DE102013222697A1 - Electric machine with integrated cooling channel in a housing - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (1) vorgeschlagen, die einen Rotor, einen Stator und ein umgebendes Gehäuse (9) aufweist. In dem Gehäuse (9) sind ein Kühlmitteleinlass (15), ein Kühlmittelauslass (13) und ein diese verbindender Kühlkanal (11) ausgebildet. Das Gehäuse (9) ist dabei zweiteilig ausgebildet mit einem eine Innenwandung (17) bildenden Gehäuseinnenteil (25) und einem eine Außenwandung (19) bildenden Gehäuseaußenteil (29) (in der Figur weggeschnitten). Von einem der Gehäuseteile (25, 29) ragen einstückig Zapfen (31) hin zu dem anderen Gehäuseteil (29, 25) und sind derart ausgebildet, dass sie an dieses andere Gehäuseteil (29, 25) direkt angrenzen. Die Zapfen (31) können einerseits dazu dienen, einen Wärmeübertrag zwischen durchströmendem Kühlmittel und dem den Kühlkanal (11) umschließenden Gehäuse (9) zu verbessern. Andererseits können die Zapfen (31) eine mechanische Abstützung eines beispielsweise rohrförmigen Gehäuseaußenteils (29) an einem topfförmigen Gehäuseinnenteil (25) begünstigen. Bei der vorgeschlagenen Zweiteiligkeit des Gehäuses (9) können die beiden Gehäuseteile (25, 29) einfach hergestellt und dabei auch mit Zapfen (31) kleiner Abmessungen gefertigt werden. Insgesamt wird ein dünnwandigeres Gehäuse und somit ein kleinerer Bauraum sowie geringeres Gewicht ermöglicht.An electric machine (1) is proposed which has a rotor, a stator and a surrounding housing (9). In the housing (9), a coolant inlet (15), a coolant outlet (13) and a cooling channel (11) connecting them are formed. The housing (9) is formed in two parts with an inner wall (17) forming the housing inner part (25) and an outer wall (19) forming housing outer part (29) (cut away in the figure). From one of the housing parts (25, 29) protrude integrally pin (31) towards the other housing part (29, 25) and are formed such that they directly adjoin this other housing part (29, 25). On the one hand, the pins (31) can serve to improve a heat transfer between the coolant flowing through and the housing (9) enclosing the cooling channel (11). On the other hand, the pins (31) may favor a mechanical support of, for example, a tubular housing outer part (29) on a cup-shaped housing inner part (25). In the proposed bipartite of the housing (9), the two housing parts (25, 29) can be easily manufactured while also being manufactured with pins (31) of small dimensions. Overall, a thin-walled housing and thus a smaller space and lighter weight is possible.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, mit einem Gehäuse, in das ein Kühlkanal integriert ist. The present invention relates to an electrical machine with a housing in which a cooling channel is integrated.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen können als Motoren oder als Generatoren für vielfältige Zwecke eingesetzt werden. Insbesondere, wenn eine elektrische Maschine hohe motorische und / oder generatorische Leistungen bei kleinem Bauraum ermöglichen soll, kann es notwendig sein, die elektrische Maschine aktiv zu kühlen, um beispielsweise durch Wirkungsgradverluste erzeugte Wärme abführen zu können. Eine effiziente Kühlung kann beispielsweise bei permanent erregten elektrischen Maschinen wichtig sein, da bei diesen eine zu hohe Temperatur zu einer beschleunigten Entmagnetisierung von darin eingesetzten Permanentmagneten beitragen kann. Außerdem steigen typischerweise Kosten für ein zu verwendendes Magnetmaterial mit dessen möglichem Einsatztemperaturbereich.Electric machines can be used as motors or as generators for a variety of purposes. In particular, when an electric machine is to enable high motor and / or regenerative power in a small space, it may be necessary to actively cool the electric machine, for example, to be able to dissipate heat generated by efficiency losses. Efficient cooling can be important, for example, in permanently energized electrical machines, as these too high a temperature can contribute to accelerated demagnetization of permanent magnets used therein. In addition, typically costs for a magnetic material to be used increase with its possible operating temperature range.

