DE102015211160A1

DE102015211160A1 - Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls

Info

Publication number: DE102015211160A1
Application number: DE102015211160.1A
Authority: DE
Inventors: Richard Friede
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-22
Also published as: CN106257656B; CN106257656A

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls (1) einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse (2) vorgeschlagen, wobei das Leistungsmodul (1) derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls (1) einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum (3) des Aufnahmegehäuses (2) zugewandt ist, wobei einem ersten Stirnbereich des Aufnahmegehäuses (2) ein Einströmbereich (4) als Kühlmitteleinlass und einem zweiten gegenüberliegenden Stirnbereich ein Ausströmbereich (5) als Kühlmittelauslass zugeordnet sind, und wobei der Einströmbereich (4) über eine Einströmöffnung (6) in der Wand des Aufnahmebehältnisses (2) und der Ausströmbereich (5) über eine Ausströmöffnung (7) in der Wand des Aufnahmebehältnisses (2) mit dem Innenraum (3) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls einer elektrischen Maschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Derartige Anordnungen sind aus der Fahrzeugtechnik bekannt. Das verwendete Leistungsmodul ist an einem Aufnahmegehäuse befestigt, wobei der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls in eine Kühlstruktur bzw. in einen mit Kühlmittel durchströmten Kühlwasserkanal im Innenraum des Aufnahmegehäuses hineinragt. Die Einströmung des Kühlmittels erfolgt durch einen Kühlkanal in Längsausrichtung des Leistungsmoduls. Die Kühlkanalgeometrie wird durch einen großflächigen Durchbruch am Gehäuse in der Kühlstruktur und einer gegenüberliegenden Kühlplatte erzeugt. Die Kanalgeometrie innerhalb des Aufnahmegehäuses wird als vertiefter Kanal an der Unterseite des Gehäuses oder in der Kühlplatte ausgeführt. Das Gehäuse und die Kühlflächen müssen zueinander abgedichtet sein. Durch das Einbringen eines großflächigen Durchbruchs oder mehrerer kleiner Durchbrüche in das Aufnahmegehäuse wird dessen Steifigkeit erheblich geschwächt. Zudem führt der vorhandene Kühlmitteldruck zur Verformung des Aufnahmegehäuses. Dadurch können Undichtigkeiten auftreten, welches zum Eindringen von Kühlmittel in den Elektronikbauraum der Leistungselektronik bzw. des Leistungsmoduls führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der konstruktiv einfach und kostengünstig die Steifigkeit des Aufnahmegehäuses erhöht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse vorgeschlagen, wobei das Leistungsmodul derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum des Aufnahmegehäuses zugewandt ist.
Um eine steife und konstruktiv stabile Anordnung zu realisieren, sind einem ersten Stirnbereich des Aufnahmegehäuses ein Einströmbereich als Kühlmitteleinlass und einem zweiten gegenüberliegenden Stirnbereich des Aufnahmegehäuses ein Ausströmbereich als Kühlmittelauslass zugeordnet, wobei der Einströmbereich über eine Einströmöffnung in der Wand des Aufnahmebehältnisses und der Ausströmbereich über eine Ausströmöffnung in der Wand des Aufnahmebehältnisses jeweils mit dem Innenraum verbunden sind.
Auf diese Weise wird bei ein wannenartiges Aufnahmegehäuse mit stabilem Bodenbereich realisiert, sodass in Längsrichtung keine konstruktive Schwächung der Steifigkeit erfolgt, da lediglich eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung an den jeweiligen Stirnseiten des Aufnahmegehäuses vorgesehen sind. Somit ergibt sich ein eine steife Unterseite bzw. ein konstruktiv stabiler Boden des Aufnahmebehältnisses, bei dem keine Verformung aufgrund von Kühlmitteldruck oder dergleichen auftritt.
Die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung sind als Freisparung, Aussparung oder dergleichen in der Wand des Aufnahmegehäuses vorgesehen. Bevorzugt wird eine langlochförmige Aussparung vorgesehen, um einen ausreichenden Durchfluss von Kühlmittel aus dem Einströmbereich in den Innenraum und aus dem Innenraum in den Ausströmbereich sicherzustellen. Beispielsweise können die Aussparungen durch Ausfräsung oder dergleichen kostengünstig vorgesehen werden.
Um sowohl den Einströmbereich als auch den Ausströmbereich kühlmitteldicht zu realisieren, sind der Einströmbereich und der Ausströmbereich bodenseitig mit einem geeigneten Deckel verschlossen. Um den Innenraum des Einströmbereiches und des Ausströmbereiches zu vergrößern, kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Deckel Tiefzugbereiche oder dergleichen aufweist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls;
2 eine schematische geschnittene Ansicht der Anordnung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
3 eine geschnittene Ansicht der Anordnung entlang der Schnittlinie C-C gemäß 1;
4 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung zum Kühlen ohne Leistungsmodul; und
5 eine geschnittene Ansicht der Anordnung entlang der Schnittlinie B-B gemäß 4.
In den 1 bis 5 sind verschiedene Ansichten einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls zum Beispiel einer elektrischen Maschine beispielhaft dargestellt.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist ein längliches Aufnahmegehäuse 2 auf, wobei ein Leistungsmodul 1 derart in einer Ausnehmung 8 des Aufnahmegehäuses befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls 1 einen mit Kühlmittel durchströmten Innenraum 3 des Aufnahmegehäuses 2 zugewandt ist. Aus den 1 bis 5 ist ersichtlich, dass das Leistungsmodul 1 in die Ausnehmung 8 auf der Oberseite des Aufnahmegehäuses 2 hineinragt und an der Oberseite des Aufnahmegehäuses 2 kühlmitteldicht befestigt ist.
Um eine besonders stabile Bauweise bei dem Aufnahmegehäuse 2 zu realisieren, sind einem ersten Stirnbereich bzw. Endbereich des Aufnahmegehäuses 2 ein Einströmbereich 4 als Kühlmitteleinlass und einem zweiten gegenüberliegenden Stirnbereich bzw. Endbereich ein Ausströmbereich 5 als Kühlmittelauslass zugeordnet, wobei der Einströmbereich 4 über eine Einströmöffnung 6 in der Wand des Aufnahmegehäuses 2 und der Ausströmbereich 5 über eine Ausströmöffnung 7 ebenfalls in der Wand des Aufnahmegehäuses 2 jeweils mit dem Innenraum 3 strömungsmäßig verbunden sind.
Als Einströmöffnung 6 und als Ausströmöffnung 7 ist jeweils eine langlochförmige Aussparung in der Wand des Aufnahmegehäuses 2 vorgesehen, wie dies insbesondere aus den 2, 4 und 5 ersichtlich ist. Die Einströmöffnung 6 und die Ausströmöffnung 7 verläuft überlappend mit der Ausnehmung 8, die zum Einsetzen des Leistungsmoduls 1 vorgesehen ist. Insbesondere aus 4 ist ersichtlich, dass die Länge der Einströmöffnung 6 und der Ausströmöffnung 7 der Breite der Ausnehmung 8 entspricht. Dadurch, dass die Aussparungen als Einströmöffnung 6 und Ausströmöffnung 7 lediglich an den Stirnseiten des Aufnahmegehäuses 2 vorgesehen sind, ergibt sich eine konstruktiv stabile und steife Ausführung des Aufnahmegehäuses 2. Insbesondere 3 zeigt die stabile wannenförmige Ausführung des Aufnahmegehäuses 2.
Sowohl der Einströmbereich 4 als auch der Ausströmbereich 5 sind kühlmitteldicht ausgeführt, in dem jeweils bodenseitig ein Deckel 9, 10 vorgesehen ist. Als Einlass 11 des Einströmbereiches und als Auslass 12 des Ausströmbereiches 5 ist jeweils eine bezogen auf die Längsausrichtung des Aufnahmegehäuses 2 quer ausgerichtete Bohrung vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Leistungsmodul
2: Aufnahmegehäuse
3: Innenraum
4: Einströmbereich
5: Ausströmbereich
6: Einströmöffnung
7: Ausströmöffnung
8: Ausnehmung
9: Deckel
10: Deckel
11: Einlass bzw. Bohrung
12: Auslass bzw. Bohrung

