DE102018121203A1

DE102018121203A1 - Kühlvorrichtung, Motorgehäuse und Motoreinheit

Info

Publication number: DE102018121203A1
Application number: DE102018121203.8A
Authority: DE
Inventors: René Franck
Original assignee: ThyssenKrupp AG
Current assignee: Jheeco eDrive AG Liechtenstein
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-05
Also published as: EP3818623A1; DE202019005733U1; US12062972B2; US20210313862A1; WO2020043602A1; CN214314867U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (3) mit wenigstens einem ersten Kühlkanalelement (10), das wenigstens einen ersten Kühlkanal (11) aufweist, und wenigstens einem zweiten Kühlkanalelement (20), das wenigstens einen zweiten Kühlkanal (22) aufweist, wobei das erste und zweite Kühlkanalelement (10; 20) jeweils eine kreisbogenförmige Grundform um eine Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3) aufweisen. Das erste Kühlkanalelement (10) und das zweite Kühlkanalelement (20) sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei das zweite Kühlkanalelement (20) gegenüber dem ersten Kühlkanalelement (10) zu der Mittelachse (X) derart angeordnet ist, sodass sich der erste und zweite Kühlkanal (11; 22) entlang des ersten und zweiten Kühlkanalelements (10; 20) in radialer Richtung wenigstens teilweise überlagern. Ferner betrifft die Erfindung ein Motorgehäuse (2) und eine Motoreinheit (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit wenigstens einem ersten Kühlkanalelement, das wenigstens einen ersten Kühlkanal aufweist, und mit wenigstens einem zweiten Kühlkanalelement, das wenigstens einen zweiten Kühlkanal aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Motorgehäuse und eine Motoreinheit.
Insbesondere in elektrischen Antriebseinheiten muss Verlustwärme abgeführt werden. Als primäre Wärmequellen in einer integrierten elektrischen Antriebseinheit sind eine Batterie, eine Statorwicklung, ein Rotor, ein Getriebe, eine Lagerung und Leistungsmodule im Inverter der Antriebseinheit aufzufassen. Üblicherweise werden die Invertereinheit und das Statorgehäuse (Kühlmantel) mit Wasser gekühlt, wobei der Rotor über eine Rotorhohlwellenkühlung gekühlt wird. Für höhere Wirkungsgrade kann zusätzlich der Wickelkopf gekühlt werden. Dies kann unter anderem mit dieelektrischem Öl erfolgen, welches durch z.B. Kühlkappen geleitet wird.
Derartige Systeme weisen zwei separate Kühlkreisläufe auf. Der erste Kühlkreislauf wird über den Fahrzeugradiator gekühlt. Problematisch ist hingegen insbesondere die Abführung der Wärme aus dem zweiten Kühlkreislauf. Hierfür ist aus dem Stand der Technik die Verwendung separater Wärmetauscher bekannt, die z.B. am Motorgehäuse angebracht sind. Ein solches System wird beispielsweise durch die Druckschrift JP 2007 181 282 beschrieben.
Nachteilig an separaten Wärmetauschern ist der große Platzbedarf. Es wurde daher bereits vereinzelt vorgeschlagen, Wärmetauscher im Motorgehäuse oder im Getriebegehäuse zu integrieren. Eine solche Ausgestaltung zeigt die Druckschrift DE 10 2012 217 361 A1 mit einem Statorgehäuse, welches ein außen angebrachtes, zweigängiges „Gewinde“ zur Ausbildung von Kühlkanälen aufweist.
Nachteilig an dieser Lösung ist die geringe Kontaktfläche zwischen dem ersten Kühlkreislauf und dem zweiten Kühlkreislauf, wodurch der Wärmeübergang eingeschränkt wird. Weiterhin nachteilig ist, im Kontext eines maximalen Wärmeübergangs, die geringe Oberfläche zwischen dem kälteren Kühlkanalsystem und der Statoraußenwand. Ferner ist ein Nachteil, dass die helixartigen Kanäle nur bedingt modifiziert werden können. So müssen die separaten Kühlkanäle über die gesamte Oberfläche des Statorgehäuses im Wesentlichen parallel verlaufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlvorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Effizienz aufweist, einfach und kostengünstig herzustellen ist sowie flexibel und auf einfache Weise an unterschiedliche Randbedingungen adaptierbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Motorgehäuse und eine Motoreinheit bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf das Motorgehäuse wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 7 und mit Blick auf die Motoreinheit durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Konkret wird die Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung mit wenigstens einem ersten Kühlkanalelement gelöst, das wenigstens einen ersten Kühlkanal aufweist, und mit wenigstens einem zweiten Kühlkanalelement, das wenigstens einen zweiten Kühlkanal aufweist, wobei das erste und zweite Kühlkanalelement jeweils eine kreisbogenförmige Grundform um eine Mittelachse der Kühlvorrichtung aufweisen. Das erste Kühlkanalelement und das zweite Kühlkanalelement sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei das zweite Kühlkanalelement gegenüber dem ersten Kühlkanalelement zu der Mittelachse derart angeordnet ist, sodass sich der erste und zweite Kühlkanal entlang des ersten und zweiten Kühlkanalelements in radialer Richtung wenigstens teilweise überlagern.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die Kühlvorrichtung mittels zweier Kühlkanäle auszubilden, die derart räumlich voneinander getrennt sind, dass die Kühlkanäle unabhängig voneinander ausgestaltet bzw. modifiziert werden können und sich dennoch wenigstens teilweise überlagern, um eine zweckmäßige Wärmeübertragung zwischen den Kühlkanälen sicherzustellen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und zweite Kühlkanalelement jeweils eine kreisbogenförmige Grundform um eine Mittelachse der Kühlvorrichtung aufweisen. Die Kühlkanalelemente können sich jeweils über einen Kreisabschnitt oder einen Vollkreis erstrecken, sodass die Kühlkanäle vorzugsweise über einen wesentlichen Teil um die Mittelachse herum angeordnet sind. Insbesondere sind die Kühlkanalelemente bzw. Kühlkanäle derart um die Mittelsachse angeordnet, dass eine effiziente, zweckmäßige Kühlung im Kontext einer Antriebseinheit, insbesondere eines Elektromotors, erzielt werden kann.
