DE102019123685A1

DE102019123685A1 - Cooling jacket for an electrical machine and method for producing a cooling jacket

Info

Publication number: DE102019123685A1
Application number: DE102019123685.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Hofer; Benjamin Schlaepfer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlmantel (1) für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einem sich über die Mantelfläche des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels (1) erstreckenden Kühlkanal (2), welcher zum Kühlen der elektrischen Maschine von einem Kühlfluid in einer Durchströmungsrichtung durchströmbar ist, wobei eine den Kühlkanal (2) begrenzende Wandung (12) in wenigstens einem Bereich mehrere schräg zur Durchströmungsrichtung verlaufende längliche Ausbuchtungen (15) aufweist, mittels welchen ein Querschnitt (14) des Kühlkanals (2) bereichsweise verengt ist.The invention relates to a cooling jacket (1) for an electrical machine, with at least one cooling channel (2) which extends over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket (1) and through which a cooling fluid can flow in a flow direction for cooling the electrical machine the wall (12) delimiting the cooling channel (2) has in at least one area a plurality of elongated bulges (15) running obliquely to the direction of flow, by means of which a cross-section (14) of the cooling channel (2) is narrowed in areas.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmantels für eine elektrische Maschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a cooling jacket for an electrical machine and a method for producing a cooling jacket for an electrical machine according to the preambles of the independent claims.

Aus der DE 10 2014 222 959 A1 ist bereits ein Kühlmantel für eine elektrische Maschine mit einem zylindrisch ausgebildeten Grundkörper, einer den Grundkörper umgreifenden Außenschale und einem sich zwischen dem Grundkörper und der Außenschale erstreckenden und von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlraum bekannt. In dem Kühlraum ist zumindest ein einen Kühlkanal definierendes Strömungsleitelement angeordnet. Diese Strömungsleitelement erstreckt sich parallel zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels in den jeweiligen Kühlkanälen.From the DE 10 2014 222 959 A1 a cooling jacket for an electrical machine with a cylindrical base body, an outer shell encompassing the base body and a cooling space extending between the base body and the outer shell and through which a coolant can flow is known. At least one flow guide element defining a cooling channel is arranged in the cooling space. This flow guiding element extends parallel to a flow direction of the coolant in the respective cooling channels.

