DE112011103345T5

DE112011103345T5 - Kühlmittelkanäle für einen Stator einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE112011103345T5
Application number: DE112011103345T
Authority: DE
Inventors: Michael D. Bradfield
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN103155377A; US20120080965A1; WO2012047478A3; KR20130141511A; US8492952B2; WO2012047478A2

Abstract

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine mit einer Statorbaugruppe umfasst. Die Statorbaugruppe umfasst mehrere Statorbleche und die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser. Die mehreren Statorbleche sind relativ zueinander positioniert, um sich radial erstreckende Rippen zu bilden. Wenigstens ein umfänglicher Kühlmittelkanal ist entlang des Umfangs der Statorbaugruppe durch die mehreren Statorbleche wenigstens teilweise zwischen den sich radial erstreckenden Rippen definiert.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der US Patentanmeldung Nr. 12/897,677, eingereicht am 4. Oktober 2010, deren Inhalt hierin vollumfänglich aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Elektrische Maschinen, die häufig in einem Gehäuse enthalten sind, bestehen allgemein aus einer Statorbaugruppe und einem Rotor. Während des Betriebs der elektrischen Maschinen kann eine erhebliche Menge an Wärmeenergie sowohl durch die Statorbaugruppe als auch den Rotor sowie durch andere Komponenten der elektrischen Maschine erzeugt werden. Herkömmliche Kühlverfahren umfassen das Entfernen der erzeugten Wärmenergie durch erzwungene Konvektion auf einen Mantel, der mit einem Kühlmittel gefüllt ist. Der Kühlmittelmantel ist häufig innerhalb oder außerhalb der Wände des Gehäuses enthalten.
KURZFASSUNG
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine mit einer Statorbaugruppe umfasst. Die Statorbaugruppe umfasst mehrere Statorbleche und die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser. Die mehreren Statorbleche sind relativ zueinander positioniert, um sich radial erstreckende Rippen zu bilden. Das elektrische Maschinenmodul umfasst ebenfalls wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der durch die mehreren Statorbleche definiert ist. Der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal ist im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe wenigstens teilweise zwischen den sich radial erstreckenden Rippen definiert.
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Maschinenmoduls bereit. Das Verfahren kann das Bereitstellen der elektrischen Maschine umfassen, die eine Statorbaugruppe mit mehreren Statorblechen umfasst. Die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser. Das Verfahren kann ebenso das Positionieren der mehreren Statorbleche relativ zueinander umfassen, um sich radial erstreckende Rippen und wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal wenigstens teilweise zwischen den sich radial erstreckenden Rippen zu erzeugen. Der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal ist im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe definiert. Das Verfahren kann ferner das Bereitstellen eines Gehäuses umfassen, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal umfasst, das Einführen eines Kühlmittels durch die Einlassöffnung und das Umwälzen des Kühlmittels durch den wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal in Richtung der Auslassöffnung, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine mit einer Statorbaugruppe umfasst. Die Statorbaugruppe umfasst mehrere Statorbleche und die mehreren Statorbleche umfassend mehrere unterschiedliche Außendurchmesser. Das elektrische Maschinenmodul umfasst ebenso ein Gehäuse mit einem Hülsenelement und wenigstens einer Endkappe, die mit dem Hülsenelement verbunden ist. Das Gehäuse umgibt die elektrische Maschine im Wesentlichen innerhalb eines Maschinenhohlraums. Das elektrische Maschinenmodul kann ebenso wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal umfassen, der durch die mehreren Statorbleche und das Hülsenelement definiert ist. Der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal ist im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe definiert.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vordere Querschnittsansicht eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2B ist eine Schnittansicht des elektrischen Maschinenmoduls der 2A entlang der Linie A-A.
2C ist eine Schnittansicht des elektrischen Maschinenmoduls der 2A entlang der Linie B-B.
