DE102017120827A1

DE102017120827A1 - Vorrichtungstemperaturverwaltungsbaugruppe und verfahren

Info

Publication number: DE102017120827A1
Application number: DE102017120827.5A
Authority: DE
Inventors: Andrew G. Cheng
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-03-15
Also published as: US20180076691A1; CN107819384A

Abstract

Eine beispielhafte Temperaturverwaltungsbaugruppe beinhaltet eine Fluidummantelung, die an einer Einbaulage, angrenzend an ein strukturelles Gehäuse einer Vorrichtung, befestigbar ist, wobei die Fluidummantelung mindestens eine erste Seite und eine zweite Seite eines Fluiddurchgangsumfangs bereitstellt, wobei die erste Seite quer zur zweiten Seite ist. Ein beispielhaftes Verfahren zum Verwalten von Wärmeenergie in einer Vorrichtung beinhaltet Platzieren einer Fluidummantelung in einer eingebauten Stellung, in der die Fluidummantelung an ein strukturelles Gehäuse einer elektrischen Vorrichtung angrenzt. Ohne das strukturelle Gehäuse zu verändern, beinhaltet das Verfahren das Neuplatzieren der Fluidummantelung in einer nicht eingebauten Stellung, wenn die Fluidummantelung vom strukturellen Gehäuse beabstandet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Fluidummantelung, die verwendet wird, um eine Vorrichtung thermisch zu steuern. Die Vorrichtung kann eine elektrische Vorrichtung sein, wie zum Beispiel ein elektrischer Motor.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Vorrichtungen, die in vielen Branchen verwendet werden, können von thermischer Steuerung profitieren. Ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung ist eine elektrische Vorrichtung, die eine elektrische Maschine, eine Pumpe, ein Gebläse, eine Turbine oder ein Verdichter sein kann. Andere Vorrichtungen, wie zum Beispiel interne Druckmotoren, Batterien und Energiespeichervorrichtungen könnten auch von thermischer Steuerung profitieren.
Vorrichtungen haben viele Verwendungen. Elektrofahrzeuge zum Beispiel können unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen, die von einem Batteriepack angetrieben werden, selektiv angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die Elektrofahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor antreiben. Beispielhafte Elektrofahrzeuge, die elektrische Maschinen verwenden können, beinhalten Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), Voll-Hybridelektrofahrzeuge (FHEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCVs) und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs).
Heiz- oder Kühlvorrichtungen werden manchmal benötigt, um die Vorrichtung innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu halten. Dementsprechend integrieren einige Vorrichtungen Fluidkanäle oder Rillen innerhalb struktureller Komponenten wie zum Beispiel einem strukturellen Außengehäuse. Die Fluidkanäle werden mit den strukturellen Komponenten gegossen. Fluid wird durch die Fluidkanäle bewegt, um die Vorrichtung zu kühlen oder zu heizen. Die Fluidkanäle sind durch eine Platte bedeckt, um das Fluid innerhalb der Fluidkanäle zu halten. Da die Fluidkanäle durch strukturelle Komponenten der Vorrichtung bereitgestellt werden, kann das Entfernen der Fluidkanäle, ohne die strukturelle Integrität der Vorrichtung zu stören, schwierig sein.
