DE202022104286U1 - Abdeckung für eine Komponente eines elektrischen Antriebssystems und damit versehene Komponente - Google Patents

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Abstract

Abdeckung (1) für eine Komponente (2) eines elektrischen Antriebssystems, insbesondere für einen Inverter oder für einen Elektromotor, mit einer oder bestehend aus einer ersten metallischen Lage (10), dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) schwingungsdämpfend ausgestattet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdeckung, insbesondere ein Gehäuse, für eine Komponente eines elektrischen Antriebssystems sowie eine damit versehene Komponente. Derartige Komponenten sind beispielsweise der Elektromotor oder der Inverter eines Elektromotors. Sowohl der Inverter als auch der Elektromotor selbst erzeugen durch die in ihnen verwendeten Schaltelemente Lärm bei hohen Frequenzen, insbesondere zwischen 6 kHz und 12 kHz. Diese Geräusche dringen nach außen und sind sowohl in ihrer Frequenz, als auch in ihrer Lautstärke störend. Herkömmlicherweise werden diese Geräusche dadurch von der Fahrgastkabine abgehalten, indem der Motorraum mit einer geräuschdämmenden Isolierung ausgestattet wird oder die Fahrgastkabine hinreichend von Außengeräuschen abgeschirmt gestaltet wird. Beide Maßnahmen erfordern einen großen Aufwand zur Geräuschdämmung und sind sehr kostenintensiv.
  • Ziel muss es daher sein, das Gewicht der Dämmung zu verringern, die Fertigung zu vereinfachen und die Kosten der Dämmmaßnahmen zu verbessern. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einfach herzustellende, kostengünstige Maßnahmen mit geringem Gewicht zur Verringerung von Geräuschen eines Elektromotors oder einer seiner Komponenten zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Abdeckung nach Anspruch 1 sowie den Inverter oder Elektromotor nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Abdeckung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Erfindungsgemäß wird eine Abdeckung für eine Komponente eines elektrischen Antriebssystems vorgeschlagen, die genau eine oder mehrere erste metallische Lagen aufweist. Derartige Komponenten können ein Elektromotor oder ein Inverter sein. Erfindungsgemäß wird nun diese metallische Lage unmittelbar schwingungsdämpfend ausgestattet. Durch die direkte Ausstattung der metallischen Lage mit schwingungsdämpfenden Merkmalen ist es möglich, das Gewicht und die Kosten der zusätzlichen Schwingungsdämpfung gering zu halten und eine gute Akustik bzw. Geräusch- und Schwingungsdämpfung zu erzielen.
  • Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Abdeckung werden, beispielsweise vom Inneren eines Gehäuses um eine Komponente eines Elektroantriebs ausgehende, Schallwellen zwischen 6 und 12 kHz, insbesondere resonante Biegewellen, gedämpft, so dass insgesamt resonante Schwingungen gedämpft oder nur gering oder gar nicht angeregt werden.
  • Insbesondere kann diese erste metallische Lage auf einer der Oberflächen der metallischen Lage, insbesondere auf ihrer Außenseite aber auch alternativ oder zusätzlich auf ihrer Innenseite mindestens bereichsweise mit einem schwingungsdämpfenden Material versehen, insbesondere beschichtet sein. Als Beschichtungsverfahren kommt jedes verfügbare Beschichtungsverfahren, insbesondere jedoch Düsen- oder Rakelauftrag in Frage. Durch die Beschichtung wird eine gute Schwingungsdämpfung bei zugleich einfacher Herstellung, guter Formbarkeit und geringen Kosten erreicht. Als schwingungsdämpfendes Material eignen sich silikonbasierte oder polyurethanbasierte Materialien, alternativ auch Gummi-, Bitumen- oder Harz-basierte Materialien. Das schwingungsdämpfende Material kann weitere Zuschlagstoffe, insbesondere einen mineralischen Zuschlagsstoff enthalten.
