WO2019154575A1 - Drive module, in particular for a hybrid or electric vehicle having a fluid cooling arrangement - Google Patents

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WO2019154575A1
WO2019154575A1 PCT/EP2019/050428 EP2019050428W WO2019154575A1 WO 2019154575 A1 WO2019154575 A1 WO 2019154575A1 EP 2019050428 W EP2019050428 W EP 2019050428W WO 2019154575 A1 WO2019154575 A1 WO 2019154575A1
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fluid
stator
drive module
heat sink
electronics
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Alexander Markow
Gerald Viernekes
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a drive module, in particular for a hybrid or electric vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a drive module has already become known from DE 10 2014 220 835 A1 and comprises an electric machine embodied as an internal rotor with a stator which is arranged on a stator carrier and is in heat exchange contact with the stator and arranged with one within the stator and rotatably mounted rotor. Furthermore, an electronic assembly, in particular a power electronics for controlling the electrical machine is provided in this drive module in a central space within the rotor, which is in heat exchange contact with a substantially cylindrical electronics heat sink. To dissipate heat loss from the drive module, a fluid cooling arrangement is provided for cooling the stator and the electronic assembly, wherein fluid passages in fluid communication with one another are formed on the stator carrier and on the electronics heat sink.
  • stator and the electronics heat sink are made in one piece and have a complex geometry that makes high demands in terms of manufacturing technology.
  • the invention is based on the cited prior art, the task to represent a manufacturing technology simplified and cost-effective drive module.
  • these can first be made on the basis of simple semi-finished products such as hollow cylinders, solid cylinders, blanks or flat sheets.
  • the fluid channels provided in the elements can preferably be introduced in the region of the surface by machining and / or by forming processes, so that casting-technical methods can largely be dispensed with.
  • the fluid channels created in the base material of the stator carrier and electronics cooling body can then be sealed in a fluid-tight manner by means of comparatively simply shaped cover elements, such as tubes or disks.
  • the electronics heat sink may at the same time also represent a mounting base or a carrier for the electronics module. Arranged and to be cooled electronic components can extend from a circuit board in the axial direction into a receiving space of the electric machine and / or in the opposite direction
  • the fluid cooling arrangement comprises in a conventional manner a fluid inlet and a fluid outlet, which on the one hand can be designed either on the stator carrier or on the electronic cooling element or on the stator carrier and on the electronic cooling element.
  • the fluid inlet on the stator carrier and the fluid outlet on the electronic cooling element can be formed, for example.
  • the described drive module is provided in particular for driving a hybrid or electric vehicle.
  • the drive module of the electronics heat sink may be formed as a bearing plate for supporting the rotor and to have a bearing seat for arranging a bearing, in particular a rolling bearing in a central recess.
  • the bearing plate may be formed substantially disc-shaped, wherein fluid channels of the electronics heat sink manufacturing technology advantageously carried out within a lateral surface of the bearing plate as axially open grooves and sealed fluid-tight with a cover element.
  • a fluid channel extending in the circumferential direction can be formed there, in particular with an annular, loop-shaped, helical or, for example, meandering shape.
  • the stator can have a hollow cylindrical shape and a shell-shaped cooling jacket, for which at an inner or outer peripheral surface area for forming at least one fluid channel a circumferentially extending radial recess is formed, which can be closed fluid-tight by a shell element.
  • the peripheral surface may be an inner or outer peripheral surface, wherein it is formed as an inner peripheral surface in an inner rotor motor as an outer peripheral surface and in an outer rotor motor.
  • connection channel is provided between them, at least partially or completely guided within the main body.
  • a fluid-conducting element which allows a directional fluid passage between the aforementioned elements, can further be provided to a mutual connection region of the stator carrier and the electronics cooling body.
  • connection channel formed completely within the base body externally routed fluid channel sections can be dispensed with.
  • the connection of the stator carrier and the electronics heat sink can be designed as a detachable connection, in particular as a screw connection.
  • the mutually adjacent and connected fluid channel sections in the connection region extend in the axial or radial direction.
  • a fluid inlet and a fluid outlet are easy to install provided on the outer peripheral surface of the stator.
  • provision may be made for arranging the electronic cooling body with an outer circumferential surface within an inner peripheral surface of the stator carrier and at least one fluid channel section extending essentially radially through the stator carrier into the electronics cooling body.
  • the Fluidlei- telement may be formed as an insert which is inserted into mutually aligned recesses of the stator and the electronics heat sink and one of the recesses closes on one side and fluidly connected in the connecting region fluid channel sections of stator and electronics heat sink fluidly.
  • the fluid channels in the stator carrier and in the electronics heat sink are in each case designed as annular channels connected in series in terms of flow, the connection regions for the fluid inlet and the fluid outlet being arranged on the stator carrier.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drive module with an electric machine, an electronic module and a fluid cooling arrangement
  • FIG. 2 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with a fluid inlet of the fluid cooling arrangement formed on a stator carrier, FIG.
  • FIG. 3 is a radial sectional view of the drive module of FIG. 1 in the region of a bearing plate of the electric machine, FIG.
  • FIG. 4 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with the fluid cooling arrangement formed in a connection area of the end shield with a stator carrier
  • FIG. 5 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with a fluid outlet of the fluid cooling arrangement formed on the stator carrier.
  • the drive module 10 comprises an electric machine 12 designed as an internal rotor, an electronic assembly 28 for controlling the electric machine 12, and a common fluid cooling arrangement 32 for discharging the heat loss incurred during operation of the drive module 10.
  • the electric machine 12 comprises in a conventional manner a stator 16 which is arranged on a stator support 16a and is in contact with the latter in heat exchange and further to the stator 16 rotatably mounted rotor 14.
  • the rotor 14 is by means of a rotor support 14a with a ro- Torwelle 14b connected, which is supported by bearings 22, 24 in two axially spaced end shields 18, 20.
