DE102022108371A1

DE102022108371A1 - Elektromotor und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen Elektromotor und Wassersportgerät mit einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102022108371A1
Application number: DE102022108371.3A
Authority: DE
Inventors: Timo Frankowiak
Original assignee: WBV Weisenburger Bau Verwaltung GmbH
Current assignee: WBV Weisenburger Bau Verwaltung GmbH
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2023194033A1; EP4352860A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Gehäuse (800) mit einer in Richtung einer Längsachse (L) ausgerichteten Welle (604) und mit einer Innenwandung (801) und einer darum herum angeordneten Außenwandung (802), zwischen denen zumindest ein Abschnitt eines Kühlmittelkanals (601) für einen Kühlmittelfluss verläuft, und mit einem im Inneren des Gehäuses (800) angeordneten Rotor (606) und einem Stator (607), wobei zwischen der Innenwandung (801) und der Außenwandung (802) in Richtung der Längsachse (L) ausgerichtete Rippen (803) angeordnet sind, die seitliche Wandungen des Abschnitts des Kühlmittelkanals (601) ausbilden, und zumindest eine Rippe (803) weist einen Durchbruch (804) auf, der den Kühlmittelfluss von einer Seite der zumindest einen Rippe (803) zu einer anderen Seite der zumindest einen Rippe (803) gestattet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für den Elektromotor wie auch ein Wassersportgerät mit dem Elektromotor.
Wassersportgeräte in Form von Surfboards sind im Stand der Technik natürlich bekannt. Beispielsweise ist in der DE 10 2015 103 503.0 ein Surfboard mit einem Elektromotor offenbart.
Zur Erhöhung der Leistung der Elektromotoren mit einem Controller sind Kühlsysteme im Stand der Technik bekannt. In der CN 205738032 U wird Wasser aus dem Wasserstrom eines Jetantriebs abgezweigt und zur Kühlung des Controllers benutzt. Das Kühlsystem ist jedoch nicht zur Kühlung der Wicklungen des Elektromotors geeignet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor zur Verfügung zu stellen, der besonders leistungsfähig und dennoch kostengünstig herstellbar ist.
Es ist in einem zweiten Aspekt Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Elektromotors zur Verfügung zu stellen.
In einem dritten Aspekt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wassersportgerät mit einem solchen Elektromotor zur Verfügung zu stellen.
In ihrem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen eingangs genannten Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
Der erfindungsgemäße Elektromotor umfasst ein Gehäuse mit einer in Richtung einer Längsachse ausgerichteten Welle und mit einer vorzugsweise zylindrischen Innenwandung und einer vorzugsweise konzentrisch um die Innenwandung angeordneten Außenwandung und zumindest einem zwischen der Innenwandung und der Außenwandung verlaufenden Abschnitt eines Kühlmittelkanals für einen Kühlmittelfluss und mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Rotor, der vorzugsweise rotationsfest mit der Welle verbunden ist, und einem Stator, der vorzugsweise rotationsfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Erfindungsgemäß sind zwischen der Innenwandung und der Außenwandung in Richtung der Längsachse vorzugsweise parallel zur Längsachse ausgerichtete Rippen angeordnet, die den Kühlkanal mitausbilden. Vorzugsweise begrenzen die Rippen den Abschnitt des Kühlkanals seitlich entlang des Umfangs des Gehäuses, während der Kühlkanal nach radial außen durch die Außenwandung und nach radial innen durch die Innenwandung begrenzt wird, und zumindest eine Rippe weist einen Durchbruch auf, der den Kühlmittelfluss von einer Seite der einen Rippe zu einer anderen Seite der einen Rippe gestattet.
Unter einer Rippe ist hier eine Form zu verstehen, die in einer Längsrichtung, die vorzugsweise mit der Längsachse des Elektromotors zusammenfällt, eine Ausdehnung aufweist, die um ein Mehrfaches, insbesondere 10- bis 50faches größer als eine Ausdehnung entlang einer Breite, die vorzugsweise mit einer Ausdehnung in Umfangsrichtung des Gehäuses zusammenfällt, und einer Höhe, die vorzugsweise mit einer Ausdehnung entlang der radialen Ausdehnung des Gehäuses zusammenfällt, ist. Die Rippen sind vorzugsweise gerade ausgebildet und verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Es sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, in denen die Rippen gekrümmt sind und vorzugsweise dennoch einen entlang der Längsausdehnung gleichbleibenden Abstand zueinander aufweisen. Die Rippen weisen vorzugsweise entlang ihrer Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf, der viereckig, vorzugsweise quadratisch mit jeweils einer äußeren und einer inneren Kantenkrümmung die einer Krümmung von Innenwandung und Außenwandung angepasst ist.
