WO2016165865A1 - Fluidgekühltes gehäuse für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine - Google Patents

Fluidgekühltes gehäuse für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine Download PDF

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WO2016165865A1
WO2016165865A1 PCT/EP2016/053920 EP2016053920W WO2016165865A1 WO 2016165865 A1 WO2016165865 A1 WO 2016165865A1 EP 2016053920 W EP2016053920 W EP 2016053920W WO 2016165865 A1 WO2016165865 A1 WO 2016165865A1
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housing
sealing
outer part
inner part
sealing element
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PCT/EP2016/053920
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Inventor
Stephan Geise
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/061—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with positioning means
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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    • F16J15/022—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material
    • F16J15/024—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity
    • F16J15/025—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity and with at least one flexible lip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/062—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium

Definitions

  • the invention relates to a Geographical Componentig constructed, leak-free housing with fluid cooling for an electrical machine and an electric machine with such a housing.
  • electrical machines are often installed with a metal casting housing and / or a combination of cast metal housing and plastic components exposed under the vehicle.
  • the housing of the electric machine can connect the drive unit, protect the electrical machine from external influences and shield the electrical machine via the metal casting housing to a
  • At least one cooling channel for fluid cooling of the electrical machines is often formed in the housing. If the housing is made with the cooling channel in a casting process, e.g. with lost cores, is usually no
  • the housing is usually used
  • Sealing elements for example, in sealing grooves, installed in the housing.
  • the sealing grooves are often introduced by an additional insert and / or a mechanical machining in the housing.
  • DE 10 2010 008 584 AI describes a drive unit with a double-walled housing, wherein a metal casing surface equipped with separating webs is surrounded by a plastic housing, so that between the metal casing surface and the Plastic housing a cooling channel is formed.
  • the drive unit further has an integrated sealing portion for sealing the cooling channel.
  • Embodiments of the present invention may advantageously enable a fluid-cooled, leak-free, and inexpensive to produce
  • a housing for an electric machine which has a cup-shaped housing inner part and a cup-shaped housing outer part, which is made with plastic and which encloses the housing inner part at least partially and / or sheathed. Furthermore, the housing has at least one sealing element. Between the housing outer part and the housing inner part, at least one cooling channel for fluid cooling of the electric machine is formed, and the housing inner part has on an end face of the housing inner part a protruding from the end face projection.
  • the cooling channel may in particular be formed substantially from plastic.
  • the sealing element surrounds the projection annularly and is received between the housing inner part and the housing outer part.
  • the housing according to the invention is characterized in particular by the fact that the sealing element has an anchor region, which is completely encapsulated by the plastic of the housing outer part for anchoring the sealing element in the housing outer part, that the sealing element has a first sealing region which sealingly seals the cooling channel at the end face the housing inner part rests, and that the sealing element has a second sealing area for sealing the projection of the housing inner part relative to the housing outer part.
  • the anchor region of the sealing element can be integrated during an injection molding process to produce the housing outer part in the housing outer part and / or at least partially anchored therein without the need for another process step, such as forming a groove in the exterior of the housing.
  • the housing can therefore without mechanical rework after the injection molding process and / or without the use of an additional groove insert, such as an O-ring as
  • the housing inner part may be made of metal, e.g. in the form of a steel pot and / or a steel sheet jacket, be formed.
  • the housing inner part can in principle also be made of plastic, a composite material and / or another suitable material.
  • the housing made with plastic outer part can expand more than the housing inner part.
  • the housing outer part can thereby move relative to the housing inner part, wherein the
  • the housing outer part can move from the housing inner part of different extent, such as due to temperature increase and / or swelling, stress-free and / or leak-free.
  • the protrusion formed on the end face of the housing inner part may, for example, designate an angled area of the housing inner part and / or an extension projecting from the end face.
  • the projection may extend parallel and / or coaxially to a longitudinal axis of the housing and be designed to enclose and / or to receive a shaft of the electric machine in an annular manner.
  • the cooling channel may, for example, extend along a lateral surface of the housing in the longitudinal extension direction of the housing and / or along the end face of the housing inner part in the radial direction of the housing.
  • the cooling channel can also extend, for example, spirally around the jacket surface of the housing and / or around the housing inner part and at least over a partial region of the end face of the housing inner part.
  • the cooling channel may be formed meander-shaped.
  • the housing may have a plurality of cooling channels, which may be mutually connected or insulated against each other.
  • the cooling channel may be formed exclusively of plastic at least in a partial area and / or at least in a partial area in one Interspace between the housing inner part and the housing outer part may be formed, wherein optionally also between the housing inner part and the
  • Housing outer part arranged other components of the housing, such as dividers, can be used to form the cooling channel.
  • the shoulder of the anchor region may be rounded, oval, elliptical, triangular, cuboidal, cubic, trapezoidal, polygonal and / or any other shape at least in a partial region. According to one embodiment of the invention, at least a portion of the
  • the V-shape of the paragraph may be advantageous because such a contour reliably and / or without
  • Lunker is surrounded by plastic and / or can be encapsulated.
  • the first sealing region projects into
  • the first sealing region is configured as a sealing lip, wherein the sealing lip for sealing the cooling channel in a direction transverse to the longitudinal direction of the housing of one of the end face of the housing inner part opposite surface of the housing outer part abragend between the end face of the housing inner part and the opposite surface of the housing outer part is received sealingly.
  • Sealing lip or the first sealing region transverse to a normal vector of the end face and / or the opposite surface protrude from the housing outer part and / or from the anchor region and rotate the projection.
  • the sealing lip can be as it were folded or folded in the direction of the lateral surface of the housing or in the opposite direction.
  • a sealing surface provided by the first sealing region can advantageously be increased and the cooling channel can be reliably sealed off.
  • the second sealing region projects transversely to the longitudinal direction of the housing from the housing outer part, wherein the second sealing region sealingly on the projection or sealingly on a
  • Projection abuts ring-shaped enclosing insert of the housing.
  • the second sealing region can thus sealing between the projection and one of the
  • the second sealing region can thus advantageously improve a sealing function of the sealing element and / or provide additional sealing of the inner part of the housing relative to the outer housing part.
  • the sealing element can additionally be compressed so that a sealing function and / or a sealing surface can be increased. According to one embodiment of the invention, this is the sealing element
  • the sealing element can be made of any suitable elastomer.
  • the housing outer part is made with a thermoset material and / or a thermoplastic material.
  • the housing exterior may be injection molded using an epoxy resin based material, a phenolic molded compound (PF) material and / or a bulk molding compound material (BMC). Such materials may in particular have sufficient robustness, resistance and / or temperature resistance.
  • the housing outer part is made of a thermoset material which is mixed with solid particles and / or metal fibers.
  • the thermoset material may contain 30-80% by volume, preferably 50-70% by volume, of solid particles, e.g. Boron nitride, aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide particles, be added.
  • solid particles e.g. Boron nitride, aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide particles
  • metal fibers such as e.g. Copper, aluminum, silver or a combination thereof.