  • the electronic module 28 is designed as a power electronics with an inverter and includes corresponding electronic components such as power semiconductor switches, capacitors, resistors and the like, which are not shown here in detail and arranged on a common board, which is fixed to an electronic heat sink 30 is and is in heat exchange contact with this.
  • the bearing plate 18 is at the same time designed as a heat sink 30 and opposite to the stator carrier as a separate component and is further screwed to the latter by bolts (not illustrated in the drawing).
  • the already mentioned fluid cooling arrangement 32 comprises a fluid inlet 34 formed on the outer periphery of the stator support 16a, a fluid outlet 36 likewise provided there, and a plurality of fluid channels 38a-i formed on the stator support 16a and on the electronics heat sink 30 and in fluid communication therewith Entity form a fluid channel assembly 38.
  • the fluid channels 38a-i are fluidly connected in series.
  • a cooling fluid can enter via an insertion tube 34a forming the fluid inlet 34 into a fluid channel 38a introduced into the stator carrier 16a, in order then to continue to pass in the insertion tube 34a into a fluid channel 38 of the end shield 18.
  • Both fluid channels 38a, 38b are designed as mutually aligned radial bores into which the insertion tube 34a is inserted in a fluid-tight manner by means of O-ring seals 40, 42.
  • the bearing plate 18 is substantially disk-shaped, in particular circular disk-shaped, and is inserted in the hollow-cylindrical stator carrier 16a by means of a diameter step provided on the outer circumferential region.
  • the bearing plate 18 and the stator can be preferred, but not necessarily made of the same material, for example, an aluminum or a steel alloy.
  • the electronic heat sink 30 or the bearing plate 18 is thus arranged with an outer peripheral surface 18a within an inner peripheral surface 16b of the stator support 16a and thereby centered and further axially positioned by means of a lateral surface 18b which bears against a stop surface 16c on the stator support 16a.
  • the stepped in diameter and radially inwardly extending fluid channel 38b opens into an initial region of a running within a lateral surface of the bearing plate 18 as an axially open groove fluid channel 38c.
  • the fluid channel 38c extends as shown in FIG. 3, initially with a radially outer portion in the electronics heat sink 30 annularly in the circumferential direction almost 360 to a reversing position 44 and from there to form a 180 ° loop with a radially inner portion back to to an end region which is circumferentially adjacent to the initial region.
  • the fluid channel 38c is closed in a fluid-tight manner overall with a cover element 46 which is C-shaped in cross-section.
  • the fluid can continue to enter from the end region of the fluid channel 38c into a fluid channel 38d, which in turn is embodied as a radial bore in the bearing plate 18 and into a fluid channel 38e, which is likewise in the stator carrier 16a as a radial bore and into a ring-shaped fluid channel 38 via a radially rising fluid channel 38.
  • Migen fluid channel 38 g of a stator formed on the stator 16 cooling jacket 52 are passed.
  • the fluid channel 38e thus functions as a connecting channel between the bearing plate 18 or the electronic cooling body 30 and the stator support 16a, wherein in the mutual connection region of the stator support 16a and the electronics cooling body 30 or the end shield 18 a fluid guide element 48 is provided, which is a directed Fluid passage between the aforementioned elements allows.
  • the fluid guide element 48 is formed as a separate part and in particular as an insert part, which radially outward into mutually aligned radial recesses 16 d; 18 c of the stator support 16 a and the electronics heat sink 30 is inserted and fixed axially by means of a stop in the form of a diameter step 18 d and by means of a securing ring 50.
  • the fluid-conducting element 48 has a cup-shaped cylindrical shape and connects the fluid channel sections 38d-f arranged in the connection region in terms of flow, the fluid guide element 48 has a closed bottom 48a radially on the outside, which closes the recess 16d.
  • a plurality of radial outlet openings 48e are provided at the height of the stator carrier 48, which open together at the outer periphery into an annular groove 48f formed there.
  • the fluid can collect in this annular groove 48f and be transferred from this into the fluid channel 38f.
  • sealing elements 48b, c, d are provided between the insert element and the bearing flange 18 or the stator support 16a.
  • the formed on the stator support 16a fluid channel 38g is realized within a cup-shaped cooling jacket 52, for which on an outer peripheral surface region of the stator support 16a, a groove-shaped radial recess 16e is formed, which extends approximately over the entire axial width of the stator 16 and approximately completely in the circumferential direction.
  • the recess 16e is formed by a substantially cylindrical shell element 54 and axially on both sides inserted sealing elements fluid-tightly sealed, of which in Figs. 2, 4 and 5, only one sealing element 56 is shown.
  • the fluid can leave the cooling jacket 52 or the fluid channel 38g again via an obliquely radially inwardly extending fluid channel 38h, in order to enter into a fluid channel 38i designed as a radial blind hole, which partially runs in the draft tube 36a forming the fluid outlet 36 ,
  • Reference numeral drive module 34 fluid inlet
  • End shield 48 Fluidleitelementa outer peripheral surface 48a bottom

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

The invention relates to a drive module (10) comprising an electric machine (12) having a stator (16), which is arranged on a stator carrier (16a) and is in thermal exchange contact therewith, and having a rotor (14), which is mounted so as to be able to rotate relative to the stator (16), and further comprising an electronics module (28) that is in thermal exchange contact with an electronics heat sink (30). In that context, a fluid cooling arrangement (32) with fluid channels (38a-i) is provided for cooling the stator (16) and the electronics module (28). What is proposed is a structurally simple construction of the drive module (10) in which the electronics heat sink (30) takes the form of a component which is separate from the stator carrier (16a) and is connected to the stator carrier (16a).

