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Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem zum Herstellen eines Gehäuses eines Elektromotors gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses gemäß Patentanspruch 8.
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Aus der Entwicklung und dem Serienbau von Gehäusen sind genannte Verlorene–Form-Gießverfahren bekannt. Bei diesen Verfahren wird zur Herstellung des Gehäuses wenigstens ein Formelement verwendet, welches beispielsweise aus Schaum gebildet ist und welches hinsichtlich seiner Geometrie zumindest im Wesentlichen dem auszubildenden Gehäuse entspricht. Das Formelement weist hinsichtlich seiner Geometrie ein so genanntes Aufmaß auf, um ein Schwindmaß beim Abkühlen und ein damit einhergehendes Schrumpfen des Gussbauteils zu kompensieren. Dieses Formelement fungiert als verlorene Form und wird bei dem so genannten Verlorener-Schaum-Gießverfahren (Lost-Foam-Gießverfahren) verwendet. Bei dem Gießen wird das Formelement mit einem Gießwerkstoff, aus welchem das Gehäuse auszubilden ist, beaufschlagt, wobei der Gießwerkstoff den Schaum beispielsweise schmilzt und/oder dergleichen entfernt und so an seine Stelle tritt. Das Formelement ist somit zumindest im Wesentlichen eine Positivform des fertig auszubildenden Gehäuses (inkl. Aufmaß), an dessen Stelle der Gießwerkstoff tritt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Baukastensystem zum Herstellen eines Gehäuses eines Elektromotors sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses bereitzustellen, welche eine bedarfsgerechte und kostengünstige Herstellung des Gehäuses ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Baukastensystem zum Herstellen eines Gehäuses eines Elektromotors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Baukastensystem zum Herstellen eines wenigstens einen Aufnahmeraum aufweisenden Gehäuses eines Elektromotors. Der Elektromotor ist insbesondere zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, vorgesehen. Weitergehende Anwendungsfälle sind darüber hinaus jedoch ebenso möglich, beispielsweise ein stationärer Betrieb des Elektromotors, Anwendung des Gehäuses für eine Brennstoffzelle oder auch Betrieb des Elektromotors als Generator in sowohl stationärem als auch mobilem Betrieb. Das erfindungsgemäße Baukastensystem ist dabei bei einem Gießverfahren zu verwenden, durch welches das Gehäuse zeit- und kostengünstig als wenigstens ein Gussbauteil herstellbar ist.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem umfasst ein erstes Formmodulteil und ein zweites Formmodulteil. Das zweite Formmodulteil ist dabei in Längserstreckungsrichtung des auszubildenden Gehäuses gegenüber dem ersten Formmodul angeordnet. Mittels der Formmodulteile ist das Gehäuse mit dem Aufnahmeraum durch Beaufschlagen der Formmodulteile mit einem Gießwerkstoff ausbildbar. Die Formmodulteile sind verlorene Formteile, welche beim Beaufschlagen mit dem Gießwerkstoff, aus welchem das Gehäuse auszubilden ist, verbrannt und/oder geschmolzen oder dergleichen entfernt werden und an dessen Stelle der Gießwerkstoff tritt. Diese Formmodulteile weisen somit hinsichtlich ihrer Geometrie zumindest im Wesentlichen eine positive Geometrie des fertig auszubildenden Gehäuses auf, gegebenenfalls inkl. eines so genannten Aufmaßes zur Kompensation eines Schwindmaßes und damit von Schrumpfungen beim Abkühlen des Gießwerkstoffes nach dem Gießen.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem umfasst dabei wenigstens ein Formmodulzwischenteil, welches wahlweise in Abhängigkeit von der auszubildenden Längserstreckung des Gehäuses zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodul modular anzuordnen und zur Ausbildung des Gehäuses mit dem Aufnahmeraum mit dem Gießwerkstoff zu beaufschlagen ist. Somit ist auch das Formmodulzwischenteil wie das erste und das zweite Formmodulteil als verlorenes Formteil ausgebildet, an dessen Stelle der Gießwerkstoff tritt und welches hinsichtlich seiner Geometrie die positive Geometrie des auszubildenden Gehäuses (ggf. inkl. Aufmaß) aufweist.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige sowie bedarfsgerechte Herstellung des Gehäuses des Elektromotors. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Baukastensystem, die Längserstreckung des Gehäuses und damit insbesondere ein Aufnahmevolumen und eine Aufnahmekapazität des Aufnahmeraums auf einfache, zeit- und kostengünstige sowie bedarfsgerechte Weise an unterschiedliche, an den Elektromotor und insbesondere dessen Gehäuse gestellte Anforderungen anzupassen. Maßgebend für die entsprechende Längserstrechung des Gehäuses des jeweiligen Elektromotors sind dabei die erforderlichen Leistungswerte des Elektromotors und damit einhergehend die im Gehäuse anzuordnenden einzelnen Bauteile. Folglich ist in der Regel das Gehäuse umso länger auszugestalten, je höher die erforderliche Leistung des Elektromotors sein muss.
