EP4073910A1 - Statorgehäuse für eine elektrische maschine, elektrische maschine für ein fahrzeug und fahrzeug - Google Patents

Statorgehäuse für eine elektrische maschine, elektrische maschine für ein fahrzeug und fahrzeug

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Publication number
EP4073910A1
EP4073910A1 EP20820359.6A EP20820359A EP4073910A1 EP 4073910 A1 EP4073910 A1 EP 4073910A1 EP 20820359 A EP20820359 A EP 20820359A EP 4073910 A1 EP4073910 A1 EP 4073910A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat transfer
section
stator housing
cooling
transfer arrangement
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
EP20820359.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nils Krais
Philipp Söntgerath
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.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
Publication of EP4073910A1 publication Critical patent/EP4073910A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
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    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/006—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Definitions

  • Stator housing for an electric machine, electric machine for a driving tool and vehicle
  • the present invention relates to a stator housing for an electrical machine, comprising an inlet for a cooling fluid, an outlet for the cooling fluid, a cooling channel which is formed between the inlet and the outlet and through which the cooling fluid can flow in a flow direction directed from the inlet to the outlet.
  • the invention also relates to an electrical machine for a vehicle.
  • Such a stator housing is known from the document EP 3 358 721 A1, wel Ches a housing for an electrical machine with a fluid channel for receiving a fluid for cooling the electrical machine with a fluid connection comprising an inlet and an outlet and with a housing wall .
  • the housing wall has an axial extension between two end sides along a first spatial direction and a radial extension with an extension radius along two further spatial directions.
  • the fluid channel is part of a cooling jacket that extends over the entire housing wall.
  • the invention is based on the object of homogenizing the temperature distribution along a cooling channel of a stator housing.
  • the cooling channel has a first heat transfer arrangement and a second heat transfer arrangement, which each extend along the direction of flow and are designed to transfer heat from the cooling fluid to the stator housing, the first The heat transfer arrangement is arranged in a first section of the cooling duct and the second heat transfer arrangement is arranged in a second section of the cooling duct on the inlet side with respect to the first section, the first heat transfer arrangement in the first section realizing a larger heat transfer area for the cooling fluid for each length unit related to the flow direction than the second heat transfer arrangement in the second section.
  • the invention is based on the idea of making the length-related heat transfer area larger on the outlet side than on the inlet side. If the already heated cooling fluid flows into the first section on the outlet side, the heat output to the cooling fluid is increased by the first heat transfer arrangement, whereby a poorer heat transfer due to the lower temperature difference between the stator components to be cooled and the cooling fluid can be compensated. This advantageously makes it possible to homogenize the temperature distribution along the stator housing.
  • the first section and / or the second section each take up at least 10%, preferably at least 20%, particularly preferably at least 30%, of the length of the cooling channel.
  • the sections of the cooling channel can directly adjoin one another or a transition section can be provided between the sections which is not assigned to any of the sections. From the sections are expediently free of overlap.
  • the cooling channel has typically has an inner interface that extends circumferentially and axially at a radial position.
  • the cooling channel has an outer boundary surface which extends in the circumferential direction and in the axial direction at a radial position which expediently lies further outside than that of the inner boundary surface.
  • the cooling channel typically has side walls which extend in the radial direction and at least one further spatial direction. The side walls are preferably designed to be fluid-tight.
  • the heat transfer arrangements each divide the cooling channel into a plurality of partial cooling channels extending along the flow direction.
  • the partial cooling channels are designed to be fluid-tight with respect to one another.
  • the flow cross-sections of the partial cooling channels formed by a respective heat transfer arrangement are preferably of the same size.
  • the second heat transfer arrangement divides the cooling channel into at least two second partial cooling channels and the first heat transfer arrangement divides the cooling channel into a number of first partial cooling channels that is at least one greater than the number of second partial cooling channels.
  • the cooling channel has a smaller heat transfer surface for the cooling fluid in a further section on the inlet side with respect to the second section than in the second section, depending on the flow direction.
  • the further section is limited only by the inner interface, the outer interface and the side walls.
  • the further section directly adjoins the inlet and / or the second section.
  • the first heat transfer arrangement is formed by at least two heat transfer elements and the second Heat transfer arrangement is formed by a, preferably by one, lower number of heat transfer elements than the number of heat transfer elements of the first heat transfer arrangement.
  • the heat transfer elements of the first heat transfer arrangement are followed by expansion elements that are located in a transition section between the first section and the second section and towards the outer edges of the cooling channel he stretch.
  • a mechanically robust transition can alternatively be achieved if the heat transfer element of the second heat transfer arrangement is connected to the heat transfer elements of the first heat transfer arrangement by a branching element that extends radially less far into the cooling channel in a transition section between the first section and the second section than the heat transfer elements. It was possible to determine through simulations that the mechanical stress and thus the risk of cracks in the stator housing can be reduced considerably by the branching element.
  • the branching element is expediently Y-shaped and / or can be overflowed by the cooling fluid.
  • the branching element preferably has at least 0.1 times, preferably at least 0.25 times, particularly preferably 0.4 times, and / or at most 0.9 times, preferably at most 0.75 times, particularly preferably 0.6 times, the radial extent of the heat transfer elements.
  • the heat transfer elements extend continuously along the respective section.
  • a respective heat transfer arrangement is formed by several heat transfer units comprising at least one heat transfer element, which extend in sections along the respective section under the formation of interruptions between two adjacent heat transfer units.
  • the cooling channel extends helically in the circumferential direction of the stator housing.
  • a design of the stator housing also referred to as a helix design, typically realizes the same orientation of the flow direction over the entire length of the cooling channel.
  • longitudinal zones of the cooling channel preferably run only in the circumferential direction, with axially adjacent longitudinal zones being connected by offset zones in which the flow direction runs in the circumferential and axial directions.
  • the first section and / or the second section and / or the further section can extend both within longitudinal zones and within offset zones.
  • the cooling channel is designed in a meandering manner by several main zones extending in the circumferential direction or in the axial direction and adjacent main zones connecting deflection zones. So here is the Transition from one main zone to an adjacent main zone, the direction of flow changes.
  • a respective deflection zone realizes a change in direction of the cooling fluid of at least 170 ° and / or at most 190 °.
  • At least one heat transfer unit is arranged in each main zone.