Unter einer Wandung ist hier eine Form zu verstehen mit einer gegenüber ihrer Länge und Breite, die beim Gehäuse vorzugsweise mit dem Umfang zusammenfällt, deutlich geringeren Höhe. Die Höhe der Wandung liegt vorzugsweise zwischen 1/10 bis 1/50 ihrer Länge und/oder ihrer Breite. Die Wandung weist vorzugsweise entlang ihrer Ausdehnung, abgesehen von Bereichen, in denen sie mit den Rippen in Kontakt kommt, eine gleichbleibende Höhe auf.
Vorzugsweise verläuft der Kühlmittelfluss entlang der einen Seite der einen Rippe, vorzugsweise jeder Rippe, in Richtung der Längsachse und entlang der anderen Seite der einen Rippe, vorzugsweise jeder Rippe, entgegen der Richtung der Längsachse oder umgekehrt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von in Richtung der Längsachse ausgerichteten Rippen zwischen Innen- und Außenwandung, die sich vorzugsweise über die ganze Höhe zwischen Innen- und Außenwandung erstrecken, werden entlang des Umfanges zwischen den Rippen Kammern ausgebildet, die mittels in die Rippen eingeformter Durchbrüche miteinander kühlmittelleitend verbunden sind und so zusammen einen Abschnitt eines Kühlmittelkanals für einen Kühlmittelfluss ausbilden. Begrenzungen einer Kammer werden durch die eine Rippe und eine benachbarte Rippe und die Innenwandung und die Außenwandung ausgebildet. Die Kammern sind im Querschnitt ringsegmentförmig ausgeformt.
Vorzugsweise ist beinahe das gesamte Gehäuse mit Kühlmittel durchlaufen. Das Kühlmittel durchläuft vorzugsweise den gesamten Raum, bis auf die Rippen, zwischen Innen- und Außenwandung, so dass der im Inneren des Gehäuses angeordnete Rotor und der Stator, die während des Betriebs Wärme entwickeln, besonders effektiv kühlbar sind. Günstigerweise ist das Gehäuse aus Aluminium oder Stahl gefertigt, die besonders gut wärmeleitend sind.
Günstigerweise schlängelt sich der Abschnitt des Kühlmittelkanals mäanderförmig entlang einer Umfangsrichtung des Gehäuses. Der Abschnitt des Kühlmittelkanals umläuft das Gehäuse bevorzugt vollständig.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse in einem wellenseitigen Ende mit einem wellenseitigen Lagerdeckel abgeschlossen, durch den ein Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang geführt sind, die mit dem Abschnitt des Kühlmittelkanals kühlmittelleitend in Verbindung stehen. Günstigerweise stellen Kühlmitteleingang und Kühlmittelausgang die Verbindung zu dem von außen zugeführten Kühlmittel her, um den Wärmeabtransport zu ermöglichen. Der Kühlmitteleingang ist vorzugsweise über einen Kühlmittelschlauch mit einer Kühlmittelquelle und der Kühlmittelausgang ist vorzugsweise über einen Kühlmittelschlauch mit einer Kühlmittelsenke verbunden. Das über den Kühlmitteleingang in den Abschnitt des Kühlkanals eintretende Kühlmittel nimmt während des Betriebs die vom Elektromotor produzierte Wärme auf und transportiert sie über den Kühlmittelausgang ab. Das Kühlmittelsystem kann offen sein, es kann sich jedoch auch um einen Kühlmittelkreislauf handeln.
