DE102019212651A1

DE102019212651A1 - Multifunktionales Gehäuse eines wassergekühlten PKW-Elektromotors

Info

Publication number: DE102019212651A1
Application number: DE102019212651.0A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Kujawski; Melanie Jauernick
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Statorgehäuse (200) zur Aufnahme eines Stators, mit einer radial außen liegenden Außenwand (212) und einer beabstandet zu der Außenwand (212) positionierten radial innen liegenden Innenwand (213), wobei zwischen der Außenwand (212) und der Innenwand (213) ein sich entlang einer Länge (L) des Statorgehäuses (200) erstreckender Freiraum (214) ausgebildet ist, wobei in diesem Freiraum (214) eine sich entlang der Länge (L) des Statorgehäuses (200) erstreckende Zwischenwand (215) derart angeordnet ist, dass zwischen der Zwischenwand (215) und der Innenwand (213) ein erster Funktionsraum (216) ausgebildet ist, welcher einen Kühlmediumdurchflussraum ausbildet, und dass zwischen der Zwischenwand (215) und der Außenwand (212) ein zweiter Funktionsraum (217) ausgebildet ist, in welchem ein Dämpfungsmedium (218) aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Statorgehäuse zur Aufnahme eines Stators. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor für ein Fahrzeug.
Elektromotoren zum Antreiben eines Fahrzeuges weisen üblicherweise einen Stator und einen Rotor auf, wobei durch Ohmsche Widerstände im Stator Verlustleistung entsteht. Die Verlustleistung äußert sich durch Wärme, die, um ein Überhitzen des Elektromotors zu vermeiden, abgeführt werden muss. Die Elektromotoren sind dafür meist wassergekühlt.
Aus der DE 10 2016 216 240 A1 ist es bekannt, ein mäanderförmig umlaufendes Kühlrohr um den Stator anzuordnen. Das Kühlrohr liegt direkt an einem Statorblechpaket an und wird von einem Mantel aus einem nicht leitfähigen Kunststoffmaterial umgeben. Das Kühlrohr benötigt allerdings einen großen Bauraum, so dass sich beim Einsatz eines derartigen Kühlrohres die Gesamtabmessungen des Elektromotors erhöhen. Zudem weist das Kühlrohr, sofern es aus einem metallischen Material besteht, ein nicht unerhebliches Gewicht auf, wodurch sich das Gesamtgewicht des Elektromotors erhöht. Insbesondere bei Fahrprofilen mit häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen sind jedoch möglichst geringe Massen von Vorteil, da hierdurch Komponentenbelastung und Materialermüdung reduziert werden können. Zudem können akustische Auffälligkeiten in dem Elektromotor während des Betriebes entstehen, insbesondere wenn große metallische Flächen angeregt werden, wozu auch ein Kühlelement wie ein Kühlrohr zählt.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Statorgehäuse sowie einen Elektromotor zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein Kühlen bei gleichzeitig reduziertem Bauraumbedarf erfolgen kann und zudem ein Entstehen von Schallwellen reduziert werden kann.
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 Statorgehäuse gemäß der Erfindung zur Aufnahme eines Stators zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine radial außen liegende Außenwand und eine beabstandet zu der Außenwand positionierte radial innen liegende Innenwand aufweist, wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand ein sich entlang einer Länge des Statorgehäuses erstreckender Freiraum ausgebildet ist, wobei in diesem Freiraum eine sich entlang der Länge des Statorgehäuses erstreckende Zwischenwand derart angeordnet ist, dass zwischen der Zwischenwand und der Innenwand ein erster Funktionsraum ausgebildet ist, welcher einen Kühlmediumdurchflussraum ausbildet, und dass zwischen der Zwischenwand und der Außenwand ein zweiter Funktionsraum ausgebildet ist, in welchem ein Dämpfungsmedium aufgenommen ist.
Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass die Kühlung des Stators unmittelbar in dem Statorgehäuse, welches den Stator an seiner Umfangsfläche umschließt, ausgebildet ist. Die Ausbildung eines Kühlmediumdurchflussraumes erfolgt durch die Anordnung einer Zwischenwand innerhalb des Statorgehäuses, welche den Freiraum zwischen der Innenwand und der Außenwand des Statorgehäuses in Funktionsräume unterteilen kann. Einer dieser Funktionsräume kann zum Durchfließen des Kühlmediums genutzt werden. Der weitere Funktionsraum dient dazu, ein Dämpfungsmedium aufzunehmen. Durch das Dämpfungsmedium kann eine Schallausbreitung durch Absorption von Luftschall verhindert werden. Dies ermöglicht eine deutliche Geräuschreduzierung. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können somit ohne eine Vergrößerung des erforderlichen Bauraumes zwei Funktionen erfüllt werden, sowohl eine Kühlung als auch eine Schalldämpfung. Sowohl die Innenwand als auch die Außenwand sind vorzugsweise jeweils zylinderförmig ausgebildet. Die Zwischenwand ist vorzugsweise ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Länge und den gesamten Umfang der Innenwand und der Außenwand des Statorgehäuses. Durch die Anordnung einer derartigen Zwischenwand innerhalb des Statorgehäuses ist eine effektive Nutzung des Freiraumes zwischen der Innenwand und der Außenwand des Statorgehäuses mit nur einem weiteren Bauteil, der Zwischenwand, möglich. Die beiden Funktionsräume sind unmittelbar benachbart zueinander ausgebildet und sind nur durch die Zwischenwand voneinander getrennt. Die beiden in dem Statorgehäuse ausgebildeten Funktionsräume erstrecken sich jeweils radial um den Stator herum. Als Kühlmedium kann vorzugsweise Wasser eingesetzt werden.
Die Zwischenwand weist bevorzugt eine Wellenform auf. Durch die Wellenform können Mäander gebildet werden, durch welche das Kühlmedium innerhalb des Kühlmediumdurchflussraumes axial entlang der Länge des Statorgehäuses hin- und herbewegt werden kann. Dadurch kann eine besonders effiziente Wärmeabführung durch das durch den Kühlmediumdurchflussraum strömende Kühlmedium erreicht werden.
Zur Bildung der Mäander kann es weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass sich die Wellenform der Zwischenwand entlang der Länge des Statorgehäuses ändern kann. Durch eine sich ändernde Wellenform kann das Kühlmedium möglichst viel hin- und herbewegt werden, so dass jeder Bereich des Statorgehäuses möglichst effizient von dem Kühlmedium durchströmt werden kann.
Eine Änderung der Wellenform kann beispielsweise dadurch ausgebildet werden, dass die Zwischenwand an einem ersten Ende des Statorgehäuses einen ersten Endabschnitt, an einem dem ersten Ende des Statorgehäuses gegenüberliegenden zweiten Ende des Statorgehäuses einen zweiten Endabschnitt und zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt einen Zwischenabschnitt aufweisen kann, wobei die Wellenform der Zwischenwand an dem ersten Endabschnitt und an dem zweiten Endabschnitt eine erste Formgebung und an dem Zwischenabschnitt eine sich von der ersten Formgebung unterscheidende zweite Formgebung aufweisen kann. Die Wellenform kann somit bevorzugt zwei unterschiedliche Formgebungen aufweisen, wobei an den beiden in axialer Richtung gesehenen Endabschnitten der Zwischenwand die Formgebung gleich ausgebildet sein kann und in dem Bereich zwischen den beiden Endabschnitten sich die Formgebung der Zwischenwand zu der Formgebung an den Endabschnitten unterscheiden kann. Durch die unterschiedliche Formgebung an den Endabschnitten im Gegensatz zu der Formgebung an dem Zwischenabschnitt kann das Kühlmedium immer jeweils seine Fließrichtung umkehren und somit zwischen den beiden Endabschnitten, durch den Zwischenabschnitt hindurch, hin- und herbewegt werden. Die beiden Endabschnitte erstrecken sich vorzugsweise jeweils nur über einen gleichen Bereich der Länge des Statorgehäuses. Der Zwischenabschnitt erstreckt sich hingegen vorzugsweise über einen Großteil der Länge, bevorzugt über mehr als 2/3 der Länge des Statorgehäuses.
Die Wellenform kann bevorzugt derart ausgebildet sein, dass die Wellenform entlang einer Umfangsfläche der Zwischenwand alternierend angeordnete erste, in Richtung der Innenwand gerichtete Wellenspitzen und zweite, in Richtung der Außenwand gerichtete Wellenspitzen aufweisen kann. Die Wellenspitzen sind somit radial gesehen bevorzugt abwechselnd in Richtung der Innenwand und in Richtung der Außenwand zeigend ausgebildet. Im Bereich der höchsten Erhöhung einer Wellenspitze kann die Zwischenwand unmittelbar an der Außenwand bzw. an der Innenwand anliegen.
