DE102019216567A1

DE102019216567A1 - Elektrische Maschine umfassend eine Kühlhülse

Info

Publication number: DE102019216567A1
Application number: DE102019216567.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Öfner; Thilo Heinlein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Es wird ein eine elektrische Maschine (1) umfassend eine Kühlhülse (3) vorgeschlagen, bei der die Kühlhülse (3) in einem als Hohlzylinder ausgeführten Rohr (4) angeordnet ist, in dem die elektrische Maschine (1) eingebracht ist, wobei die Kühlhülse (3) Teil eines ersten Kühlkreislaufs ist und derart ausgeführt und angeordnet ist, dass im als Hohlzylinder ausgeführten Rohr (4) ein spiralförmig umlaufender Kanal (7) entsteht, welcher Teil eines zweiten Kühlkreislaufs ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine umfassend eine Kühlhülse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Elektrische Maschinen sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt und umfassen einen Rotor und einen Stator. In der Fahrzeugtechnik werden elektrische Maschinen beispielsweise in elektrische Antriebseinheiten integriert, welche ein Getriebe aufweisen, das als Wandler des von der elektrischen Maschine zur Verfügung gestellten Drehmomentes dient und eine Anpassung der Drehzahl der elektrischen Maschine an die Gegebenheiten des Fahrzeugs vornimmt. Hierbei sind Rotor, Stator und Getriebeteil in einem Gehäuse angeordnet, welches die Wärmeabfuhr der thermisch belasteten Bauteile unterstützt. Zur Kühlung ist bekannt über durch Gusstechnologie hergestellte Kühlkanäle eine Kühlflüssigkeit im Gehäuse zu führen.
Aus der DE 10 2016 218 154 A1 der Anmelderin ist eine elektrische Antriebseinheit mit einer in einem Motorgehäuse angeordneten elektrischen Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator und einem in einem Getriebegehäuse angeordneten und von der elektrischen Maschine angetriebenen Getriebe bekannt. Hierbei ist eine Kühlhülse vorgesehen, welche nach radial außen einen Hohlraum für ein Kühlmittel durch einen spiralförmig umlaufenden Steg zwischen sich und dem umgebenden Motorgehäuse bildet. Die bekannte Kühlhülse weist einen Haltesteg auf, der zwischen zwei Motorgehäuseteilen einspannbar ausgebildet ist. Der Stator wird zur Montage noch ohne Wicklung in die Kühlhülse eingebracht, welche eine äußere Oberfläche aufweist, auf der das Kühlmittel spiralförmig in Form einer durch einen Steg gebildeten Wendel um die Kühlhülse herum geführt werden kann. Nach der Montage der Wicklungen in das Statorpaket, wird die Kühlhülse mit dem gewickelten Statorpaket in das Motorgehäuse der elektrischen Maschine eingebracht, so dass sich durch den spiralförmig umlaufenden Steg zwischen der Außenseite der Kühlhülse und der Innenseite des Motorgehäuses ein Hohlraum bildet, welcher durch den radialen Abstand zwischen Kühlhülse und Gehäuseinnenwand erreicht wird. Zur Kühlung der elektrischen Antriebseinheit fließt ein Kühlmittel zwischen der Kühlhülse und der umgebenden Gehäusewand spiralförmig um die Kühlhülse.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlsysteme für elektrische Maschinen können in nachteiliger Weise oft Undichtigkeiten aufweisen; zudem erweist sich oft die erzielbare Kühlleistung als nicht ausreichend.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine umfassend eine Kühlhülse anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird eine elektrische Maschine umfassend eine Kühlhülse vorgeschlagen, wobei die Kühlhülse in einem als Hohlzylinder ausgeführten Rohr angeordnet ist, in dem die elektrische Maschine eingebracht ist, und wobei die Kühlhülse Teil eines ersten Kühlkreislaufs ist und derart ausgeführt und angeordnet ist, dass im als Hohlzylinder ausgeführten Rohr ein spiralförmig umlaufender Kanal entsteht, welcher Teil eines zweiten Kühlkreislaufs ist. Dabei ist die radial betrachtet innere Wand des Rohres Teil des umlaufenden Kanals und begrenzt diesen radial nach innen und die radial betrachtet äußere Wand des Rohres ist ebenfalls Teil des umlaufenden Kanals und begrenzt diesen radial nach außen. Damit bilden die beiden Wände des Rohres zusammen mit der Kühlhülse zwei Kühlkreisläufe.
Die Kühlhülse ist vorzugsweise mittels Hydroforming hergestellt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption entstehen zwei voneinander getrennte und unabhängig regelbare bzw. steuerbare Kühlkreisläufe, welche bei Bedarf zur Reduzierung der Temperatur der elektrischen Maschine geschalten werden können. Auf diese Weise können Temperaturspitzen schnell abgebaut werden.
Die axiale Länge der Kühlhülse entspricht im Wesentlichen der axialen Länge des Stators der elektrischen Maschine, wobei die Kühlhülse axial betrachtet abwechselnd an der radial betrachtet inneren und an der radial betrachtet äußeren Wand des Rohres über eine definierte Länge anliegt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1: Eine Schnittansicht eines Teiles einer erfindungsgemäß ausgeführten elektrischen Maschine; und
2: Eine Draufsicht der elektrischen Maschine gemäß 1, wobei 1 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A ist.

Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf die beigefügte 1 umfasst eine elektrische Maschine 1, deren Stator mit 2 bezeichnet ist, eine Kühlhülse 3, welche in einem als Hohlzylinder ausgeführten Rohr 4, in dem die elektrische Maschine 1 eingebracht ist, angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist die Kühlhülse 3 Teil eines ersten Kühlkreislaufs, dessen Anschlüsse mit den Bezugszeichen 5 versehen sind, und derart ausgeführt und angeordnet, dass im als Hohlzylinder ausgeführten Rohr 2 ein spiralförmig umlaufender Kanal 7 entsteht, welcher Teil eines zweiten Kühlkreislaufs ist und dessen Anschlüsse mit 6 bezeichnet sind. Der spiralförmig umlaufende Kanal 7 wird durch die radial betrachtet innere und radial betrachtet äußere Wand des als Hohlzylinder ausgeführten Rohres 2 und die Kühlhülse 3 gebildet.
Die axiale Länge der Kühlhülse 3 entspricht im Wesentlichen der axialen Länge des Stators 2 der elektrischen Maschine 1. Erfindungsgemäß liegt die Kühlhülse 3 axial betrachtet abwechselnd an der radial betrachtet inneren und an der radial betrachtet äußeren Wand des als Hohlzylinder ausgeführten Rohres 4 über jeweils eine definierte Länge. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel verläuft die Kühlhülse 3 in radialer Richtung sinusförmig, im Rahmen weiterer Ausgestaltungen kann der Verlauf beispielsweise rechteckig sein.
Durch die erfindungsgemäß erzielbare Entstehung von zwei voneinander getrennten und unabhängig regelbaren bzw. steuerbaren Kühlkreisläufen, kann die Kühlung der elektrischen Maschine 1 optimiert werden. Beispielsweise kann bei Temperaturspitzen zusätzlich zu einem der Kühlkreisläufe auch der andere Kühlkreislauf geschaltet werden. Ferner kann bei Ausfall eines der Kühlkreisläufe die Kühlung der elektrischen Maschine gewährleistet werden, wodurch Schäden vermieden werden. Des Weiteren resultiert die erfindungsgemäße Konzeption in einer sehr kompakten Bauweise.
Das als Hohlzylinder ausgebildete Rohr 4 kann durch zwei einzelne Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet werden, welche abschließend abgedichtet werden müssen. Der Durchmesserunterschied muss dabei auf die radialen Abmessungen der Kontur der Kühlhülse abgestimmt werden, so dass das innere Rohr innen an der Kühlhülse 3 anliegt bzw. verpresst werden kann und das äußere Rohr außen an der Kühlhülse 3 anliegt bzw. verpresst werden kann. Die Schichten inneres Rohr, Kühlhülse 3 und äußeres Rohr können dann zu einem Bauteil zusammengefügt werden.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Stator
3: Kühlhülse
4: Rohr
5: Anschluss des ersten Kühlkreislaufs
6: Anschluss des zweiten Kühlkreislaufs
7: spiralförmig umlaufender Kanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016218154 A1 [0003]

Claims

Elektrische Maschine (1) umfassend eine Kühlhülse (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlhülse (3) in einem als Hohlzylinder ausgeführten Rohr (4) angeordnet ist, in dem die elektrische Maschine (1) eingebracht ist, wobei die Kühlhülse (3) Teil eines ersten Kühlkreislaufs ist und derart ausgeführt und angeordnet ist, dass im als Hohlzylinder ausgeführten Rohr (4) ein spiralförmig umlaufender Kanal (7) entsteht, welcher Teil eines zweiten Kühlkreislaufs ist.
Elektrische Maschine (1) umfassend eine Kühlhülse (3), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlhülse (3) mittels Hydroforming hergestellt ist.
Elektrische Maschine (1) umfassend eine Kühlhülse (3), nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der Kühlhülse (3) im Wesentlichen der axialen Länge des Stators (2) der elektrischen Maschine (1) entspricht.
Elektrische Maschine (1) umfassend eine Kühlhülse (3), nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlhülse (3) axial betrachtet abwechselnd an der radial betrachtet inneren und an der radial betrachtet äußeren Wand des als Hohlzylinder ausgeführten Rohres (2) über jeweils eine definierte Länge anliegt.