WO2020001983A1 - Hybrides gehäuse für eine elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a housing for an electrical machine, in particular an electric motor or
- a hybrid housing that can be produced using the method, comprising an inner housing part, an outer housing part and an intermediate cooling tube.
- cooling channels In order to keep the installation space and in particular the diameter of the electrical machines small, the cooling channels should be designed with the smallest possible diameter. At the same time, the cooling channels should run evenly or adapted to the necessary heat transfer around the electrical machine in order to enable a uniform heat transfer. This is how one comes about
- Tightness of the system against a loss of liquid is critical and requires larger wall thicknesses.
- Laminates which form the stator of the electrical machines, lead to problems. Furthermore, lost cores can be used, which are the cooling system
- Components are produced which have high mechanical properties
- the die casting process is particularly suitable for large quantities and represents an interesting manufacturing process for housings of electrical machines. Due to the high
- a housing for an electrical machine which has a cooling jacket for Has liquid cooling of the electrical machine.
- the cooling jacket is clamped or pressed on and forms part of the outside of the housing.
- DE 10 2005 052 364 Al shows a two-part
- Housing for an electrical machine which consists of an inner part with external spiral
- Recesses and an outer part is assembled, which rests sealingly on the inner part.
- the depressions form a closed cooling jacket.
- DE 10 2008 043 226 A1 shows a cooling jacket for an electrical machine, which is integrated in the housing or also in one piece with the housing
- the cooling jacket can be trained.
- the cooling jacket can be produced using a full mold casting process. However, the document does not disclose any details about the integration of this cooling jacket in the housing.
- the object of the present invention is a method for producing a housing and a housing for an electrical machine
- Electrical machine in particular an electric motor or a generator, is a hybrid housing that has an inner housing part, an outer one
- the inner housing part is through a
- the outer housing part is a cast part cast onto the cylindrical profile with the cooling tube by means of composite casting.
- the profile and the cooling tube are non-positively, preferably materially, the casting and the cooling tube are integrally connected to one another.
- the cast part is also integral with the profile
- a cylindrical profile is first provided, preferably an extruded profile, which can be made of aluminum, for example. Then a cooling tube is placed around this cylindrical profile
- a cooling tube pre-wound in accordance with the dimensions of the cylindrical profile can also be used, which is then over the
- the cylindrical profile is pushed.
- the cylindrical profile with cooling tube obtained in this way is then encapsulated by means of composite casting, in particular with a metal or a metal alloy, so that a casting obtained by the composite casting forms the outer region of the housing.
- the composite casting is carried out in such a way that a cohesive connection is formed between the cooling tube and the casting, preferably also between the cylindrical profile and the casting and / or between the cylindrical profile and the cooling tube.
- the composite casting is preferably carried out by sand casting, die casting or
- the surface of the cooling tube and the cylindrical profile can be suitably modified, for example mechanically, physically or chemically treated or coated. Furthermore, there is also the possibility of preheating the cylindrical profile with the cooling tube before carrying out the composite casting or by means of joining processes such as, for example
- the wall thicknesses of the housing can be made relatively thin without increasing the risk of leakage of the coolant. So the high-strength cylindrical profile can be achieved by the operation of the
- Housing part it is possible to maximize the lightweight construction potential of the housing.
- the cooling tube is preferably wound spirally around the cylindrical profile.
- Cooling tubes are used.
- the cross-sectional profile of the cooling tubes can have any shape, for example.
- a triangular cross section of the cooling tube can be advantageous, since this means that there are no thin-walled structures in the composite casting between the individual cooling tubes
- the composite casting can be carried out in such a way that cooling fins, connection points, a housing cover or other elements are formed on the outside of the housing. All that is required is the shape for the
- Composite casting can be selected accordingly.
- Corresponding elements for example preformed metal sheets, are also cast into the outer part by the composite casting
- the overall construction can also be designed so that different with the same outer diameter of the housing
- Housing lengths can be realized as variants in a variant family.
- the method and the associated hybrid housing are particularly suitable for electric motors or
- Fig. 1 an example of components of the
- Fig. 2 shows a partial section through the
- Fig. 3 two examples of possible pipe cross sections of the cooling pipe used.