  • Alternativ oder ergänzend kann das schwingungsdämpfende Material auch eine weitere metallische Lage oder eine Fasermatte aufweisen. Diese weitere Lage kann auch nur bereichsweise vorhanden sein, wodurch sich sowohl die technischen Eigenschaften wie Gewicht und akustische Dämpfung und Schwingungsdämpfung als auch die Kosten des Bauteils optimal und maßgeschneidert anpassen lassen. Die bevorzugte Ausführungsform ist demnach die Ausstattung der ersten metallischen Lage bereichsweise mit schwingungsdämpfendem Material wie beispielsweise Polyurethan-Klebstoff, auf das dann eine weitere metallische Lage aufgesetzt wird. Die erste metallische Lage kann auch auf ihrer Außenseite und/oder Innenseite mit einem Metall beschichtet sein, insbesondere mit Aluminium oder Zink. Damit wird u.a. ein guter Korrosionsschutz der erfindungsgemäßen Abdeckung erzielt.
  • Eine Verbesserung der Schalldämmung wird erzielt, indem die erste metallische Lage bereichsweise strukturiert noppaliert und/oder gerippt und/oder kreuzgerippt ist.
  • Eine besonders wirksame, leichtgewichtige und kostengünstige Schalldämmung wird erzielt, indem die erste metallische Lage einen oder mehrere Bereiche aufweist, in denen die Dicke der metallischen Lage verglichen mit den umgebenden Bereichen oder verglichen mit der Dicke des für die Herstellung der ersten metallischen Lage eingesetzten Blechmaterials verringert ist oder die erste metallische Lage gar eine Ausnehmung aufweist. Damit kann das Schwingungsverhalten der Abdeckung so gestaltet werden, dass die oben beschriebene Schwingungsdämpfung erzielt oder verbessert wird. Die Abdeckung kann so schwingungsdämpfend ausgestaltet sein, dass ausschließlich einer, mehrere oder alle dieser Bereiche schwingungsdämpfend ausgestaltet oder ausgestattet sind.
  • Insbesondere kann einer, mehrere oder alle dieser Bereiche eine Ausnehmung aufweisen, wobei innenseitig umlaufend um den Umfangsrand (32) der jeweiligen Ausnehmung und die jeweilige Ausnehmung vollständig überdeckend eine Membran, insbesondere eine Membran aus einem Metall angeordnet ist. Dieses zweite Metall ist mit Hilfe eines Elastomers am Umfangsrand angespritzt oder angeklebt. Diese Membranen weisen durch die Anklebung bzw. umlaufende Einfassung mit Elastomer ein anderes Schwingungs- und Resonanzverhalten auf und verringern damit die in der Abdeckung entstehenden Schwingungen oder verschieben die Resonanzfrequenzen in einen unkritischen Frequenzbereich. Zugleich sorgen sie für eine fluiddichte Abdichtung der Ausnehmungen.
  • Wird die erste metallische Lage der Abdeckung, z.B. eines Gehäusedeckels, auch im Kontaktbereich insbesondere längs einer oder zwei längs des Umfangsrands der ersten metallischen Lage umlaufenden Linien zu einem weiteren Bauteil, z.B. einer Gehäusewanne, beschichtet, so kann die Schwingungsdämpfung für die Gesamtanordnung, hier z.B. eines Gehäuses, weiter verbessert werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere auch einen Elektromotor oder einen Inverter eines Elektromotors als Komponenten eines elektromotorischen Antriebs mit einer erfindungsgemäßen Abdeckung, insbesondere mit einem Gehäuse, das eine erfindungsgemäße Abdeckung enthält.
  • Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Abdeckungen, insbesondere Gehäuse sowie erfindungsgemäßer Antriebskomponenten gegeben. Dabei werden gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen und ähnlichen Bezugszeichen versehen, ohne ihre Beschreibung zu wiederholen. In den folgenden Beispielen werden zu den erfindungsgemäß wesentlichen Merkmalen eine Vielzahl von optionalen Merkmalen kombiniert. Diese optionalen Merkmale können auch einzeln oder auch in beliebiger Kombination mit anderen optionalen Merkmalen desselben oder eines anderen Beispiels zur Weiterbildung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • Es zeigen
    • 1 einen Elektromotor mit Gehäuse;
    • 2 den Gehäusedeckel des Gehäuses nach 1;
    • 3 eine Abdeckung im Ausschnitt;
    • 4 eine erste Lage mit einer Strukturierung; und
    • 5 einen Gehäusedeckel mit Gehäusewanne im Querschnitt.
