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Patent Searching and Data


Title:
INSTALLATION-SPACE-OPTIMIZED COOLING JACKET FOR AN ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/176704
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling jacket for attaching to an outer face of an electric machine, comprising a covering element, which is arranged at a distance from the cooling jacket in such a way that a coolant space for accommodating a coolant is formed between the cooling jacket and the covering element, wherein the cooling jacket has at least one cooling rib in the region of the coolant space, which at least one cooling rib protrudes in a radial direction of the cooling jacket and extends substantially in a circumferential direction of the cooling jacket and has at least one local cooling-rib gap. The invention further relates to a hybrid module in which such a cooling jacket is installed.

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JP2005198500ROTARY MACHINE
Inventors:
HEITZ SÉBASTIEN (FR)
WEIS JOHANNES (DE)
RUDER WILLI (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/000259
Publication Date:
November 26, 2015
Filing Date:
May 19, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K5/18; H02K5/20; H02K9/19
Domestic Patent References:
WO2013037409A12013-03-21
Foreign References:
DE819282C1951-10-31
JPH0819218A1996-01-19
DE102012008209A12013-10-24
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Kühlmantel (3) zur Anbringung auf einer Außenseite einer elektrischen Maschine (1 ), mit einem Abdeckelement (5), das so beabstandet zum Kühlmantel (3) angeordnet ist, dass zwischen dem Kühlmantel (3) und dem Abdeckelement (5) ein Kühlmittelraum (6) zur Aufnahme eines Kühlmittels ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (3) im Bereich des Kühlmittelraums (6) wenigstens eine in radialer Richtung des Kühlmantels (3) vorstehende und sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Kühlmantels (3) erstreckende Kühlrippe (7) aufweist, die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung (9) besitzt.

2. Kühlmantel (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (5) eine an die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung (9) geometrisch ange- passte und/oder dieser folgende Formgebung aufweist.

3. Kühlmantel (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (5) ein den Stator und/oder den daran angebrachten Kühlmantel (3) umgebendes Abdeckblech ist.

4. Kühlmantel (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (5) ein Gehäuse ist, das den Stator und den daran angebrachten Kühlmantel (3) aufnimmt.

5. Kühlmantel (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung (9) und das Abdeckelement (5) ausgebildete Kühlmittelraum (6) eine in axialer Richtung des Kühlmantels (3) weitgehend konstante Höhe (h) aufweist.

6. Kühlmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung (9) in axialer Richtung des Kühlmantels (3) abgestuft ist.

7. Kühlmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (3) mehrere Kühlrippen (7) aufweist, wobei sich die wenigstens eine Kühlrippenaussparung (9) in axialer Richtung des Kühlmantels (3) über eine Vielzahl der mehreren Kühlrippen (7) erstreckt.

8. Kühlmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmantel (3) eine Einlassöffnung und/oder eine Auslassöffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels aufweist.

9. Kühlmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung (9) mittels eines spanenden Fertigungsverfahren ausgebildet ist.

10. Hybridmodul mit einer elektrischen Maschine (1) eines Kraftfahrzeugs, die einen Stator (2) aufweist, auf dem ein Kühlmantel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ortsfest angebracht ist.

Description:
Bauraumoptimierter Kühlmantel für eine elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft einen Kühlmantel zur Anbringung auf einer Außenseite einer elektrischen Maschine, etwa eines elektrischen Generators oder eines elektrischen Motors, mit einem Abdeckelement, das so beabstandet zum Kühlmantel angeordnet ist, dass zwischen dem Kühlmantel und dem Abdeckelement ein Kühlmittelraum zur Aufnahme eines Kühlmittels ausgebildet ist.

Ein solcher Kühlmantel ist aus einer früheren, (noch) nicht veröffentlichten, deutschen Patentanmeldung der Anmelderin bekannt. Darin ist ein Kühlsystem für eine elektrische, insbesondere dynamoelektrische Maschine beschrieben, das einen Kühlmantel zur Montage auf einem Außenumfang eines Stators der dynamoelektrischen Maschine und ein Gehäuse zur Aufnahme des Stators mit dem daran angebrachten Kühlmantel aufweist. Das Gehäuse nimmt den Stator mitsamt dem Kühlmantel derart auf, dass zwischen einer Außenwandung des Kühlmantels und einer Innenwandung des Gehäuses ein mit einem flüssigen Kühlmedium befüllbarer Hohlraum verbleibt. Am Gehäuse sind zudem eine Einlassöffnung zum Einlass des Kühlmediums in einen Einlassbereich und eine Auslassöffnung zum Auslass des Kühlmediums aus einem Auslassbereich des Hohlraums angeordnet.

