WO2018091722A1 - Motorengehäuse einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2018091722A1
WO2018091722A1 PCT/EP2017/079853 EP2017079853W WO2018091722A1 WO 2018091722 A1 WO2018091722 A1 WO 2018091722A1 EP 2017079853 W EP2017079853 W EP 2017079853W WO 2018091722 A1 WO2018091722 A1 WO 2018091722A1
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WO
WIPO (PCT)
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wall
channel
cooling
cooling channel
housing element
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/079853
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick SANTHERR
Dietmar HANSER
Original Assignee
Albert Handtmann Metallgusswerk Gmbh & Co. Kg
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 Albert Handtmann Metallgusswerk Gmbh & Co. Kg filed Critical Albert Handtmann Metallgusswerk Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2018091722A1 publication Critical patent/WO2018091722A1/de

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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
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports

Definitions

  • the invention relates to a motor housing of an electrical machine according to the preamble of claim 1.
  • An engine housing for an electric machine, in particular for a drive motor of a motor vehicle is already known, for example, from DE 10 2015 202 918 A1 or DE 10 2011 080 199 A1.
  • These motor housings each comprise an outer housing part and an inner housing part arranged in the outer housing part. In addition, this indicates
  • Motor housing arranged between the housing parts and limited by the housing parts cooling channel, i.
  • a cooling jacket through which a cooling medium for cooling at least the inner housing part flows.
  • these cooling systems have two ports through which the cooling medium, in particular the cooling water, flows in or out. For the inflow or the cooling medium, in particular the cooling water, flows in or out.
  • Outflow are also each end of the cooling channel a collecting channel or a distribution channel provided so that can distribute the cooling medium over the entire circumferential surface or over the entire circumference and through the
  • hollow cylindrical cooling channel / cooling jacket can flow.
  • the inner housing part is designed as a hollow cylindrical sleeve with a comparatively thin wall thickness.
  • a disadvantage of such motor housings is that the outer housing part is comparatively thick form and thus is relatively heavy and bulky. At the same time, the comparatively thin-walled inner housing part is comparatively unstable under thermal loads, in particular a wide variety of thermal loads, so that in operation z.T. Impairs caused by thermally induced, different deformations of the two housing parts, resulting in adverse cooling or
  • Object of the invention is in contrast to propose a motor housing of the aforementioned type, which improves the previous engine housing.
  • This object is achieved on the basis of a motor housing of the aforementioned type, by the features of claim 1.
  • the measures mentioned in the dependent claims are advantageous embodiments and refinements of
  • Motor housing characterized in that at least one of the two annular channels as a recess of the inner housing element is trained.
  • the inner housing element is viewed in the radial direction in the region of the recess or of the annular channel
  • Motor housing according to the invention are received.
  • this is e.g. also for a stable and permanent connection of the inner housing element with the
  • Inner housing member provided with the outer housing member, preferably at the front end portion of / the
  • LMD welding ie a Powder coating laser cladding method, friction welding method, friction squeezing method or friction stir welding method or the like are used. Just here are comparatively thick walls in the welds or the end of the
  • the advantage of the welding process is that not only the longevity but also the tightness during welding of die-cast components is guaranteed. For example, in the case of diecasting elements (trapped or not visible from the outside) imperfections such as pores, voids, etc. in
  • the first annular channel are the first annular channel
  • Training the motor housing can be used.
  • Outer housing element as thickening / widening of
  • Cooling channel can be formed. For example, in
  • the radial direction considered the clear cross sections of the annular channels about twice as thick as the clear cross section of the cooling channel.
  • the clear cross sections of the annular channel are approximately 5 mm thick and the clear cross section of the cooling channel viewed in the radial direction is approximately 2 mm thick.
  • the advantage is a comparatively large Flow rate, in particular by the pressure with which the cooling liquid or the cooling medium
  • At least a first wall of the first annular channel or at least a second wall of the second annular channel is formed as an extension of a cooling channel wall of the cooling channel, in particular the first or the second wall is substantially rectilinear designed as an extension of one of the cooling channel walls, i. outside or inside.
  • the cooling channel or the cooling channel wall extends substantially rectilinearly into one of the annular channels, in particular once rectilinearly on the outside of the cooling channel or on the other hand on the inside of the cooling channel. Accordingly, the inner case member or the outer case member can be advantageously used
  • the outer housing element comprises at least the first wall of the first annular channel and the
  • Inner housing member at least the second wall of the second annular channel.
  • the first recess of the inner housing element and the second recess of the outer housing element has an offset to
  • Cooling channel and / or the cooling channel wall of the cooling channel are configured to be Cooling channel and / or the cooling channel wall of the cooling channel.
  • the cooling medium flows through the annular channel, ie in the distribution channel in the sense of the invention, continuously into the cooling channel and preferably in turn from this cooling channel out into the second / other annular channel, ie in the collecting channel in the sense of the invention.
