WO2012079752A2 - Verfahren zur herstellung eines elektromotorgehäuseteilrohlings und elektromotorgehäuseteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektromotorgehäuseteilrohlings und elektromotorgehäuseteil Download PDF

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    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/14—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes molded

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electric motor housing part blank with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an electric motor housing part having the features of the preamble of claim 5.
  • drives of automotive vehicles are realized by specially adapted electric motors. If this is the main drive of the automotive vehicle, in particular of a purely electrically driven vehicle, the electric motor is usually in a continuous operation, so that the optimized temperature of the main drive is of central importance, since significantly the efficiency of the electric motor is affected by temperature changes ,
  • Such electric motors commonly used for the purpose of tempering have cooling by means of a cooling fluid, preferably a cooling liquid.
  • Current-carrying parts, such as the stator part and the rotor part are surrounded by a cooling jacket, in which the cooling fluid flows through a structure of cooling lines.
  • a cooling jacket is provided as an insertion element for the substantially tubular interior of the electric motor housing, in which the stator part and rotor part of the electric motor are received in the assembly.
  • the insertion element abuts directly on the inner wall of the tubular interior. It is typically pressed in for attachment.
  • the cooling jacket in each case has a structure of cooling lines in a specific embodiment.
  • the possible variations of the embodiments are limited in terms of their geometry and / or topology by the manufacturing methods used, such as turning, milling, extruded profile production and the like, in particular with regard to the level of detail, the complexity or the fundamental group of the structure.
  • the achievable heat dissipation can not be significantly increased within the scope of optimization measures, and as a result the efficiency of the electric motor can not be increased beyond an upper limit.
  • cooling lines can be provided directly in an electric motor housing part.
  • cooling lines are created in a cast electric motor housing part by forming channel-like bores or recesses in the part
  • Electric motor housing part are introduced.
  • the object of the present invention is to provide an electric motor housing with a structure of cooling lines with high cooling capacity.
  • This object is achieved by a method for producing a
  • the inventive method for producing an electric motor housing part blank comprises at least the following steps, in particular in this immediate or indirect, supplemented by optionally further steps sequence:
  • a mold which is essentially the outer contour of the electric motor housing part blank is provided.
  • a casting core of a foundry core material is placed in the casting mold before a light metal melt is poured.
  • the casting core at least partially represents a structure of cooling lines, in particular interconnected or mutually fluidly connected cooling lines in the electric motor housing part blank by occupying a volume range within the total volume in the mold and prevents light metal melt enters this volume range.
  • Electric motor housing part blank is removed from the mold.
  • the component obtainable or obtained by casting is generally referred to, at least initially as an electric motor housing part blank, irrespective of whether or not further processing steps, in particular a fine machining, are required in order to obtain the electric motor housing part.
  • the electric motor housing part is preferably a part for an electric motor of an automotive vehicle, which serves as the main drive of the vehicle.
  • the cooling lines are in fluid communication with each other in particular.
  • the cooling lines preferably have uniform cross sections. Through the cooling lines, a cooling fluid, also referred to as a cooling medium, flow.
  • the structure of cooling lines in particular allows a closed run of the cooling fluid from at least one inlet to at least one outlet.
  • the structure can also be described as a pattern, order, arrangement,
  • the casting can preferably be done by gravity casting, alternatively in die casting.
  • a casting core is used to represent or maintain a cavity in one of the
  • the casting core is destructible and may in particular be a sand core or a salt core.
  • the casting core may consist of a binder-provided sand or of a salt.
  • the light metal melt may be in a semi-solid or semi-solid state.
  • the light metal melt may have a solid content or a solid phase content.
  • the light metal melt can be cast as a semi-solid cast slurry, in particular, with a non-dendritic, preferably globulitic solid phase fraction.
  • the light metal melt may be fluid, in particular flowable, liquid, pulpy, muddy, doughy or pasty.
  • the light metal melt can reach a temperature below the liquidus temperature has been cooled.
  • the processed molten metal melt may be thixotropic.
  • the light metal melt may in particular have globulitic and / or non-dendritic solids, for example spheroidal or ellipsoidal solids, in the liquid phase portion.
  • the casting core has a corresponding strength so that it is not damaged during casting of the light metal melt, and on the other hand, the casting core must be destructible for demolding, so the strength must be reduced ,
  • an electric motor housing part blank is created, in which a good heat transfer or heat exchange can be achieved. In this way, as a consequence, the heat dissipation and the performance of an electric motor can be significantly increased.
  • a constant and / or optimized cooling can significantly extend the life of the electric motor.
