EP3928417A1 - Multi-part segmented e-machine housing - Google Patents

Multi-part segmented e-machine housing

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Publication number
EP3928417A1
EP3928417A1 EP19706585.7A EP19706585A EP3928417A1 EP 3928417 A1 EP3928417 A1 EP 3928417A1 EP 19706585 A EP19706585 A EP 19706585A EP 3928417 A1 EP3928417 A1 EP 3928417A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
segments
stator
segment
sleeve
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.)
Pending
Application number
EP19706585.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Rieder
Simone SPIELMANN
Patrick SANTHERR
Stefan Cölsch
Daniel EINSIEDLER
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 EP3928417A1 publication Critical patent/EP3928417A1/en
Pending 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
    • H02K5/06—Cast metal casings
    • 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
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the invention relates to a housing, in particular a cast housing for an electric machine, as well as a method for manufacturing such a housing by means of casting, in particular pressure casting.
  • Die-cast housings for electric motors are already known from the prior art, for example from WO 2018/091722 A1 or DE 102015202918 A1.
  • housings e.g. Cast housing for electrical machines, in particular die cast housing, formed with a one-piece outer sleeve which extends essentially rotationally symmetrically around the central axis of a stator.
  • the term “one-piece sleeve” is understood as follows: The outer sleeve extends around the electric motor, i.e. around the stator, and represents an uninterrupted geometry that is manufactured as a single part. Light metal sand casting, permanent mold casting, but also die casting. The one-piece design does not apply to the entire motor housing; covers or parts of a transmission housing can also be attached to the outer sleeve separately (usually screwed or glued).
  • the introduction of an inner sleeve to hold the stator is also included in the one-piece design.
  • the one-piece design therefore relates to a main housing that is cast in one piece or manufactured in some other way (e.g. extruded sleeves), which usually contains the cooling geometry but also a bearing area for rotor bearings.
  • Such one-piece housings have, for example, circumferential cooling channels.
  • the production of the cooling geometry entails problems, since a corresponding cooling geometry generally cannot be produced without complex mechanical processing.
  • Problems also arise in other processes, such as sand casting or chill casting, with one-piece constructions of the stator shell or the outer sleeve - especially when sand cores are used to represent the cooling geometry, the complete emptying / desanding of the cooling geometry after casting is often a major problem .
  • the cooling geometry is generated or closed by the outer housing and a separate inner sleeve which is inserted into the outer sleeve and serves as a stator carrier.
  • This inner sleeve that surrounds the stator and carries is, for example, connected to the outer sleeve by means of complex welding processes.
  • stator or the inner sleeve is often not sufficiently clamped by the outer sleeve under load, or does not sit ideally in the housing, that is, the stator may not be held sufficiently secure against rotation, which poses problems in terms of torque transmission.
  • One-piece shell constructions thus have disadvantages with regard to the stator seat.
  • this inner sleeve is often not adequately supported to the outside.
  • the object of the present invention is to provide an improved housing for an electric machine and a method for manufacturing such a housing, which can also be manufactured easily and inexpensively.
  • the invention relates to a housing, in particular a cast housing.
  • a corresponding housing is advantageously manufactured as a die-cast housing by means of die casting, but can also be manufactured, for example, by means of permanent mold casting, sand casting or by 3D printing.
  • the housing is advantageously a metal housing, in particular a light metal housing.
  • a light cast steel is also suitable. Particularly suitable materials are zinc, aluminum or magnesium.
  • a housing thus comprises a plurality of housing segments joined together to form an outer sleeve. These housing segments form the outer sleeve that surrounds the stator. This means that the outer sleeve is no longer made in one piece as in the prior art, but rather comprises several segments that surround the stator around the central axis.
  • the segments can be designed in a modular manner so that several engine variants contain some of the segments as identical parts. Changes can be implemented cost-effectively, since only the segment or segments concerned have to be changed or redesigned. Production errors then only affect the segment concerned and not the entire outer jacket, so that the loss of added value in the case of cast scrap is reduced. In addition to the manufacturing advantages, improved torque transmission is also ensured compared to conventional die-cast housings, in particular because the inner sleeve surrounds the stator over a large area and rests firmly on the stator core and the outer sleeve and does not bulge even under higher loads and temperature fluctuations.
  • a support of the inner sleeve does not have to be represented by separate components.
  • At least one segment can have an integrated cooling device.
  • all housing segments have a corresponding cooling device.
  • Due to the segmentation of the cast housing the cooling geometry presented in the individual housing segment can be produced by final casting without mechanical processing. This is not possible with one-piece cast housings, since one or more undercuts would result depending on the cooling geometry. The problem of a high processing allowance due to the draft angle is also eliminated, which means that processing costs, shot weight and rejects can be greatly reduced.
  • the housing is a die-cast housing, there is no need for time-consuming removal of cores, as is the case e.g. can be used in the permanent mold casting process.
  • no residues of nuclei, e.g. Grains of sand cause problems in the subsequent cooling circuit.
  • the modular structure ensures a high degree of variability, since, for example, different housing segments can be designed differently.
  • the solution can be used in the sense of a "construction kit" for different variants and vehicles.
  • the segmentation also enables large-volume housings, e.g. by means of die casting.
  • the cooling device has at least one connection for the flow and at least one connection for the return of a cooling medium in the housing segment.
  • the connections can be arranged in such a way that cooling medium can be supplied and discharged from the outside to each housing segment or cooling medium can be passed from segment to segment. Since the individual segments can have the cooling device with corresponding connections, the efficiency of the cooling can be significantly increased due to lower pressure losses.
  • the cooling device has an inwardly facing free surface which, in the assembled state of the housing segments, is directed inward - that is, towards the central axis. This surface is preferably structured, ie has elevations or depressions in such a way that, for example, the cooling medium can flow over an uneven surface, so that turbulence occurs which significantly improves the heat transfer.
  • the cooling device has a cooling geometry such that the free surface is structured or shaped in such a way that if, for example, the surface is covered with a cover, at least one channel for a cooling medium is formed.
  • Such channels can, for example, be designed in a meandering manner so that the cooling medium can flow in a meandering manner between the connections.
  • the surface geometry of the free surface can be freely designed and cast according to customer requirements and / or based on simulation data.
  • the cooling device is sealed off from the outside.
  • the respective housing segment can have a recess in the area of the cooling device, in which the free surface is arranged set back. If the free Oberflä surface is set back compared to the inner surface of the housing segments, the space in which the cooling medium flows can simply be closed by a cover, according to a further embodiment also flush with the inner surface of the outer sleeve or by a separate component in the segment.
  • the respective housing segment can each have a cover element as a cover in order to seal the cooling device of the housing segment towards the inside, i.e. in the direction of the central axis of the stator.
  • the housing can also be designed in such a way that the respective cooling device is tightly closed by means of an inner sleeve, in particular a tubular stator carrier, arranged in the outer sleeve. The stator is pressed into the inner sleeve or the tubular stator carrier, for example. If the inner sleeve - ie the stator carrier - closes the cooling device in a sealing manner towards the inside, this is particularly advantageous since material can be saved and, in some cases, handling during assembly can be dispensed with.
  • the housing has at least two housing segments.
  • the housing is designed in such a way that there are a number of housing segments, so that two half-shells can then be formed during assembly, with a stator or the stator being inserted in an inner sleeve between the half-shells .
  • the housing segments are structurally identical, since manufacturing costs can be reduced in this way. But it is also advantageous in terms of manufacturing costs if at least some of the housing segments are identical. A non-even number of segments is also possible.
  • the cooling devices of the housing segments can be separated from one another in the assembled state. This has the advantage that the individual housing segments can be cooled independently of one another, and that different operating parameters can be set, such as coolant temperature, flow rate, cooling medium, etc.
  • Separate cooling devices in the individual segments have the essential advantage that no seal is necessary for the cooling medium from segment to segment.
  • at least two cooling devices of the housing segments are connected in such a way that the cooling medium can flow from the housing segment to the housing segment, in which case a channel for the cooling medium can also be formed around the housing segments.
  • the housing segments can, for example, be made of an aluminum alloy by means of die casting.
  • the tubular stator carrier or the inner sleeve can be held in the outer sleeve by means of an interference fit. This ensures that the stator is held firmly in the housing. This is also particularly advantageous because the stator or its stator holder rests against the sleeve over a large area and, in comparison to the prior art, a gap formation between the stator carrier and the outer sleeve or bulging of the inner sleeve can be avoided, which in turn leads to a better torque transmission leads.
  • the geometry of the segmented housing forms a support for the stator or the stator carrier.
  • the side surfaces on which the individual housing segments are laterally connected to one another run in a plane that is spanned by a directional vector that runs parallel to the stator center axis. Ie the segment boundaries run parallel to each other. In addition to this parallel segmentation, non-parallel segments are also (eg diamond-shaped segmentations or S-shaped or otherwise shaped segmentation boundaries) possible, that is, the housing segments, viewed in the axial direction, have a non-constant segment circumference.
  • the individual housing segments are connected to one another by means of a connecting device, in particular by means of a screw connection or a screw and adhesive connection or a rivet connection or a rivet and adhesive connection.
  • a combined screw / rivet and adhesive connection has the advantage that the housing is even better protected from outside moisture.
  • a sealing material / element can also be used between the connecting surfaces, in particular in a recess provided for this purpose, e.g. Groove, are introduced.
  • a corresponding screw connection or screw and adhesive connection can be implemented inexpensively and easily.
  • the housing segments can have connecting flanges on their two sides which protrude beyond the outer surface of the housing segments. Adjacent housing segments can be connected to one another via the flanges or the connecting surfaces of the flanges facing one another.
  • the flanges extending in the axial direction increase the stability of the outer sleeve significantly and enable a press fit of the Sta tor or its carrier in the sleeve.
  • the housing segments each have a flange section on their top and bottom, via which the outer sleeve is connected to a respective cover element or bearing plate.
  • the housing has an inner sleeve, that is to say in particular a tubular stator carrier.
  • the inner sleeve has at least one projection, in particular at least one rib, as an anti-twist device, which each engages in a corresponding recess in a corresponding housing segment.
  • This rib preferably runs in relation to the direction of rotation, preferably in the axial direction, in such a way that the stator can be held in the outer sleeve so that it cannot rotate.
  • a correspondingly designed inner sleeve also fulfills the task of reliable torque transmission and serves to close the cooling geometry, ie the recesses in the housing segments.
  • the inner sleeve can for example also be made of light metal, for example aluminum.
  • a plurality of housing segments are advantageously manufactured by means of die casting and are assembled to form an outer sleeve of the die cast housing in which a stator is received.
  • the stator comprises, for example, a tubular stator carrier which is arranged around the stator.
