EP3465883A1 - Kühlung einer elektrischen maschine - Google Patents

Kühlung einer elektrischen maschine

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Publication number
EP3465883A1
EP3465883A1 EP17721661.1A EP17721661A EP3465883A1 EP 3465883 A1 EP3465883 A1 EP 3465883A1 EP 17721661 A EP17721661 A EP 17721661A EP 3465883 A1 EP3465883 A1 EP 3465883A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
internals
cooling channel
electric machine
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17721661.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jin-kang LI
Holger Fröhlich
Wolfgang Halbmeyer
Matthias UECKER
Yakup GUENSAYAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP3465883A1 publication Critical patent/EP3465883A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • Cooling of an electric machine The invention relates to cooling technologies
  • electric machine in particular an electric motor or generator.
  • Hybrid drive devices in particular hybrid drive devices, are used to drive motor vehicles, wherein hybrid drive devices typically include an internal combustion engine and an electric machine.
  • the case acting as a motor and generator electric machine has a shaft with a rotor arranged on the shaft and a stator.
  • the stator and the rotor are disposed within a housing of the electric machine.
  • a cooling channel for passing a cooling fluid for example, liquid coolant or air, is incorporated for cooling the electric machine. After introducing the cooling fluid into the cooling channel, the cooling fluid absorbs heat.
  • a housing of an electric machine in which a cooling channel is integrated to produce a single piece or in molds ⁇ molding process to produce two parts with an inner casing and an outer casing.
  • the inner housing is inserted into the outer housing and thereby the housing with the cooling channel produced.
  • the electrical machine requires little space.
  • it is beneficial that an outer diameter or a circumference of the housing - in a one-piece design and a two-part design - is as small as possible. This space can be saved and beyond material for the production of the housing or the electric machine can be reduced. It is therefore an object of the present invention to provide technologies for cooling an electrical machine, by means of which a space-optimized and cost ⁇ favorable cooling of an electrical machine, in particular those winding heads, is made possible.
  • an internals for a housing of an electric machine is provided.
  • the built-in is designed such that it forms a portion of a cooling channel in the installed state in the housing together with the housing.
  • cooling channel Through the cooling channel, it is possible to dissipate heat from the active parts of the electric machine partially and selectively.
  • so-called hot spots of the electrical Ma ⁇ machines can be partially and targeted cooled.
  • the portion of the cooling channel is in the region of a winding head of the electric machine.
  • loss heat in the field of Winding head is generated as a special hotspot, effectively dissipate.
  • the internals may preferably be a deep-drawn sheet metal component.
  • the internals or the cooling channel cover with a small thickness of a metal sheet, in particular of steel or aluminum, by
  • the thickness of the built-in part may in particular be between 1 mm and 3 mm.
  • a housing for an electrical machine in particular an outer housing ⁇ with an inner contour, wherein the housing together with an internals according to the first aspect of the invention forms at least a portion of a cooling channel.
  • Thedekanalab ⁇ cut is particularly preferably formed between the inner contour of the housing and the internals.
  • the electric machine may comprise an inlet opening, in particular designed as an inlet connection, for introducing a cooling fluid into the at least one cooling channel section.
  • the electric machine can form an outlet opening, in particular as an outlet nozzle, for discharging of the cooling fluid from the at least one cooling passage section.
  • Thedeka- formed by the baffles and the housing nalabites may further particular form a radialdeka ⁇ nalabrough a cooling system within the electrical machine.
  • the radial cooling channel section enables circulating cooling, in particular in the region of the end winding of the stator of the electric machine. Gap fillers can be used for better heat conduction.
  • indirect cooling e.g. be used by turbulent air circulation, which can be generated by rotation of a rotor of the electric machine.
  • the radial cooling passage portion may be further connected to an axial bore within the housing for distributing coolant.
  • Thedeka ⁇ nalab mustard formed by the mounting parts and the housing is based on a particularly simple construction of housing and internals and guarantees optimal cooling, especially in the winding head region of the electric machine, whereby a greater power output can be achieved.
  • the housing has a depression, a bore or an inner contour in the region of the cooling channel section.
  • the recess or inner contour can in particular be a channel-like recess running around the circumference of the housing or on the inside of the housing, which is designed to form the at least one cooling channel section.
  • the thickness of the housing in the region of the cooling channel section is greater than the thickness of the built-in part.
  • the maximum thickness of the housing (preferably including the webs for the formation of the cooling Channel section) be greater, in particular by a multiple greater than the thickness of the insert or the cooling channel cover.
  • the axial extent of the built-in component is less than 30%, 20%, 10% or 5% of the maximum axial extent of the housing.
  • the housing and the internals or the cooling channel cover can be cohesively connected mitei ⁇ each other. A cohesive connection which is necessary for this purpose can be ensured, for example, by means of an adhesive connection. To support a corresponding bonding process (hardening process) can continue to a
  • Clip connection between the housing and the internals or the cooling channel cover may be provided.
  • the internals are adhesively bonded to the housing by means of an adhesive, it is further provided that pockets or grooves for adhesive of the adhesive bond are formed between the internals and the housing.