Die Effizienz der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung kann sich dabei unter anderem an dem notwendigen Bauraum orientieren, dem notwendigen Kühlfluidvolumen, der maximal abführbaren Wärmeenergie, einem Quotienten aus Wärmeenergie und notwendigen Kühlfluidvolumen oder vergleichbaren Parametern, die die Kühlvorrichtung in ihrer Funktion charakterisieren.
Der erste Kühlkanal und der zweite Kühlkanal können zur Förderung bzw. Weiterleitung eines gemeinsamen Kühlfluids, eines identischen Kühlfluids in getrennten Fluidkreisläufen oder zur Förderung unterschiedlicher Kühlfluide in getrennten Fluid- bzw. Kühlkreisläufen vorgesehen sein. Insbesondere können Wasser und/oder Öl als Kühlfluide vorgesehen sein. Der Ölkreislauf kann vorzugsweise mit dem zweiten Kühlkanal und der Wasserkreislauf vorzugsweise mit dem ersten Kühlkanal ausgebildet sein.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das erste Kühlkanalelement und das zweite Kühlkanalelement konzentrisch zueinander angeordnet sind. Der erste und zweite Kühlkanal überlagern sich entlang des ersten und zweiten Kühlkanalelements in radialer Richtung wenigstens teilweise. So ist vorgesehen, dass der erste und zweite Kühlkanal räumlich voneinander getrennt ausgebildet sind.
Insbesondere können die Kühlkanäle bzw. Kühlkanalelemente in radialer Richtung versetzt zueinander ausgebildet sein. Der zweite Kühlkanal bzw. das zweite Kühlkanalelement ist vorzugsweise radial innenliegend angeordnet, wobei der zweite Kühlkanal bzw. das zweite Kühlkanalelement radial außenliegend vorgesehen ist. Somit kann eine wenigstens teilweise Überlappung der Kühlkanäle in radialer Richtung bereitgestellt werden, wobei die Kühlkanäle platzsparend und unabhängig voneinander ausgebildet sind.
Die Kühlkanäle können unabhängig voneinander und in flexibler Form an spezifische Randbedingungen der Kühlvorrichtung angepasst werden, wobei anhand der Überlappung in radialer Richtung eine effiziente Wärmeübertragung auf geringem Bauraum bereitstellbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Kühlkanalelement als ein Hülsenteil oder als ein Gussteil bereitstellbar ist und das zweite Kühlkanalelement als ein Gussteil oder als ein Hülsenteil bereitstellbar ist, oder das erste Kühlkanalelement und das zweite Kühlkanalelement als ein gemeinsames Gussteil bereitstellbar sind.
Dabei kann das Gussteil z.B. aus einem Kunststoff oder aus einem Metall gefertigt sein, insbesondere in einem Sandguss- oder Spritzgussverfahren. Ebenso kann das Hülsenteil aus einem gemäß technischer Randbedingungen vorteilhaft gewählten Material wie z.B. Kunststoff oder Metall gefertigt sein.
Das erste und zweite Kühlkanalelement können alternierend als ein Gussteil oder als ein Hülsenteil ausgestaltbar sein. Es ist vorgesehen, dass das jeweilige Hülsenteil auf das jeweilige Gussteil aufstülpbar ist, zur Ausbildung der Überlappung der Kühlkanäle in radialer Richtung. Es ist eine einfach herzustellende, modulare und variabel ausgestaltbare Kombination des ersten und zweiten Kühlkanals verfügbar.
Des Weiteren können das erste und zweite Kühlkanalelement als ein einstückiges Gussteil ausgebildet sein. In diesem Sinne sind der erste und zweite Kühlkanal in dem einstückigen Gussteil, welches das erste und zweite Kühlkanalelement verkörpert, erfindungsgemäß integriert. Der erste und zweite Kühlkanal überlappen sich wenigstens teilweise in radialer Richtung innerhalb des einstückigen Gussteils. Es ist eine frei variierbare, integrale Ausgestaltung des ersten und zweiten Kühlkanals verfügbar.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Kühlkanal eine Helixstruktur, eine Netzstruktur, eine Mäanderstruktur oder eine Mischform aufweist und der zweite Kühlkanal eine Helixstruktur, eine Netzstruktur, eine Mäanderstruktur oder eine Mischform aufweist.
In diesem Sinne kann eine flexible, frei variierbare, individuelle und voneinander unabhängige Ausgestaltung des ersten und zweiten Kühlkanals erfolgen. Grundlage für die Ausgestaltung der Kühlkanäle ist es, einen zweckmäßigen, möglichst effizienten Kühleffekt entlang des Umfangs um die Mittelachse der Kühlvorrichtung bereitstellen zu können. Die Effizienz der Kühlvorrichtung kann beispielsweise durch eine Vergrößerung der für den Wärmeaustausch wirksamen Oberfläche zwischen dem ersten und zweiten Kühlkanal gesteigert werden. Es ist auch vorstellbar, dass sich die Bereitstellung eines Kühleffekts anhand des ersten und zweiten Kühlkanalelementes bzw. der Kühlkanäle in Abhängigkeit von der Position konkreter Wärmequellen, wie einem Wickelkopf bzw. einer Statorwicklung, auf einen bestimmten Kreisabschnitt um die Mittelachse der Kühlvorrichtung beschränkt.
Nach einer Ausführungsform weisen der erste Kühlkanal und der zweite Kühlkanal jeweils eine Mäanderstruktur auf, wobei erste Trennspalte zwischen Mäanderstrukturen des ersten Kühlkanals des ersten Kühlkanalelements um die Mittelachse der Kühlvorrichtung verdreht gegenüber zweiten Trennspalten zwischen Mäanderstrukturen des zweiten Kühlkanals des zweiten Kühlkanalelements vorgesehen sind.