  • the method according to the invention have the following steps:
  • housing segments Production of a predetermined number of housing segments, in particular by means of a casting process. Then some of the housing segments are preassembled, in particular into a sleeve half. The stator can then be inserted into the preassembled housing segments. It is particularly advantageous if a sleeve half has been preassembled, since the stator or stator carrier can be easily and securely inserted and positioned and held by the sleeve half. Subsequently, the housing segments are closed to form a closed sleeve and preferably pressed, either as a plurality of housing segments being preassembled, in particular to a sleeve half, or the housing segments being attached individually.
  • the stator or its tubular support then preferably rests against the inside of the sleeve over a large area and is held by means of a press fit.
  • the stator or its carrier can also be fixed, but does not have to be.
  • the upper and lower opening of the outer sleeve can then be closed, for example, with respective cover elements or bearing caps.
  • the cover elements can also be designed to be functionally integrated, e.g. as a bearing shield for a gearbox, or as a housing part for the necessary power electronics.
  • the invention also relates to an electric machine with a housing according to at least one of claims 1 to 12.
  • the invention also relates to a kit with several joinable housing segments for producing a housing according to at least one of claims 1 to 12.
  • Fig. 1 a shows a schematic perspective view of two pre-assembled Hül senhggedn a housing according to the present invention
  • Fig. 1b shows a schematic perspective view of the hous ses shown in Fig. 1a in the assembled state
  • Fig. 2 shows a rough schematic cross-section through a housing according to the invention
  • Fig. 3 shows schematically a longitudinal section through a housing according to the present invention
  • FIG. 4 shows a perspective view of a housing segment without a cover element, a cover element and a housing segment with a cover element
  • Fig. 5 shows a tubular stator carrier
  • Fig. 6 shows a further embodiment according to the present invention in a perspective view with connections for the cooling medium on the connecting surfaces
  • Fig. 7 shows a side view of a housing according to a furtherdistinsbei game of the present invention
  • FIG. 8 shows a section along line A-A in FIG. 7 and an enlargement of section B
  • FIGS. 1 a, 1 b and 3 show roughly schematically the housing 1 according to the invention for an electric machine, for example an electric motor.
  • the housing is preferably a cast housing, in particular a die-cast housing.
  • the housing 1 has an outer sleeve 2 in which a stator 18, which has a preferably tubular stator carrier not shown separately here (see FIG. 5), is arranged.
  • the stator carrier is preferably designed as a hollow cylinder. The stator is pressed into the stator carrier, for example.
  • the outer sleeve 2 of the housing 1 has a plurality of housing segments 3.
  • the sleeve 2 comprises, for example, 6 housing segments 3a to 3f.
  • the housing segments form the essentially hollow-cylindrical outer sleeve 2, the cross section of which is shown roughly schematically in FIG. 2, for the sake of simplicity, no flanges 10 and no stator carrier in the form of an inner sleeve 24 being shown here.
  • the housing segments 3 are structurally identical and each have a cooling device 4. However, it is also possible that not all housing segments 3 have a cooling device 4. There is also the possibility that the housing segments 3 are not all are identical. In this way, different specific requirements can be responded to.
  • the cooling device 4 comprises at least one connection 5 for the flow and at least one connection 6 for the return of a cooling medium.
  • the connections 5 and 6 are arranged on the outer jacket surface 9 and protrude as a pipe socket from the jacket surface 9 and can with appropriate lines,
  • the cooling device 4 also includes a free surface 7, as shown in FIG. 4.
  • the free surface 7 is preferably structured, i. E. it has elevations or depressions so that, for example, the cooling medium can flow over the uneven surface 7 between flow 5 and return 6 when this area goes inwards, as he explains below, via a cover, for example via a cover element 14 or an inner sleeve 24 is closed.
  • the structured surface that is, its geometry, creates flow courses and / or turbulence that favor heat transfer.
  • the surface 7 it is also possible for the surface 7 to be structured in such a way that at least one channel 12 is formed for the cooling medium.
  • the free surface 7 is sealed off, for example by means of a cover element 14, as shown in FIG. 4, so that the cooling medium flows from the flow 5 via the free surface to the return 6 or from the flow 5 e.g. can run meandering over at least one channel 12 to the return 6.
  • the cover rests on the elevations to form the channel.
  • the respective housing segment advantageously has a recess 13 in the region of the cooling device 4, as shown in FIG. 4, in which the free surface 7, from which the elevations extend, is arranged set back.
  • the housing segment can for example be formed from a light metal alloy, for example from an aluminum alloy, and the cover element can be made from an aluminum sheet, for example.
  • the cover elements can be made from an aluminum sheet, for example.
  • other materials, such as steel or plastic, and alternative manufacturing methods are also conceivable for the cover elements.
  • the cover element 14 is preferably joined to the housing segment around the surface 7, for example glued or welded.
  • a seal around the free surface 7 can also be arranged. Seal and / or adhesive are preferred in the area of the recess 13 or a recess, ie a reservoir around the free surface 7 (for example groove, not provided) around the surface so that the cover can be flush with the inner surface of the sleeve.
  • the stator or its carrier presses against the cover element 14, which promotes a seal. If, for example, the stator comprises a tubular stator carrier 24, as is illustrated, for example, in FIG. 5, the cover element 14 can be dispensed with.
  • stator ie the tubular stator carrier
  • cover element 14 seal the space above the surface 7 in which the cooling medium flows, with the seal e.g. via a press fit but also here
  • Carrier or the inner sleeve 24 can be glued on, with adhesive and / or a seal around the surface 7, in particular in the recess 13 or a recess around the surface 7 can be arranged, such that the carrier, for example, flat on the Inner wall of the sleeve can rest.
  • Fig. 1 b, 2 and 3 show the housing in the assembled state.
  • the housing segments have connecting flanges O on their sides, which protrude beyond the outer surface 9 of the housing segments and which extend in the axial direction.
  • the flanges 10 give the housing particular stability.
  • the housing segments are connected to one another via the flanges or the lateral connecting surfaces 8 (see e.g. Fig. 2 and Fig. 1a).
  • the housing segments 3 are connected to one another by means of a connecting device 29, in particular by means of a screw connection or a screw and adhesive connection.
  • 1b shows a screw connection with several screws in the area of the flanges 10.
  • the Ge housing segments 3 in this embodiment also on their top and bottom respective flange portions 11 a and 11 b, via which, as shown in FIG. 3, the sleeve 2 with corresponding cover elements or Bearing plates 19a, 19b can be connected and preferably sealed (for example by means of an adhesive or seal).
  • the cooling device 4 is sealed by the cover element 14.
  • Reference numeral 21 denotes a gear housing 21, the gear of which is connected to the electric motor in the housing, the rotor not being shown in the figures for the sake of simplicity.
  • connections 5 and 6 on the outside of the housing segments 3 are also possible, for example, on the end faces above and below. It is also possible that the connections, as can be seen from FIG. 6, are arranged in the area of the connecting surface 8, the connections being guided through the housing segment in such a way that they are in an upper or lower area of the free surface 7 or in the area of the recess 13 open.
  • at least two cooling devices 4 of the housing segments can be connected to one another such that the cooling medium can flow from housing segment to housing segment.
  • a channel for the cooling medium running around the housing segments can also be realized in this way.
  • Figures 7 and 8 show a further preferred embodiment according to the present invention.
  • Figure 7 shows a side view of the housing according to the invention in the assembled state.
  • Figure 8 is a section along the line A-A in Figure 7.
  • the outer sleeve 2 has, for example, 3 segments 3a, 3b and 3c.
  • the stator 18 here has the tubular stator carrier 24 in the form of the inner sleeve 24.
  • the inner sleeve 24 has a plurality of ribs 40 extending axially here, for example, on the surface, as can also be seen in particular from FIG.
  • Each segment 3 preferably has at least one rib 40.
  • the projection in particular the rib 40, can engage in a complementary recess 41 in the associated segment.
  • the recess 41 is preferably arranged richly in a Be where two adjacent housing segments 3A, 3B abut each other and to the connecting surface 8 of the flanges 10 at which the two segments abut ge opens.
  • the ribs generally require at least one-sided contact with at least one housing segment to be able to transmit torque in one direction of rotation. If the machine is used as an electric motor and for recuperation as a generator, a form fit is advantageous for transmitting torque in two directions of rotation, i.e. through contact on both sides.
  • the ribs 41 have contact with the housing segments at least on one side, preferably on both sides, and are therefore framed in a form-fitting manner.
  • the projections in this case the ribs, thus serve as an anti-twist device, which is particularly advantageous at high torques.
  • housing segments 3 for example by means of Die-cast manufactured.
  • six housing segments 3a to 3f are manufactured.
  • the housing segments 3 then have, as can be seen from FIG. 4, the inwardly directed free structured surface 7 of the cooling device 4, which can then be sealed around the surface 7 by gluing to the cover element 14, for example.
  • the cooling device 4 can also, as described above, be closed by the stator carrier or the inner sleeve 24.
  • a plurality of housing segments are then preassembled in that the housing segments 3 are firmly connected to one another by means of connecting device 29.
  • the housing segments 3 are firmly connected to one another by means of connecting device 29.
  • the stator 18 can now be inserted into this half-shell. If, as has been described in connection with FIGS. 7-9, an inner sleeve 24 with projections or ribs 40 is provided, the ribs 40 are inserted into the recesses 41 when the stator 18 is installed.
  • the sleeve 2 must then be closed, in which case further pre-assembled housing segments in the form of a half-shell are placed and connected.
  • the segment 3a is connected to the segment 3d and the segment 3c to the segment 3f via corresponding connecting devices 29.
  • the inside dimension of the sleeve, i.e. the inside diameter and the outside dimension, i.e. the outer diameter of the stator or its stator carrier 24 are coordinated so that when the sleeve is closed, a press fit is created and the stator or the sleeve rests against the inside of the sleeve 2 over a large area and is held securely against rotation, preferably additionally by the ribs as previously described.
  • the stator does not have to be additionally fixed, but can be fixed (e.g. by gluing or other grooves). It is economically preferable to dispense with further fixation other than a press fit.
  • the rotor is not shown in the figures.
  • Cover elements or bearing shields 19a, 19b can then also be attached to the respective ends of the sleeve 2, as shown in Fig. 3, and fastened with corresponding connecting devices 29, e.g. be screwed or screwed and glued.
  • An electric machine with a housing is used, for example, to drive a motor vehicle.
  • the invention also relates to a kit with several housings segments that can be assembled together for producing the housing.
  • the outer sleeve 2 has a round cross section, the present invention not being restricted to this shape.

Abstract

The invention relates to a housing for an e-machine and to a method for producing the housing, wherein the housing comprises several housing segments that are put together to form an outer cover, at least one which comprises a cooling device.