  • the internals are fixed in a fluid-tight manner in an axial end region of the housing to the housing by means of a sealing ring.
  • the internals can be positively connected by means of an O-ring with the housing.
  • the housing may have at least one annular groove in which a corresponding sealing ring is arranged.
  • an electric machine comprising a housing according to the invention as described above.
  • a method for manufacturing an electric machine or a drive device includes loading ⁇ riding provide an installation part according to one of claims 1 to 3, and a housing having an inner contour. Furthermore, a fastening of the mounting part takes place on or in the housing, so that the inner contour of the housing and the internals form a portion of a cooling channel of the electric machine.
  • the internals and the housing can be manufactured and provided separately.
  • the internals may in particular be a deep-drawn sheet metal component.
  • the housing can be produced in particular in a die-casting process.
  • the inner contour of the housing may in particular a channel-like recess for forming the iquess ⁇ we include a cooling channel section. Furthermore, by mechanical processing, eg drilling, within the housing at least one axial bore for the transport and distribution of coolant can be generated.
  • At the beginning or before the actual assembly of the housing and internals may also preferably a sticky tape in designated pockets or grooves are introduced, which may be located between the internals and the housing.
  • at least one cooling channel is formed between the housing and the internals, which can in particular be configured media-tight.
  • the connection between internals and housing is preferably cohesive.
  • a clip connection between the housing and the internals may be provided. Because the at least one cooling channel section is not produced in one operation, such as, for example, in the mold casting method known from the prior art, relatively inexpensive production methods are possible, in particular with regard to series production.
  • the electrical machine may further comprise from ⁇ particular a stator having a laminated stator core, a rotor with a laminated rotor core and a rotor shaft in known manner, being inserted in the stack of stator coil windings with protruding in the axial direction of the electrical machine stator windings.
  • Fig. 1 is a diagram of a half-section of an electrical
  • Fig. 2 is a diagram of a half section of another
  • Fig. 3 is a sectional view of another electrical
  • Machine with a housing and a refrigeration system nalabdeckung trained internals for winding head cooling
  • Fig. 4 is an enlarged detail view of the insert after
  • Fig. 5 is a first perspective view of a fitting for the electric machine of FIG. 3 and
  • FIG. 6 is a second perspective view of the fitting of FIG .. 5
  • FIG. 1 shows the diagram of a half section of an electric machine 1 with a rotor, which comprises a rotor laminated core 2 and is mounted non-rotatably on a rotor shaft 3.
  • the rotor shaft 3 is rotatably received within two arranged at axial ends of the electric machine 1 bearings 4.
  • a stator with a stator laminated core 5 is arranged. Inside the stator laminated core 5 there are coil windings, which at axially opposite ends of the stator laminated core
  • stator winding heads 6 shown on the right in FIG. 1 and 7 (shown on the left in FIG. 1).
  • the stator winding heads 6 (shown on the right in FIG. 1) and 7 (shown on the left in FIG. 1).
  • the electrical machine 1 comprises a diecast housing ⁇ 8, which is an outer housing and the stator laminated core coaxially encloses 5.
  • the housing 8 has an inflow port 9 and a drain port 10 for cooling fluid.
  • the inflow port 9 and the outflow port 10 are connected to each other by means of a cooling channel 11. In this way, coolant can enter via the inflow port 9, through the cooling channel 11 are passed and discharged via the drain port 10.
  • the cooling channel 11 comprises a bore 12 extending in the axial direction L through the housing 8, a first radial one
  • the first radial cooling passage section 13 is formed by an inner contour 15 of the housing 8 and a first internals 16.
  • the housing 8 in the region of the first radial cooling channel section 13 a channel-like recess or bore 17, which is covered by the first internals 16, so that the first radial cooling passage portion 13 is formed, which is impermeable to the cooling liquid and positively by an adhesive bond between the baffles 16 and the housing 8 is made.
  • the first internals 16 has in
  • the second radial cooling passage section 14 is formed by means of the housing 8 and a second fitting in the form of a cooling channel cover 18.
  • the second internals 18 is attached to the housing 8 in the region of the stator winding head 7, which is shown on the left in Figure 1, by means of an adhesive bond cohesively.
  • the axial bore 12 which extends through the housing 8, is connected in the region of the left stator winding head 7 with a radial bore portion 19, which in turn merges into the second cooling passage portion 14 which is fluid-tightly bounded by the second internals 18 and fluidly connected to the drain port 10.
  • 1 also includes the electric machine an inverter 20 to an inverter-cooling duct 21.
  • the inflow port 9 is arranged for thehariflüs ⁇ stechnik in the range of inverter 20, with the plane passing through the housing 8 axial bore 12 in one
  • End shield 22 of the electric machine 1 continues and is connected to the inflow port 9.
  • Fig. 2 shows a diagram of a half section of another electric machine 1, which is different from the electrical
  • Machine 1 according to Figure 1 differs in particular by a different design of the cooling channel 11.