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Soll das Gehäuse beispielsweise mittels des erfindungsgemäßen Baukastensystems in seiner kürzest möglichen Längserstreckung (Länge) ausgebildet werden, so werden bei dem Gießverfahren lediglich das erste und das zweite Formmodulteil verwendet und mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt. Dadurch weist das Gehäuse und damit der gesamte Elektromotor einen nur geringen Bauraumbedarf auf, wodurch sich vorteilhaft auch Package-Probleme insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einen Motorraum des Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, lösen und/oder vermeiden lassen. Dabei bietet der Aufnahmeraum ein ausreichendes Aufnahmevolumen, um elektrische Bauteile des Elektromotors wie beispielsweise einen relativ zu dem Gehäuse fasten Stator sowie einen relativ dazu um eine Drehachse drehbaren Rotor aufzunehmen.
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Wird der Elektromotor beispielsweise dazu eingesetzt, den als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftwagen anzutreiben, so ist das Gehäuse des Elektromotors insbesondere hinsichtlich seines Aufnahmeraums gegebenenfalls relativ groß auszugestalten, so dass insbesondere mittels des im Aufnahmeraum aufzunehmenden Stators und des Rotors auch hohe Drehmomente und/oder Leistungen zum Antreiben des Elektrofahrzeugs darstellbar sind. In diesem Falle ermöglicht es das erfindungsgemäße Baukastensystem auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise, zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil das wenigstens eine Formmodulzwischenteil anzuordnen, um somit das Gehäuse und damit den Aufnahmeraum länger und somit größer auszugestalten als wenn lediglich das erste und das zweite Formmodulteil vorgesehen werden.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem ermöglicht somit die einfache, zeit- und kostengünstige und besonders bedarfsgerechte Einstellung der Länge des Gehäuses und damit des Aufnahmeraums und somit eine besonders einfache und kostengünstige Variantenbildung des Gehäuses, und das ohne dass für jede Variante des Gehäuses eine eigene Form und/oder oder ein eigenes Werkzeug vorgesehen sein müsste. Vielmehr kann für zumindest im Wesentlichen jede Variante (Längenvariante) des Gehäuses ein gemeinsames Werkzeug verwendet werden. Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Baukastensystem eine Mehrzahl von Formmodulzwischenteilen unterschiedlicher, gemäß Baukastensystem definierter Längserstreckung, von welchen wahlweise in Abhängigkeit von der auszubildenden Längserstreckung des Gehäuses keines oder zumindest eines zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil anzuordnen ist. Dadurch ist eine besonders hohe Vielzahl an Varianten des Gehäuses auf kostengünstige Weise darstellbar. Je nach Anforderungen und Anwendungsfall können mittels des erfindungsgemäßen Baukastensystems somit beispielsweise kein, ein, zwei, drei oder mehrere der Formmodulzwischenteile zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil angeordnet werden, so dass das Gehäuse und dessen Aufnahmeraum entsprechend kürzer oder länger (größere Längserstreckung) ausgebildet werden kann.
