DE102014009315A1

DE102014009315A1 - Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten und Antrieb nach einem solchen Verfahren

Info

Publication number: DE102014009315A1
Application number: DE102014009315.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Kerschbaum; Thorsten Moritz
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten, wobei der Baukasten – einen Elektromotor mit Motorgehäuse, – ein vom Elektromotor antreibbares, insbesondere angetriebenes, Getriebe – ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Anschlusskastenunterteil, – und ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Gehäuseteil aufweist, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, mit dem ein Lüfter drehfest verbunden ist, wobei das Getriebe mit dem Motorgehäuse verbunden wird und wahlweise – zur Bildung einer ersten Variante das Anschlusskastenunterteil oder – zur Bildung einer zweiten Variante das mit dem Motorgehäuse verbindbare Gehäuseteil mit dem Motorgehäuse verbunden wird, insbesondere auf der vom Getriebe abgewandten Seite des Motorgehäuses, wobei das Anschlusskastenunterteil gehäusebildend für den Lüfter vorgesehen ist und Öffnungen aufweist, durch welche der vom Lüfter angesaugte Luftstrom einströmt, insbesondere in axialer Richtung, wobei das Gehäuseteil gehäusebildend für den Lüfter vorgesehen ist und zumindest eine Leistungselektronik gehäusebildend umgibt und der vom Lüfter angesaugte Luftstrom zumindest auch die Leistungselektronik kühlt, insbesondere im Ansaugbereich, insbesondere wobei der angesaugte Luftstrom zumindest abschnittsweise geführt ist, insbesondere senkrecht zur axialen Richtung, insbesondere in radialer Richtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten und ein Antrieb, hergestellt nach einem solchen Verfahren.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Antrieb einen Elektromotor aufweist, der ein Getriebe antreibt und von einer Elektronik, insbesondere Wechselrichter, speisbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb möglichst einfach herzustellen und dabei weiterzubilden, wobei eine möglichst hohe Antriebsleistung auf möglichst kleinem Bauraum vorsehbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten nach den in Anspruch 1 und bei dem Antrieb, hergestellt nach einem solchen Verfahren, nach den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten sind, dass der Baukasten

– einen Elektromotor mit Motorgehäuse,
– ein vom Elektromotor antreibbares, insbesondere angetriebenes, Getriebe
– ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Anschlusskastenunterteil,
– und ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Gehäuseteil aufweist, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, mit dem ein Lüfter drehfest verbunden ist, wobei das Getriebe mit dem Motorgehäuse verbunden wird und wahlweise
– zur Bildung einer ersten Variante das Anschlusskastenunterteil oder
– zur Bildung einer zweiten Variante das mit dem Motorgehäuse verbindbare Gehäuseteil

Von Vorteil ist dabei, dass an denselben Getriebemotor ein B-seitiges, den Lüfter zumindest teilweise gehäusebildend umgebendes Teil, also ein Anschlusskastenunterteil oder wahlweise ein Gehäuseteil, verbindbar ist. Somit ist eine erste und wahlweise eine zweite Variante des Getriebemotors herstellbar. Wenn der Motor also netzgespeist werden soll, wird das Anschlusskastenunterteil ans Motorgehäuse schraubverbunden. Wenn jedoch ein wechselrichtergespeister Betrieb vorgesehen ist, wird das Gehäuseteil mit dem Motorgehäuse schraubverbunden. Somit ist eine am Motor vorgesehene B-seitige Schnittstelle gebildet, die unter Verwendung von möglichst geringer Teilezahl eine hohe Varianz ermöglicht. Es muss nämlich nur ein entsprechendes Anschlusskastenunterteil beziehungsweise Gehäuseteil am Motorgehäuse anmontiert werden, um verschiedene Varianten zu erzeugen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei der ersten Variante der Elektromotor zwischen dem Getriebe und der Leistungselektronik, insbesondere das Motorgehäuse des Elektromotors zwischen dem Getriebegehäuse und einem Gehäuseteil der Leistungselektronik, angeordnet,
wobei der angesaugte Luftstrom zumindest abschnittsweise in Querrichtung zur Verbindungsrichtung des Getriebes und der Leistungselektronik verläuft entlang von Kühlrippen, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung von Kühlrippen, die am die Leitungselektronik zumindest teilweise gehäusebildend umgebenden Gehäuseabschnitt eines Gehäuseteils ausgeformt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlung verbesserbar ist, wenn die erste Variante hergestellt wird. Hierzu ist besonders vorteilhaft, dass die Leistungselektronik geschützt im Gehäuseteil vorsehbar ist und der eingesaugte Luftstrom das Gehäuseteil kühlt, ohne dass zusätzliche Teile für die Kühlung notwendig sind. Außerdem ist der Antrieb kompakt herstellbar, da die Luftstrom aus der Querrichtung zur Rotorachse angesaugt wird und somit kein axiales Einströmen des angesaugten Luftstroms notwendig ist und die Leistungselektronik axial beabstandbar ist vor der Lufteinlassöffnung, wobei nur ein Abstand zur Lufteinlassöffnung vorzusehen ist und dieser Beabstandungsbereich zur Umgebung hin geöffnet sein muss, insbesondere in Querrichtung zur Rotorachse.