Besonders bevorzugt ist das Gehäuse an einem wellenabseitigen Ende mit einem wellenabseitigen Lagerdeckel abgeschlossen, der vorzugsweise einen Kühlmittelzulauf in einen und einen Kühlmittelablauf aus einem Bypass aufweist. Der Bypass kann ein weiterer Abschnitt des Kühlmittelkanals sein. Der Abschnitt des Kühlmittelkanals, der in dem Gehäuse verläuft, und der weitere Abschnitt des Kühlmittelkanals, der durch den Bypass gebildet wird, bilden zusammen den Kühlmittelkanal des Elektromotors aus, der vorzugsweise über den Kühlmitteleinlass und -auslass mit einer Kühlmittelzufuhr von und einer Kühlmittelabfuhr nach außen verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Weitergestaltung der Erfindung weist der Elektromotor eine Kühlplatte auf, die gehäuseaußenseitig unmittelbar auf dem wellenabseitigen Lagerdeckel angeordnet ist und zwischen denen der Bypass eingeformt ist. Der Bypass kann ausschließlich in den wellenabseitigen Lagerdeckel oder ausschließlich in die Kühlplatte oder in beide Bauteile eingeformt sein. Die Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Elektromotors macht von der Idee Gebrauch, den Abschnitt des Kühlmittelkanals, der sich im Gehäuse befindet, aus dem Gehäuse herauszuführen und einen weiteren Abschnitt des Kühlkanals durch einen Bypass auszubilden, der zwischen einer Kühlplatte und einem wellenabseitigen Lagerdeckel angeordnet ist, wobei die Kühlplatte vorzugsweise als separates Bauteil außen auf dem Lagerdeckel aufgebracht ist. Die Kühlplatte und der Lagerdeckel werden miteinander verschraubt oder verklemmt und mittels einer vorzugsweise außen in den wellenabseitigen Lagerdeckel eingefrästen Nut, in die eine Abdichtung eingebracht ist, kühlmitteldicht miteinander verbunden. Die Kühlplatte und der Lagerdeckel können auch anderweitig miteinander verbunden sein, beispielsweise können beide miteinander verklebt sein. Bei dieser Ausführungsform kann gegebenenfalls auf eine zusätzliche Abdichtung verzichtet werden.
Vorzugsweise sind auch Innenwandung und Außenwandung kühlmitteldicht mit dem Lagerdeckel verbunden, so dass der gesamte Kühlmittellauf entlang des Kühlkanals in dem Gehäuse und durch den Bypass hindurch kühlmitteldicht ist und so das Innere des Gehäuses gegen das Kühlmittel abgedichtet ist und auch der Controller, entlang dem der Bypass verläuft, kühlmitteldicht vor dem Kühlmittel des Bypasses geschützt ist.
Vorzugsweise weist der Elektromotor einen Controller auf, und der Bypass verläuft entlang des Controllers. Dadurch wird die sich im Controller in Betrieb entwickelnde Wärme durch das durch den Bypass strömende Kühlmittel abtransportiert.
Besonders bevorzugt kann der Controller eine Leiterplatine aufweisen, auf deren gehäusezugewandten Seite MOSFETs angeordnet sind, die direkt auf einer Außenseite der Kühlplatte anliegen. Bei Controllern sind die im Wesentlichen Wärme entwickelnden Bauteile die MOSFETs, die von den anderen elektrischen Bauteilen des Controllers etwas separiert auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatine angeordnet werden und die direkt an der Kühlplatte anliegen können, so dass die sich dort entwickelnde Wärme besonders gut über den Kühlmittellauf abgeleitet werden kann.
Besonders bevorzugt ist ein Axialwellenlager in dem wellenseitigen Lagerdeckel angeordnet.
Das Axialwellenlager ist dafür vorgesehen, die Axiallast, die beispielsweise durch einen Impeller erzeugt wird, durch das Gehäuse in beispielsweise ein Wassersportgerät zu leiten, so dass der Vorschub nicht durch den Elektromotor selbst durchgeleitet wird, sondern über das Gehäuse außen abgeleitet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der wellenseitige Lagerdeckel radial außenseitig wellenseitige Ösen und der wellenabseitige Lagedeckel radial außenseitig wellenabseitige Ösen auf, und die Außenwandung weist radial außenseitig röhrenförmige Schlaufen auf, und durch die Ösen hindurch sind Haltemittel in offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen eingeführt. Vorzugsweise weisen die offenen Enden Innengewinde auf, und die Haltemittel sind als in die Innengewinde eingeschraubte Schrauben ausgebildet.
Des Weiteren sind günstigerweise die Wicklungen des Stators direkt neben der Innenwandung angeordnet, so dass sich die im Elektromotor selbst entwickelnde Wärme besonders gut ableiten lässt.
Die Aufgabe wird in ihrem zweiten Aspekt durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 13 erfüllt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Gehäuses für einen der oben beschriebenen Elektromotoren. Umgekehrt weisen die oben beschriebenen Elektromotoren günstigerweise ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Gehäuse auf.
Erfindungsgemäß wird ein Abschnitt in Gehäuselänge von einem Endlosformstück abgelängt. Die abgelängten Abschnitte weisen eine Innenwandung und eine Außenwandung auf, zwischen denen in Richtung einer Längsachse ausgerichtete Rippen angeordnet sind. Wenigstens eine der Rippen wird an einem in Richtung der Längsachse vorlaufenden oder nachlaufenden Ende um wenigstens einen Durchbruch gekürzt.
Das Verfahren eignet sich zur kostengünstigen Herstellung von Gehäusen in großer Stückzahl.