Die geometrische Ausgestaltung der Kühlkanalelemente kann korrespondierend zu der jeweiligen mäanderförmigen Ausgestaltung der Kühlkanäle vorgesehen sein. Das erste und oder zweite Kühlkanalelement können demnach selber mäanderförmige Geometrien und Trennspalte zwischen einzelnen Mäandern aufweisen. Innerhalb der Kühlvorrichtung können die mäanderförmigen Strukturen des ersten und zweiten Kühlkanalelements, insbesondere die Trennspalte der Mäanderstrukturen, verdreht zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann im Zuge eines Gussverfahrens zur Herstellung des ersten und zweiten Kühlkanalelementes eine vereinfachte Positionierung erzielt sowie eine dünnere Trennwand zwischen dem ersten und zweiten Kühlkanalelement erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die kreisbogenförmige Grundform des ersten Kühlkanalelements und/oder des zweiten Kühlkanalelements über 360 Grad um die Mittelachse der Kühlvorrichtung oder über weniger als 360 Grad um die Mittelachse der Kühlvorrichtung, insbesondere über 270 Grad, 180 Grad, 135 Grad, 120 Grad oder 90 Grad um die Mittelachse der Kühlvorrichtung.
Das erste und zweite Kühlkanalelement können bedarfsweise entlang des Umfangs um die Mittelachse der Kühlvorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere können die Kühlkanalelemente sich auch nur entlang eines insbesondere thermisch wesentlichen Bereiches um die Mittelachse der Kühlvorrichtung erstrecken, um einen adäquaten Kühleffekt bereitzustellen.
Darüber hinaus können sich das erste und zweite Kühlkanalelement über unterschiedlich große Kreisabschnitte um die Mittelachse der Kühlvorrichtung erstrecken. Somit kann eine zweckmäßige, effiziente und individuelle Ausgestaltung der Kühlvorrichtung in Abhängigkeit von dem konkreten Einsatzzweck erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Kühlkanal und/oder der zweite Kühlkanal eine glatte Innenseite auf und/oder eine strukturierte Oberfläche mit gezackten Strukturen, gestuften Strukturen, säulenförmigen Strukturen und/oder butzenförmigen Strukturen. Die Strukturen können als stumpfe (z.B quadratförmiger Anströmungsquerschnitt) und/oder als schlanke Körper (z.B. tropfenförmiger Anströmungsquerschnitt) ausgeführt sein.
Der erste und zweite Kühlkanal können entlang ihrer Innenseite jeweils eine beliebig ausgestaltbare und variierende Oberflächenstruktur aufweisen, um eine Oberflächenvergrößerung innerhalb der Kühlkanäle und somit einen optimierten Wärmeübergang sowie eine verbesserte Fluiddurchmischung bereitzustellen. Demnach kann die Ausgestaltung der Kühlkanäle individuell erfolgen, in Abhängigkeit von den konkreten Einsatzbedingungen der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
In einem nebengeordneten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motorgehäuse mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung vorgesehen.
So kann die individuell und zweckmäßig ausgestaltbare Kühlvorrichtung mit dem ersten und zweiten Kühlkanalelement in Verbindung mit dem Motorgehäuse einsetzbar und/oder in dem Motorgehäuse integriert sein. Gegebenenfalls kann die Kühlvorrichtung auch zum Zusammenwirken mit weiteren Komponenten, wie einer Invertereinheit bzw. Inverterkühlung, an dem Motorgehäuse positionierbar sein. In Abhängigkeit von dem spezifischen Einsatzzweck des Motorgehäuses sowie der spezifischen Einsatzbedingungen kann ein vorteilhafter Kühleffekt mittels des Motorgehäuses bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Motorgehäuse wenigstens ein zusätzlicher Kühlkanal integral ausgebildet. Die Kühlvorrichtung kann vorzugsweise mit dem zusätzlichen Kühlkanal strömungsmäßig verbunden bzw. verbindbar sein. Somit kann ein Kühlfluid bzw. ein Fluid aus einem Kühlkreislauf der Kühlvorrichtung auch zur Kühlung weitere Komponenten in bzw. an dem Motorgehäuse einsetzbar sein.
Insbesondere kann die Kühlvorrichtung derart in das Motorgehäuse integriert vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung einen integralen Kühlkreislauf des Motorgehäuses vervollständig und strömungsmäßig schließt. Somit kann ein effizienter und zweckmäßiger Einsatz des Kühlfluids sichergestellt werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Motoreinheit, insbesondere ein Elektromotor, mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Motorgehäuse vorgesehen.
Demnach kann eine vollständige Motoreinheit mit einem vorteilhaften Kühleffekt bereitgestellt werden. Bevorzugter Weise kann die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zur Bereitstellung eines Kühleffektes an dem Elektromotor vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform ist wenigstens eine weitere Kühlstruktur, insbesondere eine Inverterkühlung, eine Getriebekühlung, eine Wickelkopfkühlung und/oder eine Rotorhohlwellenkühlung, zusätzlich zu der Kühlvorrichtung in dem Motorgehäuse, vorgesehen. Mittels der Kühlvorrichtung kann ein Kühlkreislauf innerhalb des Motorgehäuses geschlossen sein.
Das wenigstens eine Kühlfluid ist vorteilhafter Weise zur Kühlung mehrerer Komponenten in zweckmäßiger Weise weiterleitbar. Es kann ein effizienter Einsatz des Kühlfluids zur Bereitstellung eines geeigneten Kühleffektes entlang der verschiedenen Komponenten der Motoreinheit sichergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein erstes und/oder zweites Kühlfluid über die Kühlvorrichtung seriell an die weitere Kühlstruktur weiterleitbar oder es ist eine Parallelschaltung der Kühlvorrichtung mit der wenigstens einen weiteren Kühlstruktur vorgesehen.
