EP4298717A1 - Gehäuse für eine elektrische maschine mit einem sich selbst entlüftenden kühlmantel - Google Patents

Gehäuse für eine elektrische maschine mit einem sich selbst entlüftenden kühlmantel

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Publication number
EP4298717A1
EP4298717A1 EP22712279.3A EP22712279A EP4298717A1 EP 4298717 A1 EP4298717 A1 EP 4298717A1 EP 22712279 A EP22712279 A EP 22712279A EP 4298717 A1 EP4298717 A1 EP 4298717A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
cooling
cooling jacket
bypass
circumferential
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
EP22712279.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claudenê Correia
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4298717A1 publication Critical patent/EP4298717A1/de
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
    • H02K5/20—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

Definitions

  • the invention relates to a housing for an electrical machine, which is designed with a cylindrical cooling jacket through which coolant can flow, which has a plurality of cooling channels running in the circumferential direction and an inlet section functioning as a distributor and an outlet section functioning as a collector.
  • An electrical machine is understood to mean an electromechanical converter that converts electrical energy into mechanical energy and/or mechanical energy into electrical energy, with heat also being released, so that cooling is required.
  • DE 102014204816 A1 describes an electrical machine with a housing which has a fluid channel for guiding a coolant flow.
  • the fluid channel comprises an inlet section, a circumferential or intermediate section divided into a plurality of sub-channels by circumferential ribs, and an outlet section. Between the inlet section and the outlet section there is a separating section which is formed with a bypass. This bypass creates a quasi-direct connection between inlet and outlet.
  • venting of the inlet section is basically conceivable via such a direct connection, such that any gas bubbles present in the inlet section can be discharged through the bypass into the outlet section.
  • the object of the invention is to improve the venting or venting function of the cooling jacket on a relevant housing.
  • the housing according to the invention for an electrical machine which is in particular an electric motor (electric motor) and/or generator, is designed with a (at least approximately) cylindrical cooling jacket through which coolant can flow (also referred to simply as cooling jacket below) and can in this respect also referred to as a liquid-cooled housing.
  • the cooling jacket has a plurality of cooling channels or circumferential channels running in the circumferential direction (of the cooling jacket) and an inlet section acting as a distributor, at which the cooling channels running in the circumferential direction begin or from which these cooling channels branch off, and an outlet section acting as a collector, at which the cooling channels running in the circumferential direction running cooling channels end or in which these cooling channels open on.
  • a partition wall or the like is arranged between the inlet section and the outlet section, which separates the inlet section and the outlet section from one another.
  • the partition there is (at least) one bypass which connects the inlet section and the outlet section.
  • This bypass allows any gas bubbles present in the inlet section (the term “gas bubbles” expressly also includes air and vapor bubbles, as well as an accumulation of gas or vapor or air that forms a single gas, vapor or air bubble) directly to the outlet section be derived.
  • the gas bubbles can then be discharged from the cooling jacket via an outlet opening. This venting process, which runs almost automatically, can also be referred to as self-venting.
  • the bypass is preferably arranged in the partition wall in such a way that it ends as close as possible to an outlet opening in the outlet section and/or is directed towards this outlet opening, so that the gas bubbles discharged from the inlet section through the bypass can be discharged from the cooling jacket as directly as possible.
  • the cooling ducts of the cooling jacket running in the circumferential direction are connected by at least one ventilation duct running transversely, ie extending transversely to the relevant cooling ducts.
  • the at least one ventilation duct is preferably arranged on the inlet side, ie it is preferably located in the vicinity of the inlet section or in the starting area of the circumferential cooling ducts.
  • Gas bubbles can accumulate in the circumferential cooling channels, in particular in the vicinity of the inlet section or in the initial area, and these bubbles neither move to the outlet section nor to the inlet section during operation, but are more or less stuck.
  • a ventilation duct which in the affected area connects the cooling ducts running in the circumferential direction to one another or to one another, has a positive effect on the ventilation of the cooling ducts.
  • This venting duct is, so to speak, a transverse duct extending transversely to the circumferential cooling ducts, which is referred to as a venting duct because of its intended venting function.
  • This ventilation channel can be designed, for example, as a groove or as a bore.
  • the gas bubbles that accumulate in a circumferential cooling channel or in several circumferential cooling channels can flow through the venting channel directly (i.e. on a direct route) to the inlet section and in particular to the Bypass move and/or move back and/or can move and move back indirectly (i.e. not in a direct way) to the inlet section and in particular to the bypass.
  • the gas bubbles can move through the ventilation duct to other cooling ducts or are diverted through the ventilation duct into other cooling ducts and can there (against the direction of flow of the coolant flowing in) move further to the inlet section or move back (i.e.
  • the Gas bubbles virtually themselves a favorable path to the inlet section or bypass). Furthermore, the gas bubbles can then slide off via the bypass to the outlet section and from there be discharged from the cooling jacket. (So the combination of bypass and venting channel is essential for the invention.) In this way, very effective and almost complete venting or self-venting of the cooling jacket is achieved during operation, whereby local overheating (hotspots) are avoided or at least reduced.
  • a horizontal or lying orientation of the cylindrical cooling jacket is preferably provided, in particular in connection with a horizontal arrangement of the electrical machine in the housing.
  • the ventilation channel is arranged on the downflow side of the cooling jacket or in the downflow half of the cooling jacket, i.e. where the cooling liquid flows from top to bottom through the circumferential cooling channels, and is above a horizontal center plane of the cooling jacket (in the second quadrant; see below).
  • the inlet section and in particular also the outlet section and the partition wall, is/are arranged on top, quasi in the uppermost area.
  • the ventilation channel is then located below the overhead inlet section or is arranged lower than the inlet section and in particular above a horizontal center plane of the cylindrical cooling jacket, so that the gas bubbles can reach the inlet section or bypass in the manner explained above.
  • the ventilation channel can be straight, i. H. have a straight course, in particular such that it extends essentially in the axial direction of the cylindrical cooling jacket or parallel to the central axis of the cylindrical cooling jacket.
  • the ventilation duct can also be curved or arcuate, at least in sections, i. H. have a curved or arcuate course, in particular such that it extends obliquely or obliquely to the central axis of the cylindrical cooling jacket.
  • the ventilation duct can extend (with a straight or at least partially curved course) between the two axially outermost cooling ducts running in the circumferential direction of the cylindrical cooling jacket, in particular in such a way that it connects virtually all cooling ducts running in the circumferential direction. This allows for indirect venting of the circumferential cooling channels as described above.