Die Wellenspitzen können unterschiedliche Formen, insbesondere unterschiedlich ausgebildete Krümmungen und/oder Längen aufweisen. Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die erste Formgebung, welche an den beiden Endabschnitten der Zwischenwand ausgebildet ist, zweite in Richtung Außenwand gerichtete Wellenspitzen aufweisen kann, welche einen parallel zur Außenwand verlaufenden Abschnitt aufweisen. In diesem parallel zu Außenwand verlaufenden Abschnitt der Wellenspitzen kann das Kühlmedium aus der einen Wellenspitze des Kühlmediumdurchflussraumes einströmen, die Fließrichtung um 180° ändern und in eine benachbarte Wellenspitze des Kühlmediumdurchflussraumes wieder einströmen.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass die Zwischenwand im Bereich ihres ersten Endabschnitts und/oder im Bereich ihres zweiten Endabschnitts Öffnungen aufweist. Durch die Öffnungen in der Zwischenwand kann das Kühlmedium hindurchströmen, so dass die Öffnungen als Übertritte für das Kühlmedium dienen können. Die Öffnungen können insbesondere an den Flanken der Wellenform der Zwischenwand ausgebildet sein, so dass die Öffnungen vorzugsweise gerade nicht im Bereich der Spitzen der Wellenform ausgebildet sind. Bei einem Vorsehen von derartigen Öffnungen kann die Wellenform sowohl in den beiden Endabschnitten als auch im Zwischenabschnitt identisch ausgebildet sein, so dass dann die Wellenform entlang der Länge des Statorgehäuses vorzugsweise gleich ausgebildet ist und sich gerade nicht ändert.
Um eine positionssichere Anordnung der Zwischenwand innerhalb des Statorgehäuses erreichen zu können, kann die Zwischenwand mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an der Außenwand und/oder der Innenwand des Statorgehäuses befestigt sein. Insbesondere kann die Zwischenwand im Bereich der Wellenspitzen an der Außenwand und/oder an der Innenwand des Statorgehäuses stoffschlüssig verbunden sein. Durch eine stoffschlüssige Verbindung der Zwischenwand an der Innenwand kann erreicht werden, dass ein Überströmen der Wellenspitzen durch das Kühlmedium und damit ein seitliches Ausweichen verhindert werden kann und das Kühlmedium in seiner Führung verbleiben kann. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung, insbesondere eine Laserschweißverbindung oder eine Elektronenstrahlschweißverbindung, ausgebildet sein, wobei bei derartigen Schweißverbindungen ein besonders geringer thermischer Verzug erreicht werden kann, da der Energieeintrag in die zu schweißende Zwischenwand geringer und gleichzeitig konzentrierter erfolgen kann. Durch die Verwendung eines Laserschweißverfahrens können auch schwer zugängliche Stellen geschweißt werden. Ferner kann es auch möglich sein, dass die Zwischenwand durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden kann und auf die Innenumfangsfläche der Außenwand aufgespritzt sein kann.
Weiter ist es auch möglich, dass die Zwischenwand an der Innenwand und/oder der Außenwand mittels einer kraftschlüssigen Verbindung befestigt ist. Die kraftschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch ein Aufschrumpfen der Zwischenwand auf der Außenumfangsfläche der Innenwand erreicht werden.
Die Zwischenwand kann aus einem Metallmaterial oder aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Ist die Zwischenwand aus einem Metallmaterial ausgebildet, so kann die Zwischenwand beispielsweise mittels einer Schweißverbindung an der Innenwand und/oder der Außenwand befestigt sein, wodurch eine besonders hohe Verbindungsfestigkeit und eine besonders hohe Mediendichtheit erreicht werden kann. Ist die Zwischenwand aus einem Metallmaterial ausgebildet, kann dies beispielsweise ein Stahlmaterial sein. Bei der Verwendung eines Stahlmaterials können aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls entsprechend geringere Wandstärken bei der Zwischenwand vorgesehen sein und dadurch kann das Gewicht der Zwischenwand reduziert sein.