  • the cooling channel 11 comprises a bore 12 which extends in the axial direction L of the electric machine 1 within the housing 8 and which continues in the direction of an inlet connection 9 for coolant in a bearing plate 22 of the electric machine 1, the inflow connection 9 being in one Inverter 20 of the electric machine 1 is arranged.
  • a bore 12 which extends in the axial direction L of the electric machine 1 within the housing 8 and which continues in the direction of an inlet connection 9 for coolant in a bearing plate 22 of the electric machine 1, the inflow connection 9 being in one Inverter 20 of the electric machine 1 is arranged.
  • Machine 1 merges the axial bore 12 into a radial bore 23 within the housing 8.
  • the radial bore 23 opens in the direction of the stator laminated core 5 of the electric machine 1 in an intermediate space 24 between an inner contour 15 of the housing 8 and an outer contour 25 of the stator laminated core 5.
  • a cooling channel cover 26 is arranged, which forms an insert member, and runs parallel over the entire length of the stator 5 with its arranged at opposite axial ends stator winding heads 6 and 7.
  • the insert component 26 and the housing 8 is such material ⁇ connected to each other, that a fluid-tight waste Section 27 of the cooling channel 11 is formed, which the entire outer region of the stator 5, in particular its winding heads
  • Figures 3 and 4 show another electric machine 1 with a rotor which comprises a rotor core 2 and is rotatably mounted on a rotor shaft 3.
  • 5 and 6 show a suitable for the electric machine 1 of FIG. 3 internals 28.
  • the rotor shaft 3 is rotatably received within two arranged at axial ends of the electric machine 1 bearings 4.
  • a stator with a stator laminated core 5 is arranged.
  • Within the stator sheet ⁇ packet 5 are coil windings which form at two axially opposite ends of the stator laminated core 5, two Sta ⁇ tor winding heads 6 and 7.
  • the electric machine 1 comprises a die-cast housing 8, which is an outer housing, and which coaxially surrounds the rotor with its rotor core 2 and the stator with its stator core 5 and its winding heads 6 and 7.
  • the housing 8 has an inflow port 9 and a drain port 10 for cooling fluid.
  • the inflow connection 9 and the outflow connection 10 are connected to one another by means of a cooling channel 11. In this way, cooling liquid can enter via the inflow port 9, be passed through the cooling channel 11 and be discharged via the outflow port 10.
  • the cooling channel 11 includes an axis extending in the axial direction through the housing 8 hole 12 and a radialdeka ⁇ nalab Songs 29 defined by an inner contour 15 (Fig. 4) of the Housing 8 and an insert in the form of a cooling channel cover 28 is formed.
  • the housing 8 in the region of the radial cooling channel portion 29 has a radial bore 30, which is closed radially outward by a closure cap 31 and is covered radially inwardly by the internals 28, so that the radial cooling channel portion 29 is formed, which for ⁇ impermeable the cooling liquid is and is produced in a form-fitting manner by an adhesive connection between the internals 28 and the housing 8.
  • the deep-drawn internals 28, for example made of aluminum, has a substantially U-shaped cross-section ⁇ profile with a central opening 32, one leg 33 is stepped, to rest against the inner contour 15 of the housing 8 in regions and partially from the inner contour 15th to be spaced to form the cooling channel portion 29.
  • the housing 8 forms two pockets or grooves 34, which can be filled with adhesive to then bring the internals 28 into abutment with the housing 8 and to bond with this. Coolant can enter via the inlet port 9 along the axial bore 12, the radial bore 30 and the
  • Cooling duct section 29 are passed and exit via the outlet port 10. In this way,deflüs ⁇ stechnik which flows through the cooling passage section 29, and in particular to in Fig. Shown on the left stator winding 7 3 cool.
  • the electric machine 1 comprises an inverter 20 with an inverter housing 35 and an inverter cooling channel 21.
  • the inflow connection 9 for the cooling liquid is arranged in the region of the inverter 20, wherein the axial bore extending through the housing 8 12 continues in a bearing plate 22 of the electric machine 1 and is connected to the inflow port 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einbauteil (28) für ein Gehäuse (8) einer elektrischen Maschine (1), wobei das Einbauteil (28) derart gestaltet ist, im in dem Gehäuse (8) eingebauten Zustand gemeinsam mit dem Gehäuse (8) einen Abschnitt (29) eines Kühlkanals (11) auszubilden. Weitere Ansprüche sind auf das Gehäuse (8), die elektrische Maschine (1) sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine (1) gerichtet.

Description

Beschreibung
Kühlung einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft Technologien zur Kühlung einer
elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrischen Motors bzw. Generators.
Antriebseinrichtungen, insbesondere Hybrid-Antriebsein- richtungen, werden eingesetzt, um Kraftfahrzeuge anzutreiben, wobei Hybrid-Antriebseinrichtungen typischerweise eine Verbrennungskraftmaschine und eine elektrische Maschine aufweisen. Die dabei als Motor und Generator fungierende elektrische Maschine weist eine Welle mit einem an der Welle angeordneten Rotor und einen Stator auf. Der Stator und der Rotor sind innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet.
