen der Wicklungen und einem am Motor anordenbaren Lagerschild angeordnet. Der hier ohnehin in der Regel vorhandene ungenutzte Raum wird damit sinnvoll ausgefüllt, ohne dass dies eine Änderung der äußeren Gehäuseabmessungen zur Folge hat. Selbstverständlich wäre es auch denkbar die Elemente an jeder anderen geeigneten Stelle innerhalb des Motors anzuordnen. Bei dem zuvor erwähnten Kühlelement handelt es sich um ein einteiliges Element, welches mäanderförmig bzw. schlangenförmig am Stator in unmittelbarer Wicklungsnähe angeordnet ist.Especially Preferably, the coolant supply element and / or the Coolant outlet element between the windings arranged the windings and an engine mountable end shield. The here anyway usually existing unused space is so meaningfully filled out without this being a change the outer housing dimensions result Has. Of course it would also be conceivable the Elements at any other suitable location within the engine to arrange. In the aforementioned cooling element it is a one-piece element, meandering or serpentine on the stator in the immediate vicinity of the winding is arranged.

Es wäre auch denkbar dieses Kühlelement zur Realisierung eines Kühlkreislaufes mehrteilig auszuführen, wobei die Kühlelemente dann mittels eines Kühlmittelzulaufelementes und/oder mittels eines Kühlmittelablaufelementes und/oder mittels eines Verbindungsmittels verbunden werden. Ein mehrteiliges Kühlelement wäre beispielsweise derart ausgeführt, dass mittels der Elemente eine Serienschaltung realisiert ist. Durch die Verbindung eines Zulaufes, welcher an einer ersten Gehäuseseite angeordnet ist, mit dem Ablauf, welcher an einer zweiten Gehäuseseite angeordnet ist, beispielsweise mittels eines Schlauches oder eines Rohres, erhöht sich die Flexibilität bzgl. der Anschließbarkeit an ein externes Kühlsystem.It would also be conceivable this cooling element for the realization to carry out a cooling cycle in several parts, wherein the cooling elements then by means of a coolant inlet element and / or by means of a coolant outlet element and / or be connected by means of a connecting means. A multipart Cooling element would for example be designed such in that a series connection is realized by means of the elements. By the connection of an inlet, which on a first side of the housing is arranged, with the drain, which on a second side of the housing is arranged, for example by means of a hose or a Pipe, increases the flexibility in terms of Connectivity to an external cooling system.

Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschine um einen Elektromotor, welcher mit einem mit Permanentmagneten versehenen Rotor ausgestattet ist, vorzugsweise um einen mittels Permanentmagneten erregten Servomotor. Diese Art von Motoren werden in vielen Anwendungsfällen im Bereich der Automatisierungstechnik eingesetzt, wobei die Anforderungen an Größe, Zuverlässigkeit und Leistungsdichte der Motoren ständig steigen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es leistungsstarke Motoren mit geringer Fehleranfälligkeit zu realisieren, welche auch in kritischen Anwendungsfällen zuverlässig arbeiten.Preferably, the liquid-cooled electric machine according to the invention is an electric motor which is equipped with a rotor provided with permanent magnets, preferably a servomotor excited by means of permanent magnets. These types of motors are used in many applications in Be used in automation technology, whereby the requirements for size, reliability and power density of the motors are constantly increasing. The solution according to the invention makes it possible to realize powerful motors with low susceptibility to errors, which work reliably even in critical applications.

Das erfindungsgemäße Prinzip wird im Folgenden mittels Figuren schematisch beschrieben. Die Figuren stellen lediglich beispielhafte mögliche Ausführungsformen der Erfindung dar und können unter Beachtung der erfindungsgemäßen wesentlichen Merkmale jederzeit abgewandelt werden.The inventive principle is hereinafter means Figures schematically described. The figures are merely exemplary possible embodiments of the invention and can under consideration of the invention essential features are modified at any time.