Description

Mehrteiliges segmentiertes E-Maschinengehäuse Multi-part segmented electric machine housing
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse für eine E-Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses mittels Guss, insbesondere Druck guss. The invention relates to a housing, in particular a cast housing for an electric machine, as well as a method for manufacturing such a housing by means of casting, in particular pressure casting.
Druckgussgehäuse für E-Motoren sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt, bei spielsweise aus der WO 2018/091722 A1 oder der DE 102015202918 A1. Die-cast housings for electric motors are already known from the prior art, for example from WO 2018/091722 A1 or DE 102015202918 A1.
Bislang werden Gehäuse, z.B. Gussgehäuse für Elektromaschinen, insbesondere Druck gussgehäuse, mit einer einteilig ausgebildeten äußeren Hülse, die sich im Wesentlichen ro tationssymmetrisch um die Mittelachse eines Stators erstreckt, ausgebildet. Im Folgenden wird unter„einteiliger Hülse“ verstanden: Die äußere Hülse erstreckt sich um den Elektromo tor, d.h.um den Stator herum und stellt eine nicht unterbrochene Geometrie, die als Einzelteil gefertigt wird, dar. Mögliche Verfahren sind z.B. Leichtmetall-Sandguss, Kokillenguss, aber auch Druckguss. Die Einteiligkeit bezieht sich nicht auf das gesamte Motorgehäuse, es kön nen an der äußeren Hülse auch separat Deckel, oder Teile eines Getriebegehäuses ange fügt sein (in der Regel geschraubt oder geklebt). Auch das Einbringen einer inneren Hülse zum Halten des Stators ist mit der Einteiligkeit erfasst. Die Einteiligkeit bezieht sich also auf ein im Stück gegossenes oder anderweitig hergestelltes (z.B. Strangpresshülsen) Hauptge häuse, welches in der Regel die Kühlgeometrie aber auch einen Lagerbereich zur Rotorlage rung beinhaltet. So far, housings, e.g. Cast housing for electrical machines, in particular die cast housing, formed with a one-piece outer sleeve which extends essentially rotationally symmetrically around the central axis of a stator. In the following, the term “one-piece sleeve” is understood as follows: The outer sleeve extends around the electric motor, i.e. around the stator, and represents an uninterrupted geometry that is manufactured as a single part. Light metal sand casting, permanent mold casting, but also die casting. The one-piece design does not apply to the entire motor housing; covers or parts of a transmission housing can also be attached to the outer sleeve separately (usually screwed or glued). The introduction of an inner sleeve to hold the stator is also included in the one-piece design. The one-piece design therefore relates to a main housing that is cast in one piece or manufactured in some other way (e.g. extruded sleeves), which usually contains the cooling geometry but also a bearing area for rotor bearings.
Solche einteiligen Gehäuse weisen beispielsweise umlaufende Kühlkanäle auf. Im Gussver fahren, insbesondere Druckgussverfahren bringt die Fertigung der Kühlgeometrie jedoch Probleme mit sich, da eine entsprechende Kühlgeometrie in der Regel nicht ohne aufwän dige mechanische Bearbeitung hergestellt werden kann. Auch in anderen Verfahren, wie Sandguss oder Kokillenguss ergeben sich bei einteiligen Konstruktionen des Statormantels bzw. der äußeren Hülse Probleme - insbesondere wenn Sandkerne verwendet werden um die Kühlgeometrie darzustellen, stellt das vollständige Entleeren/Entsanden der Kühlgeomet rie nach dem Gießen häufig ein großes Problem dar. Such one-piece housings have, for example, circumferential cooling channels. In casting processes, in particular die casting processes, however, the production of the cooling geometry entails problems, since a corresponding cooling geometry generally cannot be produced without complex mechanical processing. Problems also arise in other processes, such as sand casting or chill casting, with one-piece constructions of the stator shell or the outer sleeve - especially when sand cores are used to represent the cooling geometry, the complete emptying / desanding of the cooling geometry after casting is often a major problem .
Aufgrund der Größe des Gussgehäuses und somit der benötigten Gussformen ergeben sich hohe Fertigungskosten. Bei Gussausschuss kommt es somit ebenfalls zu großen Verlusten. Bei den bekannten Gehäusen, welche mittels Druckgießen hergestellt werden, wird die Kühl geometrie durch das Außengehäuse und eine separate innere Hülse, die in die äußere Hülse eingesetzt wird und als Statorträger dient, erzeugt bzw. geschlossen. Diese innere Hülse, die den Stator umgibt und trägt ist z.B. mit der äußeren Hülse mittels aufwendigen Schweißver fahren verbunden. Besonders nachteilig zeigt sich bei einer solchen Lösung, dass der Stator bzw. die innere Hülse unter Last häufig nicht ausreichend durch die äußere Hülse geklemmt wird, bzw. nicht ideal in dem Gehäuse sitzt, d.h. der Stator wird unter Umständen nicht aus reichend verdrehsicher gehalten, was Probleme im Hinblick auf die Drehmomentübertragung mit sich bringt. Einteilige Mantelkonstruktionen weisen somit Nachteile bezüglich des Stator sitzes auf. Bei Konzepten mit innerer Hülse zum Stützen des Stators wird diese innere Hülse häufig nicht ausreichend nach außen abgestützt. Es kommt zum Rutschen des Stators in der - unter Last ausgebauchten/verbogenen - inneren Hülse. Due to the size of the cast housing and thus the required casting molds, production costs are high. In the case of casting scrap, there are also large losses. In the known housings, which are manufactured by die casting, the cooling geometry is generated or closed by the outer housing and a separate inner sleeve which is inserted into the outer sleeve and serves as a stator carrier. This inner sleeve that surrounds the stator and carries is, for example, connected to the outer sleeve by means of complex welding processes. A particularly disadvantageous aspect of such a solution is that the stator or the inner sleeve is often not sufficiently clamped by the outer sleeve under load, or does not sit ideally in the housing, that is, the stator may not be held sufficiently secure against rotation, which poses problems in terms of torque transmission. One-piece shell constructions thus have disadvantages with regard to the stator seat. In concepts with an inner sleeve to support the stator, this inner sleeve is often not adequately supported to the outside. The stator slips in the inner sleeve, which is bulged / bent under load.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Gehäuse für eine E-Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gehäuses bereitzustellen, das zudem einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. Proceeding from this, the object of the present invention is to provide an improved housing for an electric machine and a method for manufacturing such a housing, which can also be manufactured easily and inexpensively.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 13 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features of claims 1 and 13.
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Gussgehäuse. Ein entsprechendes Ge häuse ist vorteilhafterweise mittels Druckguss als Druckgussgehäuse gefertigt, kann aber ebenfalls beispielsweise mittels Kokillenguss, Sandguss oder durch 3D-Druck gefertigt wer den. Das Gehäuse ist vorteilhafter Weise ein Metallgehäuse, insbesondere ein Leichtmetall gehäuse. Aber auch ein Stahl-Leichtguss ist geeignet. Als Materialien eignen sich dabei ins besondere Zink, Aluminium oder Magnesium. The invention relates to a housing, in particular a cast housing. A corresponding housing is advantageously manufactured as a die-cast housing by means of die casting, but can also be manufactured, for example, by means of permanent mold casting, sand casting or by 3D printing. The housing is advantageously a metal housing, in particular a light metal housing. However, a light cast steel is also suitable. Particularly suitable materials are zinc, aluminum or magnesium.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst also ein Gehäuse mehrere zu einer äußeren Hülse zusammengefügte Gehäusesegmente. Diese Gehäusesegmente bilden die äußere Hülse, die den Stator umgibt. Das bedeutet, dass die äußere Hülse nun nicht mehr wie im Stand der Technik einteilig ausgebildet ist, sondern mehreren Segmente umfasst, die den Stator um die Mittelachse herum umgeben. According to the present invention, a housing thus comprises a plurality of housing segments joined together to form an outer sleeve. These housing segments form the outer sleeve that surrounds the stator. This means that the outer sleeve is no longer made in one piece as in the prior art, but rather comprises several segments that surround the stator around the central axis.
Durch die Konstruktion ergibt sich eine kostengünstigere und einfachere Fertigung aufgrund der kleineren Größe der Gehäusesegmente, da nun auch kleinere Gussformen nötig sind.The construction results in a more cost-effective and simpler production due to the smaller size of the housing segments, since smaller molds are now also required.
Die Segmente können baukastengeeignet ausgelegt sein, so dass mehrere Motorenvarian ten einige der Segmente als Gleichteil beinhalten. Änderungen sind kostengünstig umsetz bar, da jeweils nur das oder die betroffenen Segmente geändert oder neu konstruiert werden müssen. Auch Produktionsfehler wirken sich dann nur auf das betroffene Segment und nicht auf den gesamten Außenmantel aus, so dass der Wertschöpfungsverlust bei Gussaus schuss vermindert wird. Neben den fertigungstechnischen Vorteilen ist auch eine verbesserte Drehmomentübertra gung im Vergleich zu herkömmlichen Druckgussgehäusen sichergestellt, insbesondere des halb weil die innere Hülse den Stator flächig umschließt und auch bei höheren Belastungen und Temperaturschwankungen stabil am Statorpaket und der äußeren Hülse anliegt und nicht ausbaucht. The segments can be designed in a modular manner so that several engine variants contain some of the segments as identical parts. Changes can be implemented cost-effectively, since only the segment or segments concerned have to be changed or redesigned. Production errors then only affect the segment concerned and not the entire outer jacket, so that the loss of added value in the case of cast scrap is reduced. In addition to the manufacturing advantages, improved torque transmission is also ensured compared to conventional die-cast housings, in particular because the inner sleeve surrounds the stator over a large area and rests firmly on the stator core and the outer sleeve and does not bulge even under higher loads and temperature fluctuations.
Eine Abstützung der inneren Hülse muss also nicht durch separate Bauteile dargestellt wer den. A support of the inner sleeve does not have to be represented by separate components.