In der elektrischen Maschine, insbesondere in dessen Stator und/oder Rotor, entsteht Abwärme, sodass eine Kühlung der elektrischen Maschine erforderlich ist. Typischerweise ist dazu in das Gehäuse ein Kühlkanal zum Durchleiten eines Kühlfluids, zum Beispiel flüssiges Kühlmittel oder Luft, zur Kühlung der elektrischen Maschine eingearbeitet. Nach einem Einleiten des Kühlfluids in den Kühlkanal nimmt das Kühlfluid Wärme auf.
Es ist bekannt, ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, in welches ein Kühlkanal integriert ist, einteilig im Kokillen¬ gussverfahren herzustellen oder zweiteilig mit einem Innengehäuse und einem Außengehäuse herzustellen. Bei dem letzt- genannten Verfahren wird das Innengehäuse in das Außengehäuse eingeschoben und dadurch das Gehäuse mit dem Kühlkanal hergestellt. Bei der Herstellung der elektrischen Maschine ist es im Allgemeinen erwünscht, dass die elektrische Maschine wenig Bauraum benötigt. Hierzu ist es förderlich, dass ein Außendurchmesser beziehungsweise ein Umfang des Gehäuses - bei einer einteiligen Ausführung und bei einer zweiteiligen Ausführung - möglichst klein ist. Dadurch kann Bauraum eingespart und darüber hinaus Material zur Herstellung des Gehäuses bzw. der elektrischen Maschine verringert werden. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Technologien zur Kühlung einer elektrischen Maschine bereitzustellen, mittels derer eine bauraumoptimierte sowie kosten¬ günstige Kühlung einer elektrischen Maschine, insbesondere derer Wickelköpfe, ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnung. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Einbauten für ein Gehäuse einer elektrische Maschine bereitgestellt. Das Einbauten ist derart gestaltet, dass es im in dem Gehäuse eingebauten Zustand gemeinsam mit dem Gehäuse einen Abschnitt eines Kühlkanals ausbildet.
Durch den Kühlkanal ist es möglich, Wärme aus den Aktivteilen der elektrischen Maschine partiell und punktuell abzuführen.
Insbesondere können sogenannte Hotspots der elektrischen Ma¬ schinen partiell und zielgerichtet gekühlt werden.
Bevorzugt befindet sich der Abschnitt des Kühlkanals im Bereich eines Wickelkopfs der elektrischen Maschine. Somit ist es besonders vorteilhaft möglich, Verlustwärme, die im Bereich des Wickelkopfes als besonderen Hotspot erzeugt wird, wirkungsvoll abzuführen .
Bei dem Einbauten kann es sich vorzugsweise um ein tiefgezogenes Blechbauteil handeln. Somit können das Einbauten bzw. die Kühlkanalabdeckung mit einer geringen Dicke aus einem Metallblech, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, durch
Tiefziehen hergestellt werden. Die Dicke des Einbauteils kann insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm liegen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse für eine elektrische Maschine bereitgestellt, insbesondere ein Außen¬ gehäuse mit einer Innenkontur, wobei das Gehäuse gemeinsam mit einem Einbauten gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wenigstens einen Abschnitt eines Kühlkanals ausbildet. Der Kühlkanalab¬ schnitt wird besonders bevorzugt zwischen der Innenkontur des Gehäuses und dem Einbauten ausgebildet. Durch eine Montage des Einbauteils in dem Gehäuse, insbesondere in dem Außengehäuse, kann wenigstens ein Kühlkanal Medien-dicht gegenüber der Umwelt ausgebildet werden. Ein entlang der Innenkontur des Außengehäuses entstehender Kühlkanal ermöglicht einen besonders kleinen Bauraum für das Gehäuse der elektrischen Maschine, wodurch die elektrische Maschine bzw. deren Gehäuse sehr preiswert im Vergleich zu dem Stand der Technik (insbesondere Kokillen- gussgehäuse oder zweiteiliges Gehäuse) hergestellt werden kann. Das Gehäuse kann insbesondere in einem Alumini¬ um-Druckgussverfahren hergestellt sein.
Insbesondere kann die elektrische Maschine eine Einlassöffnung, insbesondere als Einlassstutzen ausgebildet, zum Einleiten eines Kühlfluids in den wenigstens einen Kühlkanalabschnitt umfassen. Ebenfalls kann die elektrische Maschine eine Auslassöffnung, insbesondere als aus Auslassstutzen ausgebildet, zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem wenigstens einen Kühlkanalabschnitt aufweisen .
Der durch das Einbauten und das Gehäuse gebildete Kühlka- nalabschnitt kann ferner insbesondere einen radialen Kühlka¬ nalabschnitt eines Kühlsystems innerhalb der elektrischen Maschine ausbilden. Der radiale Kühlkanalabschnitt ermöglicht eine umlaufende Kühlung insbesondere im Bereich des Wickelkopfs des Stators der elektrischen Maschine. Dabei können zur besseren Wärmeleitung beispielsweise Gap-Filler zum Einsatz kommen.
