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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
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Es ist allgemein bekannt, einen Elektromotor mit einer drehbar gelagerten Rotorwelle auszubilden.
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Aus der
DE 10 2005 044 834 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die mit einem Kühlmittelanschluss versehen ist. Die Maschine weist parallel nebeneinander verlaufende Kühlkanäle in den axial sich erstreckenden Kantenbereichen des quaderförmigen Gehäuses auf. Einlass und Auslass sind nebeneinander an einem axialen Ende angeordnet.
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Aus der
DE 10 2007 003 247 A1 ist ein Kühlsystem für Elektromotoren mit konzentrierten Wicklungen bekannt. Regelmäßig beabstandete Kühlkanäle verlaufen hierzu parallel, wobei axial vorne und hinten jeweils ein Verteilerkanal ausgebildet ist.
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Aus der
US 5 859 482 A ist ein flüssigkeitsgekühlter Elektromotor bekannt, der ebenfalls parallel verlaufende Kühlkanäle aufweist, wobei allerdings Einlass und Auslass an derselben Umfangswinkelposition angeordnet sind.
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Aus der
DE 42 31 921 A1 ist eine oberflächengekühlte, geschlossene elektrische Maschine bekannt. Dabei verlaufen wiederum Kühlkanäle parallel und werden mäanderförmig durchströmt. Einlass und Auslass befinden sich auf derselben axialen Seite.
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Aus der
EP 1 630 930 A2 ist ein flüssigkeitsgekühlter geschalteter Reluktanzmotor bekannt. Dabei sind wiederum parallel verlaufende in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet Kühlkanäle vorgesehen, wobei ein radialer Einlass und Auslass ausgebildet ist.
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Aus der
DE 10 2007 035 271 A1 ist ein Elektromotor mit einer mäanderförmig verlaufenden Kühlleitung bekannt. Hierzu ist aus den in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandeten, parallel verlaufenden Kühlkanälen ein Verteilerkanal gebildet, der mäanderförmig durchströmt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei eine möglichst hohe Leistungsdichte erreichbar sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit einem Statorgehäuseteil und einer drehbar gelagerten Rotorwelle ausgeführt ist, wobei das Statorgehäuseteil in Rotorwellenachsrichtung verlaufende, zueinander parallele, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Kühlkanäle aufweist,
wobei die Kühlkanäle an ihrem ersten axialen Endbereich in einen in Umfangsrichtung verlaufenden ersten Verteilerkanal münden,
der eine Einlassöffnung aufweist zur Zuführung eines Kühlmediums in einen Einlassbereich,
wobei die Kühlkanäle an ihrem anderen axialen Endbereich in einen in Umfangsrichtung verlaufenden zweiten Verteilerkanal münden,
der eine Auslassöffnung aufweist zur Abführung eines Kühlmediums aus einem Auslassbereich,
wobei die Einlassöffnung in Umfangsrichtung beabstandet ist von den jeweiligen, zu ihr nächstbenachbarten Kühlkanälen,
wobei die Auslassöffnung in Umfangsrichtung beabstandet ist von den jeweiligen, zu ihr nächstbenachbarten Kühlkanälen,
wobei die Kühlkanäle, die Auslassöffnung und die Einlassöffnung auf gleichem Radialabstand zur Rotorwellenachse angeordnet sind,
wobei die Kühlkanäle mit Ausnahme des Einlassbereichs und Auslassbereichs in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind,
wobei die beiden an den Einlassbereich angrenzenden Kühlkanäle in Umfangsrichtung weiter voneinander entfernt sind als die übrigen Kühlkanäle,
wobei die beiden an den Auslassbereich angrenzenden Kühlkanäle in Umfangsrichtung weiter voneinander entfernt sind als die übrigen Kühlkanäle,
wobei Einlassöffnung und Auslassöffnung in Umfangsrichtung voneinander maximal beabstandet sind, also einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen 170° und 190° aufweisen,