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Die Teile des Baukastensystems, das heißt die Formmodulteile und die Formmodulzwischenteile, stellen somit Standardmodule dar, welche vor dem eigentlichen Gießverfahren, das heißt vor dem Beaufschlagen der Teile mit dem Gießwerkstoff, miteinander gefügt werden. Dabei werden die Teile beispielsweise miteinander verklebt, so dass diese während des Gießens zusammenhalten und das Gehäuse hinsichtlich seiner Geometrie gewünscht auszubilden ist. Durch das Fügen der einzelnen Teile des Baukastensystem ist somit ein Gesamtformteil geschaffen, welches mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt wird und an dessen Stelle der Gießwerkstoff tritt. Das Gesamtformteil entspricht dabei zumindest im Wesentlichen der Geometrie des als Gussbauteil ausgebildeten fertigen Gehäuses gegebenenfalls inkl. des geschilderten Aufmaßes zur Kompensation des Schwindmaßes infolge von Schrumpfungen beim Abkühlen des Gießwerkstoffes.
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Nach dem Beaufschlagen des Gesamtformteils mit dem Gießwerkstoff, was als Abguss bezeichnet wird, ist das Gehäuse mit seiner definierten Geometrie insbesondere hinsichtlich seiner Länge ausgebildet. Hinsichtlich der Längserstreckung (Länge) des Gehäuses sind dabei mittels des erfindungsgemäßen Baukastensystems eine Vielzahl von Varianten auf kostengünstige Weise darstellbar, indem je nach Anwendungsfall und Anforderung kein, ein oder mehrere der Formmodulzwischenteile zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil vor dem Beaufschlagen der Teile mit dem Gießwerkstoff angeordnet werden.
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Das erfindungsgemäße Baukastensystem ist besonders vorteilhaft bei einem so genannten Verlorener-Schaum-Gießverfahren einsetzbar. Beim Verlorener-Schaum-Gießverfahren (Lost-Foam-Gießverfahren) tritt dabei der Gießwerkstoff beim Beaufschlagen der Formmodulteile und des gegebenenfalls vorgesehenen Formmodulzwischenteils an die Stelle dieser. Die Formmodulteile und gegebenenfalls das wenigstens eine Formmodulzwischenteil sind bei dem Verlorener-Schaum-Gießverfahren zumindest im Wesentlichen aus einem Schaum, insbesondere einem Kunststoffschaum, ausgebildet und ermöglichen die zeit- und kostengünstige Darstellung des Gehäuses. Alternativ ist jedoch auch denkbar die Formmodulteile aus jedem anderen möglichen Werkstoff auszugestalten, beispielsweise mittels Wachsmodellen. Ferner ermöglicht das Verlorener-Schaum-Gießverfahren die Darstellung geringer Wandstärken sowie relativ komplexer Geometrien. Dies hält einerseits das Gewicht des Gehäuses und damit des gesamten Elektromotors gering. Andererseits kann das Gehäuse mit einem nur geringen Materialaufwand hergestellt werden, was auch die Kosten zur Herstellung des Gehäuses in einem geringen Rahmen hält.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mittels des ersten Formmodulteils und/oder mittels des zweiten Formmodulteils eine jeweilige Kanalanordnung mit wenigstens einem Kanal, insbesondere zur Führung von Kühlmittel, ausbildbar. Dabei ist bevorzugt mittels des Formmodulzwischenteils eine weitere Kanalanordnung mit wenigstens einem Kanal, insbesondere zur Führung von Kühlmittel ausbildbar, welcher mit dem Kanal der entsprechenden Kanalanordnung des ersten und/oder des zweiten Formmodulteils fluidisch verbindbar ist. Mit anderen Worten weist wenigstens eines der Formmodulteile sowie das wenigstens eine Formmodulzwischenteil entsprechende Geometrien zur Ausbildung des jeweiligen Kanals auf, in welchem beim ausgebildeten Gehäuse das Kühlmittel zu führen ist, um so den Elektromotor zu kühlen.
