DE102018107187A1

DE102018107187A1 - Kühlmittelstromverteilung unter Verwendung von Beschichtungsmaterialien

Info

Publication number: DE102018107187A1
Application number: DE102018107187.6A
Authority: DE
Inventors: Myung Ki SUNG; Edward Chan-Jiun JIH; Michael W. Degner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2018-10-04
Also published as: US20180287469A1; US10560002B2; CN108696008A; CN108696008B

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine offenbart. Die elektrische Maschine umfasst einen Statorkern innerhalb eines Achsgetriebegehäuses und der einen kanallosen äußeren Oberflächenabschnitt besitzt. Die elektrische Maschine umfasst zudem eine oder mehrere Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung, die Grenzen definiert, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln, und eine oder mehrere Schichten einer oleophilen oder hydrophilen Beschichtung auf dem Abschnitt innerhalb der Grenzen, die ausgelegt sind, um Kühlmittelstrom über die oleophile oder hydrophile Beschichtung innerhalb der Grenzen zu leiten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verwendung von Beschichtungsmaterialien für die Kühlmittelstromverteilung in zum Beispiel elektrischen Maschinen und/oder Wechselrichtern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Leistungsdichte elektronischer Vorrichtungen, wie zum Beispiel elektrische Maschinen und Leistungswechselrichter, steigt kontinuierlich, um Gewichts- und Kostenreduzierungsziele zu erreichen. Um diese Ziele zu erreichen, ist es im Allgemeinen wichtig, die Effizienz und die Leistung der elektronischen Vorrichtung zu erhöhen. Die Leistung und Effizienz elektrischer Maschinen werden im Allgemeinen durch die Temperaturbeschränkung der Kupferwicklungen und/oder den Maximalstrom eingeschränkt, der Reibungsverluste in dem Luftzwischenraum überwinden sollte. Für die thermische Verwaltung von elektrischen Maschinen kann es wichtig sein, einen gleichmäßigen Kühlmittelstrom (z. B. Wasser/Glycol, Öl oder Automatikgetriebefluid) auf den Wickelköpfen der elektrischen Maschine aufrechtzuerhalten, um die lokalisierten heißen Stellen zu beseitigen. Die Leistung und Effizienz von Leistungswechselrichtern werden im Allgemeinen durch die thermischen Beschränkungen in Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) und/oder Dioden eingeschränkt. Für die thermische Verwaltung von Wechselrichtern kann eine Flüssigkeitskälteplatte zum Kühlen von Komponenten wie IGBTs, Dioden, Lötschichten usw. in dem Wechselrichter verwendet werden.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektrische Maschine offenbart. Die elektrische Maschine umfasst einen Statorkern innerhalb eines Achsgetriebegehäuses und der einen kanallosen äußeren Oberflächenabschnitt besitzt. Die elektrische Maschine umfasst zudem eine oder mehrere Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung, die Grenzen definiert, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln, und eine oder mehrere Schichten einer oleophilen oder hydrophilen Beschichtung auf dem Abschnitt innerhalb der Grenzen, die ausgelegt sind, um Kühlmittelstrom über die oleophile oder hydrophile Beschichtung innerhalb der Grenzen zu leiten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die einer oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung mindestens zwei beabstandete Grenzlinien definieren, die den Kühlmittelstrom auf mindestens einem geraden Kühlmittelströmungsweg leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können unterbrochene Grenzen definieren, die den Kühlmittelstrom auf einer Vielzahl von Kühlmittelströmungswegen leiten. Ferner können die unterbrochenen Grenzen mindestens zwei beabstandete Grenzlinien beinhalten, die einen primären Kühlmittelströmungsweg bilden und mindestens eine Grenze in einem Abschnitt des primären Kühlmittelströmungswegs, die eine oder mehrere sekundäre Kühlmittelströmungswege bildet, um Kühlmittel zu Zielbereichen des Statorkerns zu leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können eine zickzackförmige Grenze definieren, die den Kühlmittelstrom auf einem zickzackförmigen Kühlmittelströmungsweg leiten. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung eine superoleophobe oder -hydrophobe Beschichtung sein, die einen Kontaktwinkel mit einem ölbasierten bzw. wasserbasierten Kühlmittel von mindestens jeweils 130 Grad aufweist. Das Kühlmittel kann ein Automatikgetriebefluid sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektrische Maschine offenbart. Die elektrische Maschine umfasst einen Statorkern innerhalb eines Achsgetriebegehäuses, der einen kanallosen äußeren Oberflächenabschnitt und eine oder mehrere Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung hat. Die eine oder die mehreren Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung definieren Grenzen, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln und die ausgelegt sind, um den Kühlmittelstrom über einen Abschnitt innerhalb der Grenzen zu leiten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die elektrische Maschine ferner eine oder mehrere Schichten einer oleophilen oder hydrophilen Beschichtung auf einem Abschnitt innerhalb der Grenzen umfassen, die ausgelegt sind, um das Kühlmittel innerhalb der Grenzen zu leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können mindestens zwei beabstandete Grenzlinien definieren, um den Kühlmittelstrom auf mindestens einem geraden Kühlmittelströmungsweg auf dem äußeren Oberflächenabschnitt zu leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können unterbrochene Grenzen definieren, die mindestens zwei beabstandete Grenzlinien umfassen, die einen primären Kühlmittelströmungsweg bilden, und mindestens eine Grenze in einem Abschnitt des primären Kühlmittelströmungswegs umfassen, die eine oder mehrere sekundäre Kühlmittelströmungswege auf dem äußeren Oberflächenabschnitt bildet. Ferner kann der eine oder die mehreren sekundären Kühlmittelströmungswege Kühlmittel zu Wickelköpfen des Statorkerns leiten. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung eine zickzackförmige Grenze definieren, die den Kühlmittelstrom auf einem zickzackförmigen Kühlmittelströmungsweg auf dem äußeren Oberflächenabschnitt leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können eine superoleophobe oder -hydrophobe Beschichtung sein, die einen Kontaktwinkel mit einem ölbasierten bzw. wasserbasierten Kühlmittel von mindestens jeweils 130 Grad aufweist. Das Kühlmittel kann ein Automatikgetriebefluid sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung auf einen äußeren Oberflächenabschnitt eines Statorkerns. Die eine oder die mehreren Schichten definieren Grenzen, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln und die ausgelegt sind, um den Kühlmittelstrom innerhalb der Grenzen zu leiten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten einer oleophilen oder hydrophilen Beschichtung auf den äußeren Oberflächenabschnitt innerhalb der Grenzen umfassen, um den Kühlmittelstrom innerhalb der Grenzen zu leiten. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophilen oder hydrophilen Beschichtung können durch Sprühen aufgebracht werden. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können durch Sprühen aufgebracht werden. Die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung können eine superoleophobe oder -hydrophobe Beschichtung sein, die einen Kontaktwinkel mit einem ölbasierten bzw. wasserbasierten Kühlmittel von mindestens jeweils 130 Grad aufweist.