  • Cooling lines flowing through cooling fluid can be achieved.
  • the inventive method is particularly flexible adaptable to the concrete
  • the casting core material in particular a sand material or a salt material
  • the sand of the casting core in a simple manner mechanically or the salt of the casting core by dissolving in a solvent, preferably water, are removed.
  • a solvent preferably water
  • an organic core binder or an inorganic core binder can be used for bonding the foundry sand to a casting core.
  • An inorganic core binder is preferred insofar as a relatively low environmental impact results.
  • a casting core is provided with a structure of cooling ducts comprising a plurality of
  • the structure of cooling ducts includes a plurality of branches and orifices of individual cooling ducts. Ah, one
  • Branch point run more than two ways, preferably three ways together.
  • the cooling fluid flows turbulently through the cooling lines. Due to the turbulences, a mixing of the cooling fluid takes place, so that its heat capacity in comparison to a laminar flowing cooling fluid whose
  • Boundary layer is heated, better usable.
  • Alloys having such a composition can be advantageously processed and, as a function of the specific constituents and their proportions, have the material parameters, such as strength, required for the application.
  • agch is an electric motor housing part for a
  • Electric motor comprising a stator and a rotor part, with an interior for receiving the electric motor.
  • the electric motor housing part according to the invention has a structure of cooling lines, in particular of interconnected cooling lines.
  • the electric motor housing part is a part of the outer housing of the electric motor.
  • the structure of cooling ducts can be found in particular in a wall-like section of the
  • Electric motor housing part are located. Specifically, the structure of cooling lines can be arranged in an outer wall of the electric motor housing part according to the invention.
  • an integrated cooled electric motor housing portion is provided according to the invention, so that the total number of individual parts to be assembled is reduced with the advantage of a simplified assembly process. Furthermore, a cost-effective solution compared to an assembly is achieved to realize a cooled electric motor housing. Also, a male part to be accommodated in the interior omitted, so that in principle the electric motor can be made smaller. Among other things can This saves weight, so that a higher range of the motor vehicle powered by the electric motor or an experience higher driving dynamics can be realized.
  • Cooling lines of the electric motor housing part on a plurality of branch points the structure of cooling ducts includes a plurality of branches and orifices of individual cooling ducts.
  • the cooling fluid flows turbulently through the cooling lines. Due to the turbulence mixing of the cooling fluid takes place, so that its heat capacity is better usable compared to a laminar flowing cooling fluid whose boundary layer is heated.
  • Cooling lines in a honeycomb-forming structure also referred to as a honeycomb structure, or in a structure comprising a grid, also referred to as a lattice structure, for example, a cross structure or Jägerzaun Modell to arrange.
  • the structure of cooling lines can extend at least partially, preferably completely circumferentially, around the interior of the electric motor housing part receiving the electric motor.
  • Electric motor housing part with one or more of the features described in this illustration made of an electric motor housing part blank,
  • the electric motor housing part according to the invention is a part of an electric motor housing for an electric motor of an automotive vehicle, which is the main drive of the vehicle.
  • the automobile vehicle may be a hybrid vehicle or (preferably) a pure electric vehicle, that is, a vehicle free of combustion engines.
  • the vehicle is preferably a
  • Wheeled vehicle a trackless land vehicle, a passenger vehicle and / or a commercial vehicle.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for producing a
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of a casting core for illustrating the structure of cooling lines in the electric motor housing part
  • Figure 3 is a view of a preferred embodiment of an inventive
  • Electric motor housing part with a cast-in structure of cooling lines
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for producing an electric motor housing part blank.
  • a mold for the chill casting is provided in a first step 10.
  • the casting mold has a shape which essentially corresponds to the outer contour of the
  • a light metal melt here by way of example the alloy AISM OMg, is filled into the casting mold.
  • Light metal melt in the mold is in a step 18 of
  • Electric motor housing part blank removed from the mold. Subsequently, in a step 20, the sand, the G gokernmaterial, mechanically removed from the electric motor housing blanks by shaking and shaking, so-called coring. Optionally, the electric motor housing part blank is finely processed in a subsequent step, so that a finished electric motor housing part is available for assembly.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of a casting core 30 which reserves a space in the cast volume of the electric motor housing part 22 (see also the description part referring to FIG. 3) for the structure of cooling lines 28.
  • the structure of cooling ducts 28 includes a regular arrangement of branching points 34, so that a uniform network of cooling ducts in a honeycomb structure 32 results. In other words, the honeycomb pattern is repeated in the circumferential direction to effect the most uniform distribution of the cooling fluid.
