WO2023148121A1 - Housing for an electric machine, electric machine and motor vehicle - Google Patents

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WO2023148121A1
WO2023148121A1 PCT/EP2023/052142 EP2023052142W WO2023148121A1 WO 2023148121 A1 WO2023148121 A1 WO 2023148121A1 EP 2023052142 W EP2023052142 W EP 2023052142W WO 2023148121 A1 WO2023148121 A1 WO 2023148121A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing part
inner housing
igt
agt
outer housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/052142
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lennart Leopold
Wolfgang Halbmeyer
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies Germany Gmbh filed Critical Vitesco Technologies Germany Gmbh
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the invention relates to a housing for an electrical machine, the housing having an inner housing part and an outer housing part placed on the inner housing part.
  • the inner housing part is designed as an aluminum die-cast part.
  • the outer housing part is produced either as a hollow-cylindrical tube or as an extruded profile.
  • a cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part.
  • the subject matter of the invention is an electrical machine with the housing according to the invention.
  • an object of the invention is a motor vehicle with the electric machine according to the invention.
  • Housings for electrical machines are known in principle. It is also known that a stator can be arranged in a rotationally fixed manner in the housing of the electrical machine. Moreover, it is known that the housing of the electric machine can take on a cooling function. It is a regular endeavor to optimize the electric machine in such a way that the costs of the electric machine can be reduced and/or the cooling effect of the electric machine can be increased.
  • One object of the invention is to provide a housing for an electrical machine that can be produced inexpensively and can bring about an increased cooling effect of the electrical machine.
  • the invention relates to a housing of an electrical machine for accommodating a stator, comprising an inner housing part designed as an aluminum die-cast part, on the outside of which at least one web of a cooling channel is formed, and an outer housing part arranged on the inner housing part, which
  • the outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part and covers the cooling channel formed on the outside of the inner housing part, and the outer housing part is seated without a gap on a web outside of the at least one web.
  • a housing of an electrical machine is provided.
  • the housing is set up and/or designed to accommodate a stator of the electrical machine and to fix it in a rotationally fixed manner in the housing.
  • the electrical machine is preferably part of a traction drive in an at least partially electrically powered motor vehicle.
  • the housing has an inner housing part that is manufactured and/or designed as an aluminum die-cast part.
  • a cooling channel, which includes at least one web, is formed on an outside of the inner housing part. The web is thus designed as a projection on the outside of the inner housing part.
  • the outside of the inner housing part is directed outwards in the radial direction.
  • the outside is formed on a side facing away from the stator. Due to the fact that the inner housing part is produced as an aluminum die-cast part, the cooling channel can be formed in one piece with the inner housing part on the outside of the inner housing part in a simple manner. The inner housing part can thus be manufactured in a few work steps and thus inexpensively.
  • An outer housing part is arranged on the inner housing part. In other words, the inner housing part is at least partially encased by the outer housing part.
  • the outer housing part is either as formed as a hollow-cylindrical tube or as an extruded profile.
  • the tube particularly preferably has a circular cross-section.
  • An outer housing part designed in this way is particularly inexpensive and easy to produce, so that the costs of the electrical machine can be reduced.
  • an outer housing part designed as a tube has increased dimensional stability.
  • the outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part, so that a closed cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part.
  • the cooling medium is preferably an oil, a water-glycol mixture, or air. Provision is also made for the outer housing part to be seated without a gap on an outer side of the web of the at least one web. The web outside is directed outwards in the radial direction of the inner housing part.
  • the outer housing part is arranged on the outside of the web of the at least one web in such a way that no gap is formed between the outside of the web of the web and the outer housing part, and thus no cooling medium can flow between the outside of the web and the outer housing part. Due to the gap-free connection of the outer housing part to the inner housing part, a bypass flow between adjacent cooling sections can be avoided, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased. In other words, it can be prevented that the cooling medium does not take the direct path between a cooling inlet and a cooling outlet via the bypass opening.
  • the cooling medium can be designed as a water-glycol mixture, which can have an increased cooling effect compared to oil.
  • the choice of materials and design of the inner housing part and/or outer housing part can reduce the costs of the electrical machine.
  • a cooling medium with an increased cooling capacity can be used, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased.
  • a tube made of steel or aluminum can be produced particularly cheaply.
  • aluminum has the advantage that contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part is reduced in the case of an inner housing part designed as an aluminum die-cast component.
  • this inner lateral surface facing the inner housing part has a plastic coating at least in sections and/or regions in order to prevent contact corrosion with the inner housing part designed as an aluminum die-cast component.
  • the extruded profile is a steel or aluminum profile.
  • the tube is designed as an extruded profile. This has the advantage that the pipe has no longitudinal seam that could represent a weak point.
  • extruded tubes can have a reduced wall thickness, as a result of which the installation space, the weight and/or the costs can be reduced.
  • a tube designed in this way can also have increased dimensional stability. The increased dimensional stability can enable increased media tightness between the inner housing part and the outer housing part. With an aluminum extruded profile as the outer housing part, contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part can be prevented.
  • the extruded profile is made of steel, it can be provided that it has a plastic coating on the inner lateral surface at least in sections and/or areas in order to avoid contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part.
  • the at least one web of the cooling channel is arranged and/or formed at least in sections in a spiral, helical, meandering, ring-shaped or fin-shaped manner. At least in sections means that a web in a first Section can be formed differently from a web in a second section. It is therefore conceivable that in a first section the web is designed in a spiral shape and in a second section which is preferably directly adjacent to the first section has an annular configuration without a gradient.
  • the cooling channel can be formed accordingly on the outside of the inner housing part. Since the inner housing part is designed as an aluminum die-cast component, the contour of the cooling channel can be formed inexpensively and with increased dimensional accuracy on the outside of the inner housing part. An inner housing part is thus provided which, on the one hand, can be produced inexpensively and, on the other hand, has a cooling channel in order to effectively cool a stator arranged in the housing.
  • the outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part.
  • the media-tight connection of the outer housing part to the inner housing part can be manufactured and/or designed in different ways.
  • the outer housing part is thermally shrunk onto the inner housing part.
  • the thermal shrinking can take place in that the outer housing part is heated and/or the inner housing part is cooled.
  • the inner housing part is pushed into the outer housing part and the temperature is regulated back.
  • the outer housing part is then shrunk onto the inner housing part and can be seated without a gap on the outside of the web of the web.
  • sealing element for sealing the cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part.
  • the sealing element can preferably be designed as an O-ring.
  • sealing via sealing elements can be advantageous in order to enable increased media tightness of the cooling channel to the environment.
  • the cooling channel formed between the inner housing part and the outer housing part is sealed at least in sections by means of an integral connection.
  • the media-tightness of the cooling channel can be increased via the integral connection.
  • the material connection is a welded connection, an adhesive connection or a soldered connection.
  • an adhesive layer which can be thermally activated, is formed and/or applied on the outside of the web. It is also conceivable that the adhesive layer is expandable, ie can experience an increase in volume.
  • the web outside of the web is glued to the inside of the outer housing part.
  • the adhesive layer applied to the web can be activated and/or cured by adding heat.