Figurenliste

1A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines elektrifizierten Fahrzeugs veranschaulicht.
1B ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektrischen Maschine.
2 ist eine schematische Darstellung eines Wassertröpfchens (oder Öltröpfchens) auf einer superhydrophoben (oder superoleophoben) Beschichtungsoberfläche mit einem Kontaktwinkel von mindestens 130 Grad.
3 ist eine Draufsicht eines beispielhaften Kühlmittelkanals, der zwischen zwei Beschichtungsgrenzen ausgebildet ist.
4 ist eine Fotografie eines Kühlmittelkanals, der durch eine (super)oleophobe oder hydrophobe Beschichtung gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Achsgetriebegehäuses mit einer elektrischen Maschine.
6A, 6B, 6C, 6D, 6E und 6F sind Beispiele für Kühlmittelkanalformen oder -muster, die unter Verwendung einer (super)oleophoben oder hydrophoben Beschichtung gebildet werden können, einschließlich eines geraden, eines Multi-Kanal-, eines zickzackförmigen, eines sich durch eine sekundäre Strömung erweiternden, eines sich erweiternden dann verengenden Kühlmittelströmungswegs bzw. eines Kühlmittelströmungswegs mit Seitenzufuhr.
7A, 7B, 7C und 7D sind Vorderansichten von äußeren Oberflächen des Statorkerns, die eine (super)oleophobe oder hydrophobe Beschichtung haben, die Kühlmittelkanalformen oder -muster bildet, einschließlich eines einzelnen Strömungswegs, eines mehrfachen Strömungsweg, eines Wegs mit Seitenzufuhr bzw. sich erweiternd mit einem sekundären Strom.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausfiihrungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Einige elektrische Maschinen, zum Beispiel eine elektrische Maschine für ein Hybridfahrzeug ein oder Elektrofahrzeug, arbeiten unter rauen Bedingungen. Die rauen Bedingungen können Temperatur, Feuchtigkeit, Luftstrom und Schmutz beinhalten. Die rauen Bedingungen können Umweltaspekten zuzuschreiben sein, die durch Anforderungen der elektrischen Maschine, wie etwa Beschränkungen in Bezug auf Größe Konfiguration, Eingangsleistung und Ausgangsleistung, noch weiter verstärkt werden können. Um dabei behilflich zu sein, die während des Betriebs der elektrischen Maschine erzeugte Wärme zu reduzieren, kann ein Kühlsystem verwendet werden. Das Kühlsystem kann ein Fluid beinhalten, das um eine Wicklung und Komponenten der elektrischen Maschine strömt. In einigen Fällen steht das Fluid in Kontakt mit den Wicklungen und Komponenten der elektrischen Maschine. Das Fluid kann dann zirkuliert werden, zum Beispiel durch einen Kühler, um einen Teil der Wärme von der elektrischen Maschine zu entfernen. Zum Beispiel wird bei einigen Automobilsystemen eine elektrische Maschine mit dem Automatikgetriebefluid (ATF), das um die Wicklungen und Komponenten zirkuliert wird und dann zu einem Kühler zirkuliert wird, gekühlt. Typischerweise ist die elektrische Maschine so ausgelegt, dass zwischen einem Stator und dem Achsgetriebegehäuse ein Zwischenraum ausgebildet wird, in dem die elektrische Maschine enthalten ist. Aufgrund des thermischen Kontaktwiderstands wird die maximale Temperatur der elektrischen Maschine durch den Zwischenraum erhöht. Somit ist die Reduzierung des Beschichtungswiderstands und der Reibung in dem Zwischenraum ein wichtiger Aspekt, um die Leistung der elektrischen Maschine zu erhöhen. Der Beschichtungswiderstand beinhaltet die Reibung von Luft oder anderen Flüssigkeiten und der Oberfläche des Rotors. Der Zwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche des Stators und des Achsgetriebes kann einen Kühlmittelstrom ermöglichen, um die thermische Leistung auf der äußeren Oberfläche des Stators zu erhöhen.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden Widerstand und Reibung durch Anwenden von fortschrittlichen Beschichtungsmaterialien, einschließlich einer „abweisenden“ Beschichtung und einer benetzenden Beschichtung, reduziert. Zum Beispiel beinhalten abweisende Beschichtungen oleophobe, superoleophobe, hydrophobe und superhydrophobe Beschichtungen. Benetzende Beschichtungen beinhalten oleophile, superoleophile, hydrophile und superhydrophile Beschichtungen. Sowohl abweisende Beschichtungen als auch Benetzungsbeschichtung können auf die elektrische Maschine aufgetragen werden, um die Effizienz zu verbessern. Fortschrittliche Beschichtungskomponenten erhöhen oder verringern den Kontaktwinkel des ATF (oder einer anderen Flüssigkeit) auf der beschichteten Oberfläche.