Alternativ ist es möglich, dass die Zwischenwand aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein kann. Durch die Verwendung eines Kunststoffmaterials kann ein besonders geringes Gewicht der Zwischenwand erreicht werden. Zudem kann bei der Ausbildung der Zwischenwand aus einem Kunststoffmaterial die Zwischenwand in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein.
Um gute Dämpfungseigenschaften erreichen zu können, ist das Dämpfungsmedium vorzugsweise aus einem Medium ausgebildet, das einen hohen viskoelastischen Anteil zur Dämpfung von Körperschall aufweist. Das Dämpfungsmedium kann bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem geschäumten Kunststoffmaterial, ausgebildet sein. Bei einem Dämpfungsmedium aus einem geschäumten Kunststoffmaterial kann zudem das Gewicht des Dämpfungsmaterials bei gleichzeitig guten Dämpfungseigenschaften reduziert sein.
Ferner erfolgt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mittels eines Elektromotors für ein Fahrzeug, welcher einen Stator und ein wie vorstehend beschriebenes aus- und weitergebildetes Statorgehäuse aufweist, in welchem der Stator aufgenommen ist, wobei das Statorgehäuse zwischen einem Lagerschild und einem Zwischengehäuse mit einem Getriebedeckel angeordnet ist, wobei der Lagerschild einen Kühlmediumeinlass zum Einströmen eines Kühlmediums in den Kühlmediumdurchflussraum des Statorgehäuses aufweist und wobei das Zwischengehäuse einen Kühlmediumauslass zum Ausströmen des von dem Kühlmediumeinlass durch den Kühlmediumdurchflussraum des Statorgehäuses strömenden Kühlmediums aufweist.
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 Explosionsdarstellung eines Elektromotors mit einem Statorgehäuse gemäß der Erfindung, und
2a - 2c schematische Schnittdarstellungen A-A, B-B, C-C entlang der Länge des in 1 gezeigten Statorgehäuses,
3 eine schematische Darstellung einer Abwicklung des in 1 gezeigten Statorgehäuses zusammen mit dem Lagerschild und dem Zwischengehäuse,
4a - 4c schematische Schnittdarstellungen A-A, B-B, C-C entlang des Umfangs des in 3 abgewickelt gezeigten Statorgehäuses,
5 eine schematische Darstellung eines Statorgehäuses gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
6 eine schematische Darstellung einer Abwicklung des in 5 gezeigten Statorgehäuses zusammen mit einem Lageschild und einem Zwischengehäuse, und
7a - 7c schematische Schnittdarstellungen A-A, B-B, C-C entlang des Umfangs des in 6 abgewickelt gezeigten Statorgehäuses.

1 zeigt in einer Explosionsdarstellung stark schematisiert dargestellt einen Elektromotor 100 bzw. einen Gehäuseaufbau eines Elektromotors 100. Dieser weist ein Statorgehäuse 200 auf, in welchem ein hier nicht gezeigter Stator aufgenommen ist. Verschlossen ist das Statorgehäuse 200 an einem ersten Ende 210 mittels eines Lagerschilds 300. An einem dem ersten Ende 210 gegenüberliegenden zweiten Ende 211 ist das Statorgehäuse 200 mittels eines Zwischengehäuses 400, an welchem ein Getriebedeckel 500 angeordnet werden kann, verschlossen.
Das Statorgehäuse 200 weist eine zylinderförmig ausgebildete Außenwand 212 und eine zylinderförmig ausgebildete Innenwand 213 auf. Die Außenwand 212 und die Innenwand 213 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die Außenwand 212 radial außen positioniert ist und die Innenwand 213 radial innen positioniert ist. Die Außenwand 212 umschließt damit die Innenwand 213. Sowohl die Außenwand 212 als auch die Innenwand 213 können aus einem Metallmaterial ausgebildet sein. Sowohl die Außenwand 212 als auch die Innenwand 213 erstrecken sich entlang der gesamten Länge L des Statorgehäuses 200, so dass sich die Außenwand 212 und die Innenwand 213 von dem ersten Ende 210 bis hin zu dem zweiten Ende 211 des Statorgehäuses erstrecken.
Die Außenwand 212 und die Innenwand 213 sind radial zueinander beabstandet angeordnet, so dass zwischen einer Innenumfangsfläche der Außenwand 212 und einer Außenumfangsfläche der Innenwand 213 ein Freiraum 214 ausgebildet ist.