Description

Antriebsmodul, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug  Drive module, in particular for a hybrid or electric vehicle
mit einer Fluidkühlanordnung  with a fluid cooling arrangement
Die Erfindung betrifft ein Antriebsmodul, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . The invention relates to a drive module, in particular for a hybrid or electric vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Ein solches Antriebsmodul ist bereits mit der DE 10 2014 220 835 A1 bekannt ge- worden und umfasst dort eine als Innenläufer ausgebildete Elektromaschine mit ei- nem Stator, welcher an einem Statorträger angeordnet ist und mit diesem im Wärmeaustauschkontakt steht und mit einem innerhalb des Stators angeordneten und drehbar gelagerten Rotor. Weiterhin ist bei diesem Antriebsmodul in einem zentralen Bauraum innerhalb des Rotors eine Elektronikbaugruppe, insbesondere eine Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine vorgesehen, welche mit einem im Wesentlichen zylindrischen Elektronikkühlkörper im Wärmeaustauschkon- takt steht. Zur Abfuhr einer Verlustwärme aus dem Antriebsmodul ist eine Fluidkühl- anordnung zur Kühlung des Stators und der Elektronikbaugruppe vorgesehen, wobei an dem Statorträger und an dem Elektronikkühlkörper miteinander in Fluidverbindung stehende Fluidkanäle ausgebildet sind. Such a drive module has already become known from DE 10 2014 220 835 A1 and comprises an electric machine embodied as an internal rotor with a stator which is arranged on a stator carrier and is in heat exchange contact with the stator and arranged with one within the stator and rotatably mounted rotor. Furthermore, an electronic assembly, in particular a power electronics for controlling the electrical machine is provided in this drive module in a central space within the rotor, which is in heat exchange contact with a substantially cylindrical electronics heat sink. To dissipate heat loss from the drive module, a fluid cooling arrangement is provided for cooling the stator and the electronic assembly, wherein fluid passages in fluid communication with one another are formed on the stator carrier and on the electronics heat sink.
Der Statorträger und der Elektronikkühlkörper sind dabei einteilig ausgeführt und weisen eine komplexe Geometrie auf, die fertigungstechnisch hohe Anforderungen stellt. The stator and the electronics heat sink are made in one piece and have a complex geometry that makes high demands in terms of manufacturing technology.
Die Erfindung stellt sich von dem genannten Stand der Technik ausgehend die Aufgabe, ein fertigungstechnisch vereinfachtes und kostengünstigeres Antriebsmodul darzustellen. The invention is based on the cited prior art, the task to represent a manufacturing technology simplified and cost-effective drive module.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Antriebsmodul durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. The above object is achieved in a generic drive module by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar. Gemäß der Erfindung wird ein Antriebsmodul der eingangs genannten Art vorge- schlagen, bei welchem der Elektronikkühlkörper als ein vom Statorträger separates Bauelement ausgebildet und mit dem Statorträger verbunden ist. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims and the following description of the figures removed. According to the invention, a drive module of the type mentioned is proposed, in which the electronics heat sink is formed as a separate component from the stator and connected to the stator.
Bei einer separaten Ausbildung der genannten Elemente können diese zunächst auf der Basis einfacher Halbzeuge wie Hohlzylinder, Vollzylinder, Ronden oder ebener Bleche gefertigt werden. Die in den Elementen vorgesehen Fluidkanäle können be- vorzugt im Bereich der Oberfläche durch eine spanende Bearbeitung und/oder durch Umformverfahren eingebracht werden, so dass auf gießtechnische Verfahren weitgehend verzichtet werden kann. Die im Basismaterial von Statorträger und Elektronikkühlkörper geschaffenen Fluidkanäle können anschließend mittels vergleichswei- se einfach geformter Deckelemente, wie Rohre oder Scheiben fluiddicht verschlos- sen werden. Der Elektronikkühlkörper kann bevorzugt gleichzeitig auch eine Monta- gebasis bzw. einen Träger für die Elektronikbaugruppe darstellen. Daran angeordnete und zu kühlende elektronische Bauelemente können sich von einer Platine in axialer Richtung in einen Aufnahmeraum der elektrischen Maschine hinein und/oder in die entgegengesetzte Richtung erstrecken In a separate embodiment of the said elements, these can first be made on the basis of simple semi-finished products such as hollow cylinders, solid cylinders, blanks or flat sheets. The fluid channels provided in the elements can preferably be introduced in the region of the surface by machining and / or by forming processes, so that casting-technical methods can largely be dispensed with. The fluid channels created in the base material of the stator carrier and electronics cooling body can then be sealed in a fluid-tight manner by means of comparatively simply shaped cover elements, such as tubes or disks. At the same time, the electronics heat sink may at the same time also represent a mounting base or a carrier for the electronics module. Arranged and to be cooled electronic components can extend from a circuit board in the axial direction into a receiving space of the electric machine and / or in the opposite direction
Die erzeugten Fluidkanäle können beim Zusammenfügen von Statorträger und Elekt- ronikkühlkörper strömungsmäßig in Reihe oder parallel geschaltet bzw. angeordnet sein. Die Fluidkühlanordnung umfasst in üblicher Art und Weise einen Fluideinlass und einen Fluidauslass, welche einerseits entweder beide am Statorträger oder am Elektronikkühlköper oder andererseits am Statorträger und am Elektronikkühlköper ausgeführt sein können. Bei einer Reihenschaltung können beispielweise der Fluideinlass am Statorträger und der Fluidauslass am Elektronikkühlköper ausgebildet sein. Das erläuterte Antriebsmodul ist insbesondere zum Antreiben eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs vorgesehen. When the stator carrier and the electronics heat sink are joined together, the generated fluid channels can be connected or arranged in series in flow or in parallel. The fluid cooling arrangement comprises in a conventional manner a fluid inlet and a fluid outlet, which on the one hand can be designed either on the stator carrier or on the electronic cooling element or on the stator carrier and on the electronic cooling element. In the case of a series connection, the fluid inlet on the stator carrier and the fluid outlet on the electronic cooling element can be formed, for example. The described drive module is provided in particular for driving a hybrid or electric vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform des Antriebsmoduls kann der Elektronikkühlkörper als Lagerschild zur Lagerung des Rotors ausgebildet sein und dazu in einer Zentralausnehmung einen Lagersitz zur Anordnung eines Lagers, insbesondere eines Wälz- lagers aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Lagerschild im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein, wobei Fluidkanäle des Elektronikkühlkörpers fertigungstechnisch vorteilhaft innerhalb einer lateralen Oberfläche des Lagerschilds als axial offene Nuten ausgeführt und mit einem Deckelement fluiddicht verschlossen sind. Zur Erzeugung einer symmetrischen Temperaturverteilung in dem Elektro- nikkühlkörper kann dort ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Fluidkanal ausgebildet sein, insbesondere mit einer ringförmigen, ringschleifenförmigen, schnecken- förmigen oder beispielweise mäanderförmigen Gestalt. According to one embodiment of the drive module of the electronics heat sink may be formed as a bearing plate for supporting the rotor and to have a bearing seat for arranging a bearing, in particular a rolling bearing in a central recess. According to an advantageous embodiment, the bearing plate may be formed substantially disc-shaped, wherein fluid channels of the electronics heat sink manufacturing technology advantageously carried out within a lateral surface of the bearing plate as axially open grooves and sealed fluid-tight with a cover element. In order to produce a symmetrical temperature distribution in the electronic heat sink, a fluid channel extending in the circumferential direction can be formed there, in particular with an annular, loop-shaped, helical or, for example, meandering shape.