Ein beispielhaftes Einsatzgebiet für einen derartigen Kühlmantel bzw. eine damit ausgestattete elektrische Maschine liegt beispielsweise in einem Hybridmodul eines modernen Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb, wie etwa einem PKW, einem LKW oder einem sonstigen Nutzfahrzeug. Dabei kann der Hybridantrieb beispielsweise als ein so genannter Mikro-, Mild- oder Vollhybrid ausgeführt sein. Gemeinsam ist diesen Ausführungsformen jeweils, dass im Vergleich zu konventionell angetriebenen Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor / einer Verbrennungskraftmaschine mehr elektrische Energie entweder zur Speisung eines elektrischen Energiespeichers durch einen Generator erzeugt oder aber zum Antrieb des Kraftfahrzeugs durch einen Elektromotor abgegeben werden muss. Dabei wird jeweils vergleichsweise mehr Wärme an der elektrischen Maschine erzeugt, die durch das im Kühlmantel befindliche Kühlmedium beispielweise an einen Wärmetauscher abgeführt werden soll. Auf diese Weise wird die elektrische Maschine entwärmt bzw. gekühlt. Denn ohne eine Entwärmung bzw. Kühlung der elektrischen Maschine müsste ggf. eine überhitzungsbedingte Leistungsreduzierung der elektrischen Maschine durchgeführt werden.

|Bestätigungskopie| Bedingt durch den vergleichsweise hohen Energiebedarf und der entsprechend größeren Dimensionierung der elektrischen Maschine sowie durch den zusätzlich daran angebrachten Kühlmantel kann eine solche elektrische Maschine jedoch vergleichsweise groß bauen. Das heißt, dass der Platzbedarf einer derartigen elektrischen Maschine bzw. der damit beanspruchte Bauraum relativ groß ist. Insbesonders bei einem Mild- oder Vollhybrid-Kraftfahrzeug herrschen durch einen als Antriebsquelle verwendeten, zusätzlichen Elektromotor, der beispielsweise an und/oder in der Getriebeglocke angeordnet sein kann, relativ enge Platzverhältnisse im ohnehin knapp bemessenen Motorraum. Dies kann dazu führen, dass für den Kühlmantel der elektrischen Maschine nicht ausreichend viel Bauraum zur Verfügung steht.

Infolgedessen kann es vorkommen, dass der Kühlmantel in seiner Umfangs- und/oder Axialrichtung in irgendeiner Weise eingeschränkt bzw. seine Baugröße beschränkt werden muss, um auf diese Weise zusätzlichen Bauraum für ein benachbartes Bauteil oder eine benachbarte Baugruppe von beispielsweise dem Hybridmodul zu schaffen. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, dass der zwischen Kühlmantel und Abdeckelement oder Gehäuse ausgebildete Kühlmittelraum zumindest lokal eingeschränkt, insbesondere in Form einer Engstelle verengt wird. Dies hat sich jedoch für die Entwärmung bzw. Kühlung der elektrischen Maschine als nachteilig erwiesen, da an diesen Einschränkungen oder Verengungen lokal weniger oder im ungünstigsten Fall gar kein Kühlmittel mehr durch den Kühlmittelraum strömen bzw. darin zirkulieren kann. In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass dadurch eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels entlang der Axial- und/oder Um- fangsrichtung des Kühlmantels kaum noch möglich ist. Insbesondere stromabwärts der Engstelle verhält sich die Geschwindigkeitsverteilung in axialer Richtung des Kühlmantels stark inhomogen bzw. ungleichmäßig, da das Kühlmittel zunächst der Engstelle ausweichen muss und dann nicht wieder auf dem bevorzugten Strömungsweg in den Strömungsschatten der Engstelle einströmt. Die nachteilige Folge ist eine regelungstechnisch bewirkte, temporäre Leistungsminderung, nämlich ein so genanntes„Derating" der elektrischen Maschine, bis die überhitzten Regionen der elektrischen Maschine wieder auf eine akzeptable Betriebstemperatur abgesunken sind. Dies kann sich beispielsweise nachteilig auf die Energieeffizienz, den Fahrkomfort oder im ungünstigsten Fall auf die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs auswirken.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen oder wenigstens zu mindern. Ferner liegt die Aufgabe darin, einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine zu schaffen, bei dem unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine vergleichsweise effiziente Kühlung auf möglichst kleinem Bauraum erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kühlmantel erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlmantel im Bereich des Kühlmittelraums wenigstens eine in radialer Richtung des Kühlmantels vorstehende und sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Kühlmantels erstreckende Kühlrippe aufweist, die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung besitzt.