Es sind daher elektrische Maschinen entwickelt worden, bei denen ein Rotor und ein den Rotor umgebender Stator von einem Gehäuse umgeben werden, wobei in dem Gehäuse ein Kühlkanal vorgesehen ist, durch den über einen Kühlmitteleinlass kommend Kühlmittel hin zu einem Kühlmittelauslass geführt werden kann. Das Gehäuse ist dabei meist derart ausgestaltet, dass sich der Kühlkanal mäanderförmig entlang eines Zylindermantels des Gehäuses oder entlang von Rippen, die parallel zueinander in axialer Richtung eines Zylindermantels des Gehäuses ausgebildet sind, erstreckt, wie dies beispielhaft in der DE 101 41 693 A1 beschrieben ist. In der DE 10 2009 047 215 A1 ist ferner eine elektrische Maschine beschrieben, bei der in einem Kühlkanal Wärmeübertragungsmittel in Form von kleinen Zapfen vorgesehen sind, um eine Wärmeübertragung zwischen durchströmendem Kühlmittel und dem Gehäuse zu verbessern.Electrical machines have therefore been developed in which a rotor and a stator surrounding the rotor are surrounded by a housing, wherein a cooling channel is provided in the housing, through which coolant can be led through a coolant inlet to a coolant outlet. The housing is usually designed such that the cooling channel meanders along a cylinder jacket of the housing or along ribs which are formed parallel to each other in the axial direction of a cylinder jacket of the housing, as exemplified in the DE 101 41 693 A1 is described. In the DE 10 2009 047 215 A1 Furthermore, an electric machine is described in which in a cooling passage heat transfer means in the form of small pins are provided in order to improve a heat transfer between the coolant flowing through and the housing.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen, eine elektrische Maschine mit einer effizienten Kühlung auszustatten, wobei die Kühlung in ein Gehäuse der elektrischen Maschine integriert ist und das Gehäuse dabei sowohl einfach und kostengünstig herzustellen ist als auch für eine effiziente, insbesondere homogene Kühlung des von dem Gehäuse umgebenen Stators und Rotors sorgen kann.Embodiments of the present invention make it possible to provide an electrical machine with efficient cooling, wherein the cooling is integrated into a housing of the electric machine and the housing is both simple and inexpensive to manufacture and for an efficient, in particular homogeneous cooling of the surrounded by the housing Stators and rotor can provide.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, die einen Rotor, einen den Rotor umgebenden Stator und ein den Stator umgebendes Gehäuse aufweist. In dem Gehäuse sind ein Kühlmitteleinlass, ein Kühlmittelauslass und ein den Kühlmitteleinlass mit dem Kühlmittelauslass in Umfangsrichtung verbindender Kühlkanal ausgebildet. In dem Kühlkanal ist zwischen einer Innenwandung des Gehäuses und einer Außenwandung des Gehäuses eine Vielzahl von Zapfen angeordnet. Die elektrische Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist mit einem die Innenwandung bildendem Gehäuseinnenteil und einem die Außenwandung bildendem Gehäuseaußenteil. Die Zapfen sind dabei einstückig mit einem der Gehäuseteile, das heißt entweder mit dem Gehäuseinnenteil oder mit dem Gehäuseaußenteil, und sich im Wesentlichen in radialer Richtung hin zu dem anderen Gehäuseteil erstreckend ausgebildet. Dabei sollen die Zapfen direkt an das andere Gehäuseteil, das heißt entsprechend das Gehäuseaußenteil beziehungsweise das Gehäuseinnenteil, angrenzen, das heißt, in mechanischem Kontakt an diesem anliegen. According to one aspect of the invention, an electric machine is proposed, which has a rotor, a stator surrounding the rotor and a housing surrounding the stator. In the housing, a coolant inlet, a coolant outlet and a coolant channel connecting the coolant inlet to the coolant outlet in the circumferential direction are formed. In the cooling channel, a plurality of pins is disposed between an inner wall of the housing and an outer wall of the housing. The electric machine is characterized in that the housing is formed in two parts with a housing inner part forming the inner wall and an outer housing part forming the outer wall. The pins are integrally formed with one of the housing parts, that is, either with the housing inner part or with the housing outer part, and extending substantially in the radial direction to the other housing part extending. The pins should be directly adjacent to the other housing part, that is, according to the housing outer part or the housing inner part, that is, abut in mechanical contact with this.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Erkenntnissen und Gedanken beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention may be considered, inter alia, as being based upon the knowledge and thought described below.

Es sollte unter anderem ein Gehäuse mit einem integrierten Kühlkanal für eine elektrische Maschine konzipiert werden, das eine hohe Kühlleistung aufweist und möglichst mit konventionellen und weit verbreiteten Fertigungsverfahren hergestellt werden kann. Eine erhöhte Kühlleistung kann eine gesteigerte Dauerleistung der elektrischen Maschine, geringere Kosten für in der elektrischen Maschine zu verwendende Permanentmagnete und / oder eine geringere Baugröße und damit geringeres Gewicht der elektrischen Maschine ermöglichen. Among other things, it was intended to design a housing with an integrated cooling channel for an electrical machine, which has a high cooling capacity and can be produced as far as possible using conventional and widespread production methods. An increased cooling capacity can allow an increased continuous power of the electric machine, lower costs for permanent magnets to be used in the electric machine and / or a smaller size and thus lower weight of the electric machine.

Bei herkömmlichen elektrischen Maschinen wurde das mit einem Kühlkanal zu versehende Gehäuse meist als einstückiges Bauteil hergestellt, beispielsweise als komplexes Aluminiumgußteil. Ein derart einstückiges Gehäuse kann eine zuverlässige Dichtigkeit des darin ausgebildeten Kühlkanals sowie einen guten Wärmeübertrag zwischen dem darin zu führenden Kühlmittel und dem zu kühlenden Stator ermöglichen. Allerdings wurde beobachtet, dass die Geometrie, mit der der Kühlkanal ausgebildet werden kann, starken Restriktionen unterliegt, welche von dem zur Herstellung eines solchen einstückigen Gehäuses einsetzbaren Fertigungsverfahren herrühren. Beispielsweise kann der Kühlkanal nicht mit feinen Strukturen im Innern des Gehäuses ausgebildet werden.In conventional electric machines, the housing to be provided with a cooling channel has usually been produced as a one-piece component, for example as a complex aluminum casting. Such a one-piece housing can allow a reliable tightness of the cooling channel formed therein and a good heat transfer between the coolant to be guided therein and the stator to be cooled. However, it has been observed that the geometry with which the cooling channel can be formed is subject to severe restrictions, which result from the manufacturing process that can be used to produce such a one-piece housing. For example, the cooling channel can not be formed with fine structures inside the housing.

