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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäuseeinrichtung für eine elektrische Maschine insbesondere für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäuseeinrichtung sowie eine elektrische Maschine mit einer solchen Gehäuseeinrichtung.
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Die als Fahrmotoren ausgebildeten elektrischen Maschinen in Elektrofahrzeugen oder auch Hybridfahrzeugen müssen in der Regel leistungsfähig sein, ohne jedoch das Gewicht des Fahrzeugs ungünstig zu erhöhen oder besonders viel Bauraum zu beanspruchen. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Gehäuse solcher Maschinen. So sind z. B. entsprechend leistungsfähige Kühlungen nötig, bei denen im Gehäuse mit Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlmäntel untergebracht sind.
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Als weitere Anforderung müssen die Gehäuse entsprechend stabil ausgelegt sein, damit das im Betrieb auftretende Drehmoment abgestützt werden kann. Dabei ist aber auch zu beachten, dass das Gehäuse nicht zu schwer und zu groß wird. Beispielsweise muss das Gehäuse entsprechend steif und daher im Stand der Technik oft auch sehr schwer ausgeführt werden, wenn ein Pressverband zwischen Stator und Gehäuse vorgesehen ist.
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Bei einem Einsatz von Zugankern kann für die Einbindung des Stators zwar die Aussteifung des Gehäuses leichter ausfallen. Allerdings ergeben sich durch die Zuganker oft auch ein höheres Gewicht und größere Abmessungen solcher Maschinen.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mechanischen Eigenschaften eines Gehäuses für eine elektrische Maschine unter Berücksichtigung der Kühleigenschaften und des Gewichts sowie der Abmessungen zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gehäuseeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäuseeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung ist für eine elektrische Maschine insbesondere für ein Elektrofahrzeug vorgesehen. Die Gehäuseeinrichtung umfasst wenigstens einen Gehäusemantel zur Bereitstellung eines zwischen zwei Lagerschilden der elektrischen Maschine verlaufenden Gehäuseabschnitts. Dabei umfasst die Gehäuseeinrichtung wenigstens ein Gussteil, welches den Gehäusemantel und wenigstens ein Lagerschild und wenigstens eine an der Innenseite des Gehäusemantels angeordnete Kühlrippe umfasst.
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Die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass der Gehäusemantel, das Lagerschild und die Kühlrippe durch ein einziges Gussteil bereitgestellt werden. Durch die Kühlrippe an der Innenseite ist eine besonders gute Kühlung eines Stators möglich. Zudem wird durch die einteilige Verbindung von Gehäusemantel und Lagerschild ein sehr steifer und belastbarer Gehäusemantel bereitgestellt. So können die im Betrieb auftretenden Drehmomente besonders gut abgestützt werden. Dadurch kann das Gehäuse besonders kompakt und leicht ausgestaltet werden. Durch die einstückige Ausgestaltung kann zudem die Kühlrippe vorteilhaft zur Steifigkeit bzw. Festigkeit des Gehäuses beitragen.
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Das Gussteil ist insbesondere einstückig ausgeführt.
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Besonders bevorzugt ist das Gussteil ein Sandgussteil und/oder ein Kokillengussteil. Ein solches Gussteil bietet besonders vorteilhafte mechanische Kennwerte.
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Vorzugsweise umfasst die Gehäuseeinrichtung wenigstens einen von dem Gehäusemantel umgebenden Innenmantel. Insbesondere liegt der Innenmantel wenigstens abschnittsweise an der Kanalrippe an, sodass zwischen Gehäusemantel und Innenmantel wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal bereitgestellt wird. Ein solcher Innenmantel bietet eine besonders gewichtsoptimierte und zugleich zuverlässige Möglichkeit, die Kanalrippe gegenüber dem Stator und/oder anderen Bauteilen der Maschine abzudichten. Insbesondere umfasst die Gehäuseeinrichtung wenigstens einen Kühlkanal, dessen Kanalquerschnitt durch die Kühlrippe und den Innenmantel gebildet wird. Der Kühlkanal ist insbesondere entlang des inneren Umfangs des Gehäusemantels angeordnet.