Die 1 zeigt ein mehrteiliges Kühlelement.The 1 shows a multi-part cooling element.

Die 2 zeigt ein Verbindungselement mit Kühlmittelzulaufelement und Kühlmittelablaufelement.The 2 shows a connecting element with coolant inlet element and coolant outlet element.

Die 3 zeigt ein Verbindungselement wie in 2, jedoch mir Kühlelementanschluss.The 3 shows a connecting element as in 2 , but with cooling element connection.

Die 4 zeigt den geöffneten Motor im Querschnitt.The 4 shows the open engine in cross section.

In 1 ist ein mehrteiliges Kühlelement dargestellt, welches in diesem Beispiel aus zwei Elementen 3A, 3B besteht. Es wäre auch denkbar dieses Kühlelement 3A, B aus mehr als zwei Elementen 3A, 3B zu realisieren. Wesentlich hierbei ist jedoch, dass die Elemente 3A, 3B mittels eines Verbindungselementes 4A, 4B miteinander verbunden werden. Dieses Verbindungselement 4A, 4B könnte sowohl als Kühlmittelzulaufelement 4A als auch als Kühlmittelablaufelement 4B fungieren. Andererseits könnte dieses Element 4A, B ausschließlich eine Verbindungsfunktion zur Verbindung beider Kühlelemente 3A, 3B erfüllen, das heißt ohne Zulauf- oder Ablauffunktion. Handelt es sich um ein solches Verbindungselement 4A, 4B ohne Zusatzfunktion, so wird hierdurch eine Serienschaltung beider Kühlelemente 3A und 3B erreicht. Handelt es sich zusätzlich um eine Zulaufelement bzw. ein Ablaufelement 4A, 4B, so dient dieses Element der Anbindung an einen externen Kühlkreislauf. Die Bestandteile 3A, 3B, 4A, 4B dieser Lösungsvariante können beliebig miteinander kombiniert werden. Dies erhöht die Flexibilität der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine im Einsatz und bei der Konstruktion.In 1 is a multi-part cooling element shown, which in this example of two elements 3A . 3B consists. It would also be possible this cooling element 3A , B from more than two elements 3A . 3B to realize. However, it is essential that the elements 3A . 3B by means of a connecting element 4A . 4B be connected to each other. This connecting element 4A . 4B could both as a coolant inlet element 4A as well as a coolant outlet element 4B act. On the other hand, this element could 4A , B only a connection function for connecting both cooling elements 3A . 3B meet, that is without inlet or outlet function. Is it such a connecting element 4A . 4B without additional function, so this is a series circuit of both cooling elements 3A and 3B reached. Is it also an inlet element or a drainage element 4A . 4B , so this element serves the connection to an external cooling circuit. The parts 3A . 3B . 4A . 4B This solution variant can be combined with each other as desired. This increases the flexibility of the electric machine according to the invention in use and in the construction.

