DE102017222822A1 - Electric machine - Google Patents
Electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017222822A1 DE102017222822A1 DE102017222822.9A DE102017222822A DE102017222822A1 DE 102017222822 A1 DE102017222822 A1 DE 102017222822A1 DE 102017222822 A DE102017222822 A DE 102017222822A DE 102017222822 A1 DE102017222822 A1 DE 102017222822A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- housing
- coolant
- cooling
- electric machine
- housing cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
- H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
- H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) mit einem Gehäuse (10), das eine topfförmige Gehäuseanordnung (8, 14) und einen die Gehäuseanordnung (8, 14) stirnseitig abschließenden Gehäusedeckel (2) aufweist, wobei der Gehäusedeckel einen Aufnahmebereich (4) zum Aufnehmen von elektrischen Komponenten (3), eine Kühlmittelzufuhröffnung (5) zum Zuführen von Kühlmittel zu dem Gehäusedeckel (2) und eine Kühlmittelabfuhröffnung (6) zum Abführen von Kühlmittel von dem Gehäusedeckel (2) aufweist, wobei im Gehäuse (10) ein Kühlkanal (7, 9, 11, 12, 13, 21) verläuft, der einen ersten Kühlkanalabschnitt (7) zur Kühlung der elektronischen Komponenten (3) und einen zweiten Kühlkanalabschnitt (9, 11, 12, 13, 21) zur Kühlung eines Stators und/oder Rotors der elektrischen Maschine (1) aufweist, wobei der erste Kühlkanalabschnitt (7) am Gehäusedeckel (2) vorgesehen ist und sich an dem Aufnahmebereich (4) entlang einer ersten Richtung (100) von der Kühlmittelzufuhröffnung (5) zu dem zweiten Kühlkanalabschnitt (9, 11, 12, 13, 21) ring- oder ringabschnittsförmig um eine Gehäuseachse erstreckt, wobei der zweite Kühlkanalabschnitt (7, 9, 11, 12, 13, 21) sowohl in der Gehäuseanordnung (8, 14) als auch in dem Gehäusedeckel (2) verläuft und sich in Umfangsrichtung bezüglich der Gehäuseachse von dem ersten Kühlkanalabschnitt (7) zu der Kühlmittelabführöffnung (6) entlang einer zweiten Richtung (200) erstreckt, und wobei die erste Richtung (100) und die zweite Richtung (200) entgegengesetzt sind.The present invention relates to an electrical machine (1) having a housing (10) which has a cup-shaped housing arrangement (8, 14) and a housing cover (2) which terminates the housing arrangement (8, 14) at the end, wherein the housing cover has a receiving area (4 ) for receiving electrical components (3), a coolant supply opening (5) for supplying coolant to the housing cover (2) and a coolant discharge opening (6) for discharging coolant from the housing cover (2), wherein in the housing (10) Cooling passage (7, 9, 11, 12, 13, 21), which has a first cooling passage section (7) for cooling the electronic components (3) and a second cooling passage section (9, 11, 12, 13, 21) for cooling a stator and / or rotor of the electrical machine (1), wherein the first cooling passage section (7) is provided on the housing cover (2) and on the receiving area (4) along a first direction (100) of the cooling center the second cooling channel section (9, 11, 12, 13, 21) extends annularly or annularly around a housing axis, wherein the second cooling channel section (7, 9, 11, 12, 13, 21) both in the housing arrangement ( 8, 14) and in the housing cover (2) and extending in the circumferential direction with respect to the housing axis from the first cooling passage section (7) to the coolant discharge opening (6) along a second direction (200), and wherein the first direction (100) and the second direction (200) are opposite.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Insbesondere weist die elektrische Maschine ein Gehäuse auf, das eine optimale Kühlung ermöglicht.The present invention relates to an electric machine. In particular, the electric machine has a housing which allows optimum cooling.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen bekannt. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter einer elektrischen Maschine insbesondere ein Elektromotor verstanden, der zum Antreiben eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Derartige elektrische Maschinen weisen ein Gehäuse auf, das auch als Träger von Elektronikkomponenten zum Ansteuern der elektrischen Maschine dient. Des Weiteren weisen bekannte Gehäuse Kühlmittelkanäle auf, um die elektrische Maschine im Betrieb zu kühlen. Beispielsweise sind derartige Gehäuse aus den Dokumenten
Das Bodenelement
Der Gehäusedeckel
Handelt es sich bei der elektrischen Maschine
Herstellungsbedingte Gestaltungseinschränkungen können allerdings dazu führen, dass trotz Gradientenkühlerwirkung die Temperaturen der elektrischen Komponenten
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse zur optimalen Kühlung. Somit ist bevorzugt einerseits ein effektives Kühlen der elektrischen Maschine ermöglicht. Anderseits ist sichergestellt, dass eine Temperatur zwischen elektrischen Komponenten, die zur Ansteuerung der elektrischen Maschine notwendig sind, ausbalanciert ist. Somit erfolgt ein sicheres und zuverlässiges Kühlen von elektronischen Komponenten der elektrischen Maschine, wobei sichergestellt ist, dass eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zwischen den elektrischen Komponenten erreicht wird. Dies wird insbesondere durch zwei gegenläufige Fluidströmungen realisiert, wobei eine erste Strömung unmittelbar zur Kühlung der elektrischen Komponenten vorgesehen ist, während des sich bei der zweiten Strömung um diejenige Strömung des Kühlmittels handelt, die zum Kühlen von Rotor und/oder Stator der elektrische Maschine vorgesehen ist. Durch die gegenläufigen Strömungen wird erreicht, dass ein Temperaturausgleich innerhalb eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine erfolgt. Somit werden insbesondere die einzelnen elektrischen Komponenten optimal gekühlt, wobei ein Temperaturunterschied zwischen den elektrischen Komponenten minimiert ist.The electric