In anderen Worten weist der Kühlmantel wenigstens eine sich vorzugsweise in Umfangsrichtung erstreckende Kühlrippe auf, die eine vergleichsweise große Oberfläche für eine Wärmeabgabe an das Kühlmittel ausbildet. Um lokal wenigstens eine Verengung zur Bauraumeinsparung zu schaffen, weist der Kühlmantel wenigstens an dieser Stelle bzw. Position eine lokale, das heißt räumlich begrenzte Kühlrippenaussparung auf. Unter einer lokalen Kühlrippenaussparung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die wenigstens eine Kühlrippe in einem bestimmten bzw. festlegbaren, insbesondere räumlich begrenzten Bereich des Kühlmantels nicht durchgängig ausgebildet ist, sondern in diesem räumlich begrenzten Bereich derart ausgenommen oder abgetragen ist, dass die Kühlrippe dort in radialer Richtung weniger weit von dem Kühlmantel und/oder seiner Umfangsoberfläche vorsteht wie in den nicht ausgesparten bzw. ausgenommen Bereichen. Dabei kann die Kühlrippe bis hinunter an die Umfangsoberfläche des Kühlmantels ausgespart oder abgetragen sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Kühlrippe in radialer Richtung des Kühlmantels auch vorzugsweise durch eine Materialabtragung abgeflacht sein, so dass noch eine weniger weit vorstehende Kühlrippe verbleibt.

Dadurch ist es möglich, lokal, nämlich in einem bestimmten bzw. festlegbaren Bereich des Kühlmantelumfangs, eine Art radialer Abflachung in Form der Kühlrippenaussparung zu schaffen, so dass der Kühlmantel mitsamt den Kühlrippen in diesem lokalen bzw. räumlich begrenzten Bereich vergleichsweise geringere äußere Abmessungen aufweist. Dadurch lässt sich der Kühlmantel bzw. eine damit ausgestattete elektrische Maschine auch dort einsetzen bzw. verbauen, wo vergleichsweise wenig (Ein-)Bauraum zur Verfügung steht. Ein denkbarer Einsatzbereich ist beispielsweise ein Motorraum eines Kraftfahrzeugs, in dem aufgrund von Aggregaten oder Nebenaggregaten des Kraftfahrzeugs vergleichsweise enge Platzverhältnisse gegeben sind. Die räumliche und/oder geometrische Festlegung der wenigstens einen Kühlrippenaussparung entlang des Kühlmantelumfangs kann in Abhängigkeit von Nachbarbauteilen oder Nachbarbaugruppen des Kühlmantels bzw. einer damit ausgestatteten elektrischen Maschine erfolgen. Je nach Einbausituation und/oder Nachbarbauteilen des Kühlmantels bzw. einer damit ausgestatteten elektrischen Maschine können auch zwei oder mehr über den Umfang des Kühlmantels verteilte Kühlrippenaussparungen vorgesehen sein.

Das Abdeckelement, etwa nach Art eines Gehäuses bzw. Gehäuseabschnitts, kann den Kühlmantel vorzugsweise umgeben und insbesondere auch so an diesem angeordnet sein, dass der durch den Kühlmantel und das diesen vorzugsweise umgebende Abdeckelement ausgebildete Kühlmittelraum zumindest weitgehend fluiddicht abgeschlossen ist. Das Abdeckelement kann derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass es an der wenigstens einen Kühlrippe anliegt, um auf diese Weise einen oder mehrere in Umfangsrichtung des Kühlmantels verlaufende Kühlmittelkanäle auszubilden.

