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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Wasserkühlung.
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Es ist allgemein bekannt, dass bei einem Elektromotor im Betrieb Verlustwärme erzeugt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei die Wärmeabfuhr verbesserbar sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit Wasserkühlung ist, dass ein Gehäuseteil zumindest einen ebenen Oberflächenabschnitt aufweist, insbesondere quaderförmig ausgeformt ist,
wobei an dem Oberflächenabschnitt eine Kühlplatte anliegt, insbesondere mit einem planen oder ebenen Oberflächenabschnitt der Kühlplatte an dem ebenen Oberflächenabschnitt des Gehäuseteils,
wobei die Kühlplatte insbesondere stoffschlüssig mit dem Gehäuseteil verbunden ist, insbesondere klebeverbunden.
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Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor mit einer nachrüstbaren Entwärmung versehbar ist. Auf den Elektromotor sind hierzu nur Kühlplatten aufzukleben, wobei Kühlmedium über den Verteiler zuführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verteiler mit der Kühlplatte verbunden, insbesondere schraubverbunden,
wobei der Verteiler in axialer Richtung auf das Gehäuseteil aufgeschoben ist und in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist mit dem Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere Verbindung gewährleistbar ist. Denn bei Versagen der Klebeverbindung ist noch ein Formschluss vorhanden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Verteiler ein Schlauchanschluss angeordnet, insbesondere so dass ein über den Schlauchanschluss einströmendes Kühlmedium vom Verteiler zur Kühlplatte geleitet wird oder zu mit dem Verteiler schraubverbundenen Kühlplatten hin verteilt wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein erster Verteiler mit Schlauchanschluss zum Einströmen und ein weiterer baugleicher Verteiler mit Schlauchanschluss zum Ausströmen verwendbar ist. Der Schlauchanschluss mündet in den Hohlraum des Verteilers. Somit ist ein Verteilen oder Sammeln des Kühlmediums in einfacher Weise ausführbar. Auf diese Weise sind die Kühlplatten nur als Stranggussteile, also mit axial, also in Stranggussrichtung durchgehendem Hohlraum, ausführbar, wobei an den beiden axialen Enden der jeweiligen Kühlplatte ein jeweiliger Verteiler anordenbar ist. Hierbei genügt ein einziger jeweiliger Verteiler für mehrere Kühlplatten. Die Kühlplatten sind dabei jeweils mittels Dichtung abgedichtet verbunden mit dem Verteiler. Auf der von den Kühlplatten abgewandten Seite ist der Verteiler mit einem Verteilerdeckel verschließbar, indem der Verteilerdeckel mit dem Verteiler dicht verbunden ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Verteiler, die Kühlplatte oder Kühlplatten jeweils als Stranggussteil hergestellt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede Kühlplatte axial beidseitig jeweils mit einem Verteiler verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass der Verteiler als Stranggussteil oder als Gussteil herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseteil axial, insbesondere also in Achsrichtung des Rotors, verlaufende Vertiefungen, insbesondere Nuten, auf, zwischen denen der ebene Oberflächenabschnitt angeordnet ist,
wobei die Kühlplatte axial verlaufende Erhebungen, insbesondere Federn, aufweist, welche in die Nuten zumindest teilweise hineinragen. Von Vorteil ist dabei, dass ein geringer Klebespalt ausreichend ist, insbesondere zwischen den Erhebungen und der jeweiligen Nut. Somit ist nur eine geringe Klebstoffmenge notwendig und die Zeit zum Aushärten ist entsprechend kurz.