- Fig. 4 is an illustration of triangular
- Motor housing is produced in a composite casting with two inserts.
- the mechanical loads acting during operation of the electrical machine are to be taken up by a high-strength cylindrical profile as the first insert, which is designed, for example, as a conventional extruded profile.
- a high-strength cylindrical profile as the first insert, which is designed, for example, as a conventional extruded profile.
- the profile can be made with a small wall thickness and at the same time high
- a wound tube is pushed onto this profile as a second insert, or the tube is wrapped directly around the profile.
- the outer geometry of the housing is then created in composite casting, a material connection being formed between the casting and the wound tube, preferably also between the wound tube and the cylindrical profile.
- the connection can be made by a surface modification, e.g. Roughening or coating, the cylinder and the cooling coil formed by the cooling tube can be achieved.
- the connection can be made by a surface modification, e.g. Roughening or coating, the cylinder and the cooling coil formed by the cooling tube can be achieved.
- Inserts can also be preheated.
- Functional elements such as cooling fins, connection points, housing covers, etc. are represented by the cast outer housing.
- Figure 1 shows an example of the
- the cylindrical profile 1 can, for example, be an extruded profile made of aluminum.
- the cooling tube 2 can be an aluminum tube. Other materials such as steels are also possible.
- a supporting filler material e.g. sand, can be added to the cooling tube to prevent mechanical deformation during subsequent composite casting and removed after the casting process.
- a material for the composite casting through which the casting 3 is formed, for example.
- FIG. 2 shows a partial section through the hybrid housing, in which the individual components of the housing can be recognized again. Due to the material, material and non-positive connections, there are no voids or gaps between the individual components, so that optimal heat transfer is achieved.
- the cooling tube can have, for example, a rectangular, a round or an oval cross section.
- Figure 3 shows two examples. In the left figure, a cooling coil from a cooling tube 2 is also with
- the proposed method also enables cooling fins or other structures to be cast onto the housing, which are integrated directly into the cast part in the proposed method.
- the sheet metal or structural part forming the cooling fins is cast directly onto the cast part in order to achieve a cohesive connection.
- the cooling fins can be cast directly onto this sheet as a standard semi-finished product. This makes thin-walled structures possible, which cannot be achieved with cast iron. This technique also enables the creation of more complex ones
- Geometries that cannot be produced with cast iron e.g. curved geometries or geometries with undercuts.
- the sheet to be cast on must be positioned in a recess in the tool so that it is only in the desired position
- Connection zone comes into contact with the molten metal and only melts in this area.
- the area relevant for the subsequent cooling effect is shielded from the melt. This can be achieved, for example, through slots in the tool through which the sheets are pushed into the cavity.
- the sheet can be shaped as desired outside the slot and the cavity (eg complex), as the demoldability is no longer dependent on the tool.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung. Bei dem Verfahren wird ein zylinderförmiges Profil (1) bereitgestellt und wenigstens ein Kühlrohr (2) um das Profil (1) gewickelt oder ein vorgewickeltes Kühlrohr (2) auf das Profil (1) aufgeschoben. Das Profil (1) mit dem Kühlrohr (2) wird anschließend mittels Verbundguss umgossen, so dass ein durch den Verbundguss erhaltenes Gussteil (3) den Außenbereich des Gehäuses (5) bildet und durch den Verbundguss eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kühlrohr (2) und dem Gussteil (3) gebildet wird. Das Gehäuse lässt sich mit dünnwandigen Bereichen ohne erhöhte Gefahr einer Leckage des Kühlmittels realisieren und kostengünstig hersteilen.
Description
Hybrides Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie Verfahren zur Herstellung
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder
Generator, sowie ein mit dem Verfahren herstellbares hybrides Gehäuse aus einem inneren Gehäuseteil, einem äußeren Gehäuseteil und einem zwischenliegenden Kühl- rohr.