KURZDARSTELLUNG
Eine Temperaturverwaltungsbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Fluidummantelung, die an einer eingebauten Stellung, angrenzend an ein strukturelles Gehäuse einer Vorrichtung, befestigbar ist. Die Fluidummantelung stellt mindestens eine erste Seite und eine zweite Seite eines Fluiddurchgangsumfangs bereit. Die erste Seite ist quer zur zweiten Seite.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorgenannten Baugruppe, stellt das strukturelle Gehäuse eine dritte Seite des Fluiddurchgangsumfangs bereit.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorgenannten Baugruppen ist der Fluiddurchgang gänzlich durch die Fluidummantelung bereitgestellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorgenannten Baugruppen ist ein Fluiddurchgang, der den Fluiddurchgangsumfang aufweist, um die Vorrichtung gewunden, wenn die Fluidummantelung sich in der eingebauten Stellung befindet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen ist die Fluidummantelung ein Polymermaterial.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen ist die Fluidummantelung ein metallisches Material.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen beinhaltet die Fluidummantelung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, die sich derart an einer Schnittstelle treffen, dass die Fluidummantelung die Vorrichtung umfangsmäßig umgibt, wenn die Fluidummantelung sich in der eingebauten Stellung befindet.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen beinhaltet die Vorrichtung als einen Elektromotor, der einen Rotor und einen Stator innerhalb des strukturellen Gehäuses aufweist. Der Rotor ist ausgelegt, um eine Achse zu drehen, und die Fluidummantelung wird entlang der Achse bewegt, um die Fluidummantelung um das strukturelle Gehäuse in der eingebauten Stellung zu platzieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen ist ein erstes Teilstück des Fluiddurchgangs, der den Fluiddurchgangsumfang aufweist, um eine radial äußerste Fläche des strukturellen Gehäuses gewunden, und ein zweites Teilstück des Fluiddurchgangs, der den Kühldurchgangsumfang aufweist, ist angrenzend an einen axial gerichteten Endabschnitt des strukturellen Gehäuses platziert, wenn sich die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung befindet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einer der vorstehenden Baugruppen ist die Fluidummantelung becherförmig und weist einen offenen Bereich auf, um den Rotor, den Stator und das strukturelle Gehäuse aufzunehmen, wenn sich die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung befindet.
Ein Verfahren zum Verwalten von Wärmeenergie gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Platzieren einer Fluidummantelung in einer eingebauten Stellung, in der die Fluidummantelung an ein strukturelles Gehäuse einer Vorrichtung angrenzt, und ohne das strukturelle Gehäuse zu verändern, Neuplatzieren der Fluidummantelung in einer nicht eingebauten Stellung, in der die Fluidummantelung vom strukturellen Gehäuse beabstandet ist.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform des vorgenannten Verfahrens beinhaltet Bewegen eines Fluids durch einen Fluiddurchgang der Fluidummantelung, wenn sich die Fluidummantelung in einer eingebauten Stellung befindet. Der Fluiddurchgang weist einen Fluiddurchgangsumfang mit mindestens einer ersten Seite und einer zweiten Seite auf, die durch die Fluidummantelung bereitgestellt sind. Die erste Seite ist quer zur zweiten Seite.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einem der vorgenannten Verfahren ist der Fluiddurchgang gänzlich durch die Fluidummantelung bereitgestellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einem der vorgenannten Verfahren ist eine dritte Seite des Fluiddurchgangs durch das strukturelle Gehäuse bereitgestellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einem der vorgenannten Verfahren folgt der Fluiddurchgang einem gewundenen Verlauf um die Vorrichtung.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform von einem der vorstehenden Verfahren ist die Vorrichtung ein Elektromotor, der einen Rotor und einen Stator innerhalb des strukturellen Gehäuses aufweist. Der Rotor ist ausgelegt, um die Achse zu drehen. Das Verfahren beinhaltet Bewegen der Fluidummantelung entlang der Achse, um die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung zu platzieren, und Bewegen der Fluidummantelung entlang der Achse, um die Fluidummantelung in der nicht eingebauten Stellung neu zu platzieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform von einem der vorgenannten Verfahren ist ein erstes Teilstück des Fluiddurchgangs um eine radial äußerste Fläche des strukturellen Gehäuses gewunden, wenn sich die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung befindet, und ein zweites Teilstück des Fluiddurchgangs ist angrenzend an einen axial gerichteten Endabschnitt des strukturellen Gehäuses platziert.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform der Verfahren beinhaltet Formen der Fluidummantelung aus einem Polymermaterial.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform der Verfahren beinhaltet Formen der Fluidummantelung aus einem metallischen Material.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform der Verfahren beinhaltet 3D-Drucken der Fluidummantelung.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele gehen für den Fachmann aus der detaillierten Beschreibung hervor. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Figuren können kurz wie folgt beschrieben werden:
1 veranschaulicht eine stark schematische Ansicht eines Antriebsstrangs für ein Beispielelektrofahrzeug.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Beispielfluidummantelung in einer nicht eingebauten Stellung relativ zum einer elektrischen Vorrichtung des Antriebsstrangs aus 1.