Überdies offenbart die DE 196 24 519 A1 eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Rotor sowie mit mindestens einem flüssigkeitsgekühlten Gehäuse. Das Gehäuse besteht aus einem Gehäuseinnenteil und einem dieses ummantelnden Gehäuseaußenteil. Das Gehäuseinnenteil weist ein System von mäanderförmig verlaufenden Kühlkanälen auf, die einen Großteil der Außenfläche des Gehäuseinnenteils bedecken.Moreover, the DE 196 24 519 A1 an electrical machine with a stator and a rotor and with at least one liquid-cooled housing. The housing consists of an inner housing part and an outer housing part that surrounds it. The housing inner part has a system of meandering cooling channels which cover a large part of the outer surface of the housing inner part.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmantels für eine elektrische Maschine zu schaffen, welche ein Bereitstellen eines Kühlmantels mit besonders vorteilhaften Wärmeaufnahmefähigkeiten ermöglichen.The object of the present invention is to create a cooling jacket for an electrical machine and a method for producing a cooling jacket for an electrical machine, which make it possible to provide a cooling jacket with particularly advantageous heat absorption capabilities.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmantels für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.According to the invention, this object is achieved by a cooling jacket for an electrical machine and by a method for producing a cooling jacket for an electrical machine with the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einem sich über die Mantelfläche des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels erstreckenden Kühlkanal. Mit anderen Worten weist der Kühlmantel eine hohle Zylinderform auf, wobei sich der Kühlkanal über die Mantelfläche des Zylinders erstreckt und Schnittkreisflächen des Zylinders frei von dem Kühlkanal und offen ausgebildet sind. Der Kühlkanal ist zum Kühlen der elektrischen Maschine von einem Kühlfluid in einer Durchströmungsrichtung durchströmbar. Bei dem Kühlfluid handelt es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeit. Der Kühlmantel ist dazu eingerichtet, Wärme von der elektrischen Maschine aufzunehmen, um diese zu kühlen. Um einen besonders vorteilhaften Wärmeübergang von der elektrischen Maschine auf den Kühlmantel zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine den Kühlkanal begrenzende Wandung in wenigstens einem Bereich mehrere schräg, insbesondere senkrecht, zur Durchströmungsrichtung verlaufende längliche Ausbuchtungen aufweist, mittels welchen ein Querschnitt des Kühlkanals bereichsweise verengt ist. Diese Ausbuchtungen verlaufen insbesondere in Umfangsrichtung der Mantelfläche. Mittels jeder der länglichen Ausbuchtungen wird der Querschnitt des Kühlkanals bereichsweise verengt, wodurch ein Strömungsprofil des Kühlfluids in dem Kühlkanal einstellbar ist. Mehrere entlang der Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnete Ausbuchtungen führen somit zu einem abwechselnden Verengen und Aufweiten des Querschnitts des Kühlkanals in der Durchströmungsrichtung. Bei Durchströmen des Kühlkanals mittels des Kühlfluids entstehen aufgrund des sich mehrmals hintereinander verengenden und aufweitenden Querschnitts des Kühlkanals Turbulenzen im Kühlfluid, wodurch ein Ausbilden einer laminaren Grenzschicht im Kühlfluid unterbunden werden kann. Insbesondere weist das turbulent strömende Kühlfluid besonders vorteilhafte Wärmeaufnahmeeigenschaften auf. Mittels des turbulent strömenden Kühlfluids ist besonders viel Wärme von der elektrischen Maschine aufnehmbar, sodass diese mittels des Kühlmantels besonders effizient kühlbar ist.A first aspect of the invention relates to a cooling jacket for an electrical machine, with at least one cooling channel extending over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket. In other words, the cooling jacket has a hollow cylindrical shape, the cooling channel extending over the jacket surface of the cylinder and circular intersecting surfaces of the cylinder being free from the cooling channel and being open. For cooling the electrical machine, a cooling fluid can flow through the cooling channel in a direction of flow. The cooling fluid is in particular a cooling liquid. The cooling jacket is designed to absorb heat from the electrical machine in order to cool it. In order to enable a particularly advantageous heat transfer from the electrical machine to the cooling jacket, it is provided according to the invention that a wall delimiting the cooling channel has a plurality of oblique, in particular perpendicular, elongated bulges in at least one area to the direction of flow, by means of which a cross-section of the cooling channel is regionally is narrowed. These bulges run in particular in the circumferential direction of the lateral surface. By means of each of the elongated bulges, the cross section of the cooling channel is narrowed in certain areas, whereby a flow profile of the cooling fluid in the cooling channel can be set. A plurality of bulges arranged one behind the other along the flow direction thus lead to an alternating narrowing and widening of the cross section of the cooling channel in the flow direction. When the cooling fluid flows through the cooling channel, turbulence occurs in the cooling fluid due to the cross-section of the cooling channel which narrows and widens several times, which can prevent the formation of a laminar boundary layer in the cooling fluid. In particular, the turbulent flowing cooling fluid has particularly advantageous heat absorption properties. A particularly large amount of heat can be absorbed by the electrical machine by means of the turbulent flowing cooling fluid, so that it can be cooled particularly efficiently by means of the cooling jacket.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausbuchtungen wellenförmig sind und abwechselnd eine Verschmälerung und eine Verbreiterung des Querschnitts des Kühlkanals bereitstellen. Das bedeutet, dass durch die länglichen Ausbuchtungen eine Wellenform des Kühlkanals bereitgestellt wird, mit den abwechselnden Verschmälerungen und Verbreiterungen des Querschnitts des Kühlkanals. Der Querschnitt verbreitert und verengt sich somit entlang der Durchströmungsrichtung wellenförmig, wodurch ein Strömungswiderstand in dem Kühlkanal im Vergleich zu klaren Kanten der Ausbuchtungen besonders gering gehalten werden kann.In this context, it has proven to be particularly advantageous if the bulges are wave-shaped and alternately narrow and widen the cross section of the cooling channel. This means that a wave shape of the cooling channel is provided by the elongated bulges, with the alternating narrowing and widening of the cross section of the cooling channel. The cross section thus widens and narrows in an undulating manner along the direction of flow, as a result of which a flow resistance in the cooling channel can be kept particularly low compared to clear edges of the bulges.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Kühlkanal mäanderförmig mit jeweiligen, sich in Axialrichtung der Mantelfläche erstreckenden Längsströmbereichen mit konstanter Durchströmungsrichtung und mit jeweiligen Umlenkbereichen ausgebildet ist, welche in kreisförmige Kanten der Mantelfläche umfassenden Randbereichen der Mantelfläche angeordnet sind und in welchen die Durchströmungsrichtung umlenkbar ist. Das bedeutet, dass sich die Längsströmbereiche parallel zur Axialrichtung des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels erstrecken. Hierbei ist die Durchströmungsrichtung der Längsströmbereiche zumindest im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung der Mantelfläche. Die jeweiligen Randbereiche umfassen die den Schnittkreisflächen zugewandten Bereiche der Mantelfläche. In diesen Randbereichen sind die Umlenkbereiche des Kühlkanals angeordnet, in welchen die Durchströmungsrichtung geändert und somit das Kühlfluid umgelenkt wird. Insbesondere wird in den jeweiligen Umlenkbereichen das Kühlfluid von einem ersten Längsströmbereich in einen zweiten Längsströmbereich umgelenkt. In dem ersten Längsströmbereich verläuft die Durchströmungsrichtung diametral entgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung in dem zweiten Längsströmbereich. Der Kühlkanal mäandert sich von einer Einlassöffnung für den Kühlkanal entlang der Mantelfläche in Umfangsrichtung des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels. Der mäanderförmige Verlauf des Kühlkanals ermöglicht ein besonders gleichmäßiges Kühlen der elektrischen Maschine mittels des Kühlmantels.In a further embodiment of the invention, it has been shown to be advantageous if the cooling channel is designed in a meandering shape with respective longitudinal flow areas extending in the axial direction of the jacket surface with a constant flow direction and with respective deflection areas, which are arranged in peripheral areas of the jacket surface surrounding circular edges of the jacket surface and in which the direction of flow can be deflected. This means that the longitudinal flow areas extend parallel to the axial direction of the cylindrical cooling jacket. Here, the direction of flow through the longitudinal flow areas is at least essentially parallel to the axial direction of the lateral surface. The respective edge areas include the areas of the circumferential surface facing the circular cutting surfaces. The deflection areas of the cooling channel, in which the direction of flow is changed and thus the cooling fluid is deflected, are arranged in these edge areas. In particular, in the respective deflection areas, the cooling fluid is deflected from a first longitudinal flow area into a second longitudinal flow area. In the first longitudinal flow area, the flow direction runs diametrically opposite to the flow direction in the second longitudinal flow area. The cooling channel meanders from an inlet opening for the cooling channel along the jacket surface in the circumferential direction of the cylindrical cooling jacket. The meandering course of the cooling channel enables particularly uniform cooling of the electrical machine by means of the cooling jacket.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausbuchtungen in ihrer Ausprägung in einem Mittenbereich der Mantelfläche größer sind als in den Randbereichen der Mantelfläche. Die Ausbuchtungen verengen somit den Querschnitt in den Längsströmbereichen stärker als in den Umlenkbereichen. Hierbei sind die Ausbuchtungen in ihrer Ausprägung insbesondere in einem Längsströmbereich stärker ausgeprägt als in den an diesen Längsströmbereich direkt anschließenden Umlenkbereichen. In den Längsströmbereichen ist eine Gefahr eines Ausbildens einer laminaren Grenzschicht im Kühlfluid höher als in den Randbereichen, da in den Randbereichen aufgrund der Änderung der Durchströmungsrichtung in den jeweiligen Umlenkbereichen Turbulenzen in das Kühlfluid einbringbar sind. Durch die in ihrer Ausprägung in einem Mittenbereich der Mantelfläche stärker ausgebildeten Ausbuchtungen als in den direkt anschließenden Randbereichen der Mantelfläche kann in dem Mittenbereich ein besonders hoher Wärmeübergang erzielt werden und in den Randbereichen ein Druckverlust besonders gering gehalten werden.In this context, it has proven to be particularly advantageous if the bulges are larger in their expression in a central region of the lateral surface than in the edge regions of the lateral surface. The bulges thus narrow the cross section in the longitudinal flow areas more than in the deflection areas. Here, the bulges are more pronounced in their form, especially in a longitudinal flow area than in the deflection areas directly adjoining this longitudinal flow area. In the longitudinal flow areas, the risk of a laminar boundary layer forming in the cooling fluid is higher than in the edge areas, since turbulence can be introduced into the cooling fluid in the edge areas due to the change in the flow direction in the respective deflection areas. The bulges, which are more pronounced in their form in a central region of the jacket surface than in the directly adjoining edge regions of the jacket surface, allow a particularly high heat transfer to be achieved in the central region and a pressure loss to be kept particularly low in the edge regions.