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Insbesondere weist der Kühlkanal wenigstens abschnittsweise einen helixförmigen Verlauf auf. Insbesondere weist der Kühlkanal wenigstens abschnittsweise einen helixförmigen Verlauf mit wenigstens zwei unterschiedlichen Steigungen auf. Der Gehäusemantel stellt insbesondere eine Kühlkanalgeometrie mit einem helixförmigen Verlauf insbesondere mit unterschiedlichen Steigungen zur Verfügung. Vorzugsweise weist die Kühlrippe an der Innenseite des Gehäusemantels wenigstens abschnittsweise einen helixförmigen Verlauf auf. Eine unterschiedliche bzw. unregelmäßige Steigung bietet den Vorteil, dass bestimmte Bereiche der Maschine stärker oder schwächer oder auch Randbereiche besser gekühlt werden können. Beispielsweise kann über die Wahl der Steigung die Kühlfläche je nach zu erwartender lokaler Wärmeentwicklung angepasst werden.
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Der helixförmige Verlauf kann auch drei oder vier oder eine Mehrzahl unterschiedlicher Steigungen aufweisen. Der helixförmige Verlauf kann auch wenigstens abschnittsweise eine veränderliche Steigung aufweisen. Dabei kann sich die Steigung kontinuierlich oder unterschiedlich verändern.
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Der helixförmige Verlauf ist beispielsweise in der Art eines Gewindes bzw. einer Spirale ausgebildet. Der helixförmige Verlauf kann in der Form einer Helix und/oder einer Doppelhelix und/oder einer Mehrfachhelix ausgebildet sein. Insbesondere erstreckt sich der helixförmige Verlauf dabei entlang der Längsrichtung des Gehäusemantels. Insbesondere ist der helixförmige Verlauf um die Längsachse des Gehäusemantels gewunden. Möglich sind auch andere Ausrichtungen. Möglich ist auch, dass eine einheitliche bzw. gleichbleibende Steigung vorgesehen ist.
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Der Kühlkanal umfasst vorzugsweise wenigstens abschnittsweise zwei Kühlstränge. Die Kühlstränge weisen insbesondere jeweils einen helixförmigen Verlauf auf. Dabei sind die zwei Kühlstränge vorzugsweise in der Form einer Doppelhelix miteinander verbunden. Eine solche Doppelhelix ermöglicht eine besonders gute Kühlwirkung. Zudem bietet die Kühlrippe in einer solchen Ausgestaltung einen besonders vorteilhaften Beitrag zur Steifigkeit bzw. Festigkeit des Gehäusemantels. Vorzugsweise sind dazu wenigstens zwei Kühlrippen an der Innenseite des Gehäusemantels angeordnet, welche zueinander in der Art einer Doppelhelix verlaufen.
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Besonders bevorzugt ist auch die Doppelhelix mit wenigstens zwei unterschiedlichen Steigungen ausgestattet. Die Doppelhelix ist insbesondere mit einem wie zuvor beschriebenen helixförmigen Verlauf ausgebildet. Insbesondere verläuft die Längsachse der Doppelhelix im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Gehäusemantels. Insbesondere erstreckt sich die Doppelhelix entlang des Umfangs des Gehäusemantels. Durch die Doppelhelix ergibt sich beispielsweise die Form eines doppelten Gewindegangs für den Kühlkanal.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kühlstränge an einem Ende der Doppelhelix miteinander strömungsverbunden, sodass der eine Kühlstrang für einen Vorlauf und der andere Kühlstrang für einen Rücklauf eines Kühlmediums vorgesehen sind. Das bietet eine besonders vorteilhafte Kühlwirkung. Insbesondere wird die Doppelhelix durch einen einzigen Kühlkanal gebildet. Insbesondere gehen die Kühlstränge an einem Ende der Doppelhelix direkt ineinander über, beispielsweise in einer Schleife. Die Kühlstränge können auch an einer anderen und/oder weiteren Stelle der Doppelhelix verbunden sein.
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Insbesondere sind die Kühlstränge an einem anderen Ende der Doppelhelix mit einem Zulauf bzw. Kühlmitteleinlass und einem Ablauf bzw. Kühlmittelauslass strömungsverbunden. Insbesondere sind ein Kühlstrang mit dem Zulauf und der andere Kühlstrang mit dem Ablauf verbunden. Vorzugsweise sind die Windungen der einzelnen Kühlstränge kühlmitteldicht voneinander getrennt, sodass über die Kühlrippen kein Kühlmittelaustausch möglich ist.