In den Kühlmittelraum ist ein geeignetes Kühlmittel, beispielsweise aus dem Kühlmittelkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, einleitbar. Dieses Kühlmittel kann innerhalb des Kühlmittelraums zirkulieren, vom Kühlmantel abgegebene Wärme aufnehmen und diese an einen außerhalb des Kühlmittelraums angeordneten Wärmetauscher abgeben, um so eine mit dem Kühlmantel ausgestattete elektrische Maschine zu entwärmen bzw. zu kühlen. Diese Entwärmung bzw. Kühlung erfolgt durch die wenigstens eine Kühlrippe und die damit vergleichsweise große, umströmbare Oberfläche besonders effektiv.

Ein besonders vorteilhafter Effekt des erfindungsgemäßen Kühlmantels ist, dass trotz einer lokalen Reduzierung der äußeren Abmessungen des Kühlmantels bzw. des damit beanspruchten Bauraums, das Kühlmittel aufgrund der Kühlrippenaussparung nicht am Durchfluss durch den Kühlmittelraum gehindert wird oder sogar blockiert ist. Auf diese Weise wird auch im vergleichsweise verengten Bereich des Kühlmantels eine weitgehend konstante Strömungsverteilung aufrechterhalten. Ergo wird die Bildung von überhitzten Bereichen der elektrischen Maschine vermieden, die im Englischen auch als Hotspots bezeichnet werden. Das heißt, dass zum einen eine effektive Kühlung der elektrischen Maschine erreicht wird und zum anderen relativ viel Bauraum eingespart wird. Die zur Verfügung stehenden Mittel werden also effizient eingesetzt. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Abdeckelement eine an die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung geometrisch angepasste und/oder dieser folgende Formgebung aufweist. Hierzu kann das Abdeckelement im Bereich der wenigstens einen lokalen Kühlrippenaussparung beispielsweise durch ein umformendes Fertigungsverfahren, wie etwa Biegen, Warm- / Kaltumformen, Tiefziehen oder Schmieden, oder auch ein spanendes Fertigungsverfahren, wie etwa Fräsen, an die durch die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung vorgegebene Form bzw. Geometrie angepasst sein. Diese geometrische Anpassung und/oder das Folgen der Formgebung der wenigstens einen lokalen Kühlrippenaussparung kann in Umfangsrichtung des Kühlmantels und/oder in axialer Richtung des Kühlmantels bzw. einer damit ausgestatten elektrischen Maschine erfolgen. Dadurch ist es möglich, dass sich trotz einer lokalen Bauraumeinsparung im Bereich der wenigstens einen lokalen Kühlrippenaussparung ein in axialer Richtung des Kühlmantels bzw. einer damit ausgestatteten elektrischen Maschine eine weitgehend konstante Spalthöhe zwischen der Kühl- mantelumfangsfläche und dem gegenüberliegend angeordneten Abdeckelement ausbildet. Es hat sich gezeigt, dass sich dies besonders vorteilhaft auf die strömungsmechanischen Verhältnisse des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittelraums auswirkt.

Durch die geometrisch angepasste Formgebung des Abdeckelements ist es zudem möglich, dass die durch die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung bewirkte Reduzierung der äußeren Abmessungen im Bereich des Kühlmittelraums des Kühlmantels auch eine entsprechende Reduzierung der äußeren Abmessungen des mit dem Abdeckelement abgedeckten, gesamten Kühlmantels bewirkt. Das heißt, dass auch der Kühlmantel mitsamt seinem Abdeckelement und ggf. eine damit ausgestatte elektrische Maschine zumindest lokal, nämlich im Bereich der wenigstens einen Kühlrippenaussparung, eine vergleichsweise kleine äußere Abmessungen aufweist und damit einen vergleichsweise geringen (Ein-)Bauraum beansprucht. Dadurch bietet ein Kühlmantel mit einem derart geformten Abdeckelement relativ viele konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten, beispielsweise in einem bauraumbegrenzten Motorraum eines Kraftfahrzeugs bzw. überall dort, wo vergleichsweise wenig Bauraum für eine elektrische Maschine mit einem Kühlmantel zur Verfügung steht. Für eine möglichst einfache und kostengünstige Fertigung bzw. Herstellung des Kühlmantels ist es von Vorteil, wenn das Abdeckelement ein den Stator und/oder den daran angebrachten Kühlmantel umgebendes Abdeckblech ist. Ein Blech, das beispielsweise aus einem Stahl oder einem Leichtmetall gefertigt sein kann, lässt sich auf besonders einfache Weise umformen bzw. verformen, so dass die Anpassung an die Geometrie der wenigstens einen Kühlrippenaussparung mit hoher Genauigkeit realisiert werden kann. Das Abdeckblech kann dabei form-, kraft- oder stoffschlüssig an dem Kühlmantel und/oder dem Stator oder an einem Gehäuse der elektrischen Maschine angebracht / daran befestigt sein.