3A–3D sind vordere Teilquerschnittsansichten einer Statorbaugruppe einer elektrischen Maschine mit unterschiedlichen Rippenprofilen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Es ist ebenso zu verstehen, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als beschränkend zu betrachten ist. Die Verwendung von „umfassen”, „aufweisen” oder „haben” und Variationen hiervon hierin bedeutet, dass die danach aufgeführten Elemente und Äquivalente hiervon sowie zusätzliche Elemente umfasst sind. Sofern nicht spezifiziert oder anderweitig beschränkt, werden die Begriffe „befestigt”, „verbunden”, „gelagert” und „gekoppelt” und Variationen hiervon breit verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Lagerungen und Kopplungen. Ferner sind „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Die folgende Erörterung wird dargelegt, um einem Fachmann zu ermöglichen, Ausführungsformen der Erfindung herzustellen und zu verwenden. Verschiedene Modifizierungen an den dargestellten Ausführungsformen sind dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich und die allgemeinen Prinzipien hierin können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne von den Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. Somit ist es nicht beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf dargestellte Ausführungsformen beschränkt sind, sondern es ist ihnen der breiteste Umfang zukommen zu lassen, der in Einklang mit den hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen steht. Die folgende ausführliche Beschreibung ist mit Bezug auf die Figuren zu lesen, in denen gleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugsziffern aufweisen. Die Figuren, die nicht notwendigerweise maßstäblich sind, veranschaulichen ausgewählte Ausführungsformen und sind nicht beabsichtigt, den Umfang der Ausführungsformen der Erfindung zu beschränken. Fachleute werden erkennen, dass die hierin bereitgestellten Beispiele viele nützliche Alternativen haben und innerhalb des Umfangs der Ausführungsformen der Erfindung fallen.
1 veranschaulicht ein elektrisches Maschinenmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das elektrische Maschinenmodul 10 kann ein Gehäuse 12 umfassen, das ein Hülsenelement 14, eine erste Endkappe 16 und eine zweite Endkappe 18 aufweist. Eine elektrische Maschine 20 kann innerhalb eines Maschinenhohlraums 22, der wenigstens teilweise durch das Hülsenelement 14 und die Endkappen 16, 18 definiert ist, aufgenommen sein. Das Gehäuse 12 kann die elektrische Maschine 20 umgeben. Zum Beispiel können das Hülsenelement 14 und die Endkappen 16, 18 über Befestigungsmittel (nicht dargestellt) oder einer anderen geeigneten Verbindungsart verbunden sein, um die elektrische Maschine 20 innerhalb des Maschinenhohlraums 22 zu umgeben. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 12 einen im Wesentlichen geschlossenen, im Wesentlichen zylinderförmigen Behälter und eine einzige Endkappe aufweisen (nicht dargestellt).
Die elektrische Maschine 20 kann einen Rotor 24, eine Statorbaugruppe 26, die mehrere Statorbleche 28 aufweist, Statorwicklungen 29 (wie in 2A dargestellt) und Leiterwickelköpfe 30 und Lager 32 umfassen und kann um eine Hauptabtriebswelle 34 angeordnet sein. Wie in 1 dargestellt ist, kann die Statorbaugruppe 26 den Rotor 24 umgeben. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 20 ebenso eine Rotornabe 36 umfassen oder einen „nabenlosen” Aufbau aufweisen (nicht dargestellt). Die elektrische Maschine 20 kann ohne Einschränkung ein Elektromotor sein, wie zum Beispiel ein Hybridelektromotor, ein elektrischer Generator oder eine Fahrzeuglichtmaschine. In einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine 20 ein elektrischer HVH-Motor (High Voltage Hairpin) für die Verwendung in einem Hybridfahrzeug sein.
Komponenten der elektrischen Maschine 20, wie zum Beispiel, jedoch nicht darauf beschränkt, die Statorbaugruppe 26 und der Rotor 24, können während des Betriebs der elektrischen Maschine 20 Wärme erzeugen. Diese Komponenten können gekühlt werden, um die Leistung der elektrischen Maschine 20 zu verbessern und ihre Lebensdauer zu vergrößern.