Elektrische Maschinen benötigen im oder am Gehäuse oft Flüssigkeits-Kühlsysteme zur Abführung der Wärme. Innenliegende Flüssigkeits-Kühlsysteme mit komplexen Geometrien sind allerdings aufwändig zu realisieren. Um den Bauraum und insbesondere den Durchmesser der elektrischen Maschinen gering zu halten, sollten die Kühlkanäle mit kleinstmöglichem Durchmesser ausgebildet sein. Gleichzeitig sollten die Kühlkanäle gleichmäßig oder dem notwendigen Wärmetransport angepasst um die elektrische Maschine verlaufen, um einen gleichmäßigen Wärmetransport zu ermöglichen. So entsteht eine
komplexe Geometrie, welche bei gusstechnischer
Herstellung mit Schiebern oder Kernen nur aufwändig oder gar nicht realisierbar ist. Prinzipiell eignen sich für die Herstellung derartiger Gehäuse
gießtechnische Ansätze wie das Lost-Foam-Verfahren, welches eine maximale Komplexität des Gussbauteils zulässt. Alternativ sind auch Kokillen- oder Sandguss verfahren geeignet, bei denen verlorene Kerne
eingesetzt werden können. Im Lost-Foam-Verfahren ist allerdings die Sicherstellung einer ausreichenden
Dichtigkeit des Systems gegenüber einem Flüssigkeits verlust kritisch und bedingt größere Wandstärken.
Dadurch sinkt die Wandstärken-spezifische Festigkeit des Gehäuses, was insbesondere bei eingepressten
Blechpaketen, die den Stator der elektrischen Maschinen bilden, zu Problemen führt. Weiterhin können verlorene Kerne eingesetzt werden, welche das Kühlsystem
abbilden. Der Einsatz von verlorenen Kernen mit einem großen Verhältnis zwischen Kern-Gesamtvolumen und
Wandstärke ist allerdings schwierig zu realisieren. Durch Kerne verursachte Gasstöße in Folge des
thermischen Einflusses führen regelmäßig zu Guss- fehlem. Dünnwandig gegossene Gehäuse sind im Sand- und Kokillenguss nur schwer herzustellen. In vakuum
gestützten Druckgussverfahren können dünnwandige
Bauteile erzeugt werden, welche hohe mechanische
Kennwerte aufweisen. Das Druckgussverfahren ist insbesondere für hohe Stückzahlen geeignet und stellt ein interessantes Fertigungsverfahren für Gehäuse von elektrischen Maschinen dar. Aufgrund der hohen
Komplexität der Kühlkanäle können jedoch auch hier keine Schieber eingesetzt werden. Weiterhin ist aufgrund der filigranen Struktur auch der Einsatz von verlorenen Kernen nicht möglich. Die Herstellung derartiger Gehäuse mit den obigen Verfahren ist daher aufwändig und entsprechend teuer.
Stand der Technik
Aus der DE 101 54 156 Al ist ein Gehäuse für eine elektrische Maschine bekannt, das einen Kühlmantel zur
Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschine aufweist. Der Kühlmantel wird dabei aufgeklemmt oder aufgepresst und bildet einen Teil der Außenseite des Gehäuses. Die DE 10 2005 052 364 Al zeigt ein zweiteiliges
Gehäuse für eine elektrische Maschine, das aus einem inneren Teil mit außenliegenden spiralförmigen
Vertiefungen und einem äußeren Teil zusammengesetzt ist, der dichtend auf dem inneren Teil aufliegt. Durch Zusammenwirken der beiden Gehäusehälften bilden die Vertiefungen einen geschlossenen Kühlmantel. Die
Fügezone zwischen den beiden Gehäusehälften birgt jedoch die Gefahr einer Leckage des eingesetzten
Kühlmittels .