Um die Anzahl der Bauteile niedrig zu halten, eine einfache Montage zu ermöglichen und/oder eine möglichst gute Wärmeübertragung zu erreichen ist es von Vorteil, wenn das Abdeckelement ein Gehäuse ist, das vorzugsweise den Stator und den daran angebrachten Kühlmantel aufnimmt. Dabei kann die Anpassung des Abdeckelements an die Geometrie der Kühlrippenaussparung dadurch erfolgen, dass eine entsprechende Formgebung direkt in das Gehäuse gefräst wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der durch die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung und das Abdeckelement ausgebildete Kühlmittelraum eine in axialer Richtung des Kühlmantels weitgehend konstante Höhe aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Kühlrippenaussparung in axialer Richtung des Kühlmantels homogen verlaufend, das heißt nicht abgestuft, ausgebildet ist. Eine in axialer Richtung des Kühlmantels konstante Höhe des Kühlmittelraums kann aber auch durch eine entsprechende Formgebung des Abdeckelements erreicht werden. In jedem Fall wirkt sich dies vorteilhaft auf die strömungsmechanischen Verhältnisse eines Kühlmittels in dem Kühlmittelraum aus.

Um den Kühlmantel möglichst gut an verwinkelte oder besonders enge Bauraumverhältnisse bzw. Einbaulagen anpassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung etwa in axialer Richtung und oder radialer Richtung des Kühlmantels abgestuft ist. Eine solche Abstufung etwa nur in axialer Richtung kann dadurch realisiert werden, dass in unterschiedlichen axialen Abschnitten des Kühlmantels unterschiedlich viel Material von der wenigstens einen Kühlrippe und/oder der Kühlmantelumfangsfläche ausgespart bzw. ausgenommen oder abgetragen wird. Die Abstufung in axialer Richtung kann beispielsweise nut-, sicken-, treppen, rampen- und/oder taschenförmig sein. Zudem können Randbe- reiche der Aussparung angefast sein. Auch die Kühlrippenenden stromaufwärts und/oder stromabwärts der wenigstens einen Kühlrippenaussparung können angefast oder abgeflacht sein.

Für eine besonders effektive Wärmeabgabe ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmantel mehrere, vorzugsweise parallel zueinander angeordnete, Kühlrippen aufweist, wobei sich die wenigstens eine Kühlrippenaussparung in axialer Richtung des Kühlmantels über eine Vielzahl der mehreren Kühlrippen erstreckt. Mit der Anzahl der Kühlrippen erhöht sich die effektive Oberfläche des Kühlmantels zur Wärmeabgabe an das Kühlmittel. Die wenigstens eine Kühlrippenaussparung kann sich über eine, mehrere oder auch alle Kühlrippen erstrecken. Dies kann in Abhängigkeit eines benachbart zu dem Kühlmantel angeordneten Bauteils und dem damit zu Verfügung stehenden Bauraums festgelegt sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Kühlmantel eine Einlassöffnung und/oder eine Auslassöffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels aufweist. Diese können beispielweise jeweils in Form eines Stutzens ausgebildet sein. Des Weiteren können diese so am Umfang des Kühlmantels angeordnet bzw. positioniert sein, dass das über die Einlassöffnung eingeleitete Kühlmittel im Wesentlichen den gesamten Umfang des Kühlmantels umströmt, also etwa 360° zurücklegt, bevor es über die Auslassöffnung ausgeleitet und beispielsweise einem Wärmetauscher zur Wärmeabgabe nach außen zugeführt wird. Dabei kann auch ein Barriereelement vorzugsweise zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet sein, so dass der Strömungsweg des Kühlmittels zwangsgesteuert ist und in etwa 360° beträgt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die wenigstens eine Kühlrippenaussparung in Abhängigkeit der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung positioniert sind. Insbesondere kann als Bedingung festgelegt sein, dass die wenigstens eine Kühlrippenaussparung bzw. die dadurch realisierbare lokale Verengung der äußeren Abmessungen des Kühlmantels von der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung beabstandet sind. Dies wirkt sich positiv auf das Strömungsverhalten des Kühlmittels in einem der Einlassöffnung zugeordneten Einlassbereich und in einem der Auslassöffnung zugeordneten Auslassbereich aus. Für eine besonders einfache und ggf. kostengünstige Fertigung ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine lokale Kühlrippenaussparung mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, wie etwa Fräsen, ausgebildet ist.