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Außerdem ist ein Toleranzausgleich zwischen Kühlplatte und Motorgehäuse im Klebespalt ermöglicht. Dies bewirkt eine unveränderte Anlage der Kühlplatte am Motorgehäuse im Bereich der ebenen Oberflächenabschnitte.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kühlplatte an ihrer nach radial außen gerichteten Oberfläche axial verlaufende Nuten auf,
wobei die von der senkrechten Projektion dieser Nuten in Richtung der Normalenrichtung des ebenen Oberflächenabschnitts überdeckten Fläche überlappt mit der von den in dem Gehäuseteil angeordneten Nuten überdeckten Fläche. Von Vorteil ist dabei, dass das Design durch die Kühlplatten nur geringfügig gestört wird. Denn die optisch von den Kühlplatten verdeckten Nuten sind nun auf der jeweiligen äußeren Seite der Kühlplatte angeordnet, sodass das Design sich nicht wesentlich verändert. Außerdem ist die jeweilige Kühlplatte beidseitig mit dem Gehäuseteil des Motors verbindbar. Somit verringert sich die Wahrscheinlichkeit für Fehler bei der Montage. Zusätzlich ist durch die Oberflächenvergrößerung auch eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht, insbesondere bei Ausfall der Flüssigkeitskühlung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem jeweiligen Verteiler und der jeweiligen Kühlplatte jeweils eine Dichtung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine dichte Verbindung in einfacher Weise herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der von der Kühlplatte abgewandten Seite des Verteilers ein jeweiliger Verteilerdeckel angeordnet und schraubverbunden mit dem Verteiler. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verteilen in einfacher Weise ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Verteiler spielfrei am Gehäuseteil an. Von Vorteil ist dabei, dass bei Versagen der Klebeverbindung zwischen Kühlplatte und Gehäuseteil die Kühlplatte zumindest formschlüssig am Gehäuseteil gehalten ist mittels des Verteilers.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Verteiler das Gehäuseteil in Umfangsrichtung derart weit, dass der Verteiler insbesondere in radialer Richtung verliersicher mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Verteiler das Gehäuseteil derart umgreift, dass der Verteiler formschlüssig gehalten ist. Dabei ist der Formschluss nicht in axialer Richtung wirksam, da der Verteiler axial auf das Gehäuseteil aufschiebbar ist. Der Formschluss wirkt also nur in radialer Richtung und in Umfangsrichtung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Stranggussrichtung der Kühlplatte parallel zur axialen Richtung, insbesondere also parallel zur Rotorachsrichtung, ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die Durchströmungsrichtung der Kühlplatte axial gerichtet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den Nuten des Gehäuseteils Klebstoff angeordnet, insbesondere zur stoffschlüssigen Verbindung zwischen der jeweiligen Erhebung und jeweiligen Nut. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Verbindung herstellbar ist und mittels des Klebstoffes ein Einschluss von Luft vermeidbar ist, so dass eine verbesserte Wärmeleitung zwischen Gehäuseteil und Kühlplatte erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste der Kühlplatten senkrecht zu einer zweiten der Kühlplatten ausgerichtet
und/oder
die erste Kühlplatte ist parallel zu einer dritten Kühlplatte ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass alle Kühlplatten in axialer Richtung durchströmt sind. Vorzugswiese sind alle Kühlplatten baugleich und derart am Gehäuseteil des Motors verbunden, dass die Stranggussrichtung in axialer Richtung ausgerichtet ist. Somit ist ein Verbinden der Kühlplatten an mehreren Seiten des Motors ermöglicht. Insbesondere bei einer polygonalen Ausführung des Gehäuseteils, also beispielsweise bei einer quaderförmigen Ausführung, sind die Kühlplatten an den verschiedenen Seiten des Gehäuseteils montierbar. Die Ausrichtung der Kühlplatten unterscheidet sich also entsprechend der Normalenrichtung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verteiler im Wesentlichen U-förmig ausgeformt, insbesondere wobei der Verteiler zwei über einen Jochabschnitt verbundene Schenkelabschnitte aufweist, wobei der jeweils vom Jochabschnitt abgewandte Endbereich des jeweiligen Schenkelabschnitts auskragend ausgeformt ist, also das Gehäuseteil hintergreift, insbesondere so dass der Formschluss mit dem Gehäuseteil bewirkt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein einziger Verteiler für mehrere Kühlplatten, die verschieden ausgerichtet sind, ausreicht. Außerdem umklammert der Verteiler das Gehäuseteil und ist somit formschlüssig verbunden mit diesem.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verteiler jeweils auf der von den Kühlplatten abgewandten Seite einen Verteilerkanal auf, insbesondere welcher von dem Verteilerdeckel begrenzt ist, und der Verteiler auf der den Kühlplatten zugewandten Seite Öffnungen aufweist, die mit den durch die Kühlplatten axial durchgehenden Ausnehmungen korrespondieren, insbeosndere so dass der zufluss durch erste Öffnungen in den Verteilerkanal und der Abfluss durch andere Öffnungen vorgesehen ist. Von Vorteil ist, dass der Verteiler in einfacher Weise ausführbar ist und die Öffnungen nur dort sind, wo die Zuflüsse stattfinden oder die Abflüsse stattfinden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind jeweils der Verteiler und Verteilerdeckel einstückig, also einteilig, hergestellt.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor mit Gehäuseteil 1 und Kühlplatten 5 in explodierter Darstellung gezeigt.