Die DE 10 2008 043 226 Al zeigt einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine, der in das Gehäuse integriert oder auch einstückig mit dem Gehäuse
ausgebildet sein kann. Der Kühlmantel ist durch ein Vollformgießverfahren herstellbar. Die Druckschrift offenbart jedoch keine Einzelheiten zur Integration dieses Kühlmantels in das Gehäuse.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses sowie ein Gehäuse für eine elektrische Maschine
anzugeben, das sich kostengünstig hersteilen lässt und eine geringe Wandstärke bei hoher Sicherheit gegen Leckage des eingesetzten Kühlmittels ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und dem
hybriden Gehäuse gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie des Gehäuses sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden
Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Bei dem vorgeschlagenen Gehäuse für eine
elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor oder einen Generator, handelt es sich um ein hybrides Gehäuse, das ein inneres Gehäuseteil, ein äußeres
Gehäuseteil und ein zwischenliegendes Kühlrohr
aufweist. Das innere Gehäuseteil ist durch ein
zylinderförmiges Profil gebildet, das vom Kühlrohr umwickelt ist. Das äußere Gehäuseteil stellt ein mittels Verbundguss auf das zylinderförmige Profil mit dem Kühlrohr aufgegossenes Gussteil dar. Das Profil und das Kühlrohr sind dabei kraftschlüssig, vorzugsweise stoffschlüssig, das Gussteil und das Kühlrohr sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise ist auch das Gussteil stoffschlüssig mit dem Profil
verbunden .
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäuses wird zunächst ein zylinderförmiges Profil bereitgestellt, vorzugsweise ein Strangpressprofil, das bspw. aus Aluminium bestehen kann. Anschließend wird ein Kühlrohr um dieses zylinderförmige Profil
gewickelt. Alternativ kann auch ein entsprechend der Dimensionen des zylinderförmigen Profils vorgewickeltes Kühlrohr eingesetzt werden, das dann über das
zylindrische Profil geschoben wird. Das auf diese Weise erhaltene zylindrische Profil mit Kühlrohr wird dann
mittels Verbundguss umgossen, insbesondere mit einem Metall oder einer Metalllegierung, so dass ein durch den Verbundguss erhaltenes Gussteil den Außenbereich des Gehäuses bildet. Der Verbundguss wird so durchge- führt, dass zwischen dem Kühlrohr und dem Gussteil, vorzugsweise auch zwischen dem zylinderförmigen Profil und dem Gussteil und/oder zwischen dem zylinderförmigen Profil und dem Kühlrohr, jeweils eine Stoffschlüssige Verbindung gebildet wird. Der Verbundguss erfolgt vorzugsweise mittels Sandguss, Druckguss oder
Kokillenguss. Zur Unterstützung der Bildung dieser stoffschlüssigen Verbindung (en) kann die Oberfläche des Kühlrohrs und des zylinderförmigen Profils geeignet modifiziert werden, bspw. mechanisch, physikalisch oder chemisch behandelt oder beschichtet. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, das zylindrische Profil mit dem Kühlrohr vor Durchführung des Verbundgusses vorzuwärmen oder mittels fügender Verfahren wie bspw. dem
Reibschweißen vor dem Verbundguss stoffschlüssig zu verbinden.
Durch den hybriden Aufbau des vorgeschlagenen Gehäuses lassen sich die Wandstärken des Gehäuses relativ dünn ausführen ohne die Gefahr einer Leckage des Kühlmittels zu erhöhen. So kann das hochfeste zylindrische Profil die durch den Betrieb der
elektrischen Maschine wirkenden mechanischen Lasten aufnehmen und stellt auch bei geringer Wandstärke keine Gefahr für die Dichtigkeit des Kühlsystems dar. Da für das zylindrische Profil und das gewickelte Rohr auf einfache Halbzeuge zurückgegriffen werden kann, ist eine kostengünstige Herstellung des vorgeschlagenen Gehäuses möglich. Auf einen Kern oder komplexe
Gießverfahren zur Abbildung der Kühlkanäle kann
verzichtet werden. Dadurch werden die Kosten gegenüber einem komplexen Gussbauteil deutlich reduziert. Durch den Einsatz eines hochfesten Aluminiumprofils zur
Abbildung des zylindrischen Profils als inneres
Gehäuseteil ist es möglich, das Leichtbaupotential des Gehäuses zu maximieren. Die Stoffschlüssigen bzw.
Stoff- und kraftschlüssigen Verbindungen führen zu einem optimalen Wärmeübergang zwischen dem zylinder- förmigen Profil, dem Kühlrohr und dem äußeren Gussteil und somit zu einer optimalen Wärmeabführung.