wobei die Verteilerkanäle jeweils mittels einer jeweiligen in Umfangsrichtung umlaufenden Nut gebildet sind, welche in einem jeweiligen Verteilerteil angeordnet ist, das mit dem Statorgehäuseteil oder einem mit dem Statorgehäuseteil verbundenen jeweiligen Flanschteil verbunden ist,
wobei der Einlassöffnung axial gegenüberstehend ein Planflächenbereich, also ebener Bereich, am jeweiligen Flanschteil des Statorgehäuses ausgebildet ist,
wobei der Auslassöffnung axial gegenüberstehend ein Planflächenbereich, also ebener Bereich, am jeweiligen Flanschteil des Statorgehäuses ausgebildet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass der eingelassene Kühlmediumstrom nicht direkt in Einlassrichtung auf einen Kühlkanal stößt sondern zunächst umgelenkt wird und danach somit eine gleichmäßige Verteilung des eingelassenen Stroms auf die Kühlkanäle erreichbar ist. Der eingelassene Strom trifft also zunächst auf einen Prallbereich, der eine Umlenkung und Aufteilung des Stromes bewirkt. Somit wird der umgelenkte Strom in einem Verteilerkanal aufgespreizt und erst von dort in die Kühlkanäle des Statorgehäuseteils weitergeleitet.
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Insbesondere ist der in Umfangsrichtung bestehende Abstand zwischen diesen zur Einlassöffnung nächstbenachbarten Kühlkanälen größer als die Einlassöffnung und/oder die Mündungsöffnung der Kühlkanäle. Von Vorteil ist dabei, dass der Einlassöffnung in Einlassrichtung gegenüberstehend ein Prallbereich angeordnet ist und somit eine Aufteilung des eingelassenen Stroms in oder entgegen der Umfangsrichtung erreichbar ist.
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Von Vorteil ist außerdem, dass zwischen den zur Einlassöffnung nächstbenachbarten Kühlkanälen Anbauteile, wie beispielsweise ein Klemmenkasten, mit dem Statorgehäuseteil verbindbar ist, insbesondere schraubverbindbar ist.
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Insbesondere sind Kühlkanäle voneinander in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandet, insbesondere mit Ausnahme des Einlassbereichs und des Auslassbereichs. Von Vorteil ist dabei, dass eine in Umfangsrichtung möglichst gleichmäßige Entwärmung des Statorgehäuses erreichbar ist. Nur im in Umfangsrichtung gesehenen Bereich der Einlassöffnung und Auslassöffnung sind keine Kühlkanäle angeordnet.
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Insbesondere sind die Kühlkanäle auf gleichem Radialabstand angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine in Umfangsrichtung gesehen gleichmäßige Entwärmung erreichbar ist.
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Insbesondere münden die Kühlkanäle an ihrem anderen axialen Endbereich in einen in Umfangsrichtung verlaufenden Verteilerkanal,
der eine Auslassöffnung aufweist zur Abführung eines Kühlmediums,
wobei die Auslassöffnung in Umfangsrichtung beabstandet ist von den jeweiligen, zu ihr nächstbenachbarten Kühlkanälen. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur im Einlassbereich sondern auch im Auslassbereich eine Umlenkung und Aufteilung beziehungsweise Zusammenführung ausführbar ist. Auf diese Weise ist ein möglichst identischer Volumenstrom in allen Kühlkanälen und eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung erreichbar.
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Insbesondere ist der Verteilerkanal mittels einer in Umfangsrichtung umlaufenden Nut gebildet, welche in einem Verteilerteil angeordnet ist, das mit dem Statorgehäuseteil oder einem mit dem Statorgehäuseteil verbundenen Flanschteil verbunden, insbesondere schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung des Verteilerkanals ausführbar ist.
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Insbesondere sind Einlassöffnung und Auslassöffnung in Umfangsrichtung voneinander maximal beabstandet, weisen insbesondere also einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen 170° und 190° auf. Von Vorteil ist dabei, dass auch hierdurch eine noch gleichmäßigere Entwärmung am äußeren Umfang des Statorgehäuses erreichbar ist.