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In der 2 ist der erfindungsgemäße Elektromotor in Schrägansicht dargestellt.
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In der 3 ist das auf den Elektromotor aufgesetzte Kühlsystem des Elektromotors in explodierter Darstellung dargestellt.
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In der 4 ist die Rückseite des Elektromotors in Draufsicht dargestellt.
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Wie in den Figuren dargestellt, weist der Elektromotor ein Gehäuseteil 1 auf, welches im Wesentlichen quaderförmig ausgeführt ist, also zumindest vier ebene Seitenflächenabschnitte aufweist, auf welche entsprechend plan ausgeführte Kühlplatten aufsetzbar sind.
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Die Seitenflächenabschnitte des Gehäuseteils 1 weisen Nuten 2 auf, wobei beim Ansetzen der Kühlplatten 5 an den Kühlplatten 5 ausgeformte Erhebungen 3, insbesondere Federn 3, in die Nuten 2 hineinragen, so dass einerseits die Kühlplatten 5 in einfacher Weise positionierbar sind am Gehäuseteil 1 und andererseits zwischen den Nuten 2 und den Erhebungen 3 ein Klebespalt ausbildbar ist, so dass durch den dort eingefüllten Klebstoff eine abgedichtete Klebeverbindung zwischen jeweiliger Kühlplatte 5 und Gehäuseteil 1 erreicht ist.
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Die Nuten 2 verlaufen parallel zueinander. In Querrichtung zwischen zwei der Nuten 2 weist das Gehäuseteil 1 einen planen Oberflächenabschnitt auf, welche an einem entsprechend plan ausgeführten Oberflächenabschnitt anliegt, der an der anliegenden Kühlplatte 5 ausgebildet ist und in Querrichtung zwischen zwei zueinander parallel sich erstreckenden, an der Kühlplatte 5 ausgebildeten Erhebungen 3 angeordnet ist.
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Die Nuten 2 des Gehäuseteils 1 bilden ein markantes Design, also mit entsprechender Eigenart, wenn die Kühlplatten 5 nicht mit dem Gehäuseteil 1 verbunden sind. Somit ist in diesem Fall der Elektromotor ohne Kühlsystem verwendbar, weist aber ein markantes Design auf, das zur Unterscheidung von Elektromotoren anderer Hersteller einsetzbar ist.
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Wenn jedoch die Kühlplatten 5 mit dem Gehäuseteil 1 verbunden werden, entsteht somit eine Elektromotor, welcher mit einem Kühlsystem nachgerüstet ist und somit eine höhere Leistung erzeugen kann. Denn die dabei anfallende Wärme wird effektiv über die Kühlplatten 5 an ein Kühlmedium abgeführt, welches die Kühlplatten durchströmt.
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Somit ist also ein einfaches Nachrüsten vorhandener Elektromotoren ausführbar.
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Die jeweilige Kühlplatte 5 ist hohl ausgeführt, so dass diese von einem Kühlmedium, wie Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, oder einem gasförmigen Kühlmedium durchströmbar ist.
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Die Kühlplatten 5 sind somit als Stranggussteile herstellbar, insbesondere aus Aluminium, wobei beim mit dem Gehäuseteil 1 verbundenen Kühlplatten 5 die Stranggussrichtung der Kühlplatten 5 jeweils parallel zur axialen Richtung des Motors ausgerichtet ist.
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Somit werden die Kühlplatten 5 vom Kühlmedium in axialer Richtung durchströmt.
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Auf die in axialer Richtung vorne und hinten an der Kühlplatte 5 jeweils angeordnete Öffnung ist jeweils ein hohler, U-förmig ausgeführter Verteiler 20 aufgesetzt und verbunden, wobei jeweils auch eine Dichtung 32 zwischengeordnet ist. Auf der jeweils von der Kühlplatte 5 jeweils abgewandten Seite des Verteilers 20 ist ein jeweiliger Verteilerdeckel 31 aufgesetzt und schraubverbunden. Dieser Verteilerdeckel 31 ist jeweils vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt. Alternativ ist aber auch eine Ausführung aus Metall realisierbar, wenn eine Dichtung zwischen Verteiler 20 und Verteilerdeckel 31 angeordnet ist.