  • thermoset material Increased tensile strength of the thermoset material and on the other hand, the electrical machine can be advantageously shielded against electromagnetic fields. Furthermore, a thermal conductivity of the thermoset material mixed with solid particles and / or metal fibers can be increased in comparison to pure thermoset material, so that heat emitted by the electrical machine can be dissipated efficiently via the housing and the cooling channel.
  • the housing inner part is made of metal, e.g. made of steel. This can advantageously a stability and a
  • the electric machine such as a motor or generator, having a housing as described above and below.
  • the electric machine may have a stator and a rotor rotatably mounted relative to the stator, which may be connected to a shaft rotatably about.
  • Another aspect of the invention may relate to a method of manufacturing a housing as described above and described below. It should be understood that some of the possible features and advantages of the housing are described herein with respect to different embodiments. A person skilled in the art will recognize that the features can be suitably combined, adapted or replaced in order to arrive at further embodiments of the invention.
  • Fig. 1A shows a longitudinal section through a housing according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1B shows a detail view of a portion of the housing of Fig. 1A.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate process steps for a method of manufacturing a package according to one embodiment of the invention.
  • FIG 3 shows a detailed view of a longitudinal section through part of a housing according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate process steps for a method of manufacturing a housing according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1A shows a longitudinal section through a housing 10 for an electric machine according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1B shows a detailed view of a portion 11 of the housing 10 of Fig. 1A.
  • the housing 10 has a pot-shaped housing inner part 12 made of metal, which may be designed as a sheet steel housing.
  • the housing 10 has a pot-shaped and injection molded with plastic housing outer part 14, which is arranged coaxially to the housing inner part 12 and this at least partially surrounds and / or sheathed.
  • the housing outer part 14 may be made of thermoplastic and / or thermosetting material.
  • the material of the housing outer part 14 may be mixed with solid particles and / or with metal fibers to increase a tensile strength and a thermal conductivity and to shield electromagnetic fields.
  • the housing outer part 14 is screwed to a connection side 13 of the housing 10 with the housing inner part 12.
  • the housing outer part 14 and the housing inner part 12 can be screwed exclusively on the connection side 13.
  • connection side 13 can, for example, designate an open side of the housing 10, via which an electrical machine can be introduced into the housing 10 and via which the housing 10 can be fastened approximately to a body and / or a transmission of a motor vehicle.
  • the housing outer part 14 has a flange 15, which rotates the housing 10 on the connection side 13 along a circumference of the housing 10.
  • mounting recesses 17 are introduced, which extend from the connection side 13 ago in the longitudinal direction 16 of the housing 10 at least partially in the flange 15.
  • the fastening recesses 17 can be equipped approximately with threaded sleeves 19, by means of which the housing 10, e.g. can be attached to a motor vehicle.
  • the housing 10 has at least one cooling channel 18, which is formed between the housing inner part 12 and the housing outer part 14.
  • the cooling channel 18 is formed for discharging generated by the electric machine heat flows through with a suitable coolant 20, for example, water or a water-glycol mixture.
  • the cooling channel 18 extends along a lateral surface 24 of the housing inner part 12 in the longitudinal extension direction 16 of the housing 10. Further, the cooling channel 18 extends to an end face 22 of the housing inner part 12 in the radial direction of the housing 10.
  • Umlenknuten 25 for deflecting the coolant 20, so that the cooling channel 18 can meander along the lateral surface 24 and the end face 22 extend.
  • the housing 10 may further include an inlet for introducing the coolant 20 into the cooling passage 18 and an outlet for discharging the coolant 20 from the cooling passage 18.
  • the housing inner part 12 has on the end face 22 on a channel-like and / or cylindrical projection 26, which from the end face 22 in
  • the projection 26 may extend coaxially and / or parallel to a longitudinal axis of the housing 10.
  • the projection 26 is in particular designed to receive a shaft of the electric machine.
  • the projection 26 forms an angled portion 27 of the
  • Housing inner part 12 on which at least partially the housing outer part 14 may be supported.
  • a sealing element 28 is arranged in the angled region 27, which surrounds the projection 26 annularly and / or surrounds and which between the housing inner part 12 and the
  • Housing outer part 14 is added.
  • the sealing element 28 is made of thermosetting, solidified liquid silicone (LSR) and / or synthetic rubber, such as EPDM and / or EPM. As can be seen in the detail view of FIG. 1B, the sealing element 28 has a
  • Anchor region 30, which completely of the plastic of the housing outer part 14 is encapsulated, so that the sealing element 28 is at least partially embedded in the housing outer part 14 and held therein or fixed. Furthermore, the sealing element 28 has a first sealing region 32, which rests sealingly against the end face 22 of the housing inner part 12 for sealing the cooling channel 18, and a second sealing region 34 which sealingly bears against an outer surface 29 of the projection 26.
  • the first sealing region 32 protrudes substantially in the longitudinal direction 16 of the housing 10 from the housing outer part 14 and is sealingly between the
  • the second sealing region 34 projects transversely to the longitudinal direction 16 of the housing, e.g. orthogonal, from the housing outer part 14 and is sealingly received between the outer surface 29 of the projection 26 and an opposite surface 31 of the housing outer part 14, so that the housing inner part 12 is sealed relative to the housing outer part 14.
  • the second sealing region 34 can therefore protrude from the housing outer part 14 approximately orthogonally to the first sealing region 32.
  • the anchor region 30 of the sealing element 28 has a shoulder 38, which is designed to be V-shaped, at least in a partial region, so that the anchor region 30 can reliably and completely be enveloped by the plastic of the housing outer part 14 during production of the housing 10. Between the shoulder 38 and the first sealing region 32 and the second sealing region 34 is in the radial direction of the housing 10 on both sides of the sealing element 28 each one
  • Sealing element 28 is anchored in the housing outer part.
  • the sealing element 28 also has an extension 42 which is opposite to the second sealing region 34 in the radial direction of the housing 10 and is also completely encapsulated by the plastic of the housing outer part 14. If the housing 10 heats up, for example as a result of the power loss of the electrical machine, this can be essentially made of plastic
  • Housing outer part 14 more than the housing made of metal housing 12 extend.
  • the housing outer part 14 can thereby move relative to the housing inner part 12. Since the sealing element 28 is firmly anchored by the at least partially V-shaped shoulder 38 in the plastic of the housing outer part 14, it can be moved with. At the same time, when the temperature increases, the sealing element 28 can expand more than the housing outer part 14 and thus increase the sealing effect, so that leaks and / or leakage of the coolant 20 from the housing 10 can be avoided.
  • sealing element 28 is at least partially encapsulated during the injection molding of the housing outer part 14, the sealing element 28 does not have to be retrofitted, as a result of which assembly processes and / or assembly errors can be reduced.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate process steps for a method of manufacturing a housing 10 according to one embodiment of the invention. Unless otherwise described, the housing of FIGS. 2A and 2B may have the same elements and features as the housing of FIGS. 1A and 1B.
  • the specially made-up sealing element 28 for example made of LSR, EPDM or EPM, in which tempered to about 150 ° C to 180 ° C.