1A zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines PHEV, das hier als ein Fahrzeug bezeichnet wird. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Die elektrischen Maschinen 14 können in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Außerdem kann das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Motor 18 verbunden sein. Das Hybridgetriebe 16 kann ebenfalls mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden sein, die mechanisch mit einem Satz Räder 22 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen 14 können Vortriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 18 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 können auch als Generatoren dienen und sie können Kraftstoffverbrauchsvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise als Hitze dem Reibungsbremssystem verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können ebenfalls reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Hybridelektrofahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen in einem Elektromodus oder einem Hybridmodus betrieben werden kann, um den Kraftstoffgesamtverbrauch des Fahrzeugs 12 zu reduzieren.
Eine Antriebsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert und stellt Energie bereit, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Antriebsbatterie 24 kann einen Hochspannungsgleichstromausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Antriebsbatterie 24 bereitstellen. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen umfassen. Die Antriebsbatterie 24 kann durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden sein. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Antriebsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Antriebsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 kann ebenfalls elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden sein und stellt die Fähigkeit bereit, elektrische Energie bidirektional zwischen der Antriebsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Beispielsweise kann die Antriebsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselspannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschinen 14 erfordert. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die durch die Traktionsbatterie 24 erfordert wird. Abschnitte der hier bereitgestellten Beschreibung gelten gleichermaßen für ein rein elektrisches Fahrzeug. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann es sich bei dem Hybridgetriebe 16 um einen Getriebekasten handeln, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und bei dem der Verbrennungsmotor 18 möglicherweise nicht vorhanden ist.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Vortriebsenergie kann die Traktionsbatterie 24 Energie für weitere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein Gleichspannungswandlermodul 28 kann den Hochspannungsgleichstromausgang der Antriebsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandeln, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere Hochspannungslasten, wie zum Beispiel Kompressoren und elektrische Heizgeräte, können ohne die Verwendung des Gleichspannungswandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. Die Niederspannungssysteme können elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 verbunden sein (z. B. eine 12-V-Batterie).
Ein elektrisches Batteriesteuermodul (BECM) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als eine Steuerung für die Antriebsbatterie 24 fungieren und kann außerdem ein elektronisches Überwachungssystem umfassen, das die Temperatur und den Ladestatus für jede der Batteriezellen verwaltet. Die Traktionsbatterie 24 kann über einen Temperatursensor 31 wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger verfügen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Verbindung stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Traktionsbatterie 24 bereitzustellen. Der Temperatursensor 31 kann ebenfalls an den oder in der Nähe der Batteriezellen innerhalb der Antriebsbatterie 24 angeordnet sein. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass mehr als ein Temperatursensor 31 zum Überwachen der Temperatur der Batteriezellen verwendet werden kann.
Das Fahrzeug 12 kann zum Beispiel ein elektrifiziertes Fahrzeug sein, welches Komponenten eines PHEV, eines FHEV, eines MHEV oder eines BEV beinhaltet. Die Antriebsbatterie 24 kann durch eine externe Energiequelle 36 wieder aufgeladen werden. Bei der externen Leistungsquelle 36 kann es sich um eine Verbindung zu einer Steckdose handeln. Die externe Energiequelle 36 kann elektrisch mit einem Elektrofahrzeugversorgungsgerät (EVSE) 38 verbunden sein. Das EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Energiequelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Energiequelle 36 kann dem EVSE 38 elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Das EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu ausgelegt ist, Energie von dem EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladestation oder einem fahrzeugseitigen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Energie konditionieren, die vom EVSE 38 bereitgestellt wird, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit dem EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Energie an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeports 34 zusammenpassen. Die verschiedenen erläuterten Komponenten weisen eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen auf, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren.
Aktuelle Beispiele für thermische Verwaltungsanordnungen für elektrische Maschinen können Öl in Abschnitte der elektrischen Maschine für Kühlzwecke einleiten. Das Öl kann auf Drahtwickelköpfe der elektrischen Maschine getropft oder gesprüht werden. Diese Vorgehensweise kann jedoch aufgrund einer Ungleichmäßigkeit eines Kühlmittelstroms, wie auf die Wickelköpfe aufgetragen, nicht sehr effektiv beim Kühlen der Wickelköpfe sein. Eine luftgekühlte thermische Verwaltungsanordnung ist ein weiteres Beispiel für eine Anordnung zum Unterstützern der Verwaltung von thermischen Zuständen einer elektrischen Maschine. In diesem Beispiel kann ein Lüfter oder Gebläse neben den Wickelköpfen angeordnet sein, um Luft für Kühlzwecke dahin zu drücken.
1B zeigt ein Beispiel einer elektrischen Maschine für ein elektrifiziertes Fahrzeug, das hier im Allgemeinen als eine elektrische Maschine 100 bezeichnet wird. Die elektrische Maschine 100 kann einen Statorkern 102 und einen Rotor 106 beinhalten. Elektrifizierte Fahrzeuge können zwei oder mehr elektrische Maschinen beinhalten. Zum Beispiel kann für ein elektrifiziertes Fahrzeug mit zwei elektrischen Maschinen eine der elektrischen Maschinen primär als ein Motor fungieren und die andere kann primär als ein Generator fungieren. Der Motor kann betrieben werden, um Elektrizität in mechanische Energie umzuwandeln, und der Generator kann betrieben werden, um mechanische Energie in Elektrizität umzuwandeln. Der Statorkern 102 kann eine innere Oberfläche 108, einen äußere Oberfläche 130 und einen Hohlraum 110 definieren. Der Rotor 106 kann zur Anordnung und zum Betrieb innerhalb des Hohlraums 110 bemessen sein. Eine Welle (nicht gezeigt) kann betriebsfähig mit dem Rotor 106 zum Antreiben von Drehung davon verbunden sein.