  • At least one of its ends or the ends of the ventilation duct can also open directly into the inlet section of the ventilation duct, in particular in the immediate vicinity of the bypass or its inlet opening. This is achieved through a corresponding configuration of the ventilation channel or its course and/or the inlet section. The gas bubbles can thus move or move back through the ventilation channel directly to the inlet section.
  • the ventilation duct can be connected at one of its ends or
  • Ventilation channel ends should also be directed or aligned towards the bypass or its inlet opening.
  • the cooling jacket is preferably made up of an outer housing (outer heat sink) and an inner housing (inner heat sink).
  • the inner casing is formed (on its outer side facing the outer casing) with circumferential ribs and circumferential grooves therebetween (which form the cooling passages running in the circumferential direction).
  • the venting channel is preferably also formed on the inner housing, in particular in the form of a transverse groove severing the circumferential ribs or connecting the circumferential grooves.
  • the transverse groove preferably has essentially the same depth or a depth similar to that of the circumferential grooves or circumferential channels, ie the transverse groove severs or breaks through the circumferential ribs over their entire (radial) height up to the bottom of the groove.
  • the inner housing is preferably designed as a one-piece cast part, preferably as a metal cast part, it being provided in particular that both the circumferential ribs and circumferential grooves and the transverse groove are produced by casting, ie by primary shaping.
  • the transverse groove can also be produced by machining after casting.
  • the ventilation channel can also be designed as a transverse bore.
  • the housing according to the invention is used to cool an electrical machine, which is arranged in particular in the housing.
  • a cooling liquid flow is generated through the cooling jacket with the aid of a pump, a varying pump pressure and/or a varying pump delivery quantity being provided in particular.
  • a varying pump pressure and/or a varying pump delivery quantity are provided in particular.
  • the gas bubbles can more easily move back to the inlet section or rise to the inlet section, as explained.
  • a varying or changing pump pressure and/or a varying or changing pump delivery quantity thus enable improved venting or self-venting.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a housing according to the invention.
  • FIG. 2 shows the housing of FIG. 1 in a view from above.
  • FIG. 3 shows, analogously to the illustration in FIG. 1, a second exemplary embodiment of a housing according to the invention.
  • FIG. 4 shows, analogously to the illustration in FIG. 1, a third exemplary embodiment of a housing according to the invention.
  • FIG. 5 shows the housing of FIGS. 1 and 2 in an axial plan view.
  • the housing 100 is made up of an outer housing 120, indicated only schematically, and a shell-like inner housing 130, and has an interior space 110 for accommodating an electrical machine.
  • the interior space 110 can also have a different shape.
  • the housing 100 is designed with an integrated cylindrical cooling jacket 140 for cooling the electrical machine arranged in the interior 110 .
  • This cooling jacket 140 is a cavity within the housing 100 which essentially completely surrounds the interior space 110 and through which cooling liquid K flows. Strictly speaking, therefore, the cooling jacket 140 (at least approximately) is of ring-cylindrical or annular-cylindrical design.
  • the cooling jacket 140 can have a diameter of 200 mm to 300 mm and an axial length of 100 mm to 300 mm, for example.
  • the cooling jacket 140 comprises a plurality of cooling ducts 142 running or encircling in the circumferential direction U, as well as an inlet section 141 and an outlet section 143.
  • the circulating cooling ducts 142 begin at the inlet section 141 or below the inlet section 141 and end at the outlet section 143.
  • the inner housing 130 has circumferential ribs 131 formed, between which the circumferential cooling channels 142 are in the form of circumferential grooves 132 (see FIG. 2), the circumferential ribs 131 having a start offset in the circumferential direction U.
  • the circumferential ribs 131 can have a (radial) height of 3 mm to 5 mm, this also essentially corresponding to the (radial) depth of the circumferential grooves 132 or the cooling channels 142 .
  • the inlet section 141, the outlet section 143 and the partition wall 145 are arranged on top with respect to the horizontal installation position shown.
  • the cooling liquid K is introduced into the inlet section 141 via an inlet opening or bore 151 and is distributed from there to all cooling channels 142 running in the circumferential direction U.
  • the inlet section 141 thus functions as a distributor.
  • the cooling liquid K flows through the encircling cooling channels 142 in the circumferential direction U and collects in the outlet section 143 .
  • the outlet section 143 thus functions as a collector.
  • Flow guide elements can also be arranged in the outlet section 143 .
  • the cooling liquid K is discharged from the outlet portion 143 via an outlet hole 152 located at the top.
  • the inlet opening 151 and the outlet opening 152 are located here at opposite axial ends of the cooling jacket 140, the axial cooling jacket end at the inlet opening 151 also being referred to as the front cooling jacket end or front cooling jacket area and the axial cooling jacket end at the outlet opening 152 as the rear cooling jacket end or rear cooling jacket area can become.
  • the coolant flow or coolant flow generated during operation with the aid of a pump is illustrated in FIG. 2 by flow arrows.
  • the pump flow rate is, for example, in a range from 2 l/min to 10 l/min.
  • the cooling jacket 140 has a cooling jacket side or half that is falling, in which the cooling liquid K flows from top to bottom, and a cooling jacket side or half that is rising in which the cooling liquid K flows from bottom to bottom flows up (up to the outlet section 143).
  • Gas bubbles can collect in the overhead inlet section 141 in particular during breaks in operation (ie when the pump is switched off or without pump operation). Even after the cooling jacket 140 has been filled with cooling liquid K for the first time, so-called residual air can be present, which accumulates in the inlet section 141 (such residual air is essentially an accumulation of air, which is not differentiated from gas bubbles below; see above).
  • the gas bubbles can be discharged into the outlet section 143 through a passage 148 optionally formed in the partition wall 145 (passive venting).
  • the passage 148 and the outlet opening 152 are located approximately at the highest point of the cooling jacket 140.
  • a bypass 146 designed as a groove (or optionally also as a bore) is arranged in partition wall 145 and connects inlet section 141 to outlet section 143.
  • This bypass 146 can have a width of 1 mm to 3 mm.
  • Gas bubbles can be discharged directly (ie not via the cooling channels 142 ) to the outlet section 143 through this bypass 146 .
  • the bypass 146 is located at the rear end of the cooling jacket in the rearmost section of the partition 145 above the last circumferential cooling channel 142.
  • the bypass 146 also runs essentially in the circumferential direction U and/or obliquely upwards in order to utilize an air buoyancy effect.
  • the bypass 146 or its outlet opening is directed towards the outlet opening 152 in the outlet section 143, so that the gas bubbles discharged from the inlet section 141 are discharged from the cooling jacket 140 in the most direct way possible.
  • This venting process can also be referred to as self-venting.
  • Venting or self-venting during operation i. H. operational venting, however, is made more difficult by the fact that the gas bubbles are pressed by the flowing coolant K into the circumferential cooling channels 142.