Claims

Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls (1) einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse (2), wobei das Leistungsmodul (1) derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls (1) einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum (3) des Aufnahmegehäuses (2) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass einem ersten Stirnbereich des Aufnahmegehäuses (2) ein Einströmbereich (4) als Kühlmitteleinlass und einem zweiten gegenüberliegenden Stirnbereich ein Ausströmbereich (5) als Kühlmittelauslass zugeordnet sind, wobei der Einströmbereich (4) über eine Einströmöffnung (6) in der Wand des Aufnahmebehältnisses (2) und der Ausströmbereich (5) über eine Ausströmöffnung (7) in der Wand des Aufnahmebehältnisses (2) jeweils mit dem Innenraum (3) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einströmöffnung (6) und als Ausströmöffnung (7) jeweils eine langlochförmige Aussparung in der Wand des Aufnahmegehäuses (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmbereich (4) und der Ausströmbereich (5) jeweils bodenseitig mit einem Deckel (9, 10) verschlossen ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Deckel (9, 10) mit einem Tiefzugbereich zum Vergrößern des Einströmbereiches (4) und/oder des Ausströmbereiches (5) versehen ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einlass (11) des Einströmbereiches (4) und als Auslass (12) des Ausströmbereiches (5) jeweils eine bezogen auf die Längsausrichtung des Aufnahmegehäuses (2) quer ausgerichtete Bohrung vorgesehen ist.