  • the structure of cooling lines extends
  • the casting core additionally comprises an inlet 36 with cuboidal distribution line and a concealed in this view drain 38 with cuboid manifold.
  • the casting core used according to the invention has a structure which is also during the
  • Casting is dimensionally stable.
  • G confusekernmaterial an inorganic bonded sand is preferably used, so that only small odor-disturbing gas emissions occur during casting.
  • the concrete shape of the casting core is not only optimized for the subsequent application of the cooling lines, but at the same time also designed such that the G confusekernmaterial after casting easily and residue minimized, preferably residue can be removed (coring).
  • FIG. 3 is a view of a preferred embodiment of an electric motor housing part 22 according to the invention with a cast-in structure of cooling lines 28, with the tubular part shown on the right in FIG. 3 being cut away.
  • the material used for the electric motor housing part 22 is the alloy AISM OMg.
  • Electric motor housing part 22 has an outer wall 26 shown cut open, which defines an inner space 24.
  • outer wall 26 is a structure of
  • Cooling lines 28 The structure completely revolves around the interior 24, so that a
  • Flushing of the electric motor to be accommodated in the interior 24 can be achieved by 360 degrees full angle.
  • a not shown here stator part of the electric motor is pressed in the assembly, so that a high heat transfer from the stator to the outer wall 26 and thus to the structure of cooling lines 28 can take place.
  • the concrete height of the outer wall 28 correlates to the length of the stator.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings beschrieben, welches wenigstens die folgenden Schritte umfasst: Eine Gießform, welche im Wesentlichen die Außenkontur des Elektromotorgehäuseteilrohlings darstellt, wird bereitgestellt (10). Ein Gießkern aus einem Gießkernmaterial, insbesondere aus einem mit Bindemittel versehenen Sand oder einem Salz, wird in die Gießform eingelegt (14), bevor eine Leichtmetallschmelze eingefüllt (16) wird. Dabei stellt der Gießkern (30) wenigstens teilweise eine Struktur von Kühlleitungen (28) im Elektromotorgehäuseteilrohling dar. Die Leichtmetallschmelze wird in die Gießform eingefüllt (16). Der verfestigte Elektromotorgehäuseteilrohling wird aus der Gießform entnommen (18). Es ist ein Elektromotorgehäuseteil (22) für einen Elektromotor, der einen Statorteil und einen Rotorteil umfasst, mit einem Innenraum (24) zur Aufnahme des Elektromotors, und einer Struktur von Kühlleitungen (28) erhältlich. Durch das Eingießen der Kühlstruktur wird ein Elektromotorgehäuseteilrohling geschaffen, in welchem ein guter Wärmeübergang erreicht wird. Auf diese Weise kann in Konsequenz die Wärmeabfuhr und die Leistungsfähigkeit eines Elektromotors signifikant gesteigert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings und Elektromotorgehäuseteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Elektromotorgehäuseteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5.
Im zunehmenden Maße werden Antriebe von automobilen Fahrzeugen durch speziell angepasste Elektromotoren realisiert. Handelt es sich dabei um den Hauptantrieb des automobilen Fahrzeugs, insbesondere eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, steht der Elektromotor in der Regel in einem Dauerlaufbetrieb, so dass der optimierten Temperierung des Hauptantriebs eine zentrale Bedeutung zukommt, da maßgeblich der Wirkungsgrad des Elektromotors durch Temperaturänderungen beeinflusst wird. Derartig zum Einsatz gelangende Elektromotoren weisen verbreitet zum Zweck der Temperierung eine Kühlung mittels eines Kühlfluides, bevorzugt einer Kühlflüssigkeit, auf. Stromführende Teile, wie Statorteil und Rotorteil, sind mit einem Kühlmantel umgeben, in welchem das Kühlfluid eine Struktur von Kühlleitungen durchströmt.
