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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Gehäusekomponente.
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Stand der Technik
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Übliche durch ein Kühlmedium gekühlte elektrische Antriebsachsen können ein Systemgehäuse umfassen, welches im Inneren ein Statorgehäuse umfassen kann. Meist werden Gehäusekomponenten für die jeweils nötige Dimension extra angefertigt, wobei das Nutzen von universellen Größen der Gehäusekomponenten nur selten möglich ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Gehäusekomponente nach Anspruch 8.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser anzugeben, wobei Gehäusekomponenten zur Aufnahme der elektrischen Maschine, insbesondere des Statortopfes, mit vorbestimmten und einheitlichen Abmessungen anwendbar sind.
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Erfindungsgemäß umfasst die Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung einen Statortopf für einen Stator einer elektrischen Maschine; ein Systemgehäuse, von welchem der Statortopf zumindest bereichsweise umgebbar ist, wobei zumindest bereichsweise ein Hohlraum zwischen einer Außenseiten des Statortopfs und dem Systemgehäuse vorhanden ist, wobei der Statortopf eine universelle Dimension aufweist.
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Mit anderen Worten kann die Erfindung einen vereinheitlichten Statortopf für mit Kühlmedium gekühlte E-Achsen oder elektrische Antriebe bereitstellen oder betreffen.
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Der Statortopf ist im Systemgehäuse (je nach Länge des Systemgehäuses, was wiederum abhängig von der Länge es E-Motors ist) anbringbar/einrastbar. Da die Länge des Systemgehäuses projektabhängig variieren kann, bildet das Systemgehäuse entweder nur eine äußere Führung oder eine umlaufende Nut als eine Aufnahme für den Statortopf. Der Statortopf ist dabei das in Größe immer gleichbleibende Bauteil, wohingegen die Dimension des Systemgehäuses, insbesondere dessen Länge, je nach zu verbauendem Elektromotor (Rotor) variabel sein kann.
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Die Gehäusekomponente kann eine Gehäusebaugruppe sein oder umfassen. Der Statortopf kann vorteilhaft in das Systemgehäuse eingefasst, eingerastet und/oder integriert werden. Der Satortopf ist im Systemgehäuse (je nach Länge des Systemgehäuses, was wiederum abhängig von der Länge es E-Motors ist) anbringbar/einrastbar.
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Durch die universelle Dimension können Systemgehäuse mit vorbestimmten Größen genutzt werden und universelle Statortöpfe nutzen, die einfach in großen Stückzahlen produzierbar sind. Der Statortopf bleibt immer gleich groß/lang. Das Systemgehäuse kann jedoch in seiner Länge variieren, da es mit der projektabhängigen E-Motorlänge zusammen angepasst wird/werden kann.
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Auf diese Weise können vorteilhaft Kosten gespart werden, da für die elektrische Antriebsvorrichtung, vorteilhaft für eine elektrische Achse, wobei aber auch andere Antriebsaufbauten möglich sind, universelle Statortöpfe genutzt werden können, unabhängig von der tatsächlichen Dimension des Rotors und der elektrischen Maschine.
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Unter universeller Dimension kann eine für dieses Bauteil üblicherweise gängige Dimension verstanden werden, etwa eine Länge von 50 cm, 80 cm oder 100 cm.
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Die Antriebsvorrichtung kann die elektrische Maschine umfassen, etwa eine elektrische Achse sein, wobei das Systemgehäuse, etwa als ein Außendeckel geformt, dabei die elektrische Maschine abdecken kann. Der Stator mit seinen Wicklungen kann in den Statortopf eingesetzt sein. Den Statortopf kann ringsum ein Kühlkanal, insbesondere der Hohlraum, mit einem Kühlmittel, etwa Wasser, umlaufen.
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Die Antriebsvorrichtung kann auch eine wassergekühlte elektrische Antriebsachse mit einem Systemgehäuse umfassen, welches im Inneren ein Statorgehäuse umfassen kann.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Gehäusekomponenten kann sein, dass durch die mögliche hohe Stückzahl des vereinheitlichten (universellen) Statortopfs Kosten gespart werden können. Der Statortopf und/oder Außendeckel können dabei mit variantenübergreifender gleicher Länge bereitgestellt werden.