  • Injection mold 41 molded with a fine film section 43 via a sprue 45.
  • a parting plane 47 of the injection mold 41 is opened and the similar to an O-ring shaped sealing element 28 can be removed from the mold by an ejector 49.
  • the sprue 45 can be separated by a punching edge or externally.
  • Housing tool 51 for the housing outer part 14 is positioned on a provided in the housing tool 51 Kavticiansabsatz 53 in a rectangular area. If the housing outer part 14 is made of thermosetting plastic, a mold temperature of the housing tool 51 may be about 140 ° C to 170 ° C. When a thermoplastic is used, the temperature may be between about 100 ° C and 140 ° C. At these temperatures, the sealing element 28 does not melt, but only expands and becomes soft. About the film editing is the
  • the emphasis is activated. Since the softened sealing element 28 is close to the gate, the emphasis on outer surfaces of the sealing element can act up to 4 seconds and compress it. With the amount of emphasis, which can reach up to 1000 bar, thus a bias for the subsequent shoring on the
  • Housing inner part 12 can be adjusted. After a predetermined curing time, the housing outer part 14 is ejected by ejector and about one
  • FIG. 3 shows a detail view of a longitudinal section through a part of a housing 10 according to an embodiment of the invention, for example according to the embodiment according to FIG.
  • the part shown in FIG. 3 corresponds to the region of the housing 10 shown in FIG. 1B.
  • the housing 10 shown in FIG. 3 may have the same elements and features as the housings 10 of the preceding figures.
  • the first density region 32 is designed as the circumferential projection 26 of the circumferential sealing lip 33.
  • the sealing lip 33 protrudes transversely to the longitudinal direction 16 of the housing 10 from the end face 22 of the housing inner part 12 opposite surface 36 of the
  • sealing lip 33 is folded radially outward and / or folded, so that the sealing lip 33 sealing between the
  • End face 22 and the surface 36 is received.
  • a gap between the housing inner part 12 and housing outer part 14 can be increased or decreased.
  • the follower sealing lip 33 such gap changes can be compensated and the coolant 20 can be retained.
  • Housing inner part 12 should in an area which with the sealing lip 33 in
  • Touch contact is, have a low roughness, so that the sealing lip 33 is not worn too much.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate process steps for a method of manufacturing a housing 10 according to one embodiment of the invention. Unless otherwise described, the method illustrated in FIGS. 4A and 4B may be the same
  • the sealing element 28 can be removed from the mold after a predetermined curing time and can be inserted into a groove 57 of the housing tool 51 with the sealing lip 33 folded over.
  • a vacuum is applied and by sealing the pressing on a boundary of the groove 57 sealing lip 33 and the second sealing portion 34, the sealing element 28 is sucked and thus firmly positioned in the housing tool 51 and the plastic of the housing outer part 14 can be injected.
  • Fig. 5 shows a sectional view of a part of a housing 10 according to a
  • the housing 10 of FIG. 5 may have the same elements and features as those in FIG. 5
  • the housing inner part 12 in a region 60 which is arranged between the end face 22 and the projection 26, designed step-shaped.
  • the region 60 can thus, as it were, designate a step or a shoulder of the housing inner part 12, the second sealing region 34 of the sealing element 28 sealingly abutting against the region 60 or the step.
  • the region 60 can serve approximately for positioning the sealing element 28.
  • the anchor region 30 and / or the shoulder 38 of the sealing element 28 is configured cuboidal at least in a partial area.
  • the first and second sealing region 32, 34 of the sealing element 28 is received in a receiving groove 64 of the housing outer part 14.
  • the housing outer part 14 between the end face 22 of the housing inner part 12 opposite surface 36 and the projection 26 opposite surface 31 has an inclined surface 62, which transverse to
  • the inclined surface 62 may be e.g. be advantageous in terms of compression of the sealing element 28 during a sliding of the housing outer part 14 on the housing inner part 12.
  • Fig. 6 shows a sectional view of a part of a housing 10 according to a
  • the housing 10 of FIG. 6 may have the same elements and features as the housing 10 shown in previous Figures.
  • an insert 66 which surrounds the projection 26 annular and on which the second
  • the insert 66 may be made of plastic or metal, for example, and serve in particular for positioning the sealing element 28 in the receiving groove 64 of the housing outer part 14.

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Abstract

Es wird ein Gehäuse (10) für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Gehäuse (10) vorgeschlagen. Das Gehäuse(10) weist ein topfförmiges Gehäuseinnenteil (12), ein topfförmiges Gehäuseaußenteil (14), welches mit Kunststoff gefertigt ist und welches das Gehäuseinnenteil (12) zumindest teilweise umschließt, und ein Dichtelement (28) auf, wobei zwischen dem Gehäuseaußenteil (14) und dem Gehäuseinnenteil (12) wenigstens ein Kühlkanal (18) ausgebildet ist, und wobei das Gehäuseinnenteil (12) an einer Stirnfläche (22) eine Auskragung (26) aufweist. Das Dichtelement (28) umläuft die Auskragung (26) ringförmig und ist zwischen dem Gehäuseinnenteil (12) und dem Gehäuseaußenteil (14) aufgenommen. Das Gehäuse (10) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Dichtelement (28) einen Ankerbereich (30) aufweist, welcher zur Verankerung des Dichtelements (28) in dem Gehäuseaußenteil (14) vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils (14) umspritzt ist. Dadurch können Leckagen etwa bei temperaturbedingter Ausdehnung des Gehäuses (10) vermieden werden.

Description

Beschreibung
Fluidgekühltes Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein mehrkomponentig aufgebautes, leckagefreies Gehäuse mit Fluidkühlung für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Gehäuse.
Stand der Technik
In aktuellen Kraftfahrzeugen mit elektrischen Antriebseinheiten werden elektrische Maschinen häufig mit einem Metallgussgehäuse und/oder einer Kombination von Metallgussgehäuse und Kunststoffbauteilen unterhalb des Fahrzeugs freiliegend verbaut. Das Gehäuse der elektrischen Maschine kann dabei die Antriebseinheit verbinden, die elektrische Maschine vor äußeren Einflüssen schützen und die elektrische Maschine über das Metallgussgehäuse abschirmen, um eine
elektromagnetische Verträglichkeit der Antriebseinheit zu steigern.
Ferner ist in dem Gehäuse häufig wenigstens ein Kühlkanal zur Fluidkühlung der elektrischen Maschinen ausgebildet. Wenn das Gehäuse mit dem Kühlkanal in einem Gussprozess hergestellt ist, z.B. mit verlorenen Kernen, ist in der Regel kein
Dichtungssystem zum Abdichten des Kühlkanals erforderlich. Wird der Kühlkanal dagegen aus mehreren Bauteilen ausgebildet, so sind in die Gehäuse meist
Dichtungselemente, beispielsweise in Dichtungsnuten, im Gehäuse verbaut. Die Dichtungsnuten werden dabei häufig durch ein zusätzliches Einlegeteil und/oder eine mechanische Zerspanung in das Gehäuse eingebracht. Ein Ausbilden der
Dichtungsnuten etwa während eines Spritzgießprozesses zum Herstellen der
Kunststoffbauteile des Gehäuses ist in der Regel nicht möglich, da die Dichtungsnuten meistens radial verlaufen und einen Hinterschnitt erzeugen würden.