In praktikablen Ausführungsformen eines als Hauptantrieb eines Fahrzeugs verwendeten Elektromotors ist ein Kühlmantel als Einschubelement für den im wesentlichen tubusförmigen Innenraum des Elektromotorgehäuses, in welchem Statorteil und Rotorteil des Elektromotors im Zusammenbau aufgenommen werden, vorgesehen. Das Einschubelement liegt unmittelbar an der Innenwand des tubusförmigen Innenraums an. Zur Befestigung wird es typischerweise eingepresst. Der Kühlmantel weist jeweils eine Struktur von Kühlleitungen in einer bestimmten Ausgestaltung auf. Prinzipiell sind die Variationsmöglichkeiten der Ausgestaltungen allerdings hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder Topologie durch die eingesetzten Fertigungsverfahren, wie Drehen, Fräsen, Strangpressprofilherstellung und dergleichen, insbesondere bezüglich des Detaillierungsgrades, der Komplexität oder der Fundamentalgruppe der Struktur, begrenzt. Dadurch ist die erreichbare Wärmeabfuhr nicht im Rahmen von Optimierungsmaßnahmen signifikant steigerbar und in der Folge kann der Wirkungsgrad des Elektromotors nicht über eine obere Grenze hinaus erhöht werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Im Dokument DE 10 2009 036 466 A1 ist die zu der beschriebenen Vorgehensweise alternative Realisierung eines Kühlwassermantels für einen Elektroantrieb eines automobilen Fahrzeuges dadurch erreicht, dass ein Zwischenraum durch Anordnen eines Innengehäuses in einem Außengehäuse geschaffen wird, so dass im besagten Zwischenraum eine Kühlwasserströmung aufgebaut werden kann. Innengehäuse und Außengehäuse sind durch eine Vielzahl von Stegen aneinander abgestützt.
Darüber hinaus sind bereits Maßnahmen beschrieben worden, wie Kühlleitungen direkt in einem Elektromotorgehäuseteil vorgesehen werden können. Beispielsweise im Dokument US 5,084,642 wird beschrieben, dass Kühlleitungen in ein gegossenes Elektromotorgehäuseteil dadurch geschaffen werden, dass kanalartige Bohrungen oder Ausnehmungen in das
Elektromotorgehäuseteil eingebracht werden.
Das Dokument JP 8-19218 A zeigt Kühlleitungen in einem Elektromotorgehäuse mit
Strömungsleitelementen, Rippen und dergleichen, so dass die Kühlleistung gesteigert werden kann.
Des Weiteren wird im Dokument WO 97/44882 A1 eine Flüssigkeitskühlung für eine elektrische Maschine beschrieben, welche Rohre in einem Gehäuse der elektrischen Maschine nutzt. Die Kühlkanäle werden mit dem durch Gießen oder Sintern hergestellten Gehäuse in einem
Arbeitsgang gefertigt, indem die Rohre vor dem Gießen oder Sintern in die Gießform eingelegt werden. Zur Realisierung eines geschlossenen Kreislaufs der Kühlflüssigkeit durch
mäanderförmige Verbindung der Rohre werden die Seiten des Motorgehäuses abgedeckt. Darüber hinaus können noch ein ringförmiger Kühlkanal, gebildet durch ein ringförmiges Rohr, und zur Innenkühlung der elektrischen Maschine noch Kühlrippen vorgesehen sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektromotorgehäuse mit einer Struktur von Kühlleitungen mit hoher Kühlkapazität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines
Elektromotorgehäuseteilrohlings mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings umfasst wenigstens die folgenden Schritte, insbesondere in dieser unmittelbaren oder mittelbaren, durch gegebenenfalls weitere Schritte ergänzten Reihenfolge: Eine Gießform, welche im Wesentlichen die Außenkontur des Elektromotorgehäuseteilrohlings darstellt, wird bereitgestellt. Ein Gießkern aus einem Gießkernmaterial wird in die Gießform eingelegt, bevor eine Leichtmetallschmelze eingefüllt wird. Dabei stellt der Gießkern wenigstens teilweise eine Struktur von Kühlleitungen, insbesondere von miteinander verbundenen oder von miteinander in fluidischer Verbindung stehenden Kühlleitungen, im Elektromotorgehäuseteilrohling dar, indem er einen Volumenbereich innerhalb des Gesamtvolumens in der Gießform belegt und verhindert, dass Leichtmetallschmelze in diesen Volumenbereich gelangt. Die
Leichtmetallschmelze wird in die Gießform eingefüllt. Der verfestigten
Elektromotorgehäuseteilrohling wird aus der Gießform entnommen.
Das durch Gießen erhältliche beziehungsweise erhaltene Bauteil wird im Allgemeinen, zumindest zunächst als Elektromotorgehäuseteilrohling bezeichnet, unabhängig davon, ob noch weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere eine Feinbearbeitung, erforderlich ist oder nicht, um das Elektromotorgehäuseteil zu erhalten. Das Elektromotorgehäuseteil ist bevorzugt ein Teil für einen Elektromotor eines automobilen Fahrzeugs, der als Hauptantrieb des Fahrzeugs dient. Die Kühlleitungen stehen insbesondere miteinander in fluidischer Verbindung. Bevorzugt weisen die Kühlleitungen gleichmäßige Querschnitte auf. Durch die Kühlleitungen kann ein Kühlfluid, auch als Kühlmedium bezeichnet, strömen. Die Struktur von Kühlleitungen ermöglicht insbesondere einen geschlossenen Lauf des Kühlfluids von wenigstens einem Zulauf zu wenigstens einem Ablauf. Die Struktur kann auch als Muster, Ordnung, Anordnung,
Zusammenhang oder Zusammenfügung bezeichnet werden.