Der erfindungsgemäße Kühlmantel lässt sich besonders vorteilhaft in einem Hybridmodul mit einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs einsetzen, die einen Stator aufweist, auf dem der Kühlmantel ortsfest angebracht ist. Der Kühlmantel kann dabei beispielsweise aufge- presst oder aufgeschrumpft sein.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen Worten das Problem von lokalen Bauraumverengungen im Bereich der Kühlrippen eines damit versehenen Kühlmantels für eine elektrische Maschine lösen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass an der Umfangsposition der lokalen Bauraumverengung der mögliche Kühlmittelströmungsquerschnitt homogenisiert wird. Hierfür kann vorgesehen sein, dass der Kühlmittelquerschnitt in axialer Richtung des Kühlmantels durch radiale Beschränkungen des Bauraums entsprechend gleichmäßig eingeschränkt wird. Hierfür kann beispielsweise in axialer Richtung auf die Kühlrippen verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Abdeckelement der Oberfläche des Kühlmantels entsprechend folgen. Eine homogene Materialentnahme am Kühlmantel über die axiale Länge ist hierfür nicht notwendig. Das Abdeckelement kann so verformt sein, dass eine weitgehend konstante Spalthöhe in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung im Bereich der lokal begrenzten Bauraumverengung realisiert wird. Durch das Weglassen /Verkleinern der Kühlrippen wird das Kühlmittel in diesem Bereich nicht mehr am Durchfluss gehindert. Dabei kann die Engstelle bzw. Bauraumverengung von einem Zu- und/oder Ablauf für das Kühlmittel beabstandet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivischen Darstellung eines Teilausschnitts einer elektrischen Maschine mit einem daran angeordneten Kühlmantel, an dem zur besseren Illustration kein Abdeckelement angeordnet ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kühlmantel aus Fig. 1 in seiner axialen Richtung entlang einer Schnittverlaufslinie II-II, mit einem daran angeordneten Abdeckelement, und Fig. 3 einen Querschnitt durch den Kühlmantel aus Fig. 1 in seiner Umfangsrichtung entlang einer Schnittverlaufslinie III-III in axialer Höhe einer Engstelle des Kühlmantels, die durch eine Kühlrippenaussparung und eines daran geometrisch angepassten Abdeckelements erzwungen ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der

Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Teilausschnitt einer elektrischen Maschine 1 mit einem andeutungsweise dargestellten Stator 2, an dessen Außenseite ein bauraumop- timierter Kühlmantel 3 zur Entwärmung bzw. Kühlung der elektrischen Maschine 1 angeordnet ist. Bei der zu kühlenden elektrischen Maschine 1 handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Generator oder einen elektrischen Motor in einem Hybridmodul eines Kraftfahrzeugs.

Der Kühlmantel 3 weist einen im Wesentlichen zylindrisch ausgeformten, hohlen Kühlmantelgrundkörper 4 auf, von dem in Fig. 1 nur ein Teilausschnitt in Umfangsrichtung dargestellt ist. Idealerweise ist der Kühlmantelgrundkörper 4 aus einem gut wärmeleitfähigen metallischen Material gefertigt. Der Kühlmantelgrundkörper 4 ist umfangsseitig um den Stator 2 der zu kühlenden elektrischen Maschine 1 herum angelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühlmantelgrundkörper 4 auf den Stator 2 der elektrischen Maschine 1 aufgeschrumpft und somit ortsfest an dieser angebracht bzw. festgelegt.

