DE102015211163A1

DE102015211163A1 - Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls

Info

Publication number: DE102015211163A1
Application number: DE102015211163.6A
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

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls (1) einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse (2) vorgeschlagen, an dessen Oberseite das Leistungsmodul (1) derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls (1) dem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum des Aufnahmegehäuses (2) zugewandt ist, wobei an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass vorgesehen 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.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 11 2007 002 435 T5 ist eine Kühlstruktur für ein wärmeerzeugendes Bauteil und eine Antriebseinheit bekannt. Die Kühlmittelstruktur ist derart aufgebaut, dass zu kühlende Bereiche des Leistungsmoduls des Elektromotors einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum zugewandt sind. Um die Kühlmittelstruktur mit Kühlmittel zu versorgen, sind ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass an den Seiten der länglichen Gehäusestruktur vorgesehen. Somit kann das durch den Kühlmitteleinlass einströmende Kühlmittel die zu kühlenden Bereiche des Leistungsmoduls umströmen und durch den seitlichen Kühlmittelauslass ausströmen.
Es hat sich gezeigt, dass bei den bekannten Kühlstrukturen eine Durchströmung in Längsrichtung des zu kühlenden Leistungsmoduls bzw. des Aufnahmegehäuses erfolgt und der seitlich vorgesehene Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass eine nachteilige Erhöhung der Modullänge bewirkt. Demzufolge wird der erforderliche Bauraum in Längsrichtung deutlich erhöht, welches in nachteiliger Weise die Einsatzmöglichkeiten der Anordnung eingeschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche insbesondere in Längsrichtung des Leistungsmoduls bzw. des Aufnahmegehäuses einen minimalen Bauraumbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Es wird eine Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls oder dergleichen zum Beispiel einer elektrischen Maschine eines Fahrzeuges oder ähnlichem mit einem länglichen Aufnahmegehäuse vorgeschlagen, an dessen Oberseite das Leistungsmodul derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls dem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum des Aufnahmegehäuses zugewandt ist.
Eine besonders platzsparende Anströmung des Aufnahmegehäuses mit Kühlmittel wird dadurch realisiert, dass an einer Unterseite des Aufnahmegehäuses ein Kühlmitteleinlass und/oder ein Kühlmittelauslass vorgesehen sind. Folglich erfolgt die Anströmung bzw. Einströmung des Kühlmittels nicht seitlich bezogen auf die Längsausrichtung des Moduls bzw. des Aufnahmegehäuses, sondern bodenseitig an dem Aufnahmegehäuse, d.h. auf der dem Leistungsmodul abgewandten Seite des Aufnahmegehäuses.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind als Kühlmitteleinlass eine Einströmtasche oder dergleichen und als Kühlmittelauslass eine Ausströmtasche an der Unterseite bzw. an dem Boden des Aufnahmegehäuses vorgesehen. Auf diese Weise kann das Kühlmittel durch die Einströmtasche einströmen und parallel zur Kühlfläche bzw. zu den zu kühlenden Bereichen des Leistungsmoduls im Aufnahmegehäuse aufgrund der strömungstechnisch vorteilhaft geformten Einströmtasche geführt werden. Nach dem Durchströmen des Aufnahmegehäuses bzw. des Innenraumes des Aufnahmegehäuses wird das Kühlmittel durch eine ebenfalls strömungstechnisch vorteilhaft geformte Ausströmtasche an der Unterseite des Aufnahmegehäuses aus dem Aufnahmegehäuse herausgeführt.
Die Einströmtasche und die Ausströmtasche können beispielsweise als separate Bauteile einteilig oder mehrteilig ausgeführt werden und an der Unterseite des Aufnahmegehäuses auf beliebige Art und Weise kühlmitteldicht befestigt werden. Hierdurch werden die konstruktive Gestaltung und auch die Abmessungen des Aufnahmegehäuses nicht beeinflusst, welches die Herstellungskosten verringert.
Es ist jedoch auch denkbar, dass im Rahmen einer Serienfertigung Aufnahmegehäuse gefertigt werden, an denen die Einströmtasche und die Ausströmtasche während des Herstellungsprozesses bereits berücksichtigt werden, so dass diese beispielsweise an die Unterseite angeformt sind.
Neben der enormen Platzeinsparung in Längsrichtung des Aufnahmegehäuses bzw. des Moduls ergibt sich zusätzlich bei der vorliegenden Erfindung eine Reduzierung der Dichtlänge durch die Minimierung der Größe des Dichtflansches bei der Einströmtasche und der Ausströmtasche als Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls einer elektrischen Maschine;
2 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung;
3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2; und
4 eine schematische Unteransicht der Anordnung.
In den 1 bis 4 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls 1 bzw. einer Leistungselektronik einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse 2 beispielhaft dargestellt.
An der Oberseite des Aufnahmegehäuses 2 ist eine Ausnehmung vorgesehen, in die das Leistungsmodul 1 einsetzbar ist und über mehrere Schraubverbindungen an dem Aufnahmegehäuse 2 kühlmitteldicht befestigt ist, wobei der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls 1 bzw. die Kühlfläche 3 einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum 10 des Aufnahmegehäuses 2 zugewandt ist. An der Unterseite des Aufnahmegehäuses 2 ist als Kühlmitteleinlass eine Einströmtasche 4 und als Kühlmittelauslass eine Ausströmtasche 5 vorgesehen.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, sind sowohl die Einströmtasche 4 als auch die Ausströmtasche 5 jeweils als separates Bauteil oder als kombiniertes Bauteil an der Unterseite des Aufnahmegehäuses 2 über Verschraubungen und Dichtelemente befestigt.
In 3 ist der Strömungsverlauf des Kühlmittels mittels Pfeilen angedeutet. Es ist ersichtlich, dass die Einströmtasche 4 derart strömungstechnisch geformt, dass durch einen Einlass 6 der Einströmtasche 4 einströmendes Kühlmittel zu einem Einströmdurchbruch bzw. einer Einströmöffnung 7 an der Unterseite des Aufnahmegehäuses 2 geführt wird. Der Einströmdurchbruch 7 kann durch eine eingebrachte Ausfräsung oder dergleichen an der Bodenseite bzw. an der Unterseite des Aufnahmegehäuses 2 realisiert werden. Das durch den Einströmdurchbruch 7 strömende Kühlmittel wird durch einen entsprechenden Radius umgelenkt und durchströmt danach den Innenraum 10 des Aufnahmegehäuses 2 entlang des zu kühlenden Bereiches bzw. der Kühlfläche 3 des Leistungsmoduls 1 und wird am Ende der Längserstreckung des Aufnahmegehäuses 2 durch einen entsprechenden Radius umgelenkt, um in die an der Unterseite des Aufnahmegehäuses 2 vorgesehene Ausströmtasche 5 zu gelangen. Im Bereich der Ausströmtasche 5 ist zum Beispiel durch eine Ausfräsung an der Unterseite ein Ausströmdurchbruch bzw. eine Ausströmöffnung 8 vorgesehen. Die Ausströmtasche 5 ist derart strömungstechnisch geformt, dass das aus dem Ausströmdurchbruch 8 ausströmende Kühlmittel zum Auslass 9 der Ausströmtasche 5 geführt wird.
Diese Art der Einströmung bzw. Anströmung kann für den Kühlmitteleinlass und den Kühlmittelauslass oder auch nur für eines von beiden verwendet werden, wenn zum Beispiel nur auf einer Seite des Aufnahmegehäuses 2 ein geringerer Bauraum zur Verfügung steht. Die Einströmtasche 4 und die Ausströmtasche 5 können jeweils als separates Bauteil z. B. aus Kunststoff einteilig ausgeführt sein, wie insbesondere aus 3 und 4 ersichtlich ist oder als ein kombiniertes Bauteil mit Einström- und Ausströmtasche.
Bezugszeichenliste