Die DE 10 2010 008 584 AI beschreibt eine Antriebseinheit mit einem doppelwandigen Gehäuse, wobei eine mit Trennstegen bestückte Metallmantelfläche von einem Kunststoffgehäuse umgeben ist, so dass zwischen der Metallmantelfläche und dem Kunststoffgehäuse ein Kühlkanal ausgebildet ist. Die Antriebseinheit weist ferner einen integrierten Dichtabschnitt zum Abdichten des Kühlkanals auf.
Die DE 198 48 246 AI offenbart ein Thermoplastteil mit einer Elastomerdichtung, welche in eine in dem Thermoplastteil ausgebildete Nut eingespritzt wird.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein fluidgekühltes, leckagefreies und kostengünstig herstellbares
Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Gehäuse bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse für eine elektrische Maschine vorgeschlagen, welches ein topfförmiges Gehäuseinnenteil und ein topfförmiges Gehäuseaußenteil aufweist, welches mit Kunststoff gefertigt ist und welches das Gehäuseinnenteil zumindest teilweise umschließt und/oder ummantelt. Weiter weist das Gehäuse wenigstens ein Dichtelement auf. Zwischen dem Gehäuseaußenteil und dem Gehäuseinnenteil ist wenigstens ein Kühlkanal zur Fluidkühlung der elektrischen Maschine ausgebildet, und das Gehäuseinnenteil weist an einer Stirnfläche des Gehäuseinnenteils eine von der Stirnfläche abragende Auskragung auf. Der Kühlkanal kann insbesondere im Wesentlichen aus Kunststoff ausgebildet sein. Weiter umläuft das Dichtelement die Auskragung ringförmig und ist zwischen dem Gehäuseinnenteil und dem Gehäuseaußenteil aufgenommen. Das erfindungsgemäße Gehäuse zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Dichtelement einen Ankerbereich aufweist, welcher zur Verankerung des Dichtelements in dem Gehäuseaußenteil vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils umspritzt ist, dass das Dichtelement einen ersten Dichtbereich aufweist, welcher zum Abdichten des Kühlkanals dichtend an der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils anliegt, und dass das Dichtelement einen zweiten Dichtbereich zum Abdichten der Auskragung des Gehäuseinnenteils gegenüber dem Gehäuseaußenteil aufweist.
Der Ankerbereich des Dichtelements kann während eines Spritzgießprozess zui Herstellen des Gehäuseaußenteils in das Gehäuseaußenteil integriert und/oder zumindest teilweise darin verankert werden, ohne dass ein weiterer Prozessschritt, wie z.B. ein Ausbilden einer Nut in dem Gehäuseaußenteil, nötig wäre. Das Gehäuse kann daher ohne mechanische Nacharbeit nach dem Spritzgießprozess und/oder ohne Verwendung eines zusätzlichen Nut-Einlegeteils, etwa eines O-Ringes als
Dichtelement, kostengünstig in wenigen Prozessschritten produziert werden.
Das Gehäuseinnenteil kann etwa aus Metall, z.B. in Form eines Stahltopfes und/oder eines Stahlblechmantels, ausgebildet sein. Das Gehäuseinnenteil kann jedoch grundsätzlich auch aus Kunststoff, einem Verbundwerkstoff und/oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein. Insbesondere wenn das Gehäuseinnenteil aus
Metall gefertigt ist, kann sich bei Erwärmen des Gehäuses das mit Kunststoff gefertigte Gehäuseaußenteil mehr ausdehnen als das Gehäuseinnenteil. Das Gehäuseaußenteil kann sich dabei relativ zum Gehäuseinnenteil verschieben, wobei sich das
Dichtelement aufgrund der Verankerung im Gehäuseaußenteil mit verschiebt, so dass in vorteilhafter Weise Leckagen vermieden werden können. Mit anderen Worten kann sich das Gehäuseaußenteil bei vom Gehäuseinnenteil unterschiedlicher Ausdehnung, etwa aufgrund von Temperaturerhöhung und/oder Quellung, spannungsfrei und/oder leckagefrei verschieben. Die an der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils ausgebildete Auskragung kann beispielsweise einen abgewinkelt ausgestalteten Bereich des Gehäuseinnenteils und/oder einen von der Stirnfläche abragenden Fortsatz bezeichnen. Die Auskragung kann sich parallel und/oder koaxial zu einer Längsachse des Gehäuses erstrecken und dazu ausgeführt sein, eine Welle der elektrischen Maschine ringförmig zu umschließen und/oder aufzunehmen.
Der Kühlkanal kann sich beispielsweise entlang einer Mantelfläche des Gehäuses in Längserstreckungsrichtung des Gehäuses und/oder entlang der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils in radialer Richtung des Gehäuses erstrecken. Der Kühlkanal kann sich jedoch auch beispielsweise spiralförmig um die Mantelfläche des Gehäuses und/oder um das Gehäuseinnenteil sowie zumindest über einen Teilbereich der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils erstrecken. Der Kühlkanal kann mäanderförmig ausgebildet sein. Ferner kann das Gehäuse eine Mehrzahl von Kühlkanälen aufweisen, welche untereinander verbunden oder isoliert gegeneinander ausgebildet sein können. Weiter kann der Kühlkanal zumindest in einem Teilbereich ausschließlich aus Kunststoff ausgebildet sein und/oder zumindest in einem Teilbereich in einem Zwischenraum zwischen Gehäuseinnenteil und Gehäuseaußenteil ausgebildet sein, wobei gegebenenfalls auch zwischen dem Gehäuseinnenteil und dem
Gehäuseaußenteil angeordnete weitere Bauteile des Gehäuses, beispielsweise Trennstege, zur Ausbildung des Kühlkanals verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ankerbereich des
Dichtelements einen Absatz auf, wobei zwischen dem Absatz und dem zweiten Dichtbereich ein Hinterschnitt ausgebildet ist, so dass das Dichtelement in dem
Gehäuseaußenteil gehalten ist. Durch den Hinterschnitt kann der Ankerbereich und somit das gesamte Dichtelement zuverlässig in dem Gehäuseaußenteil fixiert sein. Der Absatz des Ankerbereichs kann dabei zumindest in einem Teilbereich abgerundet, oval, elliptisch, dreieckig, quaderförmig, kubisch, trapezförmig, polygonartig und/oder beliebig anders ausgestaltet sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teilbereich des
Absatzes des Ankerbereichs V-förmig ausgestaltet. Insbesondere im Hinblick auf einen Spritzgießprozess zum Herstellen des Gehäuseaußenteils kann die V-Form des Absatzes vorteilhaft sein, da eine derartige Kontur zuverlässig und/oder ohne
Lunkerausbildung von Kunststoff umflossen und/oder umspritzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ragt der erste Dichtbereich in