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Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein Kühlmitteleinlass und wenigstens ein Kühlmittelauslass an einem gemeinsamen Ende des Gehäusemantels angeordnet sind. Insbesondere sind der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass an einem Ende des Gehäusemantels angeordnet, welches durch das Lagerschild des Gussteils verschlossen ist. Eine solche Positionierung ist besonders vorteilhaft für die mechanischen Eigenschaften des Gussteils bzw. des Gehäusemantels.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird der Innenmantel durch wenigstens ein Rohr bereitgestellt. Vorzugsweise weist das Rohr eine Wandstärke auf, welche geringer als die Höhe der Kühlrippe ist. Beispielsweise wird ein sehr dünnes Präzisionsrohr als Innenmantel eingesetzt, sodass eine besonders gute Wärmeleitung und zugleich eine optimale Dichtwirkung möglich sind. Aufgrund der geringen Wandstärke kann die vom Stator bzw. aus dem Inneren der Maschine kommende Wärme besonders gut an das Kühlmedium abgeführt werden.
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Insbesondere beträgt die Wandstärke weniger als die Hälfte und vorzugsweise weniger als ein Drittel und besonders bevorzugt weniger als ein Viertel der Höhe der Kühlrippe. Die Wandstärke des Rohrs kann auch weniger als ein Achtel oder auch weniger als ein Zehntel der Höhe der Kühlrippe betragen. Möglich ist auch, dass die Wandstärke weniger als 1/20 oder weniger als ein 1/50 oder auch weniger als 1/100 der Höhe der Kühlrippe beträgt. Insbesondere ist das Rohr nur als ein dichtendes und/oder wärmeleitendes Bauteil geeignet und ausgebildet. Insbesondere ist das Rohr nicht als ein die Stabilität des Gehäuses verstärkendes Bauteil geeignet und ausgebildet.
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Der Innenmantel ist vorzugsweise in einem Querpressverband mit dem Gussteil verbunden. Dazu wird der Innenmantel und insbesondere das Rohr beispielsweise unter Temperaturdifferenz in den Gehäusemantel eingeschoben. Dadurch wird ein besonders dichtes Anliegen des Innenmantels an die Kühlrippe gewährleistet.
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Besonders bevorzugt ist die Kühlrippe des Gehäusemantels für einen Statorpressverband geeignet und ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass für die Statorbefestigung der Innenmantel bzw. das Rohr nur im Bereich der Rippe und nur nach außen übertragend wirken müssen und daher erheblich dünner bzw. leichter konstruiert werden können. Das verbessert deren Wärmeleitung deutlich. Des Weiteren kann auf oft sehr schwere und die Abmessungen deutlich vergrößernde Zuganker verzichtet werden. Zudem eignet sich das einstückige Gussteil besonders gut für einen solchen Pressverband, da es die dabei üblicherweise auftretenden hohen Kräfte besonders gut aufnehmen kann.
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Insbesondere ist das Gussteil dazu geeignet und ausgebildet, an der Kühlrippe des Gehäusemantels einen Stator der elektrischen Maschine in einem Pressverband aufzunehmen.
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Es ist möglich, dass die Gehäuseeinrichtung wenigstens ein weiteres Lagerschild umfasst. Das weitere Lagerschild ist insbesondere als wenigstens ein weiteres Gussteil ausgebildet oder wird durch wenigstens ein solches bereitgestellt. Dadurch kann das weitere Lagerschild die mechanischen Eigenschaften des ersten Gussteils besonders gut ergänzen bzw. verbessern.
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Insbesondere ist der Gehäusemantel des Gussteils dazu geeignet und ausgebildet, mit dem weiteren Lagerschild des weiteren Gussteils verbunden und insbesondere verschraubt zu werden. Beispielsweise umfasst der Gehäusemantel wenigstens einen Flansch und/oder wenigstens eine andere Aufnahmeeinrichtung für das weitere Lagerschild. Auch das weitere Lagerschild kann wenigstens einen Flansch umfassen.
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Möglich ist aber auch, dass das weitere Lagerschild an wenigstens einer Getriebeeinrichtung angeordnet ist. Die Getriebeeinrichtung ist insbesondere mit der Gehäuseeinrichtung und vorzugsweise mit dem Gehäusemantel verbindbar. Es ist möglich, dass das weitere Lagerschild Teil eines Getriebegehäuses ist.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere für ein Elektrofahrzeug und umfasst wenigstens eine Gehäuseeinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde.
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Die elektrische Maschine umfasst insbesondere wenigstens einen Stator und wenigstens einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor. Insbesondere sind der Stator und der Rotor in der Gehäuseeinrichtung aufgenommen.