Demnach kann innerhalb der Motoreinheit ein Kühlkreislauf ausgebildet sein, der eine serielle Versorgung oder eine parallele Versorgung der verschiedenen Komponenten mit einem ersten und/oder zweiten Kühlfluid bereitstellt. Indem das Kühlfluid seriell, also nacheinander, an die verschiedenen Komponenten weitergeleitet wird, kann insbesondere die Menge an notwendigem Kühlfluid reduziert werden. Anhand einer Parallelschaltung der Kühlstrukturen bzw. Kühlpfade kann insbesondere ein optimierter Kühleffekt pro Volumeneinheit des Kühlfluids erzielt werden. Ferner ist es vorstellbar, dass der gesamte Kühlkreislauf der Motoreinheit bzw. innerhalb des Motorgehäuses teilweise als ein serieller Kühlkreislauf und teilweise als ein paralleler Kühlkreislauf ausgebildet ist. So können diverse Komponenten nacheinander mit Kühlfluid versorgt werden und andere Komponenten wiederrum in Form einer Parallelschaltung zueinander angeordnet sein bzw. mit Kühlfluid versorgt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
In diesen zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motoreinheit;
2 eine Schnittansicht A-A des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motoreinheit gemäß 1;
3 eine perspektivische Ansicht von Gusskernen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 eine Draufsicht der Gusskerne zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 3;
5 eine Seitenansicht der Gusskerne zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 3;
6 eine schematische Darstellung eines Kühlkanalverlaufes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
7 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit;
8 eine Schnittansicht B-B des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit gemäß 7;
9 eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
10 eine perspektivische Ansicht eines Gusskerns zur Herstellung des zweiten Kühlkanalelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 7 bis 9;
11 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motoreinheit;
12 eine Schnittansicht C-C des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit gemäß 11;
13 eine perspektivische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
14a-c verschiedene Ansichten der Gusskerne zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung; und
15a-d verschiedene Oberflächenausbildungen eines ersten und/oder zweiten Kühlkanals.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motoreinheit 1.
Die Motoreinheit 1 weist ein Motorgehäuse 2 und eine Kühlvorrichtung 3 auf, die über Fluidleitungen mit wenigstens einer Pumpeneinheit 5 und wenigstens einer Tankeinheit 6 strömungsmäßig verbunden ist. In der Anordnung gemäß 1 sind in zweckmäßiger Form zwei Pumpeneinheiten 5 und zwei Tankeinheiten 6 zur Bereitstellung eines hinreichenden Kühlfluidflusses, insbesondere zur Förderung und Speicherung eines ersten Kühlfluids 16 und eines zweiten Kühlfluids 26 in getrennten Kühlfluidkreisläufen, vorgesehen.
In dem Motorgehäuse 2 sind ein erstes Kühlkanalelement 10 und ein zweites Kühlkanalelement 20 angeordnet. Insbesondere sind das erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 gemäß 1 einstückig ausgebildet.
In einem Innendurchmesser des zweiten Kühlkanalelements 20 ist ein Stator bzw. Wickelkopf 61 und ein Rotor auf einer Rotorwelle 71 vorgesehen, zur Ausbildung eines Elektromotors. Die Kühlkanalelemente 10; 20 sind mit dem Wickelkopf 61, dem Rotor und der Rotorwelle 71 konzentrisch zu einer Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3 bzw. des Gehäuses 2 ausgebildet.
Des Weiteren ist der Wickelkopf 61 gegenüber dem Rotor bzw. der Rotorwelle 71 räumlich abgegrenzt, um eine Wickelkopfkühlung 60 auszubilden. Das Gehäuse 2 weist mehrere Fluidanschlüsse bzw. Gehäuseanschlüsse 8 in strömungsmäßiger Verbindung mit den weiteren Fluidleitungen auf, um eine Zuleitung und Ableitung des ersten Kühlfluids 16, unter anderem zu der Wickelkopfkühlung 61, bereitzustellen.
Gemäß 1 sind in den einstückig ausgebildeten ersten und zweiten Kühlkanalelementen 10; 20 erste und zweite Fluidkanäle 11; 22 ausgebildet. Über erste Fluidanschlüsse 13 kann das erste Kühlfluid 16 durch den ersten Kühlkanal 11 zirkuliert werden. Über zweite Fluidanschlüsse 24 kann das zweite Kühlfluid 26 durch den zweiten Kühlkanal 22 zirkuliert werden.
Der erste Kühlkanal 11 weist gemäß 1 eine strömungsmäßige Kurzschlussverbindung zu der Wickelkopfkühlung 60 auf, sodass das erste Kühlfluid 16 aus der Wickelkopfkühlung 60 über den ersten Kühlkanal 13 und den ersten Fluidanschluss 13 abgeleitet werden kann.
Die Zu- und Ableitung von Kühlfluid sind im Sinne der vorliegenden Erfindung stets im Zusammenhang der Förderrichtung des jeweiligen Kühlfluids zu verstehen und können im Wesentlichen auch in invertierter Richtung vorgesehen sein. Ferner können jeweils mehrere erste und zweite Fluidanschlüsse 13; 24 bzw. Gehäuseanschlüsse 8 vorgesehen sein, um eine zweckmäßige Zirkulation des jeweiligen Kühlfluids 16; 26 bereitzustellen. Die bevorzugten Förderrichtungen werden in 1 sowie in den nachfolgenden Figuren jeweils anhand von Pfeilen dargestellt.
Des Weiteren können das erste und zweite Kühlfluid 16; 26 in dem ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 bzw. der Wickelkopfkühlung 60 identisch sein oder sich voneinander unterscheiden. Insbesondere können der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 als Wasser- oder Ölkreisläufe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der radial innenliegende zweite Kühlkanal 22 mit Öl als dem zweiten Kühlfluid 26 befüllt, wobei der radial außenliegende erste Kühlkanal 11 mit Wasser als erstem Kühlfluid 16 befüllt ist. Die Bezeichnungen als erstes Kühlfluid 16 und zweites Kühlfluid 26 kann dabei jeweils auf den ersten bzw. zweiten Kühlkanal 11; 22 zurückbezogen werden.
Die einstückig ausgebildeten ersten und zweiten Kühlkanalelemente 10; 20 weisen die ersten Fluidanschlüsse 13 zur strömungsmäßigen Verbindung des ersten Kühlkanals 11 und die zweiten Fluidanschlüsse 24 zur strömungsmäßigen Verbindung des zweiten Kühlkanals 22 insbesondere mit externen Fluidleitungen auf. Durch den ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 können separate oder identische Kühlfluide 16; 26 zirkuliert werden.
In 2 ist eine Schnittansicht A-A des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motoreinheit 1 gemäß 1 dargestellt.
