EP3542448A1 - Motorengehäuse einer elektrischen maschine - Google Patents

Motorengehäuse einer elektrischen maschine

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Publication number
EP3542448A1
EP3542448A1 EP17804518.3A EP17804518A EP3542448A1 EP 3542448 A1 EP3542448 A1 EP 3542448A1 EP 17804518 A EP17804518 A EP 17804518A EP 3542448 A1 EP3542448 A1 EP 3542448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing element
motor
housing
inner housing
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Withdrawn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
EP17804518.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick SANTHERR
Dietmar HANSER
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.)
Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH and Co KG
Original Assignee
Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH and Co KG
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 Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH and Co KG filed Critical Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH and Co KG
Publication of EP3542448A1 publication Critical patent/EP3542448A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports

Definitions

  • the invention relates to a motor housing of an electrical machine according to the preamble of claim 1.
  • An engine housing for an electric machine, in particular for a drive motor of a motor vehicle is already known, for example, from DE 10 2015 202 918 A1 or DE 10 2011 080 199 A1.
  • These motor housings each comprise an outer housing part and an inner housing part arranged in the outer housing part. In addition, this indicates
  • Motor housing arranged between the housing parts and limited by the housing parts cooling channel, i.
  • a cooling jacket through which a cooling medium for cooling at least the inner housing part flows.
  • these cooling systems have two ports through which the cooling medium, in particular the cooling water, flows in or out. For the inflow or the cooling medium, in particular the cooling water, flows in or out.
  • Outflow also a respective collecting duct or a distribution channel are provided at each end of the cooling channel, so that the cooling medium can be distributed over the entire peripheral surface or over the entire circumference and through the
  • Housing part designed as a hollow cylindrical sleeve with a comparatively thin wall thickness.
  • a disadvantage of such motor housings is that the outer housing part is comparatively thick form and thus is relatively heavy and bulky. At the same time, the comparatively thin-walled inner housing part is comparatively unstable under thermal loads, in particular a wide variety of thermal loads, so that in operation z.T. Impairs caused by thermally induced, different deformations of the two housing parts, resulting in adverse cooling or
  • the object of the invention is in contrast, a motor housing of the aforementioned type manufacturing technology
  • Inner housing element and / or the outer housing element can be produced by casting in an advantageous manner.
  • the mold can advantageously be removed from the mold after the solidification of the cast material, in particular aluminum or another light metal, in an advantageous manner.
  • Inner housing member and the outer housing member have an acute-angled outer or inner surface or lateral surface, i. are formed correspondingly frusto-conical, a cooling channel is generated, which is realized as a truncated cone sheath sleeve or truncated cone ring accordingly. This comprises substantially uniform over its entire length in the direction of rotation considered
  • both elements can have a frusto-conical wall / surface
  • the omission means one
  • Post-processing at least in some areas of the outer housing a significant reduction in manufacturing costs.
  • one of the two or even both housing elements ie the inner housing element and / or the outer housing element, advantageously one of
  • the inner surface of the inner housing member is formed as exactly as possible cylindrical, as this is advantageous for receiving the electrical
  • an outer housing element advantageous cooling elements / ribs or the like and connecting pieces, etc. which can be produced in an advantageous manner by casting, in particular with a die-casting process, in particular light metal alloys can for this purpose
  • the inner housing member may also be made of a light metal alloy, although it is quite possible also to use shaped aluminum or even shaped steel, e.g. Extruded or extruded components.
  • Housing elements of aluminum or light metal with steel welding methods such as the friction stir welding method or the friction-crushing welding method or similar joining methods are preferable. As a result, an advantageous, in particular completely and permanently fluid-tight connection can be realized.
  • the motor housing with the inner housing member and the outer housing member is particularly inexpensive to produce and the cooling system with the channels is reliably tight, especially when using two frontally or end-mounted annular welds or welds.
  • the two housing elements i. inner and outer housing element
  • Outer housing element For example, that can
  • Inner housing element during production rolled or stretched or pressed. So can at the moment
  • Manufacturing accuracy can be realized. Thereby, e.g.
  • cylindrical inner contour is possible with great accuracy.
  • the conicity of the outer housing is arranged in opposite directions with respect to the conicity of the inner housing.
  • a cooling channel with a constant as possible clear cross section and on the other hand, a cylindrical
  • Design of the inner surface of the inner housing favors.
  • At least one of the two ring channels is preferred as
  • the inner housing element is viewed in the radial direction in the region of the recess or of the annular channel
  • Motor housing according to the invention are received.
  • this is e.g. also for a stable and permanent connection of the inner housing element with the
  • Inner housing member provided with the outer housing member, preferably at the front end portion of / the
  • Welding process such as laser or electric welding methods can be used, but also recent or special welding methods such.
  • LMD welding i.e. a laser deposition welding process with powder additive
  • Friction welding method or the friction-crushing welding method or the friction stir welding method or the like can be used. Just here are comparatively thick walls in the welds or the end of the
  • Welding method advantageous that hereby not only the Longevity, but also the tightness during welding of die castings / components is guaranteed. For example, in the case of diecasting elements (trapped or not visible from the outside) imperfections such as pores, voids, etc. in
  • the outer housing at least partially on a circumferentially closed casting skin, in particular at least in the fluid /demediumswden area. This ensures in these areas a good seal with reduced manufacturing costs by reducing the post-processing after the casting process.
  • the first annular channel are the first annular channel
  • Training the motor housing can be used.
  • Outer housing element as thickening / widening of
  • Cooling channel can be formed. For example, in
  • the radial direction considered the clear cross sections of the annular channels about twice as thick as the clear cross section of the cooling channel.