Darüber hinaus kann mindestens ein Segment eine integrierte Kühleinrichtung aufweisen. Vorzugsweise weisen alle Gehäusesegmente eine entsprechende Kühleinrichtung auf. Bei bestimmten Anwendungen kann es aber beispielsweise auch ausreichen, dass nur ein Teil der Gehäusesegmente eine Kühleinrichtung aufweist, was wiederum Fertigungskosten redu ziert. Durch die Segmentierung des Gussgehäuses kann die im Einzelgehäusesegment dar gestellte Kühlgeometrie durch Fertiggießen ohne mechanische Bearbeitung hergestellt wer den. Dies ist bei einteiligen Gussgehäusen nicht möglich, da sich je nach Kühlgeometrie ein oder mehrere Hinterschnitte ergeben würden. Auch entfällt die Problematik einer hohen Be arbeitungszugabe aufgrund der Entformungsschräge, wodurch Kosten bei der Bearbeitung, Schussgewicht, und Ausschuss stark reduziert werden können. Ist das Gehäuse ein Druck gussgehäuse, entfällt ein aufwändiges Entfernen von Kernen, wie sie z.B. im Kokillenguss verfahren verwendet werden können. Zusätzlich können keine Reste von Kernen, z.B. Sand körner, Probleme im späteren Kühlkreislauf verursachen. In addition, at least one segment can have an integrated cooling device. Preferably, all housing segments have a corresponding cooling device. In certain applications, however, it may also be sufficient, for example, that only some of the housing segments have a cooling device, which in turn reduces manufacturing costs. Due to the segmentation of the cast housing, the cooling geometry presented in the individual housing segment can be produced by final casting without mechanical processing. This is not possible with one-piece cast housings, since one or more undercuts would result depending on the cooling geometry. The problem of a high processing allowance due to the draft angle is also eliminated, which means that processing costs, shot weight and rejects can be greatly reduced. If the housing is a die-cast housing, there is no need for time-consuming removal of cores, as is the case e.g. can be used in the permanent mold casting process. In addition, no residues of nuclei, e.g. Grains of sand, cause problems in the subsequent cooling circuit.
Durch den modularen Aufbau wird eine hohe Variabilität gewährleistet, da beispielsweise un terschiedliche Gehäusesegmente unterschiedlich ausgebildet sein können. Die Lösung kann im Sinne eines„Baukastens“ für verschiedene Varianten und Fahrzeuge verwendet werden. Durch die Segmentierung können auch großvolumige Gehäuse, z.B. mittels Druckguss, her gestellt werden. The modular structure ensures a high degree of variability, since, for example, different housing segments can be designed differently. The solution can be used in the sense of a "construction kit" for different variants and vehicles. The segmentation also enables large-volume housings, e.g. by means of die casting.
Die Kühleinrichtung weist dabei im Gehäusesegment mindestens einen Anschluss für den Vorlauf und mindestens einen Anschluss für den Rücklauf eines Kühlmediums auf. Dabei können die Anschlüsse derart angeordnet sein, dass jedem Gehäusesegment von außen Kühlmedium zugeführt und abgeleitet werden kann oder aber Kühlmedium von Segment zu Segment geleitet werden kann. Da die einzelnen Segmente die Kühleinrichtung mit entspre chenden Anschlüssen aufweisen können, kann die Effizienz der Kühlung aufgrund geringe rer Druckverluste wesentlich erhöht werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kühleinrichtung eine nach innen gewandte freie Oberfläche auf, die im zusammengebauten Zustand der Gehäusesegmente nach innen - sprich zur Mittelachse hin - gerichtet ist. Diese Oberfläche ist vorzugsweise strukturiert ausgebildet, d.h. weist Erhebungen bzw. Vertiefungen auf, derart, dass z.B. das Kühlmedium über eine unebene Fläche strömen kann, so dass Turbulenzen entstehen, die den Wärmeübergang wesentlich verbessern. The cooling device has at least one connection for the flow and at least one connection for the return of a cooling medium in the housing segment. In this case, the connections can be arranged in such a way that cooling medium can be supplied and discharged from the outside to each housing segment or cooling medium can be passed from segment to segment. Since the individual segments can have the cooling device with corresponding connections, the efficiency of the cooling can be significantly increased due to lower pressure losses. According to a preferred exemplary embodiment, the cooling device has an inwardly facing free surface which, in the assembled state of the housing segments, is directed inward - that is, towards the central axis. This surface is preferably structured, ie has elevations or depressions in such a way that, for example, the cooling medium can flow over an uneven surface, so that turbulence occurs which significantly improves the heat transfer.
Die Kühleinrichtung weist eine derartige Kühlgeometrie auf, dass die freie Oberfläche derart strukturiert bzw. geformt ist, dass, wenn beispielsweise die Oberfläche mit einer Abdeckung abgedeckt wird, mindestens ein Kanal für ein Kühlmedium ausgebildet ist. Solche Kanäle können beispielsweise mäanderartig ausgebildet sein, so dass das Kühlmedium mäanderför mig zwischen den Anschlüssen fließen kann. Die Oberflächengeometrie der freien Oberflä che kann je nach Kundenanforderung und/oder auf Grundlage von Simulationsdaten frei ge staltet und entsprechend gegossen werden. Die Kühleinrichtung ist nach außen abgedichtet. The cooling device has a cooling geometry such that the free surface is structured or shaped in such a way that if, for example, the surface is covered with a cover, at least one channel for a cooling medium is formed. Such channels can, for example, be designed in a meandering manner so that the cooling medium can flow in a meandering manner between the connections. The surface geometry of the free surface can be freely designed and cast according to customer requirements and / or based on simulation data. The cooling device is sealed off from the outside.
Dabei kann das jeweilige Gehäusesegment im Bereich der Kühleinrichtung eine Aussparung aufweisen, in der zurückversetzt die freie Oberfläche angeordnet ist. Wenn die freie Oberflä che im Vergleich zur Innenfläche der Gehäusesegmente zurückversetzt ist, kann der Raum, in dem Kühlmedium fließt, einfach durch eine Abdeckung verschlossen werden, gemäß einer weiteren Ausführungsform auch bündig mit der Innenfläche der äußeren Hülse oder durch ein separates Bauteil im Segment. The respective housing segment can have a recess in the area of the cooling device, in which the free surface is arranged set back. If the free Oberflä surface is set back compared to the inner surface of the housing segments, the space in which the cooling medium flows can simply be closed by a cover, according to a further embodiment also flush with the inner surface of the outer sleeve or by a separate component in the segment.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das jeweilige Gehäusesegment als Abde ckung jeweils ein Abdeckelement aufweisen um die Kühleinrichtung des Gehäusesegments nach innen hin -also in Richtung Mittelachse des Stators - dichtend zu verschließen. Alterna tiv kann das Gehäuse auch derart ausgebildet sein, dass die jeweilige Kühleinrichtung über eine in der äußeren Hülse angeordnete innere Hülse, insbesondere einen rohrförmigen Statorträger dicht verschlossen wird. Dabei ist der Stator in die innere Hülse bzw. den rohr förmigen Statorträger beispielsweise eingepresst. Wenn die innere Hülse - also der Statorträ ger - die Kühleinrichtung dichtend nach innen verschließt, ist dies besonders vorteilhaft, da Material eingespart und teilweise auf Handling in der Montage verzichtet werden kann. According to a preferred embodiment, the respective housing segment can each have a cover element as a cover in order to seal the cooling device of the housing segment towards the inside, i.e. in the direction of the central axis of the stator. Alternatively, the housing can also be designed in such a way that the respective cooling device is tightly closed by means of an inner sleeve, in particular a tubular stator carrier, arranged in the outer sleeve. The stator is pressed into the inner sleeve or the tubular stator carrier, for example. If the inner sleeve - ie the stator carrier - closes the cooling device in a sealing manner towards the inside, this is particularly advantageous since material can be saved and, in some cases, handling during assembly can be dispensed with.
Das Gehäuse weist mindestens zwei Gehäusesegmente auf. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse allerdings mehr als zwei Gehäusesegmente auf, insbesondere mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier Gehäusesegmente. Auch höhere Segmentzahlen, z.B. >= sechs, sind möglich. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass es eine ge radzahlige Anzahl von Gehäusesegmenten gibt, so dass beim Zusammenbau dann zwei Halbschalen gebildet werden können, wobei ein Stator bzw. der Stator in einer inneren Hülse zwischen die Halbschalen eingelegt werden kann. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Gehäusesegmente baugleich sind, da so Herstellungskosten reduziert werden können. Es ist aber auch im Hinblick auf die Fertigungskosten vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Ge häusesegmente baugleich ist. Eine nichtgeradzahlige Anzahl von Segmenten ist ebenfalls möglich. The housing has at least two housing segments. However, the housing advantageously has more than two housing segments, in particular at least three, preferably at least four housing segments. Higher segment numbers, eg> = six, are also possible. It is particularly advantageous if the housing is designed in such a way that there are a number of housing segments, so that two half-shells can then be formed during assembly, with a stator or the stator being inserted in an inner sleeve between the half-shells . It can be advantageous if the housing segments are structurally identical, since manufacturing costs can be reduced in this way. But it is also advantageous in terms of manufacturing costs if at least some of the housing segments are identical. A non-even number of segments is also possible.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können im zusammengebauten Zustand die Kühleinrichtungen der Gehäusesegmente voneinander getrennt sein. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Kühlung in den einzelnen Gehäusesegmenten unabhängig voneinander erfolgen kann, auch unterschiedliche Betriebsparameter einstellbar sind, wie Kühlmitteltem peratur, Durchflussrate, Kühlmedium etc. According to a preferred embodiment, the cooling devices of the housing segments can be separated from one another in the assembled state. This has the advantage that the individual housing segments can be cooled independently of one another, and that different operating parameters can be set, such as coolant temperature, flow rate, cooling medium, etc.
Getrennte Kühleinrichtungen in den einzelnen Segmenten haben den wesentlichen Vorteil, dass keine Abdichtung für das Kühlmedium von Segment zu Segment nötig ist. Es ist aber auch möglich, dass zumindest zwei Kühleinrichtungen der Gehäusesegmente derart verbun den sind, dass das Kühlmedium vom Gehäusesegment zu Gehäusesegment fließen kann, wobei insbesondere auch ein um die Gehäusesegmente umlaufender Kanal für das Kühlme dium gebildet werden kann. Die Gehäusesegmente können beispielsweise aus einer Alumi niumlegierung mittels Druckguss gefertigt sein. Separate cooling devices in the individual segments have the essential advantage that no seal is necessary for the cooling medium from segment to segment. However, it is also possible that at least two cooling devices of the housing segments are connected in such a way that the cooling medium can flow from the housing segment to the housing segment, in which case a channel for the cooling medium can also be formed around the housing segments. The housing segments can, for example, be made of an aluminum alloy by means of die casting.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der rohrförmige Statorträger bzw. die innere Hülse mittels Presspassung in der äußeren Hülse gehalten werden. Somit ist ein guter Halt des Stators im Gehäuse sichergestellt. Dies ist auch deshalb besonders vorteilhaft, da der Stator bzw. dessen Statorhalterung großflächig an der Hülse anliegt und im Vergleich zum Stand der Technik eine Spaltbildung zwischen Statorträger und der äußeren Hülse bzw. ein Aus bauchen der inneren Hülse vermieden werden kann, was wiederum zu einer besseren Dreh momentübertragung führt. Die Geometrie des segmentierten Gehäuses bildet eine Abstüt zung für den Stator bzw. den Statorträger. According to the present invention, the tubular stator carrier or the inner sleeve can be held in the outer sleeve by means of an interference fit. This ensures that the stator is held firmly in the housing. This is also particularly advantageous because the stator or its stator holder rests against the sleeve over a large area and, in comparison to the prior art, a gap formation between the stator carrier and the outer sleeve or bulging of the inner sleeve can be avoided, which in turn leads to a better torque transmission leads. The geometry of the segmented housing forms a support for the stator or the stator carrier.