Nach 2 tritt das zweite Kühlfluid 26 über einen der zweiten Fluidanschlüsse 24 in den zweiten Fluidkanal 22 ein, zirkuliert in dem zweiten Fluidkanal 22 über einen Kreisabschnitt von nahezu 360 Grad um die Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3 und tritt über einen weiteren zweiten Fluidanschluss 24 wieder aus dem zweiten Kühlkanal 22 aus.
Des Weiteren wird das erste Kühlfluid 16 für den ersten Kühlkanal 11 über einen Gehäuseanschluss 8 direkt in die Wickelkopfkühlung 60 eingebracht. Nach dem Durchlaufen der Wickelkopfkühlung 60 tritt das Kühlfluid über einen strömungsmäßigen Kurzschluss in den ersten Kühlkanal 11 ein. Nachdem das Kühlfluid über fast 360 Grad um die Mittelachse X den ersten Kühlkanal 11 durchströmt hat, tritt es über einen weiteren ersten Fluidanschluss 13 aus dem ersten Kühlkanal 11 aus und gelangt in den zugeordneten Tank 6.
Somit stellt das Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine serielle Versorgung der Wickelkopfkühlung 60 und dem ersten Fluidkanal 11 mit Kühlfluid dar. Ferner liegt eine wenigstens teilweise Überlagerung des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22 in radialer Richtung vor, sodass ein vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Kühlfluid 16; 26 in dem ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 erfolgen kann.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten und zweiten Gusskerns 11'; 22' zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 gezeigt.
Die gezeigten ersten und zweiten Gusskerne bzw. Sandkerne 11'; 22' stellen ein Abbild der ersten und zweiten Fluidkanäle 11; 22 dar. In diesem Sinne ist vorgesehen, dass die miteinander einstückig ausgebildeten ersten und zweiten Kühlkanalelemente 10; 20 als ein einzelnes Gussteil im Sandgussverfahren herstellbar sind.
Während der Herstellung des Gussteils dienen die in 3 gezeigten Sandkerne 11'; 22' dazu, den ersten bzw. zweiten Fluidkanal 11; 22 auszubilden. In diesem Sinne weisen der erste und zweite Gusskern 11'; 22' gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jeweils eine mäanderförmige Gestalt auf. Erste und zweite Trennspalte 12; 23 zwischen den einzelnen Mäandern sind gegeneinander rotatorisch verdreht.
Der äußere, erste Gusskern bzw. Sandkern 11', zur Ausbildung des ersten Fluidkanals 11, weist radial innenliegende, erste Butzenelemente 14 auf, die sich durch die zweiten Trennspalte 23 hindurch erstrecken. Der äußere Gusskern 11' wird anhand der ersten Butzenelemente 14 nach innen abgestützt. Der innere, zweite Gusskern 22' weist radial außenliegende, zweite Butzenelemente 25 auf, die sich durch die ersten Trennspalte 12 hindurch erstrecken. Der innere Gusskern 22' wird nach außen abgestützt. Anhand der ersten und zweiten Butzenelemente 14; 25 wird eine Verschiebung der Gusskerne 11'; 22' während des Gießprozesses minimiert. Es ist eine genaue Abbildung der Gusskerne 11'; 22', vorzugsweise ausgebildet als Sandkerne 11'; 22', in einem Gießprozess möglich.
In 4 und 5 sind eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Gusskerne 11'; 22' zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 3 dargestellt.
Aus 4 und 5 ist ersichtlich, dass die ersten und zweiten Trennspalte 12; 23 des ersten und zweiten Gusskerns 11'; 22' rotatorisch versetzt angeordnet sind. Es liegt eine teilweise Überlagerung der Gusskerne 11'; 22' und somit der daraus entstehenden ersten und zweiten Fluidkanäle 11; 22 in radialer Richtung vor.
Die ersten Butzenelemente 14 des ersten Gusskerns 11' sind radial nach innen gerichtet, wobei die zweiten Butzenelemente 25 des zweiten Gusskerns 22' radial nach außen gerichtet sind, um jeweils eine Stützfunktion während des Gießverfahrens zur Herstellung der ersten und zweiten Kühlkanalelemente auszuüben.
In 6 ist eine schematische Darstellung eines Kühlkanalverlaufes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 gezeigt.
Durch Anwendung der Gusskerne 11'; 22' aus den 3 bis 5 folgt eine Formgebung für die ersten und zweiten Kühlkanäle 11; 22 gemäß 6. Die Kühlkanäle 11; 22 werden mit einer Mäanderform ausgebildet, die alternierend auf- und absteigende Flanken aufweist. Anhand der Mäanderform kann entlang eines Kreisabschnitts um die Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3 eine wesentliche Verlängerung der Kühlkanäle 11; 22 erzielt werden. Der Wärmeaustausch zwischen den Kühlfluiden 16; 26 in dem ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 wird auf diese Weise verbessert.
In 7 ist eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit 1 dargestellt.
Gemäß 7 ist eine Parallelschaltung des Kühlkreislaufes innerhalb der Kühlvorrichtung 3 zur Versorgung bzw. Kühlung der Wickelkopfkühlung 60 für den Wickelkopf 61, einer Rotorwellenkühlung 70 für die Rotorwelle 71 und einer Getriebekühlung 50 für ein Getriebe 51 vorgesehen. Auch die Lager sind gekühlt. Insbesondere kann das zweite Kühlfluid 26 entlang der zweiten Fluidanschlüsse 24 in den zweiten Kühlkanal 22 und über die Fluidanschlüsse 8 in dem Motorgehäuse 2 bis in die Wickelkopfkühlung 60 einströmen. In diesem Sinne ist eine serielle bzw. aufeinanderfolgende Versorgung mit dem zweiten Kühlfluid 26 zwischen der Parallelschaltung und dem zweiten Kühlkanal 22 ausgebildet.
So kann der zweite Kühlkanal 22 als Zubringer bzw. Verteiler (vgl. Pfeildarstellung zur Indikation der Flussrichtung in 7) des parallel verschalteten Kühlkreislaufes für das Getriebe 51, den Wickelkopf 61 und die Rotorwelle 71 verstanden werden. Die Zuführung des zweiten Kühlfluids 26 erfolgt entlang der zugeordneten Tankeinheit 6 mittels der zugeordneten Pumpeneinheit 5 und über die zweiten Fluidanschlüsse 24 bis in den zweiten Kühlkanal 22.