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Bei dem ausgebildeten Gehäuse sind die Kanäle der Kanalanordnung dabei fluidisch miteinander verbunden, so dass das Kühlmittel zwischen den Kanälen der Kanalanordnungen überströmen kann. Dadurch muss nicht jedem der Kanäle der Kanalanordnungen ein eigener fluidischer Anschluss zugeordnet sein, um jeden Kanal bzw. jede Kanalanordnung einzeln mit dem Kühlmittel zu versorgen. Vielmehr kann beispielsweise eines der Formmodulteile einen entsprechenden, fluidisch mit seiner Kanalanordnung verbundenen Anschluss aufweisen, über welchen der Kanal der Kanalanordnung dieses Formmodulteils mit Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, zu versorgen ist. Da auch der Kanal des Formmodulzwischenteils (bzw. eines entsprechenden, durch das Formmodulzwischenteil auszubildenden Gehäuseteils des Gehäuses) fluidisch mit dem Kanal der Kanalanordnung des Formmodulteils (bzw. eines mittels des Formmodulteils auszubildenden Gehäuseteils des Gehäuses) verbunden ist, kann über den Anschluss des Formmodulteils bzw. des entsprechenden Gehäuseteils auch der Kanal der Kanalanordnung des Formmodulzwischenteils mit dem Kühlmittel versorgt werden.
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Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Baukastensystem die Integration der Kühlkanäle in das auszubildende Gehäuse ermöglicht. Dabei ist auch entsprechend der Variantenbildung des Gehäuses eine entsprechende Variantenbildung der Kanäle der Kühlanordnungen darstellbar, wobei die Kanäle der entsprechenden Längserstreckung (Länge) des Gehäuses durch das Verwenden keines, eines oder mehrerer Formmodulzwischenteile ebenso variabel und bedarfsgerecht hinsichtlich ihrer Längserstreckung (Länge) ausgebildet werden können. Mit anderen Worten beeinträchtigt das Vorsehen der Kühlkanäle der Kühlanordnungen die einfache, zeit- und kostengünstige Darstellung von unterschiedlichen Varianten des Gehäuses insbesondere hinsichtlich dessen Länge nicht. Vielmehr geht mit der Variantenbildung des Gehäuses die Variantenbildung der Kanäle einher infolge deren Integration in das Gehäuse.
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Durch die fluidische Verbindung der Kanäle bei dem ausgebildeten Gehäuse ist beispielsweise wenigstens ein Kühlkreislauf geschaffen, so dass das Gehäuse und der Elektromotor besonders effizient gekühlt werden können. Die Führung des Kühlmittels erfolgt durch die entsprechende Ausgestaltung der Kanäle. Beispielsweise sind die Kanäle meanderförmig oder spiralförmig ausgestaltet und angeordnet.
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Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens einen Aufnahmeraum aufweisenden Gehäuses eines Elektromotors, welcher insbesondere zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, ausgebildet ist. Die eingangs dargestellten weiteren Anwendungsmöglichkeiten sind dabei in analoger Weise denkbar, insbesondere ein stationärer Betrieb des Elektromotors, Anwendung des Gehäuses für eine Brennstoffzelle oder auch Betrieb des Elektromotors als Generator in sowohl stationärem als auch mobilem Betrieb. Das Gehäuse wird dabei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein Gießverfahren hergestellt, bei welchem in der kürzesten Ausgestaltung des Gehäuses ein erstes Formmodulteil und ein in Längserstreckungsrichtung des auszubildenden Gehäuses gegenüber dem ersten Formmodulteil angeordnetes zweites Formmodulteil zusammengefügt und mit einem Gießwerkstoff beaufschlagt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird wenigstens ein Formmodulzwischenteil wahlweise in Abhängigkeit von der auszubildenden Längserstreckung des Gehäuses zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil modular angeordnet. Zur Ausbildung des Gehäuses mit dem Aufnahmeraum werden die Formmodulteile zusammengefügt und mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Darstellung unterschiedlicher Varianten