machine according to the invention comprises a housing for optimum cooling. Thus, on the one hand, effective cooling of the electrical machine is preferably possible on the one hand. On the other hand, it is ensured that a temperature between electrical components, which are necessary for driving the electric machine, is balanced. Thus, there is a safe and reliable cooling of electronic components of the electric machine, wherein it is ensured that a more uniform temperature distribution between the electrical components is achieved. This is realized in particular by two counter-rotating fluid flows, wherein a first flow is provided directly for cooling the electrical components, while in the second flow is that flow of the coolant which is provided for cooling the rotor and / or stator of the electric machine , Due to the opposing flows is achieved that a temperature compensation takes place within a housing cover of the electric machine. Thus, in particular the individual electrical components are optimally cooled, whereby a temperature difference between the electrical components is minimized.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse mit einer topfförmigen Gehäuseanordnung und einem Gehäusedeckel. Der Gehäusedeckel schließt die Gehäuseanordnung stirnseitig ab und weist einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen von elektrischen Komponenten auf. Bei den elektrischen Komponenten handelt es sich insbesondere um Komponenten einer Brückenschaltung, um eine Drehstrom-Maschine aus einer Gleichstromquelle zu speisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die elektrischen Komponenten einer Kühlung bedürfen. Des Weiteren umfasst der Gehäusedeckel eine Kühlmittelzuführöffnung sowie eine Kühlmittelabführöffnung. Die Kühlmittelzuführöffnung dient zum Zuführen von Kühlmittel zu dem Gehäusedeckel, während die Kühlmittelabführöffnung zum Abführen von Kühlmittel von dem Gehäusedeckel ausgebildet ist. Das Kühlmittel ist insbesondere ein Kühlfluid, besonders vorteilhaft Wasser. Besonders vorteilhaft soll mit dem Kühlmittel neben den elektrischen Komponenten auch die elektrische Maschine, das bedeutet insbesondere Rotor und/oder Stator, gekühlt werden. Weiterhin ist ein Kühlkanal vorhanden, der in dem Gehäuse verläuft. Der Kühlkanal erstreckt sich von der Kühlmittelzuführöffnung zu der Kühlmittelabführöffnung, wodurch eine Strömungsrichtung des Kühlmittels definiert ist. Der Kühlkanal umfasst einen ersten Kühlkanalabschnitt zum Kühlen der elektronischen Komponenten und einen zweiten Kühlkanalabschnitt zum Kühlen eines Stators und/oder Rotors der elektrischen Maschine.The electric machine according to the invention comprises a housing with a cup-shaped Housing arrangement and a housing cover. The housing cover closes the housing arrangement from the front side and has a receiving area for receiving electrical components. In particular, the electrical components are components of a bridge circuit for feeding a three-phase machine from a DC power source. In particular, it is provided that the electrical components require cooling. Furthermore, the housing cover comprises a coolant supply opening and a coolant discharge opening. The coolant supply port serves to supply coolant to the housing cover while the coolant discharge port is formed to discharge coolant from the housing cover. The coolant is in particular a cooling fluid, particularly advantageously water. Particularly advantageous should be cooled with the coolant in addition to the electrical components and the electric machine, which means in particular rotor and / or stator. Furthermore, a cooling channel is present, which runs in the housing. The cooling passage extends from the coolant supply port to the coolant discharge port, whereby a flow direction of the coolant is defined. The cooling passage includes a first cooling passage section for cooling the electronic components and a second cooling passage section for cooling a stator and / or rotor of the electrical machine.
Der erste Kühlkanalabschnitt ist an dem Gehäusedeckel vorgesehen und erstreckt sich an dem Aufnahmebereich zum Kühlen der elektrischen Komponenten. Der erste Kühlkanalabschnitt verläuft ringförmig oder ringabschnittsförmig um eine Gehäuseachse von der Kühlmittelzufuhröffnung zu dem zweiten Kühlkanalabschnitt. Insbesondere erstreckt sich der erste Kühlkanalabschnitt entlang des gesamten Aufnahmebereichs. Somit ist sichergestellt, dass Kühlmittel eine Kühlleistung für alle elektrischen Komponenten bewirken kann. Die Gehäuseachse ist insbesondere eine Mittelachse der elektrischen Maschine, besonders vorteilhaft eine Rotorachse der elektrischen Maschine. Der zweite Kühlkanalabschnitt verläuft sowohl in der Gehäuseanordnung als auch in dem Gehäusedeckel. Der zweite Kühlkanalabschnitt erstreckt sich in Umfangsrichtung bezüglich der Gehäuseachse von dem ersten Kühlkanalabschnitt zu der Kühlmittelabführöffnung entlang einer zweiten Richtung.The first cooling passage section is provided on the housing cover and extends at the receiving area for cooling the electrical components. The first cooling passage section extends annularly or annularly around a housing axis from the coolant supply opening to the second cooling passage section. In particular, the first cooling channel section extends along the entire receiving area. This ensures that coolant can cause a cooling performance for all electrical components. The housing axis is in particular a central axis of the electric machine, particularly advantageously a rotor axis of the electric machine. The second cooling channel section extends both in the housing arrangement and in the housing cover. The second cooling passage section extends circumferentially with respect to the housing axis from the first cooling passage section to the coolant discharge opening along a second direction.