Das Gießen kann bevorzugt im Kokillenguss, alternativ dazu im Druckguss erfolgen. Ein Gießkern dient der Darstellung oder Erhaltung eines Hohlraums in einem von der
Leichtmetallschmelze auszufüllenden Volumen des zu gießenden Bauteils. Der Gießkern ist zerstörbar und kann insbesondere ein Sandkern oder ein Salzkern sein. Anders gesagt, der Gießkern kann aus einem mit Bindemittel versehenen Sand oder aus einem Salz bestehen.
In einer Gruppe von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich die Leichtmetallschmelze in einen halbfesten oder halbflüssigen Zustand (semi-solid Zustand) befinden. Anders gesagt, die Leichtmetallschmelze kann einen Festkörperanteil oder einen Festphasenanteil aufweisen. Die Leichtmetallschmelze kann als ein halbfester Gießbrei, insbesondere, mit einem nicht-dendritischen, bevorzugt globulitischen Festphasenanteil, vergossen werden. Die Leichtmetallschmelze kann fluid, insbesondere fließfähig, flüssig, breiig, schlammig, teigig oder pastös, sein. Die Leichtmetallschmelze kann auf eine Temperatur unter die Liquidus-Temperatur abgekühlt worden sein. Die verarbeitete Leichtmetallschmelze kann thixotrop sein. Die Leichtmetallschmelze kann insbesondere globulitische und/oder nichtdendritische Festkörper, beispielsweise sphäroide oder ellipsoide Festkörper, im flüssigen Phasenanteil aufweisen.
Beim Druckguss und/oder beim Einsatz einer halbfesten Leichtmetallschmelze ist zu beachten, dass einerseits der Gießkern eine entsprechende Festigkeit aufweist, damit er beim Gießen der Leichtmetallschmelze nicht beschädigt wird, und dass anderseits der Gießkern zum Entformen zerstörbar sein muss, also die Festigkeit reduzierbar sein muss.
Durch ein direktes Eingießen der Kühlstruktur wird ein Elektromotorgehäuseteilrohling geschaffen, in welchem ein guter Wärmeübergang oder Wärmeaustausch erreicht werden kann. Auf diese Weise kann in Konsequenz die Wärmeabfuhr und die Leistungsfähigkeit eines Elektromotors signifikant gesteigert werden. Eine konstante und/oder optimierte Kühlung kann die Lebensdauer des Elektromotors deutlich verlängern. Durch das Vorsehen einer Vielzahl von Kühlleitungen kann eine der Lage der Kühlleitungen entsprechende Verteilung des die
Kühlleitungen durchströmenden Kühlfluids erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders flexibel adaptierbar auf die konkrete
Anwendung eines bestimmten zu fertigenden Elektromotorgehäuseteilrohlings, da der Gießkern in einer großen Variationsbreite hinsichtlich der Geometrie und/oder der Topologie der Struktur von Kühlleitungen hergestellt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass mittels eines Gießkerns eine Struktur mit einem vergleichsweise erhöhten Detaillierungsgrad, einer erhöhten Komplexität oder einer erweiterten Fundamentalgruppe, insbesondere mit einem größeren topologischen Zusammenhang, realisiert werden kann. Auf diese Weise ist eine deutlich verbesserte Kühlung, sogar in bestimmten Ausführungsformen optimierte Kühlung ermöglicht.