Wichtige Merkmale bei dem Antrieb, hergestellt nach einem vorgenannten Verfahren, sind,
dass bei der ersten Variante
das Gehäuseteil des Antriebs einen Jochabschnitt, einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist,
wobei der erste Gehäuseabschnitt vom zweiten Gehäuseabschnitt beabstandet ist und der Jochabschnitt mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden ist und mit dem zweiten Gehäuseabschnitt derart verbunden ist, dass der zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt angeordnete Zwischenbereich in die Umgebungsluft mündet,
insbesondere wobei das Gehäuseteil, umfassend den Jochabschnitt, den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt, einteilig, insbesondere einstückig, ausgeführt ist,
wobei der erste Gehäuseabschnitt einen Lüfter zumindest teilweise gehäusebildend umgibt,
wobei der erste Gehäuseabschnitt eine als Einström-Öffnung, insbesondere für einen vom Lüfter angesaugten axialen Luftstrom, ausgebildete, durch die Wandung des Gehäuseabschnitts durchgehende Ausnehmung aufweist, die in den Zwischenbereich mündet
oder dass bei der zweiten Variante
das Anschlusskastenunterteil Anschlusselemente, insbesondere Anschlussklemmen, zumindest teilweise gehäusebildend umgibt.
Von Vorteil ist dabei, dass bei der ersten Variante eine effektive Kühlung erreichbar ist und bei der zweiten Variante der Kühlluftstrom direkt axial einströmt und somit ebenfalls eine effektive Kühlung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Antrieb ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe, eine Signalelektronik und eine Leistungselektronik aufweist,
wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, mit dem ein Lüfter drehfest verbunden ist,
wobei der vom Lüfter angesaugte Luftstrom zumindest auch die Leistungselektronik kühlt, insbesondere im Ansaugbereich.
Von Vorteil ist dabei, dass von einem Luftstrom alle drei Antriebskomponenten, wie Getriebe, Motor und Elektronik entwärmbar ist. Insbesondere ist vom angesaugten Luftstrom die Elektronik und vom vom Lüfter geförderten Luftstrom der Motor und vom ausgestoßenen Luftstrom das Getriebe kühlbar. Auf diese Weise ist eine effektive Kühlung erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor zwischen dem Getriebe und der Leistungselektronik, insbesondere das Motorgehäuse des Elektromotors zwischen dem Getriebegehäuse und einem Gehäuseteil der Leistungselektronik, angeordnet,
wobei der angesaugte Luftstrom zumindest abschnittsweise in Querrichtung zur Verbindungsrichtung des Getriebes und der Leistungselektronik verläuft entlang von Kühlrippen, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung von Kühlrippen, die am die Leitungselektronik zumindest teilweise gehäusebildend umgebenden Gehäuseabschnitt eines Gehäuseteils ausgeformt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr kompakte Anordnung erreichbar ist und der angesaugte Luftstrom aus der Querrichtung durch einen Schlitz hindurch ansaugbar ist, wobei der Schlitz als Lufteinströmöffnung ausführbar ist, die zum Gehäuseteil der Leistungselektronik hin mittels an diesem Gehäuseteil ausgebildeten Kühlrippen begrenzt ist. Auf diese Weise nimmt die eingesaugte Luft schon Wärme der Elektronik auf und die geförderte Luft
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Antrieb ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe, eine Signalelektronik und eine Leistungselektronik auf,
wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, mit dem ein Lüfter drehfest verbunden ist,
wobei ein Gehäuseteil des Antriebs einen Jochabschnitt, einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist,
wobei der erste Gehäuseabschnitt vom zweiten Gehäuseabschnitt beabstandet ist und der Jochabschnitt mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden ist und mit dem zweiten Gehäuseabschnitt derart verbunden ist, dass der zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt angeordnete Zwischenbereich in die Umgebungsluft mündet,
insbesondere wobei das Gehäuseteil, umfassend den Jochabschnitt, den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt, einteilig, insbesondere einstückig, ausgeführt ist,
wobei der erste Gehäuseabschnitt einen Lüfter zumindest teilweise gehäusebildend umgibt,
wobei der erste Gehäuseabschnitt eine als Einström-Öffnung, insbesondere für einen vom Lüfter angesaugten axialen Luftstrom, ausgebildete, durch die Wandung des Gehäuseabschnitts durchgehende Ausnehmung aufweist, die in den Zwischenbereich mündet.