  • these gas bubbles cannot pass through the cooling channels 142 running in the circumferential direction U in the direction of the outlet section 143 due to buoyancy effects.
  • these gas bubbles cannot, or only with difficulty, rise into the inlet section 141 due to cooling liquid K flowing or flowing in afterwards. The result of this is that the gas bubbles are effectively stuck in the circumferential cooling channels 142, in particular below the inlet section 141, which can affect only individual cooling channels 142 or all of them.
  • the cooling channels 142 running in the circumferential direction U are connected by a transverse ventilation channel 147, the ventilation channel 147 shown in FIGS. H. in an initial region of the circumferential cooling channels 142 facing the inlet section 141 (the same applies to the ventilation channel 147 shown in FIGS. 3 and 4).
  • the ventilation channel 147 is located below the inlet section 141 and above the horizontal center plane H of the cylindrical cooling jacket 140 (as explained in more detail below in connection with FIG. 5).
  • the ventilation duct 147 shown in FIGS. 1 and 2 is designed as a straight groove or transverse groove (quasi a transverse ventilation groove) extending in the axial direction of the cylindrical cooling jacket 140 or parallel to its central axis M. which cuts through or crosses all circumferential ribs 131 on a line at the same vertical height and connects all circumferential cooling channels 142, ie the ventilation channel or the transverse groove 147 forms openings through the circumferential ribs 131.
  • the ventilation channel or the transverse groove 147 can have a Have a width of up to 10 mm, the width (in the circumferential direction U) corresponding in particular to one to four times the axial length of the respective opening or the thickness of the respective circumferential rib 131 .
  • the two ends of the ventilation duct or the transverse groove 147 can be referred to as the front ventilation duct end (which virtually faces the front end of the cooling jacket) and as the rear ventilation duct end (which virtually faces the rear end of the cooling jacket).
  • the ventilation channel or the transverse groove 147 can also be made shorter, so that it does not connect all the cooling channels 142 running around it.
  • a plurality of ventilation ducts or transverse grooves can also be provided, which are offset from one another in the axial direction of the cooling jacket 140 and/or in the circumferential direction of the cooling jacket 140.
  • the ventilation channel 147 can also be designed as a transverse bore.
  • the ventilation channel or the transverse groove 147 extends between the two axially outermost cooling channels 142 (at the front and rear ends of the cooling jacket).
  • the rear end of the ventilation channel is located in the rear area of the cooling jacket below the bypass 146 or its inlet opening.
  • the ventilation duct or the transverse groove 147 indirectly causes the cooling ducts 142 or their initial regions to be vented in the direction of the inlet section 141 by redirecting gas bubbles, as described above. (Regardless of this, there may be a so-called gap leakage between the circumferential ribs 131 of the inner housing 130 and the inner peripheral surface of the outer housing 120, which, however, does not allow targeted ventilation. The same applies to a gap leakage at the partition wall 145.)
  • the inlet section 141 and the venting channel or the transverse groove 147 are designed and arranged relative to one another in such a way that the venting channel 147 opens directly into the inlet section 141 or leads to the inlet section 141, without all the encircling cooling channels 142 associate.
  • the rear venting channel end is located in the vicinity of the bypass 146.
  • the venting channel 147 forms an additional flow path, so to speak, which enables the gas bubbles to rise or move back directly into the inlet section 141 or to the bypass 146 or at least favored.
  • the ventilation channel 147 enables or at least promotes a gas bubble movement in the direction of the inlet section 141 or bypass 146 during operation.
  • the inlet section 141 and the ventilation channel or the transverse groove 147 are designed and arranged relative to one another in such a way that the rear end of the ventilation channel is more or less aligned with the bypass 146 or its inlet opening, although not all the surrounding cooling channels here either 142 are connected.
  • the ventilation channel or the transverse groove 147 is curved or arcuate and extends in sections obliquely to the central axis M.
  • the ventilation channel or the transverse groove 147 can also be straight.
  • the venting channel 147 forms an additional flow path, which allows or at least promotes a direct rise or return of the gas bubbles into the inlet section 141 or to the bypass 146 .
  • FIG. 5 shows the inner housing 130 of the housing 100 from FIGS. 1 and 2 in an axial plan view with the viewing direction D indicated in FIG.
  • the flow of cooling liquid K through the cooling channels 142 of the cooling jacket 140 occurs counterclockwise ( ⁇ CW) in relation to the axial plan view shown, corresponding to the directional arrow U for the circumferential direction.
  • the cooling jacket 140 can be divided into four quadrants, each of which extends in a 90° arc between the central planes and can be referred to as the first quadrant Q1, second quadrant Q2, third quadrant Q3 and fourth quadrant Q4 according to common convention (with regard to a coordinate system). .
  • the inlet opening or bore 151 is located in the first quadrant Q1 at approximately a 2 o'clock position, but can also be located lower or higher.
  • the outlet opening or bore 152 is located quasi between the first quadrant Q1 and the second quadrant Q2 at a 12 o'clock position (ie at the highest point). The same applies analogously to the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 4 .
  • the ventilation channel 147 is located on the cooling jacket side or half (see above) falling down the flow between the vertical center plane V and the horizontal center plane H, ie in the second quadrant Q2, which can also be described as a sector from 9 o'clock to 12 o'clock.
  • the bypass 146 and vent passage 147 allow for venting or self-venting of the cooling jacket 140 in the second quadrant Q2 during operation (ie, when the pump is on), as discussed above.
  • a varying pump pressure or a varying pump delivery rate can promote venting.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (100) für eine elektrische Maschine, welches mit einem mit Kühlflüssigkeit (K) durchströmbaren zylindrischen Kühlmantel (140) ausgebildet ist, der mehrere in Umfangsrichtung (U) verlaufende Kühlkanäle (142) sowie einen als Verteiler fungierenden Einlassabschnitt (141) und einen als Sammler fungierenden Auslassabschnitt (143) aufweist, wobei zwischen dem Einlassabschnitt (141) und dem Auslassabschnitt (143) eine Trennwand (145) angeordnet ist, in der sich ein Bypass (146) befindet, durch den hindurch im Einlassabschnitt (141) vorhandene Gasblasen direkt zum Auslassabschnitt (143) abgeleitet werden können. Erfindungsgemäß sind die in Umfangsrichtung (U) verlaufenden Kühlkanäle (142) durch wenigstens einen querverlaufenden Entlüftungskanal (147) verbunden.

Description

Beschreibung
Gehäuse für eine elektrische Maschine mit einem sich selbst entlüftenden Kühlmantel
Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Gehäuse für eine elektrische Maschine, welches mit einem mit Kühlflüssigkeit durchströmbaren zylindrischen Kühlmantel ausgebildet ist, der mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Kühlkanäle sowie einen als Verteiler fungierenden Einlassabschnitt und einen als Sammler fungierenden Auslassabschnitt aufweist.