Längserstreckungsrichtung des Gehäuses von dem Gehäuseaußenteil ab und ist zum Abdichten des Kühlkanals dichtend zwischen der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils und einer der Stirnfläche gegenüberliegenden Fläche des Gehäuseaußenteils aufgenommen. Der erste Dichtbereich kann somit dichtend an der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils und der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuseaußenteils anliegen, so dass der Kühlkanal in radialer Richtung des Gehäuses zuverlässig abgedichtet sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Dichtbereich als Dichtlippe ausgestaltet, wobei die Dichtlippe zum Abdichten des Kühlkanals in einer Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung des Gehäuses von einer der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils gegenüberliegenden Fläche des Gehäuseaußenteils abragend zwischen der Stirnfläche des Gehäuseinnenteils und der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuseaußenteils dichtend aufgenommen ist. Mit anderen Worten kann die
Dichtlippe bzw. der erste Dichtbereich quer zu einem Normalenvektor der Stirnfläche und/oder der gegenüberliegenden Fläche von dem Gehäuseaußenteil und/oder von dem Ankerbereich abragen und die Auskragung umlaufen. Die Dichtlippe kann dabei gleichsam in Richtung der Mantelfläche des Gehäuses oder in Gegenrichtung umgeklappt bzw. umgelegt sein. Dadurch kann eine durch den ersten Dichtbereich bereitgestellte Dichtfläche vorteilhaft vergrößert und der Kühlkanal kann zuverlässig abgedichtet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ragt der zweite Dichtbereich quer zur Längserstreckungsrichtung des Gehäuses von dem Gehäuseaußenteil ab, wobei der zweite Dichtbereich dichtend an der Auskragung oder dichtend an einem die
Auskragung ringförmig umschließenden Einlegeteil des Gehäuses anliegt. Der zweite Dichtbereich kann somit dichtend zwischen der Auskragung und einem der
Auskragung gegenüberliegenden Bereich bzw. einer Fläche des Gehäuseaußenteils aufgenommen sein. Der zweite Dichtbereich kann so in vorteilhafter Weise eine Dichtfunktion des Dichtelements verbessern und/oder eine zusätzliche Abdichtung des Gehäuseinnenteils gegenüber dem Gehäuseaußenteil bereitstellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuseinnenteil zwischen der Stirnfläche und der Auskragung einen stufenförmig ausgestalteten Bereich auf, wobei der zweite Dichtbereich dichtend an dem stufenförmigen Bereich des
Gehäuseinnenteils anliegt. Durch den stufenförmigen Bereich kann das Dichtelement zusätzlich komprimiert sein, so dass eine Dichtfunktion und/oder eine Dichtfläche erhöht sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das das Dichtelement aus
verfestigtem Flüssig-Silikon und/oder aus synthetischem Kautschuk gefertigt.
Grundsätzlich kann das Dichtelement aus jedem geeigneten Elastomer gefertigt sein. Eine Ausbildung aus verfestigtem, z.B. thermisch gehärtetem, Flüssigsilikon, wie etwa „Liquid Silicone Rubber" (LSR) und/oder synthetischem Kautschuk, wie z.B. Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), kann insbesondere einen Herstellungsprozess des Dichtelements durch Spritzgießen vereinfachen. Auch können derartige Materialien eine für eine Anwendung in dem Gehäuse einer elektrischen Maschine ausreichende Robustheit und/oder
Temperaturbeständigkeit aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuseaußenteil mit einem Duroplastmaterial und/oder einem Thermoplastmaterial gefertigt. Beispielsweise kann das Gehäuseaußenteil unter Verwendung von einem epoxidharzbasiertem Material, einem Phenolform Compound Material (PF) und/oder einem Bulk Molding Compound Material (BMC) spritzgegossen sein. Derartige Materialien können insbesondere eine ausreichende Robustheit, Widerstandsfähigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuseaußenteil aus einem Duroplastmaterial gefertigt, welches mit Feststoff Partikeln und/oder mit Metallfasern versetzt ist. Das Duroplastmaterial kann beispielsweise mit 30-80 % vol., vorzugsweise mit 50-70% vol., von Feststoffpartikeln, wie z.B. Bornitrid-, Aluminiumhydroxid- und/oder Magnesiumhydroxid-Partikeln, versetzt sein. Weiter können etwa 5-40% von Glasfasern des Duroplastmaterials durch Metallfasern, wie z.B. Kupfer, Aluminium, Silber oder einer Kombination davon, ersetzt sein. Zum einen kann so eine
Zugfestigkeit des Duroplastmaterials erhöht und zum anderen kann die elektrische Maschine vorteilhaft gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt werden. Ferner kann eine Wärmeleitfähigkeit des mit Feststoffpartikeln und/oder Metallfasern versetzten Duroplastmaterials im Vergleich zu reinem Duroplastmaterial erhöht sein, so dass von der elektrischen Maschine abgegebene Wärme effizient über das Gehäuse und den Kühlkanal abgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuseinnenteil aus Metall, z.B. aus Stahl, gefertigt. Dies kann in vorteilhafter Weise eine Stabilität und eine
Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses erhöhen. Auch kann so die elektrische Maschine gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, etwa einen Motor oder Generator, mit einem Gehäuse, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben. Die elektrische Maschine kann einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor aufweisen, welcher etwa mit einer Welle drehfest verbunden sein kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, betreffen. Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile des Gehäuses hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1A zeigt einen Längsschnitt durch ein Gehäuse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1B zeigt eine Detailansicht eines Bereichs des Gehäuses aus Fig. 1A.
Fig. 2A und 2B illustrieren Prozessschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Längsschnitts durch einen Teil eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4A und 4B illustrieren Prozessschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 und 6 zeigen jeweils ein Schnittbild eines Teils eines Gehäuses gemäß
Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1A zeigt einen Längsschnitt durch ein Gehäuse 10 für eine elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1B zeigt eine Detailansicht eines Bereichs 11 des Gehäuses 10 aus Fig. 1A. Das Gehäuse 10 weist ein topfförmig ausgebildetes Gehäuseinnenteil 12 aus Metall auf, welches etwa als Stahlblechgehäuse ausgeführt sein kann.
Weiter weist das Gehäuse 10 ein topfförmig ausgebildetes und mit Kunststoff spritzgegossenes Gehäuseaußenteil 14 auf, welches koaxial zum Gehäuseinnenteil 12 angeordnet ist und dieses zumindest teilweise umschließt und/oder ummantelt. Das Gehäuseaußenteil 14 kann etwa aus thermoplastischem und/oder duroplastischem Material gefertigt sein. Optional kann das Material des Gehäuseaußenteils 14 mit Feststoffpartikeln und/oder mit Metallfasern zur Erhöhung einer Zugfestigkeit und einer Wärmeleitfähigkeit sowie zur Abschirmung von elektromagnetischen Feldern versetzt sein.