Die zweite Richtung ist entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenen ersten Richtung angeordnet. Durch die entgegengesetzte erste Richtung und zweite Richtung wird der Gehäusedeckel von dem Kühlmittel zunächst entlang der ersten Richtung durchströmt, anschließend entlang der zweiten Richtung. Somit ist eine gegenläufig umlaufende Kühlmittelführung erreichbar. Dies führt zu einem Temperaturausgleich innerhalb des Gehäusedeckels.The second direction is arranged opposite to the first direction described above. By the opposite first direction and second direction of the housing cover is first flowed through by the coolant along the first direction, then along the second direction. Thus, a counter-rotating coolant guide can be achieved. This leads to a temperature compensation within the housing cover.
Der Gehäusedeckel nimmt insbesondere die Wärme von den elektrischen Komponenten auf. Besonders vorteilhaft ist der Gehäusedeckel aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere aus Metall, gefertigt. Dies führt zu einem Ausgleich der unterschiedlich warmen Bereiche des Gehäusedeckels, so dass der Gehäusedeckel eine einheitliche kontinuierliche Temperatur aufweist. Durch die gegenläufige Kühlmittelführung ist erreicht, dass sich eine mittlere Temperatur an dem Gehäusedeckel einstellt, so dass insbesondere sämtliche elektrischen Komponenten dieselbe Kühlleistung erfahren. Somit ist verhindert, dass die elektrischen Komponenten abweichende Temperaturen aufweisen. In particular, the housing cover absorbs the heat from the electrical components. Particularly advantageous is the housing cover made of a thermally conductive material, in particular made of metal. This leads to a compensation of the differently warm areas of the housing cover, so that the housing cover has a uniform continuous temperature. By the opposite coolant guide is achieved that adjusts an average temperature on the housing cover, so that in particular all the electrical components experience the same cooling performance. Thus, it is prevented that the electrical components have different temperatures.
Vielmehr ist erreicht, dass alle elektrischen Komponenten dieselbe Temperatur mit lediglich minimalen Abweichungen aufweisen.Rather, it is achieved that all electrical components have the same temperature with only minimal deviations.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims have preferred developments of the invention to the content.
Der erste Kühlkanalabschnitt und der zweite Kühlkanalabschnitt sind insbesondere durch einen Verbindungsabschnitt im ersten Gehäusedeckel miteinander verbunden. Insbesondere ist hierfür eine parallel zu der Kühlmittelzufuhröffnung orientierte Zusatzöffnung im Gehäusedeckel vorhanden. Diese Zusatzöffnung erstreckt sich wie die Kühlmittelzufuhröffnung bis in den ersten Kühlkanalabschnitt. Allerdings ist die Zusatzöffnung durch eine Zusatzabdeckung verschlossen, sodass kein Kühlmittel an der Zusatzöffnung aus dem Gehäusedeckel austreten kann. Die Zusatzöffnung dient lediglich als Verbindungsabschnitt zum Verbinden des ersten Kühlkanalabschnitts mit dem zweiten Kühlkanalabschnitt. Eine derartige Ausgestaltung ist sehr einfach und aufwandsarm fertigbar, insbesondere mittels Gussverfahren.The first cooling passage section and the second cooling passage section are in particular connected to one another by a connecting section in the first housing cover. In particular, an additional opening oriented in the housing cover parallel to the coolant supply opening is provided for this purpose. This additional opening extends like the coolant supply opening into the first cooling passage section. However, the additional opening is closed by an additional cover, so that no coolant can escape from the housing cover at the additional opening. The auxiliary opening serves only as a connecting portion for connecting the first cooling passage portion with the second cooling passage portion. Such a configuration is very easy and low effort manufacturable, in particular by means of casting.
Die Gehäuseanordnung umfasst bevorzugt einen hohlzylinderförmigen Gehäusemantel, der zur Aufnahme eines Rotors und/oder Stators der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Bevorzugt weist die Gehäuseanordnung außerdem ein Bodenelement auf. Das Bodenelement ist an dem Gehäusemantel angeordnet. Besonders vorteilhaft ist das Bodenelement, verglichen mit dem Gehäusedeckel, an einer gegenüberliegenden Seite des Gehäusemantels angeordnet. Gehäusemantel und Bodenelement sind insbesondere separate Bauteile oder bilden alternativ einstückig einen topfförmigen Gehäuseabschnitt.The housing arrangement preferably comprises a hollow cylindrical housing shell, which is designed to receive a rotor and / or stator of the electrical machine. Preferably, the housing assembly also has a bottom element. The bottom element is arranged on the housing jacket. Particularly advantageously, the bottom element, compared with the housing cover, arranged on an opposite side of the housing shell. Housing jacket and bottom element are in particular separate components or alternatively form an integral cup-shaped housing portion.