  • the outer housing part is connected to the inner housing part at least in sections by welding.
  • a fluid-tight seal can be implemented by the integral connection between the outside of the web and the outer housing part.
  • the outer housing part has an inlet connector and an outlet connector.
  • the inlet port and the outlet port are formed in the outer housing part. This requires a local borehole in a wall of the tube or a wall of the extruded part in order to arrange or press in the inlet connector and/or the outlet connector in the outer housing part.
  • the inlet connection piece and the outlet connection piece are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the outer housing part.
  • the inlet connector and the outlet connector are spaced apart from each other at the respective distal end, based on the longitudinal direction of the housing, on or in the outer housing part. It is thus possible to ensure that the cooling medium flows over the entire length of the housing in the longitudinal direction of the housing.
  • a further development of the invention is that the inlet connector and the outlet connector are offset from one another in the circumferential direction of the outer housing part.
  • the inlet port and the outlet port are not longitudinally aligned. It can thus be ensured that there is not only a flow through the cooling channel in the longitudinal direction, but also at least in sections in the circumferential direction, as a result of which the cooling effect can be increased.
  • an advantageous development of the invention is that an offset in the circumferential direction is greater than 20° and less than 180°, in particular greater than 30° and less than 60°, the limits being included.
  • the cooling channel is preferably embodied in a helical shape. In the larger angular range, the cooling channel is ring-shaped and has no gradient. Thus, a uniform cooling can be achieved in the circumferential direction of the housing over the entire longitudinal direction.
  • the invention in a second aspect, relates to an electrical machine with the housing according to the invention for accommodating a stator.
  • the electrical machine is preferably part of a traction drive of a motor vehicle.
  • the traction drive preferably includes the electric engine, a gearbox, and an inverter. Provision can advantageously be made for the transmission to be arranged between the inverter and the electrical machine.
  • the housing is closed by a wall of the transmission housing on an end face facing the transmission.
  • the invention relates to a motor vehicle with the electric machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a view of an inner housing part of a housing with a stator arranged in the inner housing
  • 2 shows the housing with the second housing part attached to the inner housing part
  • 3 shows a thermal simulation shown in a sectional view with an outer housing part arranged without a gap on the inner housing part
  • 5 shows a motor vehicle with the electric machine.
  • the inner housing part IGT is in the form of a hollow cylinder and has a flange element on a distal end in the longitudinal direction of the inner housing part.
  • a stator ST is arranged in the inner housing part IGT. The stator ST is clamped or mounted in a rotationally fixed manner within the inner housing part IGT with an inner side of the inner housing part IGT directed inwards in the radial direction.
  • a cooling channel KK which includes at least one web SG, is formed on an outside AS of the inner housing part IGT, which is directed outwards in the radial direction of the inner housing part IGT.
  • the web SG is thus designed as a projection on the outside AS of the inner housing part IGT.
  • the inner housing part IGT is manufactured and/or designed as an aluminum die-cast part. Due to the fact that the inner housing part IGT is produced as an aluminum die-cast part, the cooling channel KK can be formed in one piece with the inner housing part IGT on the outside AS of the inner housing part IGT.
  • the inner housing part IGT can thus be manufactured in a few work steps and thus inexpensively.
  • the cooling channel KK is embodied in a helical shape in the present exemplary embodiment.
  • the at least one web SG runs spirally or helically on the outside AS of the inner housing part IGT.
  • a sealing element DE in the form of an O-ring is arranged on the outside AS of the inner housing part IGT at the respective distal end of the inner housing part IGT.
  • FIG. 2 shows the housing GE or inner housing part IGT known from FIG. 1, with an outer housing part AGT being arranged on the inner housing part IGT.
  • the outer housing part AGT encloses the inner housing part IGT at least in sections.
  • the outer housing part AGT is designed as a tube.
  • the tube has a circular ring-shaped cross-section over its entire length, which is also the same over the entire length.
  • An outer housing part AGT designed in this way is particularly inexpensive and easy to produce, so that the costs of the electrical machine EM can be reduced.
  • the outer housing part AGT is arranged media-tight on the inner housing part IGT, so that a closed cooling channel KK is formed between the inner housing part IGT and the outer housing part AGT.
  • the outer housing part AGT is thermally shrunk onto the inner housing part IGT. Due to the fact that the outer housing part AGT is connected to the inner housing part IGT in a media-tight manner, a separate cooling circuit can be implemented at least for this section, which is decoupled from electrical components. In this way, a water-glycol mixture can preferably be used as the cooling medium, which can have an increased cooling effect compared to oil.
  • the choice of materials and design of the inner housing part and/or the outer housing part can reduce the costs of the electrical machine.
  • a cooling medium with an increased cooling capacity can be used, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased.
  • An inlet connection ELS and/or an outlet connection ALS is formed in the outer housing part AGT.
  • a Cooling medium are fed to the cooling channel KK.
  • the cooling medium can be discharged from the cooling channel KK via the outlet connection ALS.
  • FIGS. 3 and 4 each show a thermal simulation shown in a sectional view.
  • the outer housing part AGT is arranged without a gap on the inner housing part IGT, in particular without a gap on the outside of the web SAS of the at least one web SG of the cooling channel KK.
  • a bypass flow of the coolant guided in the cooling channel KK in the longitudinal direction of the housing GE can be prevented and/or suppressed.
  • the cooling medium is guided in the circumferential direction or in a helical shape, and can thus absorb the heat from the stator ST. Consequently, the entirety of the stator ST can be better cooled, and the end windings WK formed on the stator ST experience a lower temperature increase. Due to the increased cooling effect, the power of the electrical machine can be increased.
  • FIG 5 shows a motor vehicle KFZ with the electrical machine EM.
  • the electrical machine EM is part of a traction drive in an at least partially electrically driven motor vehicle KFZ.

Abstract

The invention relates to a housing (GE) of an electric machine (EM) for accommodating a stator (ST), comprising an inner housing part (IGT), which is in the form of an aluminium die-cast part and on the outer side (AS) of which at least one web (SG) of a cooling duct (KK) is formed, and an outer housing part (AGT), which is arranged on the inner housing part (IGT) and is in the form of a hollow-cylindrical tube or an extruded profile, wherein the outer housing part (AGT) is arranged media-tightly on the inner housing part (IGT) and covers the cooling duct (KK), which is formed on the outer side (AS) of the inner housing part (IGT), and the outer housing part (AGT) is seated without gaps on a web outer side (SAS) of the at least one web (SG).

Description

Beschreibung Description
Gehäuse einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine und Kraftfahrzeug Housing of an electric machine, electric machine and motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, wobei das Gehäuse ein inneres Gehäuseteil und ein auf das innere Gehäuseteil aufgesetztes äußeres Gehäuseteil aufweist. Das innere Gehäuseteil ist als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet. Das äußere Gehäuseteil ist entweder als hohlzylinderförmig ausgebildetes Rohr oder als stranggepresstes Profil hergestellt. Zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil ist ein Kühlkanal ausgebildet. Zudem ist Gegenstand der Erfindung eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse. Weiterhin ist ein Gegenstand der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. The invention relates to a housing for an electrical machine, the housing having an inner housing part and an outer housing part placed on the inner housing part. The inner housing part is designed as an aluminum die-cast part. The outer housing part is produced either as a hollow-cylindrical tube or as an extruded profile. A cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part. In addition, the subject matter of the invention is an electrical machine with the housing according to the invention. Furthermore, an object of the invention is a motor vehicle with the electric machine according to the invention.