Wicklungen 120 können innerhalb des Hohlraums 110 des Statorkerns 102 angeordnet sein. In einem Beispiel für einen Elektromaschinenmotor kann Strom zu den Wicklungen 120 geleitet werden, um eine Drehkraft an dem Rotor 106 zu erhalten. In einem Beispiel für einen Elektromaschinengenerator kann Strom, der in den Wicklungen 120 durch eine Drehung des Rotors 106 erzeugt wurde, abgezogen werden, um Fahrzeugkomponenten zu anzutreiben. Abschnitte der Wicklungen 120, die hier als Wickelköpfe 126 bezeichnet werden, können aus dem Hohlraum 110 hervorragen. Während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 kann Hitze entlang der Wicklungen 120 und der Wickelköpfe 126 erzeugt werden.
In wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die vorliegende Offenbarung das Aufbringen von einer Beschichtung oder Beschichtungen, um Kühlmittelverteilung auf einer elektronischen Vorrichtung, wie zum Beispiel eine elektrische Maschine oder ein Leistungsumrichter, zu beeinflussen, zu verändern und/oder zu regeln. Die Beschichtung(en) kann/können eine (super)hydrophobe und/oder (super)ölabweisende Beschichtung oder eine (super)hydrophile und/oder (super)oleophile Beschichtung sein. Hydrophobe und oleophobe Beschichtungen sind jene, die Wasser bzw. Öl abweisen oder einen sehr hohen Kontaktwinkel damit aufweisen. Hydrophile und oleophile Beschichtungen sind jene, die Wasser bzw. Öl anziehen oder einen sehr niedrigen Kontaktwinkel damit aufweisen. Unter Bezugnahme auf 2 wird eine schematische Darstellung eines Wasser- oder Öltröpfchens (z. B. Automatikgetriebefluid, ATF) auf einer superhydrophoben/-ölabweisenden Beschichtung gezeigt. Wie gezeigt, bildet das Tröpfchen aufgrund seines Abstoßungsvermögens eine fast perfekte Kugel auf der Beschichtung aus. Superhydrophobe/-oleophobe Beschichtungen können bewirken, dass Wasser-/Öltröpfchen Kontaktwinkel von 130 Grad oder mehr mit der Beschichtung ausbilden. Im Gegensatz dazu breiten sich Tröpfchen auf superhydrophilen und -oleophilen Beschichtungen aus und bilden eine fast gleichmäßige Schicht über der Beschichtung aus. Superhydrophile/-oleophile Beschichtungen können bewirken, dass Wasser-/Öltröpfchen Kontaktwinkel von 25 Grad oder weniger mit der Beschichtung ausbilden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung können alle geeigneten hydrophoben, oleophoben, superhydrophoben oder superoleophoben Beschichtungen verwendet werden. Im Allgemeinen können derartige Beschichtungen einen hohen Kontaktwinkel mit dem Wasser oder den Ölen aufweisen. Hydrophobe/ölabweisende Materialien können im Allgemeinen jene sein, die einen Kontaktwinkeln von wenigstens 90 Grad ausbilden, wie zum Beispiel wenigstens 100, 110, 120, 130 oder 140 Grad, während superhydrophobe/-ölabweisende Materialien im Allgemeinen jene sein können, die einen Kontaktwinkel mit Wasser/Öl von wenigstens 130 Grad ausbilden. Die Beschichtungen können aufgrund einer Oberflächenstruktur im Nanobereich derartig hohe Kontaktwinkel ausbilden. Zum Beispiel kann die Oberfläche der Beschichtung in sehr kleinen Vorsprüngen bedeckt sein, wodurch die Beschichtung im Nanobereich rau wird. Die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen können Luft fangen und sie energetisch nachteilig für Flüssigkeiten zum Benetzen der Oberfläche machen. Gleichermaßen können in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung alle geeigneten hydrophilen, oleophilen, superhydrophilen oder superoleophilen Beschichtungen verwendet werden. Im Allgemeinen können derartige Beschichtungen einen niedrigen Kontaktwinkel mit dem Wasser oder den Ölen aufweisen. Hydrophile/oleophile Materialien können im Allgemeinen jene sein, die einen Kontaktwinkeln von wenigstens 50 Grad ausbilden, wie zum Beispiel wenigstens 40 oder 30 Grad, während superhydrophile/- oleophile Materialien im Allgemeinen jene sein können, die einen Kontaktwinkel mit Wasser/Öl von 25 Grad oder weniger ausbilden.
Beispiele für verschiedene (super)hydrophobe/oleophobe und (super)hydrophile/oleophile Zusammensetzungen und Behandlungsmethoden sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 2013/0109261, 2012/0009396, 2010/0314575, 2012/0045954 und 2006/0029808 und auch in US-Pat. Nr. 8,007,638, 6,103,379, 6,645,569, 6,743,467, 7,985,451, 8,187,707, 8,202,614, 7,998,554, 7,989,619, 5,042,991, 8,361,176, 8,258,206, 6,458,867, 6,503,958 und 6,723,378 und auch in Internationaler Veröffentlichung Nr. WO2013/058843 , deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind, bereitgestellt.