  • the clear cross sections of the annular channel are approximately 5 mm thick and the clear cross section of the cooling channel viewed in the radial direction is approximately 2 mm thick.
  • At least a first wall of the first annular channel or at least a second wall of the second annular channel is formed as an extension of a cooling channel wall of the cooling channel, in particular the first or the second wall is substantially rectilinear designed as an extension of one of the cooling channel walls, i. outside or inside.
  • the cooling channel or the cooling channel wall extends substantially rectilinearly into one of the annular channels, in particular once rectilinearly on the outside of the cooling channel or on the other hand on the inside of the cooling channel. Accordingly, the inner case member or the outer case member can be advantageously used
  • the outer housing element comprises at least the first wall of the first annular channel and the
  • Inner housing member at least the second wall of the second annular channel.
  • the first recess of the inner housing element and the second recess of the outer housing element has an offset to
  • Cooling channel and / or the cooling channel wall of the cooling channel are configured to be Cooling channel and / or the cooling channel wall of the cooling channel.
  • the cooling medium flows through the annular channel, ie in the distribution channel in the sense of the invention, continuously into the cooling channel and preferably again from this cooling channel out into the second / other annular channel, ie in the collecting channel in the context of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an electrical machine with a
  • Figure 2 shows a first, schematic, enlarged
  • Section of Figure 1 shows a second, schematic, enlarged
  • Section of Figure 1 and Figure 4 is a schematic, perspective
  • This electromagnetic drive system of the electric machine 1 or of the electric motor 1 furthermore comprises, on the circumference, a motor housing 2 according to the invention.
  • the motor housing 2 in this case has an outer housing element 5 and an inner housing element 6 in the sense of the invention.
  • bearing point 7 mounted frontally. Only for the sake of clarity is the second Bearing point not shown in detail on the opposite side.
  • the outer motor housing element 5 has a flange 8 arranged on the front side.
  • the outer housing member 5 is formed as a "cup element", ie, virtually a cylinder jacket with a "bottom”, which in terms of casting particular means
  • a cooling channel 9 wherein in each case two terminals 10 and 11 for supply and discharge of the not closer illustrated cooling fluids, in particular cooling water are provided.
  • the motor housing 2 also has a collecting strip or in each case an annular channel 12, 13 in the sense of the invention, on the one hand for distributing the cooling medium or the cooling fluid and
  • the cooling medium or the cooling liquid thus flows from a port 10, 11 in one of the two annular channels 12, 13 and in the axial direction along the cooling channel 9 to each
  • Cooling channel wall 16 formed, i. especially in longitudinal or cross-section, e.g. cut along the
  • the inner wall 18 or annular channel inner wall 18 is designed as a substantially rectilinear extension of the inner cooling channel wall 16 or cooling channel inner wall 16, wherein both “inner walls” 16, 18 form the wall of the Inner housing element 6. That is, here a portion of an annular upper / outer surface of the inner housing member 6, the inner walls
  • outer wall 17 or annular channel outer wall 17 as a substantially rectilinear extension of the outer
  • Cooling channel wall 16 and cooling channel outer wall 16 is formed, wherein both "outer walls" 16, 17, the wall of the
  • Outer housing member 5 are. That means that here is one
  • Ring channel 13 and on the other hand of the cooling channel 9 form.
  • the inner housing element 6 has a recess 13 for forming one of the two annular channels 13, as illustrated primarily in FIG.
  • the lateral surface (s) 16 or the wall thickness of the inner housing element 6 is / are wedge-shaped and preferably thicker in the region of the annular channel 13 than in the region of the cooling channel 9. This means that the cooling channel 9 or in the present case both Lateral surfaces 16
  • Inner surface 16 of the outer housing member 5 and outer surface 16 of the inner housing member 6) is aligned in the context of the invention at an acute angle to the axis of rotation D is / are.
  • This acute angle is preferably between about 0.5 ° and 5 °, esp. Between 1 ° and 3 °, formed.
  • Inner housing member 6 is advantageously in each case a weld not shown 14, 15 for
  • Outer housing member 5 is provided. Here is in the end region or for the connection / weld 14.15 each one
  • Advantageous chamfering of the inner housing member 6 and / or the outer housing member 5 is advantageous, i. In particular, a (cutting) milling or turning operation for forming a surface as exactly as possible round or fit of the two housing elements 5, 6. This is especially of great advantage to a concentric storage of
  • Cooling channel surfaces / lateral surfaces 16 of the respective material in particular the light metal such as an aluminum alloy or the like, is not changed or impaired and thus the tightness of the respective element 5, 6 is not affected. Otherwise, a casting error such as a Pores or voids etc.
  • Inner housing member 6 is a weld, in full, that is made annular over 360 degrees, so that between the two welds 14, 15, the cooling fluid can flow completely sealed.
  • the cooling channel 9 is not aligned parallel to the central axis of rotation D of the electric motor 1, but is aligned at an acute angle.
  • the outer surface 16 / surface 16 of the inner housing member 6 is arranged at an acute angle to the central axis of rotation D, as well as the inner Mantel- / surface 16 of the outer housing element 5. Since the two surfaces 16 are preferably aligned at the same acute angle relative to the axis of rotation D. , the cooling channel 9 is formed uniformly thick over the entire length in the direction of the axis of rotation D, so that an advantageous
  • cooling channel 9 accordingly also has an orientation at an acute angle with respect to the axis of rotation D.
  • the inside or the inner surface of the inner housing element 6 is the sixth
  • Stator unit 4 can be inserted in an advantageous manner in the motor housing 2 and in the inner housing member 6.