Innerhalb des Freiraumes 214 ist eine Zwischenwand 215 angeordnet, wobei die Zwischenwand 215 in 1 teilweise gestrichelt dargestellt ist, da die Zwischenwand 215 unterhalb der Mantelfläche der Außenwand 212 liegt. Die Zwischenwand 215 ist zylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich ebenso wie die Außenwand 212 und die Innenwand 213 über die gesamte Länge L des Statorgehäuses 200.
Die Zwischenwand 215 ist innerhalb des Freiraumes 214 derart geformt und angeordnet, dass zwischen der Zwischenwand 215 und der Innenwand 213 ein erster Funktionsraum 216 ausgebildet ist, welcher einen Kühlmediumdurchflussraum ausbildet, und dass zwischen der Zwischenwand 215 und der Außenwand 212 ein zweiter Funktionsraum 217 ausgebildet ist, in welchem ein Dämpfungsmedium 218 aufgenommen ist. Die Zwischenwand 215 trennt die beiden Funktionsräume 216, 217 voneinander, so dass eine gegenseitige Beeinflussung der in den beiden Funktionsräumen 216, 217 angeordneten Medien ausgeschlossen werden kann.
Das Dämpfungsmedium kann ein Kunststoffmaterial sein, wobei das Dämpfungsmedium 218 vorzugsweise in Form eines Feststoffes in dem zweiten Funktionsraum 217 angeordnet ist, so dass der zweite Funktionsraum 217 vollständig von dem Dämpfungsmedium 218 ausgefüllt sein kann.
Wie insbesondere in 1 zu erkennen ist, ist die Zwischenwand 215 nicht geradlinig ausgebildet, sondern die Zwischenwand 215 weist eine Wellenform auf. Diese Wellenform ändert sich entlang der Länge L des Statorgehäuses 200, was insbesondere auch in den 2a bis 2c zu erkennen ist, in welchen Schnittdarstellungen an unterschiedlichen Positionen entlang der Länge L des Statorgehäuses 200 gezeigt sind.
Die Zwischenwand 215 kann in drei Abschnitte entlang der Länge L des Statorgehäuses 200 und damit entlang der Länge der Zwischenwand 215 in axialer Richtung unterteilt werden. Die Zwischenwand 215 weist einen ersten Endabschnitt 219, welcher an dem ersten Ende 210 des Statorgehäuses 200 ausgebildet ist, auf. Weiter weist die Zwischenwand 215 einen gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 220, welcher an dem zweiten Ende 211 des Statorgehäuses 200 ausgebildet ist, auf. Zwischen den beiden Endabschnitten 219, 220 erstreckt sich ein Zwischenabschnitt 221 der Zwischenwand 215. An den Endabschnitten 219, 220 weist die Wellenform der Zwischenwand 215 eine andere Ausgestaltung auf, als an dem Zwischenabschnitt 221, so dass die Wellenform der Zwischenwand 215 an dem ersten Endabschnitt 219 und an dem zweiten Endabschnitt 220 eine erste Formgebung und an dem Zwischenabschnitt 221 eine sich von der ersten Formgebung unterscheidende zweite Formgebung aufweist. An den beiden Endabschnitten 219, 220 ist die Formgebung damit gleich ausgebildet, wie insbesondere auch in die Schnittdarstellung in 2a - 2c zu erkennen ist.
Die Wellenform der Zwischenwand 215 ist derart ausgebildet, dass diese entlang der Umfangsfläche der Zwischenwand 215 alternierend angeordnete erste, in Richtung der Innenwand 213 gerichtete Wellenspitzen 222 und zweite, in Richtung der Außenwand 212 gerichtete Wellenspitzen 223 aufweist.
Wie in 2b zu erkennen ist, weisen im Bereich des Zwischenabschnitts 221 sowohl die ersten Wellenspitzen 222 als auch die zweiten Wellenspitzen 223 im Wesentlichen die gleiche Form und insbesondere die gleiche Steigung auf, so dass diese symmetrisch zueinander angeordnet sind.
