DE102014106456A1

DE102014106456A1 - Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer zylinderförmigen Gehäuseanordnung

Info

Publication number: DE102014106456A1
Application number: DE102014106456.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Füchtner; Jochen Schmid
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer zylinderförmigen Gehäuseanordnung, in der ein Stator (6) und ein Rotor angeordnet sind, wobei der Rotor (8) mit einer Rotorwelle (16) wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung (4) gelagert ist, wobei ein von einem Kühlfluid durchströmter Kühlkreislauf (18) mit einem Kühlfluideinlass (20) und einem Kühlfluidauslass (22) vorgesehen ist, der zumindest einen im Wesentlichen spiralförmig umlaufenden Kühlkanalabschnitt (28) in einer Mantelfläche (12) der zylinderförmigen Gehäuseanordnung (4) aufweist, wobei mindestens eine erste Stirnwand (10) der zylinderförmigen Gehäuseanordnung (4) einen weiteren Kühlkanalabschnitt (26) aufweist, der fluidisch in den Kühlkreislauf (18) eingebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer zylinderförmigen Gehäuseanordnung, in der ein Stator und ein Rotor angeordnet sind, wobei der Rotor mit einer Rotorwelle wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung gelagert ist, wobei von einem Kühlfluid durchströmter Kühlkreislauf mit einem Kühlfluideinlass und einem Kühlfluidauslass vorgesehen ist, der zumindest einen im wesentlichen strahlförmig umlaufenden Kühlkanalabschnitt in einer Mantelfläche der zylinderförmigen Gehäuseanordnung aufweist.
Derartige Elektromaschinen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Insbesondere vor dem Hintergrund der Entwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen wächst der Bedarf an leistungsfähigen, starken Elektromaschinen. Die erhöhte Leistungsfähigkeit führt zwangsläufig dazu, dass derartige Elektromaschinen aktiv gekühlt werden müssen. Hierbei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, siehe hierzu beispielsweise DE 10 2011 076 140 A1 , die Mantelfläche der zylinderförmigen Gehäuseanordnung mit einem Kühlkreislauf auszustatten, der einen im Wesentlichen spiralförmig umlaufenden Kühlkanalabschnitt aufweist, der von einem Kühlfluideinlass zu einem Kühlfluidauslass von einem Kühlfluid beströmt wird. Ziel zahlreicher Verbesserungen ist hierbei einen optimalen Wärmeaustausch zwischen Kühlfluid und der Stator-, Rotor-Anordnung zu gewährleisten. Insbesondere vor dem Hintergrund großer leistungsfähiger Elektromaschinen im Elektrofahrzeug-, Hybridfahrzeug-Bereich scheinen die bisherigen Kühlreisläufe einen nicht auszureichenden Wärmeaustausch zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Elektromaschine bereit zu stellen, bei der auf konstruktiv einfache Art und Weise ein Kühlkreislauf vorgesehen ist, der eine optimale Kühlung zumindest der Stator-, Rotor-Anordnung der Elektromaschine gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine erste Stirnwand der zylinderförmigen Gehäuseanordnung einen weiteren Kühlkanalabschnitt aufweist, der fluidisch in den Kühlkreislauf eingebunden ist. Durch diese Maßnahme wird nicht nur auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise die zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche vergrößert, sondern es können gleichzeitig noch weitere Bauteile, wie zum Beispiel Elektronik oder auch Lager, die in der Nähe der Stirnwand angeordnet sind, vom Kühlkreislauf mit gekühlt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn auch die zweite Stirnwand einen Kühlkanalabschnitt aufweist, der fluidisch in den Kühlkreislauf eingebunden ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Kühlkreislauf fünf Kühlkanalabschnitte auf, wobei sich dem Kühlfluideinlass ein erster Kühlkanalabschnitt in der Mantelfläche einschließt, diesem sich ein zweiter Kühlkanalabschnitt in der ersten Stirnwand anschließt, diesem sich ein dritter Kühlkanalabschnitt in der Mantelfläche anschließt, diesem sich ein vierter Kühlkanalabschnitt in der zweiten Stirnwand anschließt und diesem sich vor dem Kühlfluideinlass ein fünfter Kühlfluideinlass in der Mantelfläche anschließt. Das Kühlfluid kann in vorteilhafter Weise Wasser oder Öl sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur in perspektivischer, schematischer Ansicht eine teilweise geschnittene Elektromaschine, deren Kühlkanalabschnitte in gestrichelten Linien dargestellt sind.
Die einzige Figur zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine schematisch dargestellte Elektromaschine 2, hier, geeignet für den Einsatz in einem nicht weiter dargestellten Hybrid-Fahrzeug. Die Elektromaschine 2 weist eine zylinderförmige Gehäuseanordnung 4 auf, in der auf bekannte Weise ein Stator 6 und ein Rotor 8 angeordnet sind. Die Gehäuseanordnung 4 besteht hierbei aus einer ersten Stirnwand 10, einem Mantelabschnitt 12 sowie einer zweiten Stirnwand 14. Der Rotor 8 weist auf bekannte Weise eine Rotorwelle auf, von der ein Anschlusszapfen 16 zu erkennen ist und die mittels einer Lageranordnung, von der ein Lager 17 angedeutet ist, in der ersten Stirnwand 10 und in der zweiten Stirnwand 14 drehbar gelagert ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rotor 8 als innenliegender Rotor ausgeführt. Es sollte jedoch deutlich sein, dass auch eine Elektromaschine 4 mit einem außenliegenden Rotor in den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung fällt.
Um nun zumindest den Stator 6 und Rotor 8 zu kühlen, ist ein Kühlkreislauf 18 vorgesehen, der ausgehend von einem Kühlfluideinlass 20 hin zu einem Kühlfluidauslass 22 von einem Kühlfluid, hier Wasser, durchströmt wird. Der Kühlkreislauf 18 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus fünf Kanalabschnitten 24, 26, 28, 30 und 32. Hierbei ist der Kühlkreislauf 18 wie folgt ausgestaltet. Dem Kühlmitteleinlass 20 schließt sich ein erster Kühlkanalabschnitt 24 in der Mantelfläche 12 an. Dieser erste Kühlkanal 24 geht dann über in den Kühlkanalabschnitt 26, der in der ersten Stirnwand 10 angeordnet ist. Der Kühlkanalanschnitt 26 geht nachfolgend in den Kühlkanalabschnitt 28 der Mantelfläche 12 über. Diesem Kühlkanalabschnitt 28 schließt sich der in der zweiten Stirnwand 14 angeordnete Kühlkanalabschnitt 30 an, der wiederum in den in der Mantelfläche 12 angeordneten Kühlkanalabschnitt 32 übergeht, bevor das Kühlfluid den Kühlfluidkreislauf 18 über den Kühlfluidauslass 22 verlässt. Auf diese Weise kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel sichergestellt werden, dass beispielsweise auch die Lagerung 17 durch den Kühlkreislauf 18 gekühlt wird. Der Kühlkreislauf 18 mit seinen Kühlkanalabschnitten 24, 26, 28, 30, 32 kann hierbei auf verschiedene Art und Weise in der Gehäuseanordnung 4 vorgesehen werden. So können die Kühlkanalabschnitte 24, 26, 28, 30, 32 in einem einteiligen Gehäuseanordnung 4 angeordnet sein, sie können aber insbesondere im Bereich der Mantelfläche auch als offene Kanäle ausgeführt sein, die wiederum durch ein deckelförmiges Element abgedeckt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011076140 A1 [0002]