Mit weiterem Vorteil kann der Statorträger eine hohlzylindrische Gestalt und einen schalenförmigen Kühlmantel aufweisen, wozu an einem inneren oder äußeren Um- fangsflächenbereich zur Ausbildung von zumindest einem Fluidkanal eine sich in Umfangsrichtung erstreckende radiale Ausnehmung ausgebildet ist, welche durch ein Schalenelement fluiddicht verschlossen sein kann. Die Umfangsfläche kann je nach Bauart der elektrischen Maschine eine Innen- oder Außenumfangsfläche sein, wobei diese bei einem Innenläufermotor als eine Au ßenumfangsfläche und bei einem Au ßenläufermotor als eine Innenumfangsfläche ausgebildet ist. With further advantage, the stator can have a hollow cylindrical shape and a shell-shaped cooling jacket, for which at an inner or outer peripheral surface area for forming at least one fluid channel a circumferentially extending radial recess is formed, which can be closed fluid-tight by a shell element. Depending on the design of the electric machine, the peripheral surface may be an inner or outer peripheral surface, wherein it is formed as an inner peripheral surface in an inner rotor motor as an outer peripheral surface and in an outer rotor motor.
Zur Verbindung der im Statorträger und im Elektronikkühlkörper vorgesehenen Fluid- kanäle ist zwischen diesen ein zumindest teilweise oder vollständig innerhalb der Grundkörper geführter Verbindungskanal ausgebildet. Dabei kann weiter einem ge- genseitigen Verbindungsbereich von Statorträger und Elektronikkühlkörper ein Fluidleitelement vorgesehen sein, welches einen gerichteten Fluiddurchtritt zwischen den vorgenannten Elementen ermöglicht. Bei einem vollständig innerhalb der Grundkör- per ausgebildeten Verbindungskanal kann auf extern verlegte Fluidkanalabschnitte verzichtet werden. Die Verbindung von Statorträger und Elektronikkühlkörper kann als eine lösbare Verbindung, insbesondere als eine Schraubverbindung ausgeführt sein. To connect the fluid channels provided in the stator carrier and in the electronics heat sink, a connection channel is provided between them, at least partially or completely guided within the main body. In this case, a fluid-conducting element, which allows a directional fluid passage between the aforementioned elements, can further be provided to a mutual connection region of the stator carrier and the electronics cooling body. In the case of a connection channel formed completely within the base body, externally routed fluid channel sections can be dispensed with. The connection of the stator carrier and the electronics heat sink can be designed as a detachable connection, in particular as a screw connection.
Mit Vorteil können die im Verbindungsbereich gegenseitig angrenzenden und verbundenen Fluidkanalabschnitte in axialer oder radialer Richtung erstrecken. Bei einer radialen Anordnung können beispielsweise ein Fluideinlass und ein Fluidauslass montagefreundlich an der äußeren Umfangsfläche des Statorträgers vorgesehen werden. Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, den Elektronikkühl- körper mit einer äußeren Umfangsfläche innerhalb einer inneren Umfangsfläche des Statorträgers anzuordnen und wobei sich zumindest ein Fluidkanalabschnitt im We- sentlichen radial durch den Statorträger in den Elektronikkühlkörper erstreckt. Advantageously, the mutually adjacent and connected fluid channel sections in the connection region extend in the axial or radial direction. At a Radial arrangement, for example, a fluid inlet and a fluid outlet are easy to install provided on the outer peripheral surface of the stator. According to one embodiment, provision may be made for arranging the electronic cooling body with an outer circumferential surface within an inner peripheral surface of the stator carrier and at least one fluid channel section extending essentially radially through the stator carrier into the electronics cooling body.
Gemäß einer fertigungstechnisch vorteilhaften Ausführungsform kann das Fluidlei- telement als ein Einsatzteil ausgebildet sein, welches in gegenseitig fluchtende Ausnehmungen des Statorträgers und des Elektronikkühlkörpers eingesetzt ist und eine der Ausnehmungen einseitig verschließt und im Verbindungsbereich angeordnete Fluidkanalabschnitte von Statorträger und Elektronikkühlkörper strömungsmäßig verbindet. According to a production-technically advantageous embodiment, the Fluidlei- telement may be formed as an insert which is inserted into mutually aligned recesses of the stator and the electronics heat sink and one of the recesses closes on one side and fluidly connected in the connecting region fluid channel sections of stator and electronics heat sink fluidly.