Der zweite Kühlkanalabschnitt weist bevorzugt eine Vielzahl von Axialabschnitten auf. Jeder der Axialabschnitte ist entweder mit dem ersten Übergabekanal oder dem zweiten Übergabekanal oder einem Umlenkabschnitt des Gehäusedeckels zur Fluidübertragung gekoppelt. Die Umlenkabschnitte bewirken eine Umlenkung des zweiten Kühlkanalabschnitts. Insbesondere werden abwechselnd zwei benachbarte Axialabschnitte durch die Umlenkabschnitte in dem Gehäusedeckel und in dem Bodenelement verbunden. Somit sind die Umlenkabschnitte in Strömungsrichtung gesehen abwechselnd in dem Gehäusedeckel oder in dem Bodenelement angebracht. Die Umlenkabschnitte in dem Gehäusedeckel werden auch als erste Umlenkabschnitte bezeichnet, während die Umlenkabschnitte in dem Bodenelement als zweite Umlenkabschnitte bezeichnet werden. Auf diese Weise wird insbesondere erreicht, dass das Kühlmittel alle Axialabschnitte und Umlenkabschnitte in der Reihenfolge durchläuft, in der die Axialabschnitte entlang der zweiten Richtung angeordnet sind. Die Umlenkabschnitte weisen insbesondere einen Einlassbereich und einen Auslassbereich auf, die besonders vorteilhaft gleich groß sind. Von einem Axialabschnitt des Gehäusemantels kann das Kühlmittel in den Einlassbereich strömen und von dort zu dem Auslassbereich gelangen, um anschließend von dem Auslassbereich in einen anderen Axialabschnitt des Gehäusemantels übergeben zu werden. Das Gehäuse ermöglicht somit eine effektive Kühlung sowohl des Rotors als auch des Stators ebenso wie der elektrischen Komponenten. Die elektrischen Komponenten benötigen insbesondere keine eigene Kühlung und werden sicher und zuverlässig durch die Kühlung der elektrischen Maschine selbst, das bedeutet des Rotors und/oder des Stators der elektrischen Maschine, gekühlt. Gleichzeitig ist eine sichere und zuverlässige Balancierung der Temperaturen der elektrischen Komponenten ermöglicht. Insbesondere stellt sich ein homogener Temperaturverlauf über die elektrischen Komponenten ein.The second cooling passage section preferably has a plurality of axial sections. Each of the axial sections is coupled to either the first transfer port or the second transfer port or a diverting section of the housing cover for fluid transfer. The Deflection sections cause a deflection of the second cooling passage section. In particular, two adjacent axial sections are alternately connected by the deflection sections in the housing cover and in the floor element. Thus, as seen in the flow direction, the deflecting sections are alternately mounted in the housing cover or in the floor element. The deflection sections in the housing cover are also referred to as first deflection sections, while the deflection sections in the floor element are referred to as second deflection sections. In this way, in particular, it is achieved that the coolant passes through all axial sections and deflection sections in the sequence in which the axial sections are arranged along the second direction. The deflection sections have in particular an inlet area and an outlet area, which are particularly advantageously the same size. From an axial section of the housing jacket, the coolant can flow into the inlet region and from there to the outlet region, in order subsequently to be transferred from the outlet region into another axial section of the housing jacket. The housing thus enables effective cooling of both the rotor and the stator as well as the electrical components. In particular, the electrical components do not require their own cooling and are safely and reliably cooled by the cooling of the electrical machine itself, that is, the rotor and / or the stator of the electric machine. At the same time a safe and reliable balancing of the temperatures of the electrical components is possible. In particular, a homogeneous temperature profile arises over the electrical components.
Die Umlenkabschnitte erstrecken sich bevorzugt entlang der zweiten Richtung. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass die Umlenkabschnitte entlang der zweiten Richtung durchströmt werden. Dies bedeutet somit, dass der Einlassbereich bevorzugt bezüglich der zweiten Richtung vor dem Auslassbereich angeordnet ist.The deflection sections preferably extend along the second direction. Thus, it is particularly provided that the deflection sections are flowed through along the second direction. This therefore means that the inlet region is preferably arranged with respect to the second direction in front of the outlet region.