Gehäuse für elektrische Maschinen sind grundsätzlich bekannt. Bekannt ist ferner, dass in dem Gehäuse der elektrischen Maschine ein Stator drehfest angeordnet werden kann. Überdies ist bekannt, dass das Gehäuse der elektrischen Maschine eine Kühlfunktion übernehmen kann. Es ist ein regelmäßiges Bestreben die elektrische Maschine dahingehend zu optimieren, dass die Kosten der elektrischen Maschine reduziert und/oder die Kühlwirkung der elektrischen Maschine erhöht werden können. Housings for electrical machines are known in principle. It is also known that a stator can be arranged in a rotationally fixed manner in the housing of the electrical machine. Moreover, it is known that the housing of the electric machine can take on a cooling function. It is a regular endeavor to optimize the electric machine in such a way that the costs of the electric machine can be reduced and/or the cooling effect of the electric machine can be increased.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Gehäuse für eine elektrische Maschine bereitzustellen, das preiswert herstellbar ist und eine erhöhte Kühlwirkung der elektrischen Maschine bewirken kann. One object of the invention is to provide a housing for an electrical machine that can be produced inexpensively and can bring about an increased cooling effect of the electrical machine.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und den Zeichnungen, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann, sofern sich nicht explizit etwas Gegenteiliges aus der Beschreibung ergibt. In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Gehäuse einer elektrischen Maschine zur Aufnahme eines Stators, umfassend ein als Aluminiumdruckgussteil ausgebildetes inneres Gehäuseteil auf dessen Außenseite wenigstens ein Steg eines Kühlkanals ausgebildet ist, und ein auf dem inneren Gehäuseteil angeordnetes äußeres Gehäuseteil, das The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the drawings, with each feature being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination, unless something to the contrary is explicitly stated in the description. In a first aspect, the invention relates to a housing of an electrical machine for accommodating a stator, comprising an inner housing part designed as an aluminum die-cast part, on the outside of which at least one web of a cooling channel is formed, and an outer housing part arranged on the inner housing part, which
- als hohlzylinderförmig ausgebildetes Rohr oder - As a hollow cylindrical tube or
- als stranggepresstes Profil ausgebildet ist, wobei das äußere Gehäuseteil mediendicht auf dem inneren Gehäuseteil angeordnet ist und den auf der Außenseite des inneren Gehäuseteils ausgebildeten Kühlkanal abdeckt, und das äußere Gehäuseteil spaltfrei auf einer Stegaußenseite des wenigstens einen Stegs aufsitzt. - Is designed as an extruded profile, wherein the outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part and covers the cooling channel formed on the outside of the inner housing part, and the outer housing part is seated without a gap on a web outside of the at least one web.
Mit anderen Worten ist gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass ein Gehäuse einer elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Das Gehäuse ist dazu eingerichtet und/oder ausgebildet, einen Stator der elektrischen Maschine aufzunehmen und in dem Gehäuse drehfest zu fixieren. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise Bestandteil eines Traktionsantriebs in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug. Das Gehäuse weist ein inneres Gehäuseteil auf, das als Aluminiumdruckgussteil hergestellt und/oder ausgebildet ist. Auf einer Außenseite des inneren Gehäuseteils ist ein Kühlkanal ausgebildet, der wenigstens einen Steg umfasst. Der Steg ist somit als Vorsprung auf der Außenseite des inneren Gehäuseteils ausgebildet. Bei einem im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildeten inneren Gehäuseteil, ist die Außenseite des inneren Gehäuseteils in radialer Richtung nach außen gerichtet. Anders ausgedrückt ist die Außenseite, sofern in dem inneren Gehäuseteil ein Stator angeordnet ist, auf einer dem Stator abgewandten Seite ausgebildet. Bedingt dadurch, dass das innere Gehäuseteil als Aluminiumdruckgussteil hergestellt ist, kann in einfacher Weise auf der Außenseite des inneren Gehäuseteils der Kühlkanal einteilig mit dem inneren Gehäuseteil ausgebildet werden. Somit kann das innere Gehäuseteil in wenigen Arbeitsschritten und somit preiswert hergestellt werden. Auf dem inneren Gehäuseteil ist ein äußeres Gehäuseteil angeordnet. Mit anderen Worten wird das innere Gehäuseteil zumindest abschnittsweise von dem äußeren Gehäuseteil umhüllt. Das äußere Gehäuseteil ist entweder als hohlzylinderförmig ausgebildetes Rohr oder als stranggepresstes Profil ausgebildet. Das Rohr weist besonders bevorzugt einen kreisringförmig ausgebildeten Querschnitt auf. Ein derart ausgebildetes äußeres Gehäuseteil ist besonders preiswert und einfach herstellbar, sodass die Kosten der elektrischen Maschine reduziert werden können. Zudem weist ein als Rohr ausgebildetes äußeres Gehäuseteil eine erhöhte Formtreue auf. Das äußere Gehäuseteil ist mediendicht auf dem inneren Gehäuseteil angeordnet, sodass ein geschlossener Kühlkanal zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil ausgebildet wird. Das Kühlmedium ist vorzugsweise ein Öl, ein Wasser-Glykol Gemisch, oder Luft. Ferner ist vorgesehen, dass das äußere Gehäuseteil spaltfrei auf einer Stegaußenseite des wenigstens einen Stegs aufsitzt. Die Stegaußenseite ist in radialer Richtung des inneren Gehäuseteils nach außen gerichtet. Mit anderen Worten ist das äußere Gehäuseteil derart auf der Stegaußenseite des wenigstens einen Stegs angeordnet, dass zwischen der Stegaußenseite des Stegs und dem äußeren Gehäuseteil kein Spalt ausgebildet ist, und somit kein Kühlmedium zwischen der Stegaußenseite und dem äußeren Gehäuseteil strömen kann. Durch die spaltfreie Verbindung des äußeren Gehäuseteil mit dem inneren Gehäuseteil kann eine Bypassströmung zwischen benachbarten Kühlabschnitten vermieden werden, wodurch die Kühlwirkung der elektrischen Maschine erhöht werden kann. Mit anderen Worten kann unterbunden werden, dass das Kühlmedium nicht den unmittelbaren Weg zwischen einem Kühleinlass und einem Kühlauslass über die Bypassöffnung nimmt. Bedingt dadurch, dass das äußere Gehäuseteil mediendicht mit dem inneren Gehäuseteil verbunden ist, kann zumindest für diesen Abschnitt ein getrennter Kühlkreislauf realisiert werden, der von elektrischen Komponenten entkoppelt ist. Auf diese Weise kann das Kühlmedium als Wasser-Glykol Gemisch ausgebildet sein, welches gegenüber Öl eine erhöhte Kühlwirkung aufweisen kann. Somit kann einerseits durch die Wahl der Materialien und Ausbildung des inneren Gehäuseteil und/oder äußeren Gehäuseteils die Kosten der elektrischen Maschine reduziert werden. Andererseits kann wegen des geschlossenen Kühlkreislaufs ein Kühlmedium mit einer erhöhten Kühlleistung genutzt werden, wodurch die Kühlwirkung der elektrischen Maschine erhöht werden kann. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das hohlzylinderförmig ausgebildete Rohr aus Stahl oder Aluminium ausgebildet ist. Ein Rohr aus Stahl oder Aluminium ist besonders preiswert herstellbar. Gegenüber Stahl hat Aluminium den Vorteil, dass bei einem als Aluminiumdruckgussbauteil ausgebildeten inneren Gehäuseteil eine Kontaktkorrosion zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil reduziert ist. Bei einem aus Stahl ausgebildeten Rohr kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass dieses auf einer dem inneren Gehäuseteil zugewandten inneren Mantelfläche zumindest abschnittsweise und/oder bereichsweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist, um einer Kontaktkorrosion mit dem als Aluminiumdruckgussbauteil ausgebildeten inneren Gehäuseteil vorzubeugen. In other words, according to the first aspect of the invention, a housing of an electrical machine is provided. The housing is set up and/or designed to accommodate a stator of the electrical machine and to fix it in a rotationally fixed manner in the housing. The electrical machine is preferably part of a traction drive in an at least partially electrically powered motor vehicle. The housing has an inner housing part that is manufactured and/or designed as an aluminum die-cast part. A cooling channel, which includes at least one web, is formed on an outside of the inner housing part. The web is thus designed as a projection on the outside of the inner housing part. In the case of an inner housing part which is essentially in the form of a hollow cylinder, the outside of the inner housing part is directed outwards in the radial direction. In other words, if a stator is arranged in the inner housing part, the outside is formed on a side facing away from the stator. Due to the fact that the inner housing part is produced as an aluminum die-cast part, the cooling channel can be formed in one piece with the inner housing part on the outside of the inner housing part in a simple manner. The inner housing part can thus be manufactured in a few work steps and thus inexpensively. An outer housing part is arranged on the inner housing part. In other words, the inner housing part is at least partially encased by the outer housing part. The outer housing part is either as formed as a hollow-cylindrical tube or as an extruded profile. The tube particularly preferably has a circular cross-section. An outer housing part designed in this way is particularly inexpensive and easy to produce, so that the costs of the electrical machine can be reduced. In addition, an outer housing part designed as a tube has increased dimensional stability. The outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part, so that a closed cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part. The cooling medium is preferably an oil, a water-glycol mixture, or air. Provision is also made for the outer housing part to be seated without a gap on an outer side of the web of the at least one web. The web outside is directed outwards in the radial direction of the inner housing part. In other words, the outer housing part is arranged on the outside of the web of the at least one web in such a way that no gap is formed between the outside of the web of the web and the outer housing part, and thus no cooling medium can flow between the outside of the web and the outer housing part. Due to the gap-free connection of the outer housing part to the inner housing part, a bypass flow between adjacent cooling sections can be avoided, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased. In other words, it can be prevented that the cooling medium does not take the direct path between a cooling inlet and a cooling outlet via the bypass opening. Due to the fact that the outer housing part is connected to the inner housing part in a media-tight manner, a separate cooling circuit can be implemented at least for this section, which is decoupled from electrical components. In this way, the cooling medium can be designed as a water-glycol mixture, which can have an increased cooling effect compared to oil. Thus, on the one hand, the choice of materials and design of the inner housing part and/or outer housing part can reduce the costs of the electrical machine. On the other hand, because of the closed cooling circuit, a cooling medium with an increased cooling capacity can be used, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased. An advantageous further development of the invention lies in the fact that the tube, which is in the form of a hollow cylinder, is made of steel or aluminum. A tube made of steel or aluminum can be produced particularly cheaply. Compared to steel, aluminum has the advantage that contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part is reduced in the case of an inner housing part designed as an aluminum die-cast component. In the case of a pipe made of steel, it can advantageously be provided that this inner lateral surface facing the inner housing part has a plastic coating at least in sections and/or regions in order to prevent contact corrosion with the inner housing part designed as an aluminum die-cast component.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das stranggepresste Profil ein Stahl oder Aluminiumprofil ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Rohr als stranggepresstes Profil ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Rohr keine Längsnaht aufweist, die eine Schwachstelle darstellen könnte. Zudem können stranggepresste Rohre eine reduzierte Wandstärke aufweisen, wodurch der Bauraum, das Gewicht und/oder die Kosten reduziert werden können. Ein derart ausgebildetes Rohr kann zudem eine erhöhte Formtreue aufweisen. Die erhöhte Formtreue kann eine erhöhte Mediendichtigkeit zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil ermöglichen. Bei einem aus Aluminium ausgebildeten Strangpressprofile als äußeres Gehäuseteil kann einer Kontaktkorrosion zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil vorgebeugt werden. Sofern das Strangpressprofil aus einem Stahl ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass dieses auf der inneren Mantelfläche zumindest abschnittsweise und/oder bereichsweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist, um eine Kontaktkorrosion zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil zu vermeiden. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the extruded profile is a steel or aluminum profile. In other words, it can be provided that the tube is designed as an extruded profile. This has the advantage that the pipe has no longitudinal seam that could represent a weak point. In addition, extruded tubes can have a reduced wall thickness, as a result of which the installation space, the weight and/or the costs can be reduced. A tube designed in this way can also have increased dimensional stability. The increased dimensional stability can enable increased media tightness between the inner housing part and the outer housing part. With an aluminum extruded profile as the outer housing part, contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part can be prevented. If the extruded profile is made of steel, it can be provided that it has a plastic coating on the inner lateral surface at least in sections and/or areas in order to avoid contact corrosion between the inner housing part and the outer housing part.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Steg des Kühlkanals zumindest abschnittsweise spiralförmig, helixförmig, mäanderförmig, ringförmig oder finnenförmig angeordnet und/oder ausgebildet ist. Zumindest abschnittsweise bedeutet, dass ein Steg in einem ersten Abschnitt verschieden von einem Steg in einem zweiten Abschnitt ausgebildet sein kann. Denkbar ist folglich, dass in einem ersten Abschnitt der Steg spiralförmig ausgebildet ist und in einem an den vorzugsweise unmittelbar an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt eine ringförmige Ausgestaltung ohne Steigung aufweist. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one web of the cooling channel is arranged and/or formed at least in sections in a spiral, helical, meandering, ring-shaped or fin-shaped manner. At least in sections means that a web in a first Section can be formed differently from a web in a second section. It is therefore conceivable that in a first section the web is designed in a spiral shape and in a second section which is preferably directly adjacent to the first section has an annular configuration without a gradient.