Es wird nun vorgeschlagen, das Gehäuse zweiteilig auszubilden. Ein Gehäuseinnenteil soll dabei eine Innenwandung des Gehäuses beziehungsweise des darin zu integrierenden Kühlkanals bilden und ein Gehäuseaußenteil soll eine komplementär hierzu passende Außenwandung bilden. Beispielsweise kann das Gehäuseinnenteil topfförmig ausgebildet sein und das Gehäuseaußenteil kann rohrförmig ausgebildet sein. It is now proposed to form the housing in two parts. A housing inner part is intended to form an inner wall of the housing or of the cooling channel to be integrated therein, and an outer housing part is intended to form a complementary outer wall fitting thereto. For example, the housing inner part may be cup-shaped and the housing outer part may be tubular.

Mit anderen Worten kann das Gehäuseinnenteil beispielsweise als zylindrisches Teil ausgebildet sein, an dessen einem Ende eine Bodenplatte vorgesehen ist, die über den zylindrischen Teil flanschartig radial nach außen absteht. Das Gehäuseaußenteil kann ebenfalls zylindrisch ausgebildet sein und eine rohrförmige Geometrie aufweisen. Die zylindrischen Teile können insbesondere kreiszylindrisch sein und zur Bildung des Gehäuses vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sein. Der von dem topfförmigen Gehäuseinnenteil radial nach außen abragende Boden kann dabei eine Stirnseite des zwischen dem Gehäuseinnenteil und dem Gehäuseaußenteil gebildeten Hohlraums dicht nach außen abschließen. Eine gegenüber liegende Stirnseite dieses Hohlraums kann beispielsweise mit einem passenden anderen Teil oder einem Dichtring abgedichtet werden. Es kann vorteilhaft sein, einen radialen Abstand zwischen dem Gehäuseinnenteil und dem Gehäuseaußenteil möglichst klein zu wählen, um den in dem dazwischen liegenden Zwischenraum zu führenden Kühlmittelstrom gut leiten zu können und um dem Gehäuse eine hohe mechanische Stabilität geben zu können.In other words, the housing inner part may be formed, for example, as a cylindrical part, at one end of a bottom plate is provided, which projects beyond the cylindrical portion in a flange-like manner radially outward. The housing outer part may also be cylindrical and have a tubular geometry. The cylindrical parts may in particular be circular-cylindrical and preferably be arranged coaxially with one another to form the housing. The projecting radially outward from the cup-shaped housing inner part bottom can close off an end face of the cavity formed between the housing inner part and the housing outer part to the outside. An opposite end face of this cavity can be sealed, for example, with a matching other part or a sealing ring. It may be advantageous to select a radial distance between the housing inner part and the housing outer part as small as possible in order to be able to conduct the coolant flow in the intervening gap well and to give the housing a high mechanical stability.

Zwischen dem Gehäuseinnenteil und dem Gehäuseaußenteil ist eine Vielzahl von Zapfen vorgesehen, die sich zwischen der Innenwandung und der Außenwandung des Gehäuses erstrecken. Die Zapfen sind dabei einstückig mit einem der beiden Gehäuseteile ausgebildet und ragen von diesem hin zu dem anderen Gehäuseteil. Die Zapfen sowie die Gehäuseteile sind hierbei derart bemessen, dass die von dem einen Gehäuseteil abragenden Zapfen bis an das andere Gehäuseteil reichen und an dieses direkt angrenzen. Beispielsweise können die Zapfen einstückig an dem Gehäuseinnenteil vorgesehen sein und nach außen abragen und an dem Gehäuseaußenteil an der durch dieses gebildeten Außenwandung anliegen. Dadurch kann das Gehäuseaußenteil in Relation zu dem Gehäuseinnenteil stabil positioniert und gehalten werden. Between the housing inner part and the housing outer part, a plurality of pins is provided, which extend between the inner wall and the outer wall of the housing. The pins are integrally formed with one of the two housing parts and protrude from this towards the other housing part. The pins and the housing parts are in this case dimensioned such that the projecting from the one housing part pin extend to the other housing part and directly adjacent to this. For example, the pins may be integrally provided on the housing inner part and protrude outward and bear against the housing outer part of the outer wall formed by this. Thereby, the housing outer part can be stably positioned and held in relation to the housing inner part.