  • the interruptions extend completely along the deflection zones.
  • the cooling channel is formed by a cavity in the stator housing.
  • stator housing it is provided that it comprises an inner housing element and an outer housing element, the inner housing element being arranged coaxially within the outer housing element, the cavity being formed in the inner housing element and / or in the outer housing element is.
  • an electrical machine for a vehicle comprising an inventive Statorge housing and a stator which is arranged within the stator housing.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the electrical machine according to the invention
  • Fig. 2 is an exploded view of a first embodiment of the fiction, contemporary stator housing 3 shows a planar projection of a cooling channel of the first exemplary embodiment of the stator housing;
  • FIG. 4 shows a temperature distribution on a press fit of the stator housing according to the first exemplary embodiment during operation
  • FIG. 6 shows a perspective view of the cooling channel in the region of a transition section according to a second exemplary embodiment of the stator housing according to the invention
  • FIG. 7 is a perspective view of a housing element according to a third embodiment of the stator housing according to the invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a housing element according to a four-th embodiment of the stator housing according to the invention.
  • FIG. 10 shows a planar projection of the cooling channel of the fourth exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an exemplary embodiment of an electrical machine 1.
  • the electrical machine 1 comprises a stator housing 2, a stator 3 which is connected to the stator housing 2 by means of a press fit, for example, a rotor 4 which is rotatably arranged within the stator 3, and a shaft 5 on which the rotor 4 is attached.
  • the rotor 4 comprises a plurality of permanent magnets 6.
  • the stator housing 2 corresponds to one of the exemplary embodiments described below.
  • FIG. 2 is an exploded view of a first embodiment of the stator housing 2.
  • the stator housing 2 houses a cylindrical receiving space 7 with a Zylin derachse 8 for the stator 3 (see Fig. 1).
  • the stator housing 2 comprises an inlet 9 for a cooling fluid, an outlet 10 for the cooling fluid and a cooling channel 11, which is formed between the inlet 9 and the outlet 10 and through which the cooling fluid can flow in a flow direction directed from the inlet 9 to the outlet 10 .
  • the inlet 9 and the outlet 10 are exemplarily formed on opposite axial sides on a lateral surface of the stator housing 2.
  • the cooling channel 11 has a first heat transfer arrangement 12 and a second heat transfer arrangement 13, which each extend along the flow direction and are designed to transfer heat from the cooling fluid to the stator housing 2.
  • FIG 3 is a planar projection of a cooling channel 11 of the stator housing 2.
  • the inlet-side end 14 of the cooling channel 11 is shown on the right and the outlet-side end 15 of the cooling channel 11 is shown on the left.
  • the cooling channel 11 comprises a first section 16, in which the first heat transfer arrangement 12 is arranged, and a second section 17, arranged on the inlet side with respect to the first section 16, in which the second heat transfer arrangement 13 is arranged.
  • the first heat transfer arrangement 12 in the first section 16 realizes a larger heat transfer surface for the cooling fluid, depending on the length unit related to the flow direction, than the second heat transfer arrangement 13 in the second section 17.
  • the cooling channel 11 comprises a third section 18, which is located with respect to the second section 17 is located on the inlet side. In the third section 18, the cooling channel 11 has a smaller heat transfer surface for the cooling fluid, depending on the length unit related to the flow direction, than in the second section 17.
  • the cooling fluid heats up while flowing through the cooling channel 11, so that cooling fluid that has already been heated flows on the outlet side. Because the heat transfer surface in the first section 16 is larger than in the second section 17 and this in turn is larger in the second section 17 than in the third section 18, an axial temperature distribution on the stator housing 2 is compared to a stator housing without heat transfer arrangements - i.e. with a Over the entire length of the cooling channel essentially constant heat transfer surface - much more homogeneous.
  • the cooling channel 11 is divided into two partial cooling channels 19 by the second heat transfer arrangement 16 and into three partial cooling channels 20 by the first heat transfer arrangement.
  • the cross-sectional areas of the partial cooling channels 19 are essentially the same as one another.
  • the cross-sectional areas of the partial cooling channels 20 are essentially the same as one another.
  • the stator housing 2 is formed in a fluid-tight manner in the direction perpendicular to the flow direction, that is to say here in the axial direction.
  • the first heat transfer arrangement 12 is formed by two heat transfer elements 21, 22 which each extend continuously along the flow direction in the first section 16.
  • the second heat transfer arrangement 13 is formed by a heat transfer element 23 which extends continuously along the flow direction in the second section 17. No heat transfer elements are provided in the third section 18.
  • the cooling channel 11 extends in the circumferential direction of the stator housing 2 in a helical manner.
  • the cooling channel 11 has four longitudinal zones 26, in which the flow direction runs in the circumferential direction, and three offset zones 27, which connect adjacent longitudinal zones 26 and in which the flow direction runs in the circumferential and axial direction.
  • FIG. 2 also shows that the stator housing 2 comprises an inner housing element 28 and an outer housing element 29.
  • the housing elements 28, 29 are arranged coaxially to one another in such a way that they completely delimit the cooling channel 11 when the inner housing element 28 is pushed into the outer housing element 29.
  • the inlet 9 and the outlet 10 are provided on a jacket surface of the outer housing element 29.
  • Each housing element 28, 29 also has a bearing plate 30, 31 with a through opening 32 for the shaft 5 (see FIG. 1).
  • Fig. 4 shows a temperature distribution on the press fit of the stator housing 2 during operation of the electrical machine 1.
  • Fig. 5 shows a temperature distribution on the press fit of a conventional stator housing without heat transfer arrangements. Isolines L of the temperature each show a distance of 2 K. As a comparison of Fig. 4 and Fig. 5 can be seen, the Isoli lines L in Fig. 4 are less crowded, so that a much more homogeneous temperature distribution is realized in the axial direction than in the conventional stator housing.
  • the temperature distributions shown are based on a simulation with characteristic values.
  • the following table shows results of simulating a pressure drop between the inlet and the outlet, an average Surface temperature at the press fit and an average volume temperature in the inner housing element for the conventional stator housing (column A), for the stator housing 2 according to the first embodiment (column B) and for a stator housing in which the number of longitudinal zones compared to the conventional stator housing of four was increased to six (Column C).