des Gehäuses insbesondere hinsichtlich dessen Längserstreckung (Länge). So kann das Gehäuse und damit der Elektromotor auf unterschiedliche Anwendungsfälle und Anforderungen bedarfsgerecht angepasst werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt das modulare Baukastensystem des ersten Aspekts der Erfindung verwendet, welches die Formmodulteile und das wenigstens eine Formmodulzwischenteil als Standardmodule bevorzugt in Form von Verlorener-Schaum-Formteile umfasst. Diese Standardmodule werden derart miteinander kombiniert, dass auf vorteilhafte und einfache Art und Weise eine entsprechende Bauteilfamilie mit unterschiedlichen Varianten des als Gussgehäuse ausgebildeten Gehäuses für Elektromotoren hergestellt werden kann. Diese Bauteilfamilie der Gehäuse ist dann für eine entsprechende Elektromotorenfamilie einsetzbar, welche sich insbesondere durch einen gemeinsamen, das heißt gleichen, Statoraußendurchmesser auszeichnen. Dabei unterscheiden sich die Elektromotoren und damit ihre jeweiligen Gehäuse der Gehäusefamilie hinsichtlich ihrer Länge, so dass je nach Leistungsbedarf der entsprechende Elektromotor mit dem entsprechenden Gehäuse modular ausgebildet und eingesetzt werden kann. Diese unterschiedlichen Varianten an Elektromotoren und insbesondere an Gehäusen sind dabei kostengünstig durch ein gemeinsames Gusswerkzeug herstellbar. Dies bedeutet, dass nicht für jede Variante ein eigenständiges Werkzeug vonnöten ist. Dies hält die Kosten zur Herstellung der Gehäuse und damit der Elektromotoren gering.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a–1c jeweils eine schematische Perspektivansicht eines Gehäuses eines Elektromotors zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs, wobei sich die Gehäuse hinsichtlich ihrer Länge unterscheiden und gleiche erste und zweite Gehäuseteile umfassen, zwischen welchen je nach Länge eine unterschiedliche Anzahl an weiteren Gehäuseteilen vorgesehen ist; und
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2 eine schematische und perspektivische Ansicht eines modularen Baukastensystems zur Ausbildung unterschiedlicher Varianten des Gehäuses des Elektromotors gemäß den 1a–1c.
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Die 1a–1c zeigen jeweils ein Gehäuse 10 eines Elektromotors, welcher zum Antreiben eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Elektrofahrzeugs dient und gleichzeitig auch im Generatorbetrieb zur Energierückgewinnung der Bremsenergie (Rekuperation) Verwendung findet. Die Gehäuse 10 umfassen dabei jeweils ein erstes Gehäuseteil 12, wobei die Gehäuseteile 12 der Gehäuse 10 zumindest im Wesentlichen gleich sind. Ferner umfassen die Gehäuse 10 jeweils ein zweites Gehäuseteil 14, wobei die Gehäuseteile 14 der Gehäuse 10 zumindest im Wesentlichen gleich sind. Die Gehäuseteile 12 und 14 sind dabei jeweils als miteinander einstückiges Gussgehäuse ausgebildet.
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Wie den 1a–1c zu entnehmen ist, unterscheiden sich die Gehäuse 10 insbesondere hinsichtlich ihrer Längserstreckung (Länge) gemäß einem Richtungspfeil 16. Dabei ist das Gehäuse 10 gemäß 1b länger als das Gehäuse 10 gemäß 1a. Das Gehäuse 10 gemäß 1c ist länger als das Gehäuse 10 gemäß 1b und als das Gehäuse 10 gemäß 1a. Zur Darstellung dieser unterschiedlichen Längenvarianten sind zwischen dem ersten und den zweiten Gehäuseteil 12 und 14 eine unterschiedliche Anzahl und/oder Längserstreckung an Zwischenringen 18 der Gehäuse 10 angeordnet.
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Bei dem Gehäuse 10 gemäß 1a ist beispielsweise zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 und dem zweiten, in Längserstreckungsrichtung des Gehäuses 10 gemäß dem Richtungspfeil 16 gegenüber dem ersten Gehäuseteil 12 angeordneten Gehäuseteil 14 lediglich ein kurzer Zwischenring 18 von 20 mm Länge angeordnet. Die Gehäuseteile 12 und 14 und der Zwischenring 18 sind dabei einstückig miteinander ausgebildet.