In einigen Ausführungsformen können die mehreren Statorbleche 28 relativ zueinander positioniert sein, um eine gerippte Außenfläche des Statorbaugruppe 26 zu erzeugen. Genauer können die mehreren Statorbleche 28 mehrere unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, wodurch sich radial erstreckende „Rippen” 38 um einen Umfang der Statorbaugruppe 26 erzeugt werden. Zum Beispiel, wie in den 1–2C dargestellt ist, kann eine erste Reihe Statorbleche 28 wenigstens einen Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser umfassen und eine zweite Reihe Statorbleche 28 kann wenigstens einen Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfassen, wodurch die gerippte Außenfläche gebildet wird. Die erste Reihe und die zweite Reihe können eine nach der anderen, zwei nach zwei, eine nach zwei usw. gestapelt werden, um ein gewünschtes Rippenprofil um den Umfang der Statorbaugruppe 26 zu bilden. In einer Ausführungsform kann der zweite Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des Hülsenelements 14 sein, so dass die zweite Reihe der Statorbleche 28 in Kontakt mit dem Hülsenelement 14 kommt. Umfängliche Kühlmittelkanäle 40 können zwischen einer Außenfläche der ersten Reihe der Statorbleche 28 und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche 28 (d. h. zwischen den Rippen 38) definiert sein. In einigen Ausführungsformen können die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 ferner durch wenigstens einen Abschnitt einer Innenfläche 42 des Hülsenelements 14 definiert sein. Ein Kühlmittel, wie zum Beispiel Wasser, Ethylenglykol, eine Wasser/Ethylenglykol-Mischung, Öl, Getriebefluid oder jede ähnliche Substanz, kann durch den umfänglichen Kühlmittelkanal 40 (d. h. zwischen den Rippen 38 in einer umfänglichen Richtung) umgewälzt werden, um das Kühlen der Statorbaugruppe 26 zu unterstützen, wie in 2A dargestellt ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Hülsenelement 14 eine oder mehrere Einlassöffnungen 44 und eine oder mehrere Auslassöffnungen 46 umfassen, die beide in fluidleitender Verbindung mit den umfänglichen Kühlmittelkanälen 40 stehen. Das Kühlmittel kann den umfänglichen Kühlmittelkanälen 40 durch die Einlassöffnung 44 zugeführt werden und kann aus den umfänglichen Kühlmittelkanälen 40 durch die Auslassöffnung 46 abgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Einlassöffnung 44 und die Auslassöffnung 46 an gegenüberliegenden Seiten des Hülsenelements 14 positioniert sein (d. h. etwa 180 Grad entfernt), wie in 2A dargestellt ist. In einer anderen Ausführungsform können die Einlassöffnung 44 und die Auslassöffnung 46 einen anderen Winkelabstand (z. B. 170 Grad, 160 Grad usw.) voneinander entfernt entlang des Hülsenelements 14 positioniert sein, was noch zwei getrennte Fluidwege ermöglicht, die das Kühlmittel durch die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 von der Einlassöffnung 44 zu der Auslassöffnung 46 durchlaufen kann. Genauer können die Einlassöffnung 44 und die Auslassöffnung 46 einen Winkelabstand voneinander entfernt positioniert sein, so dass das durch die Einlassöffnung 44 eintretende Kühlmittel in zwei getrennte Fluidwege, welche die Auslassöffnung 46 erreichen, aufgeteilt werden kann.
In einer Ausführungsform kann das Hülsenelement 14 einen variierenden Innenradius entlang seiner axialen Länge nahe der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 umfassen. Wie in 2B dargestellt ist, kann das Hülsenelement 14 radial nach außen von einer axial äußersten Rippe 38 in Richtung eines axialen Rands der Einlassöffnung 44 konisch zulaufen und zurück radial nach innen von einem gegenüberliegenden axialen Rand der Einlassöffnung 44 zu einer gegenüberliegenden axial äußersten Rippe 38. Das Hülsenelement 14 kann von einem größeren Radius nahe den axialen Rändern der Einlassöffnung 44 zu einem kleineren Radius im Wesentlichen gleich einem Außenradius der axial äußersten Rippe 38 konisch zulaufen, wodurch ein Versorgungshohlraum 48 zwischen dem Hülsenelement 14 und den Rippen 38 (d. h. benachbart zu sowohl dem Hülsenelement 14 als auch den Rippen 38) gebildet wird. Als Folge kann die Einlassöffnung 44 über den Versorgungshohlraum 48 in fluidleitender Verbindung mit jedem der umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 stehen. Eine axiale Breite des Versorgungshohlraums 48 kann im Wesentlichen so breit sein wie eine axiale Breite der Einlassöffnung 44 (wie in 2A dargestellt ist) beziehungsweise kleiner sein als die axiale Breite der Einlassöffnung 44 oder kann entlang einer radialen Höhe des Versorgungshohlraums variieren.