  • the heat transfer arrangements 12, 13 achieve a significant reduction in the average temperatures with only a slight increase in the pressure drop. It should be noted that both the temperature reduction and the increase in the pressure drop in the first exemplary embodiment are each more advantageous than in the case of a stator housing with an increase in the number of main zones. These results can be transferred qualitatively to the exemplary embodiments described below.
  • Fig. 6 is a perspective view of the cooling channel 11 in the region of the transition section 24 according to a second embodiment of the Statorgecher ses 2, which corresponds to the first embodiment except for the differences described below.
  • the heat transfer element 23 of the second heat transfer arrangement 13 is connected to the heat transfer elements 21, 22 of the first heat transfer arrangement 12 by a branch element 33.
  • the branching element 33 has a Y-shape and extends radially less far outward than the heat transfer elements 21, 22, 23, so that the cooling fluid can flow over it, as indicated by two arrows.
  • the branching element 33 considerably reduces mechanical stresses in the transition section 24 compared to the first exemplary embodiment or an exemplary embodiment corresponding to the first exemplary embodiment with a free transition section.
  • the branching element 33 here has half the radial extension as the heat transfer elements 21, 22, 23.
  • FIG. 7 is a perspective view of the inner housing element 28 of a third exemplary embodiment of the stator housing 2, which corresponds to the first exemplary embodiment except for the deviations described below.
  • the cooling channel 11 is formed by a plurality of axially extending main zones 34 and adjacent main zones 34 connecting deflection zones 35 meandering.
  • the deflection zones change the direction of flow by 180 °.
  • the inlet is exemplary 9 and the outlet 10 here, in a departure from FIGS. 1 and 2, on an axial side of the stator housing 2.
  • the first section 16 extends over eight main zones 34 from the outlet-side end 15 to the second section 17, which extends over seven main zones 34 to the third section 18. This extends over three main zones 34 to the inlet-side end 14.
  • the first heat transfer arrangement 12 comprises one of the number of main zones 34 along which the first section 16 extends, corresponding number of heat transfer units 36.
  • the heat transfer units 36 include the heat transfer elements 21, 22, which extend in the axial direction with interruptions along the first section 16 extend.
  • the second heat transfer arrangement 13 also includes a number of heat transfer units 37 corresponding to the number of main zones 34 along which the second section 17 extends.
  • the heat transfer units 37 include the heat transfer element 23, which extends with interruptions in the axial direction along the second section 17 extends.
  • the interruptions are each located in the area of the deflection sections 35.
  • Fig. 9 is a perspective view of the inner housing element 28 of a fourth embodiment of the stator housing 2, which corresponds to the third embodiment except for the deviations described in the fol lowing.
  • the cooling channel 11 is formed meander-shaped by several in order circumferential extending main zones 34 which are connected ver by the deflection zones 35.
  • the inlet and the outlet are here in the same radial position on opposite axial sides of the Stator housing 2 (see Fig. 2).
  • the first section 16 extends over two main zones 34 from the outlet end 15 to the second section 17, which extends over two main zones 34 to the third section 18. This extends over two main zones 34 up to the inlet-side end 14.
  • the first heat transfer arrangement 12 here comprises two heat transfer units 36 corresponding to the number of main zones 34 along which the first section 16 extends.
  • the heat transfer units 36 include the heat transfer elements 21, 22, which extend in the circumferential direction with an interruption along the first section 16 .
  • the second heat transfer arrangement 13 comprises two heat transfer units 37 corresponding to the number of main zones 34 along which the second section 17 extends.
  • the heat transfer units 37 comprise the heat transfer element 23, which extends with an interruption in the circumferential direction along the second section 17.

Landscapes

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Abstract

Statorgehäuse (2) für eine elektrische Maschine (1), umfassend einen Einlass (9) für ein Kühlfluid, einen Auslass (10) für das Kühlfluid, einen Kühlkanal (11), der zwischen dem Einlass (9) und dem Auslass (10) ausgebildet und vom Kühlfluid in einer vom Einlass (9) zum Auslass (10) gerichteten Flussrichtung durchströmbar ist, wobei der Kühlkanal (11) eine erste Wärmeübertragungsanordnung (12) und eine zweite Wärmeübertragungsanordnung (13), die sich jeweils entlang der Flussrichtung erstrecken und zur Wärmeübertragung vom Kühlfluid an das Statorgehäuse (2) ausgebildet sind, aufweist, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung (12) in einem ersten Abschnitt (16) des Kühlkanals (11) angeordnet ist und die zweite Wärmeübertragungsanordnung (13) in einem bezüglich des ersten Abschnitts (16) einlassseitigen zweiten Abschnitt (17) des Kühlkanals (11) angeordnet ist, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung (12) im ersten Abschnitt (16) eine größere Wärmeübertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längeneinheit realisiert als die zweite Wärmeübertragungsanordnung (13) im zweiten Abschnitt (17).

Description

Statorgehäuse für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine für ein Fahr zeug und Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse für eine elektrische Maschine, umfassend einen Einlass für ein Kühlfluid, einen Auslass für das Kühlfluid, einen Kühlkanal, der zwischen dem Einlass und dem Auslass ausgebildet und vom Kühl fluid in einer vom Einlass zum Auslass gerichteten Flussrichtung durchströmbar ist.
Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für ein Fahrzeug.
Elektrische Maschinen erwärmen sich während ihres Betriebs aufgrund elektri scher Verluste in Wicklungen ihres Stators. Eine unzulässig hohe Erwärmung kann zu einem thermischen Fehler der Wicklungen führen. Um die Ausnutzung der elektrischen Maschine, insbesondere bei einem Einsatz als Antriebsmaschi nen in einem Fahrzeug, zu erhöhen, ist es bekannt, in einem Statorgehäuse der elektrischen Maschine einen Kühlkanal vorzusehen, der Wärme aus dem Stator an ein Kühlfluid abführt.
Ein solches Statorgehäuse ist aus dem Dokument EP 3 358 721 A1 bekannt, wel ches ein Gehäuse für eine elektrische Maschine mit einem Fluidkanal zur Auf nahme eines Fluids zur Kühlung der elektrischen Maschine mit einem einen Zulauf und einen Ablauf umfassenden Fluidanschluss und mit einer Gehäusewandung of fenbart. Die Gehäusewandung weist eine axiale Ausdehnung zwischen zwei Stirn seiten entlang einer ersten Raumrichtung und eine radiale Ausdehnung mit einem Ausdehnungsradius entlang zweier weiterer Raumrichtungen auf. Der Fluidkanal ist Teil eines Kühlmantels, der sich über die gesamte Gehäusewandung erstreckt.
