DE102013213433A1

DE102013213433A1 - Cooling system for direct current generator-electrical machine used in motor car, has barrier element that comprises leakage aperture provided at facing end of jacket, so that cooling medium flows from inlet region into outlet region

Info

Publication number: DE102013213433A1
Application number: DE201310213433
Authority: DE
Inventors: Johannes Weis; Christian Schäfer; Stefan MACKOWIAK; Sébastien Heitz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2014-08-28

Abstract

The system has housing (8) which is provided to retain stator with mounted cooling jacket (1), such that cavity filled with cooling medium is formed. The housing is provided with intake port (4) for in-taking medium into inlet region (5) and outlet port (7) for exhausting medium from outlet region (6). The jacket is connected with barrier element (2) to perform spatial separation of regions. The element is comprised with leakage aperture which is provided at facing end of jacket, so that portion of medium is flowed from inlet region into outlet region. An independent claim is included for the direct current generator-electrical machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine dynamoelektrische Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs aus Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine dynamoelektrische Maschine mit einem derartigen Kühlsystem. The invention relates to a cooling system for a dynamoelectric machine with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a dynamoelectric machine with such a cooling system.

Insbesondere dann, wenn eine kompakte Bauweise und eine damit verbundene hohe Energiedichte eines elektrischen Antriebs angestrebt werden, wird zur Entwärmung dynamoelektrischer Maschinen in der Regel die Flüssigkeitskühlung eingesetzt. Ein typisches Anwendungsfeld, bei dem die Kompaktheit eines elektrischen Antriebs eine besonders große Rolle spielt, ist die Elektromobilität. Aufgrund des begrenzten Bauraums im Kraftfahrzeug wird hier eine besonders hohe Leistungsdichte der zum Antrieb verwendeten Traktionsmaschine angestrebt. In particular, when a compact design and an associated high energy density of an electric drive are sought, the liquid cooling is used for cooling of dynamoelectric machines usually. A typical field of application in which the compactness of an electric drive plays a particularly important role is electromobility. Due to the limited installation space in the motor vehicle, a particularly high power density of the traction machine used for the drive is sought here.

So ist aus der DE 10 2008 014 386 A1 eine elektrische Maschine mit einem Flüssigkeitskühlsystem bekannt, welches die Merkmale gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist. Zur Entwärmung des Stators ist an dessen Außenumfang ein Kühlmantel montiert. Von dem Kühlmittel radial beabstandet befindet sich ein Gehäuse zur Aufnahme des Stators mit dem montierten Kühlmantel. Zwischen Gehäuse und Kühlmantel befindet sich ein Hohlraum, der in Umfangsrichtung mit einem Kühlmedium durchströmt werden kann. So is out of the DE 10 2008 014 386 A1 an electric machine having a liquid cooling system, which has the features according to the preamble of patent claim 1. For cooling the stator, a cooling jacket is mounted on its outer circumference. Radially spaced from the coolant is a housing for receiving the stator with the mounted cooling jacket. Between housing and cooling jacket is a cavity which can be flowed through in the circumferential direction with a cooling medium.

Bei dem aus DE 10 2008 014 386 A1 bekannten Kühlsystem wird vorgeschlagen, ein Einlassloch für das Kühlmedium von einem Auslassloch durch eine Sperrplatte zu trennen, um einen Strom von Kühlfluid um 360 Grad rund um einen Umfang des Hohlraums zu fördern. At the DE 10 2008 014 386 A1 Prior art cooling system is proposed to separate an inlet hole for the cooling medium from an outlet hole through a blocking plate to promote a flow of cooling fluid through 360 degrees around a circumference of the cavity.

Der Kühlmantel wird in der Regel in Form eines Pressverbandes mit dem Stator verbunden. Hierdurch ist ein guter Wärmeübergang von dem Statorblechpaket auf den Kühlmantel sichergestellt. Darüber hinaus wird durch den Pressverband die Übertragung des Drehmomentes zu den tragenden Elementen sichergestellt.The cooling jacket is usually connected in the form of a press fit with the stator. This ensures a good heat transfer from the stator lamination stack to the cooling jacket. In addition, the transfer of torque to the load-bearing elements is ensured by the interference fit.