Von Vorteil ist dabei, dass der erste Gehäuseabschnitt den Lüfterraumbereich, also auch den Lüfter, zumindest teilweise begrenzt und der zweite Gehäuseabschnitt die Leistungselektronik. Durch die Beabstandung ist auch eine thermische gegenseitige Beeinflussung vermieden oder zumindest verringert. Durch den verbindenden Jochabschnitt ist es ermöglicht, den Anschlussbereich für Versorgungsleitungen in Querrichtung zur Verbindungslinie von Getriebe und Leistungselektronik unter Verwendung von geringem Bauraum anzubringen. Denn auf dem Jochabschnitt ist ein Aufnahmeteil mit aufgenommener Signalelektronik aufnehmbar. Somit ist also eine Ansaugung der Luft in Querrichtung zur Verbindungrichtung von Leistungselektronik und Getriebe ausführbar und somit eine sehr kompakte Anordnung erzielbar, da die Kühlung des Getriebemotors samt Elektronik mittels des Kühlkanals ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kühlt der vom Lüfter angesaugte Luftstrom zumindest die Leistungselektronik. Von Vorteil ist dabei, dass der Ansaugbereich des Luftstroms Wärme der Elektronik aufnimmt. Somit wird hier der Luftdruck nicht erhöht zur Wärmeaufnahme sondern tendenziell erniedrigt. Auf diese Weise ist auch das Gehäuseteil mit geringerer Wandstärke oder höherer Undichtigkeit ausführbar. Außerdem ist ein sicherer Abtransport der Wärme erreichbar. Denn es sind quaisstationär auftretende Wirbel in einfacher Weise vermeidbar und somit ein effektiver Wärmeabtransport erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Gehäuseabschnitt Kühlrippen auf, die sich zumindest abschnittsweise parallel zum vom Lüfter angesaugten, einströmenden Luftstrom erstrecken und/oder die an der dem ersten Gehäuseabschnitt gegenüber liegend angeordneten Seite angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine effektive Entwärmung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Jochabschnitt eine, zwei oder mehrere durchgehende, in den Zwischenbereich mündende Ausnehmungen auf. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur die Luftzufuhr zum Lüfter hin verbesserbar ist sondern auch eine Entwässerung für jede Montagerichtung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der vom ersten und zweiten Gehäuseabschnitt abgewandten Seite des Jochabschnitts ein Aufnahmeteil mit dem Jochabschnitt verbunden, welches eine insbesondere in einem Kunststoffgehäuse angeordnete Signalelektronik aufnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass möglichst nahe bei der Leistungselektronik aber auf anderem Temperaturniveau, insbesondere durch den mittels des Aufnahmeteils und des Kunststoffgehäuses der Signalelektronik bewirkten Wärmeübergangswiderstand.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Motorgehäuse zumindest einen Kühlkanal auf, insbesondere der vom Lüfterraumbereich zum Getriebe hin durchgeht,
wobei der Kühlkanal zumindest abschnittsweise von einem Abdeckteil begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass Masse und Gewicht einsparbarsind. Denn das Abdeckteil ist aus Kunststoff herstellbar und ist außerdem in der Lage, einen luftbefüllten Kühlbereich zu begrenzen, so dass kein Stahl hierzu notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Motorgehäuse aus Metall und das Abdeckteil aus Kunststoff gefertigt,
insbesondere wobei das Abdeckteil klipsverbunden mit dem Motorgehäuse ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führt der Kühlkanal durch einen Flanschabschnitt des Motorgehäuses axial hindurch in einen Kühlbereich, insbesondere in eine Kühltasche, der vom Abdeckteil begrenzt ist,
wobei der Flanschabschnitt mit einem entsprechenden Flanschabschnitt des ersten Gehäuseabschnitts verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Flanschabschnitt eine bezüglich Stabilität verbesserte Verbindung herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führt der Kühlkanal durch einen weiteren Flanschabschnitt des Motorgehäuses, insbesondere in axialer Richtung, wobei der vom Kühlkanal austretende Luftstrom auf die äußere Oberfläche des Getriebes gerichtet ist,
wobei der weitere Flanschabschnitt des Motorgehäuses mit einem entsprechenden Flanschabschnitt des Getriebegehäuses verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist,