Unter einer elektrischen Maschine wird ein elektromechanischer Wandler verstanden, der elektrische Energie in mechanische Energie und/oder mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, wobei auch Wärme freigesetzt wird, sodass eine Kühlung erforderlich ist.
Die DE 102014204816 A1 beschreibt eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, welches einen Fluidkanal zur Führung eines Kühlflüssigkeitsstroms aufweist. Der Fluidkanal umfasst einen Einlassabschnitt, einen durch Umfangsrippen in mehrere Teilkanäle unterteilten Umfangs- bzw. Zwischenabschnitt und einen Auslassabschnitt. Zwischen dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt befindet sich ein Trennabschnitt, der mit einem Bypass ausgebildet ist. Durch diesen Bypass wird quasi eine direkte Verbindung zwischen Einlass und Auslass hergestellt. Obwohl dies in der DE 102014204816 A1 nicht beschrieben ist, ist über eine solche direkte Verbindung grundsätzlich eine Entlüftung des Einlassabschnitts denkbar, derart, dass etwaige Gasblasen, die im Einlassabschnitt vorhanden sind, durch den Bypass hindurch in den Auslassabschnitt abgeleitet werden können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, an einem betreffenden Gehäuse die Entlüftung bzw. Entlüftungsfunktion des Kühlmantels zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Gehäuse des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Gehäuses zur Kühlung einer elektrischen Maschine. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung.
Das erfindungsgemäße Gehäuse für eine elektrische Maschine, wobei es sich insbesondere um einen Elektromotor (E-Motor) und/oder Generator handelt, ist mit einem mit Kühlflüssigkeit durchströmbaren (zumindest näherungsweise) zylindrischen Kühlmantel (im Folgenden auch nur als Kühlmantel bezeichnet) ausgebildet und kann insofern auch als flüssigkeitsgekühltes Gehäuse bezeichnet werden. Der Kühlmantel weist mehrere in Umfangsrichtung (des Kühlmantels) verlaufende Kühlkanäle bzw. Umfangskanäle sowie einen als Verteiler fungierenden Einlassabschnitt, an dem die in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle beginnen bzw. von dem diese Kühlkanäle abgehen, und einen als Sammler fungierenden Auslassabschnitt, an dem die in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle enden bzw. in den diese Kühlkanäle münden, auf. Zwischen dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt ist eine Trennwand oder dergleichen angeordnet, die den Einlassabschnitt und den Auslassabschnitt voneinander trennt. In der Trennwand befindet sich (wenigstens) ein Bypass, welcher den Einlassabschnitt und den Auslassabschnitt verbindet. Durch diesen Bypass können eventuell im Einlassabschnitt vorhandene Gasblasen (der Begriff „Gasblasen“ umfasst ausdrücklich auch Luft- und Dampfblasen, sowie auch eine Gas- bzw. Dampf- oder Luftansammlung, die eine einzelne Gas-, Dampf- oder Luftblase bildet) direkt zum Auslassabschnitt abgeleitet werden. Im Weiteren können die Gasblasen dann über eine Auslassöffnung aus dem Kühlmantel ausgeleitet werden. Dieser quasi von selbst ablaufende Entlüftungsvorgang kann auch als Selbstentlüftung bezeichnet werden.
Bevorzugt ist der Bypass so in der Trennwand angeordnet, dass dieser möglichst nahe an einer Auslassöffnung im Auslassabschnitt endet und/oder auf diese Auslassöffnung gerichtet ist, sodass die aus dem Einlassabschnitt durch den Bypass abgeleiteten Gasblasen auf möglichst direktem Weg aus dem Kühlmantel ausgeleitet werden können.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle des Kühlmantels durch wenigstens einen querverlaufenden, d. h. sich quer zu den betreffenden Kühlkanälen erstreckenden, Entlüftungskanal verbunden sind. Damit ist gemeint, dass mehrere oder auch alle der in Umfangsrichtung verlaufenden bzw. umlaufenden Kühlkanäle durch einen Entlüftungskanal oder gegebenenfalls auch durch mehrere Entlüftungskanäle miteinander bzw. untereinander verbunden sind. Bevorzugt ist der wenigstens eine Entlüftungskanal einlassseitig angeordnet, d. h., dieser befindet sich bevorzugt in der Nähe des Einlassabschnitts bzw. im Anfangsbereich der umlaufenden Kühlkanäle. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich teilweise in nicht einschränkender Weise auf nur einen Entlüftungskanal. Ferner werden die Bezeichnungen „in Umfangsrichtung verlaufende Kühlkanäle“ und „umlaufende Kühlkanäle“ und „Umfangskanäle“ synonym verwendet.
In den umlaufenden Kühlkanälen können sich, insbesondere in der Nähe des Einlassabschnitts bzw. im Anfangsbereich, Gasblasen ansammeln, die sich während des Betriebs weder zum Auslassabschnitt noch zum Einlassabschnitt bewegen, sondern quasi festhängen. Versuche und Simulationen haben ergeben, dass ein Entlüftungskanal, der im betroffenen Bereich die in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle untereinander bzw. miteinander verbindet, einen positiven Effekt auf die Entlüftung der Kühlkanäle hat. Bei diesem Entlüftungskanal handelt es sich quasi um einen sich quer zu den umlaufenden Kühlkanälen erstreckenden Querkanal, der aufgrund seiner vorgesehenen Entlüftungsfunktion als Entlüftungskanal bezeichnet wird. Dieser Entlüftungskanal kann bspw. als Nut oder auch als Bohrung ausgebildet sein.
Je nach Anordnung und Ausgestaltung des Entlüftungskanals (nachfolgend werden verschiedene Ausführungsmöglichkeiten bzw. -beispiele noch näher erläutert) können sich die in einem umlaufenden Kühlkanal oder in mehreren umlaufenden Kühlkanälen ansammelnden Gasblasen durch den Entlüftungskanal hindurch direkt (d. h. auf direktem Weg) zum Einlassabschnitt und insbesondere zum Bypass bewegen bzw. zurückbewegen und/oder können sich indirekt (d. h. nicht auf direktem Weg) zum Einlassabschnitt und insbesondere zum Bypass bewegen bzw. zurückbewegen. Bei letzterem können sich die Gasblasen durch den Entlüftungskanal hindurch zu anderen Kühlkanäle bewegen bzw. werden durch den Entlüftungskanal hindurch in andere Kühlkanäle umgeleitet und können sich dort (entgegen der Strömungsrichtung der nachströmenden Kühlflüssigkeit) weiter zum Einlassabschnitt bewegen bzw. zurückbewegen (d. h. situationsabhängig suchen sich die Gasblasen quasi selbst einen günstigen Pfad zum Einlassabschnitt bzw. Bypass). Im Weiteren können die Gasblasen dann über den Bypass zum Auslassabschnitt abgleitet und von dort aus dem Kühlmantel ausgeleitet werden. (Für die Erfindung ist also die Kombination aus Bypass und Entlüftungskanal wesentlich.) Auf diese Weise gelingt während des Betriebs eine sehr effektive und nahezu vollständige Entlüftung bzw. Selbstentlüftung des Kühlmantels, wodurch lokale Überhitzungen (Hotspots) vermieden oder zumindest verringert werden. Die Entlüftung bzw.