Wenn das Kühlfluid durch den Kühlkanal fließt, entsteht eine Temperaturvertei lung, bei der die Temperatur vom Einlass zum Auslass hin steigt. Dies führt zu ei ner ungleichmäßigen Wärmeabfuhr aus dem Stator. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturverteilung entlang eines Kühlkanals eines Statorgehäuses zu homogenisieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Statorgehäuse der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Kühlkanal eine erste Wärme übertragungsanordnung und eine zweite Wärmeübertragungsanordnung, die sich jeweils entlang der Flussrichtung erstrecken und zur Wärmeübertragung vom Kühlfluid an das Statorgehäuse ausgebildet sind, aufweist, wobei die erste Wär meübertragungsanordnung in einem ersten Abschnitt des Kühlkanals angeordnet ist und die zweite Wärmeübertragungsanordnung in einem bezüglich des ersten Abschnitts einlassseitigen zweiten Abschnitt des Kühlkanals angeordnet ist, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung im ersten Abschnitt eine größere Wärme übertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längen einheit realisiert als die zweite Wärmeübertragungsanordnung im zweiten Ab schnitt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die längenbezogene Wärmeübertra gungsfläche auslassseitig größer als einlassseitig zu gestalten. Fließt mithin das bereits erwärmte Kühlfluid in den auslassseitigen ersten Abschnitt, wird die Wär meabgabe an das Kühlfluid durch die erste Wärmeübertragungsanordnung erhöht, wodurch eine an sich schlechtere Wärmeübertragung durch die geringere Tempe raturdifferenz zwischen zu entwärmenden Statorkomponenten und Kühlfluid kom pensiert werden kann. Dies erlaubt es vorteilhafterweise, die Temperaturverteilung entlang des Statorgehäuses zu homogenisieren.
Typischerweise nehmen der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt jeweils wenigstens 10 %, bevorzugt wenigstens 20 %, besonders bevorzugt wenigstens 30 %, der Länge des Kühlkanals ein. Die Abschnitte des Kühlkanals können un mittelbar aneinandergrenzen oder es kann ein Übergangsabschnitt zwischen den Abschnitten vorgesehen sein, der keinem der Abschnitte zugeordnet ist. Die Ab schnitte sind zweckmäßigerweise überlappungsfrei. Der Kühlkanal weist typischerweise eine innere Grenzfläche auf, die sich an einer Radialposition in Umfangsrichtung und Axialrichtung erstreckt. Insbesondere weist der Kühlkanal eine äußere Grenzfläche auf, die sich an einer Radialposition, die zweckmäßiger weise weiter außen liegt als jene der inneren Grenzfläche, in Umfangsrichtung und Axialrichtung erstreckt. Der Kühlkanal weist typischerweise Seitenwände auf, die sich in Radialrichtung und wenigstens eine weitere Raumrichtung erstrecken. Die Seitenwände sind vorzugsweise fluiddicht ausgebildet.
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Statorgehäuse bevorzugt, wenn die Wärme übertragungsanordnungen jeweils den Kühlkanal in mehrere sich entlang der Flussrichtung erstreckende Teilkühlkanäle aufteilen. Typischerweise sind die Teil kühlkanäle gegeneinander fluiddicht ausgebildet. Bevorzugt sind die Strömungs querschnitte der durch eine jeweilige Wärmeübertragungsanordnung gebildeten Teilkühlkanäle gleich groß.
In vorteilhafter Weiterbildung kann dabei vorgesehen sein, dass die zweite Wär meübertragungsanordnung den Kühlkanal in wenigstens zwei zweite Teilkühlka näle aufteilt und die erste Wärmeübertragungsanordnung den Kühlkanal in eine Anzahl von ersten Teilkühlkanälen aufteilt, die um mindestens eins größer als die Anzahl der zweiten Teilkühlkanäle ist.
Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Statorgehäuse vorgesehen, dass der Kühlkanal in einem bezüglich des zweiten Abschnitts einlassseitigen wei teren Abschnitt eine kleinere Wärmeübertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längeneinheit aufweist als im zweiten Abschnitt. Insbe sondere wird der weitere Abschnitt nur durch die innere Grenzfläche, die äußere Grenzfläche und die Seitenwände begrenzt. Typischerweise schließt der weitere Abschnitt unmittelbar an den Einlass und/oder an den zweiten Abschnitt an.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Statorgehäuses ist ferner vorgesehen, dass die erste Wärmeübertragungsanordnung durch wenigstens zwei Wärmeübertragungselemente ausgebildet ist und die zweite Wärmeübertragungsanordnung durch eine, vorzugsweise um eins, geringere An zahl von Wärmeübertragungselementen als die Anzahl der Wärmeübertragungs elemente der ersten Wärmeübertragungsanordnung ausgebildet ist.
Um einen fluidmechanisch günstigen Übergang zwischen den Abschnitten zu rea lisieren kann dabei vorgesehen sein, dass sich an die Wärmeübertragungsele mente der ersten Wärmeübertragungsanordnung Aufweitungselemente anschlie ßen, die sich in einem Übergangsabschnitt zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befinden und zu äußeren Rändern des Kühlkanals hin er strecken.
Ein mechanisch robuster Übergang lässt sich alternativ erreichen, wenn das Wär meübertragungselement der zweiten Wärmeübertragungsanordnung mit den Wär meübertragungselementen der ersten Wärmeübertragungsanordnung durch ein Verzweigungselement verbunden ist, das sich in einem Übergangsabschnitt zwi schen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt radial weniger weit in den Kühlkanal erstreckt als die Wärmeübertragungselemente. Es konnte durch Simu lationen ermittelt werden, dass durch das Verzweigungselement die mechanische Spannung und damit die Gefahr von Rissen im Statorgehäuse erheblich verringert werden kann. Zweckmäßigerweise ist das Verzweigungselement Y-förmig ausge bildet und/oder durch das Kühlfluid überströmbar.