Die Zapfen dienen außerdem dazu, eine Kühlleistung des von dem Kühlmittel durchströmten Gehäuses zu steigern. Die Zapfen queren den Kühlkanal und werden somit von dem durch diesen Kanal fließendem Kühlmittel umströmt. Da die Zapfen außerdem entweder einstückig an dem Gehäuseinnenteil ausgebildet sind oder zumindest an diesem direkt mechanisch angrenzen, kann Wärme, die beispielsweise von dem Stator an das Gehäuseinnenteil übertragen wird, über die Zapfen gut an das durchströmende Kühlmittel abgegeben werden.The pins also serve to increase a cooling capacity of the flowed through by the coolant housing. The pins traverse the cooling channel and are thus flowed around by the coolant flowing through this channel. In addition, since the pins are either integrally formed on the housing inner part or at least directly adjoin this mechanically, heat, which is transmitted for example from the stator to the housing inner part, can be delivered well to the flowing coolant through the pin.

Die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses ermöglicht dabei, dass die Zapfen in einer für eine Wärmeübertragung vorteilhaften Anordnung ausgebildet werden können. Während bei herkömmlichen einteilig gebildeten Gehäusen in einem Kühlkanal innenliegende Strukturen allenfalls mit verhältnismäßig großen Abmessungen ausgebildet werden konnten, ermöglicht eine zweiteilige Ausbildung des Gehäuses, solche später im zusammengesetzten Gehäuse innenliegende Strukturen feiner auszubilden.The two-part design of the housing makes it possible that the pins can be formed in an advantageous arrangement for heat transfer arrangement. While in internal integrally formed housings in a cooling channel internal structures could possibly be formed with relatively large dimensions, allows a two-part design of the housing to form such later in the composite housing internal structures finer.

Beispielsweise können die Zapfen mit einer Dichte von mehr als 100 Zapfen / m2, vorzugsweise mehr als 1000 Zapfen / m2, angeordnet sein. Ein maximaler Abstand zwischen benachbarten Zapfen kann beispielsweise kleiner als 100 mm, vorzugsweise kleiner als 30 mm sein. Eine Ausbildung von mehreren Zapfen im Inneren eines Kühlkanals mit einer derart eng benachbarten Konfiguration beziehungsweise kleinen Zapfen schien mit herkömmlichen Fertigungsverfahren und insbesondere einer einstückigen Ausbildung des Gehäuses nicht möglich zu sein.For example, the pins can be arranged with a density of more than 100 pins / m 2 , preferably more than 1000 pins / m 2 . A maximum distance between adjacent pins may be, for example, less than 100 mm, preferably less than 30 mm. A formation of several pins in the interior of a cooling channel with such a closely adjacent configuration or small pin seemed to be not possible with conventional manufacturing processes and in particular a one-piece design of the housing.

Die einfach mögliche Fertigung von Zapfen an einem der Gehäuseteile kann ferner dahingehend genutzt werden, eine Flächendichte von in dem Kühlkanal angeordneten Zapfen in der Nähe des Kühlmitteleinlasses geringer zu wählen als in der Nähe des Kühlmittelauslasses. Mit anderen Worten brauchen die Zapfen nicht gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses verteilt angeordnet werden, sondern können inhomogen angeordnet werden, wobei eine höhere Anzahl von Zapfen und damit in der Nähe des Kühlmittelauslasses eine größere Flächendichte von Zapfen vorgesehen werden kann als in der Nähe des Kühlmitteleinlasses. The simply possible production of pins on one of the housing parts can also be used to select a surface density of arranged in the cooling channel pin near the coolant inlet lower than in the vicinity of the coolant outlet. In other words, the pins do not need to be distributed uniformly over the circumference of the housing, but may be inhomogeneously arranged, with a higher number of pins and thus near the coolant outlet a larger areal density of pins may be provided than in the vicinity of the coolant inlet ,

Damit kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass in den Kühlkanal über den Kühlmitteleinlass eingebrachtes Kühlmittel zunächst kühler ist und damit eine stärkere Kühlwirkung aufweist, so dass in diesem Bereich wenige eine Kühlung verbessernde Zapfen ausreichen können, wohingegen das Kühlmittel, nachdem es bereits weite Strecken hin zu dem Kühlmittelauslass geströmt ist, durch den dabei auftretenden Wärmeaustausch bereits eine höhere Temperatur angenommen hat und somit in der Nähe des Kühlmittelauslasses eine geringere Kühlwirkung aufweist, so dass in diesem Bereich mehr Zapfen beziehungsweise eine höhere Flächendichte von Zapfen vorteilhaft ist.This can take into account the fact that in the cooling duct coolant introduced via the coolant inlet is initially cooler and thus has a greater cooling effect, so that in this area a few cooling-improving cones may be sufficient, whereas the coolant, after it already long stretches has flowed to the coolant outlet, has already assumed a higher temperature by the heat exchange occurring and thus has a lower cooling effect in the vicinity of the coolant outlet, so that in this area more pins or a higher areal density of pin is advantageous.

Es kann vorteilhaft sein, das Gehäuseinnenteil und / oder das Gehäuseaußenteil aus Aluminium auszubilden. Ein Gehäuse aus Aluminium weist einerseits ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität auf und kann andererseits aufgrund einer hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium Wärme vom Stator gut an durchströmendes Kühlmittel abgeben. Insbesondere das Gehäuseaußenteil kann alternativ aber auch aus anderen Materialien wie z.B. Edelstahl bestehen.It may be advantageous to form the housing inner part and / or the housing outer part of aluminum. An aluminum housing points On the one hand, a low weight with high mechanical stability and on the other hand, due to a high thermal conductivity of aluminum heat from the stator good at flowing coolant. In particular, the housing outer part may alternatively but also consist of other materials such as stainless steel.