Vom Kühlmantelgrundkörper 4 in radialer Richtung beabstandet ist ein Abdeckelement 5 angeordnet, das in Fig. 1 nur ausschnittsweise im linken Bildrand gezeigt ist. Das Abdeckelement 5 ist als eine Art Deckblech aus einem metallischen Blechmaterial gefertigt. Zudem ist das Abdeckelement 5 so angeordnet, dass es den Kühlmantelgrundkörper 4 umfangsseitig umgibt und von diesem unter Ausbildung eines radialen Freiraums beabstandet ist. Auf diese Weise ist zwischen dem Kühlmantelgrundkörper 4 und dem Abdeckelement 5 ein Kühlmittelraum 6 ausgebildet. Diesem Kühlmittelraum 6 kann ein Kühlmittel beispielsweise aus einem Kühlmittelkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs über eine (nicht dargestellte) Einlassöffnung zugeführt und über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Auslassöffnung abgeführt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung so am radialen Umfang des Kühlmantels 3 angeordnet sind, dass das zunächst eingeleitete Kühlmittel im Wesentlichen um den gesamten Umfang des Kühlmantels 3 strömt, also etwa 360° in Umfangsrichtung zurücklegt, bevor es über die Auslassöffnung wieder ausströmt und ggf. in einen Wärmetauscher strömt.

Wie in Fig. 1 zudem erkennbar ist, besitzt der Kühlmantel 3 eine Vielzahl von Kühlrippen 7, die in radialer Richtung des Kühlmantels 3 bzw. senkrecht von seinem Kühlmantelgrundkörper 4 vorstehen, um so eine möglichst große Oberfläche zum Abführen der Wärme der elektrischen Maschine 1 auszubilden. Die Vielzahl von Kühlrippen 7 ist somit zwischen dem Kühlmantelgrundkörper 4 und dem diesen umgebenden Abdeckelement 5 angeordnet, wobei sich das Abdeckelement in diesem Ausführungsbeispiel auf den einzelnen aus der Vielzahl von Kühlrippen 7 anliegend abstützt. Zudem erstreckt sich die Vielzahl von Kühlrippen 7 im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Kühlmantels 3. Dabei sind die einzelnen aus der Vielzahl von Kühlrippen 7 parallel zueinander sowie über die axiale Länge des Kühlmantels 3 verteilt angeordnet. Da die einzelnen aus der Vielzahl von Kühlrippen 7 jeweils zueinander beabstandet sind, sind zwischen ihnen Kühlmittelkanäle 8 ausgebildet, durch die das Kühlmittel strömen und so die Kühlrippen 7 großflächig umströmen kann.

Weiterhin ist in Fig. 1 zu sehen, dass die Vielzahl von Kühlrippen 7 zur Bauraumoptimierung bzw. Bauraumeinsparung in einem Teilabschnitt in Umfangsrichtung des Kühlmantels 3 über die axiale Länge desselben ausgespart ist und sich auf diese Weise eine Kühlrippenaussparung 9 ausbildet. Das heißt, dass die sich in Umfangsrichtung erstreckende Vielzahl von Kühlrippen 7 lokal, das heißt in einem in Umfangsrichtung begrenzten Teilabschnitt unterbrochen ist. Auf diese Weise lassen sich die äußeren Abmessungen des Kühlmantels 3 bzw. der damit ausgestatteten elektrischen Maschine 1 zumindest in radialer Richtung derselben reduzieren. Damit lässt sich der beanspruchte (Ein-)Bauraum der elektrischen Maschine 1 zumindest im Bereich der Kühlrippenaussparung 9 reduzieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kühlrippenaussparung 9 so ausgeführt, dass in diesem Teilabschnitt in Umfangsrichtung über die axiale Länge des Kühlmantels 3 die Vielzahl von Kühlrippen 7 bis hinunter auf eine umfangs- seitige Grundfläche 10 des Kühlmantelgrundkörpers 4 ausgenommen bzw. abgetragen sind. Dies ist durch ein spanendes Fertigungsverfahren realisiert, das in diesem Ausführungsbeispiel Fräsen ist.