  • the motor housing 2 which is also preferably substantially cylindrical on the outer surface is formed and optionally without further illustration also cooling elements or cooling fins or the like, a change in the wall thickness of the outer housing member 5 and a change in the wall thickness of the inner
  • the front side of the housing member 6 to be arranged with the thick wall thickness, so that the recess 13 and the groove 13 is space-saving feasible.
  • the recess 12 and groove 12 of the outer housing element 5 can be realized to save space and also be provided with a connection 10.
  • Rotor unit 3 can be realized.

Abstract

Es wird ein Motorengehäuse (2) einer elektrischen Maschine (1) mit einem Außengehäuseelement (5) und einem in dem Außengehäuseelement (5) angeordneten Innengehäuseelement (6), wobei zwischen dem Außengehäuseelement (5) und dem Innengehäuseelement (6) wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal (9) angeordnet ist, wobei zum Verteilen und/oder Sammeln des Kühlmediums an einem ersten Ende des Kühlkanals (8) ein erster Ringkanal (12, 13) und an einem zweiten Ende des Kühlkanals (9) ein zweiter Ringkanal (12, 13) angeordnet ist, vorgeschlagen, das fertigungstechnisch verbessert ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass wenigstens eine Kühlkanalwand (16) des Innengehäuseelementes (6) und/oder des Außengehäuseelementes (5) in Bezug zu einer Drehachse (D) der elektrischen Maschine (1) und/oder des Innengehäuseelementes (6) und des Außengehäuseelementes (5) wenigstens teilweise in einem spitzen Winkel angeordnet ist.

Description

"Motorengehäuse einer elektrischen Maschine"
Die Erfindung betrifft ein Motorengehäuse einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Ein Motorengehäuse für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftwagens, ist beispielsweise aus der DE 10 2015 202 918 AI oder DE 10 2011 080 199 AI bereits bekannt. Diese Motorengehäuse umfassen jeweils ein äußeres Gehäuseteil sowie ein in dem äußeren Gehäuseteil angeordnetes, inneres Gehäuseteil. Zudem weist das
Motorengehäuse einen zwischen den Gehäuseteilen angeordneten und durch die Gehäuseteile begrenzten Kühlkanal auf, d.h.
einen Kühlmantel, durch welchen ein Kühlmedium zum Kühlen zumindest des Innengehäuseteils strömt.
Darüber hinaus weisen diese Kühlsysteme zwei Anschlüsse auf, durch die das Kühlmedium, insbesondere das Kühlwasser, einströmt bzw. ausströmt. Für das Einströmen bzw. das
Ausströmen sind zudem jeweils endseitig des Kühlkanales ein Sammelkanal bzw. ein Verteilerkanal vorgesehen, so dass sich das Kühlmedium über die gesamte Umfangsfläche bzw. über den gesamten Umfang verteilen kann und durch den
hohlzylinderförmigen Kühlkanal/Kühlmantel hindurchströmen kann. Bei den Motorengehäusen der beiden oben genannten
Druckschriften weist das äußere Gehäuseteil jeweils die
Sammel- bzw. Verteilerkanäle auf. Dagegen ist das innere
Gehäuseteil als hohlzylinderförmige Hülse mit vergleichsweise dünner Wandstärke ausgebildet.
Nachteilig bei derartigen Motorengehäusen ist jedoch, dass das äußere Gehäuseteil vergleichsweise dick auszubilden ist und somit vergleichsweise schwer und großvolumig wird. Zugleich ist das vergleichsweise dünnwandige innere Gehäuseteil bei thermischen Belastungen, insbesondere unterschiedlichsten thermischen Belastungen vergleichsweise instabil, so dass sich im Betrieb z.T. Beeinträchtigungen durch thermisch bedingte, unterschiedlichste Verformungen der beiden Gehäuseteile ergeben können, was zu einer nachteiligen Kühlung bzw.
Ausbildung des Kühlkanals führen kann.
Darüber hinaus ist von Nachteil, dass die beiden
zylinderförmigen Gehäuseteile bislang mittels spannabhebender Verfahren herzustellen sind.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Motorengehäuse der einleitend genannten Art fertigungstechnisch zu
verbessern .
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Motorengehäuse der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der
Erfindung möglich.
Dementsprechend ist wenigstens eine Kühlkanalwand des
Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes in Bezug zu einer Drehachse der elektrischen Maschine und/oder des Innengehäuseelementes und des Außengehäuseelementes wenigstens teilweise in einem spitzen Winkel angeordnet. Das bedeutet, dass diese Wand bzw. wenigstens eine der beiden Kühlkanalwände, d.h. des Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes, nicht parallel zur Drehachse
ausgerichtet bzw. nicht zylinderförmig ausgebildet, sondern im Wesentlichen kegelstumpfförmig bzw. konisch realisiert ist. Eine derartige schräge Begrenzung bzw. Wandung des
Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes ist gießtechnisch in vorteilhafter Weise herstellbar. So kann mit einer entsprechenden Konizität bzw. spitzwinkligen Ausrichtung der Wand bzw. Oberfläche/Ummantelung des jeweiligen Elementes die Gussform in vorteilhafter Weise nach dem Erstarren des Gussmaterials, insbesondere des Aluminiums oder eines anderen Leichtmetalls, in vorteilhafter Weise entformt werden.
In einer bevorzugten Variante, wobei sowohl das
Innengehäuseelement als auch das Außengehäuseelement eine spitzwinklige Außen- oder Innenfläche bzw. Mantelfläche aufweisen, d.h. entsprechend kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wird ein Kühlkanal generierbar, der entsprechend als Kegelstumpfmantelhülse bzw. Kegelstumpf-Ring realisiert wird. Dieser umfasst hierbei im Wesentlichen über seine gesamte Länge in Richtung Drehachse betrachtet eine gleichmäßige
Wandstärke bzw. lichten Querschnitt. Dementsprechend können beide Elemente eine kegelstumpfförmige Wand/Oberfläche
aufweisen und in vorteilhafter Weise gusstechnisch hergestellt werden, insbesondere aus Leichtmetall, Stahl oder dergleichen.