Es ist bevorzugt, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren das Gießkernmaterial, insbesondere ein Sandmaterial oder ein Salzmaterial, aus dem Elektromotorgehäuseteilrohling nach dem Entnehmen aus der Gießform entfernt wird. Nach der Entnahme ist der erhaltene Rohling einfacher handhabbar, insbesondere kann der Sand der Gießkerns auf einfache Weise mechanisch beziehungsweise das Salz des Gießkerns durch Auflösen in einem Lösemittel, bevorzugt Wasser, entfernt werden. Zur Bindung des Formsandes zu einem Gießkern kann ein organischer Kernbinder oder ein anorganischer Kernbinder genutzt werden. Ein anorganischer Kernbinder ist insoweit bevorzugt, als eine vergleichsweise geringe Umweltbelastung resultiert. In einer Gruppe von bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gießkern mit einer Struktur von Kühlleitungen bereitgestellt, die eine Vielzahl von
Verzweigungspunkten aufweist. Anders gesagt, die Struktur von Kühlleitungen umfasst eine Vielzahl von Abzweigungen und Mündungen einzelner Kühlleitungen. Ah einem
Verzweigungspunkt laufen mehr als zwei Wege, bevorzugt drei Wege zusammen. |n anderen Worten, an einem Verzweigungspunkt gibt es mindestens eine Abzweigung beziehungsweise eine Mündung eines (bevorzugt genau eines) ersten Weges in einen zweiten Weg. Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Kühlfluid turbulent durch die Kühlleitungen strömt. Aufgrund der Verwirbelungen erfolgt eine Durchmischung des Kühlfluids, so dass dessen Wärmekapazität im Vergleich zu einem laminar strömenden Kühlfluid, dessen
Grenzschicht erwärmt wird, besser nutzbar ist.
Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, im erfindungsgemäßen Verfahren eine
Magnesiumlegierung oder einer Aluminiumlegierung als Leichtmetall für die
Leichtmetallschmelze zu verwenden. Legierung mit derartiger Zusammensetzung lassen sich vorteilhaft verarbeiten und weisen in Funktion der konkreten Bestandteile und deren Anteile die für die Anwendung erforderlichen Werkstoffparameter, wie Festigkeit, auf.
Im Zusammenhang der Erfindung steht agch ein Elektromotorgehäuseteil für einen
Elektromotor, der einen Statorteil und einen Rotorteil umfasst, mit einem Innenraum zur Aufnahme des Elektromotors. Das erfindungsgemäße Elektromotorgehäuseteil weist eine Struktur von Kühlleitungen, insbesondere von miteinander verbundenen Kühlleitungen auf.
Das Elektromotorgehäuseteil ist ein Teil des äußeren Gehäuses des Elektromotors. Die Struktur von Kühlleitungen kann sich insbesondere in einem wandartigen Abschnitt des
Elektromotorgehäuseteils befinden. Konkret kann die Struktur von Kühlleitungen in einer Außenwand des erfindungsgemäßen Elektromotorgehäuseteils angeordnet sein.
In , vorteilhafter Weise wird erfindungsgemäß ein integriertes gekühltes Elektromotorgehäuseteil geschaffen, so dass die Gesamtzahl der zusammenzubauenden Einzelteile mit dem Vorteil eines vereinfachten Montageprozesses verringert wird. Des Weiteren ist eine im Vergleich zu einem Zusammenbau kostengünstige Lösung erreicht, ein gekühltes Elektromotorgehäuse zu realisieren. Auch kann ein in den Innenraum aufzunehmendes Einschubteil entfallen, so dass grundsätzlich der Elektromotor kleiner dimensioniert werden kann. Unter anderem kann dadurch Gewicht gespart werden, so dass eine höhere Reichweite des vom Elektromotor angetriebenes automobilen Fahrzeugs oder eine erlebbar höhere Fahrdynamik realisierbar ist.
In einer besonders bevorzugten Gruppe von Ausführungsformen weist die Struktur von
Kühlleitungen des Elektromotorgehäuseteils eine Mehrzahl von Verzweigungspunkten auf. Mit anderen Worten, die Struktur von Kühlleitungen umfasst eine Vielzahl von Abzweigungen und Mündungen einzelner Kühlleitungen. Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Kühlfluid turbulent durch die Kühlleitungen strömt. Aufgrund der Verwirbelungen erfolgt eines Durchmischung des Kühlfluids, so dass dessen Wärmekapazität im Vergleich zu einem laminar strömenden Kühlfluid, dessen Grenzschicht erwärmt wird, besser nutzbar ist. In der Praxis hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenigstens einen Teil der
Kühlleitungen in einer Wabenformen umfassenden Struktur, auch kurz als Wabenstruktur bezeichnet, oder in einer ein Gitter umfassenden Struktur, auch kurz als Gitterstruktur bezeichnet, zum Beispiel einer Kreuzstruktur oder Jägerzaunstruktur, anzuordnen.
Darüber hinaus oder alternativ dazu kann die Struktur von Kühlleitungen sich wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig umlaufend um den den Elektromotor aufnehmenden Innenraum des Elektromotorgehäuseteils erstrecken.
In einer Gruppe von besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das
Elektromotorgehäuseteil mit einem oder mehreren der in dieser Darstellung beschriebenen Merkmalen gefertigt aus einem Elektromotorgehäuseteilrohling,
welches in einem Verfahren mit einem oder mehreren in dieser Darstellung beschriebenen Schritten hergestellt wurde.