Weiterhin kann eine indirekte Kühlung, z.B. durch turbulente LuftZirkulation genutzt werden, welche durch eine Drehung eines Rotors der elektrischen Maschine erzeugt werden kann. Der radiale Kühlkanalabschnitt kann ferner mit einer axialen Bohrung in- nerhalb des Gehäuses zur Verteilung von Kühlmittel verbunden sein .
Der durch die Einbauteile und das Gehäuse gebildete Kühlka¬ nalabschnitt basiert auf einer besonders einfachen Konstruktion von Gehäuse und Einbauten und garantiert eine optimale Kühlung insbesondere im Wickelkopfbereich der elektrischen Maschine, wodurch eine größere Leistungsausbeute erzielt werden kann.
Bevorzugt weist das Gehäuse im Bereich des Kühlkanalabschnitts eine Vertiefung, eine Bohrung oder eine Innenkontur auf. Bei der Vertiefung bzw. Innenkontur kann es sich insbesondere um eine am Gehäuseumfang bzw. am Gehäuseinnenboden umlaufende kanalartige Vertiefung handeln, welche zur Ausbildung des wenigstens einen Kühlkanalabschnitts ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke des Gehäuses im Bereich des Kühlkanalabschnitts größer als die Dicke des Einbauteils. Insbesondere kann die maximale Dicke des Gehäuses (vorzugsweise einschließlich der Stege zur Bildung des Kühl- kanalabschnitts ) größer sein, insbesondere um ein Vielfaches größer, als die Dicke des Einbauteils beziehungsweise der Kühlkanalabdeckung . Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass die axiale Ausdehnung des Einbauteils weniger als 30%, 20%, 10% oder 5 % der maximalen axialen Ausdehnung des Gehäuses beträgt . Vorteilhafter Weise können das Gehäuse und das Einbauten beziehungsweise die Kühlkanalabdeckung stoffschlüssig mitei¬ nander verbunden sein. Eine dazu notwendige stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung gewährleistet werden. Zur Unterstützung eines entsprechenden Klebeprozesses (Aushärtungsprozess ) kann weiterhin eine
Clip-Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Einbauten bzw. der Kühlkanalabdeckung vorgesehen sein.
Sofern das Einbauten mittels eines Klebstoffs stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist, ist weiterhin vorgesehen, dass zwischen dem Einbauten und dem Gehäuse Taschen oder Nuten für Klebstoff der Klebeverbindung ausgebildet werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Einbauten mittels eines Dichtrings fluiddicht in einem axialen Endbereich des Gehäuses an dem Gehäuse befestigt ist. Insbesondere kann das Einbauten mittels eines O-Rings formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein. In diesem Zusammenhang kann das Gehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform wenigstens eine Ringnut aufweisen, in welcher ein entsprechender Dichtring angeordnet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine bereitgestellt, welche ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Gehäuse umfasst. Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine oder einer Antriebseinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Be¬ reitstellen eines Einbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und eines Gehäuses mit einer Innenkontur. Weiterhin erfolgt ein Befestigen des Einbauteils an bzw. in dem Gehäuse, so dass die Innenkontur des Gehäuses und das Einbauten einen Abschnitt eines Kühlkanals der elektrischen Maschine ausbilden. Das Einbauten und das Gehäuse können getrennt voneinander hergestellt und bereitgestellt werden. Bei dem Einbauten kann es sich insbesondere um ein tiefgezogenes Blechbauteil handeln. Das Gehäuse kann insbesondere in einem Druckgussverfahren hergestellt werden. Die Innenkontur des Gehäuses kann insbe- sondere eine kanalartige Vertiefung zur Ausbildung des we¬ nigstens einen Kühlkanalabschnitts umfassen. Ferner kann durch mechanische Bearbeitung, z.B. Bohren, innerhalb des Gehäuse wenigstens eine axiale Bohrung zum Transport und zur Verteilung von Kühlmittel erzeugt werden.