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Durch die Ausstattung mit der Gehäuseeinrichtung eignet sich die erfindungsgemäße elektrische Maschine besonders gut als ein Fahrantrieb in einem Elektro- und/oder Hybridfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Gehäuseeinrichtung für eine elektrische Maschine insbesondere für ein Elektrofahrzeug. Dabei umfasst die Gehäuseeinrichtung wenigstens einen Gehäusemantel zur Bereitstellung eines zwischen zwei Lagerschilden verlaufenden Gehäuseabschnitts. Dabei werden der Gehäusemantel und wenigstens ein Lagerschild und wenigstens eine an der Innenseite des Gehäusemantels angeordnete Kühlrippe als ein einstückiges Gussteil durch wenigstens ein Gussverfahren hergestellt. Das einstückige Gussteil wird vorzugsweise durch ein Sandgussverfahren und/oder Kokillengussverfahren mit wenigstens einem Sandkern hergestellt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Gehäusemantel, Lagerschild und Kühlrippe in einem einzigen Bauteil hergestellt werden, welches besonders hohe mechanische Kennwerte und eine besonders geringe Porosität hergestellt werden. Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Gehäuseeinrichtung besonders wirtschaftlich und unaufwendig hergestellt werden.
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Vorzugsweise wird wenigstens ein Innenmantel, insbesondere wenigstens ein Rohr, mit einer Temperaturdifferenz in den Gehäusemantel des Gussteils eingeschoben, sodass der Innenmantel und das Gussteil in einem Querpressverband verbunden werden. Dadurch kann die Kühlrippe besonders gut zu einem dichten Kühlkanal verschlossen werden.
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Vorzugsweise dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen Gehäuseeinrichtung. Die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung ist vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wenigstens ein Stator in das Gussteil eingesetzt werden. Der Stator wird insbesondere nach dem Einsetzen des Innenmantels in einem Pressverband eingesetzt. Insbesondere wird der Stator gegen die Kühlrippe verpresst. Insbesondere liegt der Stator dabei berührend an dem Innenmantel an.
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Das Gussteil und das weitere Gussteil sind vorzugsweise Metallgussteile. Das Gussteil und das weitere Gussteil sind insbesondere aus einem Metallwerkstoff.
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Der Gehäusemantel ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, einen sich zwischen zwei Lagerschilden der elektrischen Maschine erstreckenden und zur Aufnahme eines Stators und eines Rotors der elektrischen Maschine dienenden Hohlraum zu umgeben. Der Gehäusemantel ist insbesondere ein Außenmantel.
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Das Lagerschild des Gussteils ist insbesondere an einem Ende des Gehäusemantels angeordnet, welches einen Ausgang einer Welle gegenüberliegt.
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Möglich ist auch, dass der Gehäusemantel wenigstens zwei oder auch eine Mehrzahl von Kühlrippen an der Innenseite aufweist.
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Insbesondere ist die Kühlrippe so bemessen und derart an der Innenseite des Gehäusemantels angeordnet, dass der Gehäusemantel einen im Wesentlichen gleich bleibenden Innendurchmesser aufweist. Insbesondere sind der Gehäusemantel und/oder die Kühlrippe so ausgebildet, dass der Gehäusemantel in seinem Inneren einen zylindrischen Verlauf aufweist. Die Kühlrippe weist vorzugsweise eine gleichbleibende Höhe auf. Insbesondere ist der Innenmantel und vorzugsweise das Rohr zylindrisch ausgebildet. Der Gehäusemantel ist vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Vorzugsweise sind auch der Kühlmitteleinlass und/oder der Kühlmittelauslass einstückig mit dem Gussteil 4 verbunden. Es ist auch möglich, dass wenigstens ein Flansch zur Aufnahme eines weiteren Lagerschildes einstückig mit dem Gussteil verbunden ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegende Figur erläutert wird.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Gehäuseeinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
- 2 eine Detailansicht eines Ausschnitts aus der 1;
- 3 eine erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung; und
- 4 eine stark schematische Darstellung eines Verlaufs eines Kühlkanals der Gehäuseeinrichtung.
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Die 1 zeigt eine elektrische Maschine 10 mit einer erfindungsgemäßen Gehäuseeinrichtung 1. Die hier gezeigte Gehäuseeinrichtung 1 wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
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Die elektrische Maschine 10 ist hier beispielsweise als ein Elektromotor für einen Fahrantrieb eines Elektrofahrzeugs bzw. eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die elektrische Maschine 10 kann auch als Generator ausgebildet sein.