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Zudem könnte im Falle der kürzeren Varianten ein Ende des Statortopfs und/oder Außendeckels mit dem Systemgehäuse einrasten bzw. auch am Innendurchmesser geführt werden, um mehr Steifigkeit im Gesamtsystem zu erreichen.
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Das Systemgehäuse oder Außendeckel und/oder der Statortopf kann eine Presspassung jeweils am Innen- und/oder Außendurchmesser umfassen. Das Systemgehäuse kann dabei an dem Statortopf fixiert werden oder der Statortopf im Systemgehäuse, wobei das Systemgehäuse mit beispielsweise einer Nut an einem Randbereich des Statortopfs diesen in sich einrasten lassen kann, wenn das Systemgehäuse auf dem Statortopf angeordnet wird oder der Statortopf im Systemgehäuse eingerastet wird.
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Bei der Presspassung kann auch ein Drehmoment auf das Gehäuse abgestützt werden, das durch die Kräfte in der elektrischen Maschine entstehen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente ist der Hohlraum als Kühlkanal für ein Kühlmittel ausgeformt.
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Der Hohlraum kann mit einem O-Ring abgedichtet sein, vorzugsweise gegenüber einem Bereich, an welchem der Außendeckel am Statortopf befestigt sein kann, etwa an einem Einrastmechanismus.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente umläuft der Kühlkanal den Statortopf ringsum.
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Der Statortopf kann einfach und nach vorbestimmter Größe in einem Fließpressverfahren Gießverfahren, Tiefziehverfahren, aus dem Vollen gefräst oder beispielsweide durch 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente weist der Außendeckel und/oder der Statortopf eine vorbestimmte Länge, etwa die Länge eines Elektromotors, wie beispielsweise 120 mm, 150 mm, 200 mm, 240 mm oder 270 mm auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente umfasst das Systemgehäuse einen Vorsprung und/oder einen Einrastmechanismus, mit welchem der Statortopf am Systemgehäuse einrastbar ist.
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Durch den Einrastmechanismus kann das Systemgehäuse, etwa als Außendeckel, vorteilhaft fest und einfach am Statortopf befestigt werden und umgekehrt. Der Einrastmechanismus kann eine Rast- und/oder Schnappverbindung zwischen Systemgehäuse und Statortopf umfassen.
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Der Einrastmechanismus kann eine in die Innenfläche am Systemgehäuse eingedrehte Rille umfassen und der Statortopf dort einrasten, um mehr Steifigkeit im Gesamtsystem zu erzeugen. Es kann auch eine Nutzung dieser ringförmigen Vertiefung im Systemgehäuse als Klebenut erfolgen, wobei eine derartige ringförmige Vertiefung im Systemgehäuse umfasst sein kann und einen Kleber umfassen kann. Diese (Aufnahme)nut im Systemgehäuse kann mit Klebstoff befüllt werden, wodurch ein Dichtring entfallen kann, da die Dichtwirkung durch die Klebeverbindung gegeben sein kann. Der Klebstoff kann eventuelle Relativbewegungen (z.B. durch unterschiedliche Längenausdehnungskoeffizienten der Bauteile) zwischen Statortopf und Systemgehäuse ausgleichen.
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Bei dem Systemgehäuse mit der ringförmigen Vertiefung kann auch ein Drehmoment auf das Gehäuse abgestützt werden und kann die Verklebung als Abdichtung des Kühlwassermantels dienen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente umfasst der Statortopf einen Fließpresstopf oder ist als Fließpresstopf hergestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehäusekomponente ist diese als ein modulares System ausgefertigt.
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Das Systemgehäuse oder ein Außendeckel können den Statortopf oder umlaufen oder umschließen.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung ein Bereitstellen eines Statortopfs für einen Stator einer elektrischen Maschine; sowie ein Bereitstellen eines Systemgehäuses, von welchem der Statortopf zumindest bereichsweise umgebbar ist, wobei zumindest bereichsweise ein Hohlraum zwischen einer Außenseiten des Statortopfs und dem Systemgehäuse vorhanden ist, wobei der Statortopf eine universelle Dimension aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Statortopf in einem Fließpressverfahren in einer vorbestimmten Einheitsgröße hergestellt.
das Systemgehäuse kann bei der Herstellung entsprechend der E-Motorlänge anpasst werden/sein.