  • At least one cooling channel wall of the inner housing element and / or the outer housing element is at least partially disposed at an acute angle with respect to a rotational axis of the electric machine and / or the inner housing element and the outer housing element. This means that this wall or at least one of the two cooling channel walls, i. of
  • Such an oblique boundary or wall of the inner housing element and / or the outer housing element can be produced by casting in an advantageous manner. So can with one
  • the mold advantageously in a solid state after solidification of the cast material, in particular aluminum or another light metal, are pulled out.
  • Inner housing member and the outer housing member have an acute-angled outer surface / lateral surface, i.
  • a cooling channel is generated, the corresponding as
  • Truncated cone sleeve or truncated cone ring is realized. This comprises substantially uniform over its entire length in the direction of rotation considered
  • both elements can have a frusto-conical wall / surface
  • Housing elements ie, the inner housing member and / or the outer housing member, advantageously one of arranged at an acute angle aligned lateral surface opposite the second lateral surface, which is formed substantially cylindrical.
  • an outer housing element advantageous cooling elements / ribs or the like and connecting pieces, etc. which can be produced in an advantageous manner by casting, in particular with a die-casting process, in particular light metal alloys can for this purpose
  • the inner housing member may also be made of a light metal alloy, although it is quite possible also to use shaped aluminum or even shaped steel, e.g. Extruded or extruded components.
  • Housing elements of aluminum or light metal with steel welding methods such as the friction stir welding or the friction-crushing welding method are preferable.
  • the motor housing with the inner housing member and the outer housing member is particularly inexpensive to produce and the cooling system with the channels is reliably sealed, especially when using two frontally or end-mounted annular shitty joints or shitty seams.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an electrical machine with a motor housing according to the invention
  • Figure 2 shows a first, schematic, enlarged
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view in a partially sectioned view of the electrical machine according to FIG. 1.
  • This electromagnetic drive system of the electric machine 1 or of the electric motor 1 furthermore comprises, on the circumference, a motor housing 2 according to the invention.
  • the motor housing 2 in this case has an outer housing element 5 and an inner housing element 6 in the sense of the invention.
  • the outer motor housing element 5 has a flange 8 arranged on the front side.
  • the outer housing element 5 is designed as a "cup element", ie a cylinder jacket with a “bottom”, which in terms of casting, in particular by means of
  • a cooling channel 9 wherein in each case two terminals 10 and 11 for supply and discharge of the not closer illustrated cooling fluids, in particular cooling water are provided.
  • the motor housing 2 also has a collecting strip or in each case an annular channel 12, 13 in the sense of the invention, on the one hand for distributing the cooling medium or the cooling fluid and
  • the cooling medium or the cooling liquid thus flows from a port 10, 11 in one of the two annular channels 12, 13 and in the axial direction along the cooling channel 9 to each
  • Cooling channel wall 16 formed, i. especially in longitudinal or cross-section, e.g. cut along the
  • the inner wall 18 or annular channel inner wall 18 is designed as a substantially rectilinear extension of the inner cooling channel wall 16 or cooling channel inner wall 16, wherein both “inner walls” 16, 18 form the wall of the Inner housing element 6. That is, here a portion of an annular upper / outer surface of the inner housing member 6, the inner walls
  • outer wall 17 or annular channel outer wall 17 as a substantially rectilinear extension of the outer
  • Cooling channel wall 16 and cooling channel outer wall 16 is formed, wherein both "outer walls" 16, 17, the wall of the
  • Outer housing member 5 are. That means that here is one
  • Ring channel 13 and on the other hand of the cooling channel 9 form.
  • Inner housing element 6 conical or wedge-shaped and preferably in the region of the annular channel 13 thicker than in the region of the cooling channel 9. In the region of the front end portions of the
  • Inner housing member 6 is advantageously in each case a weld not shown 14, 15 for
  • connection of the inner housing member 6 with the Outer housing member 5 is provided.
  • Advantageous chamfering of the inner housing member 6 and / or the outer housing member 5 is advantageous, i. In particular, a (cutting) milling or turning operation for forming a surface as exactly as possible round or fit of the two housing elements 5, 6. This is especially of great advantage to a concentric storage of
  • the casting skin of the respective material in particular of the light metal such as an aluminum alloy or the like, is not impaired and thus also the tightness of the respective element 5, 6 is not impaired casting technology production of the inner housing member 6 andnostigeophuseiatas 5. Otherwise, a casting error such as a Pores or voids etc. are exposed or the like, so that quite leaks could arise.
  • Inner housing element 6 a weld, fully, i. is made annular over 360 degrees, so that between the two welds 14, 15, the cooling fluid can flow completely sealed.
  • the cooling channel 9 is not parallel to the central axis of rotation D of the
  • Electric motor 1 is aligned, but acute-angled
  • Rotary axis D arranged, as well as the inner surface of the outer housing element 5. Since the two surfaces
  • the cooling channel 9 is uniformly formed over the entire length in the direction of the axis of rotation D, so that an advantageous
  • a casting mold can be designed in a correspondingly conical or frusto-conical shape, so that after solidification of the elements 5 or 6, this can be advantageously removed from the respective casting mold.