Insbesondere ergibt die gusstechnische Fertigung des
Außenteils den Vorteil, dass in den Bereichen, in denen die Gusshaut unbearbeitet verbleibt, eine gute Dichtigkeit
gewährleistet ist. Zudem bedeutet der Entfall eine
Nachbearbeitung wenigstens in Teilbereichen des Außengehäuses eine deutliche Verringerung des Fertigungsaufwandes.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird daher nur noch der Bereich des Zuflusses und des Abflusses für das
Kühlmittel mechanisch bearbeitet, um die dichten Anschlüsse der zugehörigen Leitungen zu ermöglichen. Vorzugsweise weisen eines der beiden oder sogar beide Gehäuseelemente, d.h. das Innengehäuseelement und/oder das Außengehäuseelement , in vorteilhafter Weise eine der
spitzwinklig ausgerichteten Mantelfläche gegenüber angeordnete zweite Mantelfläche auf, die im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
So ist vor allem die Innenfläche des Innengehäuseelementes möglichst exakt zylinderförmig auszubilden, da dies in vorteilhafter Weise zur Aufnahme des elektrischen
Antriebssystems, insbesondere des Stators mit dem elektrischen Spulensystem oder dergleichen, ausgebildet ist. Üblicherweise sind nämlich handelsübliche Stator-Systeme außen/umfangsseitig zylinderförmig ausgebildet.
Vorteilhafterweise kann ein Außengehäuseelement vorteilhafte Kühlelemente/-rippen oder dergleichen sowie Anschlussstutzen etc. aufweisen, die in vorteilhafter Weise gusstechnisch, insbesondere mit einem Druckgussverfahren herstellbar sind, insbesondere Leichtmetalllegierungen können hierfür in
vorteilhafter Weise verwendet werden.
Beispielsweise kann das Innengehäuseelement ebenfalls aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt werden, wobei durchaus auch umgeformtes Aluminium oder durchaus auch umgeformter Stahl verwendbar ist, z.B. Fließpress- oder Strangpress- Bauteile .
Gerade bei einer Materialkombination der beiden
Gehäuseelemente von Aluminium bzw. Leichtmetall mit Stahl sind Schweißverfahren wie das Rührreibschweißverfahren oder das Reib-Quetsch-Schweißverfahren oder ähnliche Fügeverfahren zu bevorzugen. Hierdurch wird eine vorteilhafte, insb. vollkommen sowie dauerhaft fluiddichte Verbindung realisierbar.
Bei der vorliegenden Erfindung ist von besonderem Vorteil, dass das Motorengehäuse mit dem Innengehäuseelement und dem Außengehäuseelement besonders kostengünstig herstellbar ist und das Kühlsystem mit den Kanälen zuverlässig dicht ist, insbesondere auch bei der Verwendung von zwei stirnseitig bzw. endseitig angebrachten ringförmigen Schweißverbindungen bzw. Schweißnähten .
Durch die vorteilhafte Verbindung, insb. Verschweißung, der beiden Gehäuseelemente, d.h. innen- und Außengehäuseelement , können in vorteilhafter Weise u.a. zusätzliche Dichtelementen und/oder Verdrehsicherungselemente/-maßnahmen entfallen. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung mit verringertem (konstruktivem) Aufwand.
Die Ausbildung des Innengehäuseelementes als (nicht
gegossenes) Einlegeteil ermöglicht hierfür andere
Fertigungsweisen wie beim vorzugsweise gegossenen
Außengehäuseelementes . Beispielsweise kann das
Innengehäuseelement bei der Fertigung rolliert oder gespannt oder gepresst werden. So können gerade beim
Innengehäuseelement weitere Vorteile wie eine höhere
Fertigungsgenauigkeit realisiert werden. Dadurch sind z.B.
kleine Spaltmaße im Kühlkanal, etc. möglich. Auch eine
zylindrische Innenkontur ist dadurch mit großer Genauigkeit möglich .
Bevorzugt wird die Konizität des Außengehäuses in Bezug zur Konizität des Innengehäuses gegenläufig angeordnet. Hierdurch werden einerseits ein Kühlkanal mit möglichst konstantem lichten Querschnitt sowie andererseits eine zylindrische
Ausgestaltung der Innenfläche des Innengehäuses begünstig.
Dies gilt besonders bei gleichem Konuswinkel beider Gehäuse.
Bevorzugt ist wenigstens einer der beiden Ringkanäle als
Ausnehmung des Innengehäuseelementes ausgebildet. Mit Hilfe eines derart ausgebildeten Innengehäuseelementes mit einer Ausnehmung, die als Ringkanal für die Verteilung bzw. für das Sammeln des Kühlfluids verwendet wird, kann gerade bei der Verwendung von gegossenen Innengehäuseelementen diese
Ausnehmung bzw. der Ringkanal ohne großen Auswand
gießtechnisch hergestellt werden. So kann in vorteilhafter Weise ein Leichtmetall für das Innengehäuseelement des erfindungsgemäßen Motorengehäuses verwendet werden,
insbesondere Aluminium, Aluminiumlegierung oder dergleichen.