  • 1 zeigt in den Teilfiguren A bis D einen Elektromotor 2 mit einer Verkleidung 1. Diese Verkleidung 1 weist einen Gehäusedeckel 4a und einen Gehäusekörper 4b auf. Das Gehäuse 4a, 4b umgibt dabei zumindest teilweise den Elektromotor 2. Beide Gehäuseteile 4a und 4b weisen eine erste metallische Lage aus feueraluminiertem Stahl 10 auf, die diesen Gehäuseteilen mechanische Stabilität gibt. Alternativ können die Gehäuseteile auch aus Edelstahl, Aluminium, oder verzinktem Stahl bestehen.
  • Während 1A in einer Aufsicht den Elektromotor mit den Gehäuseteilen 4a und 4b, d.h. einem Gehäusedeckel 4a und einem Gehäusekörper 4b zeigt, stellt 1B lediglich eine Aufsicht auf den zylinderförmigen Gehäusekörper 4b dar. Dieser ist erfindungsgemäß ausgestaltet, indem er eine erste metallische Lage 10 aufweist, mit einer zu dem Elektromotor zugewandten Innenseite 11 (die auf der Seite der Innenseite 6 des Gehäusekörpers 4b ist) und einer gegenüberliegenden Außenseite 12 (die auf der Seite der Außenseite 7 des Gehäusekörpers 4b ist). Der Gehäusekörper 4b weist einen Umfangsrand 13 auf, an dem linksseitig der Gehäusedeckel 4a anliegen kann.
  • Der Gehäusekörper 4b ist auf seiner Innenseite 6 erfindungsgemäß mit einem schwingungsdämpfenden Material 20, nämlich einer Glasfasermatte 23 ausgekleidet. Die Glasfasermatte kann Hakotherm®, ein Nadelvlies aus Glasfasern, sein. Dieses Glasfasermaterial ist mittels eines Klebers an der ersten metallischen Lage 10 aufgebracht, im vorliegenden Beispiel einem Polyurethan-basierten Kleber, nämlich Sikaflex® 2 oder Sikaflex®-265, wobei diese Produktbezeichnungen zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Erfindung gültig sind.
  • 1C zeigt den Gehäusekörper 4b im Querschnitt quer zur Längsachse des zylinderförmigen Gehäusekörpers 4b (1C). 1D zeigt den Gehäusekörper 4b im Querschnitt längs der Linie B-B in 1C (1D).
  • In 2 in den Teilfiguren A bis C ist der Gehäusedeckel 4a aus 1 näher dargestellt.
  • 2A zeigt eine Aufsicht auf den Gehäusedeckel 4a, 2B einen Querschnitt längs der Linie A-A in 2A sowie 2C eine Ansicht des Gehäusedeckels 4a auf die Innenseite 6 des Deckels 4a.
  • Der Gehäusedeckel 4a weist ebenso wie der Gehäusekörper 4b eine erste metallische Lage 10 auf. Diese metallische Lage 10 weist Bereiche 30a, 30b auf, in denen die metallische Lage 10 erhabene, gewölbte Bereiche besitzt. An der ersten metallischen Lage 10 ist eine Fasermatte 23 aus demselben Material wie die Glasfasermatte 23 des Gehäusekörpers 4b in 1 als schalldämmendes und schwingungsdämpfendes Material 20 angeordnet. Die Glasfasermatte 23 ist ebenso wie in 1 an die erste Lage angeklebt. Alternativ kann die Glasfasermatte auch angetackert sein, oder von einer zusätzlichen metallischen Lage, die integral mit der ersten metallischen Lage 10 ausgebildet ist, festgeklemmt werden.
  • 3 zeigt eine Abdeckung 1 für einen Elektromotor oder einen Inverter oder eine andere Komponente eines elektromotorischen Antriebs, bei der drei verschiedene erfindungsgemäße schalldämmende Maßnahmen durchgeführt wurden. Während 3A eine Aufsicht im Ausschnitt auf die Außenseite 7 der Abdeckung 1 zeigt, zeigt die 3B eine Aufsicht im Schnitt längs der Linie A-A in 3A, 3C einen Querschnitt längs der Linie A-A in 3A, 3D eine Aufsicht im Querschnitt auf die Linie B-B in 3A, 3E einen Querschnitt längs der Linie B-B in 3A, 3F eine Aufsicht im Querschnitt längs der Linie C-C in 3A und 3G einen Querschnitt längs der Linie C-C in 3A.