3 veranschaulicht die Beispielfluidummantelung aus 2 in einer eingebauten Stellung um die elektrische Vorrichtung.
4 veranschaulicht einen Verlauf, den das Fluid zurücklegt, wenn es sich durch die Fluidummantelung aus 3 um die elektrische Vorrichtung bewegt.
5 veranschaulicht einen Querschnitt der Fluidummantelung bei Linie 5-5 in 2.
6 veranschaulicht einen Querschnitt der Fluidummantelung und der elektrischen Vorrichtung bei Linie 6-6 in 3.
6A veranschaulicht einen Querschnitt einer Fluidummantelung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
7 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der elektrischen Vorrichtung bei Linie 7-7 in 2.
8 veranschaulicht einen Fluidverlauf, welcher der Fluidummantelung zugeordnet ist, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
9 veranschaulicht eine Fluidummantelung gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel in einer nicht eingebauten Stellung um die elektrische Vorrichtung.
10 veranschaulicht die Fluidummantelung aus 9 in einer eingebauten Stellung um die elektrische Vorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft eine Fluidummantelung, die verwendet wird, um Wärmeenergieniveaus in einer Vorrichtung, wie zum Beispiel einer elektrischen Vorrichtung, zu verwalten. Die Fluidummantelung ist entfernbar an einem strukturellen Gehäuse der Vorrichtung befestigbar. Entfernbar befestigt bedeutet für die Zwecke dieser Offenbarung, dass die Fluidummantelung von der eingebauten Stellung relativ zur Vorrichtung entfernt werden kann, ohne die strukturelle Integrität der Vorrichtung zu stören.
Unter Bezugnahme auf 1 enthält ein Antriebsstrang 10 eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) einen Batteriepack 14, der eine Vielzahl von Batterieanordnungen 18, einen Verbrennungsmotor 20, einen Elektromotor 22 und einen Generator 24 aufweist. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 sind Arten von elektrischen Maschinen. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 können getrennt sein oder die Form eines kombinierten Motor-Generators aufweisen.
In dieser Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrang mit Leistungsverzweigung, der ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 anzutreiben. Das erste Antriebssystem schließt eine Kombination des Verbrennungsmotors 20 und des Generators 24 ein. Das zweite Antriebssystem schließt zumindest den Elektromotor 22, den Generator 24 und das Batteriepack 14 ein. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 sind Abschnitte eines elektrischen Antriebssystems des Antriebsstrangs 10.
Der Verbrennungsmotor 20 und der Generator 24 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, wie zum Beispiel einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Natürlich können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, darunter andere Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 20 mit dem Generator 24 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform handelt es sich bei der Kraftübertragungseinheit 30 um einen Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 24 kann vom Verbrennungsmotor 20 durch die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 24 kann alternativ als ein Elektromotor zum Umwandeln von elektrischer Energie in kinetische Energie dienen, wodurch ein Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, welche mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist.
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 ist mit einer Welle 40 verbunden, welche über eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz einschließen, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 aufweist. Andere Kraftübertragungseinheiten können in anderen Beispielen verwendet werden.
Die Zahnräder 46 übertragen das Drehmoment vom Verbrennungsmotor 20 auf ein Differential 48, um die Fahrzeugantriebsräder 28 letztlich mit Traktion zu versorgen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, welche die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. In diesem Beispiel ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 durch das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann selektiv eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch das Ausgeben eines Drehmoments an eine Welle 52 anzutreiben, welche ebenfalls mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 24 als Teil eines regenerativen Bremssystems zusammen, bei welchem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 24 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Zum Beispiel können der Elektromotor 22 und der Generator 24 jeweils elektrische Energie ausgeben, um Zellen des Batteriepacks 14 wiederaufzuladen.
Nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird eine Fluidummantelung 54 verwendet, um die Wärmeenergieniveaus in einer Vorrichtung 58 zu verwalten. In der nicht einschränkenden Beispielausführung ist die Vorrichtung 58 eine elektrische Vorrichtung. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 des Antriebsstrangs 10 aus 1 sind beides Beispiele für die Vorrichtung 58.
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Vorrichtung 58 in einen Antriebsstrang einer anderen Fahrzeugart integriert sein, wie zum Beispiel ein herkömmliches Fahrzeug, ein Voll-Hydrid-Elektrofahrzeug (FHEV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV) oder ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV).