Besonders bevorzugt wird die wenigstens eine Rippe am vorlaufenden Ende um den wenigstens einen Durchbruch gekürzt, und eine benachbarte Rippe wird am nachlaufenden Ende um einen benachbarten Durchbruch gekürzt.
Die verschiedenen Durchbrüche können gleiche Längen aufweisen oder unterschiedliche Längen aufweisen.
Vorzugsweise sind außen an der Außenwandung in Richtung der Längsachse ausgerichtet röhrenförmige Schlaufen angeordnet und nach dem Ablängen der Abschnitte werden in offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen Innengewinde eingefügt. In die Innengewinde können Schrauben eingeschraubt werden, die durch an Lagerdeckeln radial außen angeordnete Ösen gesteckt sind, um die Lagerdeckel an dem Gehäuse zu fixieren.
Günstigerweise wird das Endlosformstück in einem Strangpressverfahren hergestellt. Dazu wird geeignetes Material, wie beispielsweise Aluminium, aufgeweicht und durch eine Matrize gepresst.
Die Aufgabe wird in ihrem dritten Aspekt durch ein Wassersportgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 17 erfüllt.
Bei dem Wassersportgerät handelt es sich vorzugsweise um ein Surfboard, es kann sich aber auch um ein anderes Wassersportgerät handeln.
Das Wassersportgerät umfasst einen der oben genannten Elektromotoren. Es weist einen Wasserstrahlantrieb mit dem Impeller auf, der durch die vom Elektromotor angetriebene Welle angetrieben ist. Der erfindungsgemäße, oben beschriebene Elektromotor eignet sich insbesondere zur Verbindung mit einem Kühlsystem des Wassersportgerätes über den Kühlmitteleinlass und den Kühlmittelauslass des Elektromotors.
Vorzugsweise umfasst der Wasserstrahlantrieb einen Jetantrieb mit einem Jetrohr, und an dem Jetrohr ist an der wasserführenden Innenseite ein Kühlwassereinlass für einen Teil des durch das Jetrohr strömenden Wassers vorgesehen, der mit dem Kühlmitteleingang des Elektromotors wasserleitend verbunden ist. Der Kühlwassereinlass des Jetrohres ist vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, in dem der durch das Jetrohr fließende Wasserstrom einen hohen Druck aufweist und von selbst durch den Kühlwassereinlass in vorzugsweise einen Wasserschlauch gedrückt wird, der dann in den Kühlwassereingang des Elektromotors mündet.
Günstigerweise steht der Elektromotor mit einer Batterie stromleitend in Verbindung. Die Batterie ist günstigerweise eine wiederaufladbare Batterie, die wasserdicht in einem Batteriemodul vorgesehen ist, das günstigerweise auswechselbar im Surfboard angeordnet ist.
Besonders bevorzugt sind Gehäuse und Kühlplatte gemeinsam wasserdicht abgeschlossen, so dass das Kühlwasser nicht in das Innere des Elektromotors oder des Controllers gelangen kann und auch nicht in einen den Elektromotor und den Controller umgebenden Raum.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in acht Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht, teilweise als Durchsicht, eines Surfboards mit eingebautem, erfindungsgemäßem Elektromotor,
2 eine Ansicht einer Antriebseinheit des Surfboards in 1,
3 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors,
4 eine Rückansicht der Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors,
5 den Elektromotor mit eingezeichnetem Kühlwasserfluss, teilweise als Durchsicht,
6 eine Schnittansicht des Elektromotors,
7 eine Innenwandung eines Gehäuses mit Rippen,
8 das Gehäuse des Elektromotors.

1 zeigt ein Surfboard 1 mit einem Rumpfbauteil 2 , in das ein Antriebsbauteil 3 mit einem Jetantrieb 4 und einem erfindungsgemäßen Elektromotor 6 eingebaut ist, sowie ein Batteriemodul 7, das in eine trittflächenseitig in das Rumpfbauteil 2 eingelassene Aussparung 8 austauschbar eingesetzt ist. Grundsätzlich sind natürlich auch andere Einbausituationen des erfindungsgemäßen Elektromotors 6 denkbar.