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Bei dem Gehäuse 10 gemäß 1b ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 und dein zweiten Gehäuseteil 14 beispielsweise ein Zwischenringe 18 von 60 mm Länge angeordnet, während bei dem Gehäuse 10 gemäß 1c zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 und dem zweiten Gehäuseteil 14 beispielsweise zwei Zwischenringe 18 von 60 mm Länge angeordnet sind. Die Gehäuseteile 12 und 14 und die Zwischenringe 18 sind dabei ebenso einstückig miteinander ausgebildet.
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Die Gehäuse 10 bzw. die Gehäuseteile 12 und 14 und die Zwischenringe 18 werden dabei durch ein so genanntes Verlorener-Schaum-Gießverfahren (Lost-Foam-Gießverfahren) unter Verwendung eines modularen Baukastensystems 20 (2) hergestellt.
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Das modulare Baukastensystem 20 dient somit zur Herstellung einer entsprechenden Bauteilfamilie von Gehäusen 10, welche sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Länge unterscheiden. Somit umfasst die Bauteilfamilie eine hohe Anzahl an Varianten des Gehäuses 10, welche durch die Verwendung des modularen Baukastensystems 20 kostengünstig herstellbar sind.
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Das Baukastensystem 20 umfasst ein erstes Formmodulteil 22 sowie ein in Längserstreckungsrichtung des auszubildenden Gehäuses 10 gegenüber des ersten Formmodulteils 22 angeordnetes zweites Formmodulteil 24. Das Baukastensystem 20 umfasst ferner zumindest ein Formmodulzwischenteil 26, welches wahlweise in Abhängigkeit von der auszubildenden Längserstreckung (Länge) des Gehäuses 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Formmodulteil 22 und 24 modular anzuordnen und zur Ausbildung des Gehäuses 10 mit einem Gießwerkstoff ebenso wie die Formmodulteile 22 und 24 zu beaufschlagen ist.
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Die Formmodulteile 22 und 24 und das Formmodulzwischenteil 26 stellen somit definierte Standardmodule dar, welche als Verlorener-Schaum-Modelle (Lost-Foam-Modelle) fungieren und mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt werden. Dies bedeutet, dass der Gießwerkstoff beim Gießen an die Stelle der Standardmodule tritt, welche beim Gießen beispielsweise geschmolzen und/oder verbrannt werden. Die Standardmodule sind dabei aus einem Kunststoffschaum ausgebildet und ermöglichen die kostengünstige Herstellung des Gehäuses 10 in dessen unterschiedlichen Varianten. Durch die unterschiedlichen Längen des Gehäuses 10 ist auch ein Aufnahmevolumen eines durch das Gehäuse 10 zumindest bereichsweise begrenzende Aufnahmeraum des Gehäuses 10 bedarfsgerecht ausbildbar. Der Aufnahmeraum dient dabei dazu, elektrische Bauteile des Elektromotors wie beispielsweise einen Stator und einen relativ dazu bewegbaren Rotor aufzunehmen. So kann der Elektromotor an unterschiedliche Anforderungen und Anwendungsfalle insbesondere hinsichtlich seiner Leistung angepasst werden.
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Das durch das erste Formmodulteil 22 dargestellte Standardmodul des Baukastensystems 20 weist Anschlussgeometrien 27 mit Befestigungsflanschen 28 auf, welche beispielsweise in Umfangsrichtung des Formmodulteils 12 gemäß einem Richtungspfeil 30 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dabei sind beispielsweise vier Befestigungsflansche 28 vorgesehen, welche paarweise einen Winkelabstand von zumindest im Wesentlichen von 90° aufweisen. Davon abweichend kann das Baukastensystem 20 jedoch auch unterschiedliche erste Formmodulteile 22 aufweisen, welche sich beispielsweise hinsichtlich der Anzahl und/oder der Anordnung der Befestigungsflansche 28 voneinander unterscheiden. Über die Befestigungsflansche 28 kann das Gehäuse 10 und damit der Elektromotor an dem Elektrofahrzeug gehalten und beispielsweise in einem Motorraum befestigt werden. Infolge der unterschiedlichen Varianten der Befestigungsflansche 28 kann das Gehäuse 10 an unterschiedliche, vorgegebene Befestigungsgeometrien angepasst werden.