Kühlmantel und Gehäuse sind bei bekannten dynamoelektrischen Maschinen in der Regel nicht aus demselben Material gefertigt. Entsprechend ergeben sich bei diesen beiden Komponenten auch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies kann dazu führen, dass der mit dem Kühlmantel versehene Stator zusammen mit dem Gehäuse bei Raumtemperatur zwar einen Pressverband bildet, dieser Pressverband jedoch bei steigender Temperatur im Betrieb der elektrischen Maschine in einen Spielsitz übergeht. Cooling jacket and housing are usually not made of the same material in known dynamoelectric machines. Accordingly, these two components also have different thermal expansion coefficients. This can lead to the fact that the stator provided with the cooling jacket forms a press fit together with the housing at room temperature, but this press fit into a playful seat with increasing temperature during operation of the electric machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive Kühlung dynamoelektrischer Maschinen in allen Betriebszuständen kostengünstig zu ermöglichen.The invention has for its object to enable effective cooling of dynamoelectric machines in all operating conditions cost.

Diese Aufgabe gelingt durch ein Kühlsystem für eine dynamoelektrische Maschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Ein derartiges Kühlsystem umfasst zunächst einen Kühlmantel, der zur Montage auf einem Außenumfang eines Statorblechpaketes einer dynamoelektrischen Maschine vorgesehen ist. Eine derartige Montage geschieht insbesondere in Form eines Presssitzes, beispielsweise durch ein thermisches Schrumpfverfahren. This object is achieved by a cooling system for a dynamoelectric machine with the features according to claim 1. Such a cooling system initially comprises a cooling jacket, which is provided for mounting on an outer periphery of a stator lamination of a dynamoelectric machine. Such an assembly takes place in particular in the form of a press fit, for example by a thermal shrinking process.

Ferner umfasst das Kühlsystem ein Gehäuse zur Aufnahme des Stators mit dem montierten Kühlmantel. Nach der Aufnahme des mit dem Kühlmantel versehenen Stators verbleibt in radialer Richtung ein Hohlraum zwischen der Außenwandung des Kühlmantels und einer Innenwandung des Gehäuses. Dieser Hohlraum dient im Betrieb der dynamoelektrischen Maschine der Aufnahme eines flüssigen Kühlmediums. Furthermore, the cooling system comprises a housing for receiving the stator with the mounted cooling jacket. After receiving the provided with the cooling jacket stator remains in the radial direction, a cavity between the outer wall of the cooling jacket and an inner wall of the housing. During operation of the dynamoelectric machine, this cavity serves to receive a liquid cooling medium.

Ferner enthält das Gehäuse eine Einlassöffnung zum Einlass des Kühlmediums in einen Einlassbereich und eine Auslassöffnung zum Auslass des Kühlmediums aus einem Auslassbereich des Hohlraums. Zwischen dem besagten Einlassbereich und dem Auslassbereich befindet sich ein insbesondere axial verlaufendes Barriereelement, welches Einlassbereich und Auslassbereich voneinander trennt. Furthermore, the housing includes an inlet opening for the inlet of the cooling medium into an inlet area and an outlet opening for outlet of the cooling medium from an outlet area of the cavity. Between the said inlet region and the outlet region there is a particularly axially extending barrier element, which separates the inlet region and the outlet region from one another.

Die Anordnung kann vorteilhafterweise derartig ausgebildet sein, dass das durch die Einlassöffnung in den Hohlraum eingebrachte Kühlmedium nahezu vollständig in Umfangsrichtung durch den Hohlraum um den Stator herumfließt und schließlich an der Auslassöffnung den Hohlraum wieder verlässt, um beispielsweise die aufgenommene Wärme an einem externen Wärmetauscher wieder abzugeben. The arrangement may advantageously be designed such that the cooling medium introduced into the cavity through the inlet opening flows almost completely in the circumferential direction through the cavity around the stator and finally leaves the cavity at the outlet opening in order, for example, to release the absorbed heat to an external heat exchanger ,