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Der Hohlraum des Verteilers 20 ist somit umgeben von dem Verteiler 20 und in axialer Richtung begrenzt durch den Verteilerdeckel 31 und entgegengesetzt zur axialen Richtung durch die Dichtung 32.
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Am axialen Endberiech des Motors ist eine Bremse mit einem Bremshebel zur Handlüftung angeordnet.
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Der Verteiler 20 weist an den jeweiligen Endbereichen der Schenkel des U ein Abdichtteil 33 oder alternativ einen Schlauchanschluss 34 auf, so dass dort eine Zufuhr beziehungsweise eine Abfuhr des Kühlmediums ausführbar ist.
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Der Verteiler 20 weist einen Jochabschnitt auf, der zwischen den beiden Schenkeln des U angeordnet ist und diese verbindet, insbesondere einstückig und einteilig mit diesen zusammen hergestellt ist. Im jeweiligen Verbindungsbereich zwischen dem jeweiligen Schenkel und dem Jochabschnitt ist der Verteiler mit einer Einbuchtung ausgeführt, die in eine Vertiefung des Gehäuseteils eingreift.
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Die Endbereiche der Schenkel umklammern das Gehäuseteil 1, indem sie ebenfalls auskragend ausgeformt sind und in eine entsprechende Einbuchtung eingreifen.
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Somit umgreift der Verteiler 20 das Gehäuseteil 1. Auf diese Weise ist der Verteiler 20 nach dem axial gerichteten Aufschieben auf das Gehäuseteil 1 formschlüssig verbunden mit dem Gehäuseteil 1, insbesondere zumindest in radialer Richtung und in Umfangsrichtung.
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Zwar werden die Verteiler 20 mit dem Gehäuseteil schraubverbunden, wobei die jeweiligen entsprechenden Verbindungsschrauben 30 durch den jeweiligen Verteilerdeckel 31 und den jeweiligen Verteiler 20 hindurchführen und in eine jeweilige, im Gehäuseteil 1 angeordnete Gewindebohrung eingeschraubt sind. Dabei sind die Verbindungsschrauben 30 axial gerichtet.
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Selbst wenn also die Klebeverbindung zwischen Gehäuseteil 1 und Kühlplatte 5 versagen würde, wären die Kühlplatten 5 weiterhin am Gehäuseteil 1 gehalten, weil die Verteiler 20 jeweils formschlüssig, insbesondere aber axial verschiebbar, am Gehäuseteil 1 gehalten sind. Dabei ist dieses Halten unabhängig von der Montageausrichtung des Motors. Denn trotz der quaderförmigen Gestaltung des Motors rutscht der im Wesentlichen U-förmige Verteiler 20 nicht ab.
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Vorzugsweise weist der Verteiler 20 axial durchgehende Ausnehmungen oder zumindest eine axial durchgehende Ausnehmung auf, so dass das Kühlmedium in die Ausnehmung einströmen kann und der Verteilerdeckel 31 die Ausnehmung an der von der Kühlplatte 5 abgewandten Seite abdeckt. Die jeweilige Ausnehmung mündet in einen jeweiligen, vom Schlauchanschluss 34 zumindest teilweise umgebenen Raumbereich, der vorzugsweise in radialer Richtung sich zur Umgebung hin erstreckt.
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Der in axialer Richtung vor der Kühlplatte 5 angeordnete Verteiler 20 ist im Wesentlichen gleicht dem in axialer Richtung hinter der Kühlplatte 5 angeordneten Verteiler 20. Somit ist derselbe Verteiler 20 zweifach verwendbar, ebenso der Verteilerdeckel 31.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseteil des Elektromotors
- 2
- Nut
- 3
- Erhebung, insbesondere Feder
- 4
- Anschlusskasten
- 5
- Kühlplatte
- 20
- Verteiler, insbesondere aus Strangguss
- 21
- Bremshebel
- 30
- Verbindungsschrauben
- 31
- Verteilerdeckel
- 32
- Dichtung
- 33
- Abdichtteil
- 34
- Schlauchanschluss