  • the inside or the inner surface of the inner housing element 6 is the sixth
  • Stator unit 4 can be inserted in an advantageous manner in the motor housing 2 and in the inner housing member 6.
  • the motor housing 2 which is preferably also formed on the outer surface is substantially cylindrical and optionally without further illustration also cooling elements or cooling fins or the like, a change in the wall thickness of the outer Housing element 5 and a change in the wall thickness of the inner
  • Inner housing element 6 in an advantageous manner on the
  • the front side of the housing member 6 to be arranged with the thick wall thickness, so that the recess 13 and the groove 13 is space-saving feasible.
  • the recess 12 and groove 12 of the outer housing element can be realized to save space and also be provided with a connection 10. So can just when using casting technology

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Abstract

Es wird ein Motorengehäuse (2) einer elektrischen Maschine (1) mit einem Außengehäuseelement (5) und einem in dem Außengehäuseelement (5) angeordneten Innengehäuseelement (6), wobei zwischen dem Außengehäuseelement (5) und dem Innengehäuseelement (6) wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (9) angeordnet ist, wobei zum Verteilen und/oder Sammeln des Kühlmediums an einem ersten Ende des Kühlkanals (8) ein erster Ringkanal (12, 13) und an einem zweiten Ende des Kühlkanals (9) ein zweiter Ringkanal (12, 13) angeordnet ist, vorgeschlagen, das das bisherige Motorengehäuse verbessert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass wenigstens einer der beiden Ringkanäle (12, 13) als Ausnehmung (12, 13) des Innengehäuseelementes (6) ausgebildet ist.

Description

"Motorengehäuse einer elektrischen Maschine"
Die Erfindung betrifft ein Motorengehäuse einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Ein Motorengehäuse für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftwagens, ist beispielsweise aus der DE 10 2015 202 918 AI oder DE 10 2011 080 199 AI bereits bekannt. Diese Motorengehäuse umfassen jeweils ein äußeres Gehäuseteil sowie ein in dem äußeren Gehäuseteil angeordnetes, inneres Gehäuseteil. Zudem weist das
Motorengehäuse einen zwischen den Gehäuseteilen angeordneten und durch die Gehäuseteile begrenzten Kühlkanal auf, d.h.
einen Kühlmantel, durch welchen ein Kühlmedium zum Kühlen zumindest des Innengehäuseteils strömt.
Darüber hinaus weisen diese Kühlsysteme zwei Anschlüsse auf, durch die das Kühlmedium, insbesondere das Kühlwasser, einströmt bzw. ausströmt. Für das Einströmen bzw. das
Ausströmen sind zudem jeweils endseitig des Kühlkanales ein Sammelkanal bzw. ein Verteilerkanal vorgesehen, so dass sich das Kühlmedium über die gesamte Umfangsflache bzw. über den gesamten Umfang verteilen kann und durch den
hohlzylinderförmigen Kühlkanal/Kühlmantel hindurchströmen kann .
Bei den Motorengehäusen der beiden oben genannten
Druckschriften weist das äußere Gehäuseteil jeweils die
Sammel- bzw. Verteilerkanäle auf. Dagegen ist das innere Gehäuseteil als hohlzylinderförmige Hülse mit vergleichsweise dünner Wandstärke ausgebildet.
Nachteilig bei derartigen Motorengehäusen ist jedoch, dass das äußere Gehäuseteil vergleichsweise dick auszubilden ist und somit vergleichsweise schwer und großvolumig wird. Zugleich ist das vergleichsweise dünnwandige innere Gehäuseteil bei thermischen Belastungen, insbesondere unterschiedlichsten thermischen Belastungen vergleichsweise instabil, so dass sich im Betrieb z.T. Beeinträchtigungen durch thermisch bedingte, unterschiedlichste Verformungen der beiden Gehäuseteile ergeben können, was zu einer nachteiligen Kühlung bzw.
Ausbildung des Kühlkanals führen kann.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Motorengehäuse der einleitend genannten Art vorzuschlagen, das das bisherige Motorengehäuse verbessert. Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Motorengehäuse der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der
Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes
Motorengehäuse dadurch aus, dass wenigstens einer der beiden Ringkanäle als Ausnehmung des Innengehäuseelementes ausgebildet ist.
Mit Hilfe eines derart ausgebildeten Innengehäuseelementes mit einer Ausnehmung, die als Ringkanal für die Verteilung bzw. für das Sammeln des Kühlfluids verwendet wird, kann gerade bei der Verwendung von gegossenen Innengehäuseelementen diese Ausnehmung bzw. der Ringkanal ohne großen Auswand
gießtechnisch hergestellt werden. So kann in vorteilhafter Weise ein Leichtmetall für das Innengehäuseelement des erfindungsgemäßen Motorengehäuses verwendet werden,
insbesondere Aluminium, Aluminiumlegierung oder dergleichen.