Um zu verhindern, dass das Kühlmedium auf dem kürzesten Weg direkt von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung fließt, ohne hierbei den kompletten Stator der dynamoelektrischen Maschine zu umfließen, werden Einlass- und Auslassbereich durch das mit dem Kühlmantel verbundene Barriereelement räumlich voneinander getrennt. In order to prevent the cooling medium from flowing directly from the inlet opening to the outlet opening by the shortest route, without flowing around the entire stator of the dynamoelectric machine, the inlet and outlet areas are spatially separated by the barrier element connected to the cooling jacket.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass ein solches aus dem Stand der Technik bekanntes, lediglich mit dem Kühlmantel fest verbundenes Barriereelement nicht in jedem Betriebszustand eine sichere Sperre zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Kühlmediums darstellt. Vielmehr kommt es häufig zu einer Leckage, wenn beispielsweise durch Erwärmung der elektrischen Maschine die Verbindung zwischen Kühlmantel und Gehäuse einen Spielsitz bildet. The invention is based on the finding that such a barrier element, which is known from the prior art and is firmly connected only to the cooling jacket, does not constitute a secure barrier between the inlet region and the outlet region of the cooling medium in every operating state. Rather, it often comes to a leak, if, for example, by heating the electrical machine, the connection between the cooling jacket and housing forms a snug fit.

Erfindungsgemäß weist das Barriereelement nun mindestens eine Leckageöffnung an seinem dem Kühlmantel zugewandten Ende auf, durch die ein Teil des Kühlmediums vom Einlassbereich in den Auslassbereich strömen kann. Durch die Leckageöffnung wird gezielt ein Leckagestrom zwischen der Einlass- und der Auslassöffnung bewirkt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in Kühlmänteln vorgesehene Strömungsbarrieren in der Regel eine ausgesprochene Schwachstelle bei der Entwärmung dynamoelektrischer Maschinen darstellen. Unterhalb derartiger Barriereelemente bilden sich häufig lokale Hotspots, da an diesen Stellen die Kühlflüssigkeit keine Wärme abtransportieren kann. Durch die Leckageöffnungen am unteren Bereich der Barriereelemente wird das Problem der Hotspots jedoch vermieden. Die mindestens eine Leckageöffnung ist derartig angebracht, dass der Leckstrom des Kühlmittels beim Durchtritt durch die Barriere und somit durch die Leckageöffnung die Außenwandung des Kühlmantels radial unterhalb der Barriere berührt. Demnach wird durch den Leckagestrom effektiv eine Entwärmung unterhalb der Barriere bewirkt. Gemäß dem Stand der Technik fließt hingegen der spielsitzabhängige Leckagestrom oberhalb der Barriere an der Innenwandung des Gehäuses vorbei, wo er zur Entwärmung der dynamoelektrischen Maschine nichts beitragen kann. According to the invention, the barrier element now has at least one leakage opening at its end facing the cooling jacket, through which part of the cooling medium can flow from the inlet region into the outlet region. Through the leakage opening a leakage flow between the inlet and the outlet is selectively effected. The invention is based on the recognition that provided in cooling jackets flow barriers usually represent a pronounced vulnerability in the cooling of dynamoelectric machines. Underneath such barrier elements, local hotspots often form, since the cooling liquid can not dissipate heat at these locations. However, the leakage openings at the bottom of the barrier elements avoid the problem of hotspots. The at least one leakage opening is arranged such that the leakage flow of the coolant as it passes through the barrier and thus through the leakage opening contacts the outer wall of the cooling jacket radially below the barrier. Accordingly, the leakage current effectively causes a heat dissipation below the barrier. In contrast, according to the prior art, the clearance-dependent leakage current flows above the barrier past the inner wall of the housing, where it can contribute nothing to the cooling of the dynamoelectric machine.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird nicht nur eine Leckageöffnung, sondern werden mehrere über die axiale Länge des Barriereelementes verteilte Leckageöffnungen vorgesehen, sodass sich der Leckagestrom axial über die komplette Maschinenlänge verteilt. Bei der Berechnung der Anzahl der Öffnungen und der Größe der Öffnungen ist zu berücksichtigen, dass der Leckagestrom insgesamt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums entlang des Hauptstromes reduziert.In an advantageous embodiment of the invention not only a leakage opening, but a plurality of distributed over the axial length of the barrier element leakage openings are provided so that the leakage flow distributed axially over the entire machine length. When calculating the number of openings and the size of the openings, it should be taken into consideration that the leakage flow as a whole reduces the flow velocity of the cooling medium along the main flow.