In 2 ist schematisch und ausschnittsweise der innere Aufbau des Kühlkreislaufes dargestellt, wobei ein erstes und ein zweites Kühlmittelzulaufelement 4A sowie ein erstes und ein zweites Kühlmittelablaufelement 4B dargestellt ist. Das Kühlmittelzulaufelement 4A ermöglicht den Anschluss der gezeigten Anordnung an einen externen Kühlkreislauf (gekennzeichnet mittels der Pfeile). Gleiches gilt für die Ablaufelemente 4B mittels derer das unter der Verwendung des Kühlmittelzulaufelementes 4A zugeführte Kühlfluid wieder aus der Maschine abtransportiert werden kann. Es sind außerdem zwei Verbindungsmittel 6A, 6B gezeigt, mittels derer die Kühlmittelablaufelemente 4B bzw. die Kühlmittelzulaufelemente 4A miteinander leitend verbunden sind. Die Verbindungsmittel 6A, 6B weisen außerdem einen Anschluss für das im Motor angeordnete Kühlelement 3 auf. Mittels der in 2 dargestellten Anordnung ist es möglich über eines der Kühlmittelzulaufelemente 4A und das Verbindungselementes 6A ein Kühlfluid in das Kühlelement 3 einzuleiten. Nachdem das Kühlfluid die mäanderförmige Struktur des Kühlelementes 3 passiert hat, kann es über das Verbindungsmittel 6B und zumindest eines der Kühlmittelablaufelemente 4B wieder abfließen und dem externen Kühlkreislauf zugeführt werden. Die Verbindungsmittel 6A, 6B werden vorzugsweise T-förmig ausgebildet, wobei ein Arm des T mit dem ersten Kühlmittelzulaufelement 4A und der gegenüberliegende Arm des T mit dem zweiten Kühlmittelzulaufelement 4A verbunden ist. Der dritte Arm des T zeigt in Richtung des Kühlelementes 3, welches innerhalb des Motors angeordnet ist. Gleiches gilt von der Aussage her auch für die Kühlfluidabfuhr mittels der Elemente 4B und 6B. Selbstverständlich könnte die Funktion (Kühlmittelzufuhr oder Kühlmittelabfuhr) in Bezug auf die Elemente 4A, B und 6A, B auch vertauscht werden.In 2 schematically and partially the internal structure of the cooling circuit is shown, wherein a first and a second coolant supply element 4A and a first and a second coolant outlet element 4B is shown. The coolant inlet element 4A allows the connection of the arrangement shown to an external cooling circuit (indicated by the arrows). The same applies to the drainage elements 4B by means of which using the coolant inlet element 4A supplied cooling fluid can be removed from the machine again. There are also two connecting means 6A . 6B shown, by means of which the coolant outlet elements 4B or the coolant inlet elements 4A are conductively connected to each other. The connecting means 6A . 6B also have a connection for the cooling element arranged in the engine 3 on. By means of in 2 illustrated arrangement, it is possible via one of the coolant inlet elements 4A and the connecting element 6A a cooling fluid in the cooling element 3 initiate. After the cooling fluid, the meandering structure of the cooling element 3 Has happened, it can be over the lanyard 6B and at least one of the coolant drainage elements 4B drain again and fed to the external cooling circuit. The connecting means 6A . 6B are preferably T-shaped, wherein one arm of the T with the first coolant supply element 4A and the opposite arm of the T with the second coolant supply element 4A connected is. The third arm of the T points in the direction of the cooling element 3 , which is arranged inside the engine. The same applies to the statement also for the cooling fluid discharge by means of the elements 4B and 6B , Of course, the function (coolant supply or coolant discharge) could be with respect to the elements 4A , Federation 6A , B also be reversed.

3 zeigt eine zu 2 alternative Lösung. Hierbei wird auf einen Kühlelementanschluss am Verbindungsmittel 6A, 6B verzichtet, wobei die Kühlmittelzulaufelemente 4A bzw. die Kühlmittelablaufelemente 4B unmittelbar mittels des Verbindungsmittels 6A in Form beispielsweise eines Rohres oder eines Schlauches miteinander verbunden sind, wobei hier zumindest eines der Kühlmittelzulaufelemente 4A bzw. Kühlmittelablaufelemente 4B einen zusätzlichen Anschluss für das eigentliche Kühlelement 3 des Motors bzw. der elektrischen Maschine aufweist. Es wäre auch denkbar nur eines der Zulauf- beziehungsweise Ablaufelemente 4A, B mit einem Kühlelementanschluss zu versehen und zumindest eines der Verbindungsmittel 6A, B mit einem weiteren Kühlelementanschluss. Auch hierdurch erhöht sich die Anzahl der möglichen Varianten im Betrieb. 3 shows one too 2 alternative solution. This is done on a cooling element connection on the connecting means 6A . 6B omitted, the coolant inlet elements 4A or the coolant outlet elements 4B directly by means of the bonding agent 6A in the form of, for example, a pipe or a hose are connected to each other, in which case at least one of the coolant inlet elements 4A or coolant outlet elements 4B an additional connection for the actual cooling element 3 having the motor or the electric machine. It would also be conceivable only one of the inlet or outlet elements 4A B to be provided with a cooling element connection and at least one of the connecting means 6A , B with another cooling element connection. This also increases the number of possible variants in operation.