Zugleich ist das Innengehäuseelement im Bereich der Ausnehmung bzw. des Ringkanals in radialer Richtung betrachtet
vergleichsweise dick und somit stabil ausbildbar, so dass keine nachteiligen thermischen Verformungen im Betrieb
generiert werden. Dies verbessert die Betriebsweise bzw. die Lebensdauer des Kühlsystems des erfindungsgemäßen
Motorengehäuses. Dies ist auch deshalb von besonderem Vorteil, da sich der Ringkanal bzw. der Sammel-/Verteilerkanal
vorzugsweise im Endbereich bzw. in der Nähe des stirnseitigen Endabschnittes des Innengehäuseelementes befindet, so dass gerade dieser Endbereich besonders stabil ausgebildet werden kann. So können gegebenenfalls Lagerkräfte der Statoreinheit und/oder Rotoreinheit in vorteilhafter Weise vom
erfindungsgemäßen Motorengehäuse aufgenommen werden. Darüber hinaus ist dies z.B. auch für eine stabile und dauerhafte Verbindung des Innengehäuseelementes mit dem
Außengehäuseelement von besonderem Vorteil.
Vorteilhafterweise werden Schweißverfahren zur Verbindung, insbesondere fluiddichten Verbindung, des
Innengehäuseelementes mit dem Außengehäuseelement vorgesehen, vorzugsweise am stirnseitigen Endbereich des/der
Gehäuseelemente. So können nicht nur besonders gängige
Scheißverfahren wie Laser- oder Elektrostrahlschweißverfahren verwendet werden, vielmehr können auch neuere bzw. spezielle Schweißverfahren wie z.B. das sog. „LMD-Schweißen" , d.h. ein Laserauftragsscheißverfahren mit Pulverzusatz, das Reibschweißverfahren bzw. das Reib-Quetsch-Schweißverfahren oder das Rührreibschweißverfahren oder dergleichen verwendet werden. Gerade hierbei sind vergleichsweise dicke Wandungen im Bereich der Schweißstellen bzw. der Endabschnitte der
Gehäuseelemente von besonderem Vorteil.
Zudem ist bei derartigen, neueren bzw. speziellen
Schweißverfahren von Vorteil, dass hiermit nicht nur die Langlebigkeit, sondern auch die Dichtigkeit beim Schweißen von Druckgusselementen/-bauteilen gewährleistet ist. So sind bei Druckgusselementen auch (eingeschlossene bzw. von außen nicht sichtbare) Fehlstellen wie Poren, Lunker etc. in
unterschiedlichster Größe, Verteilung bzw. Häufigkeit
vorhanden, die bei einigen gängigen Schweißverfahren zu
Nachteilen, wie ggf. Verlust der Dichtigkeit des Kühlsystems führen könnte.
Vorteilhafterweise sind der erste Ringkanal als erste
Ausnehmung des Innengehäuseelementes und der zweite Ringkanal als zweite Ausnehmung des Außengehäuseelementes ausgebildet. So wird erreicht, dass die Ringkanäle bzw. Ausnehmungen in vorteilhafter Weise auf die beiden Gehäuseteile verteilt werden, was zu einer vorteilhaften bzw. platzsparenden
Ausbildung des Motorengehäuses verwendet werden kann.
Auch kann beispielsweise die erste Ausnehmung des
Innengehäuseelementes und die zweite Ausnehmung des
Außengehäuseelementes als Verdickung/Aufweitung des
Kühlkanales ausgebildet werden. Beispielsweise sind in
radialer Richtung betrachtet die lichten Querschnitte der Ringkanäle etwa doppelt so dick wie der lichte Querschnitt des Kühlkanals. Beispielsweise sind die lichten Querschnitte des Ringkanales in radialer Richtung betrachtet ca. 5 mm dick und der lichte Querschnitt des Kühlkanals in radialer Richtung betrachtet ist ca. 2 mm dick.
Von Vorteil ist eine vergleichsweise große Durchströmungsgeschwindigkeit, die insbesondere auch durch den Druck, mit dem die Kühlflüssigkeit bzw. das Kühlmedium
beaufschlagt wird, in vorteilhafter Weise
veränderbar/einstellbar ist.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist wenigstens eine erste Wand des ersten Ringkanals oder wenigstens eine zweite Wand des zweiten Ringkanals als Verlängerung einer Kühlkanalwand des Kühlkanals ausgebildet, insbesondere ist die erste oder die zweite Wand im Wesentlichen geradlinig als Verlängerung einer der Kühlkanalwände ausgebildet, d.h. außen- oder innenseitig. Das bedeutet, dass der Kühlkanal bzw. die Kühlkanalwand im Wesentlichen geradlinig sich in den einen der Ringkanäle erstreckt, insbesondere einmal geradlinig an der Außenseite des Kühlkanals oder andererseits an der Innenseite des Kühlkanals. Dementsprechend kann das Innengehäuseelement oder das Außengehäuseelement in vorteilhafter Weise
gusstechnisch hergestellt werden, da das jeweilige Element sich im Wesentlichen geradlinig über den Kühlkanalbereich hinaus bis in den Ringkanal hinein erstreckt und
gegebenenfalls auch noch bis zum jeweiligen Endbereich/Ende des jeweiligen Elementes hinaus erstreckt.