Insbesondere um auch bei einem Spielsitz zwischen dem mit dem Kühlmantel versehenen Stator und dem Gehäuse eine optimale Kühlung zu gewährleisten, schlägt eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung vor, dass das Barriereelement derart gestaltet ist, dass es mit zunehmender Druckdifferenz des Kühlmediums im Einlass- und Auslassbereich gegen die Innenwandung des Gehäuses drückt. Mit anderen Worten weist das Barriereelement eine mit der Druckdifferenz des Kühlmediums im Einlassund Auslassbereich zunehmende Dichtfunktion auf, wodurch ein Leckagestrom entlang der Gehäuseinnnenwandung zuverlässig vermieden wird.In particular, in order to ensure optimal cooling even with a clearance between the provided with the cooling jacket stator and the housing, proposes an advantageous embodiment of the invention that the barrier element is designed such that it increases with increasing pressure difference of the cooling medium in the inlet and outlet pushes the inner wall of the housing. In other words, the barrier element has a sealing function that increases with the pressure difference of the cooling medium in the inlet and outlet regions, whereby a leakage flow along the inner wall of the housing is reliably avoided.

Eine solche durch die Druckdifferenz hervorgerufene Dichtfunktion kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise dadurch realisiert werden, dass sich das Barriereelement an einem dem Gehäuse zugewandten Ende an die Innenwandung des Gehäuses in Richtung des Einlassbereiches anschmiegt. Hierdurch wird ein Leckagestrom zwischen dem radial außen gelegenen Ende des Barriereelementes und der Innenwandung des Gehäuses bei zunehmender Spielpassung effektiv verhindert. Da die Barriere bei einem Pressverband zwischen Gehäuse und Kühlmantel genauso effektiv abdichtet wie bei einem Spielsitz, ist das Kühlsystem im Vergleich zum Stand der Technik sehr leicht dimensionierbar. Ohne die angesprochene druckabhängige Dichtfunktion liegt hingegen bei einer Spielpassung zwischen diesen beiden Elementen stets ein Leckagestrom an Kühlfluid vor, der vom Betriebszustand der elektrischen Maschine abhängt und dementsprechend ist bei der Auslegung des Kühlsystems schwer einkalkulierbar. Such a function caused by the pressure difference sealing function can be realized in an advantageous embodiment of the invention, for example, characterized in that the barrier element conforms to a housing end facing the inner wall of the housing in the direction of the inlet region. As a result, a leakage current between the radially outer end of the barrier element and the inner wall of the housing is effectively prevented with increasing clearance. Since the barrier with a press fit between housing and cooling jacket seals as effectively as a game seat, the cooling system is compared to the prior art very easily dimensioned. Without the mentioned pressure-dependent sealing function, on the other hand, there is always a leakage flow of cooling fluid in the case of a clearance fit between these two elements, which depends on the operating state of the electrical machine and accordingly is difficult to calculate in the design of the cooling system.

Die Dichtfunktion gelingt in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung dadurch besonders einfach, dass das Barriereelement eine elastische Struktur zumindest im Bereich des dem Gehäuse zugewandten Endes aufweist, die durch besagte Druckdifferenz an die Innenwandung des Gehäuses anpressbar ist. Ein solches elastisches Element kann beispielsweise eine weiche Gummilippe darstellen, die das Spiel zwischen Gehäuse und Kühlmantel unter Extrembedingungen ausgleicht. The sealing function succeeds in a further advantageous embodiment of the invention is particularly simple in that the barrier element has an elastic structure at least in the region of the end facing the housing, which is pressed by said pressure difference to the inner wall of the housing. Such an elastic element may, for example, constitute a soft rubber lip which compensates for the play between the housing and the cooling jacket under extreme conditions.

Fertigungstechnisch besonders kostengünstig ist ein Barriereelement, welches als Spritzgussteil ausgebildet ist. Ein solches kann beispielsweise in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an den Kühlmantel angeklebt sein. Manufacturing technology is particularly cost-effective, a barrier element, which is designed as an injection molded part. Such an example can be glued to the cooling jacket in an advantageous embodiment of the invention.