Der erfindungsgemäße Elektromotor 6 weist gemäß 2 einen Kühlwassereingang 602 und einen Kühlwasserausgang 603 auf. Der Kühlwassereingang 602 am Elektromotor 6 ist mit einem in Richtung eines Wasserstroms im Jetantrieb 4 vor einer Düse 404 angeordneten Kühlwassereinlass 402 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kühlwassereinlass 402 der Düse 404 und dem Kühlwassereingang 602 des Elektromotors 6 erfolgt über einen ersten Schlauch 406. In einer Umfangsrichtung neben dem Kühlwassereingang 602 des Elektromotors 6 ist der Kühlwasserausgang 603 des Elektromotors 6 vorgesehen, der über einen zweiten Schlauch 407 mit einem Kühlwasserauslass 403 am heckseitigen Ende des Surfboards 1 kühlwasserleitend in Verbindung steht. Grundsätzlich sind auch andere Anschlusspunkte der Schläuche am Jetantrieb 4 denkbar.
2 zeigt den ersten Schlauch 406 und den zweiten Schlauch 407 in einer Detailansicht des schematisch dargestellten Antriebsbauteils 3, das in das Surfboard 1 in 1 vorzugsweise durch Schrauben lösbar eingesetzt werden kann.
Der Jetantrieb 4 weist ein Jetrohr 408 auf, an dessen bodenseitigem, offenem Ende 409 Wasser angesaugt wird und über die Düse 404 am heckseitigen Ende des Surfboards 1 ausgestoßen wird. Der Rückstoß erfolgt über einen nicht eingezeichneten Impeller, der in Wasserstromrichtung vor der Düse 404 im Jetrohr 408 angeordnet ist und über eine Welle 604 angetrieben wird, die durch eine surfboardinnenseitige Wandung des Jetrohrs 408 hindurchgeführt ist und durch den Elektromotor 6 angetrieben ist.
3 zeigt den erfindungsgemäßen Elektromotor 6 in einer Explosionsansicht. Die Welle 604 ist am jetantriebsseitigen Ende verkürzt dargestellt. Das jetantriebsseitige Ende der Welle 604 ragt in das Jetrohr 408 hinein, und an seinem äußersten Ende, in 3 linken Ende, ist der Impeller montiert.
Der Elektromotor 6 gemäß 3 und 6 umfasst einen Rotor 606 und einen Stator 607. Der Rotor 606 ist rotationsfest mit der Welle 604 verbunden. Der Stator 607 ist rotationsfest mit einem Gehäuse 800 verbunden, das ebenfalls Bauteil des Elektromotors 6 ist. Die Lagerung der Welle 604 an einem wellenseitigen Lagerdeckel 608 erfolgt über ein wellenseitiges Kugellager 609, dessen Außenring im wellenseitigen Lagerdeckel 608 drehfest angeordnet ist, während ein Innenring des Kugellagers 609 drehfest mit der Welle 604 verbunden ist. Die Welle 604 weist einen umlaufenden Vorsprung 611 auf, der auf dem Innenring des Kugellagers 609 aufliegt. Die Welle 604 ist mittels einer Dichtung 612 und einer Dichtungsbuchse 613 gegen den wellenseitigen Lagerdeckel 608 abgedichtet. Ein wellenseitiges Lager der Welle ist als Axiallager ausgebildet, so dass axiale Lasten, die durch eine Längsachse L der Welle 604 hindurchwirken, direkt vom wellenseitigen Lagerdeckel 608 aufgenommen werden und nicht innen durch den Elektromotor 6 hindurchgeführt werden.
Der Elektromotor 6 umfasst gemäß 3 und 4 das Gehäuse 800 mit einer Innenwandung 801 und einer Außenwandung 802 und Rippen 803. Das Gehäuse 800 wird mit der Innenwandung 801 und der Außenwandung 802 und mit den zunächst durchgehenden Rippen 803 und außen auf der Außenwandung 802 angeordneten röhrenförmigen Schlaufen 806 vorzugsweise als Endlosformstück in einem Strangpressverfahren hergestellt. Von dem Endlosformstück werden nacheinander Abschnitte in Gehäuselänge abgelängt. Anschließend werden an den vor- oder nachlaufenden Enden einiger Rippen 803 Durchbrüche 804 eingefügt. Das kann beispielsweise durch Fräsen erfolgen. Unter Enden ist hier das äußerste Ende gemeint, das vorzugsweise vollständig entfernt wird. In offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen 806 werden Innengewinde eingefräst. Die röhrenförmigen Schlaufen 806 verlaufen in Richtung der Längsachse L parallel zueinander.
Die Innenwandung 801 mit den bereits um die Durchbrüche 804 gekürzten Rippen 803 ist separat in 7 dargestellt. Die Durchbrüche 804 weisen in 7 die gleichen Längen auf.