Die (super)hydrophobe/-oleophobe Beschichtung kann unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens, welches von der Zusammensetzung der Beschichtung selbst abhängig sein kann, auf die elektronische Vorrichtung aufgetragen werden. In einer Ausführungsform kann die Beschichtung durch Sprühen aufgetragen werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Beschichtung unter Verwendung einer Form von Abscheidung, wie zum Beispiel physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD), aufgetragen werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Beschichtung physikalisch auf die elektronische Vorrichtung übertragen werden, wie zum Beispiel durch Walzen oder Pinselauftrag. Unabhängig vom Aufbringungsverfahren können Schablonen verwendet werden, um nur bestimmte gewünschte Flächen oder Bereiche zu beschichten.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 werden ein schematisches Beispiel und eine Fotografie eines Experimentalbeispiels einer hydrophoben/oleophoben (hier nachfolgend „abweisenden“) Beschichtung gezeigt, die einen Strömungsweg 50 für eine Flüssigkeit, wie etwa ein Kühlmittel (z. B. Wasser oder ATF), bildet. Der Strömungsweg 50 kann durch eine oder mehrere Linien, Streifen, Schichten oder Bereiche 52 der abweisenden Beschichtung gebildet sein, die Grenzen bilden. In dem in 3 gezeigten Beispiel bilden zwei beabstandete Linien 52 die Grenzen für den Strömungsweg 50. Die Linien 52 können gleichmäßig beabstandet sein, um den Strömungsweg 50 zu bilden, der eine konstante oder im Wesentlichen konstante Breite aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der Strömungsweg 50 jedoch eine nicht konstante Breite aufweisen. Die Linien 52, welche die Grenzen bilden, können ausgelegt sein, um einen Strömungsweg 50 zu bilden, der eine beliebige Form oder ein beliebiges Muster aufweist. In der in 3 gezeigten Ausführungsform bilden die Linien 52 einen zickzackförmigen Strömungsweg 50, der ebenfalls als ein sinusförmiger, serpentinenförmiger, gewundener oder oszillierender Strömungsweg 50 bezeichnet werden kann.
In mindestens einer Ausführungsform kann/können die Linie(n) 52 der abweisenden Beschichtung Grenzen für den Strömungsweg 50 ohne beliebige erhöhte Wände oder versenkte/eingeschnittene Kanäle bilden. Das heißt, der Strömungsweg 50 kann nur aufgrund des Abstoßungsvermögens der Flüssigkeit (z. B. Kühlmittel) von der Beschichtung ausgebildet werden. Die Verwendung der Begrenzungslinien, -streifen, -flächen usw. der abweisenden Beschichtung kann daher eine Steuerung oder Beeinflussung der Kühlmittelströmung ohne den Bedarf an relativ großen physischen Barrieren, wie etwa Kanalwände oder Kanalgraben oder - mulden, ermöglichen. Stattdessen kann eine Beschichtung verwendet werden, um den Strom des Kühlmittels zu steuern/zu beeinflussen. Wie in 4 gezeigt, kann die Beschichtung sehr dünn sein, um im Wesentlichen eben oder bündig mit der Oberfläche, auf die sie aufgetragen wurde, relativ zu der Höhe des zu regelnden Kühlmittels zu sein. Zum Beispiel kann die Beschichtung eine Dicke von weniger als 1 mm aufweisen, wie etwa weniger als 500 µm, 250 µm, 100 µm, 50 µm, 25 µm oder 15 µm.
In mindestens einer Ausführungsform kann zusätzlich zu der/den Grenzlinie(n) 52 der abweisenden Beschichtung zudem eine hydrophile oder oleophile Beschichtung 54 aufgebracht werden, um den Strömungsweg 50 zu bilden. In einer Ausführungsform kann zumindest ein Abschnitt der Fläche des Strömungswegs 50 mit der hydrophilen oder oleophilen Beschichtung (hier nachfolgend „Benetzungsbeschichtung“) beschichtet werden. Zum Beispiel kann die gesamte Fläche des Strömungswegs 50 mit der Benetzungsbeschichtung beschichtet werden. In einer anderen Ausführungsform können Linien der Benetzungsbeschichtung in dem Strömungsweg 50 aufgetragen werden. Zum Beispiel können Linien aufgetragen werden, die parallel zu den Linien 52 der abweisenden Beschichtung sind. Dementsprechend kann die Benetzungsbeschichtung dabei helfen, die Strömung eines Kühlmittels innerhalb des Strömungswegs weiter zu steuern. Die Linien 52 der abweisenden Beschichtung können eine Außengrenze des Strömungswegs 50 ausbilden, während die Benetzungsbeschichtung fördert, dass das Kühlmittel darüber in die gewünschten Richtung strömt.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein beispielhaftes Achsgetriebegehäuse 140 mit einer elektrische Maschine 100 gezeigt. Im Achsgetriebegehäuse 140 umfasst die elektrische Maschine einen Stator(en) 102, der/die einen Hohlraum definiert/definieren, und einen Rotor(en) 106, der/die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist/sind. Obwohl zwei Statoren und Rotoren für veranschaulichende Zwecke gezeigt werden, kann das Achsgetriebegehäuse einen oder mehrere Statoren und Rotoren je Fahrzeuganforderungen umfassen. Obwohl ein einzelner Rotor oder Stator nachfolgend beschrieben werden kann, betrifft die vorliegende Offenbarung jede Anzahl an Statoren und Rotoren, die in einer elektrischen Maschine enthalten sind. Der Stator umfasst Wicklungen 120 und Wickelköpfe 126. Der Stator 102 umfasst ferner eine äußere Oberfläche 130, die durch einen Luftzwischenraum vom Achsgetriebegehäuse 140 getrennt ist. Die fortschrittlichen Beschichtungsmaterialien (wie beispielsweise die abweisende Beschichtung und die Benetzungsbeschichtung) werden auf der äußeren Oberfläche 130 des Stators verwendet, um den Kühlmittelstrom auf der äußeren Oberfläche 130 ohne Hinzufügen von Halterungen zum Zielbereich zu leiten. Ferner stellen die abweisende Beschichtung und die Benetzungsbeschichtung einen gesteuerten Kühlmittelströmungsweg bereit, der durch gemusterte Beschichtungsgrenzlinien ausgebildet wird. Die Beschichtungsmuster stellen Grenzen bereit, um das Kühlmittel direkt in kritische Bereiche zu leiten, wie beispielsweise neutrale Punkte und heiße Stellen an den Wickelköpfen 126. Die Verwendung von abweisenden Beschichtungen und Benetzungsbeschichtungen ermöglicht die Steuerung des Kühlmittelstroms, wodurch die Gesamttemperatur des Stators durch maximierte Kühlung auf der äußeren Oberfläche des Stators reduziert wird.