Zur Realisierung der Dichtfunktion im radial außen liegenden Teil des Barriereelementes eignet sich insbesondere ein besonders elastischer Werkstoff. Andererseits wirkt in Umfangsrichtung des Kühlmantels eine aus der Druckdifferenz zwischen Einlass- und Auslassbereich resultierende Kraft auf das Barriereelement, die eine gewisse Festigkeit des Barriereelementes erforderlich macht, um dieses an einer fixen Position des Kühlmantels befestigt zu halten und eine ungewollte Deformation des gesamten Barriereelementes zu vermeiden. Um dies zu erzielen, ist eine Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, bei der das Barriereelement ein Basiselement aufweist, welches am Kühlmantel befestigt ist und aus einem weniger elastischen Material als das dem Gehäuse zugewandte Ende besteht. To realize the sealing function in the radially outer part of the barrier element, in particular, a particularly elastic material is suitable. On the other hand, in the circumferential direction of the cooling jacket, a force resulting from the pressure difference between the inlet and outlet areas acts on the barrier element, which requires a certain strength of the barrier element in order to keep it fixed at a fixed position of the cooling jacket and avoid unwanted deformation of the entire barrier element , To achieve this, an embodiment of the invention is advantageous in which the barrier element has a base element which is fastened to the cooling jacket and consists of a less elastic material than the end facing the housing.

Zur Befestigung des Barriereelementes am Kühlmantel ist eine formschlüssige Verbindung als Alternative zu einer stoffschlüssigen Verbindung ebenfalls möglich und in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mit umfasst. For fixing the barrier element on the cooling jacket a positive connection as an alternative to a material connection is also possible and in an advantageous embodiment of the invention includes.

Beim Einführen des mit dem Kühlmantel versehenen Stators in das Gehäuse hilft in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung eine Phase am Barriereelement an mindestens einer Stirnseite des Kühlmantels. When inserting the stator provided with the cooling jacket in the housing helps in an advantageous embodiment of the invention, a phase on the barrier element on at least one end face of the cooling jacket.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. Funktional gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following the invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the figures. Functionally equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 einen Kühlmantel mit einem Barriereelement gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, 1 a cooling jacket with a barrier element according to an embodiment of the invention,

2 einen Kühlmittelstrom entlang des Kühlmantels aus 1, 2 a coolant flow along the cooling jacket 1 .

3 einen Querschnitt durch einen Hohlraum im Bereich eines Barriereelementes, 3 a cross section through a cavity in the region of a barrier element,

4 einen Längsschnitt durch einen Hohlraum im Bereich des Barriereelementes nach 3, 4 a longitudinal section through a cavity in the region of the barrier element after 3 .

5 einen Längsschnitt durch einen Hohlraum mit einem Barriereelement in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und 5 a longitudinal section through a cavity with a barrier element in a further embodiment of the invention and

6 eine weitere Ausbildung eines Barriereelementes im Querschnitt. 6 a further embodiment of a barrier element in cross section.

1 zeigt einen Kühlmantel 1 mit einem Barriereelement 2 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. 2 zeigt einen Kühlmittelstrom 3, der bei einer Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen in Umfangsrichtung eines Stators einer elektrischen Maschine gerichtet ist. Der Kühlmittelstrom wird radial innenseitig durch die Außenwandung des Kühlmantels 1 begrenzt und radial außenseitig durch die Innenwandung eines hier nicht dargestellten, den Kühlmantel 1 umschließenden Gehäuses. Das Kühlmittel wird zunächst durch eine Einlassöffnung 4, die hier nur schematisch dargestellt ist, in einen Einlassbereich 5 des Hohlraums eingelassen. Der Kühlmittelstrom 3 fließt nun vom Einlassbereich 5 entlang des Umfangs der elektrischen Maschine ohne Richtungsumkehr in den Auslassbereich 6 und von dort aus der Auslassöffnung 7 wieder aus dem Hohlraum hinaus. Zwischen der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 7 verhindert das Barriereelement 2, dass der Kühlmittelstrom 3 auf dem kürzesten Weg von der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 7 fließt und somit nicht den kompletten Maschinenumfang durchläuft. 1 shows a cooling jacket 1 with a barrier element 2 according to an embodiment of the invention. 2 shows a coolant flow 3 which is directed in an embodiment of the invention substantially in the circumferential direction of a stator of an electric machine. The coolant flow is radially inwardly through the outer wall of the cooling jacket 1 limited and radially on the outside by the inner wall of a cooling jacket, not shown here 1 enclosing housing. The coolant is initially through an inlet port 4 , which is shown here only schematically, in an inlet area 5 taken in the cavity. The coolant flow 3 now flows from the inlet area 5 along the circumference of the electric machine without reversing direction in the outlet area 6 and from there the outlet opening 7 out of the cavity again. Between the inlet opening 4 and the outlet opening 7 prevents the barrier element 2 in that the coolant flow 3 the shortest way from the inlet 4 to the outlet opening 7 flows and thus does not go through the entire machine scope.