wobei der Kühlkanal insbesondere axial durch den entsprechenden Flanschabschnitt des Getriebegehäuses geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine effektivere Kühlung erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aufnahmeteil mit dem Jochabschnitt klipsverbunden, wobei das Aufnahmeteil aus Metall und der Jochabschnitt aus Metall gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass zwei metallische Teile in einfacher Weise verbindbar sind und somit eine einfache Herstellung ermöglicht ist. Außerdem ist die Wärme aufspreizbar und somit die Wärmeabfuhr mittels des Aufnahmeteils verbesserbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Innenseite des zweiten Gehäuseabschnitts eine Wärmespreizplatte angeordnet, auf der ein Leistungshalbleiter angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Spitzentemperatur erniedrigbar ist, indem die Wärme mittels der Wärmespreizplatte aufspreizbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Jochabschnitt und das Aufnahmeteil einstückig ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Teilezahl verringerbar ist und somit die Herstellung vereinfachbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Aufnahmeteil eine Verstärkungsrippe und eine Kabelführung ausgeformt und/oder eine Ausnehmung zur Durchführung von elektrischen Leitungen zur Statorwicklung des Stators des Elektromotors. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Stabilität in einfacher Weise mit wenig Aufwand erreichbar ist und eine geformte Kabelführung im Gussteil und somit ohne zusätzlichen Aufwand vorsehbar ist, wobei Material einsparbar ist. Außerdem ist auch die Durchführung der Leitungen zum Stator durch die materialsparende Ausnehmung ausführbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Antrieb gezeigt, der ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe aufweist, wobei der Elektromotor von einem Wechselrichter gespeist wird, wobei der Wechselrichter eine Leistungselektronik und eine Signalelektronik aufweist, wobei die Signalelektronik in einem vorzugsweise metallisch ausgeführten Aufnahmeteil 1 des Antriebs aufgenommen ist.
In der 2 ist eine Schrägansicht des Antriebs gezeigt, wobei der Kühlbereich 18 nicht abgedeckt ist.
In der 3 ist eine Draufsicht auf das Aufnahmeteil 1 bei entfernter Signalelektronik gezeigt.
In der 4 ist eine Schrägansicht auf das Aufnahmeteil 1 bei entfernter Signalelektronik gezeigt.
In der 5 ist ein Luftkanal 8 dargestellt, der vom Lüfterraumbereich 19 in den Kühlbereich 18 an der Außenseite des Motorgehäuses 5 führt.
In der 6 ist eine Draufsicht von der Lüfterseite aus auf das Motorgehäuse 5 gezeigt.
In der 7 ist wiederum der Luftkanal 8 dargestellt, der vom Lüfterraumbereich 19 in den Kühlbereich 18 an der Außenseite des Motorgehäuses 5 führt, wobei das Statorblechpaket 12 und die Statorwicklungen 11 gezeigt sind.
In der 8 ist eine Draufsicht auf den die Leistungselektronik gehäusebildend umgebenden Teil des Gehäuseteils 6 gezeigt, wobei die nicht sichtbare Lufteinlassöffnung 7 vor den Kühlrippen 17, also in Blickrichtung vor den Kühlrippen 17 liegt und der den Lüfterraumbereich 19 gehäusebildend umgebende Teil des Gehäuseteils 6 herausgeschnitten ist.
In 9 ist ein Abdeckteil 90, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist und an dessen Innenseite Turbulatoren 91 ausgeformt sind, gezeigt, das den Kühlbereich 18 abdeckt und somit einen Kühlkanal zwischen Motorgehäuse 5 und Abdeckteil 90 zur Verfügung stellt, wobei die Turbulatoren 91 eine Erhöhung der Turbulenz bewirken und somit einen insgesamt geringeren Wärmeübergangswiderstand zwischen Stator und Umgebungsluft.
In der 10 ist ein alternativ vorsehbares Abdeckteil 90 gezeigt, das ohne Turbulatoren ausgeführt ist.
In der 11 ist der Antrieb in Schrägansicht gezeigt, wobei auch im Motorgehäuse ausgebildete Luftaustrittsöffnungen 120 gezeigt sind, aus welchen jeweils ein auf das Getriebegehäuse 9 gerichteter Luftstrom austritt und somit Kühlung bewirkt.
In der 12 ist der Antrieb in Schrägansicht gezeigt, wobei die Abdeckteile 90 ausgeblendet sind.
Wie in den Figuren gezeigt, weist der Antrieb ein Getriebe mit Getriebegehäuse 9 auf, in welchem Lager aufgenommen sind, welche Wellen lagern, die mit Verzahnungsteilen drehfest verbunden sind. Die eintreibende Stufe des Getriebes wird von einem drehfest mit dem Rotor 10 eines Elektromotors verbundenen Verzahnungsteil, insbesondere Ritzel, angetrieben. Der Rotor 10 ist über ein Lager 13 im Motorgehäuse 5 und über ein Lager 3 im Gehäuseteil 6 gelagert, wobei das Getriebegehäuse 9 mit dem Motorgehäuse 5 verbunden ist und das Motorgehäuse 5 mit dem Gehäuseteil 6.