Zugleich ist das Innengehäuseelement im Bereich der Ausnehmung bzw. des Ringkanals in radialer Richtung betrachtet
vergleichsweise dick und somit stabil ausbildbar, so dass keine nachteiligen thermischen Verformungen im Betrieb
generiert werden. Dies verbessert die Betriebsweise bzw. die Lebensdauer des Kühlsystems des erfindungsgemäßen
Motorengehäuses. Dies ist auch deshalb von besonderem Vorteil, da sich der Ringkanal bzw. der Sammel-/Verteilerkanal
vorzugsweise im Endbereich bzw. in der Nähe des stirnseitigen Endabschnittes des Innengehäuseelementes befindet, so dass gerade dieser Endbereich besonders stabil ausgebildet werden kann. So können gegebenenfalls Lagerkräfte der Statoreinheit und/oder Rotoreinheit in vorteilhafter Weise vom
erfindungsgemäßen Motorengehäuse aufgenommen werden. Darüber hinaus ist dies z.B. auch für eine stabile und dauerhafte Verbindung des Innengehäuseelementes mit dem
Außengehäuseelement von besonderem Vorteil.
Vorteilhafterweise werden Schweißverfahren zur Verbindung, insbesondere fluiddichten Verbindung, des
Innengehäuseelementes mit dem Außengehäuseelement vorgesehen, vorzugsweise am stirnseitigen Endbereich des/der
Gehäuseelemente. So können nicht nur besonders gängige
Schweißverfahren wie Laser- oder Elektrostrahlschweißverfahren verwendet werden, vielmehr können auch neuere bzw. spezielle Schweißverfahren wie z.B. das sog. „LMD-Schweißen" , d.h. ein Laserauftragsschweißverfahren mit Pulverzusatz, das
Reibschweißverfahren bzw. das Reib-Quetsch-Schweißverfahren oder das Rührreibschweißverfahren oder dergleichen verwendet werden. Gerade hierbei sind vergleichsweise dicke Wandungen im Bereich der Schweißstellen bzw. der Endabschnitte der
Gehäuseelemente von besonderem Vorteil.
Zudem ist bei derartigen, neueren bzw. speziellen
Schweißverfahren von Vorteil, dass hiermit nicht nur die Langlebigkeit, sondern auch die Dichtigkeit beim Schweißen von Druckgusselementen/-bauteilen gewährleistet ist. So sind bei Druckgusselementen auch (eingeschlossene bzw. von außen nicht sichtbare) Fehlstellen wie Poren, Lunker etc. in
unterschiedlichster Größe, Verteilung bzw. Häufigkeit
vorhanden, die bei einigen gängigen Schweißverfahren zu
Nachteilen, wie ggf. Verlust der Dichtigkeit des Kühlsystems führen könnte.
Vorzugsweise weist das Außengehäuse wenigstens bereichsweise eine umfangsseitig geschlossene Gusshaut auf, insbesondere wenigstens im fluid-/kühlmediumsführenden Bereich. Dies gewährleistet in diesen Bereichen eine gute Dichtigkeit bei verringertem Fertigungsaufwand durch die Reduzierung der Nachbearbeitung nach dem Gussvorgang.
Vorteilhafterweise sind der erste Ringkanal als erste
Ausnehmung des Innengehäuseelementes und der zweite Ringkanal als zweite Ausnehmung des Außengehäuseelementes ausgebildet. So wird erreicht, dass die Ringkanäle bzw. Ausnehmungen in vorteilhafter Weise auf die beiden Gehäuseteile verteilt werden, was zu einer vorteilhaften bzw. platzsparenden
Ausbildung des Motorengehäuses verwendet werden kann.
Auch kann beispielsweise die erste Ausnehmung des
Innengehäuseelementes und die zweite Ausnehmung des
Außengehäuseelementes als Verdickung/Aufweitung des
Kühlkanales ausgebildet werden. Beispielsweise sind in
radialer Richtung betrachtet die lichten Querschnitte der Ringkanäle etwa doppelt so dick wie der lichte Querschnitt des Kühlkanals. Beispielsweise sind die lichten Querschnitte des Ringkanales in radialer Richtung betrachtet ca. 5 mm dick und der lichte Querschnitt des Kühlkanals in radialer Richtung betrachtet ist ca. 2 mm dick.
Von Vorteil ist eine vergleichsweise große
Durchströmungsgeschwindigkeit, die insbesondere auch durch den Druck, mit dem die Kühlflüssigkeit bzw. das Kühlmedium
beaufschlagt wird, in vorteilhafter Weise veränderbar/einstellbar ist.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist wenigstens eine erste Wand des ersten Ringkanals oder wenigstens eine zweite Wand des zweiten Ringkanals als Verlängerung einer Kühlkanalwand des Kühlkanals ausgebildet, insbesondere ist die erste oder die zweite Wand im Wesentlichen geradlinig als Verlängerung einer der Kühlkanalwände ausgebildet, d.h. außen- oder innenseitig. Das bedeutet, dass der Kühlkanal bzw. die Kühlkanalwand im Wesentlichen geradlinig sich in den einen der Ringkanäle erstreckt, insbesondere einmal geradlinig an der Außenseite des Kühlkanals oder andererseits an der Innenseite des Kühlkanals. Dementsprechend kann das Innengehäuseelement oder das Außengehäuseelement in vorteilhafter Weise
gusstechnisch hergestellt werden, da das jeweilige Element sich im Wesentlichen geradlinig über den Kühlkanalbereich hinaus bis in den Ringkanal hinein erstreckt und
gegebenenfalls auch noch bis zum jeweiligen Endbereich/Ende des jeweiligen Elementes hinaus erstreckt.
Vorteilhafterweise umfasst das Außengehäuseelement wenigstens die erste Wand des ersten Ringkanals und das
Innengehäuseelement wenigstens die zweite Wand des zweiten Ringkanals .
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weist die erste Ausnehmung des Innengehäuseelementes und die zweite Ausnehmung des Außengehäuseelementes einen Versatz zum
Kühlkanal und/oder zur Kühlkanalwand des Kühlkanals auf.