Der Kühlkanal kann je nach Kühlanforderung entsprechend auf der Außenseite des inneren Gehäuseteils ausgebildet sein. Da das innere Gehäuseteil als Aluminiumdruckgussbauteil ausgebildet ist, kann die Kontur des Kühlkanals preiswert und mit einer erhöhten Formtreue auf der Außenseite des inneren Gehäuseteils ausgebildet werden. Somit wird ein inneres Gehäuseteil bereitgestellt, das einerseits preiswert herstellbar ist und zudem einen Kühlkanal aufweist, um einen in dem Gehäuse angeordneten Stator effektiv zu kühlen. Depending on the cooling requirement, the cooling channel can be formed accordingly on the outside of the inner housing part. Since the inner housing part is designed as an aluminum die-cast component, the contour of the cooling channel can be formed inexpensively and with increased dimensional accuracy on the outside of the inner housing part. An inner housing part is thus provided which, on the one hand, can be produced inexpensively and, on the other hand, has a cooling channel in order to effectively cool a stator arranged in the housing.
Das äußere Gehäuseteil ist mediendicht auf dem inneren Gehäuseteil angeordnet. Die mediendichte Anbindung des äußeren Gehäuseteils auf dem inneren Gehäuseteil kann verschiedenartig hergestellt werden und/oder ausgebildet sein. The outer housing part is arranged media-tight on the inner housing part. The media-tight connection of the outer housing part to the inner housing part can be manufactured and/or designed in different ways.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das äußere Gehäuseteil auf das innere Gehäuseteil thermisch aufgeschrumpft ist. Das thermische Aufschrumpfen kann dadurch erfolgen, dass das äußere Gehäuseteil erwärmt und/oder das innere Gehäuseteil gekühlt wird. Das innere Gehäuseteil wird in das äußere Gehäuseteil geschoben und die Temperatur wird zurück reguliert. Auf diese Weise ist das äußere Gehäuseteil dann auf das innere Gehäuseteil aufgeschrumpft und kann spaltfrei auf der Stegaußenseite des Stegs aufsitzen. Somit wird eine preiswerte Möglichkeit angegeben, eine mediendichte Anbindung des äußeren Gehäuseteils an die Stegaußenseite dauerhaft, bzw. über die Lebensdauer der elektrischen Maschine, zu realisieren. An advantageous development of the invention is that the outer housing part is thermally shrunk onto the inner housing part. The thermal shrinking can take place in that the outer housing part is heated and/or the inner housing part is cooled. The inner housing part is pushed into the outer housing part and the temperature is regulated back. In this way, the outer housing part is then shrunk onto the inner housing part and can be seated without a gap on the outside of the web of the web. Thus, an inexpensive possibility is specified for realizing a media-tight connection of the outer housing part to the web outside permanently, or over the service life of the electrical machine.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil wenigstens ein Dichtelement zur Abdichtung des Kühlkanals ausgebildet ist. Das Dichtelement kann vorzugsweise als O-Ring ausgebildet sein. Insbesondere im Randbereich, also an einem distalen Ende in Längsrichtung des inneren Gehäuseteils und/oder äußeren Gehäuseteils, kann eine Abdichtung über Dichtelemente vorteilhaft sein, um eine erhöhte Mediendichtigkeit des Kühlkanals zur Umwelt zu ermöglichen. An advantageous development of the invention lies in the fact that at least one sealing element for sealing the cooling channel is formed between the inner housing part and the outer housing part. The sealing element can preferably be designed as an O-ring. In particular in the edge area, ie at a distal end in the longitudinal direction of the inner housing part and/or outer housing part, sealing via sealing elements can be advantageous in order to enable increased media tightness of the cooling channel to the environment.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil ausgebildete Kühlkanal über eine stoffschlüssige Verbindung zumindest abschnittsweise abgedichtet ist. Über die stoffschlüssige Verbindung kann die Mediendichtigkeit des Kühlkanals erhöht werden. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the cooling channel formed between the inner housing part and the outer housing part is sealed at least in sections by means of an integral connection. The media-tightness of the cooling channel can be increased via the integral connection.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung, eine Klebeverbindung oder ein Lötverbindung ist. It is advantageously provided that the material connection is a welded connection, an adhesive connection or a soldered connection.
Denkbar ist, dass auf der Stegaußenseite des Stegs eine Klebeschicht ausgebildet und/oder aufgebracht ist, die thermisch aktivierbar ist. Denkbar ist zudem, dass die Klebeschicht expandierbar ist, also eine Volumenzunahme erfahren kann. It is conceivable that an adhesive layer, which can be thermally activated, is formed and/or applied on the outside of the web. It is also conceivable that the adhesive layer is expandable, ie can experience an increase in volume.
Nachdem das innere Gehäuseteil in das äußere Gehäuseteil eingeschoben worden ist, wird die Stegaußenseite des Stegs mit der Innenseite des äußeren Gehäuseteils verklebt. Denkbar ist, dass die auf dem Steg aufgebrachte Klebeschicht durch ein Hinzufügen von Wärme aktivierbar und/oder aushärtbar ist. Bei einer Schweißverbindung kann vorgesehen sein, dass das äußere Gehäuseteil zumindest abschnittsweise durch Schweißen mit dem inneren Gehäuseteil verbunden wird. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen Stegaußenseite und äußerem Gehäuseteil kann eine fluiddichte Abdichtung realisiert werden. After the inner housing part has been pushed into the outer housing part, the web outside of the web is glued to the inside of the outer housing part. It is conceivable that the adhesive layer applied to the web can be activated and/or cured by adding heat. In the case of a welded connection, it can be provided that the outer housing part is connected to the inner housing part at least in sections by welding. A fluid-tight seal can be implemented by the integral connection between the outside of the web and the outer housing part.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das äußere Gehäuseteil einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen aufweist. Der Einlassstutzen und der Auslassstutzen sind im äußeren Gehäuseteil ausgebildet. Hierzu bedarf es einer lokalen Bohrung in einer Wandung des Rohrs bzw. einer Wandung des Strangpressteil, um den Einlassstutzen und/oder den Auslassstutzen im äußeren Gehäuseteil anzuordnen bzw. einzupressen. Durch die Ausbildung des Einlassstutzens und/oder des Auslassstutzen im äußeren Gehäuseteil kann den Bauraum in axialer Richtung des Gehäuses reduzieren. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the outer housing part has an inlet connector and an outlet connector. The inlet port and the outlet port are formed in the outer housing part. This requires a local borehole in a wall of the tube or a wall of the extruded part in order to arrange or press in the inlet connector and/or the outlet connector in the outer housing part. Through the training of Inlet socket and/or the outlet socket in the outer housing part can reduce the installation space in the axial direction of the housing.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Einlassstutzen und der Auslassstutzen in Längsrichtung des äußeren Gehäuseteils zueinander beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise sind der Einlassstutzen und der Auslassstutzen zueinander beabstandet an dem jeweiligen distalen Ende, bezogen auf die Längsrichtung des Gehäuses, an oder in dem äußeren Gehäuseteils ausgebildet. Somit kann eine Durchströmung über die gesamte Länge des Gehäuses mit dem Kühlmedium in Längsrichtung des Gehäuses sichergestellt werden. It is advantageously provided that the inlet connection piece and the outlet connection piece are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the outer housing part. Preferably, the inlet connector and the outlet connector are spaced apart from each other at the respective distal end, based on the longitudinal direction of the housing, on or in the outer housing part. It is thus possible to ensure that the cooling medium flows over the entire length of the housing in the longitudinal direction of the housing.
