-
Die Erfindung betrifft ein Kühlmittelleitelement für ein Kühlsystem zur Kühlung einer elektrischen Maschine. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechendes Kühlsystem sowie eine elektrische Maschine.
-
Aus der
DE 10 2014 112 223 A1 ist eine Kühleinrichtung zur Kühlung einer elektrischen Maschine mit einer Flüssigkeit bekannt. Die Kühleinrichtung umfasst einen Mantel, welcher aus Kunststoff gefertigt ist. Auf der Innenseite des Mantels sind eine Mehrzahl von axial ausgerichteten Rippen vorgesehen. Der Mantel ist einstückig ausgebildet und weist mindestens einen axial verlaufenden Schlitz auf, so dass bei einer Montage des Mantels auf einem Gehäuse der elektrischen Maschine der Mantel derart weit aufgeweitet wird, dass der Mantel in radialer Richtung über das Gehäuse geschoben werden kann. Die Schlitz verläuft entlang einer Rippe, welche dadurch in zwei Rippenhälften geteilt ist. Zumindest in einer der Rippenhälften sind zwei Öffnungen ausgebildet, durch welche jeweils eine Schraube hindurchgeführt werden kann, welche selbstschneidend in der anderen Rippenhälfte befestigt werden kann. Zur Montage der Schrauben in den Öffnungen sind Vertiefungen in dem Mantel vorgesehen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmittelleitelement und ein Kühlsystem zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine Kühlleistung weiter verbessert werden kann und welche sich durch eine vereinfachte Montage und einen vereinfachten Aufbau auszeichnen.
-
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Das Kühlmittelleitelement gemäß der Erfindung weist einen zylinderförmigen Grundkörper auf, welcher in einem montierten Zustand zumindest einen Teilabschnitt eines Gehäuses der elektrischen Maschine umschließt, wobei der zylinderförmige Grundkörper aus mindestens zwei Segmentelementen ausgebildet ist, welche an ihren Endabschnitten jeweils mindestens eine Rastverbindung aufweisen, wobei in dem montierten Zustand benachbart zueinander angeordnete Segmentelemente über die jeweiligen Rastverbindungen miteinander verbunden sind.
-
Der zylinderförmige Grundkörper ist vorzugsweise geschlossen ausgebildet, so dass das Kühlmedium, beispielsweise Wasser, entlang der in Richtung Gehäuse der elektrischen Maschine zeigenden Innenfläche des Grundkörpers fließen bzw. strömen kann. Das Kühlmittelleitelement leitet das Kühlmedium, so dass eine gezielte und effiziente Kühlung der elektrischen Maschine erreicht werden kann. Der zylinderförmige Grundkörper ist nicht einteilig, sondern mehrteilig ausgebildet, indem dieser mindestens zwei Segmentelemente aufweist, wobei durch ein Zusammensetzen bzw. Verbinden der einzelnen Segmentelemente der zylinderförmige Grundkörper ausgebildet wird. Ein Grundkörper kann aus zwei oder aber auch aus drei, vier oder mehr Segmentelementen ausgebildet sein. Die Segmentelemente sind vorzugsweise jeweils gebogen ausgebildet, wobei die Krümmung der Biegung der Segmentelemente vorzugsweise bei allen Segmentelementen gleich ist. Die einen Grundkörper ausbildenden Segmentelemente weisen vorzugsweise die gleiche Form und/oder die gleichen Dimensionen auf. Die Segmentelemente bilden Einzelteile, welche miteinander montiert werden, um den zylinderförmigen Grundkörper auszubilden. Die Montage erfolgt über Rastverbindungen, die an den Endabschnitten der Segmentelemente ausgebildet sind. Über die Rastverbindungen kann ein schnelles und einfaches Verbinden der Segmentelemente miteinander erfolgen. Die Rastverbindungen ermöglichen vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung der Segmentelemente miteinander. Das Verbinden der Segmentelemente miteinander kann durch eine Anordnung der einzelnen Segmentelemente um das Gehäuse und ein nachfolgendes Verbinden der Segmentelemente über ihre Rastverbindung erfolgen. Mittels der Rastverbindung kann beispielsweise eine Verbindung der Segmentelemente über eine Klickverbindung erfolgen. Durch eine derartige Ausbildung des zylinderförmigen Grundkörpers und der Segmentelemente kann die Herstellung vereinfacht werden, da diese bei der Herstellung aus einem Formwerkzeug leicht entformt werden können. Bei einer Herstellung der Segmentelemente in einem Spritzgussverfahren ist eine radiale Entformung der Segmentelemente aus dem Werkzeug möglich, wodurch die Entformung wesentlich vereinfacht werden kann und auch die Geometrie der Segmentelemente variabel gestaltbar ist, ohne die Entformung zu erschweren. Zudem können durch die Ausbildung des Grundkörpers aus Segmentelementen Bauteiltoleranzen gesenkt werden.