Das Kühlrohr wird beim vorgeschlagenen Verfahren vorzugsweise spiralförmig um das zylinderförmige Profil gewickelt. Selbstverständlich können auch mehrere
Kühlrohre eingesetzt werden. Das Querschnittsprofil der Kühlrohre kann beliebige Formen aufweisen, bspw.
rechteckig, rund, dreieckig oder oval sein. Vorteilhaft kann ein dreiecksförmiger Querschnitt des Kühlrohres sein, da dadurch zwischen den einzelnen Kühlrohren keine dünnwandigen Strukturen beim Verbundguss
entstehen .
Der Verbundguss kann so durchgeführt werden, dass an der Außenseite des Gehäuses Kühlrippen, Anbindungs punkte, ein Gehäusedeckel oder andere Elemente gebildet werden. Hierzu muss lediglich die Form für den
Verbundguss entsprechend gewählt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden
entsprechende Elemente, beispielsweise vorgeformte Bleche, durch den Verbundguss auch in das äußere
Gehäuseteil integriert, die dann Stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sind. Die Gesamtkonstruktion kann
auch so ausgelegt werden, dass bei gleichbleibendem Außendurchmesser des Gehäuses unterschiedliche
Gehäuselängen als Varianten in einer Variantenfamilie realisiert werden können.
Das Verfahren und das zugehörige hybride Gehäuse eignen sich vor allem für Elektromotoren oder
Generatoren, bei denen der Stator und der Rotor im Inneren des Gehäuses gelagert sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das vorgeschlagene Verfahren sowie das
vorgeschlagene hybride Gehäuse für eine elektrische Maschine werden nachfolgend anhand von Ausführungs beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig . 1 ein Beispiel für Bestandteile des
vorgeschlagenen Gehäuses sowie für das Gehäuse selbst;
Fig. 2 einen Teilschnitt durch das
beispielhafte hybride Gehäuse gemäß Figur 1;
Fig . 3 zwei Beispiele für mögliche Rohr- querschnitte des eingesetzten Kühlrohrs; und
Fig. 4 eine Darstellung dreieckiger und
rechteckiger Profilquerschnitte des Kühlrohrs .
Wege zur Ausführung der Erfindung
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene hybride
Motorgehäuse wird im Verbundguss mit zwei Inserts hergestellt. Die im Betrieb der elektrischen Maschine wirkenden mechanischen Lasten sollen hierbei von einem hochfesten zylindrischen Profil als erstem Insert aufgenommen werden, welches bspw. als konventionelles Strangpressprofil ausgeführt wird. Durch die Verwendung eines Strangpressprofiles kann für den inneren Teil des Gehäuses, in welches bei einem Elektromotor oder
Generator das Blechpaket für den Stator eingepresst wird, eine hohe Festigkeit und ein nahezu fehlerfreies Gefüge gewährleistet werden. So kann das Profil mit einer geringen Wandstärke bei gleichzeitig hoher
Sicherheit gegen Leckage ausgeführt werden. Auf dieses Profil wird im Ausgangszustand ein gewickeltes Rohr als zweites Insert geschoben oder das Rohr wird direkt um das Profil gewickelt. Im Verbundguss wird dann die Außengeometrie des Gehäuses geschaffen, wobei zwischen dem Gussteil und dem gewickelten Rohr, vorzugsweise auch zwischen dem gewickelten Rohr und dem zylin drischen Profil, eine Stoffschlüssige Verbindung entsteht. Die Anbindung kann dabei durch eine Ober flächenmodifikation, z.B. Aufrauen oder Beschichten, des Zylinders und der durch das Kühlrohr gebildeten Kühlspirale erreicht werden. Ergänzend können die
Inserts auch vorgewärmt werden. Funktionselemente, wie Kühlrippen, Anbindungspunkte, Gehäusedeckel usw. werden durch das gegossene Außengehäuse abgebildet. Figur 1 zeigt hierzu ein Beispiel für die
Bestandteile des vorgeschlagenen hybriden Gehäuses. In der linken Abbildung dieser Figur ist das zylindrische Profil 1 mit dem als Kühlspirale aufgewickelten
Kühlrohr 2 zu erkennen. Die mittlere Abbildung zeigt das Gussteil 3, das in diesem Beispiel an der Außen seite Kühlrippen 4 aufweist. In der rechten Abbildung ist das entsprechend aus diesen Komponenten gebildete hybride Gehäuse 5 mit dem zylinderförmigen Profil 1, dem Kühlrohr 2 und dem Gussteil 3 zu erkennen. Das zylindrische Profil 1 kann bspw. ein Strangpressprofil aus Aluminium sein. Bei dem Kühlrohr 2 kann es sich um ein Rohr aus Aluminium handeln. Auch andere Materialien wie bspw. Stähle sind möglich. Bei Verwendung eines Kühlrohrs aus Aluminium kann zur Vermeidung mecha nischer Deformationen beim anschließenden Verbundguss zusätzlich ein stützendes Füllmaterial, bspw. Sand, in das Kühlrohr eingefüllt und nach dem Gießprozess wieder entfernt werden. Als Material für den Verbundguss, durch den das Gussteil 3 gebildet wird, kann bspw.