Zusätzlich kann das Hülsenelement 14 radial nach außen von einer axial äußersten Rippe 38 in Richtung eines axialen Rands der Auslassöffnung 46 konisch zulaufen und zurück radial nach innen von einem gegenüberliegenden axialen Rand der Auslassöffnung zu einer gegenüberliegenden axial äußersten Rippe 38. Das Hülsenelement 14 kann von einem größeren Radius an axialen Rändern der Auslassöffnung 46 zu einem kleineren Radius im Wesentlichen gleich dem Außenradius der axial äußersten Rippe 38 konisch zulaufen, wodurch ein Auslasshohlraum 50 zwischen dem Hülsenelement 14 und den Rippen 38 (d. h. benachbart zu sowohl dem Hülsenelement 14 als auch den Rippen 38) gebildet wird. Als Folge kann die Auslassöffnung 46 über den Auslasshohlraum 50 in fluidleitender Verbindung mit jedem der umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 stehen. Eine axiale Breite des Auslasshohlraums 50 kann im Wesentlichen so breit sein wie eine axiale Breite der Auslassöffnung 46 (wie in 2A dargestellt ist) beziehungsweise kleiner sein als die axiale Breite der Auslassöffnung 46 oder kann entlang einer radialen Höhe des Auslasshohlraums 50 variieren. In einigen Ausführungsformen kann das Hülsenelement 14 ebenso einen im Wesentlichen konstanten Innenradius entlang seiner axialen Länge an von der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 entfernten Stellen haben, wie in 2C dargestellt ist. Zum Beispiel kann das Hülsenelement 14 einen ersten Abschnitt an von der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 entfernten Stellen, der einen ersten Innendurchmesser umfasst, und einen zweiten Abschnitt an zu der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 benachbarten Stellen umfassen, der einen zweiten Innendurchmesser umfasst. Wie vorstehend erläutert wurde, kann sich der zweite Innendurchmesser über die axiale Länge des Hülsenelements 14 ändern.
In einer anderen Ausführungsform kann das Hülsenelement 14 einen im Wesentlichen konstanten Innenradius entlang seiner axialen Länge sowohl nahe der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 sowie an von der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 entfernten Stellen haben. Benachbart zu der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46 können die äußersten Rippen 38 einen Außendurchmesser im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Hülsenelements 14 aufweisen, während die inneren Rippen 38 einen Außendurchmesser kleiner als dem Innendurchmesser des Hülsenelements 14 aufweisen können. Als Folge können der Versorgungshohlraum 48 und der Auslasshohlraum 50 zwischen den inneren Rippen 38 und dem Hülsenelement 14 definiert sein, was ermöglicht, dass die Einlassöffnung 44 und die Auslassöffnung 46 in Verbindung mit jedem der umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 steht. In einigen Ausführungsformen können die inneren Rippen 38 den kleineren Außendurchmesser entlang eines gesamten Umfangs der Statorbaugruppe 26 aufweisen oder lediglich benachbart zu der Einlassöffnung 44 und der Auslassöffnung 46. Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen wenigstens die axial äußersten Rippen 38, die sich in Kontakt mit der Innenfläche 42 des Hülsenelements 14 befinden (z. B. durch eine Reibungspassung) im Wesentlichen eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Maschinenhohlraum 22 und den mehreren umfänglichen Kühlmittelkanälen 40 verhindern.