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Fluidummantelung 54 in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet werden, die von einer elektrischen Vorrichtung verschieden ist und von thermischer Steuerung profitieren würde.
Die Fluidummantelung 54 stellt eine Vielzahl von Fluiddurchgängen 62 bereit. Wenn sich die Fluidummantelung 54 in einer eingebauten Stellung aus 3 befindet, kann ein Fluid, wie zum Beispiel ein Kühlmittel, durch die Fluiddurchgänge 62 bewegt werden. Wärmeenergie kann zwischen der Vorrichtung 58 und dem Fluid übertragen werden.
In diesem Beispiel wird Wärmeenergie von der Vorrichtung 58 an das Fluid übertragen, um die Vorrichtung 58 zu kühlen. In einem anderen Beispiel wird Wärmeenergie vom Fluid an die Vorrichtung 58 übertragen, um die Vorrichtung 58 zu heizen.
Fluid wird an die Fluiddurchgänge 62 der Fluidummantelung 54 über einen Einlassanschluss 66 weitergegeben. Eine Kühlmittelzufuhr 70 stellt in diesem Beispiel das Fluid bereit. Beispielfluide beinhalten Kältemittel, Öl, Wasser und Luft.
Fluid wird von den Fluiddurchgängen 62 der Fluidummantelung 54 über einen Auslassanschluss 74 weitergegeben. In diesem Beispiel bewegt sich Fluid vom Auslassanschluss 74 zu einem Wärmetauscher 78. Das Fluid wird geheizt, wenn es sich durch die Fluiddurchgänge 62 bewegt. Der Wärmetauscher 78 wird verwendet, um Wärmeenergie vom erhitzten Fluid zu übertragen.
Fluid vom Wärmetauscher 78 kann dann zum Beispiel an die Kühlmittelzufuhr 70 zurückgegeben werden.
Wenn es sich durch die Fluidummantelung 54 vom Einlassanschluss 66 zum Auslassanschluss 74 bewegt, folgt das Fluid einem Verlauf P, der in 4 gezeigt ist. Der Verlauf P ist um die Vorrichtung 58 gewunden. Der Verlauf P ist ein spiralförmiger Verlauf. In einem anderen Beispiel schlängelt sich der Verlauf P um die Vorrichtung 58. Wenn er sich schlängelt, erstreckt sich der Verlauf P parallel zur Achse A in eine erste Richtung und wendet sich dann um, um sich dann parallel zur Achse A in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung zu erstrecken. Der Verlauf P wendet sich weiter zwischen der ersten und zweiten Richtung um, bis der Verlauf P den Umfang der Achse A durchquert hat.
Der Einlassanschluss 66 und der Auslassanschluss 74 sind in die Beispielfluidummantelung 54 integriert. Der Einlassanschluss 66 und der Auslassanschluss 74 können an der Fluidummantelung 54 angebracht sein, nachdem die Fluidummantelung 54 geformt ist.
Die Fluidummantelung 54 kann ein einigen Beispielen Wirbelgeneratoren beinhalten, die sich in die Fluiddurchgänge 62 erstrecken, um den Fluidstrom zu beeinflussen und die Wärmeenergieübertragung zu fördern. Die Wirbelgeneratoren können Rippen, Rillen, Stifte, Leitbleche oder Schaufeln beinhalten und sie können zusammen mit der Fluidummantelung 54 geformt sein.
Nun unter Bezugnahme auf 5 und 6 mit anhaltender Bezugnahme auf 2–4 beinhalten die Fluiddurchgänge 62 im Allgemeinen eine erste Seite 80, eine gegenüberliegende zweite Seite 84 und eine Oberseite 88. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Seite 80, die zweite Seite 84 und die Oberseite 88 durch die Fluidummantelung 54 bereitgestellt.