wiederum Aluminium zum Einsatz kommen.
Durch den Verbundguss werden das Kühlrohr 2 und das Gussteil 3 Stoffschlüssig miteinander verbunden. Figur 2 zeigt hierzu einen Teilschnitt durch das hybride Gehäuse, in dem die einzelnen Bestandteile des Gehäuses nochmals zu erkennen sind. Durch die stoff- bzw. Stoff- und kraftschlüssigen Verbindungen entstehen keine Hohlräume oder Spalte zwischen den einzelnen Komponenten, so dass ein optimaler Wärmeübergang erreicht wird.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und dem damit herstellbaren Gehäuse können unterschiedliche Kühlrohr- Querschnitte bzw. -Profile eingesetzt werden. Das
Kühlrohr kann dabei bspw. einen rechteckigen, einen runden oder einen ovalen Querschnitt aufweisen. Figur 3
zeigt hierzu zwei Beispiele. In der linken Abbildung ist eine Kühlspirale aus einem Kühlrohr 2 mit
rechteckigem Querschnitt und in der rechten Abbildung eine Kühlspirale mit einem Kühlrohr mit dreieckigem Querschnitt dargestellt.
Durch den Einsatz eines dreieckigen Querschnitts für das den Kühlmantel bildende Kühlrohr wird eine große Oberfläche zum Gussteil und zu dem vorgefertigten Zylinder erzeugt, wodurch die Wärmeabfuhr verbessert werden kann. Diese Geometrie begünstigt den Verbund guss, da im Gussbereich keine dünnwandigen Strukturen entstehen. Dies ist anhand der Darstellung der Figur 4 nochmals veranschaulicht, die in der linken Abbildung schematisch einen Teilausschnitt des zylindrischen Profils 1 mit dem aufgewickelten Kühlrohr 2 mit
dreieckigem Querschnitt und die beim Verbundguss aufgebrachte Aluminiumschmelze 6 zeigt. In der rechten Abbildung der Figur ist die gleiche Situation bei
Nutzung eines Kühlrohrs 2 mit quadratischem Querschnitt dargestellt. Aus der Figur ist zu erkennen, dass bei Nutzung von Kühlrohren mit dreieckigem Querschnitt durch den Verguss keine dünnwandigen Bereiche 7
entstehen, wie sie in der rechten Abbildung der Figur angedeutet sind.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht auch das Angießen von Kühlrippen oder anderen Strukturen an das Gehäuse, die beim vorgeschlagenen Verfahren direkt in das Gussteil integriert werden. Das die Kühlrippen bildende Blech oder Strukturteil wird dabei direkt mit an das Gussteil angegossen, um eine Stoffschlüssige Verbindung zu erzielen. Die Kühlrippen können dabei aus
diesem Blech als Standardhalbzeug direkt angegossen werden. Dadurch sind dünnwandige Strukturen möglich, welche mit Guss nicht realisiert werden können. Diese Technik ermöglicht auch die Erzeugung komplexer
Geometrien, die mit Guss nicht hergestellt werden können, bspw. geschwungene Geometrien oder Geometrien mit Hinterschnitten. Das anzugießende Blech muss hierzu in eine Vertiefung des Werkzeuges positioniert werden, damit es nur unmittelbar in der gewünschten
Verbindungszone mit der Metallschmelze in Kontakt kommt und nur in diesem Bereich anschmilzt. Der für die spätere Kühlwirkung relevante Bereich wird von der Schmelze abgeschirmt. Das kann beispielsweise durch Schlitze im Werkzeug realisiert werden, durch welche die Bleche in die Kavität geschoben werden. Das Blech kann außerhalb des Schlitzes und der Kavität beliebig geformt sein (z.B. komplex), da die Entformbarkeit nicht mehr vom Werkzeug abhängig ist.