Durch das Verzweigungselement können vorteilhafterweise bei gegebenen Ferti gungstoleranzen geringere mechanische Spannungen im Statorgehäuse realisiert werden bzw. bei gegebenen maximal zulässigen mechanischen Spannungen hö here Fertigungstoleranzen und ein höheres übertragbares Moment an einem das Statorgehäuse mit dem Stator verbindenden Presssitz erzielt werden. Es ist ferner möglich, bei gegebenen maximal zulässigen mechanischen Spannungen höhere Fertigungstoleranzen zuzulassen, was Fertigungsaufwand und -kosten senkt.
Bevorzugt weist das Verzweigungselement wenigstens das 0,1 -fache, bevorzugt wenigstens das 0,25-fache, besonders bevorzugt das 0,4-fache, und/oder höchstens das 0,9-fache, bevorzugt höchstens das 0,75-fache, besonders bevor zugt das 0,6-fache, der radialen Erstreckung der Wärmeübertragungselemente auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsalternative ist vorgesehen, dass sich die Wärmeübertragungselemente durchgängig entlang des jeweiligen Abschnitts er strecken.
Alternativ dazu ist eine jeweilige Wärmeübertragungsanordnung durch mehrere wenigstens ein Wärmeübertragungselement umfassende Wärmeübertragungsein heiten ausgebildet, die sich abschnittsweise entlang des jeweiligen Abschnitts un ter Ausbildung von Unterbrechungen zwischen zwei benachbarten Wärmeübertra gungseinheiten erstrecken.
Das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich bei einer Vielzahl von Kühlkanalarchitek turen anwenden:
So ist es bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Statorge häuses vorgesehen, dass sich der Kühlkanal schraubenartig in Umfangsrichtung des Statorgehäuses erstreckt. Ein solches, auch als Helix-Design bezeichnetes, Design des Statorgehäuses realisiert typischerweise über die gesamte Länge des Kühlkanals die gleiche Orientierung der Flussrichtung. Dabei verlaufen bevorzugt Längszonen des Kühlkanals nur in Umfangsrichtung, wobei axial benachbarte Längszonen durch Versatzzonen, bei denen die Flussrichtung in Umfangs- und Axialrichtung verläuft, verbunden sind. Der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt und/oder der weitere Abschnitt können sich dabei sowohl innerhalb von Längszonen als auch innerhalb von Versatzzonen erstrecken.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Statorgehäuses ist vorgesehen, dass der Kühlkanal durch mehrere sich in Umfangsrichtung oder in Axialrichtung erstreckende Hauptzonen und benachbarte Hauptzonen verbin dende Umlenkzonen mäanderförmig ausgebildet ist. Hier liegt mithin beim Übergang von einer Hauptzone zu einer benachbarten Hauptzone ein Orientie rungswechsel der Flussrichtung vor. Typischerweise realisiert eine jeweilige Um lenkzone eine Richtungsänderung des Kühlfluids von wenigstens 170° und/oder höchstens 190°.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn in jeder Hauptzone wenigstens eine Wär meübertragungseinheit angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Unterbrechungen vollständig entlang der Umlenkzonen erstrecken.
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Statorgehäuse ferner bevorzugt, wenn der Kühlkanal durch eine Kavität im Statorgehäuse ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Statorgehäuses ist dabei vorgese hen, dass es ein inneres Gehäuseelement und ein äußeres Gehäuseelement um fasst, wobei das innere Gehäuseelement koaxial innerhalb des äußeren Gehäu seelements angeordnet ist, wobei die Kavität im inneren Gehäuseelemente und/o der im äußeren Gehäuseelement ausgebildet ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektri sche Maschine für ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes Statorge häuse und einen Stator, der innerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemä ßen elektrischen Maschine;
Fig. 2 eine Explosionsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen Statorgehäuses Fig. 3 eine ebene Projektion eines Kühlkanals des ersten Ausführungsbeispiels des Statorgehäuses;
Fig. 4 eine Temperaturverteilung an einem Presssitz des Statorgehäuses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während des Betriebs;
Fig. 5 eine Temperaturverteilung an einem Presssitz eines herkömmlichen Statorgehäuses während des Betriebs;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Kühlkanals im Bereich eines Übergangs abschnitts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsge mäßen Statorgehäuses;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseelements gemäß einem drit ten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Statorgehäuses;
Fig. 8 eine ebene Projektion des Kühlkanals des dritten Ausführungsbeispiels;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseelements gemäß einem vier ten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Statorgehäuses; und
Fig. 10 eine ebene Projektion des Kühlkanals des vierten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 1.
Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Statorgehäuse 2, einen Stator 3, der bei spielsweise mittels eines Presssitzes mit dem Statorgehäuse 2 verbunden ist, ei nen Rotor 4, der drehbar innerhalb des Stators 3 angeordnet ist, und eine Welle 5, an welcher der Rotor 4 befestigt ist. Exemplarisch umfasst der Rotor 4 mehrere Permanentmagnete 6. Das Statorgehäuse 2 entspricht einem der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele. Fig. 2 ist eine Explosionsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Statorge häuses 2.
Das Statorgehäuse 2 haust einen zylindrischen Aufnahmeraum 7 mit einer Zylin derachse 8 für den Stator 3 (siehe Fig. 1 ) ein. Das Statorgehäuse 2 umfasst einen Einlass 9 für ein Kühlfluid, einen Auslass 10 für das Kühlfluid sowie einen Kühlka nal 11 , der zwischen dem Einlass 9 und dem Auslass 10 ausgebildet und vom Kühlfluid in einer vom Einlass 9 zum Auslass 10 gerichteten Flussrichtung durch- strömbar ist. Der Einlass 9 und der Auslass 10 sind exemplarisch an gegenüber liegenden axialen Seiten an einer Mantelfläche des Statorgehäuses 2 ausgebildet.
Der Kühlkanal 11 weist eine erste Wärmeübertragungsanordnung 12 und eine zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 auf, die sich jeweils entlang der Fluss richtung erstrecken und zur Wärmeübertragung vom Kühlfluid an das Statorge häuse 2 ausgebildet sind.
Fig. 3 ist eine ebene Projektion eines Kühlkanals 11 des Statorgehäuses 2. Dabei sind das einlassseitige Ende 14 des Kühlkanals 11 rechts und das auslassseitige Ende 15 des Kühlkanals 11 links dargestellt.