In der Regel verlaufen die Seitenflächen, an denen die einzelnen Gehäusesegmente seitlich miteinander verbunden sind, in einer Ebene, die von einem Richtungsvektor aufgespannt wird, der parallel zur Statormittelachse verläuft. D.h. die Segmentgrenzen verlaufen parallel zueinander. Neben dieser parallelen Segmentierung sind aber auch nichtparallele Segmen- tierungen (z.B. rautenförmige Segmentierungen oder S-förmige oder anderweitig ausge formte Segmentierungsgrenzen) möglich, das heißt, dass die Gehäusesegmente in Axialrich tung betrachtet einen nicht konstanten Segmentumfang aufweisen. As a rule, the side surfaces on which the individual housing segments are laterally connected to one another run in a plane that is spanned by a directional vector that runs parallel to the stator center axis. Ie the segment boundaries run parallel to each other. In addition to this parallel segmentation, non-parallel segments are also (eg diamond-shaped segmentations or S-shaped or otherwise shaped segmentation boundaries) possible, that is, the housing segments, viewed in the axial direction, have a non-constant segment circumference.
Die einzelnen Gehäusesegmente sind mittels einer Verbindungseinrichtung, insbesondere mittels Schraubverbindung oder Schraub- und Klebverbindung oder mittels Nietverbindung oder Niet-und Klebeverbindung miteinander verbunden. Eine kombinierte Schraub-/Niet- und Klebverbindung bringt den Vorteil mit sich, dass das Gehäuse noch besser vor Feuchtigkeit von außen geschützt ist. Alternativ kann auch ein Dichtmaterial/-element zwischen die Ver bindungsflächen, insbesondere in eine dafür vorgesehene Aussparung, z.B. Nut, eingebracht werden. Eine entsprechende Schraubverbindung bzw. Schraub- und Klebverbindung lässt sich kostengünstig und einfach bewerkstelligen. The individual housing segments are connected to one another by means of a connecting device, in particular by means of a screw connection or a screw and adhesive connection or a rivet connection or a rivet and adhesive connection. A combined screw / rivet and adhesive connection has the advantage that the housing is even better protected from outside moisture. Alternatively, a sealing material / element can also be used between the connecting surfaces, in particular in a recess provided for this purpose, e.g. Groove, are introduced. A corresponding screw connection or screw and adhesive connection can be implemented inexpensively and easily.
Die Gehäusesegmente können an ihren beiden Seiten Verbindungsflansche, die über die Mantelfläche der Gehäusesegmente vorstehen, aufweisen. Über die Flansche bzw. die zuei nander gewandten Verbindungsflächen der Flansche können benachbarte Gehäuseseg mente miteinander verbunden werden. Die sich in Axialrichtung erstreckenden Flansche er höhen die Stabilität der äußeren Hülse wesentlich und ermöglichen einen Presssitz des Sta tors bzw. dessen Träger in der Hülse. Weiter weisen die Gehäusesegmente gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an ihrer Ober- und Unterseite jeweils einen Flanschab schnitt auf, über die die äußere Hülse mit einem jeweiligen Deckelement bzw. Lagerschild verbunden ist. The housing segments can have connecting flanges on their two sides which protrude beyond the outer surface of the housing segments. Adjacent housing segments can be connected to one another via the flanges or the connecting surfaces of the flanges facing one another. The flanges extending in the axial direction increase the stability of the outer sleeve significantly and enable a press fit of the Sta tor or its carrier in the sleeve. Furthermore, according to a preferred embodiment, the housing segments each have a flange section on their top and bottom, via which the outer sleeve is connected to a respective cover element or bearing plate.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse eine innere Hülse auf, d.h. insbesondere einen rohrförmigen Statorträger. Die innere Hülse weist an ihrer Außen seite als Verdrehsicherung mindestens einen Vorsprung, insbesondere mindestens eine Rippe auf, die jeweils in eine entsprechende Aussparung in einem entsprechenden Gehäu sesegment eingreift. Vorzugsweise verläuft diese Rippe derart in Bezug zur Drehrichtung, vorzugsweise in Axialrichtung, dass der Stator verdrehsicher in der äußeren Hülse gehalten werden kann. Eine entsprechend ausgebildete innere Hülse erfüllt zugleich auch die Aufgabe einer sicheren Drehmomentübertragung und dient zum Schließen der Kühlgeometrie, d.h. der Aussparungen in den Gehäusesegmenten. Die innere Hülse kann beispielsweise auch aus Leichtmetall zum Beispiel Aluminium gefertigt sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mehrere Gehäusesegmente, insbesondere mittels eines Gießverfahrens, vorteilhafterweise mittels Druckguss gefertigt und zu einer äu ßeren Hülse des Druckgussgehäuses, in der ein Stator aufgenommen ist, montiert. Der Sta tor umfasst dabei z.B. einen rohrförmigen Statorträger, der um den Stator angeordnet ist. According to a preferred exemplary embodiment, the housing has an inner sleeve, that is to say in particular a tubular stator carrier. On its outside, the inner sleeve has at least one projection, in particular at least one rib, as an anti-twist device, which each engages in a corresponding recess in a corresponding housing segment. This rib preferably runs in relation to the direction of rotation, preferably in the axial direction, in such a way that the stator can be held in the outer sleeve so that it cannot rotate. A correspondingly designed inner sleeve also fulfills the task of reliable torque transmission and serves to close the cooling geometry, ie the recesses in the housing segments. The inner sleeve can for example also be made of light metal, for example aluminum. In the method according to the invention, a plurality of housing segments, in particular by means of a casting process, are advantageously manufactured by means of die casting and are assembled to form an outer sleeve of the die cast housing in which a stator is received. The stator comprises, for example, a tubular stator carrier which is arranged around the stator.
Das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte aufweisen: The method according to the invention have the following steps:
Herstellen einer vorbestimmten Anzahl von Gehäusesegmenten, insbesondere mittels eines Gießverfahrens. Dann wird ein Teil der Gehäusesegmente vormontiert, insbesondere zu ei ner Hülsenhälfte. In die vormontierten Gehäusesegmente kann dann der Stator eingelegt werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Hülsenhälfte vormontiert wurde, da der Stator bzw. Statorträger einfach und sicher eingelegt und von der Hülsenhälfte positio niert und gehalten werden kann. Anschließend werden die Gehäusesegmente zu einer ge schlossenen Hülse verschlossen und vorzugsweise verpresst, wobei entweder bereits wie der mehrere Gehäusesegmente vormontiert werden, insbesondere zu einer Hülsenhälfte o- der aber die Gehäusesegmente einzeln befestigt werden. Vorteilhaft ist jedoch, wenn in ei nem Vormontageschritt zwei Schalen, insbesondere Halbschalen vormontiert werden. Der Stator bzw. sein rohrförmigen Träger liegt dann vorzugsweise großflächig an der Innenseite der Hülse an und wird mittels Presssitz gehalten. Der Stator bzw. dessen Träger kann zu sätzlich fixiert sein, muss aber nicht. Die obere und untere Öffnung der äußeren Hülse kann dann beispielsweise mit jeweiligen Deckelementen bzw. Lagerdeckeln verschlossen werden. Die Deckelelemente können auch funktionsintegrierend ausgestaltet sein, z.B. als Lager schild für ein Getriebe, oder als Gehäuseteil für notwendige Leistungselektronik. Production of a predetermined number of housing segments, in particular by means of a casting process. Then some of the housing segments are preassembled, in particular into a sleeve half. The stator can then be inserted into the preassembled housing segments. It is particularly advantageous if a sleeve half has been preassembled, since the stator or stator carrier can be easily and securely inserted and positioned and held by the sleeve half. Subsequently, the housing segments are closed to form a closed sleeve and preferably pressed, either as a plurality of housing segments being preassembled, in particular to a sleeve half, or the housing segments being attached individually. However, it is advantageous if two shells, in particular half-shells, are preassembled in a preassembly step. The stator or its tubular support then preferably rests against the inside of the sleeve over a large area and is held by means of a press fit. The stator or its carrier can also be fixed, but does not have to be. The upper and lower opening of the outer sleeve can then be closed, for example, with respective cover elements or bearing caps. The cover elements can also be designed to be functionally integrated, e.g. as a bearing shield for a gearbox, or as a housing part for the necessary power electronics.
Die Erfindung betrifft auch eine E-Maschine mit einem Gehäuse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 Weiter betrifft die Erfindung auch einen Bausatz mit mehreren zusam- menfügbaren Gehäusesegmenten zum Herstellen eines Gehäuses nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12. The invention also relates to an electric machine with a housing according to at least one of claims 1 to 12. The invention also relates to a kit with several joinable housing segments for producing a housing according to at least one of claims 1 to 12.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme folgender Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the following figures.
Fig. 1 a zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von zwei vormontierten Hül senhälften eines Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 a shows a schematic perspective view of two pre-assembled Hül senhälften a housing according to the present invention,
Fig. 1 b zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1a gezeigten Gehäu ses im zusammenmontierten Zustand, Fig. 1b shows a schematic perspective view of the hous ses shown in Fig. 1a in the assembled state,
Fig. 2 zeigt grobschematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse, Fig. 3 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 shows a rough schematic cross-section through a housing according to the invention, Fig. 3 shows schematically a longitudinal section through a housing according to the present invention,
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Gehäusesegment ohne Abdeckelement, ein Abdeckelement sowie ein Gehäusesegment mit Abdeckelement, 4 shows a perspective view of a housing segment without a cover element, a cover element and a housing segment with a cover element,
Fig. 5 zeigt einen rohrförmigen Statorträger, Fig. 5 shows a tubular stator carrier,
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in perspekti vischer Darstellung mit Anschlüssen für das Kühlmedium an den Verbindungsflä chen, Fig. 6 shows a further embodiment according to the present invention in a perspective view with connections for the cooling medium on the connecting surfaces,
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Gehäuses gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 7 shows a side view of a housing according to a further Ausführungsbei game of the present invention,
Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 7 sowie eine Vergrößerung des Abschnitts B, FIG. 8 shows a section along line A-A in FIG. 7 and an enlargement of section B,
Fig. 9 zeigt eine innere Hülse in perspektivischer Darstellung des in Figuren 7 und 8 ge zeigten Ausführungsbeispiels. 9 shows an inner sleeve in a perspective view of the embodiment shown in FIGS. 7 and 8.