  • In 3A ist ein erster Bereich 30a dargestellt, in dem die metallische Lage 10 eine rechteckigen Bereich 30a mit abgerundeten Ecken aufweist. 3B zeigt eine Aufsicht auf einen Querschnitt und 3C einen Querschnitt in diesem Bereich längs der Linie A-A. In dem Querschnitt A-A weist die erste metallische Lage 10 einen Bereich 30a mit einer Ausnehmung 31a auf. Die Ausnehmung 31a besitzt einen weitgehend quadratischen Umfangsrand 32a mit abgerundeten Ecken, der zur Innenseite 6 hin abgekröpft ist. Innerhalb der Ausnehmung 31a und diese vollständig überdeckend und an dem Umfangsrand 32a umlaufend angeklebt durch Elastomeranspritzung 8, die hier gleichzeitig das schwingungsdämpfende Material 20 darstellt, ist eine Membran 33a, hier bestehend aus feueraluminiertem Stahl, bzw. bevorzugt aus identischem Material wie die erste metallische Lage 10. Diese Membran überdeckt folglich vollständig die Öffnung 31a und dichtet mit Hilfe der Elastomeranspritzung 8 zwischen der Innenseite 11 und der Außenseite 12 der metallischen Lage 10 fluiddicht ab. Der Begriff Membran wird hier verstanden als ein schwingungsfähiges System ähnlich einer Lautsprechermembran. Dabei wird als Material im Sinne dieser Erfindung ein Metall verwendet, das vor allem durch seine Elastomeranspritzung schwingungsdämpfend wirkt.
  • 3D und 3E zeigen einen Querschnitt zwischen den Bereichen 30a und 30c längs der Linie B-B in 3A. Die metallische Lage 10 ist in diesem Bereich mit einer außenseitigen schalldämmenden Beschichtung 21, bestehend aus einer Elastomerschicht 8, hier wirksam als schwingungsdämpfende Lage 20 und mit einer weiteren metallischen Lage 22 versehen. Diese schalldämmende Beschichtung mit weiterer metallischer Lage kann aber ebenso gut an der Innenseite angeordnet werden.
  • 3F und 3G zeigen einen Schnitt um einen weiteren Bereich 30c längs der Linie C-C in 3A. Im Bereich 30c weist die metallische Lage 10 eine Ausnehmung 31c auf, in der eine Membran 33c angeordnet ist. Wie 3B und 3C besteht diese Membran aus einem feueraluminiertem Stahl, der über eine Elastomeranspritzung 8, 20 mit dem abgekröpften Umfangsrand 32c der Ausnehmung 30c verbunden ist. Die Membran 33c schließt durch die Elastomeranspritzung zwischen der Innenseite 11 und der Außenseite 12 der metallischen Lage 10 fluiddicht an dem Rand 32c ab. Im Unterschied zum Abschnitt 30a ist die Membran 33c nunmehr in der Ebene des äußersten Umfangsrandes 32c, d.h. in der abgekröpften Ebene der metallischen Lage 10 zwischen dem Umfangsrand 32c vollständig umlaufend angeordnet. Die Abkröpfung ist aber nicht zwingend, vielmehr kann die Membran auch in einer Ebene mit der ersten Lage 10 angeordnet sein. Wichtig ist bei dieser Ausführungsform, das sich der Umfangsrand und die eingesetzte Membran nicht überlappen.
  • Der gemeinsame Vorteil der Ausführungsformen der 3 A bis 3F ist, dass die schwingungsdämpfenden Massnahmen hier partiell ausgeführt werden können. Das heißt die aufgeklebten Metalle oder eingesetzten Membranen können je nach Bedarf an der Abdeckung bemessen und versetzt werden.