Das Barriereelement 2 ist fest mit dem Kühlmantel 1 verbunden. Der Kühlmantel 1 wird auf ein Statorblechpaket der dynamoelektrischen Maschine aufgeschrumpft. Im Anschluss wird das Statorblechpaket gemeinsam mit dem Kühlmantel 1 und dem darauf befestigten Barriereelement 2 in ein Gehäuse gefügt. The barrier element 2 is fixed to the cooling jacket 1 connected. The cooling jacket 1 is shrunk onto a stator lamination stack of the dynamoelectric machine. Subsequently, the laminated stator core is joined together with the cooling jacket 1 and the barrier element mounted thereon 2 put in a case.

3 zeigt einen Querschnitt durch einen Hohlraum im Bereich eines Barriereelementes 2. Das Barriereelement 2 befindet sich zwischen dem Einlassbereich 5 und dem Auslassbereich 6 des Hohlraums. Dargestellt ist ein Zustand, in dem kein Kühlmittelstrom stattfindet und somit auch kein Druckunterschied zwischen dem Einlassbereich 5 und dem Auslassbereich 6 vorliegt. Der durch ein Gehäuse 8 und den Kühlmantel 1 in radialer Richtung begrenzte Hohlraum hat in radialer Richtung eine Breite, die größer ist als die Ausdehnung des Barriereelementes 2 in radialer Richtung. Zwischen dem Kühlelement 1 und dem daran befestigten Barriereelement 2 und dem Gehäuse 8 herrscht demnach ein Spielsitz, der einen Spalt 9 radial oberhalb des Barriereelementes 2 zur Folge hat. Dieser Spalt 9 existiert jedoch nur, solange zwischen dem Einlassbereich 5 und dem Auslassbereich 6 kein Druckunterschied vorliegt. Bei einem forcierten Kühlmittelstrom ist der Druck im Einlassbereich 5 jedoch größer als im Auslassbereich 6. 3 shows a cross section through a cavity in the region of a barrier element 2 , The barrier element 2 is located between the inlet area 5 and the outlet area 6 of the cavity. Shown is a state in which no coolant flow takes place and thus no pressure difference between the inlet area 5 and the outlet area 6 is present. The through a housing 8th and the cooling jacket 1 in the radial direction limited cavity has a width in the radial direction, which is greater than the extent of the barrier element 2 in the radial direction. Between the cooling element 1 and the barrier element attached thereto 2 and the housing 8th Therefore, there is a seat that has a gap 9 radially above the barrier element 2 entails. This gap 9 however, exists only as long as between the inlet area 5 and the outlet area 6 there is no pressure difference. For a forced coolant flow, the pressure is in the inlet area 5 however larger than in the outlet area 6 ,

Das Barriereelement besitzt an seinem dem Gehäuse 8 zugwandten Ende 10 eine gewisse Elastizität, die es erlaubt, besagtes Ende 10 gegen die Innenwand des Gehäuses 8 zu drücken, sodass sich das Ende 10 dort anschmiegt und den Spalt 9 abdichtet. Dieses Anschmiegen wird dadurch ausgelöst, dass der Druck im Einlassbereich 5 größer ist als der Druck im Auslassbereich 6. Derartige Druckverhältnisse liegen jedoch automatisch vor, sobald beispielsweise von einer Pumpe der Kühlmittelstrom von der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 7 forciert wird. The barrier element has at its the housing 8th zugwandten end 10 a certain elasticity that allows it, said end 10 against the inner wall of the housing 8th to push, so that is the end 10 clings there and the gap 9 seals. This nestling is triggered by the pressure in the inlet area 5 greater than the pressure in the outlet area 6 , However, such pressure conditions are automatically present as soon as, for example, by a pump, the coolant flow from the inlet opening 4 to the outlet opening 7 is forced.