Die Innenwandung 801, an der radial außenseitig die Rippen 803 parallel zur Längsachse L verlaufen, ist zylinderförmig ausgebildet. Unmittelbar nebeneinander angeordnete Rippen 803 sind um die Länge eines Durchbruchs 804 versetzt zueinander angeordnet. Konzentrisch um die Innenwandung 801 ist die um eine Höhe der Rippen 803 von der Innenwandung 801 beabstandete Außenwandung 802 angeordnet.
Wie 8 zeigt, weisen die Rippen 803 im Gehäuse 800 damit die Durchbrüche 804 auf, die am vorderen, wellenseitigen Ende oder am hinteren, wellenabseitigen Ende der jeweiligen Rippe 803 angeordnet sind. In der Regel wechseln sich die Durchbrüche 804 entlang des Umfangs des Gehäuses 800 am wellenseitigen Ende und am wellenabseitigen Ende ab. Eine Rippe 803', die den Kühlwassereingang 602 und Kühlwasserausgang 603 für das Kühlwasser vom Jetantrieb 4 voneinander trennt, und eine Rippe 803", die einen Bypasszulauf 614 von einem Bypassablauf 615 des Kühlwassers in einen bzw. aus einem etwa U-fömigen Bypass 616 einer Kühlplatte 617 trennt, sind in Richtung der Längsachse L entlang des Gehäuses 800 durchgehend ausgebildet, weisen also keinen Durchbruch 804 auf.
8 zeigt das Gehäuse 800 mit der Innenwandung 801 und der Außenwandung 802 sowie den Rippen 803. Zwischen der Innen- und der Außenwandung 801, 802 wird ein Gehäuseabschnitt des Kühlwasserkanals 601 ausgebildet, der sich, wie 5 zeigt, mäanderförmig um den gesamten Umfang des Gehäuses 800 schlängelt. Das Gehäuse 800 ist hier einstückig ausgebildet.
Gemäß 3 ist wellenabseitig des Gehäuses 800 ein wellenabseitiger Lagerdeckel 618 vorgesehen, und unmittelbar wellenabseitig des wellenabseitigen Lagerdeckels 618 ist die Kühlplatte 617 montiert. In der Kühlplatte 617 verläuft der Bypass 616 des Kühlmittelkanals 601.
Außenseitig der Kühlplatte 617 ist ein Controller 626 angeordnet, der von einem Controllerdeckel 619 schützend abgedeckt wird. Der Controllerdeckel 619 weist zwei oder vier oder eine andere Anzahl an Öffnungen 620 für Stromkontakte zur elektrischen Verbindung mit dem Batteriemodul 7 auf. Der Controller 626 weist eine Platine 621 auf, an deren Gehäuseseite die besonders viel Wärme entwickelnden MOSFETs 622 angeordnet sind, die unmittelbar auf einer Außenseite der Kühlplatte 617 aufliegen und so besonders effektiv durch den durch den Bypass 616 hindurchströmenden Kühlmittelfluss kühlbar sind.
4 zeigt die Explosionsanordnung der 3 in einer rückwärtigen Ansicht. Auf dem wellenabseitigen Lagerdeckel 618 ist außen eine Nutschleife 625 eingebracht, die eine Außenform des Bypasses 616 annimmt und den Lagerdeckel 618 gegen die Kühlplatte 617 abdichtet. Spiegelbildlich dazu ist auf eine Innenseite der Kühlplatte 617 der Bypass 616 eingebracht. 6 zeigt dass in die Nutschleife 625 ein Dichtungselement 623 eingefügt ist, das die gesamte Länge der Nutschleife 625 entlangläuft. Der Bypass 616 weist den Bypasszulauf 614 in den Bypass 616 und aus dem Gehäuse 800 und den Bypassablauf 615 aus dem Bypass 616 und in das Gehäuse 800 auf. Der Bypasszulauf 614 und der Bypassablauf 615 sind als zwei Öffnungen an Enden des Bypasses 616 ausgeformt, die direkt in wasserleitender Verbindung mit dem Gehäuse 800 stehen. Zwischen dem Bypasszulauf 614 aus dem Gehäuse 800 und dem Bypassablauf 615 in das Gehäuse 800 ist eine der durchgehenden Rippen 803" des Gehäuses 800 vorgesehen, die den gesamten durch den Gehäuseabschnitt strömenden Kühlwasserstrom vom Gehäuse 800 in den Bypass 616 leitet.
