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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Gehäusekörper für eine elektrische Maschine, wobei die Vorrichtung einen Kühlkörper aufweist, welcher innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet ist. Zudem weist der Gehäusekörper einen Querschnitt mit acht Ecken und der Kühlkörper einen Querschnitt mit acht Ecken als Grundform auf.
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Solch eine Vorrichtung ist beispielsweise in der Europäischen Patentschrift
EP 2700146 B1 offenbart. In dieser Schrift ist ein Elektromotor offenbart, welcher einen achteckig ausgebildeten Stator aufweist, der mittels Presspassung in einem achteckigen Gehäuse angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Gehäusekörper für eine elektrische Maschine, wobei die Vorrichtung einen Kühlkörper aufweist, welcher innerhalb des Gehäusekörpers angeordnet ist. Zudem weist der Gehäusekörper einen Querschnitt mit acht Ecken als Grundform und der Kühlkörper einen Querschnitt mit acht Ecken als Grundform auf.
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Unter Kühlkörper ist ein Element zu verstehen, welches beispielsweise von einem Steuergerät erzeugte Wärme weiterleiten kann. Der Kühlkörper weist hierfür typischer eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.
Die Wärme wird hierbei typischerweise vom Kühlkörper über einen Gehäusekörper oder aber direkt an die Umgebung abgegeben. Hierbei wird die Wärme typischerweise von den elektronischen Bauelementen erzeugt, welche auf einer Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet sind und deren Wärme an den Kühlkörper abgegeben wird. Zur Abgabe der Wärme direkt an die Umgebung kann der Kühlkörper beispielsweise zusätzlich Kühlfinnen auf seiner vom Steuergerät abgewandten Seite aufweisen.
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Als elektronisches Bauelement ist beispielsweise ein Kondensator, ein Halbleiterschalter, eine Spule, ein Sensor oder ein Energiespeicher zu verstehen, welches in Kombination mit weiteren elektronischen Bauelement eine entsprechende elektronische Schaltung für die Ansteuerung und das Betreiben der elektrischen Maschine bildet. Die elektronischen Bauelemente sind hierbei auf einer Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet und entsprechend miteinander verschaltet.
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Unter Gehäusekörper ist ein Bauteil zu verstehen, welches unter anderem den Kühlkörper aufnimmt beziehungsweise umschließt. Zudem kann der Gehäusekörper weitere Bauteile der elektrischen Maschine aufnehmen beziehungsweise umschließen, wie beispielsweise das Steuergerät, den Stator und/oder den Rotor der elektrischen Maschine.
Hierdurch werden die entsprechend vom Gehäusekörper aufgenommenen Bauteile vor ungewünschten, äußeren Einflüssen geschützt. Solche Einflüsse können beispielsweise Feuchtigkeit und/oder Schmutz und/oder mechanische Belastungen sein.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass vier Ecken des achteckigen Gehäusekörpers und vier Ecken des achteckigen Kühlkörpers jeweils als Kreissegment abgerundet ausgestaltet und derartig angeordnet sind, dass der Gehäusekörper an diesen abgerundeten Ecken zur thermischen Kontaktierung von Kühlkörper und Gehäusekörper auf den Kühlkörper aufgeschrumpft ist.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass die Fläche des Kühlkörpers, auf welche typischerweise die Fläche der Leiterplatte des Steuergeräts der elektrischen Maschine entsprechend angepasst ist, gegenüber einem komplett zylindrischen Kühlkörper vergrößert ist. Hierdurch können mehr Bauteile auf der Leiterplatte angeordnet werden und zudem kann die Wärme besser abtransportiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das Aufschrumpfen ein kraftloses Fügen möglich ist, wodurch die Bauteile geschont werden.