Unter Bezugnahme auf die 6A-6F werden Beispiele für unterschiedliche Formen und Muster von Strömungswegen 50 gezeigt, die unter Verwendung der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden können. Die gezeigten Muster dienen veranschaulichenden Zwecken und andere nicht gezeigte Muster können durch die Beschichtungsgrenzen in Abhängigkeit von der gewünschten Strömungswegkühlung gebildet werden. 6A zeigt einen geraden Strömungsweg 50 auf einer äußeren Oberfläche 130 mit einer konstanten Breite, der durch voneinander beabstandete parallele Grenzlinien 52 der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden kann. 6B zeigt mehrere gerade Strömungswege 50 auf einer äußeren Oberfläche 130 mit einer konstanten Breite, der durch mehrere voneinander beabstandete parallele Grenzlinien 52 der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden kann. 6C zeigt einen zickzackförmigen Strömungsweg 50 auf der äußeren Oberfläche 130, der ebenfalls als sinusförmiger, serpentinenförmiger, gewundener oder oszillierender Strömungsweg 50 bezeichnet werden kann. Der Strömungsweg kann durch voneinander beabstandete Grenzlinien 52 der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden. Segmente der Grenzlinien 52 können parallel sein, so dass der Strömungsweg 50 eine konstante Breite aufweist. Es können ferner zusätzliche Grenzen 52 der abweisenden Beschichtung enthalten sein, die keine Linien bilden, um Strömungsverteilungsmodifikationen im zickzackförmigen Strömungsweg 50 bereitzustellen. 6D zeigt einen verzweigten Strömungsweg 50 mit Grenzen 52, die zwei sekundäre Strömungswege in Richtung der Wickelköpfe bilden. Ein Teil des Kühlmittels auf dem Strömungsweg 50 wird durch Grenzen 52 zu den Wickelköpfen geleitet, und das restliche Kühlmittel strömt einen sich erweiternden abgewinkelten Weg hinunter in einen geraden Weg mit konstanter Breite hinein. Wie gezeigt, kann eine zusätzliche Grenze 52, die keine Linie bildet, enthalten sein, um Fluidverteilungsmodifikationen im Strömungsweg 50 bereitzustellen. 6E zeigt einen Strömungsweg 50 auf einer äußeren Oberfläche 130, der über eine gewisse Strecke expandiert, und dann stoppt die Expansion bei einem Wendepunkt und zieht sich zusammen oder verjüngt sich. Dies kann als ein gestauchter Strömungsweg bezeichnet werden. 6F zeigt eine Konfiguration mit Zentraleinlauf, wobei die abweisende Beschichtung abgestufte Grenzen 52 um den Umfang der äußeren Oberfläche des Stators 130 bereitstellt. Der Strömungsweg 50 erstreckt sich nach unten entlang der Mitte der äußeren Oberfläche und zu den Seiten, wenn Teile des Kühlmittelstroms durch die Grenzen 52 zu den Wickelköpfen geleitet werden. Ähnlich zum Vorstehenden in Bezug auf die 3-4, kann eine Benetzungsbeschichtung 54 ebenfalls in dem Strömungsweg 50 aufgetragen werden, um den Kühlmittelstrom zu steuern, dies ist jedoch nicht vorgeschrieben.
Die in den 3-6 gezeigten und beschriebenen Beispiele können sich auf Strömungswege 50 beziehen, in denen die Grenzen 52 eine oder mehrere durchgehende Linien oder Streifen von Beschichtung sein können, um mindestens einen Strömungsweg zu bilden. Es kann weniger Linien (z. B. eine) oder mehr Linien (z. B. drei oder mehr als in den Beispielen gezeigt) geben, sowie Grenzen, die keine Linien bilden, die enthalten sind, um den Strom einer Flüssigkeit wie beispielsweise Kühlmittel zu steuern. Grenzen 52 können auf die äußere Oberfläche 130 aufgetragen werden, um das Strömen von Flüssigkeit durch die Grenze zu verhindern oder dies zu vermindern und/oder um die Flüssigkeit auf einer Seite der Grenze zu halten. In anderen Beispielen können Grenzen 52 auf die Oberfläche aufgetragen werden, um mehrere Strömungswege 50 zu erzeugen. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann ein einzelner Strömungsweg 50 in mehrere Strömungswege aufgeteilt werden, wie zum Beispiel zwei (zweigabelig), drei (dreigabelig) oder mehr Strömungswege. Es können ebenfalls mehrere Sätze und Arten von Grenzen 52 verwendet werden, um eine Mehrzahl von einzelnen Strömungswegen 50 und Strömungsverteilungen zu bilden. Gleichermaßen können Linien, Schichten, Streifen oder Bereiche der Benetzungsbeschichtung 54 in einem Abschnitt vom oder im gesamten Strömungsweg 50 aufgetragen werden, um Kühlmittel anzuziehen oder dazu anzuregen, in eine Richtung oder in einem Strömungsweg der Beschichtung 54 zu strömen. Die Benetzungsbeschichtung 54 kann zusammen mit der abweisenden Beschichtung zur besseren Steuerung des Kühlmittelstroms verwendet werden.