4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hohlraum im Bereich des Barriereelementes 2 nach 3. Das Barriereelement 2 besitzt an seinem radial nach innen gerichteten Ende zwei Leckageöffnungen 11. Diese bilden einen Bypass zwischen dem Einlassbereich 5 und dem Auslassbereich 6. Auf diese Art und Weise gelangt unter dem Barriereelement 2 ein definierter Leckagestrom direkt von der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 7, ohne den kompletten Maschinenumfang zu umlaufen. Die Leckageöffnungen 11 bewirken eine Kühlung der Maschine unterhalb des Barriereelementes 2 und verhindern auf diese Art und Weise gefährliche Hotspots. 4 shows a longitudinal section through a cavity in the region of the barrier element 2 to 3 , The barrier element 2 has two leakage openings at its radially inward end 11 , These form a bypass between the inlet area 5 and the outlet area 6 , In this way passes under the barrier element 2 a defined leakage flow directly from the inlet opening 4 to the outlet opening 7 without revolving around the entire machine circumference. The leakage openings 11 cause cooling of the machine below the barrier element 2 and thus prevent dangerous hotspots.

Das Barriereelement 2 umfasst an einem stirnseitigen Ende zudem eine Phase 12, die die Montage des Kühlmantels 1 im Gehäuse 8 erleichtert. Die Leckage, die diese Phase 12 zur Folge hat, ist bei der Auslegung des Kühlmittelkreislaufes zu vernachlässigen. The barrier element 2 also includes a phase at one end 12 that the assembly of the cooling jacket 1 in the case 8th facilitated. The leakage that this phase 12 has to be neglected in the design of the coolant circuit.

5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hohlraum mit einem Barriereelement 2 in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Im Unterschied zu der Ausgestaltungsform gemäß 4 sind hier mehrere in axialer Richtung entlang des Barriereelementes 2 verteilte Leckageöffnungen 11 vorgesehen. Auf diese Art und Weise wird der Leckagestrom gegenüber der Ausführung nach 4 vergrößert. Die Kühlung unterhalb des Barriereelementes 2 wird jedoch im Gegenzug verbessert, da nunmehr an mehreren Stellen unterhalb des Barriereelementes 2 eine Entwärmung des Stators bewirkt wird. 5 shows a longitudinal section through a cavity with a barrier element 2 in a further embodiment of the invention. In contrast to the embodiment according to 4 Here are several in the axial direction along the barrier element 2 distributed leakage openings 11 intended. In this way, the leakage current is compared with the execution 4 increased. The cooling below the barrier element 2 However, in return is improved because now at several points below the barrier element 2 a cooling of the stator is effected.

Mit dem Bezugszeichen 13 sind in den 4 und 5 Nuten gekennzeichnet, in welche O-Ringe zur Abdichtung des Kühlmantels 1 gegenüber dem Gehäuse 8 eingesetzt werden. With the reference number 13 are in the 4 and 5 Indicated in which O-rings for sealing the cooling jacket 1 opposite the housing 8th be used.

6 zeigt eine weitere Ausbildung eines Barriereelementes im Querschnitt. Bei dieser Variante ist das Barriereelement 2 mit einem rechtwinkligen Querschnitt ausgebildet und an der gekrümmte Zylinderkontur des Kühlmantels 1 befestigt. Leckageöffnungen sind in dieser Abbildung nicht zu erkennen, da sie sich in Richtung der Zeichenebene versetzt außerhalb des Schnittes befinden. Wie auch in den anderen Ausbildungen gemäß der 4 und 5 sind die Leckageöffnungen derart ausgebildet, dass sie einen Kühlmittelleckstrom unterhalb des Barriereelementes 2 entlang der Kühlmantelaußenwandung ermöglichen. 6 shows a further embodiment of a barrier element in cross section. In this variant, the barrier element 2 formed with a rectangular cross-section and on the curved cylinder contour of the cooling jacket 1 attached. Leakage openings are not visible in this illustration, as they are off the cut in the direction of the drawing plane. As in the other trainings according to the 4 and 5 the leakage openings are designed such that they have a coolant leakage stream below the barrier element 2 allow along the Kühlmantelaußenwandung.