Vorteilhafterweise umfasst das Außengehäuseelement wenigstens die erste Wand des ersten Ringkanals und das
Innengehäuseelement wenigstens die zweite Wand des zweiten Ringkanals .
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weist die erste Ausnehmung des Innengehäuseelementes und die zweite Ausnehmung des Außengehäuseelementes einen Versatz zum
Kühlkanal und/oder zur Kühlkanalwand des Kühlkanals auf.
Hiermit wird eine vorteilhafte Aufweitung des Kühlkanals zu einem Ringkanal im Sinn der Erfindung in vorteilhafter Weise realisierbar. So durchströmt das Kühlmedium den Ringkanal, d.h. in den Verteilkanal im Sinn der Erfindung, kontinuierlich in den Kühlkanal hinein und vorzugsweise wiederum aus diesem Kühlkanal heraus in den zweiten/anderen Ringkanal hinein, d.h. in den Sammelkanal im Sinn der Erfindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Kühlkanalwand des Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes in Bezug zu einer Drehachse der elektrischen Maschine und/oder des Innengehäuseelementes und des Außengehäuseelementes wenigstens teilweise in einem spitzen Winkel angeordnet. Das bedeutet, dass diese Wand bzw. wenigstens eine der beiden Kühlkanalwände, d.h. des
Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes, nicht parallel zur Drehachse ausgerichtet bzw. nicht
zylinderförmig ausgebildet, sondern im Wesentlichen
kegelstumpfförmig bzw. konisch realisiert ist. Eine derartige schräge Begrenzung bzw. Wandung des Innengehäuseelementes und/oder des Außengehäuseelementes ist gießtechnisch in vorteilhafter Weise herstellbar. So kann mit einer
entsprechenden spitzwinkligen Ausrichtung der Wand bzw.
Oberfläche/Ummantelung des jeweiligen Elementes die Gussform in vorteilhafter Weise nach dem Erstarren des Gussmaterials, insbesondere des Aluminiums oder eines anderen Leichtmetalls, in vorteilhafter Weise herausgezogen werden.
In einer bevorzugten Variante, wobei sowohl das
Innengehäuseelement als auch das Außengehäuseelement eine spitzwinklige Außenfläche/Mantelfläche aufweisen, d.h.
entsprechend kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wird ein Kühlkanal generierbar, der entsprechend als
Kegelstumpfmantelhülse bzw. Kegelstumpf-Ring realisiert wird. Dieser umfasst hierbei im Wesentlichen über seine gesamte Länge in Richtung Drehachse betrachtet eine gleichmäßige
Wandstärke bzw. lichten Querschnitt. Dementsprechend können beide Elemente eine kegelstumpfförmige Wand/Oberfläche
aufweisen und in vorteilhafter Weise gusstechnisch hergestellt werden, insbesondere aus Leichtmetall, Stahl oder dergleichen.
Vorzugsweise weisen eines der beiden oder sogar beide
Gehäuseelemente, d.h. das Innengehäuseelement und/oder das Außengehäuseelement, in vorteilhafter Weise eine der spitzwinklig ausgerichteten Mantelfläche gegenüber angeordnete zweite Mantelfläche auf, die im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
So ist vor allem die Innenfläche des Innengehäuseelementes möglichst exakt zylinderförmig auszubilden, da dies in
vorteilhafter Weise zur Aufnahme des elektrischen
Antriebssystems, insbesondere des Stators mit dem elektrischen Spulensystem oder dergleichen, ausgebildet ist. Üblicherweise sind nämlich handelsübliche Stator-Systeme außen/umfangsseitig zylinderförmig ausgebildet.
Vorteilhafterweise kann ein Außengehäuseelement vorteilhafte Kühlelemente/-rippen oder dergleichen sowie Anschlussstutzen etc. aufweisen, die in vorteilhafter Weise gusstechnisch, insbesondere mit einem Druckgussverfahren herstellbar sind, insbesondere Leichtmetalllegierungen können hierfür in
vorteilhafter Weise verwendet werden.
Beispielsweise kann das Innengehäuseelement ebenfalls aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt werden, wobei durchaus auch umgeformtes Aluminium oder durchaus auch umgeformter Stahl verwendbar ist, z.B. Fließpress- oder Strangpress- Bauteile .
Gerade bei einer Materialkombination der beiden
Gehäuseelemente von Aluminium bzw. Leichtmetall mit Stahl sind Schweißverfahren wie das Rührreibschweißverfahren oder das Reib-Quetsch-Schweißverfahren zu bevorzugen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist von besonderem Vorteil, dass das Motorengehäuse mit dem Innengehäuseelement und dem Außengehäuseelement besonders kostengünstig herstellbar ist und das Kühlsystem mit den Kanälen zuverlässig dicht ist, insbesondere auch bei der Verwendung von zwei stirnseitig bzw. endseitig angebrachten ringförmigen Scheißverbindungen bzw. Scheißnähten . Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert .
Im Einzelnen zeigt: Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Motorengehäuse,
Figur 2 einen ersten, schematischen, vergrößerten
Ausschnitt aus Figur 1,
Figur 3 einen zweiten, schematischen, vergrößerten
Ausschnitt aus Figur 1 und
Figur 4 eine schematische, perspektivische Darstellung in teilweise geschnittener Ansicht der elektrischen Maschine gemäß Figur 1.
In Figur 1 ist eine elektrische Maschine 1 mit einem
Motorengehäuse 2 gemäß der Erfindung schematisch im
Querschnitt geschnitten dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass eine Rotoreinheit 3 zentral innerhalb einer Statoreinheit 4 angeordnet ist. Dieses elektromagnetische Antriebssystem der elektrischen Maschine 1 bzw. des Elektromotors 1 umfasst darüber hinaus umfangsseitig ein Motorengehäuse 2 gemäß der Erfindung.
Das Motorengehäuse 2 weist hierbei ein Außengehäuseelement 5 sowie ein Innengehäuseelement 6 im Sinn der Erfindung auf.
Darüber hinaus ist die Rotoreinheit 3 mittels einer
schematisch dargestellten Lagerstelle 7 stirnseitig gelagert. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die zweite Lagerstelle auf der gegenüberliegenden Seite nicht näher dargestellt. Zur stabilen Lagerung der Lagerstelle 7 weist das äußere Motorengehäuseelement 5 einen stirnseitig angeordneten Flansch 8 auf. Somit ist das äußere Gehäuseelement 5 als "Becherelement" ausgebildet, d.h. ein Zylindermantel mit einem „Boden", was gusstechnisch insbesondere mittels
Druckgussverfahren oder dergleichen in vorteilhafter Weise herstellbar ist und zugleich eine stabile und exakte Lagerung der Rotoreinheit 3 mittels der Lagerstelle 7 ermöglicht.
Vor allem in den vergrößerten Ausschnitten A bzw. B gemäß den Figuren 2 und 3 wird deutlich, dass sich zwischen den beiden Gehäuseteilen 5, 6 ein Kühlkanal 9 befindet, wobei jeweils zwei Anschlüsse 10 bzw. 11 zur Zu- bzw. Ableitung des nicht näher dargestellten Kühlfluids, insbesondere Kühlwassers vorgesehen sind. Im Bereich der Anschlüsse 10, 11 weist das Motorengehäuse 2 zudem eine Sammelleiste bzw. jeweils einen Ringkanal 12, 13 im Sinn der Erfindung auf, die einerseits zur Verteilung des Kühlmediums bzw. des Kühlfluids und
andererseits zum Sammeln des Kühlmediums bzw. des Kühlfluids vorgesehen sind.
Wie in den Figuren 2 bzw. 3 deutlich wird, weist ein Ringkanal
12 bzw. 13 etwa eine doppelt so große lichte Querschnittsdicke in radialer Richtung betrachtet auf, wie der lichte
Querschnitt des Kühlkanals 9 ausgebildet ist. Das Kühlmedium bzw. die Kühlflüssigkeit fließt somit von einem Anschluss 10, 11 in einen der beiden Ringkanäle 12, 13 ein und in axialer Richtung längs des Kühlkanales 9 zum jeweils
gegenüberliegenden Ringkanal 12, 13 und durch diesen in radialer Richtung hinaus durch den entsprechenden Anschluss 10 bzw. 11. Hierfür ist eine Wand 17, 18 des/der Ringkanäle 12,
13 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung einer
Kühlkanalwand 16 ausgebildet, d.h. insbesondere im Längs- bzw. Querschnitt betrachtet, z.B. geschnitten entlang der
Drehachse D. Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite dieser geradlinigen Wandverlängerung weist der jeweilige Ringkanal 12, 13 einen Versatz 19 bzw. Absatz 19 auf, um die Ausnehmung 12, 13 im Sinn der Erfindung zu verwirklichen.
Vor allem in den Figuren 2 und 3 werden diese „Verlängerungen" des Kühlkanals 9 im Sinn der Erfindung in die jeweiligen
Ringkanäle 12,13 bzw. Ausnehmungen 12, 13 deutlich. So ist in der Variante gemäß Figur 2 im Sinn der Erfindung die innere Wand 18 bzw. Ringkanal-Innenwand 18 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung der inneren Kühlkanalwand 16 bzw. Kühlkanal-Innenwand 16 ausgebildet, wobei beide „Innenwände" 16, 18 die Wandung des Innengehäuseelementes 6 sind. Das heißt, dass hier ein Abschnitt einer ringförmigen Ober-/ Außenfläche des Innengehäuseelementes 6 die Innenwände
einerseits des Ringkanals 12 und andererseits des Kühlkanals 9 bilden.