Hiermit wird eine vorteilhafte Aufweitung des Kühlkanals zu einem Ringkanal im Sinn der Erfindung in vorteilhafter Weise realisierbar. So durchströmt das Kühlmedium den Ringkanal, d.h. in den Verteilkanal im Sinn der Erfindung, kontinuierlich in den Kühlkanal hinein und vorzugsweise wiederum aus diesem Kühlkanal heraus in den zweiten/anderen Ringkanal hinein, d.h. in den Sammelkanal im Sinn der Erfindung. Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert .
Im Einzelnen zeigt: Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit einem
erfindungsgemäßen Motorengehäuse,
Figur 2 einen ersten, schematischen, vergrößerten
Ausschnitt aus Figur 1, Figur 3 einen zweiten, schematischen, vergrößerten
Ausschnitt aus Figur 1 und Figur 4 eine schematische, perspektivische
Darstellung in teilweise geschnittener Ansicht der elektrischen Maschine gemäß Figur 1.
In Figur 1 ist eine elektrische Maschine 1 mit einem
Motorengehäuse 2 gemäß der Erfindung schematisch im
Querschnitt geschnitten dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass eine Rotoreinheit 3 zentral innerhalb einer Statoreinheit 4 angeordnet ist. Dieses elektromagnetische Antriebssystem der elektrischen Maschine 1 bzw. des Elektromotors 1 umfasst darüber hinaus umfangsseitig ein Motorengehäuse 2 gemäß der Erfindung .
Das Motorengehäuse 2 weist hierbei ein Außengehäuseelement 5 sowie ein Innengehäuseelement 6 im Sinn der Erfindung auf.
Darüber hinaus ist die Rotoreinheit 3 mittels einer
schematisch dargestellten Lagerstelle 7 stirnseitig gelagert. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die zweite Lagerstelle auf der gegenüberliegenden Seite nicht näher dargestellt. Zur stabilen Lagerung der Lagerstelle 7 weist das äußere Motorengehäuseelement 5 einen stirnseitig angeordneten Flansch 8 auf. Somit ist das äußere Gehäuseelement 5 als "Becherelement" ausgebildet, d.h. quasi ein Zylindermantel mit einem „Boden", was gusstechnisch insbesondere mittels
Druckgussverfahren oder dergleichen in vorteilhafter Weise herstellbar ist und zugleich eine stabile und exakte Lagerung der Rotoreinheit 3 mittels der Lagerstelle 7 ermöglicht.
Vor allem in den vergrößerten Ausschnitten A bzw. B gemäß den Figuren 2 und 3 wird deutlich, dass sich zwischen den beiden Gehäuseteilen 5, 6 ein Kühlkanal 9 befindet, wobei jeweils zwei Anschlüsse 10 bzw. 11 zur Zu- bzw. Ableitung des nicht näher dargestellten Kühlfluids, insbesondere Kühlwassers vorgesehen sind. Im Bereich der Anschlüsse 10, 11 weist das Motorengehäuse 2 zudem eine Sammelleiste bzw. jeweils einen Ringkanal 12, 13 im Sinn der Erfindung auf, die einerseits zur Verteilung des Kühlmediums bzw. des Kühlfluids und
andererseits zum Sammeln des Kühlmediums bzw. des Kühlfluids vorgesehen sind.
Wie in den Figuren 2 bzw. 3 deutlich wird, weist ein Ringkanal
12 bzw. 13 etwa eine doppelt so große lichte Querschnittsdicke in radialer Richtung betrachtet auf, wie der lichte
Querschnitt des Kühlkanals 9 ausgebildet ist. Das Kühlmedium bzw. die Kühlflüssigkeit fließt somit von einem Anschluss 10, 11 in einen der beiden Ringkanäle 12, 13 ein und in axialer Richtung längs des Kühlkanales 9 zum jeweils
gegenüberliegenden Ringkanal 12, 13 und durch diesen in radialer Richtung hinaus durch den entsprechenden Anschluss 10 bzw. 11. Hierfür ist eine Wand 17, 18 des/der Ringkanäle 12,
13 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung einer
Kühlkanalwand 16 ausgebildet, d.h. insbesondere im Längs- bzw. Querschnitt betrachtet, z.B. geschnitten entlang der
Drehachse D. Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite dieser geradlinigen Wandverlängerung weist der jeweilige Ringkanal 12, 13 einen Versatz 19 bzw. Absatz 19 auf, um die Ausnehmung 12, 13 im Sinn der Erfindung zu verwirklichen. Vor allem in den Figuren 2 und 3 werden diese „Verlängerungen" des Kühlkanals 9 im Sinn der Erfindung in die jeweiligen
Ringkanäle 12, 13 bzw. Ausnehmungen 12, 13 deutlich. So ist in der Variante gemäß Figur 2 im Sinn der Erfindung die innere Wand 18 bzw. Ringkanal-Innenwand 18 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung der inneren Kühlkanalwand 16 bzw. Kühlkanal-Innenwand 16 ausgebildet, wobei beide „Innenwände" 16, 18 die Wandung des Innengehäuseelementes 6 sind. Das heißt, dass hier ein Abschnitt einer ringförmigen Ober-/ Außenfläche des Innengehäuseelementes 6 die Innenwände
einerseits des Ringkanals 12 und andererseits des Kühlkanals 9 bilden .
Dagegen ist in der Variante gemäß Figur 3 im Sinn der
Erfindung die äußere Wand 17 bzw. Ringkanal-Außenwand 17 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung der äußere
Kühlkanalwand 16 bzw. Kühlkanal-Außenwand 16 ausgebildet, wobei beide „Außenwände" 16, 17 die Wandung des
Außengehäuseelementes 5 sind. Das heißt, dass hier ein
Abschnitt einer ringförmigen Ober-/Innenflache des
Außengehäuseelementes 5 die Außenwände einerseits des
Ringkanals 13 und andererseits des Kühlkanals 9 bilden.