Entlüftungsfunktion wird somit verbessert.
Bevorzugt ist eine horizontale bzw. liegende Ausrichtung des zylindrischen Kühlmantels, insbesondere verbunden mit einer horizontalen Anordnung der elektrischen Maschine im Gehäuse, vorgesehen. In Bezug auf diese horizontale bzw. liegende Ausrichtung ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Entlüftungskanal auf der strömungsabfallenden Kühlmantelseite bzw. in der strömungsabfallenden Kühlmantelhälfte, also dort, wo die Kühlflüssigkeit von oben nach unten durch die umlaufenden Kühlkanäle strömt, angeordnet ist und sich oberhalb einer horizontalen Mittelebene des Kühlmantels (quasi im zweiten Quadranten; s. u.) befindet.
In Bezug auf eine horizontale bzw. liegende Ausrichtung (s. o.) kann auch vorgesehen sein, dass der Einlassabschnitt, sowie insbesondere auch der Auslassabschnitt und die Trennwand, obenliegend, quasi im obersten Bereich, angeordnet ist/sind. Selbiges gilt insbesondere auch für den Bypass. Der Entlüftungskanal befindet sich dann unterhalb des obenliegenden Einlassabschnitts bzw. ist tiefer als der Einlassabschnitt und insbesondere oberhalb einer horizontalen Mittelebene des zylindrischen Kühlmantels angeordnet, sodass die Gasblasen in der oben erläuterten Weise zum Einlassabschnitt bzw. Bypass gelangen können.
Der Entlüftungskanal kann gerade ausgebildet sein, d. h. einen geraden Verlauf aufweisen, insbesondere derart, dass sich dieser im Wesentlichen in axialer Richtung des zylindrischen Kühlmantels bzw. parallel zur Mittelachse des zylindrischen Kühlmantels erstreckt. Der Entlüftungskanal kann allerdings, zumindest abschnittsweise, auch gekrümmt bzw. bogenförmig ausgebildet sein, d. h. einen gekrümmten bzw. bogenförmigen Verlauf aufweisen, insbesondere derart, dass sich dieser schief bzw. schräg zur Mittelachse des zylindrischen Kühlmantels erstreckt.
Der Entlüftungskanal kann sich (mit geradem oder auch zumindest abschnittsweise gekrümmtem Verlauf) zwischen den beiden axial äußersten in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanälen des zylindrischen Kühlmantels erstrecken, insbesondere derart, dass dieser quasi alle in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanälen verbindet. Dies ermöglicht eine indirekte Entlüftung der in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle, wie oben beschrieben.
Der Entlüftungskanal kann an wenigstens einem seiner Enden bzw. Entlüftungskanalenden auch direkt in den Einlassabschnitt einmünden, insbesondere in unmittelbarer Nähe des Bypasses bzw. dessen Eintrittsöffnung. Dies gelingt durch eine entsprechende Ausgestaltung des Entlüftungskanals bzw. dessen Verlaufs und/oder des Einlassabschnitts. Somit können sich die Gasblasen durch den Entlüftungskanal hindurch direkt zum Einlassabschnitt bewegen bzw. zurückbewegen. Der Entlüftungskanal kann an einem seiner Enden bzw.
Entlüftungskanalenden (quasi als gedachte Verlängerung) auch auf den Bypass bzw. dessen Eintrittsöffnung gerichtet bzw. ausgerichtet sein. Der Kühlmantel ist bevorzugt aus einem Außengehäuse (äußerer Kühlkörper) und einem Innengehäuse (innerer Kühlkörper) aufgebaut. Das Innengehäuse ist (an seiner dem Außengehäuse zugewandten Außenseite) mit Umfangsrippen und dazwischen befindlichen Umfangsnuten (welche die in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanäle bilden) ausgebildet. Bevorzugt ist auch der Entlüftungskanal am Innengehäuse ausgebildet, insbesondere in Gestalt einer die Umfangsrippen durchtrennenden bzw. die Umfangsnuten verbindenden Quernut. Die Quernut weist bevorzugt im Wesentlichen dieselbe Tiefe bzw. eine ähnliche Tiefe wie die Umfangsnuten bzw. Umfangskanäle auf, d. h., die Quernut durchtrennt bzw. durchbricht die Umfangsrippen über ihre gesamte (radiale) Höhe bis zum Nutgrund. Das Innengehäuse ist bevorzugt als einstückiges Gussteil, vorzugsweise als Metallgussteil, ausgebildet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sowohl die Umfangsrippen und Umfangsnuten als auch die Quernut gießtechnisch, d. h. urformend, erzeugt sind. Die Quernut kann auch nach der gießenden Herstellung durch spanende Bearbeitung erzeugt werden. Der Entlüftungskanal kann grundsätzlich auch als Querbohrung ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Gehäuse wird zur Kühlung einer elektrischen Maschine, die insbesondere im Gehäuse angeordnet ist, verwendet. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass mithilfe einer Pumpe ein Kühlflüssigkeitsstrom durch den Kühlmantel erzeugt wird, wobei insbesondere ein variierender Pumpendruck und/oder eine variierende Pumpenfördermenge vorgesehen sind. In Niederdruckphasen, d. h. in Phasen mit geringerem Druck (wobei auch Druckwerte von nahezu 0 bar möglich sind), können sich die Gasblasen einfacher zum Einlassabschnitt zurückbewegen bzw. zum Einlassabschnitt aufsteigen, wie erläutert. Ein variierender bzw. sich verändernder Pumpendruck und/oder eine variierende bzw. sich verändernde Pumpenfördermenge ermöglichen also eine verbesserte Entlüftung bzw. Selbstentlüftung.
Nachfolgend werden in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
Fig. 2 zeigt das Gehäuse der Fig. 1 in einer Ansicht von oben. Fig. 3 zeigt analog zur Darstellung der Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
Fig. 4 zeigt analog zur Darstellung der Fig. 1 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
Fig. 5 zeigt das Gehäuse der Fig. 1 und Fig. 2 in einer axialen Draufsicht.