In für die Praxis besonders bedeutender Anwendung handelt es sich beim erfindungsgemäßen Elektromotorgehäuseteil um einen Teil eines Elektromotorgehäuses für einen Elektromotor eines automobilen Fahrzeugs, welcher den Hauptantrieb des Fahrzeugs darstellt. Das automobile Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug oder (bevorzugt) ein reines Elektrofahrzeug, also ein verbrennungskraftmaschinenfreies Fahrzeug sein. Das Fahrzeug ist bevorzugt ein
Radfahrzeug, ein gleisloses Landfahrzeug, ein Personenfahrzeug und/oder ein Nutzfahrzeug.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen: Figur 1 ein Ablaufdiagramm einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines
Elektromotorgehäuseteilrohlings,
Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Gießkerns zur Darstellung der Struktur von Kühlleitungen im Elektromotorgehäuseteil, und
Figur 3 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Elektromotorgehäuseteils mit einer eingegossenen Struktur von Kühlleitungen.
Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings. In einem ersten Schritt 10 wird eine Gießform für den Kokillenguss bereitgestellt. Die Gießform weist eine Formgebung auf, welche im Wesentlichen die Außenkontur des
Elektromotorgehäuseteilrohlings dargestellt. Es wird ein Gießkern aus einem mit
anorganischem Bindemittel verfestigten Sand in einem Schritt 12 bereitgestellt und in einem nachfolgenden Schritt 14 in die Gießform eingelegt, wobei der Gießkern erfindungsgemäß eine Struktur von Kühlleitungen im Elektromotorgehäuseteilrohling mit einer Vielzahl von
Verzweigungspunkten darstellt (siehe dazu auch den sich auf die Figur 2 beziehenden
Beschreibungsteil). In folgenden Schritt 16 wird eine Leichtmetallschmelze, hier beispielhaft die Legierung AISM OMg, in die Gießform eingefüllt. Nach ausreichender Verfestigung der
Leichtmetallschmelze in der Gießform wird in einem Schritt 18 der
Elektromotorgehäuseteilrohling aus der Gießform entnommen. Anschließend wird in einem Schritt 20 der Sand, das Gießkernmaterial, aus dem Elektromotorgehäuseteilrohlings mechanisch durch Rütteln und Schütteln entfernt, sogenanntes Entkernen. Gegebenenfalls wird der Elektromotorgehäuseteilrohling noch in einem nachfolgenden Schritt fein bearbeitet, so dass ein fertiges Elektromotorgehäuseteil für den Zusammenbau zur Verfügung steht.
Die Figur 2 stellt eine Ausführungsform eines Gießkerns 30 dar, welcher für die Struktur von Kühlleitungen 28 einen Raum im gegossenen Volumen des Elektromotorgehäuseteils 22 (siehe dazu auch den sich auf die Figur 3 beziehenden Beschreibungsteil) reserviert. Die Struktur von Kühlleitungen 28 umfasst eine regelmäßige Anordnung von Verzweigungspunkten 34, so dass ein gleichmäßiges Netz von Kühlkanälen in einer Wabenstruktur 32 resultiert. Anders gesagt, das Wabenmuster wiederholt sich in Umfangsrichtung, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kühlfluids zu bewirken. Die Struktur von Kühlleitungen erstreckt sich
vollumfänglich im Wesentlichen tubusförmig. Die einzelnen benachbarten Spalten von Waben sind zueinander versetzt angeordnet, während sich die Anordnung von zwei benachbarten Spalten von Waben in Umfangsrichtung wiederholt. Durch die Wabenstruktur ist eine gute Verwirbelung des Kühlfluids gegeben. Die turbulente Strömung führt zu einem vergleichsweise besseren Wärmeübergang. Gleichzeitig wird ein möglichst geringer Druckverlust, begrenzt auf maximal 50 mbar Verlust, erreicht. Des Weiteren umfasst der Gießkern zusätzlich einen Zulauf 36 mit quaderförmiger Verteilleitung und einen in dieser Ansicht verdeckt liegenden Ablauf 38 mit quaderförmiger Sammelleitung.