Beispielhaft weist das Innengehäuseelement 6 zur Ausbildung eines der beiden Ringkanäle 13 eine Ausnehmung 13 auf, wie dies vor allem in Figur 3 verdeutlicht wird.
Gemäß der Erfindung ist/sind die Mantelfläche (n) 16 bzw. die Wandstärke des Innengehäuseelementes 6 konisch bzw. keilförmig ausgebildet und vorzugsweise im Bereich des Ringkanals 13 dicker als im Bereich des Kühlkanals 9. Das bedeutet, dass der Kühlkanal 9 bzw. vorliegend beide Mantelflächen 16
(Innenfläche 16 des Außengehäuseelementes 5 sowie Außenfläche 16 des Innengehäuseelementes 6) im Sinn der Erfindung in einem spitzen Winkel zur Drehachse D ausgerichtet ist/sind. Dieser spitze Winkel ist vorzugsweise zwischen ca. 0,5° und 5°, insb. zwischen 1° und 3°, ausgebildet. Im Bereich des/der stirnseitigen Endabschnitte des
Innengehäuseelementes 6 ist in vorteilhafter Weise jeweils eine nicht näher dargestellte Schweißnaht 14, 15 zur
Verbindung des Innengehäuseelementes 6 mit dem
Außengehäuseelement 5 vorgesehen. Hierbei ist im Endbereich bzw. für die Verbindung/Schweißnaht 14,15 jeweils ein
vorteilhaftes Anfasen des Innengehäuseelementes 6 und/oder des Außengehäuseelementes 5 von Vorteil, d.h. insbesondere ein (spanender) Fräs- bzw. Drehbearbeitungsvorgang zur Ausbildung einer möglichst exakt runden Oberfläche bzw. Passung der beiden Gehäuseelemente 5, 6. Dies ist vor allem deshalb von großem Vorteil, um eine konzentrische Lagerung der
Rotoreinheit 3 zu realisieren.
Dagegen ist gemäß der Erfindung im Bereich der Ringkanäle 12, 13 bzw. des Kühlkanals 9 und/oder im Bereich zwischen den beiden Ringkanälen 12, 13, d.h. in vorteilhafter Weise im fluidführenden Bereich, keine spannende Nachbearbeitung der jeweiligen Oberflächen vorgesehen bzw. notwendig, so dass bei einer gusstechnischen Herstellung des Innengehäuseelementes 6 bzw. Außengehäuseelementes 5 die Gusshaut bzw. die
Kühlkanalflächen/Mantelflächen 16 des jeweiligen Materials, insbesondere des Leichtmetalls wie einer Aluminiumlegierung oder dergleichen, nicht verändert bzw. beeinträchtigt wird und somit auch die Dichtigkeit des jeweiligen Elementes 5, 6 nicht beeinträchtigt wird. Bei einer spannenden Bearbeitung könnte ansonsten ein Gussfehler wie z.B. Poren oder Lunker etc.
freigelegt werden oder dergleichen, so dass durchaus
Undichtigkeiten entstehen könnten. Dies wird gemäß der
Erfindung wirkungsvoll unterbunden.
Zur vorteilhaften Herstellung einer vollständigen Dichtigkeit zwischen den beiden Gehäuseelementen 5, 6 ist zusätzlich zur stirnseitigen Schweißnaht 14 bzw. zum Endbereich 14 auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Seite ebenfalls eine
Schweißnaht 15 bzw. ein Schweißbereich 15 vorzusehen. Das bedeutet, dass auch am zweiten stirnseitigen Ende des
Innengehäuseelementes 6 eine Schweißnaht, vollumfänglich, d.h. über 360 Grad ringförmig hergestellt wird, so dass zwischen den beiden Schweißnähten 14, 15 das Kühlfluid vollkommen abgedichtet strömen kann.
So ist nochmals besonders hervorzuheben, dass erfindungsgemäß der Kühlkanal 9 nicht parallel zur zentralen Drehachse D des Elektromotors 1 ausgerichtet ist, sondern spitzwinklig ausgerichtet ist. Dies wird vor allem in Figur 1 deutlich. Dementsprechend ist die äußere antel-/Oberfläche 16 des Innengehäuseelementes 6 spitzwinklig zur zentralen Drehachse D angeordnet, ebenso wie die innere Mantel-/Oberfläche 16 des äußeren Gehäuseelementes 5. Da die beiden Oberflächen 16 vorzugsweise mit dem gleichen spitzen Winkel gegenüber der Drehachse D ausgerichtet sind, ist der Kühlkanal 9 gleichmäßig dick über die gesamte Länge in Richtung der Drehachse D betrachtet ausgebildet, so dass eine vorteilhafte
Durchströmung realisierbar ist. Zudem ist weist der Kühlkanal 9 dementsprechend ebenfalls eine Ausrichtung in einem spitzen Winkel in Bezug zur Drehachse D auf.
Die spitzwinklige bzw. kegelstumpfförmige Ausbildung des ringförmigen Kühlkanals 9 bzw. der beiden Mantel- /Oberflächen 16 der beiden Gehäuseelemente 5, 6 ermöglicht gemäß der
Erfindung eine vorteilhafte gießtechnische Herstellung der beiden Elemente 5, 6 des Motorengehäuses 2. So kann eine
Gießform entsprechend konisch bzw. kegelstumpfförmig
ausgebildet werden, so dass nach dem Erstarren der Elemente 5 bzw. 6 diese in vorteilhafter Weise aus der jeweiligen
Gussform herausgenommen werden kann.