Das Gehäuseaußenteil 14 ist an einer Anbindungsseite 13 des Gehäuses 10 mit dem Gehäuseinnenteil 12 verschraubt. Das Gehäuseaußenteil 14 und das Gehäuseinnenteil 12 können dabei ausschließlich an der Anbindungsseite 13 verschraubt sein.
Die Anbindungsseite 13 kann beispielsweise eine offen ausgestaltete Seite des Gehäuses 10 bezeichnen, über welche eine elektrische Maschine in das Gehäuse 10 eingebracht werden kann und über welche das Gehäuse 10 etwa an einer Karosserie und/oder einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Zur Befestigung des Gehäuses 10 weist das Gehäuseaußenteil 14 einen Flansch 15 auf, welcher das Gehäuse 10 an der Anbindungsseite 13 entlang eines Umfangs des Gehäuses 10 umläuft. In den Flansch 15 sind Befestigungsausnehmungen 17 eingebracht, welche sich von der Anbindungsseite 13 her in Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses 10 zumindest teilweise in den Flansch 15 erstrecken. Die Befestigungsausnehmungen 17 können etwa mit Gewindehülsen 19 bestückt sein, mit Hilfe derer das Gehäuse 10 z.B. an einem Kraftfahrzeug angebracht werden kann.
Zum Abdichten eines Gehäuseinnenraums gegenüber einer Umgebung weist das Gehäuse 10 an der Anbindungsseite 13 einen O-Ring 21 auf, welcher in einer in den Flansch 15 eingebrachten Nut 23 aufgenommen ist und das Gehäuse 10 entlang eines Umfangs umläuft. Weiter weist das Gehäuse 10 wenigstens einen Kühlkanal 18 auf, welcher zwischen dem Gehäuseinnenteil 12 und dem Gehäuseaußenteil 14 ausgebildet ist. Der Kühlkanal 18 ist zum Abführen von von der elektrischen Maschine generierter Wärme ausgebildet mit einem geeigneten Kühlmittel 20 durchströmt, beispielsweise Wasser oder eine Wasser-Glykol-Mischung. Der Kühlkanal 18 erstreckt sich dabei entlang einer Mantelfläche 24 des Gehäuseinnenteils 12 in Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses 10. Ferner erstreckt sich der Kühlkanal 18 an einer Stirnfläche 22 des Gehäuseinnenteils 12 in radialer Richtung des Gehäuses 10. An der Anbindungsseite 13 sowie an der dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 22 weist das Gehäuse 10
Umlenknuten 25 zum Umlenken des Kühlmittels 20 auf, so dass sich der Kühlkanal 18 mäanderförmig entlang der Mantelfläche 24 und der Stirnfläche 22 erstrecken kann. Das Gehäuse 10 kann ferner einen Einlass zum Einbringen des Kühlmittels 20 in den Kühlkanal 18 und einen Auslass zum Abführen des Kühlmittels 20 aus dem Kühlkanal 18 aufweisen.
Das Gehäuseinnenteil 12 weist an der Stirnfläche 22 eine kanalartige und/oder zylinderförmige Auskragung 26 auf, welche von der Stirnfläche 22 in
Längserstreckungsrichtung 16 abragt. Die Auskragung 26 kann sich dabei koaxial und/oder parallel zu einer Längsachse des Gehäuses 10 erstrecken. Die Auskragung 26 ist insbesondere dazu ausgeführt, eine Welle der elektrischen Maschine aufzunehmen. Die Auskragung 26 bildet einen abgewinkelten Bereich 27 des
Gehäuseinnenteils 12, auf welchem zumindest teilweise das Gehäuseaußenteil 14 abgestützt sein kann.
Zum Abdichten des Gehäuseinnenteils 12 gegenüber dem Gehäuseaußenteil 14 und/oder zum Abdichten des Kühlkanals 18 ist in dem abgewinkelten Bereich 27 ein Dichtelement 28 angeordnet, welches die Auskragung 26 ringförmig umläuft und/oder umschließt und welches zwischen dem Gehäuseinnenteil 12 und dem
Gehäuseaußenteil 14 aufgenommen ist.
Das Dichtelement 28 ist aus thermisch härtendem, verfestigtem Flüssigsilikon (LSR) und/oder aus synthetischem Kautschuk, etwa EPDM und/oder EPM, gefertigt. Wie in der Detailansicht der Fig. 1B erkennbar, weist das Dichtelement 28 einen
Ankerbereich 30 auf, welcher vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils 14 umspritzt ist, so dass das Dichtelement 28 zumindest teilweise in das Gehäuseaußenteil 14 eingebettet und darin gehalten bzw. fixiert ist. Ferner weist das Dichtelement 28 einen ersten Dichtbereich 32, welcher zum Abdichten des Kühlkanals 18 dichtend an der Stirnfläche 22 des Gehäuseinnenteils 12 anliegt, und einen zweiten Dichtbereich 34 auf, welcher dichtend an einer Außenfläche 29 der Auskragung 26 anliegt.
Der erste Dichtbereich 32 ragt im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses 10 von dem Gehäuseaußenteil 14 ab und ist dichtend zwischen der
Stirnfläche 22 des Gehäuseinnenteils 12 und einer der Stirnfläche gegenüberliegenden Fläche 36 des Gehäuseaußenteils 14 aufgenommen, so dass der Kühlkanal 18 zuverlässig abgedichtet ist.
Der zweite Dichtbereich 34 ragt quer zur Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses, z.B. orthogonal, von dem Gehäuseaußenteil 14 ab und ist dichtend zwischen der Außenfläche 29 der Auskragung 26 und einer gegenüberliegenden Fläche 31 des Gehäuseaußenteils 14 aufgenommen, so dass das Gehäuseinnenteil 12 gegenüber dem Gehäuseaußenteil 14 abgedichtet ist. Der zweite Dichtbereich 34 kann daher etwa orthogonal zu dem ersten Dichtbereich 32 von dem Gehäuseaußenteil 14 abragen.
Der Ankerbereich 30 des Dichtelements 28 weist einen Absatz 38 auf, welcher zumindest in einem Teilbereich V-förmig ausgestaltet ist, so dass der Ankerbereich 30 während einer Fertigung des Gehäuses 10 zuverlässig und vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils 14 umflossen werden kann. Zwischen dem Absatz 38 und dem ersten Dichtbereich 32 sowie dem zweiten Dichtbereich 34 ist in radialer Richtung des Gehäuses 10 beidseits des Dichtelements 28 jeweils eine
Hinterschneidung bzw. einen Hinterschnitt 40 ausgebildet, über welche das
Dichtelement 28 in dem Gehäuseaußenteil verankert ist.