Wie in 6 gezeigt, stellt eine radial äußerste Fläche 92 der Vorrichtung 58 eine Fläche bereit, die sich von der ersten Seite 80 zur zweiten Seite 84 erstreckt, um einen Fluiddurchgangsumfang 96 des Fluiddurchgangs 62 abzuschließen. Die äußerste Fläche 92 ist eine Fläche einer strukturellen Komponente der Vorrichtung 58. In diesem Beispiel ist der Fluiddurchgangsumfang 96 durch die erste Seite 80, die zweite Seite 84, die Oberseite 88 und die Fläche 92 der Vorrichtung 58 bereitgestellt.
Die erste Seite 80, die zweite Seite 84, die Oberseite 88 sind quer zueinander ausgerichtet. Fluid, dass sich durch die Fluiddurchgänge 62 bewegt, wird innerhalb des Fluiddurchgangsumfangs 96 gehalten. Dichtungen, Manschetten oder Dichtstoffe können verwendet werden, um das Fluid innerhalb des Fluiddurchgangsumfangs 96 des Fluiddurchgangs 62 zu halten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fläche 92 im Wesentlichen eben und beinhaltet keine Ausformungen, wie zum Beispiel Rillen oder Stege, die den Fluiddurchgängen 62 entsprechen. Die nicht glatten Abschnitte des Fluiddurchgangsumfangs 96 werden gänzlich durch die Fluidummantelung 54 bereitgestellt. Es ist somit nicht erforderlich, die äußerste Fläche 92 zu bearbeiten oder zu gießen, um die Fluiddurchgänge 62 oder einen Abschnitt der Fluiddurchgänge 62 bereitzustellen.
In einem anderen Beispiel beinhaltet die Fläche 92 Rillen oder Stege, um einen gewissen Abschnitt der Fluiddurchgänge 62 bereitzustellen.
Nun unter Bezugnahme auf 6A stellt eine Fluidummantelung 54a gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel einen vollständigen Umfang der Fluiddurchgänge 62a bereit, die sich um eine Vorrichtung 58a erstrecken. Da die Fluidummantelung 54a den vollständigen Umfang bereitstellt, ist eine Fläche 92a der Vorrichtung 58a nicht erforderlich, um einen Umfang der Fluiddurchgänge 62a abzuschließen.
Nun unter Bezugnahme auf 7 ist eine Beispielvorrichtung 58 eine elektrische Vorrichtung, die einen Rotor 100 beinhaltet, der innerhalb eines Stators 104 aufgenommen ist. Ein strukturelles Gehäuse 108 beherbergt den Rotor 100 und den Stator 104. Das Gehäuse 108 beinhaltet radial gerichtete Seiten 112 und axial gerichtete Seiten 116.
Wenn die Vorrichtung 58 als Elektromotor 22 des Antriebsstrangs 10 in 1 verwendet wird, stellt das Drehen des Rotors 100 um eine Achse A Drehmoment bereit. Wenn die Vorrichtung 58 als Generator des Antriebsstrangs 10 in 1 verwendet wird, stellt das Drehen des Rotors 100 um eine Achse A elektrischen Strom bereit. Der Rotor 100 kann zum Beispiel als Reaktion auf einen Drehmomenteingang aus Nutzbremsung drehen.
Das Gehäuse 108 stützt strukturell sowohl den Stator 104 als auch den Rotor 100. Das Gehäuse 108 kann auch Stützstrukturen für Lager 122 beinhalten, die drehbar den Rotor 100 stützen. Das Gehäuse 108 wird als strukturelle Stütze angesehen, da das Gehäuse 108 die Beanspruchungen aufnimmt, die dem Entgegenwirken der Vorrichtung 58 während des Betriebs zugeordnet sind. Das heißt, dass das Gehäuse 108 dem Gegendrehmoment widersteht, welcher der Drehung des Rotors 100 zugeordnet ist. Eine andere strukturelle Funktion des beispielhaften Gehäuses 108 ist das Stützen des Lagers 122 und Kräften Entgegenwirken, die den Rotor 100 in Bezug auf den Stator 104 bewegen können. In diesem Beispiel stellt die Fluidummantelung 54 im Wesentlichen keinen Widerstand bereit, um dem Drehmoment entgegenzuwirken, welcher der Drehung des Rotors 100 zugeordnet ist, noch stellt es der Stütze des Rotors 100 in Bezug auf den Stator 104 entgegenwirkende Kräfte bereit. Die Fluidummantelung 54 wird somit nicht als strukturelle Stütze angesehen.