Zu Beginn beziehungsweise vor der eigentlichen Montage von Gehäuse und Einbauten kann außerdem bevorzugt ein Klebevorrat in dafür vorgesehene Taschen beziehungsweise Nuten eingeführt werden, welche sich zwischen dem Einbauten und dem Gehäuse befinden können. Durch Einbau beziehungsweise Einführen des Einbauteils in das Gehäuse wird zwischen dem Gehäuse und dem Einbauten wenigstens ein Kühlkanal ausgebildet, welcher insbesondere Medien-dicht ausgestaltet sein kann. Die Verbindung zwischen Einbauten und Gehäuse ist bevorzugt Stoffschlüssig . Zur Unterstützung des Prozesses eines Einklebens des Einbauteils in das Gehäuse kann eine Clipverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Einbauten vorgesehen sein. Dadurch, dass der wenigstens eine Kühlkanalabschnitt nicht in einem Arbeitsgang, wie zum Beispiel im aus dem Stand der Technik bekannten Kokillengussverfahren hergestellt wird, sind insbesondere bezüglich der Serienfertigung relativ kostengünstige Fertigungsverfahren möglich. So können insbesondere das Gehäuse in einen Druckgussverfahren und das Einbauten in einem
Tiefziehverfahren oder in einem Fließpressverfahren hergestellt werden. Dadurch, dass sich der wenigstens eine Kühlkanalab¬ schnitt während der Montage des Einbauteils in das Gehäuse erzeugen lässt, ist eine besonders einfache Konstruktion mit geringen Fertigungskosten der elektrischen Maschine möglich. Die elektrische Maschine kann weiterhin in bekannter Weise ins¬ besondere einen Stator mit einem Statorblechpaket, einen Rotor mit einem Rotorblechpaket sowie eine Rotorwelle umfassen, wobei im Statorblechpaket Spulenwicklungen mit in axialer Richtung der elektrischen Maschine überstehenden Stator-Wickelköpfen eingebracht sind.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 ein Schema eines Halbschnittes einer elektrischen
Maschine mit einem Gehäuse und zwei Einbauteilen in
Form von Kühlkanalabdeckungen im Bereich von Sta- tor-Wiekelköpfen,
Fig. 2 ein Schema eines Halbschnittes einer weiteren
elektrischen Maschine mit einem Gehäuse und einem als langgezogene Kühlkanalabdeckung ausgebildeten Ein- bauteil ,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren elektrischen
Maschine mit einem Gehäuse und einem als Kühlka- nalabdeckung ausgebildeten Einbauten zur Wickelkopfkühlung,
Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht des Einbauteils nach
Fig. 3,
Fig. 5 eine erste perspektivische Ansicht eines Einbauteils für die elektrische Maschine nach Fig. 3 und
Fig. 6 eine zweite perspektivische Ansicht des Einbauteils nach Fig. 5.
Figur 1 zeigt das Schema eines Halbschnittes einer elektrischen Maschine 1 mit einem Rotor, welcher ein Rotor-Blechpaket 2 umfasst und drehfest auf einer Rotorwelle 3 gelagert ist. Die Rotorwelle 3 ist drehbar innerhalb zweier an axialen Enden der elektrischen Maschine 1 angeordneten Lagern 4 aufgenommen. Koaxial um den Rotor bzw. dessen Rotor-Blechpaket 2 ist ein Stator mit einem Stator-Blechpaket 5 angeordnet. Innerhalb des Sta- tor-Blechpakets 5 befinden sich Spulenwicklungen, welche an einander axial gegenüberliegenden Enden des Stator-Blechpakets
5 zwei Stator-Wickelköpfe 6 (in Fig. 1 rechts dargestellt) und 7 (in Fig. 1 links dargestellt) ausbilden. Die Stator-Wickelköpfe
6 und 7 ragen in axialer Richtung über das Rotorblechpaket 2 hinaus.
Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 ein Druckguss¬ gehäuse 8, welches ein Außengehäuse ist und das Stator-Blechpaket 5 koaxial umschließt. Das Gehäuse 8 weist einen Zufluss-Anschluss 9 und einen Abfluss-Anschluss 10 für Kühlflüssigkeit auf. Der Zufluss-Anschluss 9 und der Abfluss-Anschluss 10 sind mittels eines Kühlkanals 11 miteinander verbunden. Auf diese Weise kann Kühlflüssigkeit über den Zufluss-Anschluss 9 eintreten, durch den Kühlkanal 11 geleitet werden und über den Abfluss-Anschluss 10 abgeleitet werden.
Der Kühlkanal 11 umfasst eine in axialer Richtung L durch das Gehäuse 8 verlaufende Bohrung 12, einen ersten radialen
Kühlkanalabschnitt 13 und einen zweiten radialen Kühlkanal¬ abschnitt 14. Der erste radiale Kühlkanalabschnitt 13 wird durch eine Innenkontur 15 des Gehäuses 8 und ein erstes Einbauten 16 gebildet. Dazu weist das Gehäuse 8 im Bereich des ersten radialen Kühlkanalabschnitts 13 eine kanalartige Ausnehmung bzw. Bohrung 17 auf, welche durch das erste Einbauten 16 abgedeckt wird, sodass der erste radiale Kühlkanalabschnitt 13 entsteht, welcher undurchlässig für die Kühlflüssigkeit ist und formschlüssig durch eine Klebeverbindung zwischen dem Einbauten 16 und dem Gehäuse 8 hergestellt ist. Das erste Einbauten 16 weist im
Querschnitt ein U-Profil auf und ist an dem Gehäuse 8 im Bereich des in Figur 1 rechts dargestellten Stator-Wickelkopfes 6 angeordnet. Auf diese Weise kann Kühlflüssigkeit, welche den ersten radialen Kühlkanalabschnitt 13 durchfließt, den rechten Stator-Wickelkopf 6 kühlen.