Zur weiteren Fixierung des Dichtelements 28 in dem Gehäuseaußenteil 14 weist das Dichtelement 28 ferner einen Fortsatz 42 auf, welcher dem zweiten Dichtbereich 34 in radialer Richtung des Gehäuses 10 gegenüberliegt und ebenfalls vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils 14 umspritzt ist. Erwärmt sich das Gehäuse 10, etwa aufgrund von Verlustleistung der elektrischen Maschine, so kann sich das im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigte
Gehäuseaußenteil 14 mehr als das aus Metall gefertigte Gehäuseinnenteil 12 ausdehnen. Das Gehäuseaußenteil 14 kann sich dabei relativ zum Gehäuseinnenteil 12 verschieben. Da das Dichtelement 28 durch den zumindest teilweise V-förmig ausgebildeten Absatz 38 fest im Kunststoff des Gehäuseaußenteils 14 verankert ist, kann es mit verschoben werden. Gleichzeitig kann sich das Dichtelement 28 bei Temperaturerhöhung mehr als das Gehäuseaußenteil 14 ausdehnen und somit die Dichtwirkung erhöhen, so dass Leckagen und/oder ein Austreten des Kühlmittels 20 aus dem Gehäuse 10 vermieden werden können.
Da das Dichtelement 28 ferner während des Spritzgießens des Gehäuseaußenteils 14 zumindest teilweise umspritzt ist, muss das Dichtelement 28 nicht nachträglich montiert werden, wodurch Montageprozesse und/oder Montagefehler verringert werden können.
Fig. 2A und 2B illustrieren Prozessschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Gehäuse der Fig. 2A und 2B dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie das Gehäuse der Fig. 1A und IB.
Zum Herstellen des Gehäuses 10 wird eine Spritzgießeinheit mit Spritzgießwerkzeug 51 benötigt. Zum Ausbilden der Dichtelemente 28, 32, 34 wird eine weitere
Spritzgießeinheit mit Spritzgießwerkzeug 41 und ein Handling benötigt. In einem ersten Schritt wird das speziell konfektionierte Dichtelement 28, etwa aus LSR, EPDM oder EPM, in dem auf rund 150°C bis 180°C temperierten
Spritzgießwerkzeug 41 mit einem feinen Filmanschnitt 43 über einen Anguss 45 angespritzt. Nachdem das Dichtelement 28 zumindest teilweise vernetzt und/oder ausgehärtet ist, wird eine Trennebene 47 des Spritzgießwerkzeugs 41 geöffnet und das ähnlich einem O-Ring ausgeformte Dichtelement 28 kann durch einen Auswerfer 49 entformt werden. Der Anguss 45 kann durch eine Stanzkante oder extern abgetrennt werden.
Anschließend wird das Dichtelement 28 mit einem Handling in das aufgeheizte
Gehäusewerkzeug 51 für das Gehäuseaußenteil 14 auf einem im Gehäusewerkzeug 51 vorgesehenen Kavitätsabsatz 53 in einem rechtwinkligen Bereich positioniert. Wenn das Gehäuseaußenteil 14 aus duroplastischem Kunststoff gefertigt wird, kann eine Werkzeugtemperatur des Gehäusewerkzeugs 51 bei rund 140°C bis 170°C liegen. Wenn ein Thermoplast eingesetzt wird, kann die Temperatur zwischen rund 100°C und 140°C liegen. Bei diesen Temperaturen schmilzt das Dichtelement 28 nicht auf, sondern dehnt sich nur aus und wird weich. Über den Filmanschnitt wird die
Kunststoffschmelze eingespritzt und der V-förmige Absatz 38 sowie seitliche Flächen des Dichtelements 28 werden umflossen.
Wenn eine Kavität 55 des Gehäusewerkzeugs 51 mit Kunststoff gefüllt ist, wird der Nachdruck aktiviert. Da das aufgeweichte Dichtelement 28 angußnah liegt, kann der Nachdruck auf Außenflächen des Dichtelements bis zu 4 Sekunden wirken und diese dabei komprimieren. Mit der Höhe des Nachdrucks, der bis zu 1000 bar erreichen kann, kann somit eine Vorspannung für den anschließenden Verbau auf dem
Gehäuseinnenteil 12 eingestellt werden. Nach einer vorgegebenen Aushärtungszeit wird das Gehäuseaußenteil 14 durch Auswerfer ausgestoßen und etwa einem
Montageplatz zugeführt, an dem das Gehäuseaußenteil 14 mit den Dichtelement 28 direkt über die Auskragung 26 des Gehäuseinnenteils 12 geschoben und an der Anbindungsseite 13 verschraubt werden kann. Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Längsschnitts durch einen Teil eines Gehäuses 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise gemäß der Ausführung nach Fig.lA. Der in Fig. 3 gezeigte Teil entspricht dabei dem in Fig. 1B gezeigten Bereich des Gehäuses 10. Sofern nicht anders beschrieben, kann das in Fig. 3 gezeigte Gehäuse 10 dieselben Elemente und Merkmale wie die Gehäuse 10 der vorangegangenen Figuren aufweisen.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Dichteberich 32 als die Auskragung 26 ringförmig umlaufende Dichtlippe 33 ausgestaltet. Die Dichtlippe 33 ragt dabei quer zur Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses 10 von der der Stirnfläche 22 des Gehäuseinnenteils 12 gegenüberliegenden Fläche 36 des
Gehäuseaußenteils 14 ab. Im Wesentlichen ist die Dichtlippe 33 radial nach außen geklappt und/oder umgelegt, so dass die Dichtlippe 33 dichtend zwischen der
Stirnfläche 22 und der Fläche 36 aufgenommen ist. Bei Temperaturänderungen des Gehäuses kann ein Spalt zwischen Gehäuseinnenteil 12 und Gehäuseaußenteil 14 vergrößert oder verkleinert werden. Durch die mitlaufende Dichtlippe 33 können derartige Spaltänderungen ausgeglichen werden und das Kühlmittel 20 kann zurückgehalten werden. Die Stirnfläche 22 des
Gehäuseinnenteils 12 sollte in einem Bereich, welcher mit der Dichtlippe 33 in
Berührkontakt steht, eine geringe Rauigkeit haben, damit die Dichtlippe 33 nicht zu stark abgenutzt wird.
Fig. 4A und 4B illustrieren Prozessschritte für ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, kann das in den Fig. 4A und 4B illustrierte Verfahren dieselben
Prozessschritte aufweisen wie das in den Fig. 2A und 2B illustrierte Verfahren.
Nach dem Ausbilden bzw. Ausformen des Dichtelements 28 analog Fig. 2A und 2B, kann das Dichtelement 28 nach einer vorgegebenen Vernetzungszeit entformt werden und mit umgelegter Dichtlippe 33 in eine Nut 57 des Gehäusewerkzeugs 51 eingesetzt werden. In der Nut 57 wird ein Vakuum angelegt und durch eine Abdichtung der an eine Berandung der Nut 57 drückenden Dichtlippe 33 sowie des zweiten Dichtbereichs 34 wird das Dichtelement 28 angesaugt und somit fest im Gehäusewerkzeugs 51 positioniert und der Kunststoff des Gehäuseaußenteils 14 kann eingespritzt werden. Fig. 5 zeigt ein Schnittbild eines Teils eines Gehäuses 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, kann das Gehäuse 10 der Fig. 5 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die in
vorangegangenen Figuren gezeigten Gehäuse 10. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuseinnenteil 12 in einem Bereich 60, welcher zwischen der Stirnfläche 22 und der Auskragung 26 angeordnet ist, stufenförmig ausgestaltet. Der Bereich 60 kann somit gleichsam eine Stufe bzw. einen Absatz des Gehäuseinnenteils 12 bezeichnen, wobei der zweite Dichtbereich 34 des Dichtelements 28 dichtend an dem Bereich 60 bzw. der Stufe anliegt. Der Bereich 60 kann etwa zur Positionierung des Dichtelements 28 dienen.