Eine Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Einlassstutzen und der Auslassstutzen in Umfangsrichtung des äußeren Gehäuseteils zueinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten fluchten der Einlassstutzen und der Auslassstuten in Längsrichtung nicht. Somit kann sichergestellt werden, dass nicht nur eine Durchströmung des Kühlkanals in Längsrichtung erfolgt, sondern auch zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung, wodurch die Kühlwirkung erhöht werden kann. A further development of the invention is that the inlet connector and the outlet connector are offset from one another in the circumferential direction of the outer housing part. In other words, the inlet port and the outlet port are not longitudinally aligned. It can thus be ensured that there is not only a flow through the cooling channel in the longitudinal direction, but also at least in sections in the circumferential direction, as a result of which the cooling effect can be increased.
In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass ein Versatz in Umfangsrichtung größer 20° und kleiner 180°, insbesondere größer 30° und kleiner 60°, ist, wobei die Grenzen mit eingeschlossen sind. Zwischen dem reduzierten Versatz, also dem Winkel vorzugsweise zwischen 30° und 60°, ist der Kühlkanal vorzugsweise helixförmig ausgebildet. In dem größeren Winkelbereich ist der Kühlkanal ringförmig ausgebildet und weist keine Steigung auf. Somit kann eine gleichmäßige Kühlung in Umfangsrichtung des Gehäuses über die gesamte Längsrichtung erzielt werden. In this context, an advantageous development of the invention is that an offset in the circumferential direction is greater than 20° and less than 180°, in particular greater than 30° and less than 60°, the limits being included. Between the reduced offset, ie the angle preferably between 30° and 60°, the cooling channel is preferably embodied in a helical shape. In the larger angular range, the cooling channel is ring-shaped and has no gradient. Thus, a uniform cooling can be achieved in the circumferential direction of the housing over the entire longitudinal direction.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse zur Aufnahme eines Stators. In a second aspect, the invention relates to an electrical machine with the housing according to the invention for accommodating a stator.
Die elektrische Maschine ist vorzugsweise Bestandteil eines Traktionsantriebs eines Kraftfahrzeugs. Der Traktionsantrieb umfasst vorzugsweise die elektrische Maschine, ein Getriebe, und einen Inverter. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Getriebe zwischen dem Inverter und der elektrischen Maschine angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Gehäuse auf einer dem Getriebe zugewandten Stirnseite durch eine Wandung des Getriebegehäuses verschlossen. The electrical machine is preferably part of a traction drive of a motor vehicle. The traction drive preferably includes the electric engine, a gearbox, and an inverter. Provision can advantageously be made for the transmission to be arranged between the inverter and the electrical machine. In this way, the housing is closed by a wall of the transmission housing on an end face facing the transmission.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. In a third aspect, the invention relates to a motor vehicle with the electric machine according to the invention.
Es sei bemerkt, dass sämtliche Merkmale, welche vorstehend und nachfolgend in Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, gleichermaßen für jeden anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gelten. Im Speziellen können sämtliche Merkmale des Gehäuses auch Merkmale der elektrischen Maschine und/oder des Kraftfahrzeugs sein. Dies gilt auch umgekehrt. It should be noted that all features described above and below in relation to one aspect of the present invention apply equally to any other aspect of the present invention. In particular, all features of the housing can also be features of the electrical machine and/or the motor vehicle. This also applies vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalen zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen, oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Further features and advantages of the present invention result from the dependent claims and the following exemplary embodiments. The exemplary embodiments are not intended to be limiting, but rather to be understood as exemplary. They are intended to enable those skilled in the art to carry out the invention. The applicant reserves the right to make individual and/or several of the features disclosed in the exemplary embodiments the subject of patent claims, or to include such features in existing patent claims. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to drawings.
In diesen zeigen: In these show:
Fig. 1 eine Ansicht eines inneren Gehäuseteils eines Gehäuses mit einem in dem inneren Gehäuse angeordneten Stator, 1 shows a view of an inner housing part of a housing with a stator arranged in the inner housing,
Fig. 2 das Gehäuse mit dem auf dem inneren Gehäuseteil aufgesteckten zweiten Gehäuseteil, Fig. 3 eine in einer Schnittdarstellung gezeigte thermische Simulation mit einem spaltfrei auf dem inneren Gehäuseteil angeordneten äußeren Gehäuseteil, 2 shows the housing with the second housing part attached to the inner housing part, 3 shows a thermal simulation shown in a sectional view with an outer housing part arranged without a gap on the inner housing part,
Fig. 4 eine in einer Schnittdarstellung gezeigte thermische Simulation mit einem Spalt von 500 pm zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil, 4 shows a thermal simulation shown in a sectional view with a gap of 500 μm between the inner housing part and the outer housing part,
Fig. 5 ein Kraftfahrzeug mit der elektrischen Maschine. 5 shows a motor vehicle with the electric machine.
In Fig. 1 ist eine Ansicht eines inneren Gehäuseteils IGT eines Gehäuses GE für eine elektrische Maschine EM gezeigt. Das innere Gehäuseteil IGT ist hohlzylinderförmig ausgebildet und weist auf einem distalen Ende in Längsrichtung des inneren Gehäuseteils ein Flanschelement auf. In dem inneren Gehäuseteil IGT ist ein Stator ST angeordnet. Der Stator ST ist mit einer in radialer Richtung nach innen gerichteten Innenseite des inneren Gehäuseteils IGT verspannt bzw. drehfest innerhalb des inneren Gehäuseteils IGT gelagert. Auf einer in radialer Richtung des inneren Gehäuseteils IGT nach außen gerichteten Außenseite AS des inneren Gehäuseteil IGT ist ein Kühlkanal KK ausgebildet, der wenigstens einen Steg SG umfasst. Der Steg SG ist somit als Vorsprung auf der Außenseite AS des inneren Gehäuseteils IGT ausgebildet. Das innere Gehäuseteil IGT ist als Aluminiumdruckgussteil hergestellt und/oder ausgebildet. Bedingt dadurch, dass das innere Gehäuseteil IGT als Aluminiumdruckgussteil hergestellt ist, kann in einfacher Weise auf der Außenseite AS des inneren Gehäuseteils IGT der Kühlkanal KK einteilig mit dem inneren Gehäuseteil IGT ausgebildet werden. Somit kann das innere Gehäuseteil IGT in wenigen Arbeitsschritten und somit preiswert hergestellt werden. 1 shows a view of an inner housing part IGT of a housing GE for an electrical machine EM. The inner housing part IGT is in the form of a hollow cylinder and has a flange element on a distal end in the longitudinal direction of the inner housing part. A stator ST is arranged in the inner housing part IGT. The stator ST is clamped or mounted in a rotationally fixed manner within the inner housing part IGT with an inner side of the inner housing part IGT directed inwards in the radial direction. A cooling channel KK, which includes at least one web SG, is formed on an outside AS of the inner housing part IGT, which is directed outwards in the radial direction of the inner housing part IGT. The web SG is thus designed as a projection on the outside AS of the inner housing part IGT. The inner housing part IGT is manufactured and/or designed as an aluminum die-cast part. Due to the fact that the inner housing part IGT is produced as an aluminum die-cast part, the cooling channel KK can be formed in one piece with the inner housing part IGT on the outside AS of the inner housing part IGT. The inner housing part IGT can thus be manufactured in a few work steps and thus inexpensively.