-
Die Rastverbindungen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese einen puzzleartigen Verschluss ausbilden. Der puzzleartige Verschluss ermöglicht ein einfaches und sicheres Ineinanderhaken der Rastverbindungen, um eine verliersichere Befestigung der Segmentelemente miteinander sicherstellen zu können. Bei einem puzzleartigen Verschluss kann beispielsweise jeweils eine der Rastverbindungen eines Segmentelementes eine Öffnung aufweisen und eine an einem benachbart angeordneten Segmentelement gegenüberliegende Rastverbindung kann einen runden Kopf aufweisen, wobei der runde Kopf passgenau in die Öffnung eingreifen kann, um eine Verbindung zwischen den benachbart zueinander angeordneten Segmentelementen ausbilden zu können. Für die Ausbildung des puzzleartigen Verschlusses kann der Kopf auch andere Formen als eine runde Form aufweisen, wobei die Öffnung vorzugsweise bei jeder möglichen Ausgestaltung des Kopfes passgenau an die Form des Kopfes angepasst ist.
-
Alternativ ist es auch möglich, dass die Rastverbindungen eine Feder-Nut-Verbindung ausbilden. Auch eine Feder-Nut-Verbindung ermöglicht ein einfaches und sicheres Verbinden der Segmentelemente, indem diese über die Feder-Nut-Verbindung ineinander greifen und verhaken.
-
Bevorzugt ist an einer in Richtung Gehäuse der elektrischen Maschine zeigenden Innenfläche des zylinderförmigen Grundkörpers eine Mehrzahl von Rippen angeordnet. Durch die nun mögliche radiale Entformung der einzelnen Segmentelemente kann die Form der Rippen beliebig gewählt und damit optimal an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Durch die Rippen kann der Weg des Kühlmediums beim Fließen entlang der Innenfläche des Grundkörpers verlängert werden, da das Kühlmedium durch die Rippen umgelenkt werden kann. Durch den verlängerten Durchflussweg kann die Kühlleistung und damit die Kühleffizienz gesteigert werden.
-
Vorzugsweise sind die Rippen jeweils gerade ausgebildet. Die Rippen können aber auch Biegungen entlang ihrer Länge aufweisen. Beispielsweise können die Rippen schlangenförmig ausgebildet sein.
-
Beispielsweise können die Rippen in einem Winkel α, α' ≥ 5° zu einer Längsachse des zylinderförmigen Grundkörpers ausgerichtet sind. Der Weg des Kühlmediums kann dadurch optimiert werden, dass die Rippen gerade nicht axial und damit gerade nicht entlang der Längsachse des Grundkörpers ausgerichtet sind, sondern dass die Rippen in einem Winkel α, α' ≥ 5° zu der Längsachse des zylinderförmigen Grundkörpers ausgerichtet sind. Die Rippen sind damit vorzugsweise schräg angestellt angeordnet. Bevorzugt ist der Winkel 5° ≤ α, α' ≤ 70°.