Die Fluidkanäle im Statorträger und im Elektronikkühlkörper sind jeweils als strö- mungsmäßig in Reihe geschaltete Ringkanäle ausgebildet, wobei die Anschlussbereiche für den Fluideinlass und den Fluidauslass am Statorträger angeordnet sind. The fluid channels in the stator carrier and in the electronics heat sink are in each case designed as annular channels connected in series in terms of flow, the connection regions for the fluid inlet and the fluid outlet being arranged on the stator carrier.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert. The invention will be explained by way of example with reference to an embodiment shown in the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsmoduls mit einer Elektroma- schine, einer Elektronikbaugruppe und einer Fluidkühlanordnung,  1 is a schematic representation of a drive module with an electric machine, an electronic module and a fluid cooling arrangement,
Fig. 2 ein Ausschnitt des Antriebsmoduls von Fig. 1 mit einem an einem Statorträ- ger ausgebildeten Fluideinlasses der Fluidkühlanordnung,  2 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with a fluid inlet of the fluid cooling arrangement formed on a stator carrier, FIG.
Fig. 3 eine Radialschnittdarstellung des Antriebsmoduls von Fig. 1 im Bereich eines Lagerschildes der Elektromaschine,  3 is a radial sectional view of the drive module of FIG. 1 in the region of a bearing plate of the electric machine, FIG.
Fig. 4 ein Ausschnitt des Antriebsmoduls von Fig. 1 mit der in einem Verbindungs- bereich des Lagerschildes mit einem Statorträger ausgebildeten Fluidkühlan- ordnung, Fig. 5 ein Ausschnitt des Antriebsmoduls von Fig. 1 mit einem am Statorträger ausgebildeten Fluidauslass der Fluidkühlanordnung. 4 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with the fluid cooling arrangement formed in a connection area of the end shield with a stator carrier, FIG. 5 shows a detail of the drive module of FIG. 1 with a fluid outlet of the fluid cooling arrangement formed on the stator carrier.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Antriebsmodul 10, welches insbe- sondere zum Antrieb eines Hybrid- oder ein Elektrofahrzeugs vorgesehen ist. Das Antriebsmodul 10 umfasst eine als Innenläufer ausgebildete Elektromaschine 12, eine Elektronikbaugruppe 28 zur Ansteuerung der Elektromaschine 12 und eine gemeinsame Fluidkühlanordnung 32 zur Abführung der beim Betrieb des Antriebsmo- duls 10 anfallenden Verlustwärme. Die Elektromaschine 12 umfasst in üblicher weise einen Stator 16, welcher an einem Statorträger 16a angeordnet ist und mit diesem im Wärmeaustausch kontakt steht und weiter einen zu dem Stator 16 drehbar gelagerten Rotor 14. Der Rotor 14 ist dazu mittels eines Rotorträgers 14a mit einer Ro- torwelle 14b verbunden, welche mittels Lager 22, 24 in zwei axial beabstandeten Lagerschilden 18, 20 abgestützt ist. 1 shows a schematic representation of a drive module 10, which is provided in particular for driving a hybrid or an electric vehicle. The drive module 10 comprises an electric machine 12 designed as an internal rotor, an electronic assembly 28 for controlling the electric machine 12, and a common fluid cooling arrangement 32 for discharging the heat loss incurred during operation of the drive module 10. The electric machine 12 comprises in a conventional manner a stator 16 which is arranged on a stator support 16a and is in contact with the latter in heat exchange and further to the stator 16 rotatably mounted rotor 14. The rotor 14 is by means of a rotor support 14a with a ro- Torwelle 14b connected, which is supported by bearings 22, 24 in two axially spaced end shields 18, 20.
Die Elektronikbaugruppe 28 ist als eine Leistungselektronik mit einem Inverter ausgeführt und umfasst dazu entsprechende elektronische Bauelemente wie Leistungs- halbleiterschalter, Kondensatoren, Widerständen und dergleichen, welche hier nicht im Detail dargestellt und auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind, die an ei- nem Elektronikkühlkörper 30 festgelegt ist und mit diesem im Wärmeaustauschkontakt steht. Wie in Fig. 1 erkennbar, ist das Lagerschild 18 gleichzeitig als Elektro- nikkühlkörper 30 und gegenüber dem Statorträger als ein separates Bauelement ausgebildet und weiter mit zeichnerisch nicht dargestellten Schraubbolzen mit die- sem verschraubt. The electronic module 28 is designed as a power electronics with an inverter and includes corresponding electronic components such as power semiconductor switches, capacitors, resistors and the like, which are not shown here in detail and arranged on a common board, which is fixed to an electronic heat sink 30 is and is in heat exchange contact with this. As can be seen in FIG. 1, the bearing plate 18 is at the same time designed as a heat sink 30 and opposite to the stator carrier as a separate component and is further screwed to the latter by bolts (not illustrated in the drawing).