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Insbesondere ist der Einlassöffnung und/oder Auslassöffnung axial gegenüberstehend ein Planflächenbereich, also ebener Bereich, am Flanschteil des Statorgehäuses ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Umlenkung und Aufteilung in einfacher Weise erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der in Umfangsrichtung bestehende Abstand zwischen diesen zur Einlassöffnung nächstbenachbarten Kühlkanälen größer als das Doppelte des regelmäßig vorgesehenen Abstandes zwischen den übrigen Kühlkanälen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Umlenkung und Aufteilung sicher stellbar und bewirkbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Flanschteil mit dem Statorgehäuseteil einstückig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die zugehörige Schnittstelle keine weiteren Dichtmittel benötigt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einlassöffnung und/oder Auslassöffnung mittels einer am axialen Endbereich der umlaufenden Nut angeordneten Öffnung gebildet. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige Öffnungsbereich einer jeweils axial gegenüberliegend angeordneten Prallfläche gegenüberstehend anordenbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Statorgehäuseteil in Umfangsrichtung gesehen nur Kühlkanäle außerhalb des Einlassbereichs und/oder Auslassbereichs auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine gleichmäßige Aufteilung des eingelassenen Stromes auf alle Kühlkanäle und eine gleichmäßigere Druckverteilung über die Kühlkanäle hinweg erreichbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist eine Schrägansicht auf einen erfindungsgemäßen Elektromotor gezeigt.
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In der 2 ist eine Verteilerplatte 3 des Elektromotors näher dargestellt.
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In der 3 ist eine Verteilerplatte 5 des Elektromotors näher dargestellt.
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In der 4 ist ein Flanschteil 7 des Elektromotors in Draufsicht näher dargestellt.
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In der 5 ist der Elektromotor in Schrägansicht bei angeschnittener Verteilerplatte 3 näher dargestellt.
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In der 6 ist eine Prinzipskizze für den Fluss des Kühlmittels dargestellt, wobei die Umlaufsrichtung abgewickelt dargestellt und der Fluss durch die somit aufgetrennt dargestellten Bereiche punktiert dargestellt ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Rotorwelle 8 des erfindungsgemäßen Elektromotors in einem Statorgehäuse drehbar gelagert vorgesehen. Das Statorgehäuse weist ein Statorgehäuseteil 4 auf, an dessen axialen Endbereichen Flanschteile 6 beziehungsweise 7 angeordnet sind. Die Flanschteile (6, 7) sind dabei vorzugsweise einstückig mit dem Statorgehäuseteil 4 ausgebildet.
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Im Statorgehäuseteil 4 sind in Rotorwellenachsrichtung axial verlaufende Kühlkanäle 42 angeordnet, die zueinander parallel ausgerichtet.
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Mit Ausnahme des Einlassbereichs und Auslassbereichs sind die Kühlkanäle 42 in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet.
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Mit dem jeweiligen Flanschteil (6, 7) ist eine jeweilige Verteilerplatte (3, 5) verbunden, wobei die jeweilige Verteilerplatte (3, 5) an das jeweils zugeordnete Flanschteil (6, 7) angeschraubt vorgesehen ist. Hierzu sind Befestigungsschrauben durch entsprechende Bohrungen 43 geführt.
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An der Verteilerplatte 3 ist ein Einlass 1 ausgebildet, so dass Kühlmittel durch eine Einlassöffnung 20 einströmen kann. Dabei prallt das einströmende Kühlmittel auf einen als Planbereich, also ebenen Bereich, ausgebildeten Bereich 40 des Flanschteils 3, in welchem keine Kühlkanäle vorgesehen sind. Dieser Bereich 40 wirkt als Umlenkbereich, da er den Kühlmittelstrom aufteilt und umlenkt in beziehungsweise entgegen der Umfangsrichtung. Der Bereich 40 ist größer als die Einlassöffnung 20, insbesondere ist er in Umfangsrichtung weiter ausgedehnt als dieser.