Des Weiteren ist gemäß 7 das erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 mehrstückig ausgebildet. Das zweite Kühlkanalelement 20 weist im Inneren eine mäanderförmige Struktur zur Ausbildung des zweiten Kühlkanals 22 auf. An der Außenseite bzw. einem Außenumfang des zweiten Kühlkanalelements 20 ist eine spiralförmige bzw. gewindeförmige Struktur ausgeprägt bzw. ausgebildet.
Das erste Kühlkanalelement 10 ist als eine Hülse zur Ausbildung des ersten Kühlkanals 11 in Zusammenwirken mit dem zweiten Kühlkanalelement 20 vorgesehen. Der erste Kühlkanal 10 wird durch eine Kombination des zweiten Kühlkanalelementes 20 als ein Gussteil und dem ersten Kühlkanalelement 10 in Form einer zweckmäßigen, vorzugsweise passgenauen Hülse auf dem zweiten Kühlkanalelement 20 ausgebildet.
Der spiral- bzw. gewindeförmige erste Kühlkanal 11 wird über die ersten Fluidanschlüsse 13 an dem ersten und zweiten Kühlkanalelement 10; 20 von der zugeordneten Pumpe 5 und dem zugeordneten Tank 6 mit dem erstem Kühlfluid 16 versorgt. Gemäß 7 bilden die zwei Tankeinheiten 6 und die zwei Pumpeneinheiten 5 jeweils unabhängige, getrennte Kühlkreisläufe aus. So kann der erste Kühlkanal 11 vorzugsweise mit dem ersten Kühlfluid 16 wie Wasser oder auf Wasserbasis versorgt werden, wobei in dem zweiten Kühlkanal 22 das ölförmige, zweite Kühlfluid 26 eingesetzt wird.
In 8 ist eine Schnittansicht B-B des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit 1 gemäß 7 dargestellt.
Aus 8 ist ersichtlich, dass der erste Kühlkanal 11 radial außen durch das hülsenförmige erste Kühlkanalelement 10 begrenzt ist. Der erste Kühlkanal 11 erstreckt sich mehrfach um den Außenumfang der Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3. In diesem Sinne erstreckt sich der erste Kühlkanal 11 über 360 Grad um die Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3.
Der zweite Kühlkanal 22 erstreckt sich radial innenliegend gegenüber dem ersten Kühlkanal 11 und mäanderförmig, sodass sich der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 wenigstens teilweise in radialer Richtung überlagern. Ferner ist in 8 die Versorgung der Wickelkopfkühlung 60 und der Rotorwellenkühlung 70 für die Rotorwelle 71 mit dem zweiten Kühlfluid 26 dargestellt, wobei das zweite Kühlfluid 26 anschließend wiederrum in die zugeordnete Tankeinheit 6 zurückgeführt wird.
In 9 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 gezeigt.
Das hülsenförmige erste Kühlkanalelement 10 kann auf das gussteilförmige zweite Kühlkanalelement 20 derart aufgesetzt werden, das der gewindeförmige erste Kühlkanal 11 abgedichtet ist. Der erste Kühlkanal 11 wird durch ein Zusammenwirken des ersten und zweiten Kühlkanalelementes 10; 20 zweckmäßig ausgebildet.
In dem zweiten Kühlkanalelement 20, ausgebildet als Gussteil, ist der zweite Kühlkanal 22 integral ausgeformt (in 9 schematisch angedeutet). Insbesondere kann der zweite Kühlkanal 22 mäanderförmig ausgebildet sein.
In 10 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Gusskerns bzw. Sandkerns 22' zur Herstellung des zweiten Kühlkanalelements 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 7 bis 9 gezeigt.
Mittels dem vorzugsweise als Sandkern ausgebildeten, zweiten Gusskern 22' kann der zweite Kühlkanal 22 bei der Herstellung des zweiten Kühlkanalelements 20 als ein Gussteil ausgebildet werden. Insbesondere kann der Sandkern 22' in der Gussform angeordnet und mit Hilfe der zweiten Butzenelemente 25 positioniert werden. Somit kann einem Verrutschen des zweiten Sandkerns 22' beim Gießprozess im Wesentlichen vorgebeugt werden. In der Folge stellt der zweite Sandkern 22' gemäß 10 weitestgehend die längsförmige und in Mäandern verlaufende Geometrie des herstellbaren zweiten Kühlkanals 22 in dem zweiten Kühlkanalelement 20 dar.
In 11 ist eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit 1 gezeigt.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist einer serielle Verschaltung des zweiten Kühlkanals 22 mit einer Inverterkühlung 40 für eine Invertereinheit 41 der Motoreinheit 1 vorgesehen. Das zweite Kühlfluid 26 wird über den zweiten Fluidanschluss 24 dem zweiten Kühlkanal 22 zugeführt und an die Inverterkühlung 40 weitergeleitet. Die Invertereinheit 41 und die Inverterkühlung 40 können gemäß 11 einstückig mit dem ersten und zweiten Kühlkanalelement 10; 20 ausgebildet sein.
Das erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 sind in 11 einstückig ausgebildet. Der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 weisen vorzugsweise jeweils einen mäanderförmigen Verlauf auf.
Des Weiteren wird anhand des ersten Kühlkanals 11 eine Parallelverschaltung von Getriebekühlung 50 für das Getriebe 51, der Wickelkopfkühlung 60 für den Wickelkopf 61 und der Rotorwellenkühlung 70 für die Rotorwelle 71 mit dem ersten Kühlfluid 16 versorgt. Somit ist eine teilweise serielle und teilweise parallele Verschaltung der einzelnen Komponenten über den ersten bzw. zweiten Kühlkanal 11; 22 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 11 gegeben.
Gemäß 11 ist eine Pumpeneinheit 5 unmittelbar in den ersten Kühlkanal 11 des ersten und zweiten Kühlkanalelements 10; 20 integrierbar. Ebenso ist eine zugeordnete Tankeinheit bzw. eine Ausgleichstankeinheit 6 in das einstückige erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 integriert ausgebildet.