Der Kühlkanal KK ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel helixförmig ausgebildet.The cooling channel KK is embodied in a helical shape in the present exemplary embodiment.
Mit anderen Worten verläuft der wenigstens eine Steg SG spiralförmig bzw. helixförmig auf der Außenseite AS des inneren Gehäuseteils IGT. Weiterhin ist ersichtlich, dass an dem jeweiligen distalen Ende des inneren Gehäuseteils IGT ein Dichtelement DE in Form eines O-Rings auf der Außenseite AS des inneren Gehäuseteil IGT angeordnet ist. In other words, the at least one web SG runs spirally or helically on the outside AS of the inner housing part IGT. It can also be seen that a sealing element DE in the form of an O-ring is arranged on the outside AS of the inner housing part IGT at the respective distal end of the inner housing part IGT.
In Fig. 2 ist das aus Fig. 1 bekannte Gehäuse GE bzw. innere Gehäuseteil IGT gezeigt, wobei auf dem inneren Gehäuseteil IGT ein äußeres Gehäuseteil AGT angeordnet ist. Mit anderen Worten umhüllt das äußere Gehäuseteil AGT zumindest abschnittsweise das innere Gehäuseteil IGT. Das äußere Gehäuseteil AGT ist als Rohr ausgebildet. Das Rohr weist einen kreisringförmig ausgebildeten Querschnitt über dessen gesamte Länge auf, der auch über die gesamte Länge gleich ist. Ein derart ausgebildetes äußeres Gehäuseteil AGT ist besonders preiswert und einfach herstellbar, sodass die Kosten der elektrischen Maschine EM reduziert werden können. FIG. 2 shows the housing GE or inner housing part IGT known from FIG. 1, with an outer housing part AGT being arranged on the inner housing part IGT. In other words, the outer housing part AGT encloses the inner housing part IGT at least in sections. The outer housing part AGT is designed as a tube. The tube has a circular ring-shaped cross-section over its entire length, which is also the same over the entire length. An outer housing part AGT designed in this way is particularly inexpensive and easy to produce, so that the costs of the electrical machine EM can be reduced.
Das äußere Gehäuseteil AGT ist mediendicht auf dem inneren Gehäuseteil IGT angeordnet, sodass ein geschlossener Kühlkanal KK zwischen dem inneren Gehäuseteil IGT und dem äußeren Gehäuseteil AGT ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das äußere Gehäuseteil AGT thermisch auf das innere Gehäuseteil IGT aufgeschrumpft. Bedingt dadurch, dass das äußere Gehäuseteil AGT mediendicht mit dem inneren Gehäuseteil IGT verbunden ist, kann zumindest für diesen Abschnitt ein getrennter Kühlkreislauf realisiert werden, der von elektrischen Komponenten entkoppelt ist. Auf diese Weise kann als Kühlmedium vorzugsweise ein Wasser-Glykol Gemisch verwendet werden, welches gegenüber Öl eine erhöhte Kühlwirkung aufweisen kann. Somit kann einerseits durch die Wahl der Materialien und Ausbildung des inneren Gehäuseteils und/oder des äußeren Gehäuseteils die Kosten der elektrischen Maschine reduziert werden. Andererseits kann wegen des geschlossenen Kühlkreislaufs ein Kühlmedium mit einer erhöhten Kühlleistung genutzt werden, wodurch die Kühlwirkung der elektrischen Maschine erhöht werden kann. The outer housing part AGT is arranged media-tight on the inner housing part IGT, so that a closed cooling channel KK is formed between the inner housing part IGT and the outer housing part AGT. In the present exemplary embodiment, the outer housing part AGT is thermally shrunk onto the inner housing part IGT. Due to the fact that the outer housing part AGT is connected to the inner housing part IGT in a media-tight manner, a separate cooling circuit can be implemented at least for this section, which is decoupled from electrical components. In this way, a water-glycol mixture can preferably be used as the cooling medium, which can have an increased cooling effect compared to oil. Thus, on the one hand, the choice of materials and design of the inner housing part and/or the outer housing part can reduce the costs of the electrical machine. On the other hand, because of the closed cooling circuit, a cooling medium with an increased cooling capacity can be used, as a result of which the cooling effect of the electrical machine can be increased.
In dem äußeren Gehäuseteil AGT ist sowohl ein Einlassstutzen ELS und/oder einen Auslassstutzen ALS ausgebildet. Über den Einlassstutzen ELS kann ein Kühlmedium dem Kühlkanal KK zugeführt werden. Über den Auslassstutzen ALS kann das Kühlmedium aus dem Kühlkanal KK abgeführt werden. An inlet connection ELS and/or an outlet connection ALS is formed in the outer housing part AGT. A Cooling medium are fed to the cooling channel KK. The cooling medium can be discharged from the cooling channel KK via the outlet connection ALS.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils eine in einer Schnittdarstellung gezeigte thermische Simulation. In Fig. 3 ist das äußere Gehäuseteil AGT spaltfrei auf dem inneren Gehäuseteil IGT, insbesondere spaltfrei auf der Stegaußenseite SAS des wenigstens einen Stegs SG des Kühlkanals KK angeordnet. Auf diese Weise kann eine Bypass-Strömung des in dem Kühlkanal KK geführten Kühlmittels in Längsrichtung des Gehäuses GE verhindert und/oder unterbunden werden. Dies führt dazu, dass das Kühlmedium im Umfangsrichtung bzw. helixförmig geführt wird, und somit die Wärme aus dem Stator ST aufnehmen kann. Folglich kann der Stator ST in dessen Gesamtheit besser gekühlt werden, und die endseitig an dem Stator ST ausgebildeten Wickelköpfe WK erfahren eine geringere Temperaturzunahme. Durch die erhöhte Kühlwirkung kann die Leistung der elektrischen Maschine erhöhte werden. FIGS. 3 and 4 each show a thermal simulation shown in a sectional view. In FIG. 3, the outer housing part AGT is arranged without a gap on the inner housing part IGT, in particular without a gap on the outside of the web SAS of the at least one web SG of the cooling channel KK. In this way, a bypass flow of the coolant guided in the cooling channel KK in the longitudinal direction of the housing GE can be prevented and/or suppressed. As a result, the cooling medium is guided in the circumferential direction or in a helical shape, and can thus absorb the heat from the stator ST. Consequently, the entirety of the stator ST can be better cooled, and the end windings WK formed on the stator ST experience a lower temperature increase. Due to the increased cooling effect, the power of the electrical machine can be increased.
Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten spaltfreien Ausbildung des äußeren Gehäuseteils AGT auf dem inneren Gehäuseteil IGT ist in der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 ein Spalt von 500 pm zwischen der Stegaußenseite SAS des wenigstens einen Stegs SG und einer inneren Mantelfläche IMF des äußeren Gehäuseteils AGT ausgebildet. Dies führt dazu, dass das Kühlmedium zumindest teilweise in axialer Richtung des Gehäuses GE entlang der inneren Mantelfläche IMF geführt wird und sich einen Weg zwischen der inneren Mantelfläche IMF und der Stegaußenseite SAS des Stegs SG sucht. Durch diese Bypass-Strömung des Kühlmediums nimmt die Kühlwirkung der elektrischen Maschine EM ab. Die Wickelköpfe WK des Stators ST erfahren somit höhere Temperaturen. Eine reduzierte Kühlwirkung führt zwangsläufig auch zu einer reduzierten Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine EM. In contrast to the gap-free design of the outer housing part AGT on the inner housing part IGT shown in Fig. 3, in the embodiment according to Fig. 4 there is a gap of 500 μm between the web outside SAS of the at least one web SG and an inner lateral surface IMF of the outer housing part AGT trained. This means that the cooling medium is guided at least partially in the axial direction of the housing GE along the inner lateral surface IMF and seeks a path between the inner lateral surface IMF and the web outside SAS of the web SG. This bypass flow of the cooling medium reduces the cooling effect of the electrical machine EM. The end windings WK of the stator ST thus experience higher temperatures. A reduced cooling effect inevitably also leads to a reduced performance of the electrical machine EM.
In Fig. 5 ist ein Kraftfahrzeug KFZ mit der elektrischen Maschine EM gezeigt. Die elektrische Maschine EM ist Bestandteil eines Traktionsantriebs in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug KFZ. 5 shows a motor vehicle KFZ with the electrical machine EM. The electrical machine EM is part of a traction drive in an at least partially electrically driven motor vehicle KFZ.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Gehäuse (GE) einer elektrischen Maschine (EM) zur Aufnahme eines Stators (ST), umfassend ein als Aluminiumdruckgussteil ausgebildetes inneres Gehäuseteil (IGT) auf dessen Außenseite (AS) wenigstens ein Steg (SG) eines Kühlkanals (KK) ausgebildet ist, und ein auf dem inneren Gehäuseteil (IGT) angeordnetes äußeres Gehäuseteil (AGT), das 1. Housing (GE) of an electrical machine (EM) for accommodating a stator (ST), comprising an inner housing part (IGT) designed as an aluminum die-cast part, on the outside (AS) of which at least one web (SG) of a cooling channel (KK) is designed, and an outer housing part (AGT) arranged on the inner housing part (IGT), the
- als hohlzylinderförmig ausgebildetes Rohr oder - As a hollow cylindrical tube or
- als stranggepresstes Profil ausgebildet ist, wobei das äußere Gehäuseteil (AGT) mediendicht auf dem inneren Gehäuseteil (IGT) angeordnet ist und den auf der Außenseite (AS) des inneren Gehäuseteils (IGT) ausgebildeten Kühlkanal (KK) abdeckt, und das äußere Gehäuseteil (AGT) spaltfrei auf einer Stegaußenseite (SAS) des wenigstens einen Stegs (SG) aufsitzt. - Is designed as an extruded profile, the outer housing part (AGT) is arranged media-tight on the inner housing part (IGT) and on the outside (AS) of the inner housing part (IGT) formed cooling channel (KK) covers, and the outer housing part ( AGT) without a gap on a web outside (SAS) of the at least one web (SG) is seated.
2. Gehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das hohlzylinderförmig ausgebildete Rohr aus Stahl oder Aluminium ausgebildet ist. 2. Housing according to claim 1, characterized in that the hollow-cylindrical tube is made of steel or aluminum.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stranggepresste Profil ein Stahl- oder Aluminiumprofil ist. 3. Housing according to claim 1 or 2, characterized in that the extruded profile is a steel or aluminum profile.
4. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Steg (SG) des Kühlkanals (KK) zumindest abschnittsweise spiralförmig, helixförmig, mäanderförmig, ringförmig oder finnenförmig angeordnet und/oder ausgebildet ist. 4. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one web (SG) of the cooling channel (KK) is arranged and/or formed at least in sections in a spiral, helical, meandering, ring-shaped or fin-shaped manner.
5. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuseteil (AGT) auf das innere Gehäuseteil (IGT) thermisch aufgeschrumpft ist. 5. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the outer housing part (AGT) is thermally shrunk onto the inner housing part (IGT).
6. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren Gehäuseteil (IGT) und dem äußeren Gehäuseteil (AGT) wenigstens ein Dichtelement (DE) zur Abdichtung des Kühlkanals (KK) ausgebildet ist. 6. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that between the inner housing part (IGT) and the outer housing part (AGT) at least one sealing element (DE) for sealing the cooling channel (KK) is formed.
7. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem inneren Gehäuseteil (IGT) und dem äußeren Gehäuseteil (AGT) ausgebildete Kühlkanal (KK) über eine stoffschlüssige Verbindung zumindest abschnittsweise abgedichtet ist. 7. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that between the inner housing part (IGT) and the outer housing part (AGT) formed cooling channel (KK) is sealed at least in sections via a material connection.
8. Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung, eine Klebeverbindung oder ein Lötverbindung ist. 8. Housing according to claim 7, characterized in that the material connection is a welded connection, an adhesive connection or a soldered connection.
9. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gehäuseteil (AGT) einen Einlassstutzen (ELS) und/oder einen Auslassstutzen (ALS) aufweist. 9. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the outer housing part (AGT) has an inlet connection (ELS) and/or an outlet connection (ALS).
10. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassstutzen (ELS) und der Auslassstutzen (ALS) in Längsrichtung des äußeren Gehäuseteils (AGT) zueinander beabstandet angeordnet sind. 10. Housing according to claim 9, characterized in that the inlet connection (ELS) and the outlet connection (ALS) are arranged spaced apart from one another in the longitudinal direction of the outer housing part (AGT).
11 . Gehäuse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassstutzen (ELS) und der Auslassstutzen (ALS) in Umfangsrichtung des äußeren Gehäuseteils (AGT) zueinander versetzt angeordnet sind. 11 . Housing according to Claim 9 or 10, characterized in that the inlet socket (ELS) and the outlet socket (ALS) are arranged offset from one another in the circumferential direction of the outer housing part (AGT).
12. Gehäuse nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Versatz in Umfangsrichtung größer 20° und kleiner 180°, insbesondere größer 30° und kleiner 60°, ist. 12. Housing according to claim 11, characterized in that an offset in the circumferential direction is greater than 20° and less than 180°, in particular greater than 30° and less than 60°.
13. Elektrische Maschine (EM) mit einem Gehäuse (GE) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Aufnahme eines Stators (ST). 13. Electrical machine (EM) with a housing (GE) according to any one of the preceding claims for receiving a stator (ST).
14. Kraftfahrzeug (KFZ) mit einer elektrischen Maschine (EM) nach Anspruch 13. 14. Motor vehicle (KFZ) with an electric machine (EM) according to claim 13.
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