Fig. 1 zeigt das Gehäuse 100 in einer der bevorzugten Einbaulage entsprechenden liegenden bzw. horizontalen Ausrichtung. Das Gehäuse 100 ist aus einem nur schematisch angedeuteten Außengehäuse 120 sowie einem schalenartigen Innengehäuse 130 aufgebaut und weist einen Innenraum 110 zur Aufnahme einer elektrischen Maschine auf. Der Innenraum 110 kann auch eine andere Form aufweisen. Zur Kühlung der im Innenraum 110 angeordneten elektrischen Maschine ist das Gehäuse 100 mit einem integrierten zylindrischen Kühlmantel 140 ausgebildet. Bei diesem Kühlmantel 140 handelt es sich um einen den Innenraum 110 im Wesentlichen vollständig umgebenden Hohlraum innerhalb des Gehäuses 100, der von Kühlflüssigkeit K durchströmt wird. Somit ist der Kühlmantel 140 genau genommen (zumindest näherungsweise) ringzylindrisch bzw. kreisringzylindrisch ausgebildet. Der Kühlmantel 140 kann bspw. einen Durchmesser von 200 mm bis 300 mm und eine axiale Länge von 100 mm bis 300 mm aufweisen.
Der Kühlmantel 140 umfasst mehrere in Umfangsrichtung U verlaufende bzw. umlaufende Kühlkanäle 142 sowie einen Einlassabschnitt 141 und einen Auslassabschnitt 143. Die umlaufenden Kühlkanäle 142 beginnen am Einlassabschnitt 141 bzw. unterhalb des Einlassabschnitts 141 und enden am Auslassabschnitt 143. Das Innengehäuse 130 ist mit Umfangsrippen 131 ausgebildet, zwischen denen sich die umlaufenden Kühlkanäle 142 in Gestalt von Umfangsnuten 132 befinden (siehe Fig. 2), wobei die Umfangsrippen 131 einen in Umfangsrichtung U versetzten Beginn aufweisen. Die Umfangsrippen 131 können eine (radiale) Höhe von 3 mm bis 5 mm aufweisen, wobei dies zugleich im Wesentlichen der (radialen) Tiefe der Umfangsnuten 132 bzw. der Kühlkanäle 142 entspricht. Zwischen dem Einlassabschnitt 141 und dem Auslassabschnitt 143 befindet sich eine schräg bzw. diagonal verlaufende Trennwand 145, die am Innengehäuse 130 als Trennsteg ausgebildet ist. Der Einlassabschnitt 141, der Auslassabschnitt 143 und die Trennwand 145 sind bezüglich der gezeigten horizontalen Einbaulage obenliegend angeordnet. Die Kühlflüssigkeit Kwird über eine Einlassöffnung bzw. -bohrung 151 in den Einlassabschnitt 141 eingeleitet und verteilt sich von dort auf alle in Umfangsrichtung U verlaufenden Kühlkanäle 142. Der Einlassabschnitt 141 fungiert somit als Verteiler. Im Einlassabschnitt 141 befinden sich mehrere als Rippen ausgebildete Strömungsleitelemente, welche die Verteilung begünstigen. Die Kühlflüssigkeit K durchströmt die umlaufenden Kühlkanäle 142 in Umfangsrichtung U und sammelt sich im Auslassabschnitt 143 an. Der Auslassabschnitt 143 fungiert somit als Sammler. Im Auslassabschnitt 143 können ebenfalls Strömungsleitelemente angeordnet sein. Die Kühlflüssigkeit Kwird über eine obenliegende Auslassöffnung bzw. -bohrung 152 aus dem Auslassabschnitt 143 ausgeleitet. Die Einlassöffnung 151 und die Auslassöffnung 152 befinden sich hier an entgegengesetzten axialen Enden des Kühlmantels 140, wobei das axiale Kühlmantelende an der Einlassöffnung 151 auch als vorderes Kühlmantelende bzw. vorderer Kühlmantelbereich und das axiale Kühlmantelende an der Auslassöffnung 152 als hinteres Kühlmantelende bzw. hinterer Kühlmantelbereich bezeichnet werden können.
Der während des Betriebs mithilfe einer Pumpe erzeugte Kühlflüssigkeitsstrom bzw. Kühlmitteldurchlauf ist in Fig. 2 durch Strömungspfeile veranschaulicht. Die Pumpenfördermenge liegt bspw. in einem Bereich von 2 l/min bis 10 l/min. Wie insbesondere in Fig. 1 zu erkennen, weist der Kühlmantel 140 eine strömungsabfallende Kühlmantelseite bzw. -hälfte auf, in der die Kühlflüssigkeit K von oben nach unten strömt, sowie eine strömungsansteigende Kühlmantelseite bzw. -hälfte, in der die Kühlflüssigkeit K von unten nach oben (bis zum Auslassabschnitt 143) strömt.
Insbesondere während Betriebspausen (d. h. bei ausgeschalter Pumpe bzw. ohne Pumpenbetrieb) können sich im obenliegenden Einlassabschnitt 141 Gasblasen ansammeln. Auch nach dem Erstbefüllen des Kühlmantels 140 mit Kühlflüssigkeit K kann sogenannte Restluft vorhanden sein, die sich im Einlassabschnitt 141 ansammelt (bei einer solchen Restluft handelt es sich quasi um eine Luftansammlung, die im Weiteren nicht von Gasblasen unterschieden wird; s. o.). Die Gasblasen können in den Betriebspausen durch eine optional in der Trennwand 145 ausgebildete Passage 148 in den Auslassabschnitt 143 abgeleitet werden (passive Entlüftung). Die Passage 148 sowie auch die Auslassöffnung 152 befinden sich in etwa an der höchsten Stelle des Kühlmantels 140. Während des folgenden Betriebs werden die im Auslassabschnitt 143 vorhandenen Gasblasen dann durch die Auslassöffnung 152 quasi abgesaugt. Eine solche Pausenentlüftung durch die Passage 148 ist bei einem Kühlmantel 140 mit der nachfolgend erläuterten Betriebsentlüftung nicht erforderlich, trotzdem kann aber optional eine solche Passage 148 vorgesehen sein (quasi als Hilfsbypass). Zur Betriebsentlüftung (womit eine aktive bzw. dynamische Entlüftung während des laufenden Pumpenbetriebs gemeint ist) ist in der Trennwand 145 ein als Nut (oder gegebenenfalls auch als Bohrung) ausgebildeter Bypass 146 angeordnet, der den Einlassabschnitt 141 mit dem Auslassabschnitt 143 verbindet. Dieser Bypass 146 kann eine Breite von 1 mm bis 3 mm aufweisen. Durch diesen Bypass 146 können Gasblasen direkt (d. h. nicht über die Kühlkanäle 142) zum Auslassabschnitt 143 abgeleitet werden. Der Bypass 146 befindet sich am hinteren Kühlmantelende im hintersten Abschnitt der Trennwand 145 oberhalb des letzten umlaufenden Kühlkanals 142. Außerdem verläuft der Bypass 146 im Wesentlichen in Umfangsrichtung U und/oder schräg nach oben, um einen Luftauftriebseffekt auszunutzen. Der Bypass 146 bzw. dessen Austrittsöffnung ist auf die Auslassöffnung 152 im Auslassabschnitt 143 gerichtet, sodass die aus dem Einlassabschnitt 141 abgeleiteten Gasblasen auf möglichst direktem Weg aus dem Kühlmantel 140 ausgeleitet werden. Dieser Entlüftungsvorgang kann auch als Selbstentlüftung bezeichnet werden.
