DE102009051881A1

DE102009051881A1 - Kühlvorrichtung für eine Elektromaschinenanordnung

Info

Publication number: DE102009051881A1
Application number: DE102009051881A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hennings; Jonas Hohenstein; Jochen Schmid; Christian Wendl
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-05
Also published as: US20110101802A1; CN102055281A; JP2011101584A; CN102055281B; US8803379B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Elektromaschinenanordnung, die mindestens eine Elektromaschine umfasst, die an ihrer äußeren Umfangsfläche von der Kühlvorrichtung (1) umgeben ist, die zwei Öffnungen (7, 9) umfasst, die den Eintritt und den Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen, der die Kühlvorrichtung (1) zum Kühlen durchströmt. Um die Kühlung einer Elektromaschinenanordnung mit Hilfe der Kühlvorrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Temperaturverteilung, zu verbessern, umfasst die Kühlvorrichtung (1) spiralförmig um die Elektromaschinenanordnung herum verlaufende Kühlkanäle, wobei die beiden Öffnungen (7, 9), die den Eintritt und den Austritt des Kühlmediumstroms ermöglichen, an einem Ende (11) der Kühlvorrichtung (1) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Elektromaschinenanordnung, die mindestens eine Elektromaschine umfasst, die an ihrer äußeren Umfangsfläche von der Kühlvorrichtung umgeben ist, die zwei Öffnungen umfasst, die den Eintritt und den Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen, der die Kühlvorrichtung zum Kühlen durchströmt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Elektromaschinenanordnung mit mindestens einer elektrischen Maschine, die von einer derartigen Kühlvorrichtung umgeben ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Elektromaschinenanordnung.
Aus dem US-Patent US 6,231,407 B1 ist eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Schiff bekannt, die einen Stator umfasst, der zur Kühlung formschlüssig in ein strömungsgünstig gestaltetes Gehäuseteil eingepasst ist, das zu einem Gehäuse gehört, das zur Kühlung mit Wasser umströmt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlung einer Elektromaschinenanordnung mit Hilfe einer Kühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf die Temperaturverteilung, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Kühlvorrichtung für eine Elektromaschinenanordnung, die mindestens eine Elektromaschine umfasst, die an ihrer äußeren Umfangsfläche von der Kühlvorrichtung umgeben ist, die zwei Öffnungen umfasst, die den Eintritt und den Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen, der die Kühlvorrichtung zum Kühlen umströmt, dadurch gelöst, dass die Kühlvorrichtung spiralförmig um die Elektromaschinenanordnung herum verlaufende Kühlkanäle umfasst, wobei die beiden Öffnungen, die den Eintritt und den Austritt des Kühlmediumstroms ermöglichen, an einem Ende der Kühlvorrichtung angeordnet sind. Die Kühlkanäle werden zum Beispiel von einem schlauchartigen Kühlelement begrenzt, das nach Art einer Spule nebeneinander liegende Windungen umfasst und die Elektromaschinenanordnung mantelförmig umgibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Öffnungen an einem Ende der Kühlvorrichtung kann auf einfache Art und Weise eine gegenläufige Durchströmung der Kühlkanäle realisiert werden. Dadurch ergibt sich eine homogene Temperaturverteilung in der Kühlvorrichtung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung zwei Kühlwendeln umfasst, die sich spiralförmig um die Elektromaschinenanordnung herum erstrecken. Die Kühlwendeln haben im Querschnitt vorzugsweise die Gestalt von Langlöchern. Der Querschnitt der Langlöcher hat zum Beispiel die Gestalt eines länglichen Rechtecks, das an seinen kurzen Seiten abgerundet ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln gegenläufig von dem Kühlmediumstrom durchströmt werden. Durch die gegenläufige Durchströmung der Kühlwendeln wird ein Wassermantel um die Elektromaschinenanordnung herum geschaffen, der sehr gleichmäßig durchströmt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kühlwendeln zweigängig nebeneinander um die Elektromaschinenanordnung herum winden. Die beiden Kühlwendeln haben vorzugsweise den gleichen Querschnitt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln an einem ersten Ende jeweils eine der beiden Öffnungen aufweisen, die den Eintritt und den Austritt des Kühlmediumstroms ermöglichen. Die eine der Öffnungen stellt die Eintrittsöffnung und die andere die Austrittsöffnung dar. Durch Wechseln der Anschlüsse kann die Durchströmungsrichtung der Kühlwendeln umgekehrt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln an einem zweiten Ende miteinander verbunden sind. An dem zweiten Ende gehen die beiden Kühlwendeln ineinander über. Der Kühlmediumstrom wird im Verbindungsbereich an mindestens einer Umlenkstelle umgelenkt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln in der nähe ihres zweiten Endes an einer zusätzlichen Umlaufstelle miteinander verbunden sind. Die zusätzliche Verbindung ist vorzugsweise mit einer zweiten Umlenkstelle ausgestattet, an welcher der Kühlmediumstrom von der einen in die andere Kühlwendel umgelenkt wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Elektromaschinenanordnung mit mindestens einer elektrischen Maschine, die von einer vorab beschriebenen Kühlvorrichtung umgeben ist. Die Elektromaschine dient vorzugsweise zum Antrieb eines Rades beziehungsweise einer Achse eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektromaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinenanordnung zwei Elektromaschinen umfasst, die nebeneinander angeordnet und von einer vorab beschriebenen Kühlvorrichtung umgeben sind. Die beiden Elektromaschinen sind vorzugsweise in Längsrichtung nebeneinander angeordnet und haben zusammen im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Die gegenläufig durchströmte Kühlvorrichtung hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels, der sich um diesen geraden Kreiszylinder herum erstreckt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Elektromaschinenanordnung. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bei dem die Elektromaschinenanordnung zum Antrieb mindestens eines Rades beziehungsweise mindestens einer Achse dient.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Die einzige beiliegende Figur zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
In der beiliegenden 1 ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 1 perspektivisch dargestellt. Die Kühlvorrichtung 1 umfasst eine erste Kühlwendel 4, die gemeinsam mit einer zweiten Kühlwendel 5 zweigängig spiralförmig um eine nicht dargestellte Elektromaschinenanordnung angeordnet gewunden ist, um einen Kühlmantel zu bilden, der von einem Kühlmediumstrom durchströmt wird.
Die erste Kühlwendel 4 weist an einem Ende einen Eintrittsstutzen 6 mit einer Öffnung 7 auf, durch welche der Kühlmediumstrom in die Kühlvorrichtung 1 eintritt. Analog weist die zweite Kühlwendel 5 an einem Ende einen Austrittsstutzen 8 mit einer Öffnung 9 auf, durch die der Kühlmediumstrom aus der Kühlvorrichtung 1 austritt. Die beiden Stutzen 6, 8 mit den Öffnungen 7, 9 sind gemeinsam an einem ersten Ende 11 der Kühlvorrichtung 1 angeordnet.
An einem zweiten Ende 12 der Kühlvorrichtung 1 gehen die beiden Kühlwendeln 4, 5 in einem Verbindungsbereich 14 ineinander über. In dem Verbindungsbereich 14 wird der Kühlmediumstrom an mindestens zwei Umlenkstellen umgelenkt, wie durch Pfeile 15, 16 angedeutet ist.
Die beiden Kühlwendeln 4, 5 der Kühlvorrichtung 1 begrenzen innen einen Aufnahmeraum, der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Dieser Aufnahmeraum dient gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung zur Aufnahme einer Elektromaschinenanordnung, die im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Die Elektromaschinenanordnung umfasst vorzugsweise zwei Elektromaschinen, die in Längsrichtung nebeneinander liegen. Die beiden Elektromaschinen dienen vorzugsweise zum Antrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 1 kann eine besonders homogene Temperaturverteilung in den beiden Kühlwendeln 4, 5 erreicht werden. Dadurch kann die innerhalb der Kühlvorrichtung 1 angeordnete Elektromaschinenanordnung besonders gleichmäßig gekühlt werden. Durch die gegenläufige Durchströmung der Kühlvorrichtung 1 wird sichergestellt, dass die beiden Elektromaschinen auf etwa derselben Temperatur gehalten werden, was für eine gleichmäßige Funktion der Elektromaschinen notwendig ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6231407 B1 [0002]