In einer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Kühlmantel die Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, welche in den gegenüberliegenden Randbereichen und einander diagonal gegenüberliegend angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung weitestmöglich voneinander entfernt an der Mantelfläche des Kühlmantels angeordnet. Hierbei kann sich der Kühlkanal von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung mäanderförmig in einander gegenüberliegenden Umfangsrichtungen der Mantelfläche um die Zylinderform des Kühlmantels herum erstrecken. Das bedeutet, dass im Bereich der Einlassöffnung das Kühlfluid auf jeweilige Teilkühlkanäle aufteilbar ist, wobei ein erster Teilkühlkanal sich links herum in Umfangsrichtung um die Mantelfläche erstreckt und der zweite Teilkühlkanal sich rechts herum in Umfangsrichtung um die Mantelfläche herum erstreckt und der erste Teilkühlkanal und der zweite Teilkühlkanal zusammen den Kühlkanal bilden. Jeder der Teilkühlkanäle mäandert sich in Umfangsrichtung um die Mantelfläche. Durch die diagonal gegenüberliegende Anordnung der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in unterschiedlichen Randbereichen der Mantelfläche kann das Kühlfluid bei einer mäanderförmigen Überströmung zumindest eines Großteils Mantelbereichs auf besonders kurzem Weg von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung geführt werden.In one embodiment of the invention, it has been shown to be advantageous if the cooling jacket has the inlet opening and an outlet opening which are arranged in the opposite edge regions and diagonally opposite one another. In other words, the inlet opening and the outlet opening are arranged as far away from one another as possible on the jacket surface of the cooling jacket. Here, the cooling channel can extend in a meandering shape from the inlet opening to the outlet opening in mutually opposite circumferential directions of the jacket surface around the cylindrical shape of the cooling jacket. This means that in the area of the inlet opening the cooling fluid can be divided into respective partial cooling channels, with a first partial cooling channel extending to the left in the circumferential direction around the jacket surface and the second partial cooling channel extending to the right in the peripheral direction around the jacket surface and the first partial cooling channel and the second Partial cooling channel together form the cooling channel. Each of the partial cooling channels meanders in the circumferential direction around the jacket surface. Due to the diagonally opposite arrangement of the inlet opening and the outlet opening in different edge areas of the jacket surface, the cooling fluid can be guided over a particularly short path from the inlet opening to the outlet opening with a meandering overflow of at least a large part of the jacket area.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ausbuchtungen von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung entlang der Durchströmungsrichtung in ihrer Ausprägung zunehmen. Das bedeutet, dass in Längsströmbereichen, welche näher an der Auslassöffnung angeordnet sind als an der Einlassöffnung, die Ausbuchtungen stärker ausgeprägt sind als in Längsströmbereichen, welche näher an der Einlassöffnung als an der Auslassöffnung angeordnet sind. Je näher die Längsströmbereiche entlang der Durchströmungsrichtung an der Auslassöffnung angeordnet sind, desto stärker sind die Ausbuchtungen in den jeweiligen Längsströmbereichen ausgeprägt, wodurch stärkere Turbulenzen in den jeweiligen Längsströmbereichen erzeugt werden können, wodurch ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang erreicht werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass insbesondere in den Längsströmbereichen, welche näher an der Auslassöffnung angeordnet sind als an der Einlassöffnung, besonders hohe Turbulenzen in das Kühlfluid eingebracht werden, um einen besonders hohen Wärmeübergang an das Kühlfluid insbesondere in Bereichen zu ermöglichen, in welchen eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlfluid und der elektrischen Maschine gering ist. Somit ermöglicht der Kühlmantel eine besonders effiziente Kühlung der elektrischen Maschine.In this context, it has proven to be particularly advantageous if the bulges increase in shape from the inlet opening to the outlet opening along the direction of flow. This means that in longitudinal flow areas which are arranged closer to the outlet opening than to the inlet opening, the bulges are more pronounced than in longitudinal flow areas which are arranged closer to the inlet opening than to the outlet opening. The closer the longitudinal flow areas are arranged along the flow direction to the outlet opening, the more pronounced the bulges are in the respective longitudinal flow areas, whereby stronger turbulence can be generated in the respective longitudinal flow areas, whereby a particularly advantageous heat transfer can be achieved. This ensures that particularly high levels of turbulence are introduced into the cooling fluid in the longitudinal flow areas, which are arranged closer to the outlet opening than to the inlet opening, in order to enable particularly high heat transfer to the cooling fluid, especially in areas in which there is a temperature difference between the cooling fluid and the electrical machine is low. The cooling jacket thus enables particularly efficient cooling of the electrical machine.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die den Kühlkanal begrenzende Wandung an ihrer Außenoberfläche in wenigstens einem Bereich mehrere senkrecht zur Durchströmungsrichtung und entlang einer Umfangsrichtung der Mantelfläche verlaufende längliche Einbuchtungen aufweist. Das bedeutet, dass die Außenoberfläche der den Kühlkanal begrenzenden Wandung beispielsweise wellenförmig ausgebildet ist, wodurch eine im Vergleich zu einer glatten Außenoberfläche besonders große Wärmeübergangsfläche erreicht werden kann. Über die besonders große Wärmeübergangsfläche kann besonders viel Wärme von der elektrischen Maschine aufgenommen werden, wodurch die elektrische Maschine besonders vorteilhaft kühlbar ist.In a further embodiment of the invention, it has been shown to be advantageous if the wall delimiting the cooling channel has a plurality of elongated indentations running perpendicular to the direction of flow and along a circumferential direction of the lateral surface in at least one area on its outer surface. This means that the outer surface of the wall delimiting the cooling channel is, for example, wave-shaped, whereby a particularly large heat transfer surface can be achieved compared to a smooth outer surface. A particularly large amount of heat can be transferred from the electrical machine via the particularly large heat transfer surface are included, whereby the electrical machine can be cooled particularly advantageously.