-
Die Rippen sind vorzugsweise in mindestens zwei in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Grundkörpers parallel verlaufenden Reihen angeordnet. Durch die Anordnung der Rippen in zwei Reihen kann eine noch effizientere Umlenkung des Kühlmediums beim Fließen entlang der Innenfläche des Grundkörpers erreicht werden, wodurch eine effiziente Nutzung der Kühlleistung des Kühlmediums entlang der gesamten Umfangsfläche des Grundkörpers erreicht werden kann.
-
Dabei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass die Rippen der ersten Reihe mit einem Winkel α ausgerichtet sind, welcher kleiner als ein Winkel α' ist, mit welchem die Rippen der zweiten Reihe ausgerichtet sind. Durch den unterschiedlichen Anstellwinkel der Rippen der ersten Reihe zu den Rippen der zweiten Reihe kann die Umlenkung und damit die Fließbewegung des Kühlmittels weiter verbessert werden. Die Rippen einer Reihe sind vorzugsweise parallel zueinander, in einem gleichen Abstand zueinander ausgerichtet.
-
Alternativ ist es auch möglich, dass der Winkel α der Rippen der ersten Reihe gleich ist zu dem Winkel α' der Rippen der zweiten Reihe.
-
Das Kühlmittelleitelement kann aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial ausgebildet sein. Wird ein Metallmaterial verwendet, kann dieses beispielsweise Aluminium oder Magnesium enthalten. Beispielsweise kann das Kühlmittelleitelement in Form eines Blechteils ausgebildet sein.
-
Die Erfindung sieht ferner ein Kühlsystem zur Kühlung einer elektrischen Maschine vor, welches eine Einlassöffnung zur Zuführung eines Kühlmediums, eine Auslassöffnung zur Abführung eines Kühlmediums, eine Kühllaufbahn, entlang welcher während eines Kühlvorgangs aus der Einlassöffnung austretendes Kühlmedium fließt und entlang welcher während des Kühlvorgangs das Kühlmedium zu der Auslassöffnung fließt, aufweist, wobei an der Kühllaufbahn ein Kühlmittelleitelement ausgebildet ist, welches wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann.
-
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels einer elektrischen Maschine, welche ein Gehäuse aufweist, wobei an einer Außenumfangsfläche ein Kühlsystem angeordnet ist, welches wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann.
-
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als ein Elektromotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren näher dargestellt.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelleitelements gemäß der Erfindung,
- 2a eine schematische Darstellung eines ersten Segmentelements des in 1 gezeigten Kühlmittelleitelements mit Blick auf eine Außenfläche des ersten Segmentelements,
- 2b eine schematische Darstellung eines zweiten Segmentelements des in 1 gezeigten Kühlmittelleitelements mit Blick auf eine Innenfläche des zweiten Segmentelements,
- 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Kühlmittelleitelements gemäß der Erfindung,
- 4 eine schematische Darstellung eines Segmentelements des in 3 gezeigten Kühlmittelleitelements,
-
1 zeigt ein Kühlmittelleitelement 100 gemäß der Erfindung. Dieses weist einen zylinderförmigen Grundkörper 10 auf, welcher in einem wie in 1 gezeigten montierten Zustand umfangsseitig geschlossen ist.
-
Der zylinderförmige Grundkörper 10 ist mehrteilig ausgebildet, wobei bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung der Grundkörper 10 aus drei Segmentelementen 11 ausgebildet ist. Zwei dieser Segmentelemente 11 sind noch einmal in 2a und 2b separat dargestellt.
-
Alle drei Segmentelemente 11 sind gebogen ausgebildet, wobei der Krümmungsradius der Biegung der Segmentelemente 11 bei allen drei Segmentelementen 11 gleich groß ist.
-
Jeweils benachbart zueinander angeordnete Segmentelemente 11 sind über Rastverbindungen 12 miteinander verbunden. Jedes Segmentelement 11 weist an seinen Endabschnitten 13, 14 jeweils zwei derartiger Rastverbindungen 12 auf.