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In der Gehäuseeinrichtung 1 sind hier ein Stator 101 und ein Rotor 102 sowie eine mit dem Rotor 102 gekoppelte Welle 103 aufgenommen. Die Welle 103 ist an zwei Lagerschilden 3, 13 drehbar gelagert.
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Die Gehäuseeinrichtung 1 umfasst hier einen Gehäusemantel 2, welcher sich zwischen den beiden Lagerschilden 3, 13 erstreckt und das Gehäuse nach außen abschließt. An der Innenseite des Gehäusemantels 2 verläuft hier wenigstens eine Kühlrippe 5 und beispielsweise zwei Kühlrippen 5.
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Dabei sind der Gehäusemantel 2, dass Lagerschild 3 und die Kühlrippen 5 hier als ein gemeinsames Gussteil 4 ausgebildet. Somit werden der Gehäusemantel 2, dass Lagerschild 3 und die Kühlrippen 5 durch nur ein einziges Bauteil gebildet. Das Gussteil 4 ist hier durch ein Sandguss- und/oder Kokillengussteil-Verfahren mit Sandkern und/oder Salzkern hergestellt.
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Das weitere Lagerschild 13, durch welches die Welle 103 aus dem Gehäuse austritt, wird hier durch ein separates Gussteil 14 bereitgestellt. Dabei ist beispielsweise an den weiteren Lagerschild 13 und/oder an dem Gehäusemantel 2 wenigstens ein Flansch 104 vorgesehen, über den dass Lagerschild 13 und der Gehäusemantel 2 bzw. das Gussteil 4 miteinander verbunden werden.
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In das Gussteil 4 ist hier ein als Präzisionsrohr 16 ausgebildeter Innenmantel 6 eingeschoben. Der Innenmantel 6 liegt hier passgenau an den Kühlrippen 5 an, sodass diese zu einem Kühlkanal 15 abgedichtet sind.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung ist ein durchgehender Kühlkanal 15 vorgesehen, welcher aus zwei Kühlsträngen 35, 45 besteht. Die beiden Kühlstränge 35, 45 sind an jeweils einem Ende miteinander strömungsverbunden. Dadurch weisen die beiden Kühlstränge 35, 45 hier entgegengesetzte Strömungsrichtungen auf. So kann der eine Kühlstrang 35 für einen Vorlauf und andere Kühlstrang 45 für einen Rücklauf eines Kühlmediums genutzt werden. Zudem sind die beiden Kühlstränge 35, 45 hier abwechselnd nebeneinander angeordnet.
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In der 2 ist der rechteckig umrandete Bereich der 1 stark vergrößert dargestellt. Hier ist besonders gut die Anordnung des Innenmantels 6 an den Kühlrippen 5 zu erkennen. Zudem sind hier besonders gut die Kühlkanäle 15 zu erkennen, welche durch den Innenmantel gegenüber dem Stator 101 bzw. anderen Komponenten der elektrischen Maschine 10 abgedichtet sind. Besonders gut ist hier auch die entsprechend dünnwandige Ausführung des Innenmantels 6 bzw. des Rohrs 16 zu erkennen. Das Rohr 16 weist hier eine Wandstärke auf, welche um ein Vielfaches geringer ist als die Höhe der Kühlrippen 5.
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Die 3 zeigt eine Explosionsdarstellung der Gehäuseeinrichtung 1. Dazu sind das weitere Lagerschild 13 und der Innenmantel 6 von dem Gussteil 4 gelöst bzw. aus diesem herausgezogen. In dieser Darstellung sind der Kühlmitteleinlass 351 und der Kühlmittelauslass 451 zu erkennen. Der Einlass 351 und der Auslass 451 sind hier an demjenigen Ende des Gehäusemantels 2 angeordnet, welches durch das einstückig angefügte Lagerschild 3 verschlossen ist.
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Um eine besonders gute Kühlwirkung zu erzielen und um einen besonders vorteilhaften Beitrag zur Stabilität des Gehäusemantels 2 zu bieten, weist der Kühlkanal 5 hier einen helixförmigen Verlauf 25 auf. Der Kühlkanal windet sich dabei in der Art eines Gewindes bzw. einer Spirale entlang der Innenseite des Gehäusemantels 2.