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Einbuchtungen und die Ausbuchtungen einander überlagern. Das bedeutet, dass die Einbuchtungen mit den Ausbuchtungen korrespondieren. Insbesondere sind die Einbuchtungen in einem gleichen Bereich des Kühlkanals angeordnet wie die Ausbuchtungen, sodass die Wandung entlang der Durchströmungsrichtung eine zumindest im Wesentlichen kontante Dicke aufweist. Insbesondere sind sowohl die Einbuchtungen als auch die Ausbuchtungen in den jeweiligen Längsströmbereichen des Kühlkanals angeordnet. Zum Bereitstellen sowohl der Einbuchtungen als auch der Ausbuchtungen kann die Wandung wellenförmig ausgebildet sein. Hierfür kann die Wandung wellenförmig gefaltet beziehungsweise wellenförmig geformt sein. Jeweilige, einander gegenüberliegende, den Kühlkanal zu gegenüberliegenden Seiten begrenzende Wandungen können zumindest bereichsweise achsensymmetrisch zueinander ausgebildet sein, sodass die einander gegenüberliegenden Wandungen auf jeweils gleicher Höhe die einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen aufweisen, mittels welchen der Querschnitt des Kühlkanals verengt ist. Die einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen der gegenüberliegenden Wandungen verengen somit gemeinsam den Querschnitt des Kühlkanals.In this context, it has been shown to be particularly advantageous if the indentations and the bulges overlap one another. This means that the indentations correspond to the bulges. In particular, the indentations are arranged in the same area of the cooling channel as the indentations, so that the wall has an at least substantially constant thickness along the direction of flow. In particular, both the indentations and the bulges are arranged in the respective longitudinal flow areas of the cooling channel. In order to provide both the indentations and the bulges, the wall can be designed in a wave-like manner. For this purpose, the wall can be folded in a wave shape or shaped like a wave. Respective opposing walls delimiting the cooling channel on opposite sides can be designed axially symmetrically to one another, at least in some areas, so that the opposing walls have the opposite bulges at the same height, by means of which the cross section of the cooling channel is narrowed. The opposing bulges of the opposing walls thus jointly narrow the cross section of the cooling channel.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die mehreren Ausbuchtungen in dem Bereich periodisch entlang der Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Durch die periodische Anordnung der Ausbuchtungen können beispielsweise über Überlagerungen gezielt Turbulenzen in dem Kühlfluid eingestellt werden, wodurch ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang des Kühlfluids erreicht werden kann. Die periodische Anordnung der Ausbuchtungen hintereinander bedeutet, dass mehrere Ausbuchtungen in gleichen Abständen regelmäßig entlang der Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind.In a further embodiment of the invention, it has been shown to be advantageous if the multiple bulges in the area are periodically arranged one behind the other along the direction of flow. Due to the periodic arrangement of the bulges, turbulence can be set in the cooling fluid in a targeted manner, for example by means of overlapping, whereby a particularly advantageous heat transfer of the cooling fluid can be achieved. The periodic arrangement of the bulges one behind the other means that several bulges are regularly arranged one behind the other at equal intervals along the direction of flow.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmantels für eine elektrische Maschine. Bei dem Verfahren wird ein sich über die Mantelfläche des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels erstreckender Kühlkanal hergestellt, welcher zum Kühlen der elektrischen Maschine von einem Kühlfluid in der Durchströmungsrichtung durchströmbar ist. Für einen besonders effizienten Wärmeübergang auf das Kühlfluid ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in eine den Kühlkanal begrenzende Wandung in wenigstens einem Bereich mehrere schräg, insbesondere senkrecht, zur Durchströmungsrichtung verlaufende längliche Ausbuchtungen eingebracht werden, mittels welchen ein Querschnitt des Kühlkanals bereichsweise verengt ist. Insbesondere wird ermittelt, in welchem Bereich der Mantelfläche ein besonders großer Kühlbedarf beim Kühlen der elektrischen Maschine besteht, und gezielt in diesem Bereich die Ausbuchtungen in die Wandung eingebracht beziehungsweise die Ausbuchtungen mit besonders großer Ausprägung in diesen Bereich der Wandung eingebracht, um in diesem Bereich den Querschnitt des Kühlkanals abwechselnd zu verengen und aufzuweiten. Der Kühlmantel, dessen Wandung die Ausbuchtungen aufweist, mittels welchen der Querschnitt des Kühlkanals bereichsweise verengbar ist, ermöglicht aufgrund einer turbulenten Strömung des Kühlfluids durch den Kühlkanal eine besonders effiziente Kühlung der elektrischen Maschine.Another aspect of the invention relates to a method for producing a cooling jacket for an electrical machine. In the method, a cooling channel extending over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket is produced, through which a cooling fluid can flow in the direction of flow in order to cool the electrical machine. For a particularly efficient heat transfer to the cooling fluid, it is provided according to the invention that in at least one area of a wall delimiting the cooling channel, several oblique, in particular perpendicular, elongated bulges are introduced to the flow direction, by means of which a cross section of the cooling channel is narrowed in areas. In particular, it is determined in which area of the lateral surface there is a particularly large need for cooling when cooling the electrical machine, and the bulges are specifically introduced into the wall in this area or the bulges with a particularly large shape are introduced into this area of the wall in order to achieve the Alternately narrowing and widening the cross-section of the cooling channel. The cooling jacket, the wall of which has the bulges by means of which the cross section of the cooling channel can be narrowed in some areas, enables particularly efficient cooling of the electrical machine due to a turbulent flow of the cooling fluid through the cooling channel.

Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kühlmantels sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die weiteren Vorteile und vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.Advantages and advantageous developments of the cooling jacket according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous developments of the method according to the invention, and vice versa. For this reason, the further advantages and advantageous developments of the method according to the invention are not described again here.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Kühlmantels für eine elektrische Maschine mit einem sich über die Mantelfläche des zylinderförmig ausgestalteten Kühlmantels mäanderförmig erstreckenden Kühlmantel, welcher durch mindestens eine Wandung begrenzt wird, welche wiederum wenigstens eine den Kühlkanal in seinem Querschnitt verengende Ausbuchtung aufweist; und
2 eine schematische Perspektivansicht des Kühlmantels sowie jeweilige Längsschnitte des Kühlkanals entlang der Durchströmungsrichtung in unterschiedlichen Längsströmbereichen des Kühlkanals.

The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. Show it:

1 a schematic perspective view of a cooling jacket for an electrical machine with a meandering cooling jacket extending over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket, which is delimited by at least one wall, which in turn has at least one bulge that narrows the cooling channel in its cross section; and
2 a schematic perspective view of the cooling jacket and respective longitudinal sections of the cooling channel along the flow direction in different longitudinal flow areas of the cooling channel.

Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same elements are provided with the same reference symbols in the figures.

In den 1 und 2 ist jeweils ein Kühlmantel 1 zum Kühlen einer elektrischen Maschine dargestellt. Der Kühlmantel 1 weist eine Zylinderform auf. Entlang einer Mantelfläche des Zylinders erstreckt sich ein Kühlkanal 2, welcher von einem Kühlfluid durchströmbar ist. Um die elektrische Maschine mittels des Kühlmantels 1 kühlen zu können, ist der Kühlmantel 1 über die elektrische Maschine überstülpbar, sodass der Kühlmantel 1 die elektrische Maschine zumindest bereichsweise radial nach außer überdeckt. Mittels des Kühlfluids ist wärme aufnehmbar und abtransportierbar, wodurch die elektrische Maschine zu kühlen ist.In the 1 and 2 is each a cooling jacket 1 for cooling an electrical machine shown. The cooling jacket 1 has a cylindrical shape. A cooling channel extends along a lateral surface of the cylinder 2 through which a cooling fluid can flow. Around the electric machine by means of the cooling jacket 1 Being able to cool is the cooling jacket 1 can be slipped over the electrical machine so that the cooling jacket 1 the electrical machine at least partially covered radially outward. By means of the cooling fluid, heat can be absorbed and transported away, as a result of which the electrical machine is to be cooled.

Der Kühlkanal 2 verläuft mäanderförmig entlang der Mantelfläche von einer Einlassöffnung 3 bis zu einer Auslassöffnung 4 des Kühlmantels 1. Über die Einlassöffnung 3 ist das Kühlfluid in den Kühlkanal 2 einströmbar und über die Auslassöffnung 4 ist das Kühlfluid aus dem Kühlkanal 2 ausströmbar. Vorliegend sind die Einlassöffnung 3 und die Auslassöffnung 4 in einander gegenüberliegenden Randbereichen 6 der Mantelfläche und einander diagonal gegenüberliegend an der Mantelfläche angeordnet. Bei den Randbereichen 6 handelt es sich um Bereiche der Mantelfläche, welche an jeweilige Schnittkreisflächen der Zylinderform anschließen. Entlang einer Axialrichtung 5 des Kühlmantels 1 ist zwischen den Randbereichen 6 ein Mittenbereich 7 angeordnet. Die Randbereiche 6 sowie der Mittenbereich 7 erstrecken sich jeweils vollständig über den Umfang der Mantelfläche.The cooling duct 2 runs in a meandering shape along the lateral surface of an inlet opening 3rd up to an outlet opening 4th of the cooling jacket 1 . Via the inlet opening 3rd is the cooling fluid in the cooling channel 2 inflow and via the outlet opening 4th is the cooling fluid from the cooling channel 2 outflow. Here are the inlet openings 3rd and the outlet port 4th in opposite edge areas 6th the lateral surface and arranged diagonally opposite one another on the lateral surface. At the edge areas 6th these are areas of the lateral surface which adjoin the respective circular intersecting surfaces of the cylindrical shape. Along an axial direction 5 of the cooling jacket 1 is between the edge areas 6th a middle area 7th arranged. The edge areas 6th as well as the middle area 7th each extend completely over the circumference of the lateral surface.

Der Kühlkanal 2 weist jeweilige, sich entlang der Axialrichtung 5 der Mantelfläche erstreckende Längsströmbereiche 8 auf, welche sich in dem Mittenbereich 7 erstrecken. The cooling duct 2 points respective ones along the axial direction 5 the circumferential surface extending longitudinal flow areas 8th on, which is in the middle area 7th extend.

In den Längsströmbereichen 8 ist eine Durchströmungsrichtung, entlang welcher das Kühlflluid den Kühlkanal 2 durchströmt, in ihrer Ausrichtung konstant. An einen jeweiligen Längsströmbereich 8 schließt an dessen Anfang sowie an dessen Ende jeweils ein Umlenkbereich 9 an, welche jeweils in einem der Randbereiche 6 der Mantelfläche angeordnet sind. In den Umlenkbereichen 9 wird die Durchströmungsrichtung des Kühlfluids in dem Kühlkanal 2 umgelenkt. Insbesondere wird in einem jeweiligen Umlenkbereich 9 die parallel zur Axialrichtung 5 verlaufende erste Durchströmungsrichtung durch einen ersten, an den Umlenkbereich 9 anschließenden Längsströmbereich 8 in einen an den Umlenkbereich 9 anschließenden zweiten Längsströmbereich 8 umgelenkt, wodurch die zweite Durchströmungsrichtung durch den zweiten Längsströmbereich 8 parallel zur Axialrichtung 5 und entgegengesetzt zur ersten Durchströmungsrichtung des ersten Längsströmbereichs 8 verläuft. In den jeweiligen Längsströmbereichen 8 durchströmt somit das Kühlfluid den Kühlkanal 2 parallel zur Axialrichtung 5, während das Kühlfluid in den Umlenkbereichen 9 umgelenkt wird, wodurch das Kühlfluid in dem Kühlkanal 2 mäanderförmig entlang der Mantelfläche in Umfangsrichtung von der Einlassöffnung 3 zur Auslassöffnung 4 geführt wird. Das Kühlfluid kann direkt nach dem Einströmen in den Kühlkanal 2 über die Einlassöffnung 3 auf mehrere Teilströme aufgeteilt werden. Vorliegend wird ein erster Teilstrom des Kühlfluids in einer ersten Umfangsrichtung 10 entlang der Mantelfläche von der Einlassöffnung 3 zur Auslassöffnung 4 geführt und ein zweiter Teilstrom des Kühlfluids in einer zweiten Umfangsrichtung 11, welche entgegengesetzt zur ersten Umfangsrichtung 10 verläuft, von der Einlassöffnung 3 zur Auslassöffnung 4 geführt.In the longitudinal flow areas 8th is a direction of flow along which the cooling fluid passes through the cooling channel 2 flows through, constant in their alignment. At a respective longitudinal flow area 8th closes a deflection area at its beginning and at its end 9 each in one of the edge areas 6th the lateral surface are arranged. In the deflection areas 9 becomes the direction of flow of the cooling fluid in the cooling channel 2 diverted. In particular, in a respective deflection area 9 those parallel to the axial direction 5 running first flow direction through a first, to the deflection area 9 subsequent longitudinal flow area 8th in one to the deflection area 9 subsequent second longitudinal flow area 8th deflected, whereby the second flow direction through the second longitudinal flow area 8th parallel to the axial direction 5 and opposite to the first flow direction of the first longitudinal flow area 8th runs. In the respective longitudinal flow areas 8th The cooling fluid thus flows through the cooling channel 2 parallel to the axial direction 5 , while the cooling fluid in the deflection areas 9 is deflected, whereby the cooling fluid in the cooling channel 2 meandering along the lateral surface in the circumferential direction from the inlet opening 3rd to the outlet opening 4th to be led. The cooling fluid can flow into the cooling channel directly after it has flown in 2 via the inlet port 3rd be divided into several partial flows. In the present case, a first partial flow of the cooling fluid is in a first circumferential direction 10 along the lateral surface of the inlet opening 3rd to the outlet opening 4th out and a second partial flow of the cooling fluid in a second circumferential direction 11 which is opposite to the first circumferential direction 10 runs from the inlet port 3rd to the outlet opening 4th guided.