In einigen Beispielen ist der Stator 104 innerhalb der radial gerichteten Seiten 112 des Gehäuses 108 pressgepasst. Die axial gerichteten Seiten 116 sind dann direkt an den radial gerichteten Seiten 112 befestigt, um den Stator 104 entlang der Achse A innerhalb des Gehäuses 108 zu befestigen.
Die Fluidummantelung 54 erstreckt sich um die radial gerichteten Seiten 112 des Gehäuses 108. Wie in 8 gezeigt, kann eine andere Beispielfluidummantelung einen Fluidstromverlauf P₁ bereitstellen, der sich um sowohl die radial gerichteten Seiten 112 als auch um eine oder mehrere der axial gerichteten Seiten 116 des Gehäuses 108 erstreckt. Der Fluidstromverlauf P₁ beinhaltet ein erstes Teilstück, das an die radial gerichteten Seiten angrenzt, und ein zweites Teilstück, das an eine der axial gerichteten Seiten 116 angrenzt. Das erste Teilstück ist gewunden. Das zweite Teilstück kann verwendet werden, um Lager oder Innenbereiche einer Vorrichtung zu kühlen. Die Fluidummantelung, die den Verlauf P₁ in 8 bereitstellt, weist ein becherförmiges Profil auf, das eine Öffnung 124 bereitstellt, um eine elektrische Vorrichtung, wie zum Beispiel die Vorrichtung 58 aus 2, aufzunehmen.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 kann die Vorrichtung 58 relativ zur Fluidummantelung 54 entlang der Achse A bewegt werden, um die Vorrichtung 58 innerhalb eines offenen Bereiches 120 der Fluidummantelung 54 in der eingebauten Stellung von 3 zu platzieren. Die Vorrichtung 58 kann dann relativ zur Fluidummantelung 54 entlang der Achse A bewegt werden, um die Fluidummantelung 54 in der nicht eingebauten Stellung von 2 neu zu platzieren.
Schrauben oder andere Arten von mechanischen Halterungen können verwendet werden, um die Fluidummantelung 54 in der eingebauten Stellung zu halten. Klammern können anstatt oder zusätzlich dazu verwendet werden, ebenso wie Bolzen, Kleber und Schweißungen.
Die Beispielfluidummantelung 54 ist keine strukturelle Komponente der Vorrichtung 58. Somit stört das Bewegen der Fluidummantelung 54 vor und zurück zwischen der nicht eingebauten Stellung und der eingebauten Stellung die strukturelle Integrität der Vorrichtung 58 nicht wesentlich. Wenn die Fluidummantelung 54 von der Vorrichtung 58 entfernt wird, verbleiben keine Rillen oder Stege in der Vorrichtung 58. Da die Fluiddurchgänge 62 gänzlich innerhalb der Fluidummantelung 54 enthalten sind, ist die Fluidummantelung 54 gut geeignet für Nachrüstanwendungen, in denen thermische Verwaltung gewünscht aber bearbeitete Rillen in einem Gehäuse es nicht sind.
Die Beispielfluidummantelung 54 ist ein Polymermaterial. Um die Fluidummantelung 54 herzustellen, kann ein flüssiges Polymer in eine Form gespritzt werden, die einen Hohlraum enthält, der von den Abmessungen her den gewünschten Abmessungen für die Fluidummantelung 54 entspricht. Das flüssige Polymer härtet innerhalb der Form aus, um die Fluidummantelung 54 bereitzustellen. Da die Fluidummantelung 54 ein Polymer ist, ist die Fluidummantelung 54 relativ leicht.
Nach dem Entfernen der Fluidummantelung 54 aus der Form, wird die Fluidummantelung 54 über die Vorrichtung 58 in die eingebaute Stellung geschoben. Alternativ kann die Fluidummantelung 54 um die Vorrichtung 58 geformt werden.
Die Fluidummantelung 54 kann, wenn sie aus Polymermaterial hergestellt ist, auch extrudiert, gestanzt, blasgeformt oder 3D-gedruckt werden.