Im Motorgehäuse 5 ist das Statorblechpaket 12 aufgenommen, in welches die Statorwicklung 11 eingezogen ist.
Am vom Getriebe abgewandten Endbereich des Rotors 10 ist ein Lüfter 20 drehfest mit dem Rotor 10 verbunden. Dieser Lüfter 20 saugt einen Luftstrom durch eine runde Öffnung 50 hindurch aus einer Lufteinlassöffnung 7 an.
Dabei überdeckt der Lüfter 20 in radialer Richtung einen größeren Radialabstandsbereich von der Rotorachse ausgehend als die runde Öffnung 50. Die runde Öffnung 50 ist als Ausnehmung in der Wandung des Gehäuseteils 6 ausgeformt und erstreckt sich in allen Umfangswinkeln in radialer Richtung mindestens zehnmal mehr als in axialer Richtung. Somit tritt der angesaugte Luftstrom in den Lüfterraumbereich 19 im Wesentlichen axial aus der Lufteinlassöffnung 7 ein.
Die Lufteinlassöffnung 7 ist derart geformt, dass der Luftstrom im Wesentlichen in einem oder mehreren voneinander beabstandeten Umfangswinkelbereichen aus radialer Richtung eintritt.
Die Lufteinlassöffnung 7 ist schlitzartig ausgeformt, so dass der Luftstrom in 1 von unten kommend eintritt und entlang der Kühlrippen 17 strömt, welche an demjenigen Bereich des Gehäuseteils 6 angeordnet sind, welcher die Leistungselektronik umgibt.
Der von der Leistungselektronik überdeckte Raumbereich überlappt mit dem vom Lüfter 20 überdeckten Raumbereich.
Das Gehäuseteil 6 weist einen ersten Gehäuseabschnitt auf, der den Lüfterraumbereich 19 gehäusebildend umgibt.
Das Gehäuseteil 6 weist einen zweiten Gehäuseabschnitt auf, der die Leistungselektronik, gehäusebildend umgibt.
Der erste und der zweite Gehäuseabschnitt sind mittels eines Jochabschnitts verbunden, auf den ein Aufnahmeabschnitt aufgesetzt ist.
Der Jochabschnitt, der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt sind einstückig, also einteilig, ausgeführt. Vorzugsweise ist das Gehäuseteil 6 aus Metall, wie Aluminium oder Stahl, ausgeführt.
Der erste und der zweite Gehäuseabschnitt sind axial voneinander beabstandet, so dass die Lufteinlassöffnung 7 gebildet ist. An der dem ersten Gehäuseabschnitt und/oder an dem der Lufteinlassöffnung 7 zugewandten Seite des zweiten Gehäuseabschnitts sind Kühlrippen 17 ausgeformt, so dass die von außen durch die Lufteinlassöffnung 7 einströmende Luft entlang der Kühlrippen 17 strömen muss und somit die Leistungselektronik kühlt.
An der Innenseite des zweiten Gehäuseabschnitts ist eine Wärmespreizplatte 15 angeordnet, die mit dem zweiten Gehäuseabschnitt wärmeleitend verbunden ist. auf der vom Verbindungsbereich zwischen Wärmespreizplatte 15 und zweitem Gehäuseabschnitt abgewandten Seite der Wärmespreizplatte 15 ist zumindest ein Leistungshalbleiter 14 wärmeleitend verbunden. Somit wird die Wärme der Leistungselektronik an die Kühlrippen 17 abgeführt.
Der Jochabschnitt weist zwei Ausnehmungen 2 auf, welche in die Lufteinlassöffnung 7 münden, so dass einerseits auch Luft von der der Lufteinlassöffnung 7 gegenüber liegenden Seite einströmt und somit auch bei jeder Bauform eine Entwässerung erfolgt, da die Lufteinlassöffnung 7 entgegengesetzt zu den Ausnehmungen 2 in die Umgebung mündet.
Das Motorgehäuse 5 ist mit dem Gehäuseteil 6 mittels Schrauben 4 schraubverbunden.
Ein im Wesentlichen axial verlaufender Luftkanal 8 verbindet den Lüfterraumbereich 19 mit dem Kühlbereich 18, so dass der vom Lüfter 20 geförderte Luftstrom durch den Luftkanal in den Lüfterraumbereich 19 einströmt, dort entlang des Motorgehäuses 5 entlang strömt von dort durch eine Luftaustrittsöffnung 120 auf die äußere Oberfläche des Getriebegehäuses 9 auftrifft, so dass der Luftstrom von der Leistungselektronik erzeugte Wärme von den Kühlrippen 17 aufnimmt, vom Stator erzeugte Wärme aufnimmt und schließlich auch vom Getriebe erzeugte Wärme aufnimmt und dann in die Umgebung entweicht.