Wie in 1 gezeigt, weist eine den Kühlkanal 2 begrenzende Wandung an ihrer einer Mittelachse der Mantelfläche zugewandten Außenoberfläche mehrere wellenförmige Einbuchtungen 13 auf. Durch diese Einbuchtungen 13 kann eine besonders große Außenoberfläche des Kühlkanals 2 insbesondere an einer der Mittelachse der Mantelfläche zugewandten Seite erzielt werden. Aufgrund der besonders großen Außenoberfläche ist ein besonders effizienter Wärmeübergang von der elektrischen Maschine auf den Kühlmantel 1 möglich, wodurch die elektrische Maschine mittels des Kühlmantels 1 besonders effizient kühlbar ist. Die Einbuchtungen 13 sind insbesondere in Bereichen des Kühlmantels 1 angeordnet, in welchen besonders viel Wärme von der elektrischen Maschine abzuführen ist, beziehungsweise das Kühlfluid bereits eine besonders hohe Temperatur aufweist und somit ein Wärmeübergang von der elektrischen Maschine auf das Kühlfluid sicherzustellen ist.As in 1 shown, one has the cooling channel 2 delimiting wall several wave-shaped indentations on its outer surface facing a central axis of the lateral surface 13th on. Through these indentations 13th can have a particularly large outer surface of the cooling channel 2 can be achieved in particular on a side facing the central axis of the lateral surface. Due to the particularly large outer surface, there is a particularly efficient heat transfer from the electrical machine to the cooling jacket 1 possible, whereby the electrical machine by means of the cooling jacket 1 can be cooled particularly efficiently. The indentations 13th are particularly in areas of the cooling jacket 1 arranged, in which a particularly large amount of heat is to be dissipated from the electrical machine, or the cooling fluid already has a particularly high temperature and thus a heat transfer from the electrical machine to the cooling fluid is to be ensured.

Vorliegend sind die Einbuchtungen 13 insbesondere in Längsströmbereichen 8 des Kühlkanals 2 angeordnet. Jeweilige Ausprägungen der Einbuchtungen 13 sind stärker, je näher die Einbuchtungen 13 an der Auslassöffnung 4 angeordnet sind. Folglich ist eine erste Einbuchtung, welche näher an der Auslassöffnung 4 angeordnet ist, stärker ausgeprägt als eine zweite Einbuchtung, welche weiter von der Auslassöffnung 4 entfern ist als die erste Einbuchtung. Das bedeutet, dass die erste Einbuchtung eine größere Tiefe aufweist als die zweite Einbuchtung relativ zu jeweiligen, die Einbuchtungen 13 umgebenden Bereichen der Außenoberfläche der Wandung des Kühlkanals 2.The indentations are here 13th especially in longitudinal flow areas 8th of the cooling duct 2 arranged. Respective characteristics of the indentations 13th are stronger the closer the indentations 13th at the outlet opening 4th are arranged. Consequently, there is a first indentation which is closer to the outlet opening 4th is arranged, more pronounced than a second indentation, which is further from the outlet opening 4th distant than the first indentation. This means that the first indentation has a greater depth than the second indentation relative to the respective indentations 13th surrounding areas of the outer surface of the wall of the cooling channel 2 .

Die unterschiedliche Ausprägung der Einbuchtungen 13 kann in den unterschiedlichen Schnittansichten in 2 besonders gut erkannt werden. Aus den Schnittansichten von 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass der Kühlkanal 2 durch jeweilige Ausbuchtungen 15 der den Kühlkanal 2 begrenzenden Wandungen nach innen in seinem Querschnitt 14 bereichsweise verengt wird. Die Ausbuchtungen 15 der den Kühlkanal 2 begrenzenden Wandung sind vorliegend wellenförmig ausgestaltet. Vorliegend sind die in den Kühlkanal 2 hineinragenden Ausbuchtungen 15 der Wandung in den gleichen Bereichen angeordnet, in welchen die Einbuchtungen 13 angeordnet sind. Die Ausbuchtungen 15 sind insbesondere in den Längsströmbereichen 8 angeordnet und verlaufen zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung in den Längsströmbereichen 8. In den jeweiligen Längsströmbereichen 8 sind insbesondere mehrere Ausbuchtungen 15 entlang der Durchströmungsrichtung periodisch und somit regelmäßig in Abständen hintereinander angeordnet, mittels welchen eine periodische Verengung und Aufweitung des Querschnitts 14 des Kühlkanals 2 bereitgestellt wird. Das mehrmalige Verengen und Aufweiten des Querschnitts 14 des Kühlkanals 2 ermöglicht ein Aufprägen einer Turbulenz auf die Strömung des Kühlfluids, wodurch ein Ausbilden einer laminaren Grenzschicht unterbunden werden kann. Das Einprägen der Turbulenzen in die Strömung des Kühlfluids ermöglicht einen besonders vorteilhaften Wärmeübergang auf das Kühlfluid und hierdurch eine besonders effiziente Kühlung der elektrischen Maschine.The different characteristics of the indentations 13th can be viewed in the different section views in 2 can be recognized particularly well. From the sectional views of 2 it can also be seen that the cooling duct 2 by respective bulges 15th of the cooling duct 2 limiting walls inwards in its cross-section 14th is narrowed in areas. The bulges 15th of the cooling duct 2 delimiting wall are designed in the present case wave-shaped. In the present case, they are in the cooling duct 2 protruding bulges 15th the wall in the arranged in the same areas in which the indentations 13th are arranged. The bulges 15th are particularly in the longitudinal flow areas 8th arranged and run at least substantially perpendicular to the flow direction in the longitudinal flow areas 8th . In the respective longitudinal flow areas 8th are in particular several bulges 15th Periodically arranged along the flow direction and thus regularly at intervals one behind the other, by means of which a periodic narrowing and widening of the cross section 14th of the cooling duct 2 provided. The repeated narrowing and widening of the cross-section 14th of the cooling duct 2 enables a turbulence to be impressed on the flow of the cooling fluid, whereby the formation of a laminar boundary layer can be prevented. The impressing of the turbulence in the flow of the cooling fluid enables a particularly advantageous heat transfer to the cooling fluid and, as a result, a particularly efficient cooling of the electrical machine.