Der Gehäusedeckel umfasst bevorzugt einen ersten Übergabekanal. Der erste Übergabekanal dient dabei zum Übergeben des Fluids an einen Axialabschnitt des zweiten Kühlkanalabschnitts innerhalb des Gehäusemantels. Innerhalb des Axialabschnitts dient das Kühlmittel zum Kühlen des Rotors und/oder Stators der elektrischen Maschine. Außerdem weist der Gehäusedeckel bevorzugt einen von dem ersten Übergabekanal getrennten zweiten Übergabekanal auf, um Kühlmittel von einem Axialabschnitt an die Kühlmittelabfuhröffnung zu übergeben. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass durch den Gehäusedeckel Kühlmittel an den Gehäusedeckel übergeben werden kann, von wo aus das Kühlmittel abgeführt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Rotor und/oder Stator der elektrischen Maschine effektiv gekühlt wird. Nach der Kühlung wird das Kühlmittel über die Kühlmittelabführöffnung von dem Gehäusedeckel abgeführt. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die ersten Umlenkabschnitte von dem ersten Übergabekanal und dem zweiten Übergabekanal getrennt sind. Außerdem sind die ersten Umlenkabschnitte bevorzugt entlang der zweiten Richtung zwischen dem ersten Übergabekanal und dem zweiten Übergabekanal angeordnet. Insbesondere sind der erste Übergabekanal und der zweite Übergabekanal benachbart angeordnet. Somit liegt ein kältester Bereich des Gehäusedeckels, der durch das Kühlmittel mit der geringsten Temperatur durchströmt wird, unmittelbar an einem wärmsten Bereich des Gehäusedeckels an, der von Kühlmittel mit einer größten Temperatur durchströmt wird. Die größte Temperatur des Kühlmittels wird dann erreicht, wenn dieses den gesamten Kühlmittelweg durch das Gehäuse durchlaufen hat und somit durch die Kühlmittelabfuhröffnung wieder ausgegeben wird.The housing cover preferably comprises a first transfer channel. The first transfer channel serves to transfer the fluid to an axial section of the second cooling passage section within the housing shell. Within the axial section, the coolant is used to cool the rotor and / or stator of the electric machine. In addition, the housing cover preferably has a second transfer channel, which is separate from the first transfer channel, in order to transfer coolant from an axial section to the coolant discharge opening. Thus, it is especially provided that coolant can be transferred to the housing cover through the housing cover, from where the coolant is discharged. In this way it is ensured that a rotor and / or stator of the electric machine is effectively cooled. After cooling, the coolant is discharged via the Kühlmittelabführöffnung of the housing cover. It is preferably provided that the first deflection sections are separated from the first transfer channel and the second transfer channel. In addition, the first deflection sections are preferably arranged along the second direction between the first transfer channel and the second transfer channel. In particular, the first transfer channel and the second transfer channel are arranged adjacent. Thus, a coldest portion of the housing cover, which is flowed through by the coolant with the lowest temperature, directly to a warmest region of the housing cover, which is flowed through by coolant having a maximum temperature. The maximum temperature of the coolant is reached when it has passed through the entire coolant path through the housing and is thus re-issued through the coolant discharge opening.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der zweite Kühlkanalabschnitt mäanderförmig oder S-förmig durch Gehäusedeckel, Gehäusemantel und Bodenelement erstreckt. Somit erfolgt einerseits eine optimale Kühlung des Rotors und/oder Stators der elektrischen Maschine, da sich der zweite Kühlkanalabschnitt durch das gesamte Gehäuse erstreckt. Andererseits ist vorgesehen, dass durch die Mäanderform des zweiten Kühlkanalabschnitts das Kühlmedium regelmäßig an durch den Gehäusedeckel strömt und diesen somit kühlt. Damit ist die gegenläufige Kühlung in einer vorteilhaften Art erreicht.It is preferably provided that the second cooling channel section extends in a meandering or S-shaped manner through the housing cover, housing shell and floor element. Thus, on the one hand, optimum cooling of the rotor and / or stator of the electric machine takes place, since the second cooling channel section extends through the entire housing. On the other hand, it is provided that flows through the meander shape of the second cooling passage section, the cooling medium regularly through the housing cover and thus cools it. Thus, the opposite cooling is achieved in an advantageous manner.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Kühlkanalabschnitt als Gradientenkühler ausgebildet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass sich der Querschnitt des ersten Kühlkanalabschnitts entlang der ersten Richtung verjüngt. Durch die Ausbildung als Gradientenkühler wird der Tatsache entgegengewirkt, dass das Kühlmittel mit zunehmendem Verlauf durch den ersten Kühlkanalabschnitt erwärmt wird und somit am Ende des ersten Kühlkanalabschnitts eine erheblich niedrigere Kühlleistung bewirken kann als am Beginn des ersten Kühlkanalabschnitts. Durch die Ausbildung des ersten Kühlkanalabschnitts als Gradientenkühler ist ermöglicht, dass eine im Wesentlichen konstante Kühlleistung über die gesamte Länge des ersten Kühlkanalabschnitts erreicht wird.It is preferably provided that the first cooling channel section is designed as a gradient cooler. This means, in particular, that the cross section of the first cooling channel section tapers along the first direction. The design as a gradient radiator counteracts the fact that the coolant is heated as it progresses through the first cooling passage section and thus can cause a considerably lower cooling capacity at the end of the first cooling passage section than at the beginning of the first cooling passage section. The design of the first cooling channel section as a gradient cooler makes it possible to achieve a substantially constant cooling performance over the entire length of the first cooling channel section.
Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Gehäusedeckel Stiftelemente aufweist. Die Stiftelemente ragen in den ersten Kühlkanalabschnitt hinein. Dadurch ist eine Oberfläche des Gehäusedeckels, die dem Kühlmittel innerhalb des ersten Kühlkanalabschnitts ausgesetzt ist, vergrößert. Somit kann das Kühlmittel den Gehäusedeckel und damit die elektrischen Komponenten effektiv kühlen.Furthermore, it is advantageously provided that the housing cover has pin elements. The pin elements protrude into the first cooling channel section. Thereby, a surface of the housing cover, which is exposed to the coolant within the first cooling passage section, is increased. Thus, the coolant can effectively cool the housing cover and thus the electrical components.
Der erste Kühlkanalabschnitt ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser die Form eines offenen Rings aufweist. Insbesondere erstreckt sich besagte Ringform um eine Rotorachse der elektrischen Maschine. Die elektrischen Komponenten sind bevorzugt radial außerhalb des Rings angeordnet. Die elektrischen Komponenten können dabei symmetrisch oder unsymmetrisch und/oder mit einem gleichen oder mit unterschiedlichen Abständen angeordnet sein. Durch die Ringform ist die erste Richtung kreisförmig, wobei die zweite Richtung ebenfalls kreisförmig ausgebildet ist. So ist beispielsweise vorgesehen, dass die erste Richtung dem Uhrzeigersinn entspricht, während die zweite Richtung dem Gegenuhrzeigersinn entspricht. Besonders vorteilhaft sind der erste Übergabekanal, der zweite Übergabekanal und die Umlenkabschnitte ebenfalls in einer Ringform angeordnet. Dabei ist vorgehen, dass die elektrischen Komponenten radial innerhalb der Ringform aus erstem Übergabekanal, zweitem Übergabekanal und Umlenkabschnitten anordenbar sind. Somit werden die elektrischen Komponenten einerseits durch das Kühlmittel innerhalb des ersten Kühlkanalabschnitts, andererseits durch das Kühlmittel innerhalb des zweiten Kühlkanalabschnitts, insbesondere innerhalb der Übergabekanäle und Umlenkabschnitte, gekühlt. Durch die gegenläufige Ausgestaltung des Kühlmittelverlaufs innerhalb des ersten Kühlkanalabschnitts und des zweiten Kühlkanalabschnitts ist erreicht, dass eine Temperatur der einzelnen elektrischen Komponenten angeglichen wird, wodurch eine homogene Temperaturverteilung erreicht wird. The first cooling channel section is preferably designed such that it has the shape of an open ring. In particular, said ring shape extends around a rotor axis of the electric machine. The electrical components are preferably arranged radially outside the ring. The electrical components can be arranged symmetrically or asymmetrically and / or with the same or with different distances. Due to the ring shape, the first direction is circular, wherein the second direction is also circular. For example, it is provided that the first direction corresponds to the clockwise direction, while the second direction corresponds to the counterclockwise direction. Particularly advantageously, the first transfer channel, the second transfer channel and the deflection sections are also arranged in a ring shape. It is necessary that the electrical components can be arranged radially within the annular shape of the first transfer channel, the second transfer channel and deflecting sections. Thus, the electrical components are cooled on the one hand by the coolant within the first cooling passage section, on the other hand by the coolant within the second cooling passage section, in particular within the transfer channels and deflection sections. Due to the opposite design of the coolant flow within the first cooling passage section and the second cooling passage section, it is achieved that a temperature of the individual electrical components is equalized, whereby a homogeneous temperature distribution is achieved.
Der erste Kühlkanalabschnitt ist bevorzugt durch eine Nut ausgebildet. Die Nut ist durch eine Abdeckung abgedeckt. Auf diese Weise ist der erste Kühlkanalabschnitt einfach und aufwandsarm herstellbar. Insbesondere ist der Gehäusedeckel als Gusselement, bevorzugt als Spritzgusselement, herstellbar. Durch die Abdeckung als separates Bauteil kann der erste Kühlkanalabschnitt einfach und aufwandsarm durch das Gussverfahren, insbesondere das Spritzgussverfahren, hergestellt werden. Somit ist einfach und aufwandsarm ermöglicht, den ersten Kühlkanalabschnitt, wie zuvor beschrieben, als Gradientenkühler auszulegen. Die Abdeckung schließt die Nut insbesondere fluiddicht ab, so dass keinerlei Kühlmittel aus dem ersten Kühlkanalabschnitt austreten kann.The first cooling passage section is preferably formed by a groove. The groove is covered by a cover. In this way, the first cooling passage section can be produced easily and with little effort. In particular, the housing cover can be produced as a cast element, preferably as an injection-molded element. Due to the cover as a separate component, the first cooling channel section can be produced simply and with little effort by the casting method, in particular the injection molding method. Thus, the first cooling channel section, as described above, can be designed as a gradient cooler simply and with little effort. The cover closes off the groove, in particular in a fluid-tight manner, so that no coolant can escape from the first cooling channel section.