Im Bereich der beiden Endabschnitte 219, 220 sind bis auf eine alle der zweiten Wellenspitzen 223 mit einem parallel zur Außenwand 212 verlaufenden Abschnitt 224 versehen. Die ersten Wellenspitzen 222 sind an den beiden Endabschnitten 219, 220 gleich zu den ersten Wellenspitzen 222 an dem Zwischenabschnitt 221 ausgebildet. Der Abschnitt 224 ist dadurch ausgebildet, dass zwei benachbart zueinander angeordnete zweite Wellenspitzen 223, wie sie im Bereich des Zwischenabschnitts 221 ausgebildet sind, im Bereich der beiden Endabschnitte 219, 220 zusammengefasst ausgebildet sind und ineinander überlaufen. Diese verbreiterten zweiten Wellenspitzen 223 an den beiden Endabschnitten 219, 220 sind an den beiden Endabschnitten 219, 220 versetzt bzw. verdreht zueinander ausgebildet.
Die Außenwand 212 und die Innenwand 213 sind jeweils aus einem Metallmaterial, insbesondere einem Stahlmaterial, ausgebildet.
Die Zwischenwand 215 kann ebenfalls aus einem Metallmaterial, insbesondere einem Stahlmaterial, ausgebildet sein. Ist die Zwischenwand 215 aus einem Metallmaterial ausgebildet, so kann diese über eine stoffschlüssige Verbindung 225, wie dies in 1 mit den Punkten angedeutet ist, an der Innenwand 213 befestigt sein. Die stoffschlüssige Verbindung 225 ist vorzugsweise eine Schweißverbindung. Die stoffschlüssige Verbindung 225 ist im Bereich der ersten, in Richtung Innenwand 213 zeigenden Wellenspitzen 222 ausgebildet. Bei einer Montage kann hier zunächst die Zwischenwand 215 auf der Außenumfangsfläche der Innenwand 213 angeordnet und durch die stoffschlüssige Verbindung 225 an der Innenwand 213 befestigt werden. Anschließend kann die Außenwand 212 auf der Zwischenwand 215 angeordnet werden.
Die Innenwand 213 und die Außenwand 212 können mittels eines Tiefziehverfahrens ausgebildet werden. Ist die Zwischenwand 215 ebenfalls aus einem Metallmaterial ausgebildet, kann die Wellenform mittels Walz- oder Rollprofilieren oder mittels eines Prägevorgangs an der Zwischenwand 215 ausgebildet werden. Danach kann die Zwischenwand 215 zu einem Zylinder gebogen werden und die Enden dieses Zylinders können stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Alternativ ist es möglich, dass die eine Wellenform aufweisende Zwischenwand 215 zuerst in die zylinderförmige Außenwand 212 eingelassen wird, so dass eine Baugruppe aus Außenwand 212 und Zylinderwand 215 ausgebildet wird. Diese Baugruppe kann dann erhitzt werden und auf die Außenumfangsfläche der Innenwand 213 aufgeschrumpft werden. Hierdurch kann eine kraftschlüssige und dichte Verbindung zwischen den ersten Wellspitzen 222 der Zwischenwand 215 und der Außenumfangsfläche der Innenwand 213 ausgebildet werden.
Ferner ist es auch möglich, dass die Zwischenwand 215 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Die Zwischenwand 215 ist dann vorzugsweise in Form einer eine Wellenform aufweisenden Kunststoffauflage gebildet, die beispielsweise in einem Spritzgussverfahren auf die Innenumfangsfläche der Außenwand 212 aufgebracht sein kann. Das Kunststoffmaterial der Zwischenwand 215 kann dann gleichzeitig das Dämpfungsmedium 218 mit ausbilden. Nach dem Spritzgussprozess kann die noch warme Außenwand 212 zusammen mit der warmen Schicht aus einem Kunststoffmaterial, welche sowohl die Zwischenwand 215 als auch das Dämpfungsmedium 218 bildet, auf die Außenumfangsfläche der kalten Innenwand 213 aufgeschrumpft werden.
Zum Einbringen eines Kühlmediums in den ersten Funktionsraum 216 weist der Lagerschild 300 einen Kühlmediumeinlass 310 auf, welcher mit dem ersten Funktionsraum 216 des Statorgehäuses 200 verbunden ist. An dem Zwischengehäuse 400 ist ein Kühlmediumauslass 410 ausgebildet, welcher mit dem ersten Funktionsraum 216 des Statorgehäuses 200 verbunden ist, so dass das durch den ersten Funktionsraum 216 strömende Kühlmedium über den Kühlmediumauslass 410 abgeführt werden kann.