Ein anderes Beispielverfahren zum Herstellen der Fluidummantelung 54 kann 3D-Drucken der Fluidummantelung 54 beinhalten. Wenn die Fluidummantelung 54 3D-gedruckt ist, kann sie aus einem metallischen Material, einem Polymermaterial oder einer gewissen Kombination metallischer und Polymermaterialien sein. Beispielhafte 3D-Drucktechniken beinhalten unter anderem Stereolithographie (SLA), Digital Light Processing (DLP), Schmelzabscheidungsmodellieren (FDM), selektives Lasersintern (SLS), selektives Laserschmelzen (SLM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und Herstellung laminierter Objekte (LOM).
In einem anderen Beispiel kann die Fluidummantelung 54 aus metallischem Material hergestellt sein. Ein Gießvorgang kann verwendet werden, um die Fluidummantelung, die aus metallischem Material hergestellt ist, bereitzustellen. Die Fluidummantelung, die aus metallischem Material hergestellt ist, kann auch gestanzt oder 3D-gedruckt werden.
Nun unter Bezugnahme auf 9 und 10, weist eine Fluidummantelung 54b gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine zweiteilige Konstruktion auf. Die Fluidummantelung 54b beinhaltet einen ersten Abschnitt 130 und einen zweiten Abschnitt 134, der von dem ersten Abschnitt 130 getrennt ist. Wenn sie sich in der eingebauten Stellung um die Vorrichtung 58 befinden, treffen sich der erste Abschnitt 130 und der zweite Abschnitt 134 an einer Schnittstelle 138, um die elektrische Vorrichtung umfänglich zu umgeben. Die Fluiddurchgänge 62b erstrecken sich zwischen dem ersten Abschnitt 130 und dem zweiten Abschnitt 134. Die Fluidummantelung 54b kann ein Polymermaterial, ein metallisches Material oder eine gewisse Kombination derselben sein. Andere Ausführungsbeispiele können mehrere Teile beinhalten und belaufen sich auf mehr als zwei Teile.
Merkmale von einigen der offenbarten Beispiele beinhalten eine Fluidummantelung, die an eine eingebaute Stellung bewegt werden kann und an eine nicht eingebaute Stellung relativ zu einer elektrischen Vorrichtung bewegt werden kann, ohne komplizierte Halterungssysteme zu benötigen, und ohne die strukturelle Integrität der elektrischen Vorrichtung zu stören. Da die Fluidummantelung von der elektrischen Vorrichtung getrennt werden kann, kann die Fluidummantelung aus einem anderen Material als die elektrische Vorrichtung hergestellt sein und Gewichtseinsparungen können umgesetzt werden.
Einige der offenbarten Beispiele stellen eine Fluidummantelung bereit, die aus Polymermaterial hergestellt ist, um unter anderem deutliche Gewichtseinsparungen im Vergleich zu bekannten Fluidummantelungen bereitzustellen. Bestimmte Polymere können ausgewählt werden, um in Bezug auf Kosten, Gewicht, Konstruktionen, technische Vorgaben etc. zu optimieren.
Einige der offenbarten Beispiele stellen eine Fluidummantelung bereit, die relativ leicht, modular, wirksam und kostengünstig ist. Die Fluidummantelung kann aus einem metallischen Material gestanzt sein, das leichter als ein Gehäuse der elektrischen Vorrichtung ist. Stanzen der Fluidummantelung kann die Herstellungszeit verringern.
Da die Fluidummantelung von der elektrischen Vorrichtung getrennt ist, können funktionelle Prototypen und Fertigungsteile mit 3D-Drucktechniken hergestellt werden. Ferner können strukturelle Versteifungen getrennt von Fluidstromverstärkern in die Fluidummantelung in die elektrische Vorrichtung konstruiert werden.
Die vorstehende Beschreibung ist eher beispielhafter als einschränkender Natur. Für einen Fachmann können Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele ersichtlich sein, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Demnach kann der Schutzumfang dieser Offenbarung lediglich durch die Analyse der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.