Der erste Kühlkanalabschnitt und diejenigen Teile des zweiten Kühlkanalabschnitts, die an dem Gehäusedeckel angebracht sind, insbesondere die Übergabekanäle und die ersten Umlenkabschnitte, sind bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäusedeckels angeordnet. Somit ist wiederum eine Fertigung des Gehäusedeckels vereinfacht. Gleichzeitig ist erreicht, dass eine Temperatur des gesamten Gehäusedeckels ausgeglichen wird, da einerseits eine Kühlung von einer ersten Seite mittels des ersten Kühlkanalabschnitts, andererseits eine Kühlung von einer entgegengesetzten Seite mittels des zweiten Kühlkanalabschnitts erfolgt. Dies führt auch zu einer Homogenisierung der Temperaturen der einzelnen elektrischen Komponenten.The first cooling passage section and those parts of the second cooling passage section which are attached to the housing cover, in particular the transfer ducts and the first deflection sections, are preferably arranged on opposite sides of the housing cover. Thus, in turn, a production of the housing cover is simplified. At the same time it is achieved that a temperature of the entire housing cover is compensated, since on the one hand cooling from a first side by means of the first cooling passage section, on the other hand cooling takes place from an opposite side by means of the second cooling passage section. This also leads to a homogenization of the temperatures of the individual electrical components.
Die Kühlmittelzufuhröffnung und die Kühlmittelabfuhröffnung sind bezüglich der ersten Richtung auf derselben Höhe angeordnet. Dies bedeutet, dass eine vollständige Gegenläufigkeit des Kühlmittelflusses erreicht ist. Insbesondere verläuft das Kühlmittel in dem ersten Kühlkanalabschnitt um 360° um die Rotorachse der elektrische Maschine, um anschließend in dem zweiten Kühlkanalabschnitt in entgegengesetzter Richtung um 360° um die Rotorachse der elektrische Maschine zurückzulaufen. Die kälteste Stelle und die wärmste Stelle des Gehäusedeckels liegen somit bezüglich der ersten Richtung auf derselben Höhe. Somit kann ein optimales Angleichen der Temperaturen des Gehäusedeckels einfach und aufwandsarm erfolgen. Dies führt zu beschriebener homogener Verteilung der Temperatur über den Gehäusedeckel und damit zu einer homogenen Temperaturverteilung zwischen den elektrischen Komponenten.The coolant supply port and the coolant discharge port are arranged at the same height with respect to the first direction. This means that a complete reverse flow of the coolant flow is achieved. In particular, the coolant in the first cooling passage section extends 360 ° about the rotor axis of the electric machine, and then runs back in the second cooling passage section in the opposite direction through 360 ° about the rotor axis of the electric machine. The coldest point and the warmest point of the housing cover are thus at the same height with respect to the first direction. Thus, an optimal matching of the temperatures of the housing cover can be done easily and with little effort. This leads to described homogeneous distribution of the temperature over the housing cover and thus to a homogeneous temperature distribution between the electrical components.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik, -
2 eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3 eine erste schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4 eine zweite schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
5 eine dritte schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
6 eine erste schematische Ansicht eines Gehäusedeckels einer elektrischen Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
7 eine zweite schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
8 eine dritte schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
9 eine vierte schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
10 eine fünfte schematische Ansicht eines Gehäusedeckels der elektrischen Maschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic view of an electrical machine according to the prior art, -
2 a schematic view of an electrical machine according to a first embodiment of the invention, -
3 a first schematic view of a housing cover of the electric machine according to the first embodiment of the invention, -
4 a second schematic view of a housing cover of the electric machine according to the first embodiment of the invention, -
5 a third schematic view of a housing cover of the electric machine according to the first embodiment of the invention, -
6 1 shows a first schematic view of a housing cover of an electrical machine according to a second exemplary embodiment of the invention, -
7 a second schematic view of a housing cover of the electric machine according to the second embodiment of the invention, -
8th a third schematic view of a housing cover of the electric machine according to the second embodiment of the invention, -
9 a fourth schematic view of a housing cover of the electric machine according to the second embodiment of the invention, and -
10 a fifth schematic view of a housing cover of the electric machine according to the second embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der Gehäusemantel
An einer der Stirnseiten des Gehäusemantels
Ein weiteres Verbinden der Axialabschnitte
Die
Die elektrischen Komponenten
So ist vorgesehen, dass das Kühlmittel durch eine Kühlmittelzufuhröffnung
Allerdings kann selbst diese Ausbildung des Kühlkanals
Von dem ersten Übergabekanal
Die ersten Umlenkabschnitte
Insbesondere ist der Gehäusedeckel
In
Die
Der Aufbau des Gehäusedeckels
Wie aus
An dem Aufnahmebereich
Wie aus
Wiederum ist vorgesehen, dass das Kühlmittel durch den ersten Kühlkanalabschnitt
In
Nach dem Durchlaufen des erstenKühlkanalabschnitts 7 wird das Kühlmittel an den ersten Übergabekanal
Von dem ersten Übergabekanal
Aus
Wiederum ist ein gegenläufiges Führen des Kühlmittels innerhalb des zweiten Kühlkanalabschnitts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0231785 A2 [0002]EP 0231785 A2 [0002]