Claims

Kühlvorrichtung für eine Elektromaschinenanordnung, die mindestens eine Elektromaschine umfasst, die an ihrer äußeren Umfangsfläche von der Kühlvorrichtung (1) umgeben ist, die zwei Öffnungen (7, 9) umfasst, die den Eintritt und den Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen, der die Kühlvorrichtung (1) zum Kühlen durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (1) spiralförmig um die Elektromaschinenanordnung herum verlaufende Kühlkanäle umfasst, wobei die beiden Öffnungen (7, 9), die den Eintritt und den Austritt des Kühlmediumstroms ermöglichen, an einem Ende (11) der Kühlvorrichtung (1) angeordnet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (1) zwei Kühlwendeln (4, 5) umfasst, die sich spiralförmig um die Elektromaschinenanordnung herum erstrecken.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln (4, 5) gegenläufig von dem Kühlmediumstrom durchströmt werden.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kühlwendeln (4, 5) zweigängig nebeneinander um die Elektromaschinenanordnung herum winden.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln (4, 5) an einem ersten Ende jeweils eine der beiden Öffnungen (7, 9) aufweisen, die den Eintritt und den Austritt des Kühlmediumstroms ermöglichen.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln (4, 5) an einem zweiten Ende miteinander verbunden sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlwendeln (4, 5) in der nähe ihres zweiten Endes an mindestens einer zusätzlichen Umlenkstelle (16) miteinander verbunden sind.
Elektromaschinenanordnung mit mindestens einer elektrischen Maschine, die von einer Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umgeben ist.
Elektromaschinenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinenanordnung zwei Elektromaschinen umfasst, die nebeneinander angeordnet und von einer Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umgeben sind.
Kraftfahrzeug mit einer Elektromaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9.