Wird nun der dargestellte Kühlmantel 1 mit dem Barriereelement 2 in ein hier nicht gezeigtes Gehäuse mit einer zylindrischen Gehäuseinnenwandung eingeführt, gerät das Barriereelement 2 unter Vorspannung, da es sich der zylindrischen Kontur anpassen muss. Es ergibt sich in Abhängigkeit des Kühlmantelaußendurchmessers und der Breite des Barriereelementes 2 eine dargestellte Höhe h, um welche das Barriereelement 2 durch die Montage des Kühlmantels 1 im Gehäuse verbogen werden kann. Das vorgespannte Barriereelement 2 kann das Spiel zwischen Gehäuse und Kühlmantel 1, resultierend aus der unterschiedlich starken Wärmeausdehnung um Betrieb der Maschine, ausgleichen. Es ist darauf zu achten, dass die Befestigung des Barriereelementes 2 durch Formschluss oder Kleben eine elastische Deformation ermöglicht.Will now be the illustrated cooling jacket 1 with the barrier element 2 inserted into a housing, not shown here, with a cylindrical housing inner wall, the barrier element gets caught 2 under tension, as it must adapt to the cylindrical contour. It results as a function of the outer jacket diameter and the width of the barrier element 2 an illustrated height h, around which the barrier element 2 by mounting the cooling jacket 1 can be bent in the housing. The prestressed barrier element 2 can the game between housing and cooling jacket 1 , resulting from the different degrees of thermal expansion around operation of the machine, compensate. It is important to note that the attachment of the barrier element 2 allows an elastic deformation by positive locking or gluing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kühlmantel cooling jacket
22: Barriereelement barrier member
33: Kühlmittelstrom Coolant flow
44: Einlassöffnung inlet port
55: Einlassbereich inlet area
66: Auslassbereich outlet
77: Auslassöffnung outlet
88th: Gehäuse casing
99: Spalt gap
1010: dem Gehäuse zugewandtes Ende des Barriereelementes the housing facing the end of the barrier element
1111: Leckageöffnungen leakage openings
1212: Phase phase
1313: Nuten groove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008014386 A1 [0003, 0004]

Claims

Cooling system for a dynamoelectric machine comprising - a cooling jacket ( 1 ) for mounting on an outer circumference of a stator of the dynamoelectric machine, - a housing ( 8th ) for receiving the stator with the mounted cooling jacket ( 1 ) such that between an outer wall of the cooling jacket ( 1 ) and an inner wall of the housing ( 8th ) remains a fillable with a liquid cooling medium cavity, wherein the housing ( 8th ) an inlet opening ( 4 ) to the inlet of the cooling medium in an inlet area ( 5 ) and an outlet opening ( 7 ) to the outlet of the cooling medium from an outlet area ( 6 ) of the cavity are arranged, and - one with the cooling jacket ( 1 ) connected barrier element ( 2 ) for the spatial separation of the inlet area ( 5 ) from the outlet area ( 6 ), characterized in that the barrier element ( 2 ) at least one leakage opening at its cooling jacket ( 1 ) facing end, through which a part of the cooling medium from the inlet area ( 5 ) in the outlet area ( 6 ) can flow.

Cooling system according to claim 1, wherein the barrier element ( 2 ) is designed such that, with increasing pressure difference of the cooling medium in the inlet and outlet region ( 6 . 7 ) against the inner wall of the housing ( 8th ) presses.

Cooling system according to claim 2, wherein the barrier element ( 2 ) on a housing ( 8th ) facing end ( 10 ) to the inner wall of the housing ( 8th ) in the direction of the inlet area ( 5 ) clings.

Cooling system according to claim 3, wherein the barrier element ( 2 ) an elastic structure at least in the region of the housing-facing end ( 10 ), by said pressure difference to the inner wall of the housing ( 8th ) can be pressed.

Cooling system according to claim 4, wherein the barrier element ( 2 ) has a base element, which on the cooling jacket ( 1 ) and made of a less elastic material than that of the housing ( 8th ) facing end exists.

Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the barrier element ( 2 ) to the cooling jacket ( 1 ) glued injection molded part.

Cooling system according to one of claims 1 to 5, wherein the barrier element ( 2 ) positively with the cooling jacket ( 1 ) connected is.

Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the cooling jacket ( 1 ) and the housing ( 8th ) have different coefficients of thermal expansion, such that, at an operating temperature of the electrical machine, a clearance fit between the cooling jacket mounted on the stator ( 1 ) and the housing ( 8th ) is present.

Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the barrier element ( 2 ) a phase ( 12 ) on at least one end face of the cooling jacket ( 1 ) includes for simplified installation of the cooling jacket ( 1 ) in the housing ( 8th ).

Dynamoelectric machine with a cooling system according to one of claims 1 to 9, wherein the cooling jacket ( 1 ) is mounted in particular in the form of a press fit on an outer periphery of a stator of the machine.