Vorzugsweise sind die Luftaustrittsöffnungen 120 düsenartig geformt, also in Strömungsrichtung mit verengtem Querschnitt ausgeführt, so dass ein schneller austretender Luftstrom erzeugbar ist.
Auf der vom ersten und zweiten Gehäuseabschnitt abgewandten Seite des Jochabschnitts ist das Aufnahmeteil 1 mit dem Jochabschnitt verbunden. Das Aufnahmeteil 1 ist dabei ebenfalls metallisch ausgeführt. Auf der vom Jochabschnitt und dem ersten sowie dem zweiten Gehäuseabschnitt abgewandten Seite des Aufnahmeteils 1 ist ein Gehäuseteil 16, das vorzugsweise als Kunststoffgehäuseteil ausgeführt ist, und eine Signalelektronik zumindest teilweise gehäusebildend umgibt.
Somit ist auf das Aufnahmeteil 1 ein Bedienteil aufsetzbar, mit welchem die Leistungselektronik ansteuerbar ist.
Im Aufnahmeteil 1 ist eine Kabelführung 30 für Versorgungsleitungen ausgeformt und ein Kabelkanal 31, der die Durchführung von Leitungen zur Statorwicklung ermöglicht. Außerdem sind am Aufnahmeteil 1 Verstärkungsrippen 32 ausgeformt.
Die Abdeckteile 90 sind vorzugsweise aus Kunststoff als Kunststoffspritzgussteile ausgeführt. Wie in 9 gezeigt ragen die an der Innenseite der Abdeckteile 90 ausgeformten Turbulatoren 91 in den Kühlbereich 18 und verbessern somit die Wärmeabfuhr vom Stator an die Umgebung.
Alternativ sind aber auch Abdeckteile 100 ohne solche Turbulatoren verwendbar.
Beide Sorten von Abdeckteilen (90, 100) werden klipsverbunden mit dem Motorgehäuse 5.
Somit sind vom Luftstrom durchströmbare, vom jeweiligen Abdeckteil (90, 100) zumindest teilweise gehäusebildend umgebene Kühlbereiche 18 als Kanäle vorgesehen.
Wie in den Figuren gezeigt, sind in Umfangsrichtung solche Kühlbereiche regelmäßig voneinander beabstandet.
Getriebe, Motor und Leistungselektronik sind im Wesentlichen koaxial, also in einer Linie angeordnet, wobei der Motor axial zwischen dem Getriebe und der Leistungselektronik angeordnet ist. Die Luftansaugung findet in Querrichtung zu dieser axialen Richtung statt, nämlich über die Lufteinlassöffnung 7 und die Ausnehmungen 2.
Wie in 8 gezeigt, sind in Umfangsrichtung acht Luftkanäle 8 angeordnet. In jedem der Eckbereiche, die zwischen den Ecken des quaderförmigen Motorgehäuses 5 und dem größten Radialabstand des Statorblechpakets 12 angeordnet sind, sind zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Luftkanäle 8 ausgebildet.
Das Getriebegehäuse 9 weist einen stufenförmig nach außen hervor ragenden Flanschbereich auf, in welchem die Schraubverbindung mit dem Motorgehäuse 5 ausgeführt ist.
Die Luftaustrittsöffnungen 120 treten in axialer Richtung durch diese Stufenbereiche hindurch.
Das metallische Aufnahmeteil 1 ist mittels Klipsverbindung 80 mit dem Gehäuseteil 6 verbunden, das ebenfalls metallisch ist.
Die Ausnehmungen 2 münden beidseitig des Gehäuseteils 16 der Signalelektronik. Sie sind also in Querrichtung mittels der Signalelektronik voneinander beabstandet. Dabei ist die Signalelektronik als Bedienteil ausgeführt, also mit Eingabemitteln und Ausgabemitteln.
Zur Verbindung des Gehäuseteils 6 mit dem Motorgehäuse 5 weisen beide jeweils einen Flanschabschnitt auf, durch welche Schraubteile durchführbar sind. Ebenso weisen das Motorgehäuse 5 und das Getriebegehäuse 9 entsprechend ausgeführte Flanschabschnitte auf. Außerdem sind die genannten Flanschabschnitte mit axial durchgehenden Ausnehmungen ausgeführt, die Teile des Kühlkanals vom Lüfterraumbereich 19 durch die Kühlbereiche
Wie in 13 gezeigt, ist statt des Gehäuseteils 6 das Anschlusskastenunterteil 130 verbindbar mit dem Motorgehäuse 5.
Auf das Anschlusskastenunterteil 130 ist ein Anschlusskastenoberteil 132 aufgesetzt, so dass die in dem somit gebildeten Innenraumbereich angeordneten umfassten Anschlussklemmen 131 gehäusebildend umgeben sind wie auch der Lüfter 20 in dem vom Anschlusskastenunterteil 130 zumindest teilweise umgebenen Lüfterraumbereich 19. Die Statorwicklungsdrahtenden sind zu den Anschlussklemmen geführt, so dass durch Anschluss von Netzversorgungsleitungen der Stator auch durch das Wechselstromnetz versorgbar ist.