12 zeigt eine Schnittansicht C-C des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motoreinheit 1 gemäß 11.
Über den ersten Kühlkanal 11 werden gemäß 12 unter anderem die Rotorwellenkühlung 70 und die Wickelkopfkühlung 60 mit dem ersten Kühlfluid 16 versorgt. In Verbindung mit der zugeordneten Tankeinheit 6 und der zugeordneten Pumpeneinheit 5, die in das einstückige erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 integriert sind, wird ein geschlossener Kühlkreislauf ausgebildet.
Des Weiteren verläuft der erste Kühlkanal 11 lediglich über einen Kreiswinkel von ca. 180 Grad um die Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3.
Der zweite Kühlkanal 22 verläuft über einen Winkel von nahezu 360 Grad um die Mittelachse X der Kühlvorrichtung 3. Des Weiteren bildet der zweite Kühlkanal 22 mit der Inverterkühlung 40 eine Serienschaltung in dem Kühlkreislauf aus. Die Versorgung des zweiten Kühlkanals 22 und der Inverterkühlung 40 mit dem zweiten Kühlfluid 26 erfolgt durch eine extern der Kühlkanalelemente 10; 20 und des Gehäuses 2 angeordneten Pumpeneinheit 5 und Tankeinheit 6.
Die Kühlkreisläufe entlang des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22 sind getrennt voneinander ausgebildet. Des Weiteren sind der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 jeweils mäanderförmig und mit kreisrundem Querschnitt ausgeformt.
In 13 ist eine perspektivische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 dargestellt.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind das erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 mehrteilig ausgebildet. Das erste Kühlkanalelement 10 ist als ein Gussteil ausgeformt und weist den integral ausgebildeten, mäanderförmig verlaufenden ersten Kühlkanal 11 auf. Der erste Kühlkanal 11 ist mit einem längsförmigen Querschnitt vorgesehen und leitet das erste Kühlfluid 16 weiter.
Das zweite Kühlkanalelement 20 ist gemäß 13 als eine Hülse ausgebildet, die an ihrem Außenumfang eine gewindeförmige Struktur aufweist. An einem Innenumfang des zweiten Kühlkanalelements 20 ist ein Statorblechpaket 72 (Statorwicklung und Wickelkopf nicht dargestellt) angeordnet. Anhand des derart ausgestalten zweiten Kühlkanalelements 20 kann in Kombination mit dem ersten Kühlkanalelement 10 der spiralförmig verlaufende, zweite Kühlkanal 22 zweckmäßig ausgebildet und abgedichtet werden. Somit ist der zweite Kühlkanal 22 zur Aufnahme und Weiterleitung des zweiten Kühlfluids 26 zweckmäßig ausgestaltet. Der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 überlagern sich in radialer Richtung wenigstens teilweise.
In 14a bis 14c sind verschiedene Ansichten des ersten und zweiten Guss- bzw. Sandkerns 11'; 22' zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 gezeigt.
Gemäß den 14a bis 14c sind die Sandkerne 11'; 22' zur Ausbildung des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22 in einem Gussteil derart zueinander angeordnet, dass die ersten und zweiten Trennspalte 12; 23 übereinanderliegen. Des Weiteren erstrecken sich die ersten Butzenelemente 14 gemäß 14a bis 14c radial nach außen, wobei sich die zweiten Butzenelemente 25 nach innen, in Richtung der Mittelachse X, erstrecken. Somit können die Sandkerne 11'; 22' zweckmäßig abgestützt werden, um eine möglichst exakte Ausbildung des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22 während des Gießprozesses zur Herstellung des einstückigen ersten und zweiten Kühlkanalelementes 10; 20 zu ermöglichen.
In den 15a bis 15d sind verschiedene Oberflächenausbildungen bzw. Oberflächenstrukturierungen des ersten und/oder zweiten Kühlkanals 11; 22 veranschaulicht. Exemplarisch und auf vereinfachte Weise sind das erste und zweite Kühlkanalelement 10; 20 in den 15a bis 15d als einstückig und linear dargestellt.
Der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 können unabhängig voneinander verschiedene und bedarfsweise variierende Oberflächenstrukturen aufweisen. Des Weiteren können der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 identische Oberflächenstrukturen aufweisen. Ziel einer Oberflächenstrukturierung kann insbesondere sein, einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung bzw. den konkreten Einsatzbedingungen zu optimieren.
Nach 15a weisen der erste und zweite Kühlkanal 11; 22 jeweils eine glatte Innenoberfläche auf. Somit wird eine möglichst gleichförmige Kühlfluidströmung entlang des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22 ermöglicht.
In 15b weist der erste Kühlkanal 11 zackenförmige bzw. hakennasenförmige bzw. gestufte Strukturen auf, die sich alternierend an den gegenüberliegenden Wandseiten oder spiralförmig entlang der Innenseite des ersten Kühlkanals 11 erstrecken können. Somit kann beispielsweise eine verbesserte Durchmischung des Kühlfluids entlang des ersten Kühlkanals 11 erzielt werden. Der zweite Kühlkanal 22 ist gemäß 15b mit einer durchgehend glatten Innenseite bzw. Oberfläche ausgebildet.
In 15c ist der erste Kühlkanal 11 mit einer Oberflächenstruktur gemäß 15b vorgesehen. Der zweite Kühlkanal 22 weist säulenförmige Wandstrukturen auf, um geeignete Strömungshindernisse bereitzustellen. Die säulenförmigen Wandstrukturen können alternierend an sich gegenüberstehenden Wandabschnitten vorgesehen sein. Alternativ können sich die säulenförmigen Wandstrukturen insbesondere spiralförmig entlang der Innenseite des zweiten Kühlkanals 22 erstrecken.
In 15d ist der zweite Kühlkanal 22 gemäß der Ausführung nach 15c ausgebildet. Der erste Kühlkanal 11 weist hervorstehende Butzen in alternierender Form an den sich gegenüberliegenden Innenoberflächen auf. Auch in diesem Fall können die Butzen beispielsweise spiralförmig entlang des ersten Kühlkanals 11 ausgebildet sein.