Die Ausbuchtungen 15 sind insbesondere derart angeordnet, dass diese mit den Einbuchtungen 13 korrespondieren, sodass die jeweilige, den Kühlkanal 2 begrenzende Wandung wellenförmig ausgebildet ist. Um den Querschnitt 14 des Kühlkanals 2 besonders einfach periodisch verengen und aufweiten zu können, ist es vorgesehen, dass die Ausbuchtungen 15 von den Kühlkanal 2 zu jeweiligen gegenüberliegenden Seiten begrenzenden Wandungen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Korrespondierend zu den Ausprägungen der Einbuchtungen 13 verhalten sich die Ausprägungen der Ausbuchtungen 15. Somit ist eine erste Ausbuchtung 15 stärker ausgeprägt als eine zweite Ausbuchtung 15, welche in Durchströmungsrichtung des Kühlfluids näher an der Einlassöffnung 3 angeordnet ist als die erste Ausbuchtung 15.The bulges 15th are in particular arranged in such a way that these with the indentations 13th correspond, so that the respective, the cooling channel 2 delimiting wall is formed wave-shaped. To the cross section 14th of the cooling duct 2 To be able to narrow and widen periodically in a particularly simple manner, it is provided that the bulges 15th from the cooling duct 2 walls delimiting opposite sides are arranged opposite one another. Corresponds to the characteristics of the indentations 13th the characteristics of the bulges behave 15th . Thus there is a first bulge 15th more pronounced than a second bulge 15th which is closer to the inlet opening in the direction of flow of the cooling fluid 3rd is arranged as the first bulge 15th .

Dem beschriebenen Kühlmantel 1 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Kühlmänteln 1 ohne Verengung und Aufweitung des Querschnitts 14 des Kühlkanals 2 eine ungleichmäßige Temperaturverteilung erfolgen kann, da das Kühlfluid näher an der Einlassöffnung 3 besser kühlt als Kühlfluid mit zunehmender Temperatur näher an der Auslassöffnung 4. Im Nahbereich der Auslassöffnung 4 für das Kühlfluid und im Mittenbereich 7 tritt eine lokal hohe Maximaltemperatur auf. Eine inhomogene Temperaturverteilung und hohe Maximaltemperaturen können zu lokalen Überhitzungen des Kühlmantels 1 führen und Schäden an der elektrischen Maschine auslösen. Durch eine Maximaltemperatur an der elektrischen Maschine wird eine mögliche Dauerleistung der elektrischen Maschine begrenzt.The cooling jacket described 1 is based on the knowledge that with cooling jackets 1 without narrowing and widening the cross-section 14th of the cooling duct 2 an uneven temperature distribution can occur because the cooling fluid is closer to the inlet opening 3rd cools better than cooling fluid with increasing temperature closer to the outlet opening 4th . In the vicinity of the outlet opening 4th for the cooling fluid and in the middle area 7th a locally high maximum temperature occurs. An inhomogeneous temperature distribution and high maximum temperatures can lead to local overheating of the cooling jacket 1 and cause damage to the electrical machine. A possible continuous output of the electrical machine is limited by a maximum temperature on the electrical machine.

Mittels des Kühlmantels 1 ist eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung und eine Minimierung einer Maximaltemperatur der elektrischen Maschine erreichbar aufgrund einer zunehmenden Wellenförmigkeit des Kühlkanals 2 in Richtung der Auslassöffnung 4 sowie im Mittenbereich 7 und/oder an Stellen erhöhter Temperatur der elektrischen Maschine, bei einer Einbaulage der elektrischen Maschine in ihrem von dem Kühlmantel 1 radial nach außen umschlossenen Zustand.By means of the cooling jacket 1 a particularly uniform temperature distribution and a minimization of a maximum temperature of the electrical machine can be achieved due to an increasing undulation of the cooling channel 2 towards the outlet port 4th as well as in the middle area 7th and / or at points of increased temperature of the electrical machine, in an installation position of the electrical machine in its of the cooling jacket 1 radially outwardly enclosed state.

Der Kühlmantel 1 weist eine Wellenförmigkeit auf, wobei die Wellen quer zur Durchströmungsrichtung ausgerichtet sind. Aufgrund der periodischen Verengung des Querschnitts 14 des Kühlkanals 2 und einer damit einhergehenden, lokal erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids sowie einer entstehenden Turbulenz kann ein Ausbilden einer laminaren Grenzschicht im Kühlfluid, welche einen Kühleffekt des Kühlmantels 1 reduziert, vermieden werden. Gleichzeitig erhöht eine durch die periodische Verengung des Querschnitts 14 verursachte Oberflächenwelligkeit des Kühlfluids eine für einen Wärmeübergang zur Verfügung stehende Oberfläche. Durch die lokal eingebrachte Oberflächenwelligkeit sowie die lokal erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und die entstehende Turbulenz kann ein lokal erhöhter Wärmeübergang auf das Kühlfluid erreicht werden. Diese Oberflächenwelligkeit kann sowohl einseitig als auch beidseitig des flachen Kühlkanals 2 ausgeführt sein, wobei sich die genannten Effekte bei einer beidseitigen Ausführung verstärken. Bei der einseitigen Oberflächenwelligkeit weist lediglich die den Kühlkanal 2 zur Mittelachse der Mantelfläche hin begrenzende Wandung die Ausbuchtungen 15 und/oder die Einbuchtungen 13 auf. Bei der beidseitigen welligen Ausgestaltung weist zusätzlich die den Kühlkanal 2 radial der Mantelfläche nach außen begrenzende Wandung die Ausbuchtungen 15 und/oder die Einbuchtungen 13 auf.The cooling jacket 1 has a corrugation, the corrugations being oriented transversely to the direction of flow. Due to the periodic narrowing of the cross section 14th of the cooling duct 2 and an associated, locally increased flow rate of the cooling fluid as well as a resulting turbulence can result in the formation of a laminar boundary layer in the cooling fluid, which has a cooling effect on the cooling jacket 1 reduced, avoided. At the same time, one increases due to the periodic narrowing of the cross-section 14th Surface waviness of the cooling fluid caused a surface available for heat transfer. A locally increased heat transfer to the cooling fluid can be achieved through the locally introduced surface waviness as well as the locally increased flow velocity and the resulting turbulence. This surface waviness can be either on one side or on both sides of the flat cooling channel 2 be executed, the mentioned effects being reinforced in a bilateral execution. In the case of the one-sided surface waviness, only the one has the cooling channel 2 wall delimiting the bulges towards the central axis of the lateral surface 15th and / or the indentations 13th on. In the case of the wavy configuration on both sides, it also has the cooling channel 2 Wall delimiting the outer surface radially to the outside of the bulges 15th and / or the indentations 13th on.