Insbesondere kann das Gehäuseinnenteil und / oder das Gehäuseaußenteil als Aluminiumgussteil ausgebildet sein. Aluminiumgussteile weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf und lassen sich im Allgemeinen verhältnismäßig einfach herstellen. Bei Bauteilen wie dem bisherigen einteiligen Gehäusen mit innen liegenden Hohlräumen kann es beim Aluminiumguss jedoch schwierig sein, kleine Strukturen wie zum Beispiel Zapfen mit kleinen Abmessungen auszubilden. Bei dem hier vorgeschlagene zweiteiligen Gehäuse können jedoch sowohl das Gehäuseinnenteil als auch das Gehäuseaußenteil jeweils einfach als Aluminiumgussteil hergestellt werden, wobei vorzusehende Zapfen nicht in inneren Hohlräumen sondern außen liegend ausgebildet werden können und somit auch Strukturen in Form von kleinen Zapfen ausgebildet werden können. Alternativ kann das Gehäuseaußenteil aber auch anders ausgebildet werden, z.B. als Strangpressprofil oder Strangpressrohr.In particular, the housing inner part and / or the housing outer part may be formed as an aluminum casting. Aluminum castings have high mechanical strength and are generally relatively easy to manufacture. In components such as the previous one-piece housings with internal cavities, however, aluminum casting may be difficult to form small structures such as cones of small dimensions. In the two-part housing proposed here, however, both the housing inner part and the housing outer part can each be easily manufactured as an aluminum casting, which can be provided pin not in inner cavities but outside lying and thus structures in the form of small pins can be formed. Alternatively, however, the housing outer part can also be designed differently, e.g. as extruded profile or extrusion tube.

Dabei kann es vorteilhaft sein, mehrere Zapfen an einem Mantelsegment des Gehäuseinnenteils oder des Gehäuseaußenteils mit Erstreckungsrichtungen parallel zueinander auszubilden. Vorzugsweise können alle an dem Gehäuseinnen- beziehungsweise -außenteil vorzusehende Zapfen mit Erstreckungsrichtungen parallel zueinander ausgebildet werden. Zapfen, die sich parallel zueinander erstrecken, können im Aluminiumgussverfahren besonders einfach hergestellt werden, da die Zapfen durch eine beim Gießen verwendete Gussform gebildet werden und die Gussform dann in einfacher Weise in Richtung der Erstreckungsrichtung der Zapfen abgezogen werden kann.It may be advantageous to form a plurality of pins on a shell segment of the housing inner part or the housing outer part with extension directions parallel to each other. Preferably, all pins to be provided on the housing inner or outer part can be formed with extension directions parallel to one another. Pins that extend parallel to each other can be made particularly easily in the aluminum casting method, since the pins are formed by a casting mold used in casting and then the mold can be easily pulled off in the direction of extension of the pins.

Um einen über den Kühlmitteleinlass zugeführten Kühlmittelzufluss vorteilhaft innerhalb des Kühlkanals verteilen zu können, können in dem Kühlkanal benachbart zu dem Kühlmitteleinlass geeignete Leitrippen vorgesehen sein. Diese Leitrippen können sich länglich von einem Bereich nahe dem Kühlmitteleinlass hin zu Bereichen fern des Kühlmitteleinlasses erstrecken. Die Leitrippen können sich dabei über die gesamte Höhe des Kühlkanals oder über eine Teilhöhe desselben erstrecken.In order to be able to advantageously distribute a coolant inflow fed via the coolant inlet within the cooling channel, suitable guide ribs can be provided in the cooling channel adjacent to the coolant inlet. These baffles may extend longitudinally from a region near the coolant inlet to regions remote from the coolant inlet. The guide ribs may extend over the entire height of the cooling channel or over a partial height thereof.

Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert oder ausgetauscht werden können.It should be noted that possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. One skilled in the art will recognize that the features may be suitably combined or replaced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings, wherein neither the description nor the drawings are to be construed as limiting the invention.

1 zeigt eine Schnittansicht durch eine elektrische Maschine. 1 shows a sectional view through an electric machine.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für eine herkömmliche elektrische Maschine. 2 shows a perspective view of a housing for a conventional electric machine.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. 3 shows a perspective view of a housing for an electrical machine according to the invention.

4 zeigt eine Schnittansicht eines Gehäuses für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. 4 shows a sectional view of a housing for an electrical machine according to the invention.

5(a), (b) zeigen mögliche Anordnungen von Kühlzapfen für ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Maschine. 5 (a) (b) show possible arrangements of cooling pins for a housing of a machine according to the invention.

6 zeigt alternative Formen von Kühlzapfen für Gehäuse einer erfindungsgemäßen Maschine. 6 shows alternative forms of cooling pin for housing a machine according to the invention.

7 zeigt eine Schnittansicht durch ein Gehäuseinnenteil für ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. 7 shows a sectional view through a housing inner part for a housing of an electric machine according to the invention.

8 zeigt eine Schnittansicht durch ein alternatives Gehäuseinnenteil für ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. 8th shows a sectional view through an alternative housing inner part for a housing of an electrical machine according to the invention.