Figur 1 a, 1 b und 3 zeigen grobschematisch das erfindungsgemäße Gehäuse 1 für eine E- Maschine, beispielsweise einen Elektromotor. Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Gussge häuse, insbesondere Druckgussgehäuse. Das Gehäuse 1 weist eine äußere Hülse 2 auf, in der ein Stator 18, der einen hier nicht gesondert dargestellten, vorzugsweise rohrförmigen Statorträger aufweist (siehe Figur 5), angeordnet ist. Der Statorträger ist dabei vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet. Der Stator ist zum Beispiel in den Statorträger eingepresst. FIGS. 1 a, 1 b and 3 show roughly schematically the housing 1 according to the invention for an electric machine, for example an electric motor. The housing is preferably a cast housing, in particular a die-cast housing. The housing 1 has an outer sleeve 2 in which a stator 18, which has a preferably tubular stator carrier not shown separately here (see FIG. 5), is arranged. The stator carrier is preferably designed as a hollow cylinder. The stator is pressed into the stator carrier, for example.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die äußere Hülse 2 des Gehäuses 1 mehrere Ge häusesegmente 3 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Hülse 2 beispielsweise 6 Gehäusesegmente 3a bis 3f. Die Gehäusesegmente bilden im zusammengebauten Zustand die im Wesentlichen hohlzylindrische äußere Hülse 2, deren Querschnitt beispielsweise grobschematisch in Figur 2 dargestellt ist, wobei hier einfachheitshalber keine Flansche 10 und kein Statorträger in Form einer inneren Hülse 24 gezeichnet sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gehäusesegmente 3 baugleich und weisen jeweils eine Küh leinrichtung 4 auf. Es ist aber auch möglich, dass nicht alle Gehäusesegmente 3 eine Küh leinrichtung 4 aufweisen. Auch besteht die Möglichkeit dass die Gehäusesegmente 3 nicht alle baugleich sind. So kann auf unterschiedliche spezifische Anforderungen reagiert wer den. According to the present invention, the outer sleeve 2 of the housing 1 has a plurality of housing segments 3. In this exemplary embodiment, the sleeve 2 comprises, for example, 6 housing segments 3a to 3f. In the assembled state, the housing segments form the essentially hollow-cylindrical outer sleeve 2, the cross section of which is shown roughly schematically in FIG. 2, for the sake of simplicity, no flanges 10 and no stator carrier in the form of an inner sleeve 24 being shown here. In the present exemplary embodiment, the housing segments 3 are structurally identical and each have a cooling device 4. However, it is also possible that not all housing segments 3 have a cooling device 4. There is also the possibility that the housing segments 3 are not all are identical. In this way, different specific requirements can be responded to.
Die Kühleinrichtung 4 umfasst mindestens einen Anschluss 5 für den Vorlauf und mindes tens einen Anschluss 6 für den Rücklauf eines Kühlmediums. Bei diesem Ausführungsbei spiel sind die Anschlüsse 5 und 6 an der äußeren Mantelfläche 9 angeordnet und stehen als Rohrstutzen von der Mantelfläche 9 ab und können mit entsprechenden Leitungen, The cooling device 4 comprises at least one connection 5 for the flow and at least one connection 6 for the return of a cooling medium. In this game Ausführungsbei the connections 5 and 6 are arranged on the outer jacket surface 9 and protrude as a pipe socket from the jacket surface 9 and can with appropriate lines,
Schlauchleitungen etc. verbunden werden. Die Kühleinrichtung 4 umfasst neben den An schlüssen 5 und 6 noch eine freie Oberfläche 7, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die freie Oberflä che 7 ist vorzugsweise strukturiert ausgebildet, d.h. sie weist Erhebungen oder Vertiefungen auf, so dass beispielsweise das Kühlmedium über die unebene Oberfläche 7 zwischen Vor lauf 5 und Rücklauf 6 fließen kann, wenn dieser Bereich nach innen hin wie nachfolgend er läutert über eine Abdeckung, beispielsweise über ein Abdeckelement 14 oder eine innere Hülse 24 verschlossen wird. Durch die strukturierte Oberfläche, das heißt deren Geometrie entstehen Strömungsverläufe und/oder Turbulenzen, die die Wärmeübertragung begünsti gen. Es ist aber auch möglich, dass die Oberfläche 7 derart strukturiert ist, dass sich mindes tens ein Kanal 12 für das Kühlmedium ausbildet. Dazu wird die freie Oberfläche 7 beispiels weise über ein Abdeckelement 14, wie in Fig. 4 dargestellt ist abgedichtet, so dass das Kühl medium vom Vorlauf 5 über die freie Oberfläche zum Rücklauf 6 oder vom Vorlauf 5 z.B. mä anderförmig über mindestens einen Kanal 12 zum Rücklauf 6 laufen kann. Zur Kanalbildung liegt beispielsweise die Abdeckung auf den Erhebungen auf. Vorteilhafterweise weist das je weilige Gehäusesegment im Bereich der Kühleinrichtung 4 eine Aussparung 13 auf, wie in Fig. 4 dargestellt ist, in der zurückversetzt die freie Oberfläche 7 angeordnet ist, von der sich die Erhebungen aus erstrecken. Hose lines etc. are connected. In addition to the connections 5 and 6, the cooling device 4 also includes a free surface 7, as shown in FIG. 4. The free surface 7 is preferably structured, i. E. it has elevations or depressions so that, for example, the cooling medium can flow over the uneven surface 7 between flow 5 and return 6 when this area goes inwards, as he explains below, via a cover, for example via a cover element 14 or an inner sleeve 24 is closed. The structured surface, that is, its geometry, creates flow courses and / or turbulence that favor heat transfer. However, it is also possible for the surface 7 to be structured in such a way that at least one channel 12 is formed for the cooling medium. For this purpose, the free surface 7 is sealed off, for example by means of a cover element 14, as shown in FIG. 4, so that the cooling medium flows from the flow 5 via the free surface to the return 6 or from the flow 5 e.g. can run meandering over at least one channel 12 to the return 6. For example, the cover rests on the elevations to form the channel. The respective housing segment advantageously has a recess 13 in the region of the cooling device 4, as shown in FIG. 4, in which the free surface 7, from which the elevations extend, is arranged set back.
Fig. 4 zeigt das Gehäusesegment, sowie ein Abdeckelement und das mit dem Abdeckele ment 14 verschlossene Gehäusesegment. Das Gehäusesegment kann beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein und das Abdeckelement kann beispielsweise aus einem Aluminiumblech gefertigt sein. Es sind für die Abdeckelemente aber auch andere Materialien, wie Stahl oder Kunststoff, sowie alternative Herstellungsverfahren denkbar. 4 shows the housing segment, as well as a cover element and the housing segment closed with the cover element 14. The housing segment can for example be formed from a light metal alloy, for example from an aluminum alloy, and the cover element can be made from an aluminum sheet, for example. However, other materials, such as steel or plastic, and alternative manufacturing methods are also conceivable for the cover elements.
Um die Kühleinrichtung abzudichten wird dabei das Abdeckelement 14 bevorzugt auf das Gehäusesegment um die Oberfläche 7 herum gefügt, z.B. aufgeklebt oder verschweißt. Al ternativ oder zusätzlich kann auch noch eine Dichtung um die freie Oberfläche 7 herum an geordnet werden. Dichtung und/oder Kleber werden bevorzugt im Bereich der Aussparung 13 oder einer Vertiefung, d.h. einem Reservoir um die freie Oberfläche 7 (z.B. Nut, nicht dar gestellt) um die Oberfläche herum angeordnet, damit die Abdeckung bündig mit der Innenflä che der Hülse abschließen kann. Im zusammengebauten Zustand drückt der Stator bzw. sein Träger dann gegen das Abdeckelement 14, was eine Dichtung begünstigt. Wenn bei spielsweise der Stator einen rohrförmiger Statorträger 24 umfasst, wie z.B. in Fig. 5 darge stellt ist, kann auf das Abdeckelement 14 verzichtet werden. Dann kann beispielsweise der Stator, d.h. der rohrförmige Statorträger flächig auf der Innenwandung des Gehäuseele ments aufliegen und ebenso wie das Abdeckelement 14 den Raum über der Oberfläche 7 in dem das Kühlmedium fließt abdichten, wobei die Dichtung z.B. über eine Presspassung er folgt aber auch hier der Träger bzw. die innere Hülse 24 aufgeklebt werden kann, wobei Klebstoff und/oder eine Dichtung um die Oberfläche 7 herum, insbesondere in der Ausspa rung 13 oder einer Vertiefung um die Oberfläche 7 angeordnet werden kann, derart dass der Träger zum Beispiel flächig an der Innenwand der Hülse anliegen kann. In order to seal off the cooling device, the cover element 14 is preferably joined to the housing segment around the surface 7, for example glued or welded. Alternatively or additionally, a seal around the free surface 7 can also be arranged. Seal and / or adhesive are preferred in the area of the recess 13 or a recess, ie a reservoir around the free surface 7 (for example groove, not provided) around the surface so that the cover can be flush with the inner surface of the sleeve. In the assembled state, the stator or its carrier then presses against the cover element 14, which promotes a seal. If, for example, the stator comprises a tubular stator carrier 24, as is illustrated, for example, in FIG. 5, the cover element 14 can be dispensed with. Then, for example, the stator, ie the tubular stator carrier, can rest flat on the inner wall of the housing element and, like the cover element 14, seal the space above the surface 7 in which the cooling medium flows, with the seal e.g. via a press fit but also here Carrier or the inner sleeve 24 can be glued on, with adhesive and / or a seal around the surface 7, in particular in the recess 13 or a recess around the surface 7 can be arranged, such that the carrier, for example, flat on the Inner wall of the sleeve can rest.