Claims

Temperaturverwaltungsbaugruppe, umfassend: eine Fluidummantelung, die an einer Einbaulage, angrenzend an ein strukturelles Gehäuse einer Vorrichtung, befestigbar ist, wobei die Fluidummantelung mindestens eine erste Seite und eine zweite Seite eines Fluiddurchgangsumfangs bereitstellt, wobei die erste Seite quer zur zweiten Seite ist.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das strukturelle Gehäuse eine dritte Seite des Fluiddurchgangsumfangs bereitstellt.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Fluiddurchgangsumfang gänzlich von der Fluidummantelung bereitgestellt ist.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei ein Fluiddurchgang, der den Fluiddurchgangsumfang aufweist, um die Vorrichtung gewunden ist, wenn die Fluidummantelung sich in der eingebauten Stellung befindet.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Fluidummantelung ein Polymermaterial ist oder wobei die Fluidummantelung ein metallisches Material ist.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Fluidummantelung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt beinhaltet, die sich derart an einer Schnittstelle treffen, dass die Fluidummantelung die Vorrichtung umfangsmäßig umgibt, wenn die Fluidummantelung sich in der eingebauten Stellung befindet.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend die Vorrichtung als ein Elektromotor, der einen Rotor und einen Stator innerhalb des strukturellen Gehäuses aufweist, wobei der Rotor ausgelegt ist, um eine Achse zu drehen, und die Fluidummantelung entlang der Achse bewegt ist, um die Fluidummantelung um das strukturelle Gehäuse in die eingebaute Stellung zu platzieren, und wobei gegebenenfalls ein erstes Teilstück des Fluiddurchgangs, der den Fluiddurchgangsumfang aufweist, um eine radial äußerste Fläche des strukturellen Gehäuses gewunden ist und ein zweites Teilstück des Fluiddurchgangs, der den Kühldurchgangsumfang aufweist, angrenzend an einen axial gerichteten Endabschnitt des strukturellen Gehäuses platziert ist, wenn die Fluidummantelung sich in der eingebauten Stellung befindet.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die Fluidummantelung becherförmig ist und einen offenen Bereich aufweist, um den Rotor, den Stator und das strukturelle Gehäuse aufzunehmen, wenn sich die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung befindet.
Verfahren zum Verwalten von Wärmeenergie in einer elektrischen Vorrichtung, umfassend: Platzieren einer Fluidummantelung in einer eingebauten Stellung, in der die Fluidummantelung an ein strukturelles Gehäuse einer Vorrichtung angrenzt; und ohne das strukturelle Gehäuse zu verändern, Neuplatzieren der Fluidummantelung in einer nicht eingebauten Stellung, in der die Fluidummantelung vom strukturellen Gehäuse beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend Bewegen eines Fluids durch einen Fluiddurchgang der Fluidummantelung, wenn sich die Fluidummantelung in einer eingebauten Stellung befindet, wobei der Fluiddurchgang einen Fluiddurchgangsumfang mit mindestens einer ersten Seite und einer zweiten Seite aufweist, die durch die Fluidummantelung bereitgestellt sind, wobei die erste Seite quer zur zweiten Seite ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Fluiddurchgang gänzlich durch die Fluidummantelung bereitgestellt ist, wobei eine dritte Seite des Fluiddurchgangsumfangs durch das strukturelle Gehäuse bereitgestellt ist oder beides.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Fluiddurchgang einem gewundenen Weg um die Vorrichtung folgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung ein Elektromotor ist, der einen Rotor und einen Stator innerhalb des strukturellen Gehäuses aufweist, wobei der Rotor ausgelegt ist, um eine Achse zu drehen, und ferner umfassend das Bewegen der Fluidummantelung entlang einer Achse, um die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung zu platzieren und Bewegen der Fluidummantelung entlang der Achse, um die Fluidummantelung in der nicht eingebauten Stellung neu zu platzieren, und wobei gegebenenfalls, wenn sich die Fluidummantelung in der eingebauten Stellung befindet, ein erstes Teilstück des Fluiddurchgangs um eine radial äußerste Fläche des strukturellen Gehäuses gewunden ist, und ein zweites Teilstück des Fluiddurchgangs angrenzend an einen axial gerichteten Endabschnitt des strukturellen Gehäuses platziert ist.
Temperaturverwaltungsbaugruppe nach Anspruch 11, ferner umfassend das Formen der Fluidummantelung aus einem Polymermaterial ist oder Formen der Fluidummantelung aus einem metallischen Material.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend 3D-Drucken der Fluidummantelung.