9 veranschaulicht in Schnittansicht einen Kühlmittelfluss durch ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Maschine. 9 illustrates in sectional view a flow of coolant through a housing of a machine according to the invention.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. The figures are only schematic and not to scale.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Schnittansicht einer elektrischen Maschine 1. Ein innenliegender Rotor 3 mit einer von diesem angetriebenen Welle 5 ist von einem Stator 7 umgeben. Der Stator 7 ist von dem Rotor 3 über einen kleinen Spalt 6 beabstandet. Um den Stator 7 herum ist ein Gehäuse 9 vorgesehen. Das Gehäuse 9 liegt dabei eng an der Außenoberfläche des Stators 7 an und ist auf diese beispielsweise aufgepresst oder aufgeschrumpft. 1 shows a sectional view of an electric machine 1 , An internal rotor 3 with a shaft driven by this 5 is from a stator 7 surround. The stator 7 is from the rotor 3 over a small gap 6 spaced. To the stator 7 around is a case 9 intended. The housing 9 lies close to the outer surface of the stator 7 and is for example pressed or shrunk on these.

In dem Gehäuse 9 ist ein Kühlkanal 11 vorgesehen, in den durch einen Kühlmitteleinlass 15 Kühlmittel eingeführt und dann entlang des Umfangs des Gehäuses 9 hin zu einem Kühlmittelauslass 13 geleitet werden kann. In the case 9 is a cooling channel 11 provided in the through a coolant inlet 15 Introduced coolant and then along the circumference of the housing 9 towards a coolant outlet 13 can be directed.

2 zeigt perspektivisch ein Gehäuse 9 einer herkömmlichen elektrischen Maschine. Das Gehäuse 9 ist dabei mit einer weggeschnittenen außen liegenden Mantelfläche dargestellt, um den im Inneren mäanderförmig verlaufenden Kühlkanal 11 darstellen zu können. Der Kühlkanal 11 wird radial innen von einer Innenwandung 17 und radial außen von einer Außenwandung 19 (in 2 weggeschnitten) begrenzt. In einem zwischen der Innenwandung 17 und der Außenwandung 19 eingeschlossenen Hohlraum 21 verläuft der Kühlkanal 11, wobei durch geeignete Stege 23 ein Kühlmittelfluss in dem Kühlkanal in die gewünschte Mäanderform gebracht wird. Das gesamte Gehäuse 9 einschließlich der Innenwandung 17 und der Außenwandung 19 sowie der dazwischen angeordneten Stege 23 ist dabei einstückig ausgebildet, wodurch die Stege 23 notwendigerweise als relativ grobe Strukturen ausgebildet sein müssen. 2 shows in perspective a housing 9 a conventional electric machine. The housing 9 is shown with a cut-away outer lateral surface around the meandering inside the cooling channel 11 to be able to represent. The cooling channel 11 becomes radially inward of an inner wall 17 and radially outward of an outer wall 19 (in 2 cut away). In one between the inner wall 17 and the outer wall 19 enclosed cavity 21 runs the cooling channel 11 , wherein by suitable webs 23 a coolant flow in the cooling channel is brought into the desired meandering shape. The entire case 9 including the inner wall 17 and the outer wall 19 as well as the intermediate webs 23 is integrally formed, whereby the webs 23 must necessarily be designed as relatively coarse structures.

3 und 4 zeigen ein Gehäuse 9 für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in perspektivischer Ansicht beziehungsweise in stark schematisierter Schnittansicht. Ein innen liegender Kühlkanal 11 wird auch hier von einer Innenwandung 17 und einer Außenwandung 19 begrenzt. Allerdings werden diese beiden Wandungen 17, 19 von zwei separaten Bauteilen gebildet. Die Innenwandung 17 ist Teil eines Gehäuseinnenteils 25, wohingegen die Außenwandung 19 durch ein Gehäuseaußenteil 29 gebildet wird. Beide Gehäuseteile 25, 29 sind im Wesentlichen kreiszylinderförmig und koaxial zueinander angeordnet. An dem Gehäuseinnenteil 25 ist an einer Stirnfläche ein flanschartiges Bodenteil 27 ausgebildet, das einen zwischen den Innen- und Außenwandungen 17, 19 aufgenommenen Hohlraum 21 zu dieser Seite hin abdichtet. 3 and 4 show a case 9 for an inventive electric machine in a perspective view or in a highly schematic sectional view. An internal cooling channel 11 is also here by an inner wall 17 and an outer wall 19 limited. However, these two walls 17 . 19 formed by two separate components. The inner wall 17 is part of a housing inner part 25 whereas the outer wall 19 through a housing outer part 29 is formed. Both housing parts 25 . 29 are substantially circular cylindrical and coaxial with each other. On the housing inner part 25 is on a face a flange-like bottom part 27 formed, one between the inner and outer walls 17 . 19 recorded cavity 21 seals to this side.