Fig. 1 b, 2 und 3 zeigen das Gehäusel im zusammengebauten Zustand. Wie insbesondere aus der Fig. 1 b hervorgeht, weisen die Gehäusesegmente an ihren Seiten Verbindungsflan- schel O auf, die über die Mantelfläche 9 der Gehäusesegmente vorstehen und die sich in Axialrichtung erstrecken. Die Flansche 10 verleihen dem Gehäuse besondere Stabilität. Die Gehäusesegmente werden über die Flansche bzw. die seitlichen Verbindungsflächen 8 (siehe z.B. Fig. 2 und Fig. 1a) miteinander verbunden. Die Gehäusesegmente 3 werden mit tels einer Verbindungseinrichtung 29, insbesondere mittels Schraubverbindung oder Schraub- und Klebverbindung miteinander verbunden. Fig. 1 b zeigt eine Schraubverbindung mit mehreren Schrauben im Bereich der Flansche 10. Es ist vorteilhaft, wenn eine Schraub- und Klebeverbindung verwendet wird, da eine entsprechende Verbindung auch einen Schutz vor Feuchtigkeit von außen gewährleistet. Wie aus den Figuren hervorgeht, weisen die Ge häusesegmente 3 in diesem Ausführungsbeispiel auch auf ihrer Ober- und Unterseite jewei lige Flanschabschnitte 11 a und 1 1 b auf, über die, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die Hülse 2 mit entsprechenden Deckelementen bzw. Lagerschilden 19a, 19b verbunden und vorzugsweise abgedichtet werden kann ( z.B. über eine Verklebung oder Dichtung). Wie insbesondere auch aus der Vergrößerung der Fig. 3 hervorgeht, wird die Kühleinrichtung 4 durch das Ab deckelement 14 abgedichtet. Mit Bezugszeichen 21 ist ein Getriebegehäuse 21 bezeichnet, dessen Getriebe mit dem Elektromotor im Gehäuse verbunden ist, wobei der Rotor in den Figuren einfachheitshalber nicht dargestellt ist. Fig. 1 b, 2 and 3 show the housing in the assembled state. As can be seen in particular from FIG. 1 b, the housing segments have connecting flanges O on their sides, which protrude beyond the outer surface 9 of the housing segments and which extend in the axial direction. The flanges 10 give the housing particular stability. The housing segments are connected to one another via the flanges or the lateral connecting surfaces 8 (see e.g. Fig. 2 and Fig. 1a). The housing segments 3 are connected to one another by means of a connecting device 29, in particular by means of a screw connection or a screw and adhesive connection. 1b shows a screw connection with several screws in the area of the flanges 10. It is advantageous if a screw and adhesive connection is used, since a corresponding connection also ensures protection against moisture from the outside. As can be seen from the figures, the Ge housing segments 3 in this embodiment also on their top and bottom respective flange portions 11 a and 11 b, via which, as shown in FIG. 3, the sleeve 2 with corresponding cover elements or Bearing plates 19a, 19b can be connected and preferably sealed (for example by means of an adhesive or seal). As can be seen in particular from the enlargement of FIG. 3, the cooling device 4 is sealed by the cover element 14. Reference numeral 21 denotes a gear housing 21, the gear of which is connected to the electric motor in the housing, the rotor not being shown in the figures for the sake of simplicity.
Alternativ zu den Anschlüssen 5 und 6 an der Außenseite der Gehäusesegmente 3 sind die Anschlüsse auch beispielsweise an den Stirnseiten oben und unten möglich. Es ist auch möglich, dass die Anschlüsse, wie aus Fig. 6 hervorgeht, im Bereich der Verbindungsfläche 8 angeordnet sind, wobei die Anschlüsse so durch das Gehäusesegment geführt sind, dass sie in einen oberen oder unteren Bereich der freien Oberfläche 7 bzw. im Bereich der Aus sparung 13 münden. Bei dieser Ausführungsform können zumindest zwei Kühleinrichtungen 4 der Gehäusesegmente miteinander verbunden sein derart, dass das Kühlmedium von Ge häusesegment zu Gehäusesegment fließen kann. Insbesondere kann so auch ein um die Gehäusesegmente umlaufender Kanal für das Kühlmedium realisiert werden. As an alternative to the connections 5 and 6 on the outside of the housing segments 3, the connections are also possible, for example, on the end faces above and below. It is also possible that the connections, as can be seen from FIG. 6, are arranged in the area of the connecting surface 8, the connections being guided through the housing segment in such a way that they are in an upper or lower area of the free surface 7 or in the area of the recess 13 open. In this embodiment, at least two cooling devices 4 of the housing segments can be connected to one another such that the cooling medium can flow from housing segment to housing segment. In particular, a channel for the cooling medium running around the housing segments can also be realized in this way.
Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegen den Erfindung. Figur 7 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses in zu sammengebauten Zustand. Figur 8 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in der Figur 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die äußere Hülse 2 beispielsweise 3 Segmente 3a, 3b und 3c auf. Der Stator 18 weist hier den rohrförmigen Statorträger 24 in Form der inneren Hülse 24 auf. Die innere Hülse 24 weist dabei mehrere sich hier zum Beispiel axial erstreckende Rippen 40 auf der Oberfläche auf, wie insbesondere auch aus der Figur 9 hervorgeht. Dabei weist jedes Segment 3 vorzugsweise mindestens eine Rippe 40 auf. Figures 7 and 8 show a further preferred embodiment according to the present invention. Figure 7 shows a side view of the housing according to the invention in the assembled state. Figure 8 is a section along the line A-A in Figure 7. In this embodiment, the outer sleeve 2 has, for example, 3 segments 3a, 3b and 3c. The stator 18 here has the tubular stator carrier 24 in the form of the inner sleeve 24. The inner sleeve 24 has a plurality of ribs 40 extending axially here, for example, on the surface, as can also be seen in particular from FIG. Each segment 3 preferably has at least one rib 40.
Der Vorsprung, insbesondere die Rippe 40 kann in eine komplementäre Aussparung 41 in dem zugeordneten Segment eingreifen. Die Aussparung 41 ist vorzugsweise in einem Be reich angeordnet, wo zwei benachbarte Gehäusesegmente 3A, 3B aneinander stoßen und zur Verbindungsfläche 8 der Flansche 10, an der die zwei Segmente aneinanderstoßen ge öffnet. The projection, in particular the rib 40, can engage in a complementary recess 41 in the associated segment. The recess 41 is preferably arranged richly in a Be where two adjacent housing segments 3A, 3B abut each other and to the connecting surface 8 of the flanges 10 at which the two segments abut ge opens.
Die Rippen benötigen allgemein mindestens einseitigen Kontakt mit mindestens einem Ge häusesegment um ein Drehmoment in einer Drehrichtung übertragen zu können. Wird die Maschine als E-Motor und zum Rekuperieren als Generator genutzt, ist ein Formschluss zum Übertragen eines Drehmoments in zwei Drehrichtungen von Vorteil also durch beidseiti gen Kontakt. The ribs generally require at least one-sided contact with at least one housing segment to be able to transmit torque in one direction of rotation. If the machine is used as an electric motor and for recuperation as a generator, a form fit is advantageous for transmitting torque in two directions of rotation, i.e. through contact on both sides.
Die Rippen 41 haben in diesem Ausführungsbeispiel also mindestens einseitig, vorzugs weise beidseitig Kontakt zu den Gehäusesegmenten- sind also formschlüssig eingefasst. In this exemplary embodiment, the ribs 41 have contact with the housing segments at least on one side, preferably on both sides, and are therefore framed in a form-fitting manner.
Somit dienen die Vorsprünge, hier die Rippen, als Verdrehsicherung was insbesondere bei hohen Drehmomenten sehr vorteilhaft ist. The projections, in this case the ribs, thus serve as an anti-twist device, which is particularly advantageous at high torques.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme der Fig. 1 bis 4 nä her erläutert. Zunächst wird eine vorbestimmte Anzahl von Gehäusesegmenten z.B. mittels Druckguss hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel werden sechs Gehäusesegmente 3a bis 3f gefertigt. Die Gehäusesegmente 3 weisen dann, wie aus Fig. 4 hervorgeht, die nach innen gerichtete freie strukturierte Oberfläche 7 der Kühleinrichtung 4 auf, die dann noch bei spielsweise durch Verkleben mit dem Abdeckelement 14 um die Fläche 7 herum abgedichtet werden kann. The method according to the invention is explained in the following with reference to FIGS. 1 to 4. First, a predetermined number of housing segments, for example by means of Die-cast manufactured. In this exemplary embodiment, six housing segments 3a to 3f are manufactured. The housing segments 3 then have, as can be seen from FIG. 4, the inwardly directed free structured surface 7 of the cooling device 4, which can then be sealed around the surface 7 by gluing to the cover element 14, for example.
Alternativ kann die Kühleinrichtung 4 auch, wie zuvor beschrieben, durch den Statorträger bzw. die innere Hülse 24 verschlossen werden. Alternatively, the cooling device 4 can also, as described above, be closed by the stator carrier or the inner sleeve 24.
Es werden dann mehrere Gehäusesegmente vormontiert, indem die Gehäusesegmente 3 mittels Verbindungseinrichtung 29 fest miteinander verbunden werden. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel werden z.B. drei Gehäusesegmente 3d,e,f miteinander verschraubt, so dass sich eine Halbschale ergibt. In diese Halbschale kann nun der Stator 18 eingelegt werden. Wenn wie in Zusammenhang mit den Figuren 7-9 beschrieben wurde, eine innere Hülse 24 mit Vorsprüngen bzw. Rippen 40 vorgesehen ist, werden beim Einbau des Stators 18 die Rippen 40 in die Aussparungen 41 eingesetzt. A plurality of housing segments are then preassembled in that the housing segments 3 are firmly connected to one another by means of connecting device 29. In this exemplary embodiment, e.g. three housing segments 3d, e, f screwed together so that a half-shell results. The stator 18 can now be inserted into this half-shell. If, as has been described in connection with FIGS. 7-9, an inner sleeve 24 with projections or ribs 40 is provided, the ribs 40 are inserted into the recesses 41 when the stator 18 is installed.
Wie aus Fig. 1a und 1 b hervorgeht, muss dann die Hülse 2 geschlossen werden, wobei in diesem Fall weitere vormontierte Gehäusesegmente in Form einer Halbschale aufgesetzt und verbunden werden. Dabei wird das Segment 3a mit dem Segment 3d und das Segment 3c mit dem Segment 3f über entsprechende Verbindungseinrichtungen 29 verbunden. Das Innenmaß der Hülse, d.h. der Innendurchmesser und das Außenmaß, d.h. der Außendurch messer des Stators bzw. seines Statorträgers 24 sind so aufeinander abgestimmt, dass beim Verschließen der Hülse eine Presspassung erzeugt wird und der Stator bzw. die Hülse groß flächig an der Innenseite der Hülse 2 anliegt und verdrehsicher gehalten wird, vorzugsweise zusätzlich durch die Rippen, wie zuvor beschrieben wurde. Der Stator muss nicht zusätzlich fixiert sein, kann jedoch fixiert sein (z.B. über Verklebung, oder andere Nuten). Ein Verzicht auf weitere Fixierung außer Presspassung ist wirtschaftlich vorzuziehen. Einfachheitshalber ist der Rotor in den Figuren nicht dargestellt. Es können dann noch Deckelemente bzw. La gerschilde 19a, 19b an den jeweiligen Enden der Hülse 2, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ange bracht werden und mit entsprechenden Verbindungseinrichtungen 29 befestigt z.B. ver schraubt oder verschraubt und verklebt werden. As can be seen from FIGS. 1a and 1b, the sleeve 2 must then be closed, in which case further pre-assembled housing segments in the form of a half-shell are placed and connected. The segment 3a is connected to the segment 3d and the segment 3c to the segment 3f via corresponding connecting devices 29. The inside dimension of the sleeve, i.e. the inside diameter and the outside dimension, i.e. the outer diameter of the stator or its stator carrier 24 are coordinated so that when the sleeve is closed, a press fit is created and the stator or the sleeve rests against the inside of the sleeve 2 over a large area and is held securely against rotation, preferably additionally by the ribs as previously described. The stator does not have to be additionally fixed, but can be fixed (e.g. by gluing or other grooves). It is economically preferable to dispense with further fixation other than a press fit. For the sake of simplicity, the rotor is not shown in the figures. Cover elements or bearing shields 19a, 19b can then also be attached to the respective ends of the sleeve 2, as shown in Fig. 3, and fastened with corresponding connecting devices 29, e.g. be screwed or screwed and glued.