Die bereits erwähnte Fluidkühlanordnung 32 umfasst einen am Außenumfang des Statorträgers 16a ausgebildeten Fluideinlass 34, einen ebenso so dort vorgesehenen Fluidauslass 36 und eine Mehrzahl von an dem Statorträger 16a und an der Elektronikkühlkörper 30 ausgebildeten und miteinander in Fluidverbindung stehenden Fluidkanälen 38a-i, welche in deren Gesamtheit eine Fluidkanalanordnung 38 ausbilden. Die Fluidkanäle 38a-i sind strömungsmäßig in Reihe geschaltet. Ein Kühlfluid kann über ein den Fluideinlass 34 ausbildendes Einstreckrohr 34a in einen im Statorträger 16a eingebrachten Fluidkanal 38a eintreten, um dann weiter im Einstreckrohr 34 a verlaufend in einen Fluidkanal 38 des Lagerschilds 18 überzutreten. Beide Fluidkanäle 38a, 38b sind als gegenseitig fluchtende Radialbohrungen ausgeführt, in welche das Einsteckrohr 34a mittels O-Ringdichtungen 40, 42 fluiddicht eingeführt ist. The already mentioned fluid cooling arrangement 32 comprises a fluid inlet 34 formed on the outer periphery of the stator support 16a, a fluid outlet 36 likewise provided there, and a plurality of fluid channels 38a-i formed on the stator support 16a and on the electronics heat sink 30 and in fluid communication therewith Entity form a fluid channel assembly 38. The fluid channels 38a-i are fluidly connected in series. A cooling fluid can enter via an insertion tube 34a forming the fluid inlet 34 into a fluid channel 38a introduced into the stator carrier 16a, in order then to continue to pass in the insertion tube 34a into a fluid channel 38 of the end shield 18. Both fluid channels 38a, 38b are designed as mutually aligned radial bores into which the insertion tube 34a is inserted in a fluid-tight manner by means of O-ring seals 40, 42.
Das Lagerschild 18 ist im Wesentlichen scheibenförmig, insbesondere kreisscheibenförmig ausgebildet und ist mittels einer am äußeren Umfangsbereich vorgesehe- nen Durchmesserstufe in den hohlzylinderförmigen Statorträger 16a eingesetzt. Das Lagerschild 18 und der Statorträger können bevorzugt, jedoch nicht zwangsläufig aus demselben Werkstoff gefertigt sein, beispielsweise aus einer Aluminium- oder einer Stahllegierung. Der Elektronikkühlkörper 30 bzw. das Lagerschild 18 ist somit mit einer äußeren Umfangsfläche 18a innerhalb einer inneren Umfangsfläche 16b des Statorträgers 16a angeordnet und dadurch zentriert und weiter mittels einer Lateralfläche 18b, die am Statorträger 16a an einer Anschlagsfläche 16c anliegt, axial positioniert. The bearing plate 18 is substantially disk-shaped, in particular circular disk-shaped, and is inserted in the hollow-cylindrical stator carrier 16a by means of a diameter step provided on the outer circumferential region. The bearing plate 18 and the stator can be preferred, but not necessarily made of the same material, for example, an aluminum or a steel alloy. The electronic heat sink 30 or the bearing plate 18 is thus arranged with an outer peripheral surface 18a within an inner peripheral surface 16b of the stator support 16a and thereby centered and further axially positioned by means of a lateral surface 18b which bears against a stop surface 16c on the stator support 16a.
Der im Durchmesser gestufte und nach radial innen verlaufende Fluidkanal 38b mündet in einem Anfangsbereich eines innerhalb einer lateralen Oberfläche des Lagerschilds 18 als axial offene Nut ausgeführten Fluidkanals 38c. Der Fluidkanal 38c erstreckt sich wie in Fig. 3 erkennbar, zunächst mit einem radial äußeren Abschnitt im Elektronikkühlkörper 30 ringförmig in Umfangsrichtung nahezu um 360 bis zu einer Umkehrposition 44 und von dort unter Ausbildung einer 180°-Schleife mit einem radial inneren Abschnitt wieder zurück bis zu einem Endbereich, welcher dem An- fangsbereich umfangsmäßig benachbarten ist. Der Fluidkanal 38c ist insgesamt mit einem im Querschnitt C-förmigen Deckelement 46 fluiddicht verschlossen. The stepped in diameter and radially inwardly extending fluid channel 38b opens into an initial region of a running within a lateral surface of the bearing plate 18 as an axially open groove fluid channel 38c. The fluid channel 38c extends as shown in FIG. 3, initially with a radially outer portion in the electronics heat sink 30 annularly in the circumferential direction almost 360 to a reversing position 44 and from there to form a 180 ° loop with a radially inner portion back to to an end region which is circumferentially adjacent to the initial region. The fluid channel 38c is closed in a fluid-tight manner overall with a cover element 46 which is C-shaped in cross-section.
Das Fluid kann weiter vom Endbereich des Fluidkanals 38c in einen wiederum im Lagerschild 18 als Radialbohrung ausgeführten Fluidkanal 38d und in einen damit fluchtenden, im Statorträger 16a gleichfalls als Radialbohrung vorliegenden Fluidkanal 38e eintreten und über einen radial ansteigenden Fluidkanal 38 in einen ringför- migen Fluidkanal 38g eines am Statorträger 16 ausgebildeten Kühlmantels 52 geleitet werden. The fluid can continue to enter from the end region of the fluid channel 38c into a fluid channel 38d, which in turn is embodied as a radial bore in the bearing plate 18 and into a fluid channel 38e, which is likewise in the stator carrier 16a as a radial bore and into a ring-shaped fluid channel 38 via a radially rising fluid channel 38. Migen fluid channel 38 g of a stator formed on the stator 16 cooling jacket 52 are passed.
Der Fluidkanal 38e fungiert somit als ein Verbindungskanal zwischen dem Lager- schild 18 bzw. dem Elektronikkühlköper 30 und dem Statorträger 16a, wobei in dem gegenseitigen Verbindungsbereich von Statorträger 16a und dem Elektronikkühlkörper 30 bzw. dem Lagerschild 18 ein Fluidleitelement 48 vorgesehen ist, welches einen gerichteten Fluiddurchtritt zwischen den vorgenannten Elementen ermöglicht. The fluid channel 38e thus functions as a connecting channel between the bearing plate 18 or the electronic cooling body 30 and the stator support 16a, wherein in the mutual connection region of the stator support 16a and the electronics cooling body 30 or the end shield 18 a fluid guide element 48 is provided, which is a directed Fluid passage between the aforementioned elements allows.