Auf ähnliche Weise wird der zweite radiale Kühlkanalabschnitt 14 mittels des Gehäuses 8 und eines zweiten Einbauteils in Form einer Kühlkanalabdeckung 18 gebildet. Das zweite Einbauten 18 ist an dem Gehäuse 8 im Bereich des Stator-Wickelkopfes 7, welcher in Figur 1 links dargestellt ist, mittels einer Klebeverbindung Stoffschlüssig befestigt . Die axiale Bohrung 12 , welche durch das Gehäuse 8 verläuft, ist im Bereich des linken Stator-Wickelkopfes 7 mit einem radialen Bohrungs-Abschnitt 19 verbunden, welcher wiederum in den zweiten Kühlkanalabschnitt 14 übergeht, der durch das zweite Einbauten 18 Fluid-dicht begrenzt wird und mit dem Abfluss-Anschluss 10 Fluid-leitend verbunden ist. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 einen Inverter 20 mit einem Inverter-Kühlkanal 21. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zufluss-Anschluss 9 für die Kühlflüs¬ sigkeit im Bereich des Inverters 20 angeordnet, wobei sich die durch das Gehäuse 8 verlaufende axiale Bohrung 12 in einem
Lagerschild 22 der elektrischen Maschine 1 fortsetzt und mit dem Zufluss-Anschluss 9 verbunden ist.
Fig. 2 zeigt ein Schema eines Halbschnitts einer weiteren elektrischen Maschine 1, welche sich von der elektrischen
Maschine 1 nach Figur 1 insbesondere durch eine abweichende Ausführung des Kühlkanals 11 unterscheidet.
Der Kühlkanal 11 umfasst eine in axialer Richtung L der elektrischen Maschine 1 innerhalb des Gehäuses 8 verlaufende Bohrung 12, welche sich in Richtung eines Zufluss-Anschlusses 9 für Kühlmittel in einem Lagerschild 22 der elektrischen Maschine 1 fortsetzt, wobei der Zufluss-Anschluss 9 in einem Inverter 20 der elektrischen Maschine 1 angeordnet ist. In Richtung des in Fig. 2 links dargestellten axialen Endes der elektrischen
Maschine 1 geht die axiale Bohrung 12 in eine radiale Bohrung 23 innerhalb des Gehäuses 8 über. Die radiale Bohrung 23 mündet in Richtung des Stator-Blechpakets 5 der elektrischen Maschine 1 in einem Zwischenraum 24 zwischen einer Innenkontur 15 des Gehäuses 8 und einer Außenkontur 25 des Stator-Blechpakets 5.
Zwischen dem Stator-Blechpaket 5 und dem Gehäuse 8 ist eine Kühlkanalabdeckung 26 angeordnet, welche ein Einlegebauteil bildet, und parallel über die gesamte Länge des Stators 5 mit seinen an einander gegenüberliegenden axialen Enden angeordneten Stator-Wickelköpfen 6 und 7 verläuft.
Das Einlegebauteil 26 und das Gehäuse 8 sind derart stoff¬ schlüssig miteinander verbunden, dass ein Fluid-dichter Ab- schnitt 27 des Kühlkanals 11 entsteht, welcher den gesamten Außenbereich des Stators 5, insbesondere auch dessen Wickelköpfe
6 und 7, kühlen kann und Fluid-leitend mit dem Abfluss-Anschluss 10 verbunden ist.
Figur 3 und 4 zeigen eine weitere elektrische Maschine 1 mit einem Rotor, welcher ein Rotorblechpaket 2 umfasst und drehfest auf einer Rotorwelle 3 gelagert ist. Fig. 5 und 6 zeigen ein für die elektrische Maschine 1 nach Fig. 3 geeignetes Einbauten 28. Die Rotorwelle 3 ist drehbar innerhalb zweier an axialen Enden der elektrischen Maschine 1 angeordneten Lagern 4 aufgenommen. Koaxial um das Rotorblechpaket 2 ist ein Stator mit einem Stator-Blechpaket 5 angeordnet. Innerhalb des Stator-Blech¬ pakets 5 befinden sich Spulenwicklungen, welche an einander axial gegenüberliegenden Enden des Stator-Blechpakets 5 zwei Sta¬ tor-Wickelköpfe 6 und 7 ausbilden. Die Stator-Wickelköpfe 6 und
7 ragen in axialer Richtung über das Rotor-Blechpaket 2 hinaus.
Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 ein Druckguss- gehäuse 8, welches ein Außengehäuse ist, und welches den Rotor mit seinem Rotorblechpaket 2 sowie den Stator mit seinem Statorblechpaket 5 und seinen Wickelköpfen 6 und 7 koaxial umschließt. Das Gehäuse 8 weist einen Zufluss-Anschluss 9 und einen Abfluss-Anschluss 10 für Kühlflüssigkeit auf. Der Zu- fluss-Anschluss 9 und der Abfluss-Anschluss 10 sind mittels eines Kühlkanals 11 miteinander verbunden. Auf diese Weise kann Kühlflüssigkeit über den Zufluss-Anschluss 9 eintreten, durch den Kühlkanal 11 geleitet werden und über den Abfluss-Anschluss 10 abgeleitet werden.