Der Kühlmittelstrom ist in 5 dargestellt. Das Kühlwasser strömt vom Jetantrieb 4 kommend in den Kühlwassereingang 602 des Gehäuses 800 ein und läuft an der Rückseite des Gehäuses 800 mäanderförmig in jeder Schleife entlang der gesamten Längsausdehnung des Gehäuses 800 entlang bis zur in 5 dargestellten vorderen Seite des Gehäuses 800, von wo aus der Kühlmittelfluss vollständig in den Bypass 616 abzweigt, durch den Bypass 616 hindurchströmt und von dort wieder in das Gehäuse 800 hineinströmt. Der Kühlwasserkanal 601 wird durch den Bypass 616 und den Gehäuseabschnitt des Kühlkanals gebildet. Der erfindungsgemäße Kühlwasserkanal 601 gestattet somit zum einen die Kühlung des Stators 607 und zum anderen über den Bypass 616 die Kühlung des Controllers 626, insbesondere die Kühlung der direkt auf der Kühlplatte 617 aufliegenden MOSFETs 622.
6 zeigt eine Schnittansicht des Elektromotors 6. Die Welle 604 ist in dem wellenseitigen Kugellager 609 und einem wellenabseitigen Kugellager 624 gelagert. Das wellenseitige Kugellager 609 ist als Axiallager ausgebildet, das die Axiallast der Welle 604 aufnimmt und über den wellenseitigen Lagerdeckel 608 in einen Vortrieb des Surfboards 1 ableitet. Das wellenabseitige Kugellager 624 ist im wellenabseitigen Lagerdeckel 618 angeordnet.
Das in den 7 und 8 dargestellte Gehäuse 800 kann kostengünstig in Serie gefertigt werden, indem in einem Strangpressverfahren ein geeignetes Metall durch eine Matrize gepresst wird, die einen Querschnitt des Gehäuses 800 komplementär ausbildet. Es bildet sich ein Endlosformstück mit der Außenwandung 802, der Innenwandung 801, den durchgehenden Rippen 803 und den außen auf der Außenwandung 802 angeordneten röhrenförmigen Schlaufen 806. Nach der Verfestigung des Strangpressbauteils werden Abschnitte in Gehäuselänge vom Endlosformstück abgelängt. In offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen 806 werden Innengewinde gefräst, und von den zunächst durchgehenden Rippen 803 werden an ihren Enden die Durchbrüche 804 abgefräst.
Der wellenseitige Lagerdeckel 608 weist radial außen abgeformte wellenseitige Ösen 808 und der wellenabseitige Lagerdeckel 618 weist radial außen angeordnete wellenabseitige Ösen 818 auf. Durch die Ösen 808, 818 werden Schrauben geführt, die in an der Außenwandung 802 des Gehäuses 800 außen angeordnete röhrenförmige Schlaufen 806 eingeschraubt werden. Die röhrenförmigen Schlaufen 806 weisen an ihrem Ende dafür jeweils ein Innengewinde auf.
Bezugszeichenliste

1: Surfboard
2: Rumpfbauteil
3: Antriebsbauteil
4: Jetantrieb
6: Elektromotor
7: Batteriemodul
8: Aussparung
402: Kühlwassereinlass
403: Kühlwasserauslass
404: Düse
406: Erster Schlauch
407: Zweiter Schlauch
408: Jetrohr
409: bodenseitiges, offenes Ende
601: Kühlwasserkanal
602: Kühlwassereingang
603: Kühlwasserausgang
604: Welle
606: Rotor
607: Stator
608: wellenseitiger Lagerdeckel
609: wellenseitiges Kugellager
611: umlaufender Vorsprung
612: Dichtung
613: Dichtungsbuchse
614: Bypasszulauf
615: Bypassablauf
616: Bypass
617: Kühlplatte
618: wellenabseitiger Lagerdeckel
619: Controllerdeckel
620: Öffnungen
621: Platine
622: MOSFETs
623: Dichtungselement
624: wellenabseitiges Kugellager
625: Nutschleife
626: Controller
800: Gehäuse
801: Innenwandung
802: Außenwandung
803: Rippen
803': durchgehende Rippe
803": durchgehende Rippe
804: Durchbruch
806: röhrenförmige Schlaufe
808: wellenseitige Öse
818: wellenabseitige Öse
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015103503 [0002]
CN 205738032 U [0003]

Claims

Elektromotor mit einem Gehäuse (800) mit einer in Richtung einer Längsachse (L) ausgerichteten Welle (604) und mit einer Innenwandung (801) und einer darum herum angeordneten Außenwandung (802), zwischen denen zumindest ein Abschnitt eines Kühlmittelkanals (601) für einen Kühlmittelfluss verläuft, und mit einem im Inneren des Gehäuses (800) angeordneten Rotor (606) und einem Stator (607), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwandung (801) und der Außenwandung (802) in Richtung der Längsachse (L) ausgerichtete Rippen (803) angeordnet sind, die seitliche Wandungen des Abschnitts des Kühlmittelkanals (601) ausbilden, und zumindest eine Rippe (803) weist einen Durchbruch (804) auf, der den Kühlmittelfluss von einer Seite der zumindest einen Rippe (803) zu einer anderen Seite der zumindest einen Rippe (803) gestattet.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt des Kühlkanals (601) entlang benachbarter Rippen (803) und durch die Durchbrüche (804) erstreckt.