Ferner ist der Ankerbereich 30 und/oder der Absatz 38 des Dichtelements 28 zumindest in einem Teilbereich quaderförmig ausgestaltet. Weiter ist der erste und zweite Dichtbereich 32, 34 des Dichtelements 28 in einer Aufnahmenut 64 des Gehäuseaußenteils 14 aufgenommen. Des Weiteren weist das Gehäuseaußenteil 14 zwischen der der Stirnfläche 22 des Gehäuseinnenteils 12 gegenüberliegenden Fläche 36 und der der Auskragung 26 gegenüberliegenden Fläche 31 eine Schrägfläche 62 auf, welche quer zur
Längserstreckungsrichtung 16 des Gehäuses 10 verläuft. Die Schrägfläche 62 kann z.B. vorteilhaft im Hinblick auf eine Komprimierung des Dichtelements 28 während eines Aufschiebens des Gehäuseaußenteils 14 auf das Gehäuseinnenteil 12 sein.
Fig. 6 zeigt ein Schnittbild eines Teils eines Gehäuses 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise gemäß der Ausführung nach Fig.lA. Sofern nicht anders beschrieben, kann das Gehäuse 10 der Fig. 6 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die in vorangegangenen Figuren gezeigten Gehäuse 10.
Anstelle des stufenförmigen Bereichs 60 bzw. der Stufe bzw. des Absatzes des Gehäuseinnenteils 12 der Fig. 5 weist das Gehäuse 10 der Fig. 6 ein Einlegeteil 66 auf, welches die Auskragung 26 ringförmig umschließt und an welchem der zweite
Dichtbereich 34 dichtend anliegt. Das Einlegeteil 66 kann beispielsweise aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein und insbesondere zur Positionierung des Dichtelements 28 in der Aufnahmenut 64 des Gehäuseaußenteils 14 dienen. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend",„umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Gehäuse (10) für eine elektrische Maschine, aufweisend:
ein topfförmiges Gehäuseinnenteil (12);
ein topfförmiges Gehäuseaußenteil (14), welches mit Kunststoff gefertigt ist und welches das Gehäuseinnenteil (12) zumindest teilweise umschließt; und
wenigstens ein Dichtelement (28);
wobei zwischen dem Gehäuseaußenteil (14) und dem Gehäuseinnenteil (12) wenigstens ein Kühlkanal (18) zur Fluidkühlung der elektrischen Maschine ausgebildet ist,
wobei das Gehäuseinnenteil (12) an einer Stirnfläche (22) eine von der Stirnfläche (22) abragende Auskragung (26) aufweist, und
wobei das Dichtelement (28) die Auskragung (26) ringförmig umläuft und zwischen dem Gehäuseinnenteil (12) und dem Gehäuseaußenteil (14) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (28) einen Ankerbereich (30) aufweist, welcher zur Verankerung des Dichtelements (28) in dem Gehäuseaußenteil (14) vollständig von dem Kunststoff des Gehäuseaußenteils (14) umspritzt ist;
dass das Dichtelement einen ersten Dichtbereich (32) aufweist, welcher dichtend an der Stirnfläche (22) des Gehäuseinnenteils (12) anliegt; und
dass das Dichtelement (28) einen zweiten Dichtbereich (34) zum Abdichten der Auskragung (26) des Gehäuseinnenteils (12) gegenüber dem Gehäuseaußenteil (14) aufweist.
2. Gehäuse (10) nach Anspruch 1,
wobei der Ankerbereich (30) des Dichtelements (28) einen Absatz (38) aufweist, und wobei zwischen dem Absatz (38) und dem zweiten Dichtbereich (34) ein Hinterschnitt (40) ausgebildet ist, so dass das Dichtelement (28) in dem Gehäuseaußenteil (14) gehalten ist.
3. Gehäuse (10) nach Anspruch 2,
wobei zumindest ein Teilbereich des Absatzes (38) V-förmig ausgestaltet ist.
4. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der erste Dichtbereich (32) in Längserstreckungsrichtung (16) des Gehäuses (10) von dem Gehäuseaußenteil (14) abragt und zum Abdichten des Kühlkanals (18) dichtend zwischen der Stirnfläche (22) des Gehäuseinnenteils (12) und einer der Stirnfläche (22) gegenüberliegenden Fläche (36) des Gehäuseaußenteils (14) aufgenommen ist.
5. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der erste Dichtbereich (32) als Dichtlippe (33) ausgestaltet ist, und
wobei die Dichtlippe (33) zum Abdichten des Kühlkanals (18) in einer Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung (16) des Gehäuses (10) von einer der Stirnfläche (22) des Gehäuseinnenteils (12) gegenüberliegenden Fläche (36) des Gehäuseaußenteils (14) abragend zwischen der Stirnfläche (22) des Gehäuseinnenteils (12) und der gegenüberliegenden Fläche (36) des Gehäuseaußenteils (14) aufgenommen ist.
6. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei der zweite Dichtbereich (34) quer zur Längserstreckungsrichtung (16) des Gehäuses (10) von dem Gehäuseaußenteil (14) abragt, und
wobei der zweite Dichtbereich (34) dichtend an der Auskragung (26) oder dichtend an einem die Auskragung (26) ringförmig umschließenden Einlegeteil (66) des Gehäuses (10) anliegt.
7. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuseinnenteil (12) zwischen der Stirnfläche (22) und der Auskragung (26) einen stufenförmig ausgestalteten Bereich (60) aufweist, und
wobei der zweite Dichtbereich (34) dichtend an dem stufenförmigen Bereich (60) des Gehäuseinnenteils (12) anliegt.
8. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Dichtelement (28) aus verfestigtem Flüssig-Silikon und/oder aus synthetischem Kautschuk gefertigt ist.
9. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuseaußenteil (14) mit einem Duroplastmaterial und/oder einem Thermoplastmaterial gefertigt ist.
10. Gehäuse (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuseaußenteil (14) aus einem Duroplastmaterial gefertigt ist, welches mit Feststoffpartikeln und/oder mit Metallfasern versetzt ist.
11. Gehäuse (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuseinnenteil (12) aus Metall gefertigt ist.
12. Elektrische Maschine mit einem Gehäuse (10) nach einem der voransteh Ansprüche.
PCT/EP2016/053920 2015-04-17 2016-02-25 Fluidgekühltes gehäuse für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine WO2016165865A1 (de)

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DE102015207010.7A DE102015207010A1 (de) 2015-04-17 2015-04-17 Fluidgekühltes Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine
DE102015207010.7 2015-04-17

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