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Das Standardmodul in Form des zweiten Formmodulteils 24 weist Anschlüsse 32 auf, welche mit wenigstens einem, in der 2 nicht erkennbaren, Kanal einer Kanalanordnung des Formmodulteils 24 fluidisch verbunden sind. Durch die Anschlüsse 32 und die entsprechende Kanalanordnung weist auch das entsprechende Gehäuseteil 14 die Anschlüsse 32 und die Kanalanordnung auf, so dass die Kanalanordnung des Gehäuseteils 14 über die Anschlüsse 32 mit einem Kühlmittel zu versorgen ist.
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Auch das Formmodulteil 22 und damit das dazu korrespondierende Gehäuseteil 12 weisen eine, in der 2 erkennbare, Kanalanordnung 34 auf, welche bei dem Gehäuse 10 fluidisch mit der Kanalanordnung des Gehäuseteils 12 verbunden ist. So kann auch die Kanalanordnung 34 und deren wenigstens einer Kanal über die Kanalanordnung des Formmodulteils 24 bzw. des Gehäuseteils 14 und dessen Kanal über die Anschlüsse 32 mit dem Kühlmittel versorgt werden.
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Das Baukastensystem 20 umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von Formmodulzwischenteilen 26, welche sich hinsichtlich ihrer Längserstreckung (Länge) unterscheiden können. Bevorzugt weisen die Formmodulzwischenteile 26 eine jeweilige Längserstreckung von zumindest im Wesentlichen 20 mm, 30 mm und zumindest im Wesentlichen 60 mm auf. Davon unterschiedliche Längen der Formmodulzwischenteile 26 sind dabei ohne weiteres möglich.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, weist auch das Formmodulzwischenteil 26 eine Kanalanordnung 36 mit Kanälen auf, so dass auch die zu dem Formmodulzwischenteil 26 korrespondierende Zwischenringe 18 die Kanalanordnung 36 mit wenigstens einem Kanal aufweisen. Bei dem Gehäuse 10 sind dabei die Kanalanordnungen 34 und 36 und die Kanalanordnung des Formmodulteils 24 bzw. des dazu korrespondierenden Gehäuseteils 14 fluidisch miteinander verbunden. Dadurch können die Kanäle des Gehäuses 10 über die Anschlüsse 32 mit dem Kühlmittel versorgt werden, so dass der Elektromotor effizient gekühlt werden kann. Durch die fluidische Verbindung der Kanäle ist es dabei vermieden, dass die Gehäuseteile 12 und 14 sowie die Zwischenringe 18 jeweils wenigstens einen eigenen Anschluss aufweisen müssen, über welchen die jeweiligen Kanäle mit dem Kühlmittel zu versorgen wären.
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Die Standardmodule in Form der Formmodulteile 22 und 24 und des bzw. der Formmodulzwischenteile 26 werden nun derart miteinander kombiniert, dass auf vorteilhafte und einfache Art und Weise die entsprechenden und sich hinsichtlich der Länge unterscheidenden Varianten des Gehäuses 10 und damit die entsprechende Bauteilfamilie der als Gussgehäuse ausgebildeten Gehäuse 10 für Elektromotoren hergestellt werden kann.
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In seiner kürzesten Länge weist das Gehäuse 10 lediglich die Gehäuseteile 12 und 14 auf. Zum Herstellen dieses Gehäuses 10 werden dabei lediglich die Formmodulteile 22 und 24 verwendet, einander gegenüberliegend angeordnet und miteinander gefügt, beispielsweise geklebt. Anschließend werden die Formmodulteile 22 und 24 mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt, was als Abguss bezeichnet wird. Nach dem Abguss ist das vollständige Gehäuse 10 mit den Gehäuseteilen 12 und 14 mit einer definierten Geometrie und Länge und den integrierten, geschlossenen Kanälen zur Führung des Kühlmittels ausgebildet.