1: Leistungsmodul
2: Aufnahmegehäuse
3: zu kühlender Bereich bzw. Kühlfläche des Leistungsmoduls
4: Einströmtasche
5: Ausströmtasche
6: Einlass
7: Einströmdurchbruch
8: Ausströmdurchbruch
9: Auslass
10: Innenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 112007002435 T5 [0002]

Claims

Anordnung zum Kühlen eines Leistungsmoduls (1) einer elektrischen Maschine mit einem länglichen Aufnahmegehäuse (2), an dessen Oberseite das Leistungsmodul (1) derart befestigt ist, dass der zu kühlende Bereich des Leistungsmoduls (1) einem mit Kühlmittel durchströmten Innenraum (10) des Aufnahmegehäuses (2) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmitteleinlass eine Einströmtasche (4) und als Kühlmittelauslass eine Ausströmtasche (5) an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmtasche (4) und die Ausströmtasche (5) als separate Bauteile ausgeführt sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmtasche (4) derart geformt ist, dass das durch einen Einlass (6) der Einströmtasche (4) einströmende Kühlmittel zu einem Einströmdurchbruch (7) an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) führbar ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Innenraum durch den Einströmdurchbruch (7) einströmende Kühlmittel in Längsrichtung entlang des zu kühlenden Bereiches (3) des Leistungsmoduls (1) zu einem Ausströmdurchbruch (8) an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) führbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmdurchbruch (8) im Bereich der Ausströmtasche (5) an der Unterseite des Aufnahmegehäuses (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmtasche (5) derart geformt ist, dass das aus dem Ausströmdurchbruch (8) ausströmende Kühlmittel zum Auslass (9) der Ausströmtasche (5) führbar ist.