Zusammenfassend kann anhand der vorliegenden Erfindung eine Kühlvorrichtung 3 insbesondere für ein Motorgehäuse 2 bzw. eine Motoreinheit 1 bereitgestellt werden, die auf einfache, kostengünstige sowie platzsparende Weise flexibel und anwendungsspezifisch ausgestaltbar ist.
Anhand der frei wählbaren, individuellen Ausgestaltung des ersten und zweiten Kühlkanals 11; 22, können Wärmeübergänge und dadurch erwirkbare Kühleffekte variabel angepasst werden. Ferner können mittels dem ersten und zweiten Kühlkanal 11; 22 getrennte Kühlkreisläufe ausgebildet werden, die den Einsatz unterschiedlicher oder identischer erster und zweiter Kühlfluide 16; 26, wie beispielsweise Öl oder Wasser, ermöglichen.
Des Weiteren ist auch die Parallelverschaltung bzw. Serienverschaltung mit weiteren Kühlstrukturen wie der Inverterkühlung 40, der Getriebekühlung 50, der Wickelkopfkühlung 60 und/oder der Rotorwellenkühlung 70 einer Motoreinheit 1 bedarfsweise möglich, zum effizienten Einsatz der Kühlfluide 16; 26. Somit wird die Optimierung einer Kühlstrategie für die gesamte Motoreinheit 1 mittels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 3 ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Motoreinheit
2: Motorgehäuse
3: Kühlvorrichtung
5: Pumpeneinheit
6: Tankeinheit
8: Gehäuseanschlüsse
10: erstes Kühlkanalelement
11: erster Kühlkanal
11': erster/äußerer (Sand-)Gusskern
12: erste Trennspalte
13: erste Fluidanschlüsse
14: erste Butzenelemente
16: erstes Kühlfluid
20: zweites Kühlkanalelement
22: zweiter Kühlkanal
22': zweiter/innerer (Sand-)Gusskern
23: zweite Trennspalte
24: zweite Fluidanschlüsse
25: zweite Butzenelemente
26: zweites Kühlfluid
40: Inverterkühlung
41: Invertereinheit
50: Getriebekühlung
51: Getriebe
60: Wickelkopfkühlung
61: Wickelkopf
70: Rotorwellenkühlung
71: Rotorwelle
72: Statorblechpaket
X: Mittelachse der Kühlvorrichtung

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

JP 2007181282 [0003]
DE 102012217361 A1 [0004]

Claims

Kühlvorrichtung (3) mit wenigstens einem ersten Kühlkanalelement (10), das wenigstens einen ersten Kühlkanal (11) aufweist, und wenigstens einem zweiten Kühlkanalelement (20), das wenigstens einen zweiten Kühlkanal (22) aufweist, wobei das erste und zweite Kühlkanalelement (10; 20) jeweils eine kreisbogenförmige Grundform um eine Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3) aufweisen, wobei das erste Kühlkanalelement (10) und das zweite Kühlkanalelement (20) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei das zweite Kühlkanalelement (20) gegenüber dem ersten Kühlkanalelement (10) zu der Mittelachse (X) derart angeordnet ist, sodass sich der erste und zweite Kühlkanal (11; 22) entlang des ersten und zweiten Kühlkanalelements (10; 20) in radialer Richtung wenigstens teilweise überlagern.
Kühlvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlkanalelement (10) als ein Hülsenteil oder als ein Gussteil bereitstellbar ist und das zweite Kühlkanalelement (20) als ein Gussteil oder als ein Hülsenteil bereitstellbar ist, oder das erste Kühlkanalelement (10) und das zweite Kühlkanalelement (20) als ein gemeinsames Gussteil bereitstellbar sind.
Kühlvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkanal (11) eine Helixstruktur, eine Netzstruktur, eine Mäanderstruktur oder eine Mischform aufweist und der zweite Kühlkanal (22) eine Helixstruktur, eine Netzstruktur, eine Mäanderstruktur oder eine Mischform aufweist.
Kühlvorrichtung (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkanal (11) und der zweite Kühlkanal (22) jeweils eine Mäanderstruktur aufweisen, wobei erste Trennspalte (12) zwischen Mäanderstrukturen des ersten Kühlkanals (11) des ersten Kühlkanalelements (10) um die Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3) verdreht gegenüber zweiten Trennspalten (23) zwischen Mäanderstrukturen des zweiten Kühlkanals (22) des zweiten Kühlkanalelements (20) vorgesehen sind.
Kühlvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kreisbogenförmige Grundform des ersten Kühlkanalelements (10) und/oder des zweiten Kühlkanalelements (20) über 360 Grad um die Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3) erstreckt oder über weniger als 360 Grad um die Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3) erstreckt, insbesondere über 270 Grad, 180 Grad, 135 Grad, 120 Grad oder 90 Grad um die Mittelachse (X) der Kühlvorrichtung (3).
Kühlvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkanal (11) und/oder der zweite Kühlkanal (22) eine glatte Innenseite aufweist und/oder eine strukturierte Oberfläche mit gezackten Strukturen, gestuften Strukturen, säulenförmigen Strukturen und/oder butzenförmigen Strukturen.
Motorgehäuse (2) mit einer Kühlvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Motorgehäuse (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Motorgehäuse (2) wenigstens ein zusätzlicher Kühlkanal integral ausgebildet ist.
Motoreinheit (1), insbesondere ein Elektromotor, mit einer Kühlvorrichtung (3) oder einem Motorgehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Motoreinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Kühlstruktur (40; 50; 60; 70), insbesondere eine Inverterkühlung (40), eine Getriebekühlung (50), eine Wickelkopfkühlung (60) und/oder eine Rotorhohlwellenkühlung (70), zusätzlich zu der Kühlvorrichtung (3) in dem Motorgehäuse (2) vorgesehen ist.
Motoreinheit (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes und/oder zweites Kühlfluid (16; 26) über die Kühlvorrichtung (3) seriell an die weitere Kühlstruktur (40; 50; 60; 70) weiterleitbar ist oder eine Parallelschaltung der Kühlvorrichtung mit der weiteren Kühlstruktur (40; 50; 60; 70) vorgesehen ist.