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Die Darstellung der unterschiedlichen Längen des Gehäuses 10 und damit die Darstellung der unterschiedlichen Varianten des Gehäuses 10 ist möglich durch die Verwendung des wenigstens einen Formmodulzwischenteils 26, so dass die dazu korrespondierenden Zwischenringe 18 ausgebildet werden. Je nach gewünschter Länge des Gehäuses 10 wird wenigstens ein Formmodulzwischenteil mit seiner geeigneten Länge (20 mm, 30 mm oder 60 mm) zwischen dem Formmodulteilen 22 und 24 angeordnet und mit diesem gefügt, beispielsweise verklebt. Dadurch ist eine positive Gussform (Gussmodell) dargestellt, welche wie eine durch lediglich die Formmodulteile 22 und 24 dargestellte positive Gussform (Gussmodell) mit dem Gießwerkstoff beaufschlagt wird und an deren Stelle der Gießwerkstoff tritt. Dies bedeutet, dass die positive Gussform die positive Geometrie des auszubildenden Gehäuses 10 zumindest im Wesentlichen aufweist. Ferner weist die Gussform gegebenenfalls ein so genanntes Aufmaß auf, wodurch ein Schwindmaß infolge eines Schrumpfens des Gießwerkstoffs bei dessen Abkühlung nach dem Gießen kompensiert werden kann. Dies bedeutet, dass nach Abkühlen des Gießwerkstoffs das Gehäuse 10 seine gewünschte Geometrie aufweist.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, ermöglicht die entsprechende Ausgestaltung der Formmodulteile 22 und 24 sowie des wenigstens einen Formmodulzwischenteils 26, dass die Standardmodule vor dem Fügen (Verkleben) miteinander, das heißt vor der Ausbildung der positiven Gussform, relativ zueinander um eine Drehachse 38, um welche auch der Rotor des Elektromotors relativ zum Stator und damit zum Gehäuse 10 drehbar ist, verdreht werden können. Entsprechend der Ausgestaltung der Anzahl und Lage der Kühlkanäle in den jeweiligen Formmodulteilen 22, 24, 26 empfiehlt es sich, die Verdrehmöglichkeit in entsprechenden Abstufungen vorzunehmen, beispielsweise 90°, 60°, 45° oder 30°, so dass die Formmodulteile 22, 24, 26 entsprechend einfach angeordnet und fluidisch miteinander verbunden werden können. Vorteilhaft können insbesondere die Formmodulteile 22 und 24 und das wenigstens eine Formmodulzwischenteil 26 in 60°-Stufen relativ zueinander vor dem Fügen verdreht werden. Durch die Verdrehmöglichkeit können insbesondere auch die Anschlüsse 32 relativ zu den Befestigungsflanschen 28 verdreht werden. Die Verdrehung kann jedoch ebenso in Abhängigkeit von entsprechenden Randbedingungen, insbesondere Bauraum- und Befestigungsbedingungen, des Elektromotors in jeglicher anderen Abstufung als den zuvor genannten erfolgen. Die genannten Vorteile ergeben sich jeweils in analoger Weise. Auf diese Art kann das Gehäuse 10 bedarfsgerecht an unterschiedliche Bauraumgegebenheiten angepasst werden, was zur Vermeidung und/oder zur Lösung von Package-Problemen insbesondere in einem Bereich wie einem Motorraum des Elektrofahrzeugs beiträgt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 12
- Gehäuseteil
- 14
- Gehäuseteil
- 16
- Richtungspfeil
- 18
- Zwischenringe
- 20
- Baukastensystem
- 22
- Formmodulteil
- 24
- Formmodulteil
- 26
- Formmodulzwischenteil
- 27
- Anschlussgeometrien
- 28
- Befestigungsflansch
- 30
- Richtungspfeil
- 32
- Anschluss
- 34
- Kanalanordnung
- 36
- Kanalanordnung
- 38
- Drehachse