Die Lösung gemäß 2 ist bevorzugt dann sinnvoll, wenn die Anschlüsse des Kühlelementes 3 am Stator gegenüberliegend angeordnet sind. Die Lösung gemäß 3 ist bevorzugt dann sinnvoll, wenn die Anschlüsse der Kühlelemente 3 unmittelbar nebeneinander liegen.The solution according to 2 is preferred then useful if the connections of the cooling element 3 are arranged opposite one another on the stator. The solution according to 3 is preferred then useful if the connections of the cooling elements 3 lie next to each other.

4 zeigt ein geöffnetes Motorgehäuse im Querschnitt, wobei das Lagerschild entfernt wurde. In 4 ist das Motorgehäuse 1 deutlich zu sehen, welches den Stator 7 umgibt. Der Stator 7 ist gleichzeitig Träger für Wicklungen 2, deren Wickelköpfe 2A in der Draufsicht dargestellt sind. Der Stator 7 umfasst das Kühlelement 3 in Form von rohrförmigen Kühlschlangen, welche möglichst in unmittelbarer Nähe der Wicklungen angeordnet sind, um diese so effektiv wie möglich zu kühlen. In diesem Falle handelt es sich um einen einteiligen Kühlkreislauf innerhalb des Motors. Das bedeutet die Kühlschlange bzw. der Kühlschlauch wurden mäanderförmig entlang des Umfangs innerhalb des Stators angeordnet. Zwischen den Wicklungsköpfen 2A und dem später anzubringenden Lagerschild (nicht gezeigt) ist innerhalb des Gehäuses der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf mittels eines Kühlmittelzulaufelementes 4A und eines Kühlmittelablaufelementes 4B realisiert. Deutlich ist zu sehen, dass sowohl der Kühlmittelzulauf 4A als auch der Kühlmittelablauf 4B erfindungsgemäß von unterschiedlichen Gehäusewandungen zugänglich ist. In diesem konkreten Beispiel sind die Zuläufe beziehungsweise Abläufe von sich gegenüberliegenden Gehäusewandungen zugänglich. Es wäre jedoch jederzeit auch denkbar die Elemente 4A, 4B derart innerhalb des Gehäuses anzuordnen, dass diese von zum Beispiel senkrecht zueinander angeordneten Gehäusewandungen zugänglich sind. Das Kühlelement 3 ist mittels der Elemente 4A, 4B auch von außerhalb des Gehäuses zugänglich. Je nach Ausführung der Erfindung können unterschiedlichste Anschlusskombinationen realisiert werden. Folgende Realisierungsmöglichkeiten sind denkbar:
Zulauf 4A, Ablauf 4B unmittelbar benachbart;
Zulauf 4A, Ablauf 4B gegenüberliegend;
Ablauf 4A, Zulauf 4B unmittelbar benachbart;
Ablauf 4A, Zulauf 4B gegenüberliegend. 4 shows an open motor housing in cross section, with the end shield was removed. In 4 is the motor housing 1 clearly see which the stator 7 surrounds. The stator 7 is at the same time a carrier for windings 2 , their winding heads 2A are shown in plan view. The stator 7 includes the cooling element 3 in the form of tubular cooling coils, which are arranged as close as possible to the windings in order to cool them as effectively as possible. In this case, it is a one-piece cooling circuit within the engine. That is, the cooling coil or the cooling hose were arranged meandering along the circumference within the stator. Between the winding heads 2A and the bearing plate (not shown) to be mounted later inside the housing, the coolant inlet and the coolant outlet by means of a coolant inlet element 4A and a coolant drainage element 4B realized. It can clearly be seen that both the coolant supply 4A as well as the coolant drain 4B According to the invention of different housing walls is accessible. In this particular example, the inlets or outlets of opposite housing walls are accessible. However, it would also be possible at any time the elements 4A . 4B be arranged within the housing so that they are accessible from, for example, mutually perpendicular housing walls. The cooling element 3 is by means of the elements 4A . 4B also accessible from outside the housing. Depending on the embodiment of the invention, a wide variety of connection combinations can be realized. The following implementation options are conceivable:
Intake 4A , Procedure 4B immediately adjacent;
Intake 4A , Procedure 4B opposite;
procedure 4A , Intake 4B immediately adjacent;
procedure 4A , Intake 4B opposite.