Das Fluidleitelement 48 als ein separates Teil und insbesondere als ein Einsatzteil ausgebildet, welches von radial außen in gegenseitig fluchtende radiale Ausneh- mungen 16d; 18c des Statorträgers 16a und des Elektronikkühlkörpers 30 eingesetzt und axial mittels eines Anschlags in Form einer Durchmesserstufe 18d und mittels eines Sicherungsrings 50 festgelegt ist. Das Fluidleitelement 48 weist eine becher- förmige zylindrische Gestalt auf und verbindet die im Verbindungsbereich angeordneten Fluidkanalabschnitte 38d-f strömungsmäßig, das Fluidleitelement 48 weist radial außen einen geschlossenen Boden 48a auf, welcher die Ausnehmung 16d verschließt. Zum Austritt des Fluids aus dem Einsatzelement 48 in Richtung des Fluid- kanals 38f sind an diesem auf Höhe des Statorträgers 16 mehrere radiale Austrittsöffnungen 48e vorgesehen, welche am Außenumfang gemeinsam in eine dort ausgebildete Ringnut 48f münden. Das Fluid kann sich in dieser Ringnut 48f sammeln und von dieser in den Fluidkanal 38f überführt werden. Zur Vermeidung eines Fluidaustritts aus der Fluidkühlanordnung sind zwischen dem Einsatzelement und dem Lagerflansch 18 bzw. dem Statorträger 16a Dichtelemente 48b, c, d vorgesehen. The fluid guide element 48 is formed as a separate part and in particular as an insert part, which radially outward into mutually aligned radial recesses 16 d; 18 c of the stator support 16 a and the electronics heat sink 30 is inserted and fixed axially by means of a stop in the form of a diameter step 18 d and by means of a securing ring 50. The fluid-conducting element 48 has a cup-shaped cylindrical shape and connects the fluid channel sections 38d-f arranged in the connection region in terms of flow, the fluid guide element 48 has a closed bottom 48a radially on the outside, which closes the recess 16d. For the exit of the fluid from the insert element 48 in the direction of the fluid channel 38f, a plurality of radial outlet openings 48e are provided at the height of the stator carrier 48, which open together at the outer periphery into an annular groove 48f formed there. The fluid can collect in this annular groove 48f and be transferred from this into the fluid channel 38f. To avoid fluid leakage from the fluid cooling arrangement, sealing elements 48b, c, d are provided between the insert element and the bearing flange 18 or the stator support 16a.
Der am Statorträger 16a ausgebildete Fluidkanal 38g ist innerhalb eines schalenförmigen Kühlmantels 52 realisiert, wozu an einem äußeren Umfangsflächenbereich des Statorträgers 16a eine nutförmige radiale Ausnehmung 16e ausgebildet ist, die sich etwa über die gesamte axiale Breite des Stators 16 und etwa vollständig in Umfangsrichtung erstreckt. Zur Bildung des Kühlmantels 52 ist die Ausnehmung 16e durch ein im Wesentlichen zylinderförmiges Schalenelement 54 und axial beidseitig eingelegten Dichtelementen fluiddicht verschlossen, von denen in den Fig. 2, 4 und 5 jeweils nur ein Dichtelement 56 dargestellt ist. The formed on the stator support 16a fluid channel 38g is realized within a cup-shaped cooling jacket 52, for which on an outer peripheral surface region of the stator support 16a, a groove-shaped radial recess 16e is formed, which extends approximately over the entire axial width of the stator 16 and approximately completely in the circumferential direction. To form the cooling jacket 52, the recess 16e is formed by a substantially cylindrical shell element 54 and axially on both sides inserted sealing elements fluid-tightly sealed, of which in Figs. 2, 4 and 5, only one sealing element 56 is shown.
Gemäß Fig. 5 kann das Fluid den Kühlmantel 52 bzw. den Fluidkanal 38g über einen schräg nach radial innen verlaufenden Fluidkanal 38h wieder verlassen, um schließen in einen als radiales Sackloch ausgebildeten Fluidkanal 38i einzutreten, welcher teilweise in dem den Fluidauslass 36 bildenden Einstreckrohr 36a verläuft. According to FIG. 5, the fluid can leave the cooling jacket 52 or the fluid channel 38g again via an obliquely radially inwardly extending fluid channel 38h, in order to enter into a fluid channel 38i designed as a radial blind hole, which partially runs in the draft tube 36a forming the fluid outlet 36 ,
Bezugszeichen Antriebsmodul 34 Fluideinlass Reference numeral drive module 34 fluid inlet
Elektromaschine 34a Einsteckrohr Rotor 36 Fluidauslassa Rotorträger 36a Einsteckrohrb Rotorwelle 38 Fluidkanalanordnung Stator 38a-i Fluidkanälea Statorträger 40 O-Ringdichtungb innere Umfangsfläche 42 O-Ringdichtungc Anschlagfläche 44 Umkehrpositiond Ausnehmung 46 Deckelemente Ausnehmung 48 Kühlmantel  Electric machine 34a Insert tube rotor 36 Fluid outlet rotor arm 36a Insert tube b Rotor shaft 38 Fluid channel arrangement Stator 38a-i Fluid channel 4a Stator carrier 40 O-ring sealb Inner peripheral surface 42 O-ring seal stop surface 44 Reverse position recess 46 Cover elements recess 48 Cooling jacket
Lagerschild 48 Fluidleitelementa äußere Umfangsfläche 48a Boden End shield 48 Fluidleitelementa outer peripheral surface 48a bottom
b Lateralfläche 48b-d Dichtelementc Ausnehmung 48e Austrittsöffnung Lagerschild 48f Ringnut b Lateral surface 48b-d Sealing element recess 48e Exit opening End shield 48f Ring groove
Lager 50 Sicherungsring Lager 52 Kühlmantel  Bearing 50 Circlip Bearing 52 Cooling jacket
Elektronikbaugruppe 54 Schalenelement Elektronikkühlkörper 56 Dichtelement Fluidkühlanordnung  Electronics module 54 Shell element Electronics cooling body 56 Sealing element Fluid cooling arrangement

Claims

Patentansprüche claims
1 . Antriebsmodul (10), insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend1 . Drive module (10), in particular for a hybrid or electric vehicle, comprising