Von dem Gehäuseinnenteil 25 ragen von dessen Innenwandung 17 radial nach außen stiftartige Zapfen 31 hin zu dem Gehäuseaußenteil 29 und bis an die Außenwandung 19 angrenzend. Das rohrartige Gehäuseaußenteil 29 wird durch diese Zapfen 31 radial an dem Gehäuseinnenteil 25 abgestützt. Die Zapfen 31 sind dabei derart zahlreich und eng beabstandet zueinander vorgesehen, dass es zu einer homogenen, stabilen Abstützung des Gehäuseaußenteils 29 an dem Gehäuseinnenteil 25 kommt.From the housing inner part 25 protrude from the inner wall 17 radially outward pin-like pin 31 towards the housing outer part 29 and to the outer wall 19 adjacent. The tubular housing outer part 29 is through these pins 31 radially to the housing inner part 25 supported. The cones 31 are so numerous and closely spaced from each other provided that it leads to a homogeneous, stable support of the housing outer part 29 on the housing inner part 25 comes.

In der Nähe des Kühlmitteleinlasses 15 sind ferner Leitrippen 33 vorgesehen, die das einzuführende Kühlmittel in axialer Richtung innerhalb des Kühlkanals 11 verteilen.Near the coolant inlet 15 are also guide ribs 33 provided, the introduced coolant in the axial direction within the cooling channel 11 to distribute.

In den 5a und 5b sind unterschiedliche Möglichkeiten für Anordnungen der Zapfen 31 dargestellt. In the 5a and 5b are different ways for arrangements of the pins 31 shown.

In 6 sind verschiedene Möglichkeiten für Formen dieser Zapfen 31 dargestellt. Ein Querschnitt der Zapfen kann beispielsweise kreisrund, elliptisch, rechteckig, quasi-rechteckig, rautenförmig, dreieckig, etc. sein.In 6 are different possibilities for shapes of these cones 31 shown. A cross section of the pins may be, for example, circular, elliptical, rectangular, quasi-rectangular, diamond-shaped, triangular, etc.

In den 7 und 8 sind Schnittdarstellungen durch Gehäuseinnenteile 25 mit daran abragenden Zapfen 31 dargestellt. Bei dem in 7 veranschaulichten Beispiel sind jeweils mehrere Zapfen 31 eines Mantelsegments 35 des Gehäuseinnenteils 25 parallel zueinander ausgebildet. Ferner ist die Vielzahl von Zapfen 31 spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine durch einen Mittelpunkt des Gehäuseinnenteils 25 oder des Gehäuseaußenteils 29 verlaufende Ebene angeordnet. Ein Gehäuseinnenteil 25 mit derart parallel zueinander ausgebildeten Zapfen 31 kann einfach durch Aluminiumguss gefertigt werden, indem in einer nach außen hin begrenzenden Gussform entsprechende Hohlräume vorgesehen sind, die die Zapfen 31 bilden sollen, wobei in jedem der Mantelsegmente eine eigene Form vorgesehen ist und diese nach einem Erstarren von eingefülltem Aluminium entlang der Pfeile 37 nach außen abgenommen werden können. Bei dem in 8 dargestellten Beispiel sind alle Zapfen 31 des Gehäuseinnenteils 25 parallel zueinander ausgebildet. In the 7 and 8th are sectional views through housing interior parts 25 with projecting pins 31 shown. At the in 7 Illustrated example are each several pins 31 a sheath segment 35 of the housing inner part 25 formed parallel to each other. Further, the plurality of pins 31 mirror symmetric with respect to one through a center of the housing inner part 25 or the housing outer part 29 extending level arranged. A housing inner part 25 with such parallel to each other formed pin 31 can be made simply by casting aluminum by appropriate cavities are provided in an outwardly delimiting mold that the pins 31 form, wherein in each of the shell segments a separate shape is provided and this after a solidification of filled aluminum along the arrows 37 can be removed to the outside. At the in 8th example shown are all pins 31 of the housing inner part 25 formed parallel to each other.

In 9 ist schematisch ein Kühlmittelfluss durch den in einem Gehäuse 9 ausgebildeten Kühlkanal 11 veranschaulicht. Kühlmittel wird durch den Kühlmitteleinlass 15 zugeführt und ist an dieser Stelle noch relativ kühl. Daher kann eine Flächendichte von Zapfen 31 in diesem Bereich nahe des Kühlmitteleinlasses 15 gering gewählt werden. Das Kühlmittel strömt dann durch den Kühlkanal 11 entgegen dem Uhrzeigersinn hin zu dem Kühlmittelauslass 13, wobei es immer mehr thermische Energie von dem Stator aufnimmt und sich somit erwärmt. Dementsprechend sollte die Flächendichte von Zapfen 31 ebenfalls hin zu dem Kühlmittelauslass 13 zunehmen.In 9 schematically is a flow of coolant through the in a housing 9 trained cooling channel 11 illustrated. Coolant is passing through the coolant inlet 15 supplied and is still relatively cool at this point. Therefore, a surface density of tenons 31 in this area near the coolant inlet 15 be chosen low. The coolant then flows through the cooling channel 11 counterclockwise towards the coolant outlet 13 in that it absorbs more and more thermal energy from the stator and thus heats up. Accordingly, the areal density of cones should be 31 also to the coolant outlet 13 increase.