Somit ist entweder ein wechselrichtergespeister Betrieb oder ein netzgespeister Betrieb ermöglicht – abhängig von dem wahlweise angebauten Gehäuseteil 6 oder Anschlusskastenunterteil 130. Beide hausen einerseits den Lüfter 20 ein und andererseits Anschlussklemmen 131. Jedoch sind die Statorwicklungen in 13 direkt mit den Anschlussklemmen 131 elektrisch verbunden, bei 1 sind die Statorwicklungen elektrisch mit der Leistungselektronik verbunden, deren Versorgungsleitungen mit den Anschlussklemmen verbunden sind, an welche die Netzversorgungsleitungen, also die Leitungen des elektrischen Wechselspannungsversorgungsnetzes, angeschlossen sind.
In 13 weist das Anschlusskastenunterteil Öffnungen auf, durch welche der vom Lüfter 20 angesaugte Luftstrom in axialer Richtung eintritt. Somit tritt die Luft bei der Variante nach 13 im Vergleich zur Variante nach 1 axial anstatt radial ein. Im Wesentlichen ist also der Lufteintritt der beiden Varianten um 90° voneinander unterschiedlich ausgeführt. Das Anschlusskastenunterteil 130 weist aber ebenfalls wie das Gehäuseteil 6 einen Flanschabschnitt auf, in welchem Ausnehmungen zur Durchführung der Schraubteile der Schraubverbindung zwischen Gehäuseteil 6 und Motorgehäuse 5 vorgesehen sind und durch welchen andererseits auch die Kühlkanäle in axialer Richtung vom Lüfterraumbereich 19 zum Kühlbereich 18 durchführen. Somit ist die bei der Variante nach 1 beschriebene Kühlung des Motors und Getriebes unverändert, wobei allerdings derselbe Lüfter 20 nun eine höhere Kühlleistung aufweist, da die angesaugte Luft nicht von der Elektronik vorgewärmt ist.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahmeteil
2: Ausnehmung, insbesondere Ansaugöffnung und Entwässerungsöffnung
3: Lager im Gehäuseteil 6
4: Schraube
5: Motorgehäuse
6: Gehäuseteil für Lüfter und Leistungselektronik
7: Lufteinlassöffnung, insbesondere schlitzartige Lufteinlassöffnung
8: Luftkanal
9: Getriebegehäuse
10: Rotor
11: Statorwicklung
12: Statorblechpaket
13: Lager im Motorgehäuse 5
14: Leistungshalbleiter
15: Wärmespreizplatte
16: Gehäuseteil, insbesondere Kunststoffgehäuseteil für Signalelektronik
17: Kühlrippen
18: Kühlbereich
19: Lüfterraumbereich
20: Lüfter
30: Kabelführung
31: Kabelkanal
32: Verstärkungsrippe
50: Öffnung, insbesondere Bohrung, auf Schrägfläche als Einströmöffnung für Lüfter-Luftstrom
80: Klipsverbindung
90: Abdeckteil
91: Turbulatoren
100: Abdeckteil
120: Luftaustrittsöffnung
130: Anschlusskastenunterteil
131: Anschlussklemmen
132: Anschlusskastenüberteil

Claims

Verfahren zum Herstellen von verschiedenen Varianten eines Antriebs aus einem Baukasten, wobei der Baukasten – einen Elektromotor mit Motorgehäuse, – ein vom Elektromotor antreibbares, insbesondere angetriebenes, Getriebe – ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Anschlusskastenunterteil, – und ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Gehäuseteil aufweist, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist, mit dem ein Lüfter drehfest verbunden ist, wobei das Getriebe mit dem Motorgehäuse verbunden wird und wahlweise – zur Bildung einer ersten Variante das Anschlusskastenunterteil oder – zur Bildung einer zweiten Variante das mit dem Motorgehäuse verbindbare Gehäuseteil mit dem Motorgehäuse verbunden wird, insbesondere auf der vom Getriebe abgewandten Seite des Motorgehäuses, wobei das Anschlusskastenunterteil gehäusebildend für den Lüfter vorgesehen ist und Öffnungen aufweist, durch welche der vom Lüfter angesaugte Luftstrom einströmt, insbesondere in axialer Richtung, wobei das Gehäuseteil gehäusebildend für den Lüfter vorgesehen ist und zumindest eine Leistungselektronik gehäusebildend umgibt und der vom Lüfter angesaugte Luftstrom zumindest auch die Leistungselektronik kühlt, insbesondere im Ansaugbereich, insbesondere wobei der angesaugte Luftstrom zumindest abschnittsweise geführt ist, insbesondere senkrecht zur axialen Richtung, insbesondere in radialer Richtung.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Variante der Elektromotor zwischen dem Getriebe und der Leistungselektronik, insbesondere das Motorgehäuse des Elektromotors zwischen dem Getriebegehäuse und einem Gehäuseteil der Leistungselektronik, angeordnet ist, wobei der angesaugte Luftstrom zumindest abschnittsweise in Querrichtung zur Verbindungsrichtung des Getriebes und der Leistungselektronik verläuft entlang von Kühlrippen, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung von Kühlrippen, die am die Leitungselektronik zumindest teilweise gehäusebildend umgebenden Gehäuseabschnitt eines Gehäuseteils ausgeformt sind.