- DE 102010041589 A1 [0002]DE 102010041589 A1 [0002]
- CN 106911224 A [0002]CN 106911224 A [0002]
- CN 106911228 A [0002]CN 106911228 A [0002]
- WO 9324983 A1 [0002]WO 9324983 A1 [0002]
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017222822.9A DE102017222822A1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017222822.9A DE102017222822A1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017222822A1 true DE102017222822A1 (en) | 2019-06-19 |
Family
ID=66674844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017222822.9A Pending DE102017222822A1 (en) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | Electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017222822A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021028109A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Mahle International Gmbh | Electric machine with annular heat exchanger |
EP3944476A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-26 | Mahle International GmbH | Inverter and electric motor comprising an inverter of this type |
EP4042547A4 (en) * | 2019-10-08 | 2023-11-01 | Alakai Technologies Corporation | Cooling plate system, method and apparatus for clean fuel electric vehicles |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0231785A2 (en) | 1986-01-30 | 1987-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vehicle mounted a.c. generator |
WO1993024983A1 (en) | 1992-05-25 | 1993-12-09 | Mannesmann Ag | Electric machine with semiconductor valves |
DE102010041589A1 (en) | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Housing element for receiving power electronics of an electric machine, housing for an electric machine, tool for producing a housing element and method for producing a housing for an electric machine |
CN106911224A (en) | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 大陆汽车投资(上海)有限公司 | The coolant flow channel of integrated driving device used for electric vehicle |
CN106911228A (en) | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 大陆汽车投资(上海)有限公司 | Integrated driving device used for electric vehicle |
-
2017
- 2017-12-14 DE DE102017222822.9A patent/DE102017222822A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0231785A2 (en) | 1986-01-30 | 1987-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vehicle mounted a.c. generator |
WO1993024983A1 (en) | 1992-05-25 | 1993-12-09 | Mannesmann Ag | Electric machine with semiconductor valves |
DE102010041589A1 (en) | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Housing element for receiving power electronics of an electric machine, housing for an electric machine, tool for producing a housing element and method for producing a housing for an electric machine |
CN106911224A (en) | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 大陆汽车投资(上海)有限公司 | The coolant flow channel of integrated driving device used for electric vehicle |
CN106911228A (en) | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 大陆汽车投资(上海)有限公司 | Integrated driving device used for electric vehicle |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021028109A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Mahle International Gmbh | Electric machine with annular heat exchanger |
EP4042547A4 (en) * | 2019-10-08 | 2023-11-01 | Alakai Technologies Corporation | Cooling plate system, method and apparatus for clean fuel electric vehicles |
US11923748B2 (en) | 2019-10-08 | 2024-03-05 | Alakai Technologies Corporation | Cooling plate system, method and apparatus for clean fuel electric vehicles |
EP3944476A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-26 | Mahle International GmbH | Inverter and electric motor comprising an inverter of this type |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017204472A1 (en) | Stator with winding cooling and electric machine | |
DE102012101346A1 (en) | cooler | |
DE102017222822A1 (en) | Electric machine | |
DE102019115835A1 (en) | TEMPERATURE CONTROL ARRANGEMENT FOR AN ELECTRICAL MACHINE | |
DE102014018223A1 (en) | Electrical machine, in particular asynchronous machine | |
DE102013205418A1 (en) | Electrical machine e.g. inner runner machine, for e.g. vehicle drive, has housing in which stator is arranged, and rotor accommodated in stator in rotatable manner, where stator has toothed coils designed as hollow conductor for fluid | |
WO2020104387A1 (en) | Electric machine having multiple rigid winding pieces in the form of hollow conductors - hydraulic connection concept ii | |
DE102013210559A1 (en) | Motor / generator unit | |
EP0589187B1 (en) | Totally enclosed liquid-cooled, fully enclosed electrical engine | |
DE102018114825A1 (en) | Cooling device for a rotating electrical machine and rotating electrical machine for driving a vehicle | |
EP0585644B1 (en) | Totally enclosed liquid-cooled, fully enclosed electrical engine | |
DE2526290A1 (en) | DYNAMOMACHINE WITH COOLANT ROTOR | |
DE2053663A1 (en) | Device for cooling collector rings | |
DE102019205751A1 (en) | Electrical machine with a plastic body | |
DE102021119405A1 (en) | Stator for an electric machine, electric machine, stator cooling system and method for cooling a stator | |
DE102021118752A1 (en) | electrical machine | |
DE102022104357A1 (en) | Flow element for cooling a stator | |
DE2850170C2 (en) | ||
DE102021122740A1 (en) | electrical machine | |
DE102021118708A1 (en) | Electric machine and vehicle with an electric traction drive | |
EP4283845A1 (en) | Cooling concept of a dynamoelectric machine with inverter modules | |
DE112019007418T5 (en) | ROTOR FOR A ROTATING ELECTRICAL MACHINE AND RELATED REPAIR METHOD | |
DE102022212682A1 (en) | Rotor-shaft arrangement with fluid distribution element | |
WO2024088870A1 (en) | Cooling jacket and method for operating a cooling jacket of this kind | |
DE102021126696A1 (en) | Rotor and electrical machine with integrated end winding cooling, manufacturing process and motor vehicle |