  • 4 zeigt eine metallische Lage 10 mit einer beispielhaften Strukturierung 25, hier einer Noppalierung. Die erste metallische Lage 10 kann in jeder der vorhergehend dargestellten Ausführungsbeispiele auch noppaliert, gerippt oder kreuzgerippt oder anderweitig strukturiert sein.
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Abdeckung 1 als Gehäusedeckel 4a, die mit Elastomer 8, das gleichzeitig als schwingungsdämpfendes Material 20 wirkt, längs des Umfangsrandes 13 mit den Gehäusekörper 4b verbunden ist. Dies kann zusätzlich zu anderen erfindungsgemäßen Maßnahmen geschehen und verbessert die schwingungsdämpfende Wirkung.

Claims (17)

  1. Abdeckung (1) für eine Komponente (2) eines elektrischen Antriebssystems, insbesondere für einen Inverter oder für einen Elektromotor, mit einer oder bestehend aus einer ersten metallischen Lage (10), dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) schwingungsdämpfend ausgestattet ist.
  2. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) auf einer der Oberflächen der metallischen Lage (10), beispielsweise auf einer Außenseite (6, 11) und/oder Innenseite (7, 12) der Abdeckung (1), mindestens bereichsweise mit einem schwingungsdämpfenden Material (20) versehen, insbesondere beschichtet (21) ist.
  3. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Material (20) silikonbasiertes oder polyurethanbasiertes Material ist oder enthält.
  4. Abdeckung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Material (20) Gummi oder Bitumen enthält.
  5. Abdeckung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Material (20) einen mineralischen Zuschlagsstoff enthält.
  6. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Material (20) eine weitere metallische Lage (22) oder eine Fasermatte (23), insbesondere eine Glasfasermatte, ist oder enthält.
  7. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Material (20) auf die erste metallische Lage (10) aufgeklebt, aufgelegt, aufgelötet oder aufgeschweißt ist.
  8. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (1) ein Gehäuse, insbesondere ein Invertergehäuse oder Elektromotorgehäuse ist.
  9. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse derart schwingungsdämpfend ausgestattet ist, dass durch vom Inneren des Gehäuses ausgehende Schallwellen angeregte Schwingungen zwischen 6 und 12 kHz in dem Gehäuse, insbesondere resonante Biegewellen, gedämpft werden, insbesondere die Anregung resonanter Schwingungen gedämpft wird oder nur gering oder gar nicht angeregt wird.
  10. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) auf der Außenseite (7) und/oder Innenseite (6) der Abdeckung (1) mit einem Metall beschichtet ist, insbesondere mit Aluminium oder Zink beschichtet ist.
  11. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) bereichsweise strukturiert (25) noppaliert und/oder gerippt und/oder kreuzgerippt ist.
  12. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) erste Bereiche (30) aufweist, in denen die erste metallische Lage (10) mindestens eine Ausnehmung (31) aufweist.
  13. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für einen, mehrere oder alle der ersten Bereiche (30), der erste Bereich (30) eine verringerte Dicke aufweist und insbesondere oder ausschließlich in diesem ersten Bereich (30) schwingungsdämpfend ausgestattet ist.
  14. Abdeckung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für einen, mehrere oder alle der ersten Bereiche (30), der erste Bereich (30) eine Ausnehmung (31) aufweist, wobei umlaufend um den Umfangsrand (32) der Ausnehmung (31) und/oder die Ausnehmung (31) vollständig überdeckend eine Membran (33), insbesondere eine Membran aus einem Elastomer, angeordnet ist.
  15. Abdeckung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für einen, mehrere oder alle der ersten Bereiche (30) die Membran (33) an den Umfangsrand (32) der Ausnehmung (31) angespritzt oder angeklebt ist.
  16. Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Lage (10) im Kontaktbereich zu einem weiteren Bauteil beschichtet, vorteilhafterweise mit dem schwingungsdämpfenden Material beschichtet, vorteilhafterweise längs einer oder zwei längs des Umfangsrands (13) der ersten metallischen Lage (10) umlaufenden Linien beschichtet ist.
  17. Elektromotor (2) oder Inverter eines Elektromotors (2), dadurch gekennzeichnet, dass er eine Abdeckung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die den Elektromotor (2) oder den Inverter des Elektromotors (2) zumindest bereichsweise umgibt.
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