In zumindest einer Ausführungsform kann die abweisende Beschichtung zum Ausbilden eines oder mehrerer Kühlmittelströmungswege 50 auf einer elektrischen wie zum Beispiel die elektrische Maschine 100, verwendet werden. Zum Beispiel kann die abweisende Beschichtung zum Ausbilden von Strömungswegen 50 auf der äußeren Oberfläche des Stators 130 verwendet werden. Während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 kann Kühlmittel, wie etwa ein ölbasiertes Kühlmittel (z. B. ATF), in das Achsgetriebegehäuse 140 eingeleitet werden, um Wärme abzuleiten. Das Kühlmittel kann in Abhängigkeit von der Gestaltung der konkreten elektrischen Maschine durch eine Reihe von Arten eingeleitet werden. In einigen Gestaltungen kann das Kühlmittel gepumpt oder anderweitig in das Achsgetriebegehäuse 140 abgegeben werden. Zum Beispiel kann das Kühlmittel an einem oberen Ende oder oberen Abschnitt des Achsgetriebegehäuses 140 eingebracht und durch Schwerkraft fallen gelassen werden, um die äußere Oberfläche 130 des Stators zu kühlen. Das Kühlmittel kann in einem Winkel eingeleitet werden, derart, dass der Kühlmittelstrom eine horizontale und eine vertikale Komponente aufweist, wenn er die äußere Oberfläche 130 des Stators 102 berührt, so dass das Kühlmittel durch die Grenzen 52 geleitet werden kann, die durch die abweisende Beschichtung von dort ausgebildet werden. Die abweisende Beschichtung und die Benetzungsbeschichtung können auf die äußere Oberfläche 130 des Stators 120 aufgebracht werden, um den Kühlmittelstrom über die äußere Oberfläche 130 zu steuern oder zu beeinflussen. Die abweisende Beschichtung kann zum Ausbilden von Strömungswegen verwendet werden, die einen gleichmäßigeren Kühlmittelstrom über die Oberfläche bereitstellen, als wenn keine Beschichtung vorhanden wäre. Die abweisende Beschichtung kann ebenfalls zum Ausbilden von Grenzen verwendet werden, um Kühlmittel zu Flächen zu kanalisieren oder zu leiten, die stärkere Kühlung benötigen, oder zu Flächen, die unzureichende Kühlung erhalten würden, wenn der Kühlmittelstrom nicht eingestellt werden würde. Zum Beispiel können Bereiche, die unzureichende Kühlung erhalten, Bereiche ausbilden, die als „heiße Stellen“ bezeichnet werden. Andere Flächen, die einen zusätzlichen Kühlmittelstrom benötigen oder davon profitieren, können den neutralen Punkt beinhalten. Der neutrale Punkt kann bei einem Dreiphasen-Elektromotor die Verbindung aller Dreiphasenkabel sein. Da der neutrale Punkt alle Kabel an einem Punkt verbindet, kann Hitze an diesem Punkt konzentriert werden und eine Art heiße Stelle kann ausgebildet werden.
Unter Bezugnahme auf die 7A-7D werden Beispiele für unterschiedliche Formen und Muster von Strömungswegen 50 auf der äußeren Oberfläche 130 des Stators 102 gezeigt, die durch Grenzen der abweisenden Beschichtung 52 ausgebildet werden können. Wie zuvor beschrieben, sind die gezeigten Muster lediglich Beispiele, und andere Muster können je nach gewünschtem Strömungsweg ausgebildet werden, wie beispielsweise zu einem neutralen Punkt oder zu heißen Punkten 127 auf den Wickelköpfen 126. 7A zeigt einen geraden Strömungsweg 50 auf einer äußeren Oberfläche 130 mit einer konstanten Breite, der durch voneinander beabstandete parallele Grenzlinien 52 der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden kann. 7B zeigt mehrere gerade Strömungswege 50 auf einer äußeren Oberfläche 130 mit einer konstanten Breite, der durch mehrere voneinander beabstandete parallele Grenzlinien 52 der abweisenden Beschichtung ausgebildet werden kann. 7C zeigt eine Konfiguration mit Zentraleinlauf, wobei die abweisende Beschichtung abgestufte Grenzen 52 um den Umfang der äußeren Oberfläche des Stators 130 bereitstellt. Der Strömungsweg 50 wird der äußeren Oberfläche 130 und den Seiten zugeführt, wenn bei sich drehendem Rotor 106 Teile des Kühlmittelstroms durch die Grenzen 52 zu den Wickelköpfen geleitet werden. 7D zeigt einen verzweigten Strömungsweg 50 mit Grenzen 52, die eine Vielzahl von sekundären Strömungwegen in Richtung der Wickelköpfe, heißen Stellen 127 und spezifischen Abschnitte der äußeren Oberfläche 130 ausbilden. Ein Teil des Kühlmittels auf dem Strömungsweg 50 wird durch Grenzen 52 zu den Wickelköpfen geleitet, und das restliche Kühlmittel strömt einen geraden Weg mit zusätzlichen Grenzen 52 hinunter, die einen Teil des Kühlmittelstroms zu den äußeren Abschnitten der äußeren Oberfläche 130 umleiten. Wie gezeigt, kann eine zusätzliche Grenze 52, die keine Linie bildet, enthalten sein, um Fluidverteilungsmodifikationen im Strömungsweg 50 bereitzustellen, nachdem ein Teil des Kühlmittels zu den Wickelköpfen geleitet wurde. Ähnlich zum Vorstehenden in Bezug auf die 3-4 und 6, kann eine Benetzungsbeschichtung 54 ebenfalls in dem Strömungsweg 50 aufgetragen werden, um den Kühlmittelstrom zu steuern, dies ist jedoch nicht vorgeschrieben.