In 4 sind auch die Verschlussmittel 5 gezeigt, mittels derer es möglich ist die Zuläufe 4A bzw. Abläufe 4B von außerhalb des Gehäuses betrachtet zu verschließen. Mittels eines Lagerschildes (nicht gezeigt), welches stirnseitig auf das Gehäuse aufgesetzt und angeschraubt wird, kann die gesamte Anordnung geschützt und verdeckt werden.In 4 are also the closure means 5 by means of which it is possible the inlets 4A or processes 4B closed from outside the housing. By means of a bearing plate (not shown), which is frontally placed and screwed onto the housing, the entire arrangement can be protected and covered.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005002897 A1 [0004]

Claims

Liquid cooled electric machine with housing ( 1 ) and a stator ( 7 ) with windings ( 2 ) and a cooling element ( 3 ) for cooling the machine, wherein cooling circuit connection means ( 4a , b) for realizing a coolant inlet and a coolant outlet are included, by means of which the cooling element ( 3 ) is connectable to a cooling circuit, characterized in that the coolant inlet and the coolant outlet each by means of a coolant feed element ( 4a ) and a coolant outlet element ( 4b ), which elements ( 4a , b) such inside the housing ( 1 ) are arranged, that the coolant inlet and the coolant outlet both from the same, as well as from different sides of the housing ( 1 ), at least one element ( 4a , b) also on the cooling element ( 3 ) is arranged.

Machine according to one of claims 1, wherein the coolant feed element ( 4a ) and the coolant outlet element ( 4b ) by means of a closure means ( 5 ) is closable.

Machine according to one of claims 1 to 2, wherein a first and a second coolant feed element ( 4a ) and a first and a second coolant outlet element ( 4b ) and at least two connecting means ( 6a , b) are provided, by means of which the first and the second coolant feed element ( 4a ) as well as the first and the second coolant outlet element ( 4b ) are each connected to each other.

Machine according to claim 3, wherein a connecting means ( 6a , b) in each case also a connection for the cooling element ( 3 ).

Machine according to one of the preceding claims, wherein the walls of the housing ( 1 ) Recesses, by means of which the coolant inlet ( 4a ) and the coolant outlet ( 4b ) from outside the housing ( 1 ) is accessible.

Machine according to one of the preceding claims, wherein the coolant feed element ( 4a ) and / or the coolant outlet element ( 4b ) and / or the connecting means ( 6a , b) are made by means of a corrosion-resistant material, preferably by means of stainless steel.

Machine according to one of the preceding claims, wherein the coolant feed element ( 4a ) and / or the coolant outlet element ( 4b ) between the windings ( 2a ) of the windings ( 2 ) And arranged on the motor can be arranged shield.

Machine according to one of the preceding claims, wherein a plurality of cooling elements ( 3 ) are provided for the realization of a cooling circuit, said cooling elements ( 3 ) by means of the coolant inlet element ( 4a ) and / or the coolant outlet element ( 4b ) and / or a bonding agent ( 6a , b) are connected.

Machine according to one of the preceding claims, which is an electric motor, preferably one by means of permanent magnets energized servo motor.