3 zeigt eine Abwicklung des Statorgehäuses 200, der Innenwand 213 und der Zwischenwand 215 im Verbund, zusammen mit dem Lagerschild 300 und dem Zwischengehäuse 400, wobei hierbei die Durchströmung bzw. die Fließrichtung des Kühlmediums über den Kühlmediumeinlass 310 durch den als Kühlmediumdurchflussraum ausgebildeten ersten Funktionsraum 216 hin zu dem Kühlmediumauslass 410 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Durch den Abschnitt 224 im ersten Endabschnitt 219 und im zweiten Endabschnitt 220 werden Mäander gebildet, die zwei benachbarte erste Wellenspitzen 223 aus dem ersten Funktionsraum 216 endseitig miteinander verbinden. Das Kühlmedium, das aus dem ersten Funktionsraum 216 im Zwischenabschnitt 221 zwischen der ersten Wellenspitze 223 und der Innenwand 213 fließt, erfährt hier eine Richtungsumkehr um 180° und fließt in den Zwischenabschnitt 221 des ersten Funktionsraums 216 zurück zwischen der benachbarten ersten Wellenspitze 223 und der Innenwand 213.
In den 4a - 4c sind verschiedene Schnitte durch die in 3 gezeigte Abwicklung des Statorgehäuses 200 dargestellt, wobei hierbei die unterschiedlich ausgebildete Wellenform an den Endabschnitten 219, 220 und dem Zwischenabschnitt 221 des Statorgehäuses 200 gezeigt ist. Insbesondere die versetzte Anordnung der Wellenspitzen 222, 223 an den Endabschnitten 219, 220 und dem Zwischenabschnitt 221 des Statorgehäuses 200 ist hier zu erkennen.
Bei der in 5 gezeigten Ausgestaltung, weist die Zwischenwand 215 über die gesamte Länge L des Statorgehäuses 200 eine konstante Wellenform auf, so dass die Wellenform im Bereich der beiden Endabschnitte 219, 220 der Zwischenwand 215 gleich zu der Ausbildung der Wellenform im Bereich des Zwischenabschnitts 221 ist.
6 zeigt eine Abwicklung des in 5 gezeigten Statorgehäuses 200 zusammen mit einem Lagerschild 300, einem Zwischengehäuse 400, der Innenwand 213 und der Zwischenwand 215 des Statorgehäuses 200 im Verbund. Die Fließrichtung des Kühlmediums in anhand von Pfeilen dargestellt. Ausgehend vom Kühlmediumeinlass 310 fließt das Kühlmedium hinein in den ersten Funktionsraum 216 zwischen der zweiten Wellenspitze 223 und der Innenwand 213. Durch eine Öffnung 226 in der Zwischenwand 215, insbesondere in einer Flanke 227 der zweiten Wellenspitze 223 der Zwischenwand 215. fließt das Kühlmedium aus dem ersten Funktionsraum 216 heraus in den zweiten Funktionsraum 217. Hier dreht das Kühlmedium seine Fließrichtung um 180° und fließt durch eine Öffnung 226 an der Flanke 227 der benachbarten zweiten Wellenspitze 223 zurück in den ersten Funktionsraum 216.
Bei dieser Ausgestaltung ist ein Teil des zweiten Funktionsraums 217, in welchem das Kühlmedium einfließen kann, frei von dem Dämpfungsmedium 218, so dass das Dämpfungsmedium 218 nur in Teilbereichen des zweiten Funktionsraums 217 angeordnet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dämpfungsmedium 218 das Fließen des Kühlmediums blockiert. Beim fertigungstechnischen Einbringen des Dämpfungsmediums in den zweiten Funktionsraum 217 kann der vom Dämpfungsmedium freie Bereich in Form von Einlegern gewährleistet werden.
In den 7a - 7c sind verschiedene Schnitte durch die in 6 gezeigte Abwicklung des Statorgehäuses 200 dargestellt, wobei hierbei die Ausbildung der Öffnungen 226 an der Zwischenwand 215 im Bereich der beiden Endabschnitte 219, 220 der Zwischenwand 215 zu erkennen ist. Die Öffnungen 226 bilden Übertrittsbereiche für das Kühlmedium aus.