-
Bei der in 1, 2a und 2b gezeigten Ausgestaltung bilden die Rastverbindungen 12 einen puzzleartigen Verschluss aus. Der puzzleartige Verschluss ist jeweils dadurch ausgebildet, dass an einem Endabschnitt 13 der Segmentelemente 11 die Rastverbindungen 12 durch jeweils eine Öffnung ausgebildet sind, und dass an dem gegenüberliegenden Endabschnitt 14 der Segmentelemente 11 die Rastverbindungen 12 durch jeweils einen runden Kopf ausgebildet sind, wobei im montierten Zustand ein runder Kopf eines ersten Segmentelements 11 passgenau in eine Öffnung eines benachbart angeordneten, zweiten Segmentelements 11 eingreifen kann, wie in 1 zu erkennen ist, um eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Segmentelementen 11 ausbilden zu können.
-
An einer Innenfläche 15 des zylinderförmigen Grundkörpers 10 ist eine Mehrzahl an stegförmig ausgebildeten Rippen 16 angeordnet. Die Rippen 16 stehen von der Innenfläche 15 des Grundkörpers 10 hervor. Die Rippen 16 bilden Führungselemente für ein Kühlmedium aus, welches entlang der Innenfläche 15 des Grundkörpers 10 fließt, wobei der Fluss des Kühlmediums durch die Rippen 16 umgelenkt wird und damit der Weg des Kühlmediums entlang der Innenfläche 15 des Grundkörpers 10 verlängert werden kann.
-
Die Rippen 16 sind in einem Winkel α, α' ≥ 5° zu einer Längsachse L des zylinderförmigen Grundkörpers 10 ausgerichtet. Die Rippen 16 verlaufen damit gerade nicht parallel zu der Längsachse L des Grundkörpers 10, sondern die Rippen 16 sind schräg zu der Längsachse L des Grundkörpers 10 angestellt.
-
Die Rippen 16 sind in zwei in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Grundkörpers 10 parallel verlaufenden Reihen 17, 18 angeordnet. Die Rippen 16 einer Reihe 17, 18 sind parallel zueinander verlaufend angeordnet und weisen einen gleichen Abstand zueinander auf. Die Rippen 16 der ersten Reihe 17 weisen in eine andere Richtung als die Rippen 16 der zweiten Reihe 18, so dass die auf einer Höhe angeordneten Rippen 16 der ersten Reihe 17 mit den Rippen 16 der zweiten Reihe 18 eine Art V-Form ausbilden.
-
Bei der in 1, 2a, 2b gezeigten Ausgestaltung sind die Rippen 16 der ersten Reihe 17 mit einem Winkel α ausgerichtet, welcher kleiner als ein Winkel α' ist, mit welchem die Rippen 16 der zweiten Reihe 18 ausgerichtet sind. Der Winkel α beträgt beispielsweise zwischen 5° und 15°. Der Winkel α' beträgt beispielsweise zwischen 20° und 45°.
-
In 3 und 4 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei welcher die Rastverbindungen der Segmentelemente 11 eine Feder-Nut-Verbindung ausbilden, wie insbesondere in 4 an den Endabschnitten 13, 14 eines beispielhaften Segmentelements 11 zu erkennen ist. Auch bei der Feder-Nut-Verbindung können die Segmentelemente 11 zum Verbinden miteinander zusammengeklickt werden, um eine sichere Befestigung aneinander ausbilden zu können.
-
Ferner sind bei der in 3 und 4 gezeigten Ausgestaltung die Rippen 16 der ersten Reihe 17 in einem Winkel α zu der Längsachse L des Grundkörpers 10 ausgerichtet, welcher gleich groß ist zu dem Winkel α, mit welchem die Rippen 16 der zweiten Reihe 18 zu der Längsachse L des Grundkörpers 10 ausgerichtet sind.
-
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiven Einzelheiten räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Kühlmittelleitelement
- 10
- Grundkörper
- 11
- Segmentelement
- 12
- Rastverbindung
- 13
- Endabschnitt
- 14
- Endabschnitt
- 15
- Innenfläche
- 16
- Rippe
- 17
- Erste Reihe
- 18
- Zweite Reihe
- L
- Längsachse
-
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
-
- DE 102014112223 A1 [0002]