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Einlassöffnung 20 und Kühlkanäle 42 sind auf gleichem Radialabstand zur Rotorwellenachse angeordnet.
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Der Bereich 40 ist in Umfangsrichtung auch größer als der Abstand zweier benachbarter Kühlkanäle. Also sind die beiden an den Bereich 40 in Umfangsrichtung angrenzenden Kühlkanäle 42 entsprechend weiter voneinander entfernt als die jeweils übrigen Kühlkanäle.
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Für den Auslassbereich gilt Analoges:
An der Verteilerplatte 5 ist ein Einlass 2 ausgebildet, so dass Kühlmittel durch eine Auslassöffnung 30 ausströmen kann. Dabei wird das ausströmende Kühlmittel an einem als Planbereich, also ebenen Bereich, ausgebildeten Bereich des Flanschteils 6 vorbei geleitet, in welchem keine Kühlkanäle vorgesehen sind. Dieser Bereich wirkt auch als Umlenkbereich, da er den in Umfangsrichtung und den entgegen der Umfangsrichtung gerichteten Kühlmittelstrom zusammenführt und umlenkt in die Auslassöffnung 30. Der Bereich ist wiederum größer als die Auslassöffnung 30, insbesondere ist er in Umfangsrichtung weiter ausgedehnt als dieser.
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Auslassöffnung 30 und Kühlkanäle 42 sind auf gleichem Radialabstand zur Rotorwellenachse angeordnet.
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Der Bereich ist in Umfangsrichtung auch größer als der Abstand zweier benachbarter Kühlkanäle 42. Also sind die beiden an den Bereich in Umfangsrichtung angrenzenden Kühlkanäle 42 entsprechend weiter voneinander entfernt als die jeweils übrigen Kühlkanäle.
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Mit Ausnahme des Einlassbereichs und Auslassbereichs sind also die Kühlkanäle im Statorgehäuseteil 4 in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet.
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Die Verteilerplatte 3 weist an ihrer dem Flanschteil 7 zugewandten Seite eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut 21 auf, so dass nach Anschrauben der Verteilerplatte 3 an das Flanschteil 7 ein in Umfangsrichtung verlaufender Kanal entsteht, durch den das eingelassene Kühlmedium, insbesondere Wasser oder Öl, sich zur Mündungsöffnung eines jeden Kühlkanals verteilt.
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Ebenso weist die Verteilerplatte 5 an ihrer dem Flanschteil 6 zugewandten Seite eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut 31 auf, so dass nach Anschrauben der Verteilerplatte 3 an das Flanschteil 7 ein in Umfangsrichtung verlaufender Kanal entsteht, durch den das aus den Mündungsöffnungen der Kühlkanäle 42 des Statorgehäuseteils 4 austretende Kühlmedium zusammengeführt wird.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Flanschteile (6, 7) und das Statorgehäuseteil 4 separat ausgebildet.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Rotorwelle in den Verteilerplatten (3, 5) gelagert. Hierzu weisen diese eine mittig angeordnete Ausnehmung auf, an welcher ein Lagersitz ausgebildet ist, so dass jeweils ein Lager, insbesondere Wälzlager, zur Lagerung der Rotorwelle in der Ausnehmung anordenbar ist. Axial neben dem Lager ist auch ein Wellendichtring vorsehbar zur Abdichtung des Motorinnenbereichs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einlass
- 2
- Auslass
- 3
- Verteilerplatte
- 4
- Statorgehäuseteil
- 5
- Verteilerplatte
- 6
- Flanschteil des Statorgehäuses
- 7
- Flanschteil des Statorgehäuses
- 8
- Rotorwelle
- 20
- Einlassöffnung
- 21
- in Umfangsrichtung umlaufende Nut
- 30
- Auslassöffnung
- 31
- in Umfangsrichtung umlaufende Nut
- 40
- Einlassbereich
- 41
- Auslassbereich
- 42
- Kühlkanäle
- 43
- Bohrungen für Befestigungsschrauben