Eine E-Maschine mit einem Gehäuse, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, dient beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Ebenfalls betrifft die Erfindung einen Bausatz mit mehreren zusammenmontierbaren Gehäu sesegmenten zum Herstellen des Gehäuses. An electric machine with a housing, as shown for example in FIG. 3, is used, for example, to drive a motor vehicle. The invention also relates to a kit with several housings segments that can be assembled together for producing the housing.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die äußere Hülse 2 einen runden Querschnitt auf, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Form beschränkt ist. In the exemplary embodiments shown, the outer sleeve 2 has a round cross section, the present invention not being restricted to this shape.

Claims

13 Patentansprüche 13 claims
1. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) für eine E-Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) mehrere zu einer äuße ren Hülse (2) zusammengefügte Gehäusesegmente (3) umfasst, von denen zumindest eines eine Kühleinrichtung (4) aufweist. 1. Housing, in particular cast housing (1) for an electric machine, characterized in that the housing, in particular cast housing (1) comprises a plurality of housing segments (3) joined together to form an outer sleeve (2), at least one of which has a cooling device ( 4).
2. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (4) mindestens einen Anschluss (5) für den Vorlauf und mindestens einen Anschluss (6) für den Rücklauf eines Kühlmediums aufweist. 2. Housing, in particular cast housing (1) according to claim 1, characterized in that the cooling device (4) has at least one connection (5) for the flow and at least one connection (6) for the return of a cooling medium.
3. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kühleinrichtung (4) eine nach innen gewandte freie Ober fläche (7) aufweist, die vorzugsweise strukturiert ausgebildet ist, derart, dass entweder das Kühlmedium über eine unebene Fläche strömen kann, oder die derart geformt ist, dass mit einer gegenüberliegenden Abdeckung (14,24) mindestens ein Kanal (12) für ein Kühlmedium ausgebildet wird. 3. Housing, in particular cast housing (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the respective cooling device (4) has an inwardly facing free upper surface (7), which is preferably structured, such that either the cooling medium over an uneven surface can flow, or which is shaped such that at least one channel (12) for a cooling medium is formed with an opposite cover (14, 24).
4. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach mindestens Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Gehäusesegment im Bereich der Kühleinrichtung eine Aussparung (13) aufweist, in der zurückversetzt die freie Oberfläche (7) angeord net ist. 4. Housing, in particular cast housing (1) according to at least claim 3, characterized in that the respective housing segment in the region of the cooling device has a recess (13) in which the free surface (7) is set back.
5. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse(l ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis5. Housing, in particular cast housing (l) according to at least one of claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Gehäusesegment (3) als Abdeckung jeweils ein Abdeckelement (14) aufweist, um die Kühleinrichtung (4) des Gehäuseseg ments (3) nach innen hin dichtend zu verschließen oder dass das jeweilige Gehäu sesegment derart ausgebildet ist, dass die jeweilige Kühleinrichtung (4) über eine in nere Hülse (24), insbesondere einen rohrförmigen Statorträger (24) verschlossen wird. 4, characterized in that the respective housing segment (3) has a cover element (14) as a cover in order to close the cooling device (4) of the housing segment (3) in a sealing manner towards the inside, or that the respective housing segment is designed in such a way that that the respective cooling device (4) is closed by an internal sleeve (24), in particular a tubular stator support (24).
6. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis6. Housing, in particular cast housing (1) according to at least one of claims 1 to
5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier Gehäusesegmente (3) aufweist, wobei die Gehäusesegmente (3) ins besondere baugleich sind, oder zumindest ein Teil der Gehäusesegmente baugleich sind. 5, characterized in that the housing (1) has at least three, preferably at least four housing segments (3), the housing segments (3) in particular being identical, or at least some of the housing segments being identical.
7. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse(l ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis7. housing, in particular cast housing (l) according to at least one of claims 1 to
6, dadurch gekennzeichnet, dass im zusammengebauten Zustand der äußeren Hülse 14 6, characterized in that in the assembled state the outer sleeve 14th
(2) die Kühleinrichtungen (4) der Gehäusesegmente (3) voneinander getrennt sind o- der zumindest zwei Kühleinrichtungen der Gehäusesegmente (3) verbunden sind, der art, dass das Kühlmedium von Gehäusesegment zu Gehäusesegment fließen kann, wobei sich insbesondere ein um die Gehäusesegmente umlaufender Kanal für das Kühlmedium ergibt. (2) the cooling devices (4) of the housing segments (3) are separated from one another or at least two cooling devices of the housing segments (3) are connected in such a way that the cooling medium can flow from housing segment to housing segment, in particular one around the housing segments circumferential channel for the cooling medium results.
8. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis8. Housing, in particular cast housing (1) according to at least one of claims 1 to
7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (18), insbesondere der rohrförmige Statorträger bzw. die innere Hülse (24) mittels Presspassung in der äußeren Hülse (2) gehalten wird. 7, characterized in that the stator (18), in particular the tubular stator carrier or the inner sleeve (24), is held in the outer sleeve (2) by means of a press fit.
9 Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis9 housing, in particular cast housing (1) according to at least one of claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (3) mittels einer Verbin dungseinrichtung (29), insbesondere mittels Schraubverbindung oder Schraub- und Klebverbindung oder Nietverbindung oder Niet- und Klebeverbindung miteinander ver bunden sind. 8, characterized in that the housing segments (3) are connected to one another by means of a connecting device (29), in particular by means of a screw connection or screw and adhesive connection or rivet connection or rivet and adhesive connection.
10. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse(l ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis10. Housing, in particular cast housing (l) according to at least one of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente an ihren beiden Seiten seit liche Verbindungsflansche (10) aufweisen, die über die Mantelfläche (9) der Gehäu sesegmente (3) vorstehen, und über die die benachbarten Gehäusesegmente (3) mit einander verbunden sind. 9, characterized in that the housing segments on their two sides have lateral connecting flanges (10) which protrude over the outer surface (9) of the housingsegmente (3), and through which the adjacent housing segments (3) are connected to each other.
1 1. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis1 1. Housing, in particular cast housing (1) according to at least one of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusesegmente (3) an ihrer Ober- und Un terseite einen Flanschabschnitt (11a,b) aufweisen, über die die äußere Hülse (2) mit einem jeweiligen Deckelelement (19a, 19b) verbunden ist. 10, characterized in that the housing segments (3) have a flange section (11a, b) on their upper and lower side, via which the outer sleeve (2) is connected to a respective cover element (19a, 19b).
12. Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse (1 ), nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine innere Hülse (24), insbeson dere einen rohrförmigen Statorträger (24) umfasst, die an ihrer Außenseite als Ver drehsicherung mindestens einen Vorsprung (40), insbesondere mindestens eine Rippe (40) aufweist, die in mindestens eine entsprechende Aussparung (41 ) in einem ent sprechenden Gehäusesegmente (3) eingreift. 15 12. Housing, in particular cast housing (1), according to at least one of claims 1 to 1 1, characterized in that the housing comprises an inner sleeve (24), in particular a tubular stator carrier (24), which on its outside as a Ver rotation lock has at least one projection (40), in particular at least one rib (40), which engages in at least one corresponding recess (41) in a corresponding housing segment (3). 15th
13. Verfahren zum Herstellen eines Gehäuse, insbesondere Gussgehäuses, insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 für eine E-Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gehäusesegmente (3), insbesondere mittels eines Gieß verfahrens gefertigt und zu einer äußeren Hülse (2), in der ein Stator (17) aufgenom men ist, montiert werden. 13. A method for producing a housing, in particular a cast housing, in particular according to at least one of claims 1 to 12 for an electric machine, characterized in that a plurality of housing segments (3), in particular manufactured by means of a casting process, and formed into an outer sleeve (2) , in which a stator (17) is included, are mounted.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: 14. The method according to claim 13, characterized in that the method comprises the following steps:
- Herstellen einer vorbestimmten Anzahl von Gehäusesegmenten (3), - Production of a predetermined number of housing segments (3),
- Vormontieren eines Teils der Gehäusesegmente (3), insbesondere zu einer Hülsen hälfte, - Pre-assembling part of the housing segments (3), in particular to a sleeve half,
Einlegen eines Stators (18) bzw. einer inneren Hülse (24) in die vormontierten Ge häusesegmente (3), Insertion of a stator (18) or an inner sleeve (24) in the preassembled Ge housing segments (3),
- Schließen der Gehäusesegmente (3) zu einer geschlossenen Hülse (2) mit mindes tens einem weiteren Gehäusesegment oder vormontierten Gehäusesegmenten, ins besondere einer weiteren Hülsenhälfte. - Closing the housing segments (3) to form a closed sleeve (2) with at least one further housing segment or pre-assembled housing segments, in particular a further sleeve half.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (18) in eine in nere Hülse bzw. einen rohrförmigen Statorträger (24) eingefügt, insbesondere einge presst ist, die als Verdrehsicherung mindestens einen Vorsprung (40), insbesondere mindestens eine Rippe aufweist, wobei beim Einlegen des Stators (18) der jeweilige Vorsprung (40) in eine entsprechende Aussparung (41 ) in einem entsprechenden Ge häusesegment (3) eingefügt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that the stator (18) is inserted, in particular pressed into an internal sleeve or a tubular stator carrier (24), which acts as a rotation lock at least one projection (40), in particular at least one rib having, wherein when inserting the stator (18) the respective projection (40) is inserted into a corresponding recess (41) in a corresponding housing segment (3).
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und untere Öffnung der äußeren Hülse (2) mit jeweiligen Deckelele menten (19a, 19b) verschlossen werden. 16. The method according to at least one of claims 13-15, characterized in that the upper and lower opening of the outer sleeve (2) with respective cover elements (19a, 19b) are closed.
17. E-Maschine mit einem Gehäuse, insbesondere Gussgehäuse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12. 17. E-machine with a housing, in particular a cast housing according to at least one of claims 1 to 12.
18. Bausatz mit mehreren zusammenfügbaren Gehäusesegmenten (3) zum Herstellen ei nes Gehäuses, insbesondere Gussgehäuses nach mindestens einem der Ansprüche 1 -12. 18. Kit with several joinable housing segments (3) for producing a housing, in particular a cast housing according to at least one of claims 1 -12.
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