Claims

Elektromaschine für den Einsatz im KFZ-Bereich mit einer zylinderförmigen Gehäuseanordnung, in der ein Stator (6) und ein Rotor angeordnet sind, wobei der Rotor (8) mit einer Rotorwelle (16) wirkverbunden ist, die in der Gehäuseanordnung (4) gelagert ist, wobei ein von einem Kühlfluid durchströmter Kühlkreislauf (18) mit einem Kühlfluideinlass (20) und einem Kühlfluidauslass (22) vorgesehen ist, der zumindest einen im Wesentlichen spiralförmig umlaufenden Kühlkanalabschnitt (28) in einer Mantelfläche (12) der zylinderförmigen Gehäuseanordnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Stirnwand (10) der zylinderförmigen Gehäuseanordnung (4) einen weiteren Kühlkanalabschnitt (26) aufweist, der fluidisch in den Kühlkreislauf (18) eingebunden ist.
Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die zweite Stirnwand (14) einen Kühlkanalabschnitt (30) aufweist, der fluidisch in den Kühlkreislauf (18) eingebunden ist.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (18) fünf Kühlkanalabschnitte (24, 26, 28, 30, 32) aufweist, wobei sich dem Kühlfluideinlass (20) ein erster Kühlkanalabschnitt (24) in der Mantelfläche (12) anschließt, diesem sich ein zweiter Kühlkanalabschnitt (26) in der ersten Stirnwand (10) anschließt, diesem sich ein dritter Kühlkanalabschnitt (28) in der Mantelfläche (12) anschließt, diesem sich ein vierter Kühlkanalabschnitt (30) in der zweiten Stirnwand (14) anschließt und diesem sich vor dem Kühlfluidauslass (22) ein fünfter Kühlkanalabschnitt (32) in der Mantelfläche (12) anschließt.
Elektromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid Wasser oder Öl ist.