Der erfindungsgemäß genutzte Gießkern hat eine Struktur, die auch während des
Gießvorgangs formstabil ist. Als Gießkernmaterial wird bevorzugt ein anorganisch gebundener Sand genutzt, so dass nur geringe geruchsstörende Gasemissionen beim Gießen auftreten. Die konkrete Formgestaltung des Gießkerns ist nicht nur optimiert für die spätere Anwendung der Kühlleitungen, sondern ist gleichzeitig auch derart ausgeführt, dass das Gießkernmaterial nach dem Gießen problemlos und rückstandsminimiert, bevorzugt rückstandsfrei entfernt werden kann (Entkernen).
Die Figur 3 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromotorgehäuseteils 22 mit einer eingegossenen Struktur von Kühlleitungen 28, wobei der in der Figur 3 rechts gezeigte tubusförmige Teil aufgeschnitten dargestellt ist. Als Werkstoff für das Elektromotorgehäuseteil 22 gelangt die Legierung AISM OMg zum Einsatz. Das
Elektromotorgehäuseteil 22 weist eine aufgeschnitten dargestellte Außenwand 26 auf, welche einen Innenraum 24 definiert. In der Außenwand 26 befindet sich eine Struktur von
Kühlleitungen 28. Die Struktur umläuft den Innenraum 24 vollumfänglich, so dass eine
Umspülung des im Innenraum 24 aufzunehmenden Elektromotors um 360 Grad Vollwinkel erreicht werden kann. In den Innenraum 24 wird im Zusammenbau ein hier nicht gezeigter Statorteil des Elektromotors eingepresst, so dass eine hohe Wärmeübertragung von Statorteil auf die Außenwand 26 und somit zur Struktur von Kühlleitungen 28 erfolgen kann. Die konkrete Höhe der Außenwand 28 korreliert zur Länge des Stators. Bezugszeichenliste
Schritt des Bereitstellens einer Gießform
Schritt des Bereitstellens eines Gießkerns
Schritt des Einlegens des Gießkerns
Schritt des Einfüllens einer Leichtmetallschmelze
Schritt des Entnehmens aus der Gießform
Schritt des Entfernen des Gießkernmaterials
Elektromotorgehäuseteil
Innenraum
Außenwand
Struktur von Kühlleitungen
Gießkern
Wabenstruktur
Verzweigungspunkt
Zulauf
Ablauf

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings, umfassend die Schritte:
Bereitstellen (10) einer Gießform, welche im Wesentlichen die Außenkontur des
Elektromotorgehäuseteilrohlings darstellt,
Einfüllen (16) einer Leichtmetallschmelze in die Gießform,
Entnehmen (18) des verfestigten Elektromotorgehäuseteilrohlings aus der Gießform, gekennzeichnet durch
Einlegen (14) eines Gießkerns (30) aus einem Gießkernmaterial in die Gießform vor dem Einfüllen der Leichtmetallschmelze, wobei der Gießkern (30) wenigstens teilweise eine Struktur von Kühlleitungen (28) im Elektromotorgehäuseteilrohling darstellt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings gemäß Ansprucn 1 , gekennzeichnet durch
Entfernen (20) des Gießkernmaterials aus dem Elektromotorgehäusetenruhling nach dem Entnehmen (18) aus der Gießform.
3. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings gemäß Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
Bereitstellen (12) eines Gießkerns mit einer Struktur von Kühlleitungen (28), die eine Vielzahl von Verzweigungspunkten (34) aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotorgehäuseteilrohlings gemäß einem der
vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
Verwenden einer Magnesiumlegierung oder einer Aluminiumlegierung als Leichtmetall für die Leichtmetallschmelze.
5. Elektromotorgehäuseteil (22) für einen Elektromotor, der einen Statorteil und einen Rotorteil umfasst, mit einem Innenraum (24) zur Aufnahme des Elektromotors,
gekennzeichnet durch
eine Struktur von Kühlleitungen (28).
6. Elektromotorgehäuseteil (22) gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur von Kühlleitungen in einer Außenwand (26) des Elektromotorgehäuseteils (22) angeordnet ist.
7. Elektromotorgehäuseteil (22) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur von Kühlleitungen (28) eine Mehrzahl von Verzweigungspunkten (34) aufweist.
8. Elektromotorgehäuseteil (22) gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Teil der Kühlleitungen in einer Wabenformen umfassenden Struktur (32) oder in einer ein Gitter umfassen Struktur angeordnet ist.
9. Elektromotorgehäuseteil (22) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur von Kühlleitungen (28) sich wenigstens teilweise umlaufend um den den Elektromotor aufnehmenden Innenraum (24) des Elektromotorgehäuseteils (22) erstreckt.
10. Elektromotorgehäuseteil (22) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, gefertigt aus einem
Elektromotorgehäuseteilrohling,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotorgehäuseteilrohling in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wurde.
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