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: Elektromotor
200: Statorgehäuse
210: Erstes Ende
211: Zweites Ende
212: Außenwand
213: Innenwand
214: Freiraum
215: Zwischenwand
216: Erster Funktionsraum
217: Zweiter Funktionsraum
218: Dämpfungsmedium
219: Erster Endabschnitt
220: Zweiter Endabschnitt
221: Zwischenabschnitt
222: Erste Wellenspitze
223: Zweite Wellenspitze
224: Abschnitt
225: Verbindung
226: Öffnung
227: Flanke
300: Lagerschild
310: Kühlmediumeinlass
400: Zwischengehäuse
410: Kühlmediumauslass
500: Getriebedeckel
L: Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016216240 A1 [0003]

Claims

Statorgehäuse (200) zur Aufnahme eines Stators, mit einer radial außen liegenden Außenwand (212) und einer beabstandet zu der Außenwand (212) positionierten radial innen liegenden Innenwand (213), wobei zwischen der Außenwand (212) und der Innenwand (213) ein sich entlang einer Länge (L) des Statorgehäuses (200) erstreckender Freiraum (214) ausgebildet ist, wobei in diesem Freiraum (214) eine sich entlang der Länge (L) des Statorgehäuses (200) erstreckende Zwischenwand (215) derart angeordnet ist, dass zwischen der Zwischenwand (215) und der Innenwand (213) ein erster Funktionsraum (216) ausgebildet ist, welcher einen Kühlmediumdurchflussraum ausbildet, und dass zwischen der Zwischenwand (215) und der Außenwand (212) ein zweiter Funktionsraum (217) ausgebildet ist, in welchem ein Dämpfungsmedium (218) aufgenommen ist.
Statorgehäuse (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (215) eine Wellenform aufweist.
Statorgehäuse (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wellenform der Zwischenwand (215) entlang der Länge (L) des Statorgehäuses (200) ändert.
Statorgehäuse (200) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (215) an einem ersten Ende (210) des Statorgehäuses (200) einen ersten Endabschnitt (219), an einem dem ersten Ende (210) des Statorgehäuses (200) gegenüberliegenden zweiten Ende (211) des Statorgehäuses (200) einen zweiten Endabschnitt (220) und zwischen dem ersten Endabschnitt (219) und dem zweiten Endabschnitt (220) einen Zwischenabschnitt (221) aufweist, wobei die Wellenform der Zwischenwand (215) an dem ersten Endabschnitt (219) und an dem zweiten Endabschnitt (220) eine erste Formgebung und an dem Zwischenabschnitt (221) eine sich von der ersten Formgebung unterscheidende zweite Formgebung aufweist.
Statorgehäuse (200) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenform entlang einer Umfangsfläche der Zwischenwand (215) alternierend angeordnete erste in Richtung der Innenwand (213) gerichtete Wellenspitzen (222) und zweite in Richtung der Außenwand (212) gerichtete Wellenspitzen (223) aufweist.
Statorgehäuse (200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formgebung zweite in Richtung der Außenwand (212) gerichtete Wellenspitzen (223) aufweist, welche jeweils einen parallel zur Außenwand (212) verlaufenden Abschnitt (224) aufweisen.
Statorgehäuse (200) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (215) im Bereich ihres ersten Endabschnitts (219) und/oder im Bereich ihres zweiten Endabschnitts (220) Öffnungen (226) aufweist.
Statorgehäuse (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (215) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an der Außenwand (212) und/oder der Innenwand (213) befestigt ist.
Statorgehäuse (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (215) aus einem Metallmaterial oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
Statorgehäuse (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium (218) aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem geschäumten Kunststoffmaterial, ausgebildet ist.
Elektromotor (100) für ein Fahrzeug, mit einem Stator und einem nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildeten Statorgehäuse (200), in welchem der Stator aufgenommen ist, wobei das Statorgehäuse (200) zwischen einem Lagerschild (300) und einem Zwischengehäuse (400) mit einem Getriebedeckel (500) angeordnet ist, wobei das Lagerschild (300) einen Kühlmediumeinlass (310) zum Einströmen eines Kühlmediums in den in dem ersten Funktionsraum (216) des Statorgehäuses (200) ausgebildeten Kühlmediumdurchflussraum aufweist und wobei das Zwischengehäuse (400) einen Kühlmediumauslass (410) zum Ausströmen des von dem Kühlmediumeinlass (310) durch den Kühlmediumdurchflussraum des Statorgehäuses (200) strömenden Kühlmediums aufweist.