Dagegen ist in der Variante gemäß Figur 3 im Sinn der
Erfindung die äußere Wand 17 bzw. Ringkanal-Außenwand 17 als im Wesentlichen geradlinige Verlängerung der äußere
Kühlkanalwand 16 bzw. Kühlkanal-Außenwand 16 ausgebildet, wobei beide „Außenwände" 16, 17 die Wandung des
Außengehäuseelementes 5 sind. Das heißt, dass hier ein
Abschnitt einer ringförmigen Ober-/Innenfläche des
Außengehäuseelementes 5 die Außenwände einerseits des
Ringkanals 13 und andererseits des Kühlkanals 9 bilden.
Gemäß der Erfindung weist das Innengehäuseelement 6 zur
Ausbildung eines der beiden Ringkanäle 13 eine Ausnehmung 13 auf, wie dies vor allem in Figur 3 verdeutlicht wird. Hier im Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke des
Innengehäuseelementes 6 konisch bzw. keilförmig ausgebildet und vorzugsweise im Bereich des Ringkanals 13 dicker als im Bereich des Kühlkanals 9. Im Bereich des/der stirnseitigen Endabschnitte des
Innengehäuseelementes 6 ist in vorteilhafter Weise jeweils eine nicht näher dargestellte Schweißnaht 14, 15 zur
Verbindung des Innengehäuseelementes 6 mit dem Außengehäuseelement 5 vorgesehen. Hierbei ist im Endbereich bzw. für die Verbindung/Schweißnaht 14,15 jeweils ein
vorteilhaftes Anfasen des Innengehäuseelementes 6 und/oder des Außengehäuseelementes 5 von Vorteil, d.h. insbesondere ein (spanender) Fräs- bzw. Drehbearbeitungsvorgang zur Ausbildung einer möglichst exakt runden Oberfläche bzw. Passung der beiden Gehäuseelemente 5, 6. Dies ist vor allem deshalb von großem Vorteil, um eine konzentrische Lagerung der
Rotoreinheit 3 zu realisieren.
Dagegen ist gemäß der Erfindung im Bereich der Ringkanäle 12, 13 bzw. des Kühlkanals 9 keine spannende Nachbearbeitung der jeweiligen Oberflächen notwendig, so dass bei einer
gusstechnischen Herstellung des Innengehäuseelementes 6 bzw. Außengehäuseelementes 5 die Gusshaut des jeweiligen Materials, insbesondere des Leichtmetalls wie einer Aluminiumlegierung oder dergleichen, nicht beeinträchtigt wird und somit auch die Dichtigkeit des jeweiligen Elementes 5, 6 nicht beeinträchtigt wird. Bei einer spannenden Bearbeitung könnte ansonsten ein Gussfehler wie z.B. Poren oder Lunker etc. freigelegt werden oder dergleichen, so dass durchaus Undichtigkeiten entstehen könnten .
Zur vorteilhaften Herstellung einer vollständigen Dichtigkeit zwischen den beiden Gehäuseelementen 5, 6 ist zusätzlich zur stirnseitigen Schweißnaht 14 bzw. zum Endbereich 14 auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Seite ebenfalls eine
Schweißnaht 15 bzw. ein Schweißbereich 15 vorzusehen. Das bedeutet, dass auch am zweiten stirnseitigen Ende des
Innengehäuseelementes 6 eine Schweißnaht, vollumfänglich, d.h. über 360 Grad ringförmig hergestellt wird, so dass zwischen den beiden Schweißnähten 14, 15 das Kühlfluid vollkommen abgedichtet strömen kann. Darüber hinaus wird vor allem in Figur 1 deutlich, dass der Kühlkanal 9 nicht parallel zur zentralen Drehachse D des
Elektromotors 1 ausgerichtet ist, sondern spitzwinklig
ausgerichtet ist. Dementsprechend ist die äußere Oberfläche des Innengehäuseelementes 6 spitzwinklig zur zentralen
Drehachse D angeordnet, ebenso wie die innere Oberfläche des äußeren Gehäuseelementes 5. Da die beiden Oberflächen
entsprechend mit dem gleichen spitzen Winkel gegenüber der Drehachse D ausgerichtet sind, ist der Kühlkanal 9 gleichmäßig dick über die gesamte Länge in Richtung der Drehachse D betrachtet ausgebildet, so dass eine vorteilhafte
Durchströmung realisierbar ist.
Die spitzwinklige bzw. kegelstumpfförmige Ausbildung des ringförmigen Kühlkanals 9 ermöglicht eine vorteilhafte
gießtechnische Herstellung der beiden Elemente 5, 6 des
Motorengehäuses 2. So kann eine Gießform entsprechend konisch bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet werden, so dass nach dem Erstarren der Elemente 5 bzw. 6 diese in vorteilhafter Weise aus der jeweiligen Gussform herausgenommen werden kann.
Wie in Figur 1 zudem deutlich wird, ist die Innenseite bzw. die innere Oberfläche des Innengehäuseelementes 6
zylinderförmig bzw. nicht-konisch ausgebildet, so dass ein zylinderförmiger Stator bzw. eine zylinderförmige
Statoreinheit 4 in vorteilhafter Weise in das Motorengehäuse 2 bzw. in das Innengehäuseelement 6 eingefügt werden kann.