Dementsprechend können (super)hydrophobe und/oder -oleophobe Beschichtungsmaterialien und/oder (super)hydrophile oder -oleophile Beschichtungsmaterialien zur Wärmeregelung elektrischer Maschinen eingesetzt werden. Die Verwendung dieser Beschichtungsmaterialien auf der äußeren Oberfläche des Stators kann eine gesteuerte Stromverteilung ohne Halterungen auf der Oberfläche ermöglichen, was zusätzliche Kosten erfordern und zu Wirkungsgradverlusten führen kann. Zusätzlich können die Beschichtungsmaterialien die Zuverlässigkeit der elektrischen Maschinen verbessern, indem lokalisierte heiße Stellen eliminiert werden und Leistungsverlust gesenkt wird. Darüber hinaus kann eine Reduzierung der Größe elektrischer Maschinen aufgrund der superhydrophob/-oleophob beschichteten Oberflächen realisiert werden.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Umsetzungsausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2013/0109261 [0022]
US 2012/0009396 [0022]
US 2010/0314575 [0022]
US 2012/0045954 [0022]
US 2006/0029808 [0022]
US 8007638 [0022]
US 6103379 [0022]
US 6645569 [0022]
US 6743467 [0022]
US 7985451 [0022]
US 8187707 [0022]
US 8202614 [0022]
US 7998554 [0022]
US 7989619 [0022]
US 5042991 [0022]
US 8361176 [0022]
US 8258206 [0022]
US 6458867 [0022]
US 6503958 [0022]
US 6723378 [0022]
WO 2013/058843 [0022]

Claims

Elektrische Maschine, die Folgendes umfasst: einen Statorkern innerhalb eines Achsgetriebegehäuses, der einen kanallosen äußeren Oberflächenabschnitt besitzt; eine oder mehrere Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung, die Grenzen definiert, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln; und eine oder mehrere Schichten einer oleophilen oder hydrophilen gemusterten Beschichtung innerhalb der Grenzen, die ausgelegt sind, um den Kühlmittelstrom über die oleophile oder hydrophile Beschichtung innerhalb der Grenzen zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung mindestens zwei beabstandete Grenzlinien definieren, die den Kühlmittelstrom auf mindestens einem geraden Kühlmittelströmungsweg leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung unterbrochene Grenzen definieren, um den Kühlmittelstrom auf einer Vielzahl von Kühlmittelströmungswegen zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 3, wobei die unterbrochenen Grenzen mindestens zwei beabstandete Grenzlinien beinhalten, die einen primären Kühlmittelströmungsweg bilden und mindestens eine Grenze in einem Abschnitt des primären Kühlmittelströmungswegs, die eine oder mehrere sekundäre Kühlmittelströmungswege bildet, um Kühlmittel zu Zielbereichen des Statorkerns zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung zickzackförmige Grenzen definieren, um den Kühlmittelstrom auf einem zickzackförmigen Kühlmittelströmungsweg zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben Beschichtung eine superoleophobe oder -hydrophobe Beschichtung sind, die einen Kontaktwinkel mit einem ölbasierten oder wasserbasierten Kühlmittel von wenigstens jeweils 130 Grad aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel ein Automatikgetriebefluid ist.
Elektrische Maschine, die Folgendes umfasst: einen Statorkern innerhalb eines Achsgetriebegehäuses, der einen kanallosen äußeren Oberflächenabschnitt hat; und eine oder mehreren Schichten einer oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung, die Grenzen definieren, die sich um einen Umfang des Statorkerns wickeln und die ausgelegt sind, um den Kühlmittelstrom über einen Abschnitt innerhalb der Grenzen zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, ferner eine oder mehrere Schichten einer oleophilen oder hydrophilen Beschichtung auf einem Abschnitt innerhalb der Grenzen umfassend, die ausgelegt sind, um das Kühlmittel innerhalb der Grenzen zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung mindestens zwei beabstandete Grenzlinien definieren, die den Kühlmittelstrom auf mindestens einem geraden Kühlmittelströmungsweg auf dem äußeren Oberflächenabschnitt leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung unterbrochene Grenzen definieren, die mindestens zwei beabstandete Grenzlinien umfassen, die einen primären Kühlmittelströmungsweg bilden, und mindestens eine Grenze in einem Abschnitt des primären Kühlmittelströmungswegs umfassen, die eine oder mehrere sekundäre Kühlmittelströmungswege auf dem äußeren Oberflächenabschnitt bildet.
Elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei der eine oder die mehreren sekundären Kühlmittelströmungswege Kühlmittel zu Wickelköpfen des Statorkerns leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben gemusterten Beschichtung zickzackförmige Grenzen definieren, um den Kühlmittelstrom auf einem zickzackförmigen Kühlmittelströmungsweg auf dem äußeren Oberflächenabschnitt zu leiten.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die eine oder die mehreren Schichten der oleophoben oder hydrophoben Beschichtung eine superoleophobe oder -hydrophobe Beschichtung sind, die einen Kontaktwinkel mit einem ölbasierten oder wasserbasierten Kühlmittel von wenigstens jeweils 130 Grad aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei das Kühlmittel ein Automatikgetriebefluid ist.