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In der 4 ist der Verlauf 25 des Kühlkanals 15 näher dargestellt. Der helixförmige Verlauf 25 ist hier in der Form einer Doppelhelix 55 ausgebildet. Dabei weist der Kühlkanal 15 hier zwei Kühlstränge 35, 45 auf, welche zu der Doppelhelix 55 miteinander verbunden sind. Die beiden Stränge 35, 45 sind an ihren Enden über eine Schleife 65 miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich ein einzelner, durchgehender Kühlkanal 15. Die beiden offenen Enden des Kühlkanals 15 sind in einem betriebsgemäßen Zustand der Gehäuseeinrichtung 1 dann mit einem Kühlmitteleinlass 351 bzw. einem Kühlmittelauslass 451 des Gussteils 4 verbunden.
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Die einzelnen Windungen der beiden Stränge 35, 45 sind hier so voneinander getrennt, dass über die Kühlrippen 5 kein Medienaustausch stattfinden kann. Diese Kühlkanalform bietet eine möglichst gleichmäßig niedrige Temperatur in der elektrischen Maschine.
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Der helixförmige Verlauf 25 weist hier unterschiedliche Steigungen auf. Eine solche ungleichmäßige Steigung ermöglicht eine optimale Ausnutzung der zur Kühlung bereitstehenden Fläche. Dadurch kann der Kühlkanal 15 besonders viel von der Innenfläche des Gehäusemantels 2 abdecken.
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Die hier vorgestellte Erfindung bietet eine Gehäuseeinrichtung 1 für eine Elektromaschine insbesondere für ein Elektrofahrzeug. Die Gehäuseeinrichtung 1 zeichnet sich dabei durch eine vergleichsweise hohe Kühlleistung und mechanische Steifigkeit bzw. Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Dies wird durch die Aufteilung der Gehäuseeinrichtung bzw. der Funktionen, die dafür gewählten Fertigungsverfahren und die Verbindung der einzelnen Bauteile erreicht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die Gehäuseeinrichtung 1 beispielsweise aus zwei Gussteilen 4, 14 und in Summe aus drei Einzelbauteilen 4, 14, 6. Das weitere Lagerschild 13 ist dabei eines der beiden Gussbauteile 4, 14. Beispielsweise kann das weitere Lagerschild 13 aber auch in ein Getriebegehäuse integriert sein.
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Das andere Gussbauteil 4 umfasst den Gehäusemantel 2 bzw. Außenmantel des Gehäuses und die daran angebundene Kühlrippe 5 sowie das Lagerschild 3. Dieses Gussbauteil 4 wird vorzugsweise durch Sandguss oder Kokillenguss mit Sandkernen oder Salzkernen erzeugt. Das bietet eine geringe Porosität und hohe mechanische Kennwerte sowie die Möglichkeit der Wärmebehandlung, beispielsweise auf T6 Niveau.
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Der Innenmantel 6 wird getrennt erzeugt und in einem getrennten Fertigungsprozess mit dem Gussbauteil 4 verbunden. Der Innenmantel 6 wird dabei durch ein sehr dünnes Präzisionsrohr 16 dargestellt, welches im Wesentlichen die kühlkanal-dichtende und wärmeübertragene Funktion übernimmt.
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Das Rohr 16 wird dabei mit Temperaturdifferenz in das Bauteil 4 geschoben (Querpressverband), bevor der Stator 101 eingepresst wird. Bei diesem Konzept übernimmt die Kanalrippe 5 den eigentlichen Statorpressverband. Durch den sehr dünnen Innenmantel 6 reduziert sich der Wärmeleitwiderstand von den Wärmequellen im Stator 101 zum Kühlmedium.
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Die hier vorgestellte Erfindung bietet ein erheblich reduziertes Gewicht. Zudem können bei der erfindungsgemäßen Gehäuseeinrichtung 1 durch dynamische Belastung erzeugte mechanische Spannungen reduziert werden. Ein Vorteil ist auch, dass das Gewicht von Zugankern eingespart werden kann.
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Zudem bietet die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung 1 den Vorteil, dass die Kühlkanalgeometrie nicht die Verwendung von mehreren Gehäuseteilen erfordert, welche teilweise nicht in den Kraftpfad eingebunden sind und somit mechanisch ungenutztes Material darstellen. Zudem eignet sich die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung 1 besonders gut für einen Pressverband zwischen Stator 101 und Gehäuse 1, da der Gehäusemantel 2 innen besonders steif ist und zudem über die Kühlrippen 5 hinweg keine großen bzw. ungünstigen Steifigkeitsschwankungen aufweist.