Der Kühlkanal 11 umfasst einen ersten Abschnitt 16, in welchem die erste Wärme übertragungsanordnung 12 angeordnet ist, und einen bezüglich des ersten Ab schnitts 16 einlassseitig angeordneten zweiten Abschnitt 17, in welchem die zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 angeordnet ist. Dabei realisiert die erste Wärmeübertragungsanordnung 12 im ersten Abschnitt 16 eine größere Wärme übertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längen einheit als die zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 im zweiten Abschnitt 17. Außerdem umfasst der Kühlkanal 11 einen dritten Abschnitt 18, der sich bezüglich des zweiten Abschnitts 17 einlassseitig befindet. Im dritten Abschnitt 18 weist der Kühlkanal 11 eine kleinere Wärmeübertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längeneinheit auf als im zweiten Abschnitt 17. Beim Betrieb der elektrischen Maschine 1 erwärmt sich das Kühlfluid während des Durchfließens des Kühlkanals 11 , sodass auslassseitig bereits erwärmtes Kühl fluid fließt. Dadurch, dass die Wärmeübertragungsfläche in ersten Abschnitt 16 größer als im zweiten Abschnitt 17 ist und diese im zweiten Abschnitt 17 wiederum größer als im dritten Abschnitt 18 ist, ist eine axiale Temperaturverteilung am Statorgehäuses 2 im Vergleich zu einem Statorgehäuse ohne Wärmeübertra gungsanordnungen - also mit einer über die gesamte Länge des Kühlkanals im wesentlichen konstanten Wärmeübertragungsfläche - wesentlich homogener.
Der Kühlkanal 11 wird dabei durch die zweite Wärmeübertragungsanordnung 16 in zwei Teilkühlkanäle 19 und durch die erste Wärmeübertragungsanordnung in drei Teilkühlkanäle 20 aufgeteilt. Die Querschnittsflächen der Teilkühlkanäle 19 sind untereinander im Wesentlichen gleich. Ebenso sind die Querschnittsflächen der Teilkühlkanäle 20 untereinander im Wesentlichen gleich. Zwischen den jeweili gen Teilkühlkanälen 19, 20 ist das Statorgehäuse 2 in zur Flussrichtung senkrech ter Richtung, also hier in axialer Richtung, fluiddicht ausgebildet.
Die erste Wärmeübertragungsanordnung 12 ist durch zwei Wärmeübertragungs elemente 21 , 22 ausgebildet, die sich jeweils durchgängig entlang der Flussrich tung im ersten Abschnitt 16 erstrecken. Die zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 ist durch ein Wärmeübertragungselement 23 ausgebildet, das sich durchgängig entlang der Flussrichtung im zweiten Abschnitt 17 erstreckt. Im dritten Abschnitt 18 sind keine Wärmeübertragungselemente vorgesehen.
In einem Übergangsabschnitt 24 zwischen dem ersten Abschnitt 16 und dem zweiten Abschnitt 17 sind - grundsätzlich optionale - Aufweitungselemente 25 vorgesehen, die sich jeweils an ein Wärmeübertragungselement 21 , 22 anschlie ßen und sich zu äußeren Rändern des Kühlkanals 11 hin erstrecken. Dies verbes sert den fluidmechanischen Übergang zwischen dem zweiten Abschnitt 17 und dem ersten Abschnitt 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Kühlkanal 11 in Umfangs richtung des Statorgehäuses 2 schraubenförmig. Dazu weist der Kühlkanal 11 vier Längszonen 26, in denen die Flussrichtung in Umfangsrichtung verläuft, und drei Versatzzonen 27 auf, die benachbarte Längszonen 26 verbinden und in denen die Flussrichtung in Umfangs- und Axialrichtung verläuft.
Fig. 2 zeigt ferner, dass das Statorgehäuse 2 ein inneres Gehäuseelement 28 und ein äußeres Gehäuseelement 29 umfasst. Die Gehäuseelement 28, 29 sind derart koaxial zueinander angeordnet, dass sie den Kühlkanal 11 vollständig begrenzen, wenn das innere Gehäuseelement 28 in das äußere Gehäuseelement 29 gescho ben ist. Seitenwände und eine radial innere Grenzfläche des Kühlkanals 11 wer den dabei durch eine Kavität im inneren Gehäuseelement 28 gebildet, wohinge gen das äußere Gehäuseelement 29 eine glatte Innenfläche aufweist, die eine ra dial äußere Grenzfläche des Kühlkanals 11 ausbildet. Ersichtlich sind der Einlass 9 und der Auslass 10 an einer Mantelfläche des äußeren Gehäuseelements 29 vorgesehen.
Jedes Gehäuseelement 28, 29 weist ferner einen Lagerschild 30, 31 mit einer Durchgangsöffnung 32 für die Welle 5 (siehe Fig. 1 ) auf.
Fig. 4 zeigt eine Temperaturverteilung am Presssitz des Statorgehäuses 2 beim Betrieb der elektrischen Maschine 1 . Fig. 5 zeigt eine Temperaturverteilung am Presssitz eines herkömmlichen Statorgehäuses ohne Wärmeübertragungsanord nungen. Dabei zeigen Isolinien L der Temperatur jeweils einen Abstand von 2 K auf. Wie einem Verglich von Fig. 4 und Fig. 5 zu entnehmen ist, verlaufen die Isoli nien L bei Fig. 4 weniger stark gedrängt, so dass eine wesentlich homogenere Temperaturverteilung in axialer Richtung realisiert wird als beim herkömmlichen Statorgehäuse.
Die gezeigten Temperaturverteilungen beruhen auf einer Simulation mit charakte ristischen Werten. Die folgende Tabelle zeigt Ergebnisse der Simulation eines Druckabfalls zwischen dem Einlass und dem Auslass, einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur am Presssitz und einer durchschnittlichen Volumentempe ratur im inneren Gehäuseelement für das herkömmliche Statorgehäuse (Spalte A), für das Statorgehäuse 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Spalte B) und für ein Statorgehäuse, bei dem die Anzahl der Längszonen gegenüber dem her kömmlichen Statorgehäuse von vier auf sechs erhöht wurde (Spalte C).