Eine Entlüftung bzw. Selbstentlüftung während des Betriebs, d. h. eine Betriebsentlüftung, wird allerdings dadurch erschwert, dass die Gasblasen von der strömenden Kühlflüssigkeit K in die umlaufenden Kühlkanäle 142 gedrückt werden. Einerseits können diese Gasblasen aufgrund von Auftriebseffekten die in Umfangsrichtung U verlaufenden Kühlkanäle 142 nicht in Richtung des Auslassabschnitts 143 durchlaufen. Andererseits können diese Gasblasen aufgrund von nachströmender bzw. nachfließender Kühlflüssigkeit K nicht oder nur erschwert in den Einlassabschnitt 141 aufsteigen. Dies führt dazu, dass die Gasblasen quasi in den umlaufenden Kühlkanälen 142 festhängen, insbesondere unterhalb des Einlassabschnitts 141, wovon nur einzelne oder alle Kühlkanäle 142 betroffen sein können.
Zur Verbesserung der Betriebsentlüftung ist daher vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung U verlaufenden Kühlkanäle 142 durch einen querverlaufenden Entlüftungskanal 147 verbunden sind, wobei der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Entlüftungskanal 147 einlassseitig, d. h. in einem dem Einlassabschnitt 141 zugewandten Anfangsbereich der umlaufenden Kühlkanäle 142, angeordnet ist (selbiges gilt für den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Entlüftungskanal 147). Der Entlüftungskanal 147 befindet sich unterhalb des Einlassabschnitts 141 und oberhalb der horizontalen Mittelebene H des zylindrischen Kühlmantels 140 (wie nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 5 noch näher erläutert).
Der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Entlüftungskanal 147 ist als eine gerade, sich in axialer Richtung des zylindrischen Kühlmantels 140 bzw. parallel zu dessen Mittelachse M erstreckende Nut bzw. Quernut ausgebildet (quasi eine querverlaufende Entlüftungsnut), welche alle Umfangsrippen 131 auf einer Linie in gleicher vertikaler Höhe durchtrennt bzw. durchkreuzt und alle umlaufenden Kühlkanäle 142 verbindet, d. h., der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 bildet Durchbrüche durch die Umfangsrippen 131. Der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 kann in Umfangsrichtung U eine Breite von bis zu 10 mm aufweisen, wobei die Breite (in Umfangsrichtung U) insbesondere dem Ein- bis Vierfachen der axialen Länge des jeweiligen Durchbruchs bzw. der Dicke der jeweiligen Umfangsrippe 131 entspricht.
Bezüglich der Längserstreckung bzw. des Kanalverlaufs können die beiden Enden des Entlüftungskanals bzw. der Quernut 147 als vorderes Entlüftungskanalende (das quasi dem vorderen Kühlmantelende zugewandt ist) und als hinteres Entlüftungskanalende (das quasi dem hinteren Kühlmantelende zugewandt ist) bezeichnet werden. Der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 kann auch kürzer ausgebildet sein, sodass dieser nicht alle umlaufenden Kühlkanäle 142 verbindet. Anstatt eines einzelnen Entlüftungskanals bzw. einer einzelnen Quernut 147 können auch mehrere Entlüftungskanäle bzw. Quernuten vorgesehen sein, die in Axialrichtung des Kühlmantels 140 und/oder in Umfangsrichtung des Kühlmantels 140 zueinander versetzt sind. Der Entlüftungskanal 147 kann im Übrigen auch als Querbohrung ausgebildet sein.
Bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 zwischen den beiden axial äußersten Kühlkanälen 142 (am vorderen und hinteren Kühlmantelende). Das hintere Entlüftungskanalende befindet sich im hinteren Kühlmantelbereich unterhalb des Bypasses 146 bzw. dessen Eintrittsöffnung. Der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 bewirkt indirekt durch Umleiten von Gasblasen eine Entlüftung der Kühlkanäle 142 bzw. deren Anfangsbereiche in Richtung des Einlassabschnitts 141, wie oben beschrieben. (Ungeachtet dessen kann zwischen den Umfangsrippen 131 des Innengehäuses 130 und der Innenumfangsfläche des Außengehäuses 120 eine sogenannte Spaltleckage vorhanden sein, die jedoch keine gezielte Entlüftung ermöglicht. Selbiges gilt für eine Spaltleckage an der Trennwand 145.)
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Einlassabschnitt 141 und der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass der Entlüftungskanal 147 direkt in den Einlassabschnitt 141 mündet bzw. zum Einlassabschnitt 141 führt, ohne alle umlaufenden Kühlkanäle 142 zu verbinden. Das hintere Entlüftungskanalende befindet sich in der Nähe des Bypasses 146. Der Entlüftungskanal 147 bildet quasi einen zusätzlichen Strömungspfad, der ein direktes Aufsteigen bzw. Zurückbewegen der Gasblasen in den Einlassabschnitt 141 bzw. zum Bypass 146 ermöglicht oder zumindest begünstigt. Mit anderen Worten: Der Entlüftungskanal 147 ermöglicht oder zumindest begünstigt während des Betriebs eine Gasblasenbewegung in Richtung des Einlassabschnitts 141 bzw. Bypasses 146.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Einlassabschnitt 141 und der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass das hintere Entlüftungskanalende quasi auf den Bypass 146 bzw. dessen Eintrittsöffnung ausgerichtet ist, wobei auch hier nicht alle umlaufenden Kühlkanäle 142 verbunden sind. Der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 ist gekrümmt bzw. bogenförmig ausgebildet und erstreckt sich abschnittsweise schräg zur Mittelachse M. Der Entlüftungskanal bzw. die Quernut 147 kann aber auch gerade ausgebildet sein. Wie auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bildet der Entlüftungskanal 147 quasi einen zusätzlichen Strömungspfad, der ein direktes Aufsteigen bzw. Zurückbewegen der Gasblasen in den Einlassabschnitt 141 bzw. zum Bypass 146 ermöglicht oder zumindest begünstigt.