Wie in Figur 1 zudem deutlich wird, ist die Innenseite bzw. die innere Oberfläche des Innengehäuseelementes 6
zylinderförmig bzw. nicht-konisch ausgebildet, so dass ein zylinderförmiger Stator bzw. eine zylinderförmige
Statoreinheit 4 in vorteilhafter Weise in das Motorengehäuse 2 bzw. in das Innengehäuseelement 6 eingefügt werden kann.
Durch die konische Ausrichtung/Ausbildung des Kühlkanals 9 ergibt sich, dass das Motorengehäuse 2, das vorzugsweise auch an der äußeren Oberfläche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und gegebenenfalls ohne nähere Darstellung auch Kühlelemente bzw. Kühlrippen oder dergleichen aufweist, eine Änderung an der Wandstärke des äußeren Gehäuseelementes 5 als auch eine Änderung der Wandstärke des inneren
Gehäuseelementes 6 verwirklicht. So ist die Ausnehmung 13 des Innengehäuseelementes 6 in vorteilhafter Weise auf der
stirnseitigen Seite des Gehäuseelementes 6 mit der dicken Wandstärke anzuordnen, so dass die Ausnehmung 13 bzw. die Nut 13 platzsparend realisierbar ist. Entsprechendes gilt für die Ausnehmung bzw. Nut 12 des äußeren Gehäuseelementes 5 auf der gegenüberliegenden Seite, bei der die Wandstärke entsprechend dicker ausgebildet ist. Auch hier kann die Ausnehmung 12 bzw. Nut 12 des äußeren Gehäuseelementes 5 platzsparend realisiert werden und zudem mit einem Anschluss 10 versehen werden.
So kann gerade bei der Verwendung von gusstechnisch
hergestellten Elementen des Motorengehäuses 2 durch die erfindungsgemäße, wenigstens teilweise konische Ausbildung der beiden Gehäuseelemente 5, 6 und/oder durch die Anordnung bzw. Ausbildung der Ringkanäle 12, 13 einerseits am
Innengehäuseelement 6 und andererseits am Außengehäuseelement 5 eine fertigungstechnisch vorteilhafte, kostengünstige, platzsparende und leichte Bauweise und zudem stabile
Ausführung zur Lagerung der Statoreinheit 4 sowie der
Rotoreinheit 3 realisiert werden.
Bezugs zeichenliste
1 Elektromotor
2 Motorengehäuse
3 Rotoreinheit
4 Statoreinheit
5 Gehäuseelement
6 Gehäuseelement
7 Lagerstelle
8 Stirnseite
9 Kühlkanal
10 Anschluss
11 Anschluss
12 Ringkanal
13 Ringkanal
14 Schweißstelle
15 Schweißstelle
16 Kühlkanalwand
17 Wand
18 Wand

Claims

Ansprüche
1. Motorengehäuse (2) einer elektrischen Maschine (1) mit einem Außengehäuseelement (5) und einem in dem
Außengehäuseelement (5) angeordneten Innengehäuseelement
(6) , wobei zwischen dem Außengehäuseelement (5) und dem Innengehäuseelement (6) wenigstens ein von einem
Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlkanalwand
(16) des Innengehäuseelementes (6) und/oder des
Außengehäuseelementes (5) in Bezug zu einer Drehachse (D) der elektrischen Maschine (1) und/oder des
Innengehäuseelementes (6) und des Außengehäuseelementes
(5) wenigstens teilweise in einem spitzen Winkel
angeordnet ist.
2. Motorengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Innengehäuseelement (6) als auch das Außengehäuseelement (5) wenigstens eine spitzwinklige Außen- oder Innenfläche (16) bzw. Mantelfläche (16) aufweisen .
3. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (16) des Innengehäuseelementes (6) wenigstens bereichsweise
zylinderförmig ausgebildet ist.
4. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität des
Innengehäuseelementes (6) und die Konizität des
Außengehäuseelementes (5) gegenläufig ausgerichtet sind.
5. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuseelement (6) als Einlegeteil (6) ausgebildet und mit einem gegossenen Außengehäuseelement (5) verbunden ist.
6. Motorengehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuseelement (6) mit dem Außengehäuseelement (5) rührreibgeschweißt ist.
7. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuseelement (5) wenigstens bereichsweise eine umfangsseitig geschlossene Gusshaut (16) aufweist.
8. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Zufluss bzw.
Anschluss (10, 11) und einen Abfluss bzw. Anschluss (10, 11) des Kühlmittels Ringkanäle (12, 13) zwischen dem Innengehäuseelement (6) und dem Außengehäuseelement (5) vorgesehen sind.
9. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuseelement (5) wenigstens eine innere Mantelfläche (16) in dem Bereich zwischen den Ringkanälen (12, 13) aufweist, die zu wenigstens 60%, bevorzugt zu mehr als 80% oder 90%, mit einer geschlossenen Gusshaut (16) versehen ist.
10. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der
Ringkanäle (12, 13) wenigstens teilweise als Ausnehmung (12, 13) des Innengehäuseelementes ( 6) ausgebildet ist.
11. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringkanal (13) als erste Ausnehmung (13) des Innengehäuseelementes (6) und dass der zweite Ringkanal (12) als zweite Ausnehmung (12) des Außengehäuseelementes (5) ausgebildet sind.
12. Motor (1) mit einem Motorengehäuse (2) nach einem der
vorgenannten Ansprüche.
13. Elektromotor (1) mit einem elektromagnetischen
Antriebssystem (3, 4) und einem Motorengehäuse (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
14. Fahrzeug mit einem Elektromotor (1) und einem
Motorengehäuse (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
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