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Die Gehäusekomponente kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Ansicht einer Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
- 3 eine Blockbilddarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Gehäusekomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Gehäusekomponente 10 für eine elektrische Antriebsvorrichtung umfasst einen Statortopf ST für einen Stator einer elektrischen Maschine; ein Systemgehäuse AD, von welchem der Statortopf ST zumindest bereichsweise umgebbar ist, wobei zumindest bereichsweise ein Hohlraum H zwischen einer Außenseiten des Statortopfs ST und dem Systemgehäuse AD vorhanden ist, wobei der Statortopf ST eine universelle Dimension aufweist.
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Der Hohlraum H kann als Kühlkanal für ein Kühlmittel ausgeformt sein. Die 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt, wobei der gezeigte Hohlraum H den Statortopf ringsum umlaufen kann.
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Der Statortopf kann eine vorbestimmte Länge aufweisen etwa für eine Länge von 240 mm.
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Das Systemgehäuse AD kann einen Vorsprung und/oder einen Einrastmechanismus, etwa als eine Einrastnut EN umfassen, etwa am rechten Rand und außerhalb des O-Rings R, wobei der O-Ring R den Innenbereich mit dem Hohlraum H von einer Umgebung des Systemgehäuses und damit der elektrischen Maschine mit dem Stator abdichten kann. Das Systemgehäuse AD kann daher den Statortopf ST abdecken oder in sich einfassen, wobei zu einer Fixierung des Statortopfes ST dieser in die Einrastnut EN einrasten kann, wobei die Einrastnut an einen Rand des Statortopfs ST angeformt sein kann, vorteilhaft derart dass noch ein axialer Spalt zwischen dem Statortopf ST und dem Systemgehäuse AD an der Einrastnut EN vorhanden bleibt (nicht gezeigt). Die Einrastnut EN kann Innen, Außen oder mit einer beidseitigen Passung zwischen Systemgehäuse und Statortopf realisiert werden, welche auch zum Verkleben der beiden Bauteile (Statortopf und Systemgehäuse) und zum Abdichten von Nass- und Trockenraum (der Kühlbereich im Hohlraum H ist in diesem Fall als Nassraum und der Bereich der elektrischen Maschine als Trockenraum zu verstehen) verwendet werden kann. In dieser Nut EN kann axial (in Bildrichtung von links nach rechts, also entlang einer Länge des Statortopfs) etwas Luft oder ggf. ein geeigneter Kleber zwischen dem Systemgehäuse und dem Statortopf vorhanden sein, um ggf. Längenausdehnungen beider oder eines von beiden ausgleichen zu können. Ein ggf. geeigneter Kleber in der Einrastnut EN kann die Abdichtfunktion des O-Rings R übernehmen.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Gehäusekomponente für eine elektrische Antriebsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der 2 wird eine ähnliche Gehäusekomponente gezeigt, wie in der 1, wobei das Systemgehäuse der 2 länger sein kann, etwa 100 cm, wobei die Version in der 1 ein Systemgehäuse AD mit einer Länge von beispielsweise 80 cm zeigt. Nach der 2 kann sich das Systemgehäuse AD in einer Längsrichtung über den Statortopf ST hinaus erstrecken und etwa im Inneren eine Hohlbereich bilden, welcher aber vom Hohlraum H mit dessen Kühlmittel abgedichtet sein kann, vorzugsweise auch durch den O-Ring R. Auf diese Weise kann der Statortopf mit einer universellen Länge genutzt werden, da dieser stets gleich lang sein kann.
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3 zeigt eine Blockbilddarstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Gehäusekomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Gehäusekomponente erfolgt ein Bereitstellen S1 eines Statortopfs für einen Stator einer elektrischen Maschine; und ein Bereitstellen S2 eines Systemgehäuses, von welchem der Statortopf zumindest bereichsweise umgebbar ist, wobei zumindest bereichsweise ein Hohlraum zwischen einer Außenseiten des Statortopfs und dem Systemgehäuse vorhanden ist, wobei der Statortopf eine universelle Dimension aufweist. Der Statortopf kann durch ein Fließpressen, Gießen, Tiefziehen, aus dem Vollen Fräsen, 3D-Drucken,oder anderer Verfahren hergestellt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007022070 A1 [0003]