Die lokale Kühlrippenaussparung 9 ist in diesem Ausführungsbeispiels zudem in axialer Richtung des Kühlmantels 3 abgestuft ausgebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt, bildet ein erster axia- ler Teilabschnitt 11 der Kühlrippenaussparung 9 eine erste Stufe, an die sich ein zweiter axialer Teilabschnitt 12 als zweite, vergleichsweise niedrigere Stufe anschließt. Im zweiten axialen Teilabschnitt 12 ist im Vergleich zum ersten axialen Teilabschnitt 11 demnach mehr Material abgetragen bzw. abgefräst, um so die Abstufung in axialer Richtung auszubilden. Der zweite axiale Teilabschnitt 12 ist dabei annähernd sicken- oder nutförmig mit angefasten bzw. abgeflachten oder abgerundeten Randbereichen ausgeformt.

In Fig. 2, die einen Querschnitt durch den Kühlmantel 3 aus Fig. 1 in seiner axialen Richtung entlang der Schnittverlaufslinie II-II zeigt, ist zu erkennen, dass das Abdeckelement 5 in axialer Richtung der abgestuften Form der Kühlrippenaussparung 9 folgt. Dies wird dadurch erreicht, dass das blechförmige Abdeckelement 5 mittels eines Umformverfahrens, wie etwa Biegen, an die Geometrie der Kühlrippenaussparung 9 angepasst wird. Auf diese Weise sind die radialen bzw. umfangsseitigen äußeren Abmessungen des gesamten Kühlmantels 3 mitsamt Abdeckelement 5 lokal, nämlich im Bereich der Kühlrippenaussparung 9 reduziert, wodurch sich der Kühlmantel 3 bzw. die damit ausgestattete elektrische Maschine 1 auch in verwinkelten, beengten Einbaulagen einsetzen.

Zudem ist in Fig. 2 erkennbar, dass sich in dem gezeigten Querschnitt eine über die axiale Länge des Kühlmantels 3 weitgehend konstante Spalthöhe h ergibt, was sich strömungsmechanisch günstig auf die Kühlmittelströmung im Kühlmittelraum 6 auswirkt.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kühlmantel 3 aus Fig. 1 in seiner Umfangsrichtung entlang der Schnittverlaufslinie III-III in axialer Höhe der bauraumoptimierten Engstelle, die durch die Kühlrippenaussparung 9 und das an deren Formgebung angepasste Abdeckelement 5 gebildet ist. Es ist zu erkennen, dass auf diese Weise auch in Umfangsrichtung des Kühlmantels 3 Bauraum eingespart wird. Das heißt, dass so am Kühlmantel 3 eine im Wesentlichen rechteckige Vertiefung im Bereich der Kühlrippenaussparung 9 ausgebildet ist.

Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich der erfindungsgemäße Kühlmantel 3 in vielerlei Hinsicht abwandeln.

Beispielsweise ist es denkbar, dass das Abdeckelement 5 nicht als / aus Blech ausgebildet ist, sondern ein Gehäuse ist, in dem der Stator 2 mitsamt dem Kühlmantel 3 bzw. dem Kühlmantelgrundkörper 4 aufgenommen sind. Des Weiteren könnten mehrere lokale Kühlrippenaussparungen 9 mit einem daran geometrisch angepassten Abdeckelement 5 über den Umfang des Kühlmantels 3 verteilt angeordnet sein.

Es ist auch möglich, dass die Kühlrippenaussparung 9 in axialer Richtung des Kühlmantels nicht abgestuft, sondern mit einer zumindest weitgehend konstanten Ausfräsung bzw. Materialaussparung ausgeführt ist. Dies kann in Abhängigkeit des zu Verfügung stehenden (Ein- )Bauraums der elektrischen Maschine 1 entschieden oder festgelegt werden.

Wenn die Einlassöffnung und/oder Auslassöffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels vorgesehen sind, kann die wenigstens eine Kühlrippenaussparung 9 über den Umfang des Kühlmantels 3 gesehen beabstandet dazu angeordnet sein. Dies vermeidet strömungsmechanische Nachteile beim Ein- und/oder Ausleiten des Kühlmittels.

Bezuqszeichenliste

1 elektrische Maschine

2 Stator

3 Kühlmantel

4 Kühlmantelgrundkörper

5 Abdeckelement

6 Kühlmittelraum

7 Vielzahl von Kühlrippen

8 Kühlmittelkanäle

g Kühlrippenaussparung

10 Grundfläche

11 erster axialer Teilabschnitt der Kühlrippenaussparung

12 zweiter axialer Teilabschnitt der Kühlrippenaussparung h Spalthöhe zwischen Kühlrippenaussparung und Abdeckelement