Durch die konische Ausrichtung/Ausbildung des Kühlkanals 9 ergibt sich, dass das Motorengehäuse 2, das vorzugsweise auch an der äußeren Oberfläche im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und gegebenenfalls ohne nähere Darstellung auch Kühlelemente bzw. Kühlrippen oder dergleichen aufweist, eine Änderung an der Wandstärke des äußeren Gehäuseelementes 5 als auch eine Änderung der Wandstärke des inneren
Gehäuseelementes 6. So ist die Ausnehmung 13 des
Innengehäuseelementes 6 in vorteilhafter Weise auf der
stirnseitigen Seite des Gehäuseelementes 6 mit der dicken Wandstärke anzuordnen, so dass die Ausnehmung 13 bzw. die Nut 13 platzsparend realisierbar ist. Entsprechendes gilt für die Ausnehmung bzw. Nut 12 des äußeren Gehäuseelementes 5 auf der gegenüberliegenden Seite, bei der die Wandstärke entsprechend dicker ausgebildet ist. Auch hier kann die Ausnehmung 12 bzw. Nut 12 des äußeren Gehäuseelementes platzsparend realisiert werden und zudem mit einem Anschluss 10 versehen werden. So kann gerade bei der Verwendung von gusstechnisch
hergestellten Elementen des Motorengehäuses 2 durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. Ausbildung der Ringkanäle 12, 13 einerseits am Innengehäuseelement 6 und andererseits am Außengehäuseelement 5 eine platzsparende und leichte Bauweise und zudem stabile Ausführung zur Lagerung der Statoreinheit 4 sowie der Rotoreinheit 3 realisiert werden.
Bezugs zeichenliste
1 Elektromotor
2 Motorengehäuse
3 Rotoreinheit
4 Statoreinheit
5 Gehäuseelement
6 Gehäuseelement
7 Lagerstelle
8 Stirnseite
9 Kühlkanal
10 Anschluss
11 Anschluss
12 Ringkanal
13 Ringkanal
14 Schweißstelle
15 Schweißstelle
16 Kühlkanalwand
17 Wand
18 Wand

Claims

Ansprüche
1. Motorengehäuse (2) einer elektrischen Maschine (1) mit einem Außengehäuseelement (5) und einem in dem
Außengehäuseelement (5) angeordneten Innengehäuseelement (6), wobei zwischen dem Außengehäuseelement (5) und dem
Innengehäuseelement (6) wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (9) angeordnet ist, wobei zum
Verteilen und/oder Sammeln des Kühlmediums an einem ersten Ende des Kühlkanals (8) ein erster Ringkanal (12, 13) und an einem zweiten Ende des Kühlkanals (9) ein zweiter Ringkanal (12, 13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der beiden Ringkanäle (12, 13) als Ausnehmung (12, 13) des Innengehäuseelementes (6) ausgebildet ist.
2. Motorengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringkanal (13) als erste Ausnehmung (13) des Innengehäuseelementes (6) und dass der zweite Ringkanal (12) als zweite Ausnehmung (12) des Außengehäuseelementes (5) ausgebildet sind.
3. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Wand (17) des ersten Ringkanals (13) oder wenigstens eine zweite Wand (18) des zweiten Ringkanals (12) als Verlängerung einer
Kühlkanalwand (16) des Kühlkanals (9) ausgebildet ist.
4. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlkanalwand (16) des Kühlkanals (9) und eine erste Wand (17) des ersten Ringkanals (13) oder wenigstens eine zweite Wand (18) des zweiten Ringkanals (12) in Richtung einer Drehachse (D) des Innengehäuseelementes (6) betrachtet als eine im Wesentlichen gerade Wand/Linie ausgebildet sind.
5. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuseelement (5) wenigstens die erste Wand (17) des ersten Ringkanals (13) umfasst und dass das Innengehäuseelementes (6) wenigstens die zweite Wand (18) des zweiten Ringkanals (12) umfasst.
6. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (13) des Innengehäuseelementes (6) und die zweite Ausnehmung (12) des Außengehäuseelementes (5) einen Versatz (19) zum Kühlkanal (9) und/oder zur Kühlkanalwand (16) des Kühlkanals (9) aufweist.
7. Motorengehäuse nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlkanalwand
(16) des Innengehäuseelementes (6) und/oder des
Außengehäuseelementes (5) in Bezug zu einer Drehachse (D) der elektrischen Maschine (1) und/oder des Innengehäuseelementes
(6) und des Außengehäuseelementes (5) wenigstens teilweise in einem spitzen Winkel angeordnet ist.
8. Motor (1) mit einem Motorengehäuse (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
9. Elektromotor (1) mit einem elektromagnetischen
Antriebssystem (3, 4) und einem Motorengehäuse (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
10. Fahrzeug mit einem Elektromotor (1) und einem
Motorengehäuse (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
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