Fig. 5 zeigt das Innengehäuse 130 des Gehäuses 100 aus Fig. 1 und Fig. 2 in einer axialen Draufsicht mit der in Fig. 2 angegebenen Blickrichtung D. Die horizontale Mittelebene ist mit H und die vertikale Mittelebene ist mit V bezeichnet. Die Durchströmung der Kühlkanäle 142 des Kühlmantels 140 mit Kühlflüssigkeit K erfolgt bezüglich der gezeigten axialen Draufsicht gegen den Uhrzeigersinn (-UZS) entsprechend dem Richtungspfeil U für die Umfangsrichtung. Der Kühlmantel 140 kann in vier Quadranten eingeteilt werden, die sich jeweils im 90°-Bogen zwischen den Mittelebenen erstrecken und gemäß gängiger Konvention (bezüglich eines Koordinatensystems) als erster Quadrant Q1 , zweiter Quadrant Q2, dritter Quadrant Q3 und vierter Quadrant Q4 bezeichnet werden können. Die Einlassöffnung bzw. -bohrung 151 befindet sich im ersten Quadranten Q1 etwa auf einer 2 Uhr-Position, kann jedoch auch tiefer oder höher angeordnet sein. Die Auslassöffnung bzw. -bohrung 152 befindet sich quasi zwischen dem ersten Quadranten Q1 und dem zweiten Quadranten Q2 auf einer 12 Uhr-Position (also an der höchsten Stelle). Selbiges gilt analog für die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Der Entlüftungskanal 147 befindet sich auf der strömungsabfallenden Kühlmantelseite bzw. -hälfte (s. o.) zwischen der vertikalen Mittelebene V und der horizontalen Mittelebene H, also im zweiten Quadranten Q2, der auch als Sektor von 9 Uhr bis 12 Uhr beschrieben werden kann. Selbiges gilt analog für die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiele In diesem Bereich befinden sich während des Betriebs, insbesondere nach einer vorausgehenden Betriebspause, die meisten Gasblasen (aufgrund eines Kräftegleichgewichts zwischen Auftriebskraft und Druckkraft der nachströmenden bzw. in die umlaufenden Kühlkanäle 142 einströmenden Kühlflüssigkeit K), wie oben beschrieben. Der Bypass 146 und der Entlüftungskanal 147 ermöglichen während des Betriebs (d. h. bei eingeschalteter Pumpe) eine Entlüftung bzw. Selbstentlüftung des Kühlmantels 140 im zweiten Quadranten Q2, wie oben erläutert. Wie oben beschrieben, kann ein variierender Pumpendruck bzw. eine variierende Pumpenfördermenge die Entlüftung begünstigen.
Die in den Figuren gezeigten und vorausgehend erläuterten Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der Erfindung variierbar. Insbesondere können die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele übergreifend auch zu weiteren Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
100 Gehäuse
110 Innenraum
120 Außengehäuse
130 Innengehäuse
131 Umfangsrippen
132 Umfangsnuten
140 Kühlmantel
141 Einlassabschnitt
142 Kühlkanäle
143 Auslassabschnitt
145 Trennwand
146 Bypass
147 Entlüftungskanal (Quernut)
148 Passage (Hilfsbypass)
151 Einlassöffnung
152 Auslassöffnung
D axiale Draufsicht
H horizontale Mittelebene
K Kühlflüssigkeit
M Mittelachse
Q1 erster Quadrant
Q2 zweiter Quadrant
Q3 dritter Quadrant
Q4 vierter Quadrant
U Umfangsrichtung
V vertikale Mittelebene

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse (100) für eine elektrische Maschine, welches mit einem mit Kühlflüssigkeit (K) durchströmbaren zylindrischen Kühlmantel (140) ausgebildet ist, der mehrere in Umfangsrichtung (U) verlaufende Kühlkanäle (142) sowie einen als Verteiler fungierenden Einlassabschnitt (141) und einen als Sammler fungierenden Auslassabschnitt (143) aufweist, wobei zwischen dem Einlassabschnitt (141) und dem Auslassabschnitt (143) eine Trennwand (145) angeordnet ist, in der sich ein Bypass (146) befindet, durch den hindurch im Einlassabschnitt (141) vorhandene Gasblasen direkt zum Auslassabschnitt (143) abgeleitet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung (U) verlaufenden Kühlkanäle (142) durch wenigstens einen querverlaufenden Entlüftungskanal (147) verbunden sind.
2. Gehäuse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine horizontale Anordnung der elektrischen Maschine im Gehäuse (100) und eine damit einhergehende horizontale Ausrichtung des zylindrischen Kühlmantels (140) vorgesehen ist, wobei sich der Entlüftungskanal (147) auf der strömungsabfallenden Kühlmantelseite oberhalb der horizontalen Mittelebene (H) befindet.
3. Gehäuse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (147) gerade ausgebildet ist.
4. Gehäuse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (147) gekrümmt ausgebildet ist.
5. Gehäuse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Entlüftungskanal (147) zwischen den beiden axial äußersten in Umfangsrichtung (U) verlaufenden Kühlkanälen (142) erstreckt.
6. Gehäuse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (147) an einem seiner Enden direkt in den Einlassabschnitt (141) mündet und/oder auf den Bypass (146) gerichtet ist.
7. Gehäuse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Kühlmantel (140) durch ein Außengehäuse (120) und ein Innengehäuse (130), welches Umfangsrippen (131) und dazwischen befindliche Umfangsnuten (132) aufweist, aufgebaut ist, wobei der Entlüftungskanal (147) am Innengehäuse (130) als eine die Umfangsnuten (132) verbindende Quernut ausgebildet ist.
8. Gehäuse (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (130) als einstückiges Gussteil, insbesondere Metallgussteil, ausgebildet ist, wobei sowohl die Umfangsrippen (131) und Umfangsnuten (132) als auch die Quernut (147) gießtechnisch erzeugt sind.
9. Gehäuse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (146) in der Trennwand (145) auf eine Auslassöffnung (152) im Auslassabschnitt (143) gerichtet ist.
10. Verwendung eines Gehäuses (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Kühlung einer elektrischen Maschine, wobei mithilfe einer Pumpe ein Kühlflüssigkeitsstrom durch den zylindrischen Kühlmantel (140) erzeugt und dabei der Pumpendruck und/oder die Pumpenfördermenge variiert werden.
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