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Unter einem Querschnitt mit acht Ecken als Grundform ist zu verstehen, dass die ursprüngliche Form des Querschnitts ein Oktagon ist. Dieses Oktagon hat jedoch wenigstens zum Teil leicht abgeänderte Ecken, welche hier beispielsweise als Kreissegmente ausgestaltet sind. Die Querschnitte des Kühlkörpers und des Gehäusekörpers sind hierbei jeweils aus der Draufsicht zu verstehen. Zudem können alle Ecken leicht abgerundet sein. Trotzdem ist die achteckige Form des Querschnitts in der Draufsicht weiterhin erkennbar. Nur die kreissegmentförmig ausgebildeten Ecken werden folgend jedoch auch als abgerundet bezeichnet.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die abgerundeten Ecken des Kühlkörpers sich in eine zu einer Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers parallelen Ebene erstrecken. Vorteilhaft ist hierbei, dass die abgerundeten Ecken des Kühlkörpers mittels eines Drehverfahrens herstellbar sind. Ein solches Verfahren ist einfach in der Handhabung und ermöglicht eine kostengünstige Bearbeitung des Kühlkörpers. Wären die abgerundeten Ecken dagegen nur in der Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers, wäre ein Drehverfahren nicht möglich, da dieses die übrigen, nicht-kreissegmentförmigen Ecken des Kühlkörpers zerstören würde.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die abgerundeten Ecken des Kühlkörpers auf einer gemeinsamen ersten Kreisbahn und/oder die abgerundeten Ecken des Gehäusekörpers auf einer gemeinsamen zweiten Kreisbahn angeordnet sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass ein einfaches Aufschrumpfen ermöglicht wird, welches dennoch einen stabilen Schrumpfsitz aufweist. Zudem wird durch die gemeinsame Kreisbahn beim Aufschrumpfen der Kühlkörper im Gehäusekörper zentriert angeordnet. Des Weiteren ist die Herstellung eines Körpers, dessen Ecken auf einer gemeinsamen Kreisbahn verlaufen, einfach und kostengünstig realisierbar, beispielsweise mittels eines Drehverfahrens.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Gehäusekörper lediglich an den abgerundeten Ecken auf den Kühlkörper aufgeschrumpft ist und die übrigen Bereiche des Gehäusekörpers nicht in Kontakt mit dem Kühlkörper stehen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass sich Toleranzen bei der Herstellung der Vorrichtung ausgleichen lassen. Dies liegt darin begründet, dass sich der Kühlkörper durch die entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung beim Aufschrumpfen um eine Achse senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers drehen kann. Die mögliche Drehung beträgt hierbei lediglich ein paar Grad, was jedoch ausreichend ist, um Herstellungstoleranzen des Kühlkörpers und/oder des Gehäusekörpers entsprechend auszugleichen.
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Unter übrige Bereiche sind die Bereiche des Gehäusekörpers zu verstehen, die nicht als kreissegmentförmige Ecken ausgebildet sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Ecken des Gehäusekörpers und/oder die Ecken des Kühlkörpers im Querschnitt umlaufend jeweils abwechselnd als Kreissegment und nicht-Kreissegment ausgestaltet sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch diese Anordnung der abgerundeten Ecken beim Einschrumpfen eine Zentrierung des Kühlkörpers im Gehäusekörper stattfindet.
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Die Erfindung betriff zudem eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Unter Elektromotor ist hierbei beispielsweise eine Drehstrommaschine wie zum Beispiel eine Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine zu verstehen.
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Ein Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Vorrichtung läuft beispielsweise folgendermaßen ab. Zuerst werden ein Kühlkörper und ein Gehäusekörper bereitgestellt, welche jeweils einen Querschnitt mit acht Ecken als Grundform aufweisen. Hierbei ist der Durchmesser des Gehäusekörpers von einer abgerundeten Ecke zu einer direkt gegenüber angeordneten, abgerundeten Ecke kleiner als der Durchmesser des Kühlkörpers von einer abgerundeten Ecke zu einer direkt gegenüber angeordneten, abgerundeten Ecke. Anschließend wird der Gehäusekörper erhitzt und/oder der Kühlkörper abgekühlt, damit der Kühlkörper in den Gehäusekörper eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen des Kühlkörpers in den Gehäusekörper wird der Gehäusekörper wieder abgekühlt und/oder der Kühlkörper wieder erhitzt, um einen Schrumpfsitz zwischen Kühlkörper und Gehäusekörper zu erzeugen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Draufsicht durch eine schematisch dargestellte, erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1.
- 3 zeigt den Kühlkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine Draufsicht durch eine schematisch dargestellte, erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Dargestellt ist eine elektrische Maschine 5. Diese elektrische Maschine 5 kann beispielsweise als Elektromotor und insbesondere als Synchronmaschine oder als Asynchronmaschine ausgestaltet sein und somit eine Drehstrommaschine bilden.
Die elektrische Maschine 5 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 auf. Die Vorrichtung 10 weist wiederum einen Gehäusekörper 20 und einen Kühlkörper 30 auf. Der Gehäusekörper 20 weist einen Querschnitt mit acht Ecken 21 als Grundform auf und der Kühlkörper 30 weist einen Querschnitt mit acht Ecken 31 als Grundform auf. Hierbei sind vier Ecken 22 des achteckigen Gehäusekörpers 20 und vier Ecken 32 des achteckigen Kühlkörpers 20 jeweils als Kreissegment abgerundet ausgestaltet. Die Ecken 21 des Gehäusekörpers 20 und die Ecken 31 des Kühlkörpers 30 sind hierbei im Querschnitt umlaufend jeweils abwechselnd als Kreissegment und nicht-Kreissegment ausgestaltet. Die vier abgerundeten Ecken 22 des Gehäusekörpers 20 und die vier abgerundeten Ecken 32 des Kühlkörpers 20 sind dabei zudem derartig ausgestaltet, dass der Gehäusekörper 20 an diesen abgerundeten Ecken 22, 32 zur thermischen Kontaktierung von Kühlkörper 30 und Gehäusekörper 20 auf den Kühlkörper 30 aufgeschrumpft ist und entsprechend an diesen Ecken 22, 32 ein Schrumpfsitz vorhanden ist, welcher den Kühlkörper 30 und den Gehäusekörper 20 kraftschlüssig miteinander verbindet. Hierdurch kann Wärme vom Kühlkörper 30 an den Gehäusekörper 20 und schließlich an die Umgebung der elektrischen Maschine 5 abgegeben werden.