A B C
Druckabfall [mbar] 23,91 39,13 56,90
Durchschnittliche Oberflächen- 83,80 80,59 81 ,35 temperatur am Presssitz [°C]
Durchschnittliche Volumentem- 78,61 77,06 77,30 peratur des inneren Gehäusee lements [°C]
Ersichtlich wird durch die Wärmeübertragungsanordnungen 12, 13 eine signifi kante Reduktion der Durchschnittstemperaturen bei einer nur geringen Steigerung des Druckabfalls realisiert. Zu beachten ist, dass sowohl die Temperaturreduktion als auch die Erhöhung des Druckabfalls beim ersten Ausführungsbeispiel jeweils vorteilhafter als bei einem Statorgehäuse mit einer Erhöhung der Anzahl der Hauptzonen ist. Diese Ergebnisse lassen sich qualitativ auf die im Folgenden be schriebenen Ausführungsbeispiele übertragen.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Kühlkanals 11 im Bereich des Über gangsabschnitts 24 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Statorgehäu ses 2, welches bis auf die im Folgenden beschriebenen Abweichungen dem ers ten Ausführungsbeispiel entspricht.
Das Wärmeübertragungselement 23 der zweiten Wärmeübertragungsanordnung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Verzweigungselement 33 mit den Wärmeübertragungselementen 21 , 22 der ersten Wärmeübertragungsanordnung 12 verbunden. Das Verzweigungselement 33 hat eine Y-Form und erstreckt sich radial weniger weit nach außen als die Wärmeübertragungselemente 21 , 22, 23, so dass es durch das Kühlfluid, wie durch zwei Pfeile angedeutet, überströmbar ist. Durch das Verzweigungselement 33 werden mechanische Spannungen im Übergangsabschnitt 24 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel oder einem dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Ausführungsbeispiel mit freiem Übergangsabschnitt erheblich reduziert. Rein exemplarisch hat das Verzwei gungselement 33 hier die halbe radiale Erstreckung wie die Wärmeübertragungs elemente 21 , 22, 23.
In einer Simulation konnte ermittelt werden, dass bei einer angenommenen Wär mequelle von 3 kW am Presssitz, einer Einlasstemperatur von Wasser als Kühl fluid von 70 °C und bei einem Volumenfluss von 10 I min 1 ein Druckabfall 128 mbar bei einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur am Presssitz von 78,1 °C auftritt. Bei einem Statorgehäuse ohne Verzweigungselement, also freiem Übergangsabschnitt 24, wurde ein und 5 mbar höherer Druckabfall bei einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur am Presssitz von 78,0 °C ermittelt.
In mechanischer Hinsicht wurden bei einer exemplarischen Simulation von-Mises- Spannungen des Statorgehäuses ohne Verzweigungselement im Übergangsab schnitt von 184,7 MPa ermittelt und beim zweiten Ausführungsbeispiel von 94,6 MPa. Zugspannungen können gleichsam von 210 MPa beim Statorgehäuse ohne Verzweigungselement auf 101 MPa reduziert werden. Dabei kommt es am Press sitz zwischen beiden hier verglichenen Statorgehäusen zu keiner nennenswerten Abweichung beim durchschnittlichen Kontaktdruck am Presssitz.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Gehäuseelements 28 eines dritten Ausführungsbeispiels des Statorgehäuses 2, welches bis auf die im Folgen den beschriebenen Abweichungen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht.
Beim dritten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkanal 11 durch mehrere sich in Axial richtung erstreckende Hauptzonen 34 und benachbarte Hauptzonen 34 verbin dende Umlenkzonen 35 mäanderförmig ausgebildet. Die Umlenkzonen realisieren dabei eine Änderung der Flussrichtung um 180°. Exemplarisch liegen der Einlass 9 und der Auslass 10 hier abweichend von Fig. 1 und Fig. 2 auf einer axialen Seite des Statorgehäuses 2.
Fig. 8 eine ebene Projektion des Kühlkanals 11 des dritten Ausführungsbeispiels.
Der erste Abschnitt 16 erstreckt sich über acht Flauptzonen 34 vom auslassseiti gen Ende 15 bis zum zweiten Abschnitt 17, welcher sich über sieben Flauptzonen 34 bis zum dritten Abschnitt 18 erstreckt. Dieser erstreckt sich über drei Flauptzo nen 34 bis zum einlassseitigen Ende 14.
Die erste Wärmeübertragungsanordnung 12 umfasst eine der Anzahl der Flaupt zonen 34, entlang derer sich der erste Abschnitt 16 erstreckt, entsprechende An zahl von Wärmeübertragungseinheiten 36. Die Wärmeübertragungseinheiten 36 umfassen die Wärmeübertragungselemente 21 , 22, die sich in axialer Richtung mit Unterbrechungen entlang des ersten Abschnitts 16 erstrecken.
Die zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 umfasst ebenfalls eine der Anzahl der Flauptzonen 34, entlang derer sich der zweite Abschnitt 17 erstreckt, entspre chende Anzahl von Wärmeübertragungseinheiten 37. Die Wärmeübertragungsein heiten 37 umfassen das Wärmeübertragungselement 23, das sich mit Unterbre chungen in axialer Richtung entlang des zweiten Abschnitts 17 erstreckt.
Die Unterbrechungen befinden sich jeweils im Bereich der Umlenkabschnitte 35.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Gehäuseelements 28 eines vierten Ausführungsbeispiels des Statorgehäuses 2, welches bis auf die im Fol genden beschriebenen Abweichungen dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht.
Beim vierten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkanal 11 durch mehrere sich in Um fangsrichtung erstreckende Flauptzonen 34, die durch die Umlenkzonen 35 ver bunden sind, mäanderförmig ausgebildet. Der Einlass und der Auslass liegen hier an gleicher Radialposition an gegenüberliegenden axialen Seiten des Statorgehäuses 2 (siehe Fig. 2). Der erste Abschnitt 16 erstreckt sich über zwei Hauptzonen 34 vom auslassseitigen Ende 15 bis zum zweiten Abschnitt 17, wel cher sich über zwei Hauptzonen 34 bis zum dritten Abschnitt 18 erstreckt. Dieser erstreckt sich über zwei Hauptzonen 34 bis zum einlassseitigen Ende 14.
Die erste Wärmeübertragungsanordnung 12 umfasst hier entsprechend der An zahl der Hauptzonen 34, entlang derer sich der erste Abschnitt 16 erstreckt, zwei Wärmeübertragungseinheiten 36. Die Wärmeübertragungseinheiten 36 umfassen die Wärmeübertragungselemente 21, 22, die sich in Umfangsrichtung mit einer Unterbrechung entlang des ersten Abschnitts 16 erstrecken.