Während des Betriebs der elektrischen Maschine 20 kann Wärmeenergie, die durch die Komponenten der elektrischen Maschine erzeugt wird, mittels erzwungener Konvektion durch die Statorbleche 28 auf das Kühlmittel übertragen werden, das durch die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 strömt. Indem die Wärmeenergie von den Komponenten der elektrischen Maschine auf das Kühlmittel übertragen wird, wird die elektrische Maschine 20 gekühlt und das Kühlmittel erwärmt. Das erwärmte Kühlmittel kann durch die Auslassöffnung 46 aus den umfänglichen Kühlmittelkanälen 40 zu einem Wärmeübertragungselement außerhalb oder innerhalb des Gehäuses 12, zum Beispiel an einer Fluidquelle (nicht dargestellt), zur Rückkühlung geleitet werden. Das Wärmeübertragungselement kann ein Radiator oder ein anderer geeigneter Wärmetauscher sein. Sobald das Kühlmittel rückgekühlt ist, kann es über die Einlassöffnung 44 wieder in die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 rückgeführt werden.
Die 3A–3D sind Beispielquerschnitte der Statorbaugruppe 26 mit Rippenprofilen gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung. Die 3A und 3B veranschaulichen unterschiedliche Rippenprofile, die eine erste Reihe Statorbleche 28 und eine zweite Reihe Statorbleche 28 mit einem größeren Außendurchmesser als die erste Reihe umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Statorbleche 28 der zweiten Reihe im Wesentlichen derart an den zwei axial äußersten Positionen der Statorbaugruppe 26 gruppiert sein, dass ein umfänglicher Kühlmittelkanal 40 definiert werden kann (nicht dargestellt). 3C veranschaulicht ein Rippenprofil mit drei Reihen Statorblechen 28, die die erste Reihe und die zweite Reihe sowie eine dritte Reihe, die wenigstens einen Abschnitt mit einem größeren Außendurchmesser als sowohl die erste Reihe als auch die zweite Reihe umfasst, umfassen. Als Folge können die Rippen 38 zwischen Außenflächen der ersten Reihe und Seitenflächen sowohl der zweiten Reihe und der dritten Reihe gebildet werden. Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen die Rippen 38 zwischen Außenflächen der ersten Reihe, Außenflächen und Seitenflächen der zweiten Reihe und Seitenflächen der dritten Reihe gebildet werden. 3D veranschaulicht ein Rippenprofil, das durch einen Außendurchmesser von Statorblechen 28 umgeben ist. Unterschiedliche Rippenprofile können basierend auf einer gewünschten Kühlwirkung für die elektrische Maschine 20 ausgewählt werden.
Herkömmlicherweise ist eine Statorbaugruppe in einer Stahlhülse eingesetzt. Eine Außenfläche der Stahlhülse bildet eine Innenfläche eines Kühlmittelmantels und ein weiteres Gehäuseelement umgibt die Stahlhülse, um eine Außenfläche des Kühlmittelmantels zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 die Notwendigkeit für den Kühlmittelmantel beseitigen. Aufgrund der umfänglichen Kühlmittelkanäle 40, die ein integraler Teil der Statorbaugruppe 26 sind, kann Wärmeenergie auf das zirkulierende Kühlmittel mit einer schnelleren Geschwindigkeit übertragen werden vergleichen mit herkömmlichen elektrischen Maschinenmodulen mit Außenkühlmittelmänteln. Genauer wird dadurch, dass das flüssige Kühlmittel unmittelbar über die Statorbleche 28 laufen kann, der thermische Nutzen maximiert, da es keinen thermischen Abfall beim Leiten der Wärme von den Blechen 28 auf einen zweiten oder dritten Körper oder Rahmen (z. B. die Stahlhülse oder ein weiteres Gehäuseelement) gibt, womit ein thermischer Widerstand einhergehen würde. Zusätzlich kann das Stapeln der Außendurchmesser der Statorbleche 28 eine größere Oberfläche für das in Kontakt kommende Kühlmittel ergeben vergleichen mit einer Statorbaugruppe mit einem glatten Außendurchmesser. In einigen Ausführungsformen kann jedes Statorblech 28 eine Dicke von etwa 0,35 Millimeter aufweisen.