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rippe (803) an einem in Richtung der Längsachse (L) vorderen Ende den Durchbruch (804) aufweist und eine benachbarte Rippe (803) an einem in Richtung der Längsachse (L) hinteren Ende einen benachbarten Durchbruch (804) aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt des Kühlkanals (601) mäanderförmig entlang einer Umfangsrichtung des Gehäuses (800) schlängelt.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (800) an einem wellenseitigen Ende mit einem wellenseitigen Lagerdeckel (608) abgeschlossen ist, durch den ein Kühlmitteleingang (602) und ein Kühlmittelausgang (603) geführt sind, die mit dem Abschnitt des Kühlmittelkanals (601) kühlmittelleitend in Verbindung stehen.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (800) an einem wellenabseitigen Ende mit einem wellenabseitigen Lagerdeckel (618) abgeschlossen ist, der einen Kühlmittelzulauf (614) in und einen Kühlmittelablauf (615) aus einem Bypass (616) aufweist.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühlplatte (617), die gehäuseaußenseitig unmittelbar auf dem wellenabseitigen Lagerdeckel (618) angeordnet ist und dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (616) zwischen der Kühlplatte (617) und dem wellenabseitigen Lagerdeckel (618) eingeformt ist.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Controller (626) und dadurch, dass der Bypass (616) entlang des Controllers (626) verläuft.
Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (626) eine Platine aufweist, auf deren dem Gehäuse (800) zugewandten Seite MOSFETS (622) angeordnet sind, die direkt auf einer Außenseite der Kühlplatte (617) anliegen.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Axialwellenlager in dem wellenseitigen Lagerdeckel (608).
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenseitige Lagerdeckel (608) radial außenseitig wellenseitige Ösen (808) und der wellenabseitige Lagerdeckel (618) radial außenseitig wellenabseitige Ösen (818) aufweist und die Außenwandung (802) radial außenseitig röhrenförmige Schlaufen (806) aufweist und durch die Ösen hindurch Haltemittel in offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen (806) eingeführt sind.
Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungen des Stators (607) neben der Innenwandung (801) angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses (800) für einen Elektromotor (6), indem von einem Endlosformstück in Richtung einer Längsachse (L) Abschnitte in einer Gehäuselänge abgelängt werden und die abgelängten Abschnitte eine Innenwandung (801) und eine Außenwandung (802) aufweisen, zwischen denen in Richtung der Längsachse (L) ausgerichtete Rippen (803) angeordnet sind, und wenigstens eine der Rippen (803) an einem in Richtung der Längsachse (L) vorlaufenden oder nachlaufenden Ende um wenigstens einen Durchbruch (804) gekürzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rippe (803) am vorlaufenden Ende um den wenigstens einen Durchbruch (804) gekürzt wird und eine benachbarte Rippe (804) am nachlaufenden Ende um einen benachbarten Durchbruch (804) gekürzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass außen an der Außenwandung (802) in Richtung der Längsachse (L) ausgerichtet röhrenförmige Schlaufen (806) angeordnet sind und nach dem Ablängen der Abschnitte in offene Enden der röhrenförmigen Schlaufen (806) Innengewinde eingefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosformstück in einem Strangpressverfahren hergestellt wird.
Wassersportgerät mit einem Elektromotor (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Wasserstrahlantrieb (4) mit einem Impeller, der durch die vom Elektromotor (6) angetriebene Welle (604) angetrieben ist.
Wassersportgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahlantrieb einen Jetantrieb (4) mit einem Jetrohr (408) umfasst und an dem Jetrohr (408) für den Wasserstrahl des Jetantriebs (4) ein Kühlwassereinlass (402) für einen Teil des durch das Jetrohr (408) strömenden Wassers vorgesehen ist, der mit dem Kühlwassereingang (602) des Elektromotors (6) wasserleitend verbunden ist.
Wassersportgerät nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) mit einer Batterie stromleitend in Verbindung steht.
Wassersportgerät nach einem der Ansprüche 17,18 oder 19, dadurch gekennzeichnet dass das Wassersportgerät ein elektrisch betriebenes Surfboard ist.