Bezugszeichenliste
1 zylindrisches Profil
2 Kühlrohr
3 Gussteil
4 Kühlrippen
5 Gehäuse
6 Aluminiumschmelze
7 dünnwandiger Bereich
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine elektrische Maschine, bei dem
- ein zylinderförmiges Profil (1) bereitgestellt wird,
- wenigstens ein Kühlrohr (2) um das Profil (1) gewickelt oder ein vorgewickeltes Kühlrohr (2) auf das Profil (1) aufgeschoben wird, und
- das Profil (1) mit dem Kühlrohr (2) mittels Verbundguss umgossen wird, so dass ein durch den Verbundguss erhaltenes Gussteil (3) einen
Außenbereich des Gehäuses (5) bildet und durch den Verbundguss eine Stoffschlüssige Verbindung wenigstens zwischen dem Kühlrohr (2) und dem
Gussteil (3) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zylinderförmiges Profil (1) ein
Strangpressprofil verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch zwischen dem Profil (1) und dem Gussteil (3) eine Stoffschlüssige Verbindung erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Oberfläche des Profils (1) und des
Kühlrohrs (2) vor dem Verbundguss modifiziert
wird, um die Bildung der Stoffschlüssigen
Verbindung beim Verbundguss zu begünstigen.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberfläche des Profils (1) und des
Kühlrohrs (2) durch Aufrauen, chemische Behandlung oder Beschichtung modifiziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil (1) und das Kühlrohr (2) für den Verbundguss vorgewärmt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlrohr (2) spiralförmig um das Profil (1) gewickelt oder ein spiralförmig vorgewickeltes Kühlrohr (2) auf das Profil (1) aufgeschoben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Verbundguss ein Kühlrippen (4) bildendes Element in das Gussteil (3) integriert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kühlrohr (2) mit einem dreiecksförmigen Querschnitt verwendet wird.
10. Hybrides Gehäuse für eine elektrische Maschine, das einen inneren Gehäuseteil, einen äußeren
Gehäuseteil und ein zwischenliegendes Kühlrohr (2)
aufweist,
wobei der innere Gehäuseteil durch ein
zylinderförmiges Profil (1), das vom Kühlrohr (2) umwickelt ist, und der äußere Gehäuseteil durch ein mittels Verbundguss auf das zylinderförmige
Profil (1) mit dem Kühlrohr (2) aufgegossenes Gussteil (3) gebildet ist, und
wobei das Kühlrohr (2) und das Gussteil (3) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
11. Gehäuse nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch das Profil (1) und das Kühlrohr (2) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
12. Gehäuse nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil (1) ein Strangpressprofil ist.
13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlrohr (2) spiralförmig um das Profil (1) gewickelt ist.
14. Gehäuse nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kühlrohr (2) einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist.
15. Gehäuse nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass in das Gussteil (3) ein Kühlrippen (4)
bildendes Element integriert ist.
16. Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, die in einem hybriden Gehäuse (5) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15 gelagert sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018210298.8A DE102018210298A1 (de) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Hybrides Gehäuse für eine elektrische Maschine sowie Verfahren zur Herstellung |
DE102018210298.8 | 2018-06-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020001983A1 true WO2020001983A1 (de) | 2020-01-02 |
Family
ID=67105988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2019/065446 WO2020001983A1 (de) | 2018-06-25 | 2019-06-13 | Hybrides gehäuse für eine elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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WO (1) | WO2020001983A1 (de) |
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