Die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 können leichter gebildet und umgesetzt werden und somit günstiger vergleichen mit Kühlmittelmänteln, die durch Außengehäuse gebildet werden, da weniger Material und Herstellungsprozesse für das Gehäuse 12 erforderlich sind. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen, da das Gehäuse 12 keinen äußeren Kühlmittelmantel erfordert, das Gesamtgewicht des elektrischen Maschinenmoduls 10 verringert werden verglichen mit elektrischen Maschinenmodulen mit massigen Außengehäusen, welche die Kühlmittelmäntel enthalten. Ebenso kann die Beseitigung eines äußeren Kühlmittelmantels im Wesentlichen einen Außendurchmesser des elektrischen Maschinenmoduls 10 verringern. Typischerweise kann die Stahlhülse/das andere Gehäuseelement etwa 8 Millimeter bis etwa 10 Millimeter zu dem Außendurchmesser eines elektrischen Maschinenmoduls hinzufügen.
Es ist von den Fachleuten zu verstehen, dass, obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen und Beispielen beschrieben wurde, die Erfindung nicht notwendigerweise derart beschränkt ist und dass zahlreiche andere Ausführungsformen, Beispiele, Verwendungen, Modifizierungen und Abweichungen von den Ausführungsformen, Beispielen und Verwendungen als von den hieran angefügten Ansprüchen umfasst beabsichtigt sind. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: eine elektrische Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe mehrere Statorbleche umfasst, wobei die mehreren Statorbleche mehrere unterschiedliche Außendurchmesser umfassen und relativ zueinander positioniert sind, um mehrere sich radial erstreckende Rippen zu bilden; und wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der durch die mehreren Statorbleche definiert ist, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe wenigstens teilweise zwischen den mehreren sich radial erstreckenden Rippen definiert ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 1, wobei die mehreren unterschiedlichen Außendurchmesser einen ersten Außendurchmesser und einen zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfassen und die mehreren Statorbleche eine erste Reihe Statorbleche, die den ersten Außendurchmesser aufweisen, und eine zweite Reihe Statorbleche, die den zweiten Außendurchmesser aufweisen, umfassen, wobei die sich radial erstreckenden Rippen zwischen Außenflächen der ersten Reihe der Statorbleche und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche, die zu den Außenflächen der ersten Reihe der Statorbleche benachbart sind, gebildet sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal mehrere umfängliche Kühlmittelkanäle umfasst, die wenigstens teilweise zwischen den mehreren sich radial erstreckenden Rippen definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 3 und ferner aufweisend ein Gehäuse, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse ein Hülsenelement und wenigstens eine Endkappe aufweist, die mit dem Hülsenelement verbunden ist, wobei das Hülsenelement eine Innenfläche mit einem Innendurchmesser umfasst, der im Wesentlichen gleich dem zweiten Außendurchmesser der zweiten Reihe der Statorbleche ist und die mehreren umfänglichen Kühlmittelkanäle wenigstens teilweise durch wenigstens einen Abschnitt der Innenfläche des Hülsenelements definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 4 und ferner aufweisend wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung, die durch das Hülsenelement definiert sind, wobei sich die wenigstens eine Einlassöffnung und die wenigstens eine Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit den mehreren umfänglichen Kühlmittelkanälen befinden.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse im Wesentlichen zylinderförmig ist und die wenigstens eine Einlassöffnung und die wenigstens eine Auslassöffnung entlang im Wesentlichen gegenüberliegender Seiten des Gehäuses positioniert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 6 und ferner aufweisend einen Versorgungshohlraum, der zu der Einlassöffnung und den mehreren umfänglichen Kühlmittelkanälen benachbart ist, und einen Auslasshohlraum, der zu der Auslassöffnung und den mehreren umfänglichen Kanälen benachbart ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 7, wobei ein Kühlmittel von dem Versorgungshohlraum im Wesentlichen durch die umfänglichen Kühlmittelkanäle und in Richtung des Auslasshohlraums strömen kann, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 1, wobei die mehreren unterschiedlichen Außendurchmesser einen ersten Außendurchmesser, einen zweiten Außendurchmesser und einen dritten Außendurchmesser umfassen, wobei der erste Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser und der dritte Außendurchmesser größer ist als der zweite Außendurchmesser; wobei die mehreren Statorbleche eine erste Reihe Statorbleche, die den ersten Außendurchmesser aufweisen, eine zweite Reihe Statorbleche, die den zweiten Außendurchmesser aufweisen, und eine dritte Reihe Statorbleche, die den dritten Außendurchmesser aufweisen, umfassen, wobei die mehreren sich radial erstreckenden Rippen zwischen Außenflächen der ersten Reihe der Statorbleche, wenigstens einer der Außenflächen und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche und Seitenflächen der dritten Reihe der Statorbleche gebildet sind.
Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Maschinenmoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen der elektrischen Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe mehrere Statorbleche umfasst, wobei die mehreren Statorbleche mehrere unterschiedliche Außendurchmesser umfassen; Positionieren der mehreren Statorbleche relativ zueinander, um mehrere sich radial erstreckende Rippen und wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal wenigstens teilweise zwischen den mehreren sich radial erstreckenden Rippen zu erzeugen, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe definiert ist; Bereitstellen eines Gehäuses, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal umfasst; Einführen eines Kühlmittels durch die Einlassöffnung; und Umwälzen des Kühlmitels durch den wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal in Richtung der Auslassöffnung, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die mehreren unterschiedlichen Außendurchmesser einen ersten Außendurchmesser und einen zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfassen und die mehreren Statorbleche eine erste Reihe Statorbleche, die den ersten Außendurchmesser aufweisen, und eine zweite Reihe Statorbleche, die den zweiten Außendurchmesser aufweisen, umfassen, wobei die sich radial erstreckenden Rippen zwischen Außenflächen der ersten Reihe der Statorbleche und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche, die zu den Außenflächen der ersten Reihe der Statorbleche benachbart sind, gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 10 und ferner aufweisend das Positionieren der Einlassöffnung und der Auslassöffnung einen Winkelabstand getrennt entlang des Gehäuses, so dass das Kühlmittel durch einen gesamten Umfang des wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanals zirkuliert.
Elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: eine elektrische Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe mehrere Statorbleche umfasst; wobei die mehreren Statorbleche mehrere unterschiedliche Außendurchmesser umfassen; ein Gehäuse, das ein Hülsenelement und wenigstens eine Endkappe, die mit dem Hülsenelement verbunden ist, umfasst, wobei das Gehäuse die elektrische Maschine im Wesentlichen innerhalb eines Maschinenhohlraums umgibt; und wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der durch die mehreren Statorbleche und das Hülsenelement definiert ist, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang eines Umfangs der Statorbaugruppe definiert ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 13, wobei die mehreren unterschiedlichen Außendurchmesser einen ersten Außendurchmesser und einen zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfassen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 14 und ferner aufweisend wenigstens eine Einlassöffnung und wenigstens eine Auslassöffnung, die durch das Hülsenelement definiert sind, wobei sich die wenigstens eine Einlassöffnung und die wenigstens eine Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal befinden.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 15, wobei das Hülsenelement einen ersten Innendurchmesserabschnitt im Wesentlichen gleich dem zweiten Außendurchmesser und einen zweiten Innendurchmesserabschnitt größer als dem zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der zweite Innendurchmesserabschnitt benachbart zu der wenigstens einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung angeordnet ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine Einlassöffnung und die wenigstens eine Auslassöffnung einen Winkelabstand voneinander entfernt entlang des Hülsenelements angeordnet sind, so dass es zwei getrennte Fluidwege durch den umfänglichen Kühlmittelkanal von der wenigstens einen Einlassöffnung zu der wenigstens einen Auslassöffnung gibt.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 16 und ferner aufweisend einen Versorgungshohlraum, der benachbart zu der Einlassöffnung und dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal zwischen Außenrändern der Statorbaugruppe ist, und einen Auslasshohlraum, der benachbart zu der Auslassöffnung und dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal zwischen den Außenrändern der Statorbaugruppe ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 18, wobei ein Kühlmittel sich von dem Versorgungshohlraum im Wesentlichen durch den wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal zu dem Auslasshohlraum ausbreiten kann, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 19, wobei wenigstens eines der mehreren Statorbleche das Hülsenelement an jedem der Außenränder der Statorbaugruppe berührt, um im Wesentlichen eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Maschinenhohlraum und dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal zu verhindern.