Der Kühlkanal 11 umfasst eine in axialer Richtung durch das Gehäuse 8 verlaufende Bohrung 12 und einen radialen Kühlka¬ nalabschnitt 29, welcher durch eine Innenkontur 15 (Fig. 4) des Gehäuses 8 und ein Einbauten in Form einer Kühlkanalabdeckung 28 gebildet wird. Dazu weist das Gehäuse 8 im Bereich des radialen Kühlkanalabschnitts 29 eine radiale Bohrung 30 auf, welche radial nach außen durch eine Verschlusskappe 31 verschlossen ist und radial nach innen durch das Einbauten 28 abgedeckt wird, sodass der radiale Kühlkanalabschnitt 29 entsteht, welcher undurch¬ lässig für die Kühlflüssigkeit ist und formschlüssig durch eine Klebeverbindung zwischen dem Einbauten 28 und dem Gehäuse 8 hergestellt ist. Das tiefgezogene Einbauten 28, z.B. aus Aluminium, weist ein im wesentlichen U-förmiges Querschnitts¬ profil mit einer zentralen Öffnung 32 auf, dessen einer Schenkel 33 gestuft ausgeführt ist, um an der Innenkontur 15 des Gehäuses 8 bereichsweise anliegen und bereichsweise von der Innenkontur 15 zur Ausbildung des Kühlkanalabschnitts 29 beabstandet sein zu können. Das Gehäuse 8 bildet zwei Taschen bzw. Nuten 34 aus, welche mit Klebstoff gefüllt werden können, um das Einbauten 28 anschließend in Anlage mit dem Gehäuse 8 zu bringen und mit diesem zu verkleben. Kühlmittel kann über den Einlass-Anschluss 9 eintretend entlang der axialen Bohrung 12, der radialen Bohrung 30 und des
Kühlkanalabschnitts 29 geleitet werden sowie über den Aus- lass-Anschluss 10 austreten. Auf diese Weise kann Kühlflüs¬ sigkeit, welche den Kühlkanalabschnitt 29 durchfließt, ins- besondere den in Fig. 3 links dargestellten Stator-Wickelkopf 7 kühlen .
Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 einen Inverter 20 mit einem Invertergehäuse 35 und einem Inverter-Kühlkanal 21. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zufluss-Anschluss 9 für die Kühlflüssigkeit im Bereich des Inverters 20 angeordnet, wobei sich die durch das Gehäuse 8 verlaufende axiale Bohrung 12 in einem Lagerschild 22 der elektrischen Maschine 1 fortsetzt und mit dem Zufluss-Anschluss 9 verbunden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Einbauten (16, 18, 26, 28) für ein Gehäuse (8) einer elektrischen Maschine (1) , wobei das Einbauten (16, 18, 26, 28) derart gestaltet ist, im in dem Gehäuse (8) eingebauten Zustand gemeinsam mit dem Gehäuse (8) einen Abschnitt (13, 14, 27, 29) eines Kühlkanals (11) auszubilden.
2. Einbauten (16, 18, 26, 28) nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich der Abschnitt (13, 14, 27, 29) des
Kühlkanals (11) im Bereich eines Wickelkopfs (6, 7) der elektrischen Maschine (1) befindet.
3. Einbauten (16, 18, 26, 28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauten (16, 18, 26, 28) ein tiefgezogenes Blechbauteil ist.
4. Gehäuse (8) für eine elektrische Maschine (1), wobei das Gehäuse (8) gemeinsam mit einem Einbauten (16, 18, 26, 28) nach einem der vorstehenden Ansprüche einen Abschnitt (13, 14, 27, 29) eines Kühlkanals (11) ausbildet.
5. Gehäuse (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) im Bereich des Abschnitts (13, 14, 27, 29) des Kühlkanals (11) eine Vertiefung oder Bohrung (17, 19, 23, 30) aufweist .
6. Gehäuse (8) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Gehäuses (8) im Bereich des Abschnitts (13, 14, 27, 29) des Kühlkanals (11) größer ist als die Dicke des Einbauteils (16, 18, 26, 28) .
7. Gehäuse (8) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung des Einbauteils (16, 18, 26, 28) weniger als 30% der maximalen axialen Ausdehnung des Gehäuses (8) beträgt.
8. Gehäuse (8) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Einbauten (16, 18, 26, 28) Stoffschlüssig mit dem Gehäuse (8) verbunden ist.
9. Gehäuse (8) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Einbauten (16, 18, 26, 28) mittels einer Klebverbindung stoffschlüssig - mit dem Gehäuse (8) verbunden ist und dass zwischen dem Einbauten (16, 18, 26, 28) und dem Gehäuse (8) Taschen oder Nuten (34) für Klebstoff der Klebverbindung ausgebildet sind.
10. Elektrische Maschine (1) umfassend ein Gehäuse (8) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
11. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine (1) umfassend
- Bereitstellen eines Einbauteils (16, 18, 26, 28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und eines Gehäuses (8) mit einer Innenkontur (15) ,
- Befestigen des Einbauteils (16, 18, 26, 28) an dem Gehäuse (8) , so dass die Innenkontur (15) des Gehäuses (8) und das Einbauten (16, 18, 26, 28) einen Abschnitt (13, 14, 27, 29) eines Kühlkanals (11) der elektrischen Maschine (1) ausbilden.
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