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Claims (11)

Elektrische Maschine (1), aufweisend: einen Rotor (3); einen den Rotor (3) umgebenden Stator (7); ein den Stator (7) umgebendes Gehäuse (9); wobei in dem Gehäuse (9) ein Kühlmitteleinlass (15), ein Kühlmittelauslass (13) und ein den Kühlmitteleinlass (15) mit dem Kühlmittelauslass (13) in Umfangsrichtung verbindender Kühlkanal (11) ausgebildet ist; wobei in dem Kühlkanal (11) zwischen einer Innenwandung (17) des Gehäuses (9) und einer Außenwandung (19) des Gehäuses (9) eine Vielzahl von Zapfen (31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) zweiteilig ausgebildet ist mit einem die Innenwandung (17) bildenden Gehäuseinnenteil (25) und einem die Außenwandung (19) bildenden Gehäuseaußenteil (29), und wobei die Zapfen (31) einstückig mit einem der Gehäuseteile (25, 29) sind und sich im Wesentlichen in radialer Richtung hin zu dem anderen Gehäuseteil (29, 25) erstrecken und an dieses direkt angrenzen.Electric machine ( 1 ), comprising: a rotor ( 3 ); one the rotor ( 3 ) surrounding stator ( 7 ); a the stator ( 7 ) surrounding housing ( 9 ); wherein in the housing ( 9 ) a coolant inlet ( 15 ), a coolant outlet ( 13 ) and a coolant inlet ( 15 ) with the coolant outlet ( 13 ) in the circumferential direction connecting cooling channel ( 11 ) is trained; wherein in the cooling channel ( 11 ) between an inner wall ( 17 ) of the housing ( 9 ) and an outer wall ( 19 ) of the housing ( 9 ) a variety of cones ( 31 ), characterized in that the housing ( 9 ) is formed in two parts with an inner wall ( 17 ) forming housing inner part ( 25 ) and one the outer wall ( 19 ) forming housing outer part ( 29 ), and wherein the pins ( 31 ) in one piece with one of the housing parts ( 25 . 29 ) are substantially in the radial direction towards the other housing part ( 29 . 25 ) and directly adjacent to this. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei eine Flächendichte von in dem Kühlkanal (11) angeordneten Zapfen (31) in der Nähe des Kühlmitteleinlasses (15) geringer ist als in der Nähe des Kühlmittelauslasses (13).Electric machine according to claim 1, wherein an area density of in the cooling channel ( 11 ) arranged pins ( 31 ) near the coolant inlet ( 15 ) is less than near the coolant outlet ( 13 ). Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuseinnenteil (25) topfförmig ausgebildet ist und das Gehäuseaußenteil (29) rohrförmig ausgebildet ist. Electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the housing inner part ( 25 ) is cup-shaped and the housing outer part ( 29 ) is tubular. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zapfen (31) mit einer Dichte von mehr als 100 Zapfen/m2 angeordnet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 3, wherein the pins ( 31 ) are arranged with a density of more than 100 pins / m 2 . Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein maximaler Abstand zwischen benachbarten Zapfen (31) kleiner als 10 cm ist.Electric machine according to one of claims 1 to 4, wherein a maximum distance between adjacent pins ( 31 ) is smaller than 10 cm. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mehrere Zapfen (31) an einem Mantelsegment (35) des Gehäuseinnenteils (25) oder des Gehäuseaußenteils (29) bezüglich ihrer Erstreckungsrichtungen parallel zueinander ausgebildet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 5, wherein a plurality of pins ( 31 ) on a shell segment ( 35 ) of the housing inner part ( 25 ) or the housing outer part ( 29 ) are formed with respect to their extension directions parallel to each other. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei alle Zapfen (31) des Gehäuseinnenteils (25) oder des Gehäuseaußenteils (29) bezüglich ihrer Erstreckungsrichtungen parallel zueinander ausgebildet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 5, wherein all the pins ( 31 ) of the housing inner part ( 25 ) or the housing outer part ( 29 ) are formed with respect to their extension directions parallel to each other. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl von Zapfen (31) spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine durch einen Mittelpunkt des Gehäuseinnenteils (25) oder des Gehäuseaußenteils (29) verlaufende Ebene angeordnet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 7, wherein the plurality of pins ( 31 ) mirror-symmetric with respect to a through a center of the housing inner part ( 25 ) or the housing outer part ( 29 ) extending plane are arranged. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuseinnenteil (25) und/oder das Gehäuseaußenteil (29) aus Aluminium besteht.Electric machine according to one of claims 1 to 8, wherein the housing inner part ( 25 ) and / or the housing outer part ( 29 ) consists of aluminum. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuseinnenteil (25) und/oder das Gehäuseaußenteil (29) als Aluminiumgussteil ausgebildet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 9, wherein the housing inner part ( 25 ) and / or the housing outer part ( 29 ) are formed as aluminum casting. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in dem Kühlkanal (11) benachbart zu dem Kühlmitteleinlass (15) Leitrippen (33) zum Verteilen eines über den Kühlmitteleinlass (15) zugeführten Kühlmittelzuflusses ausgebildet sind.Electric machine according to one of claims 1 to 10, wherein in the cooling channel ( 11 ) adjacent to the coolant inlet ( 15 ) Guide ribs ( 33 ) for distributing via the coolant inlet ( 15 ) are supplied supplied coolant inflow.
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