Zudem ist aus der 1 ersichtlich, dass die abgerundeten Ecken 32 des Kühlkörpers 30 auf einer gemeinsamen ersten Kreisbahn und die abgerundeten Ecken 22 des Gehäusekörpers 20 auf einer gemeinsamen zweiten Kreisbahn angeordnet sind. Die erste Kreisbahn und die zweite Kreisbahn sind hierbei identisch. Es wäre jedoch auch denkbar, dass beispielsweise lediglich die Ecken 32 des Kühlkörpers 20 auf einer gemeinsamen Kreisbahn angeordnet sind.
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Des Weiteren ist in 1 dargestellt, dass der Gehäusekörper 20 lediglich an den abgerundeten Ecken 22, 32 auf den Kühlkörper 30 aufgeschrumpft ist und die übrigen Bereiche des Gehäusekörpers 20 nicht in Kontakt mit dem Kühlkörper 30 stehen. Diese übrigen Bereiche weisen insbesondere die nicht als Kreissegment ausgestalteten Ecken auf.
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Nicht dargestellt ist beispielsweise ein Steuergerät der elektrischen Maschine 5, welches beispielweis eine Leiterplatte aufweist. Die Leiterplatte kann mit elektronischen Bauelementen bestückt sein. Diese elektronischen Bauelemente können beispielsweise Kondensatoren, Halbleiterschalter, Spulen, Sensoren oder Energiespeicher sein, um eine entsprechende elektronische Schaltung für die Ansteuerung und das Betreiben der elektrischen Maschine 5 zu ermöglichen.
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Der Kühlkörper 20 kann beispielsweise im Wesentlichen aus Aluminium gebildet sein. Unter im Wesentlichen aus Aluminium gebildet ist hierbei zu verstehen, dass der Kühlkörper hauptsächlich Aluminium aufweist und nur geringfügig, beispielsweise im einstelligen Prozentbereich, einen oder mehrere von Aluminium verschiedene Stoffe aufweist. Diese von Aluminium verschiedenen Stoffe können beispielsweise Verunreinigungen sein. Die von Aluminium verschiedenen Stoffe können jedoch auch gezielt beigemischt sein um Eigenschaften, wie beispielsweise die Biegsamkeit oder Haltbarkeit, zu beeinflussen, wobei jedoch andere Eigenschaften, wie beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit, kaum oder gar nicht beeinflusst werden sollten.
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Zudem kann der Kühlkörper 30 beispielsweise als Stanzteil ausgestaltet sein. Er könnten alternativ jedoch auch mittels eines Tiefzieh- und/oder Formguss- und/oder Biege-Verfahrens beziehungsweise mittels einer beliebigen Kombination aus den zuvor genannten Herstellungsverfahren hergestellt worden sein. Entsprechend könnte der Gehäusekörper 20 beispielsweise mittels eines Tiefzieh- und/oder Formgussverfahrens hergestellt werden.
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2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1. Der Schnitt verläuft hierbei senkrecht zu der in 1 offenbarten Achse A-A' und zur in der 1 dargestellten Ebene. Dargestellt ist wiederum die Vorrichtung 10 mit dem Gehäusekörper 20 und dem Kühlkörper 30. Hierbei erstrecken sich die abgerundeten Ecken 32 des Kühlkörpers 30 in eine zu einer Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers 30 parallelen Ebene. In dieser parallelen Ebene ist dann auch der Schrumpfsitz zwischen dem Gehäusekörper 20 und dem Kühlkörper 30 ausgeführt.
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In einem alternativen, bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnten die die abgerundeten Ecken 32 des Kühlkörpers 30 jedoch auch nur in der Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers 30 liegen. Hierbei wäre jedoch eine Herstellung der abgerundeten Ecken 32 mittels eines Dreh-Verfahrens nicht mehr möglich, weswegen diese beispielsweise mittels Fräsen hergestellt werden müssten. Alternativ könnte der Kühlkörper 30 mit den entsprechenden, abgerundeten Ecken 32 in der Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers 30 auch als Stanzteil hergestellt werden. Unter Stanzteil ist ein Bauteil zu verstehen, welches mittels eines Stanzprozesses hergestellt wird. Als Ausgangselement für diesen Prozess wird typischerweise eine Platte herangezogen, welche entsprechend beschnitten wird, um das gewünschte Stanzteil in seiner endgültigen Form zu erhalten.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass der Kühlkörper 30 mittels eines Tiefzieh- oder Formgussverfahren oder mittels einer Kombination der zuvor genannten Herstellungsverfahren herstellbar ist.
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3 zeigt den Kühlkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht.
Dargestellt ist der Kühlkörper 30, welcher die entsprechenden acht Ecken 31 aufweist. Vier Ecken 32 der acht Ecken 31 sind hierbei als Kreissegmente bzw. als Zylindersegmente ausgestaltet. Hierbei erstrecken sich die abgerundeten Ecken 32 des Kühlkörpers 30 in eine zu einer Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers 30 parallelen Ebene.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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