Die zweite Wärmeübertragungsanordnung 13 umfasst entsprechend der Anzahl der Hauptzonen 34, entlang derer sich der zweite Abschnitt 17 erstreckt, zwei Wärmeübertragungseinheiten 37. Die Wärmeübertragungseinheiten 37 umfassen das Wärmeübertragungselement 23, das sich mit einer Unterbrechung in Um fangsrichtung entlang des zweiten Abschnitts 17 erstreckt.

Claims

Patentansprüche
1. Statorgehäuse (2) für eine elektrische Maschine (1 ), umfassend einen Ein lass (9) für ein Kühlfluid, einen Auslass (10) für das Kühlfluid, einen Kühlkanal
(11 ), der zwischen dem Einlass (9) und dem Auslass (10) ausgebildet und vom Kühlfluid in einer vom Einlass (9) zum Auslass (10) gerichteten Flussrichtung durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (11) eine erste Wärmeübertragungsanordnung (12) und eine zweite Wärmeübertragungsanordnung (13), die sich jeweils entlang der Flussrich tung erstrecken und zur Wärmeübertragung vom Kühlfluid an das Statorgehäuse (2) ausgebildet sind, aufweist, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung (12) in einem ersten Abschnitt (16) des Kühlkanals (11) angeordnet ist und die zweite Wärmeübertragungsanordnung (13) in einem bezüglich des ersten Abschnitts (16) einlassseitigen zweiten Abschnitt (17) des Kühlkanals (11) angeordnet ist, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung (12) im ersten Abschnitt (16) eine grö ßere Wärmeübertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezoge ner Längeneinheit realisiert als die zweite Wärmeübertragungsanordnung (13) im zweiten Abschnitt (17).
2. Statorgehäuse nach Anspruch 1 , wobei die Wärmeübertragungsanordnungen (12, 13) jeweils den Kühlkanal (11) in meh rere sich entlang der Flussrichtung erstreckende Teilkühlkanäle (19, 20) aufteilen.
3. Statorgehäuse nach Anspruch 2, wobei die zweite Wärmeübertragungsanordnung (13) den Kühlkanal (11) in wenigstens zwei zweite Teilkühlkanäle (20) aufteilt und die erste Wärmeübertragungsanord nung (12) den Kühlkanal (11) in eine Anzahl von ersten Teilkühlkanälen (19) auf teilt, die um mindestens eins größer als die Anzahl der zweiten Teilkühlkanäle (20) ist.
4. Statorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (11) in einem bezüglich des zweiten Abschnitts (17) einlassseitigen weiteren Abschnitt (18) eine kleinere Wärmeübertragungsfläche für das Kühlfluid je auf die Flussrichtung bezogener Längeneinheit aufweist als im zweiten Ab schnitt (17).
5. Statorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wärmeübertragungsanordnung (12) durch wenigstens zwei Wärmeüber tragungselemente (21 , 22) ausgebildet ist und die zweite Wärmeübertragungsan ordnung (13) durch eine, vorzugsweise um eins, geringere Anzahl von Wärme übertragungselementen (23) als die Anzahl der Wärmeübertragungselemente (21, 22) der ersten Wärmeübertragungsanordnung (12) ausgebildet ist.
6. Statorgehäuse nach Anspruch 5, wobei sich an die Wärmeübertragungselemente (21 , 22) der ersten Wärmeübertragungs anordnung (12) Aufweitungselemente (25) anschließen, die sich in einem Über gangsabschnitt (24) zwischen dem ersten Abschnitt (16) und dem zweiten Ab schnitt (17) befinden und zu äußeren Rändern des Kühlkanals (11) hin erstrecken.
7. Statorgehäuse nach Anspruch 5, wobei das Wärmeübertragungselement (23) der zweiten Wärmeübertragungsanordnung (13) mit den Wärmeübertragungselementen (21 , 22) der ersten Wärmeübertra gungsanordnung (12) durch ein Verzweigungselement (33) verbunden ist, das sich in einem Übergangsabschnitt (24) zwischen dem ersten Abschnitt (16) und dem zweiten Abschnitt (17) radial weniger weit in den Kühlkanal (11) erstreckt als die Wärmeübertragungselemente (21, 22, 23).
8. Statorgehäuse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei sich die Wärme übertragungselemente (21 , 22, 23) durchgängig entlang des jeweiligen Abschnitts (16, 17) erstrecken.
9. Statorgehäuse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine jeweilige Wärmeübertragungsanordnung (12, 13) durch mehrere wenigstens ein Wärmeübertragungselement (21 , 22, 23) umfassende Wärmeübertragungsein heiten (36, 37) ausgebildet ist, die sich abschnittsweise entlang des jeweiligen Ab schnitts (16, 17) unter Ausbildung von Unterbrechungen zwischen zwei benach barten Wärmeübertragungseinheiten (36, 37) erstrecken.
10. Statorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Kühlkanal (11 ) schraubenartig in Umfangsrichtung des Statorgehäuses (2) erstreckt.
11 . Statorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kühlkanal (11 ) durch mehrere sich in Umfangsrichtung oder in Axialrichtung erstreckende Hauptzonen (34) und benachbarte Hauptzonen (34) verbindende Umlenkzonen (35) mäanderförmig ausgebildet ist.
12. Statorgehäuse nach Anspruch 10, wenn abhängig von Anspruch 9, wobei in jeder Hauptzone (34) wenigstens eine Wärmeübertragungseinheit (36,37) an ordnet ist.
13. Statorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (11 ) durch eine Kavität im Statorgehäuse (2) ausgebildet ist.
14. Statorgehäuse nach einem der vorhergehenden Anspruch 13, welches ein inneres Gehäuseelement (28) und ein äußeres Gehäuseelement (29) umfasst, wobei das innere Gehäuseelement (28) koaxial innerhalb des äußeren Gehäusee lements (29) angeordnet ist, wobei die Kavität im inneren Gehäuseelemente (28) und/oder im äußeren Gehäuseelement (29) ausgebildet ist.
15. Elektrische Maschine (1 ) für ein Fahrzeug, umfassend ein Statorgehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Stator (3), der innerhalb des Statorgehäuses (2) angeordnet ist.
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