Antrieb, hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Variante das Gehäuseteil des Antriebs einen Jochabschnitt, einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, wobei der erste Gehäuseabschnitt vom zweiten Gehäuseabschnitt beabstandet ist und der Jochabschnitt mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden ist und mit dem zweiten Gehäuseabschnitt derart verbunden ist, dass der zwischen erstem und zweitem Gehäuseabschnitt angeordnete Zwischenbereich in die Umgebungsluft mündet, insbesondere wobei das Gehäuseteil, umfassend den Jochabschnitt, den ersten und den zweiten Gehäuseabschnitt, einteilig, insbesondere einstückig, ausgeführt ist, wobei der erste Gehäuseabschnitt einen Lüfter zumindest teilweise gehäusebildend umgibt, wobei der erste Gehäuseabschnitt eine als Einström-Öffnung, insbesondere für einen vom Lüfter angesaugten axialen Luftstrom, ausgebildete, durch die Wandung des Gehäuseabschnitts durchgehende Ausnehmung aufweist, die in den Zwischenbereich mündet oder dass bei der zweiten Variante das Anschlusskastenunterteil Anschlusselemente, insbesondere Anschlussklemmen, zumindest teilweise gehäusebildend umgibt.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Lüfter angesaugte Luftstrom zumindest die Leistungselektronik kühlt.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuseabschnitt Kühlrippen aufweist, die sich zumindest abschnittsweise parallel zum vom Lüfter angesaugten, einströmenden Luftstrom erstrecken und/oder die an der dem ersten Gehäuseabschnitt gegenüber liegend angeordneten Seite angeordnet sind.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochabschnitt eine, zwei oder mehrere durchgehende, in den Zwischenbereich mündende Ausnehmungen aufweist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vom ersten und zweiten Gehäuseabschnitt abgewandten Seite des Jochabschnitts ein Aufnahmeteil mit dem Jochabschnitt verbunden ist, welches eine insbesondere in einem Kunststoffgehäuse angeordnete Signalelektronik aufnimmt.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse zumindest einen Kühlkanal aufweist, insbesondere der vom Lüfterraumbereich zum Getriebe hin durchgeht, wobei der Kühlkanal zumindest abschnittsweise von einem Abdeckteil begrenzt ist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse aus Metall und das Abdeckteil aus Kunststoff gefertigt ist, insbesondere wobei das Abdeckteil klipsverbunden mit dem Motorgehäuse ist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal durch einen Flanschabschnitt des Motorgehäuses axial hindurchführt in einen Kühlbereich, insbesondere in eine Kühltasche, der vom Abdeckteil begrenzt ist, wobei der Flanschabschnitt – bei der ersten Variante mit einem entsprechenden Flanschabschnitt des ersten Gehäuseabschnitts verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist – und bei der zweiten Variante mit einem entsprechenden Flanschabschnitt des Anschlusskastenunterteils.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal durch einen weiteren Flanschabschnitt des Motorgehäuses führt, insbesondere in axialer Richtung, wobei der vom Kühlkanal austretende Luftstrom auf die äußere Oberfläche des Getriebes gerichtet ist, wobei der weitere Flanschabschnitt des Motorgehäuses mit einem entsprechenden Flanschabschnitt des Getriebegehäuses verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist, wobei der Kühlkanal insbesondere axial durch den entsprechenden Flanschabschnitt des Getriebegehäuses geführt ist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil mit dem Jochabschnitt klipsverbunden ist, wobei das Aufnahmeteil aus Metall und der Jochabschnitt aus Metall gefertigt ist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des zweiten Gehäuseabschnitts eine Wärmespreizplatte angeordnet ist, auf der ein Leistungshalbleiter angeordnet ist.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochabschnitt und das Aufnahmeteil einstückig ausgebildet sind.
Antrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufnahmeteil eine Verstärkungsrippe und eine Kabelführung ausgeformt sind und/oder eine Ausnehmung zur Durchführung von elektrischen Leitungen zur Statorwicklung des Stators des Elektromotors.