Eine Ausprägung der Wellenförmigkeit steigt im zunehmenden Strömungsverlauf von der Einlassöffnung 3 zur Auslassöffnung 4. Eine Verteilung der Oberflächenwelligkeit des Kühlmantels 1 ist somit entsprechend der entlang der Durchströmungsrichtung ansteigenden Fluidtemperatur des Kühlfluids und einer Position zur Einlassöffnung 3 und der Auslassöffnung 4 ausgeführt. Durch diese Ausprägung wird eine besonders homogene Wärmeverteilung entlang eines Umfangs der zylindrischen Mantelfläche des Kühlmantels 1 erreicht.A form of undulation increases as the flow progresses from the inlet opening 3rd to the outlet opening 4th . A distribution of the surface waviness of the cooling jacket 1 is thus corresponding to the fluid temperature of the cooling fluid rising along the flow direction and a position relative to the inlet opening 3rd and the outlet opening 4th executed. This development results in a particularly homogeneous heat distribution along a circumference of the cylindrical jacket surface of the cooling jacket 1 reached.

Die Oberflächenwelligkeit kann alternativ oder zusätzlich entlang der Axialrichtung 5 variieren. Hierbei kann die jeweilige Ausprägung der Wellenförmigkeit von den Randbereichen 6 zum Mittenbereich 7 hin ansteigen beziehungsweise vom Mittenbereich 7 zu den jeweiligen Randbereichen 6 hin abfallen. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Wärmeabfuhr von der elektrischen Maschine an Stellen zentrierter thermischer Masse im Inneren der elektrischen Maschine erreicht werden, wodurch eine besonders homogene Temperaturverteilung des Kühlmantels 1 entlang der Axialrichtung 5 erreicht werden kann.The surface waviness can alternatively or additionally along the axial direction 5 vary. Here, the respective expression of the waviness of the edge areas can 6th to the middle area 7th rise towards or from the middle area 7th to the respective edge areas 6th fall off. In this way, particularly advantageous heat dissipation from the electrical machine can be achieved at points of centered thermal mass in the interior of the electrical machine, as a result of which a particularly homogeneous temperature distribution of the cooling jacket 1 along the axial direction 5 can be achieved.

Der beschriebene Kühlmantel 1 ermöglicht eine besonders homogene Temperaturverteilung in einem Gehäuse der elektrischen Maschine aufgrund einer besonders vorteilhaften Kühlung der elektrischen Maschine. Hierdurch kann insbesondere eine besonders homogene Temperaturverteilung im Gehäuse an einer Stator/Gehäusekontaktfläche erreicht werden. Bei gleicher abgeführter Wärmeleistung mittels des Kühlmantels 1 können besonders geringe lokale Maximaltemperaturen erreicht werden. Aufgrund der besonders geringen Maximaltemperaturen kann eine besonders hohe Dauerleistung der elektrischen Maschine umgesetzt werden.The cooling jacket described 1 enables a particularly homogeneous temperature distribution in a housing of the electrical machine due to a particularly advantageous cooling of the electrical machine. In this way, a particularly homogeneous temperature distribution in the housing on a stator / housing contact surface can be achieved in particular. With the same dissipated heat output by means of the cooling jacket 1 particularly low local maximum temperatures can be achieved. Due to the particularly low maximum temperatures, a particularly high continuous output of the electrical machine can be implemented.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine Oberflächenwelligkeit auf einem Kühlmantel geschaffen werden kann.Overall, the invention shows how a surface waviness can be created on a cooling jacket.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KühlmantelCooling jacket
22: KühlkanalCooling duct
33: EinlassöffnungInlet opening
44th: AuslassöffnungOutlet opening
55: AxialrichtungAxial direction
66th: RandbereichEdge area
77th: MittenbereichMiddle area
88th: LängsströmbereichLongitudinal flow area
99: UmlenkbereichDeflection area
1010: erste Umfangsrichtungfirst circumferential direction
1111: zweite Umfangsrichtungsecond circumferential direction
1212th: AußenoberflächeExterior surface
1313th: Einbuchtungindentation
1414th: Querschnittcross-section
1515th: Ausbuchtungbulge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102014222959 A1 [0002]
DE 19624519 A1 [0003]

Claims

Cooling jacket (1) for an electrical machine, with at least one cooling channel (2) which extends over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket (1) and through which a cooling fluid can flow in a flow direction for cooling the electrical machine, characterized in that one of the The wall (12) delimiting the cooling channel (2) has, in at least one area, a plurality of elongated bulges (15) running obliquely to the direction of flow, by means of which a cross-section (14) of the cooling channel (2) is narrowed in areas.

Cooling jacket (1) Claim 1 , characterized in that the bulges (15) wave-shaped and alternately provide a narrowing and a widening of the cross section (14) of the cooling channel (2).

Cooling jacket (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling channel (2) is designed in a meandering shape with respective longitudinal flow regions (8) extending in the axial direction (5) of the jacket surface with a constant flow direction and with respective deflection regions (9), which border regions (6) encompassing circular edges of the jacket surface the lateral surface are arranged and in which the flow direction can be deflected.

Cooling jacket (1) Claim 3 , characterized in that the bulges (15) are larger in their expression in a central region (7) of the jacket surface than in the edge regions (6) of the jacket surface.

Cooling jacket (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling jacket (1) has an inlet opening (3) and an outlet opening (4) which are arranged in the opposite edge regions (6) and diagonally opposite one another.

Cooling jacket (1) Claim 5 , characterized in that bulges (15) from the inlet opening (3) to the outlet opening (4) increase in their expression along the direction of flow.

Cooling jacket (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wall (12) delimiting the cooling channel (2) has a plurality of elongated indentations (13) on its outer surface in at least one area perpendicular to the direction of flow and along a circumferential direction of the jacket surface.

Cooling jacket (1) Claim 7 , characterized in that the indentations (13) and the bulges (15) overlap one another.

Cooling jacket (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of bulges (15) in the area are periodically arranged one behind the other along the direction of flow.

Method for producing a cooling jacket (1) for an electrical machine, in which a cooling duct (2) is produced which extends over the jacket surface of the cylindrical cooling jacket (1) and through which a cooling fluid can flow in a direction of flow to cool the electrical machine, characterized in that in a wall (12) delimiting the cooling channel (2) in at least one area several elongated bulges (15) running obliquely to the direction of flow are introduced, by means of which a cross-section (14) of the cooling channel (2) is narrowed in areas.