- eine Elektromaschine (12) mit einem Stator (16), welcher an einem Statorträ- ger (16a) angeordnet ist und mit diesem im Wärmeaustauschkontakt steht und mit einem zu dem Stator (16) drehbar gelagerten Rotor (14), - An electric machine (12) with a stator (16) which is arranged on a Statorträ- ger (16 a) and is in heat exchange contact with this and with a to the stator (16) rotatably mounted rotor (14),
- eine Elektronikbaugruppe (28), welche mit einem Elektronikkühlkörper (30) im Wärmeaustauschkontakt steht,  an electronic assembly (28) which is in heat exchange contact with an electronics heat sink (30),
- eine Fluidkühlanordnung (32) zur Kühlung des Stators (16) und der Elektro- nikbaugruppe (28), wobei an dem Statorträger (16a) und an dem Elektronikkühlkörper (30) miteinander in Fluidverbindung stehende Fluidkanäle (38a- i) ausgebildet sind,  a fluid cooling arrangement (32) for cooling the stator (16) and the electronic assembly (28), wherein fluid passages (38a-i) in fluid connection with one another are formed on the stator support (16a) and on the electronics cooling body (30),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Elektronikkühlkörper (30) als ein vom Statorträger (16a) separates Bauele- ment ausgebildet und mit dem Statorträger (16a) verbunden ist.  the electronic cooling body (30) is formed as a component separate from the stator carrier (16a) and connected to the stator carrier (16a).
2. Antriebsmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronikkühlkörper (30) als Lagerschild (18) zur Lagerung des Rotors (14) ausgebildet ist. 2. Drive module according to claim 1, characterized in that the electronic heat sink (30) is designed as a bearing plate (18) for supporting the rotor (14).
3. Antriebsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager- schild (18) im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, wobei ein Fluidkanal (38c) des Elektronikkühlkörpers (30) innerhalb einer lateralen Oberfläche des La- gerschilds (18) als axial offene Nut ausgeführt und mit einem Deckelement (46) fluiddicht verschlossen ist. 3. Drive module according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing plate (18) is formed substantially disc-shaped, wherein a fluid channel (38c) of the electronics heat sink (30) within a lateral surface of the carrier shield (18) as axial executed open groove and with a cover element (46) is sealed fluid-tight.
4. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorträger (16a) eine hohlzylindrische Gestalt und einen schalenförmigen Kühlmantel (52) aufweist, wozu an einem inneren oder äußeren Umfangsflächenbe- reich zur Ausbildung von zumindest einem Fluidkanal (38g) eine sich in Umfangsrich- tung erstreckende radiale Ausnehmung (16e) ausgebildet ist, welche durch ein Scha- lenelement (54) fluiddicht verschlossen ist. 4. Drive module according to one of claims 1-3, characterized in that the stator carrier (16a) has a hollow cylindrical shape and a shell-shaped cooling jacket (52), for this purpose at an inner or outer Umfangsflächenbe- rich to form at least one fluid channel (38g) a radial recess (16e) extending in the circumferential direction is formed, which is closed in a fluid-tight manner by a shell element (54).
5. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektronikkühlköper (30) und dem Statorträger (16a) ein Verbindungs- kanal (38e) ausgebildet ist und wobei in einem gegenseitigen Verbindungsbereich von Statorträger (16a) und Elektronikkühlkörper (30) ein Fluidleitelement (48) vorge- sehen ist, welches einen gerichteten Fluiddurchtritt zwischen den vorgenannten Elementen (30, 16a) ermöglicht. 5. Drive module according to one of claims 1 - 4, characterized in that between the Elektronikkühlköper (30) and the stator (16a) a connecting channel (38e) is formed and wherein in a mutual connection region of stator (16a) and electronics heat sink ( 30) a fluid guide element (48) is provided, which allows a directed fluid passage between the aforementioned elements (30, 16 a).
6. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitelement (48) als ein Einsatzteil ausgebildet ist, welches in Ausnehmun- gen (16d, 18c) des Statorträgers (16a) und des Elektronikkühlkörpers (30) eingesetzt ist, eine der Ausnehmungen (16d) einseitig verschließt und im Verbindungsbereich angeordnete Fluidkanalabschnitte (38d, 38f) von Statorträger (16a) und Elektronikkühlkörper (30) strömungsmäßig verbindet. 6. Drive module according to one of claims 1-5, characterized in that the Fluidleitelement (48) is formed as an insert part, which in recesses (16d, 18c) of the stator support (16a) and the electronics heat sink (30) is inserted, one of the recesses (16d) closes on one side and in the connecting region arranged fluid channel sections (38d, 38f) of the stator (16a) and the electronics heat sink (30) fluidly connects.
7. Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanäle (38a-i) im Statorträger (16a) und im Elektronikkühlkörper (30) jeweils als strömungsmäßig in Reihe geschaltete Ringkanäle ausgebildet sind, wobei die Anschlussbereiche für den Fluideinlass (34) und den Fluidauslass (36) am Statorträ- ger (16a) angeordnet sind. 7. Drive module according to one of claims 1 - 6, characterized in that the fluid channels (38a-i) are formed in the stator (16a) and the electronics heat sink (30) in each case as flow-connected in series ring channels, wherein the connection areas for the fluid inlet ( 34) and the fluid outlet (36) are arranged on the stator carrier (16a).
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