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Title:
TEMPERATURE-CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRIC MODULE AND ELECTRIC MODULE HAVING A TEMPERATURE-CONTROL DEVICE OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/207867
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a temperature-control device (1) for an electric module, comprising: a sleeve element (2) having an interior (3) for holding an electric module, said sleeve element (2) having a lateral surface (4) which is closed all around, and which lateral surface (4) is designed such that it is corrugated or otherwise structured in at least one first sub-region, wherein corrugation troughs (5a) or other structures on an inner face of the sleeve element (2) form a flow area (3) for a temperature-control fluid to flow around an electric module held in the sleeve element (2), by means of the fluidic connection of said wave troughs (5a) or structures in this first sub-region on the inner face of the sleeve element (2) to at least one supply line (6) for supplying the temperature-control fluid to the interior (3) and to a discharge line (7) for discharging the temperature-control fluid from the interior (3), which temperature-control device (1) is characterised in that the sleeve element (2) has a flat lateral surface section (9) in at least one second sub-region of the lateral surface (4), said lateral surface section (9) being designed and intended to heat-conductively secure a circuit board (14) for power electronics (15) of the electric module.

Inventors:
EHRENBERGER DAVID (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/059153
Publication Date:
October 15, 2020
Filing Date:
March 31, 2020
Export Citation:
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Assignee:
WITZENMANN GMBH (DE)
International Classes:
H02K5/20; H02K11/33
Foreign References:
EP2592724A22013-05-15
CN207835225U2018-09-07
DE102018109420A12019-01-31
US20180288907A12018-10-04
DE102018109420A12019-01-31
Attorney, Agent or Firm:
LEMCKE, BROMMER & PARTNER PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Temperiervorrichtung (1 ) für ein Elektromodul, aufweisend:

ein H ülsenelement (2) mit einem I nnenraum (3) zum Aufnehmen eines Elektromoduls, welches H ülsenelement (2) eine umfänglich geschlossene Mantelfläche (4) aufweist, welche Mantelfläche (4) in wenigstens einem ersten Teilbereich gewellt oder anderweitig strukturiert ausgebildet ist, wo bei Wellentäler (5a) oder Strukturen an einer I nnenseite des H ülsenele ments (2) einen Strömungsraum (3) zum U mströmen eines in dem H ülsen element (2) aufgenommenen Elektromoduls mit einem Temperierfluid bil den, indem die Wellentäler (5a) oder Strukturen in diesem ersten Teilbe reich an der I nnenseite des H ülsenelements (2) mit wenigstens einer Zulei tung (6) für das Temperierfluid zu dem I nnenraum (3) und mit einer Ablei tung (7) für das Temperierfluid aus dem I nnenraum (3) in fluidleitender Verbindung stehen,

dadurch gekennzeichnet, dass

das H ülsenelement (2) in wenigstens einem zweiten Teilbereich der Man telfläche (4) einen ebenen Mantelflächenabschnitt (9) aufweist, welcher Mantelflächenabschnitt (9) zum wärmeleitenden Befestigen einer Leiter platte (14) für eine Leistungselektronik (15) des Elektromoduls ausgebildet und bestimmt ist.

2. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , bei der das H ülsenelement (2) einen ersten, gewellten oder strukturierten Teilbereich aufweist, in dem sich die Wellen (5) im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung des H ülsen elements (2) erstrecken, und einen dritten, gewellten oder strukturierten Teilbereich, in dem sich die Wellen (5) ebenfalls im Wesentlichen in einer U mfangsrichtung des H ülsenelements (2) erstrecken, wobei der zweite Teilbereich in Umfangsrichtung zwischen dem ersten und dem dritten Teil bereich angeordnet ist.

3. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, bei der zwischen der Zuleitung (6) und dem ersten Teilbereich ein Verteilbereich (6a) angeordnet ist, der einen fluidleitenden Ü bergang zwischen der Zuleitung (6) und den Wellen- tälern (5a) in dem ersten Teilbereich bildet.

4. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, bei der zwischen dem dritten Teilbereich und der Ableitung (7) ein Sammelbereich (7a) angeord net ist, der einen fluidleitenden Übergang zwischen der Ableitung (7) und den Wellentälern (5a) in dem dritten Teilbereich bildet.

5. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der ebene Mantelflächenabschnitt (9) durch zumindest teilweise in Wellentäler (5a) des H ülsenelements (2) eingebrachte Wärmerohre (40) gebildet ist.

6. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der in ei nem Ü bergangsbereich zwischen dem ersten, gewellten Teilbereich und dem ebenen Mantelflächenabschnitt (9) an einer I nnenseite (2a) des H ül senelements (2) wenigstens ein Strömungsbeeinflussungselement für das Temperierfluid vorgesehen ist.

7. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das H ülsenelement (2) nach Art eines geraden Kreiszylinders ausgebildet ist, wobei ein lichter Durchmesser im Bereich des ebenen Mantelflächenab schnitts (9) kleiner ist als in dem restlichen Strömungsraum (3).

8. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigs tens einem Lagerschild (23, 23‘) zum fluiddichten, stirnseitigen Verschlie ßen des H ülsenelements (2).

9. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der zu sätzlich zu den H ülsenelement (2) ein Aufnahmeelement (26) zum Auf nehmen einer Leistungselektronik (15) des Elektromoduls vorgesehen ist, welches Aufnahmeelement (26) wenigstens einem ersten Teilbereich sei ner Oberfläche gewellt oder anderweitig strukturiert ausgebildet ist, wobei Wellentäler (29a) oder Strukturen an einer I nnenseite des Aufnahmeele ments (26) einen Strömungsraum (29b) zum Kühlen einer in dem Aufnah meelement (26) aufgenommenen Leistungselektronik (15) mit einem Tem perierfluid bilden, indem die Wellentäler (29b) oder Strukturen an der I n nenseite des Aufnahmeelements (26) mit wenigstens einer Zuleitung (29d) für das Temperierfluid zu dem Strömungsraum (29b) und mit einer Ablei tung (29c) für das Temperierfluid aus dem Strömungsraum (29b) in fluidlei tender Verbindung stehen, wobei der Strömungsraum (29b) mit dem I nnen raum (3) in fluidleitender Verbindung steht.

10. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 und Anspruch 9, bei der der Lagerschild (23) einen Teil des Aufnahmeelements (26) bildet.

1 1 . Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 und Anspruch 9 oder 10, bei der der gewellte, erste Teilabschnitt des Aufnahmeelements (26) als von dem Lagerschild (23) separates Bauteil ausgebildet und an dem Lagerschild (23) befestigt ist.

12. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 9, bei der das Aufnahmeelement (26) mit dem H ülsenelement (2) über eine flexible Leitungsverbindung (30) für das Temperierfluid verbunden ist.

13. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit wenigs tens einem weiteren Gehäusebauteil (16) zum Aufnehmen einer Leistungs elektronik (15) des Elektromoduls, welches Gehäusebauteil (16) zumindest den ebenen Mantelflächenabschnitt (9) überdeckt.

14. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, bei der das Gehäusebauteil (16) außen an dem H ülsenelement (2) befestigt ist, vorzugsweise stoff schlüssig.

15. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Gehäu sebauteil (16) als Tiefziehteil, als Strangpressteil oder als Gussteil ausge bildet ist.

16. Elektromodul mit einer Leistungselektronik (15) zum Betreiben des Elekt romoduls und mit einer Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprü che 1 bis 15, bei dem die Leistungselektronik in dem Aufnahmeelement (26) gemäß Anspruch 9 oder in einem separaten Gehäuseteil für die Leis tungselektronik angeordnet ist, wobei der Mantelflächenabschnitt (9) oder der gewellte Teilbereich der Oberfläche des Aufnahmeelements (26) mit einer Leiterplatte (14) für die Leistungselektronik (15) des Elektromoduls in wärmeleitender Verbindung steht.

17. Elektromodul nach Anspruch 16, bei dem zwischen der Leiterplatte (14) und dem Mantelflächenabschnitt (9) ein vorzugsweise elektrisch isolieren des Wärmeübertragungsmedium (13), höchst vorzugsweise eine Wärme leitpaste, vorgesehen ist.

18. Elektromodul nach Anspruch 16 oder 17, bei dem das Elektromodul ein Modulgehäuse (10) aufweist, welches Modulgehäuse (10) in dem H ülsen element (2) aufgenommen ist, wobei die Leistungselektronik (15) außer halb des Modulgehäuses (10) und außerhalb des Hülsenelements (2) an geordnet ist.

19. Elektromodul nach Anspruch 18, bei dem das Modulgehäuse (10) als Tief zieh- oder Gussteil ausgebildet ist.

20. Elektromodul nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das Gehäusebauteil (16) gemäß Anspruch 13 an dem Modulgehäuse (10) befestigt ist, vorzugsweise stoffschlüssig oder kraftschlüssig, höchst vorzugsweise angeschraubt.

21 . Elektromodul nach einem der Ansprüche 16 bis 20, welches als Traktions motor für ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist.

22. Elektromodul nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , bei dem die Leistungs elektronik (15) wenigstens einen Wechselrichter umfasst.

23. Elektromodul nach einem der Ansprüche 16 bis 22 , bei dem die Leistungs elektronik auf einer Mehrzahl von Leiterplatten (14a, 14b) angeordnet ist, die vorzugsweise jeweils tangential zu dem H ülsenelement (2) an diesem angeordnet sind, höchst vorzugsweise an einer entsprechenden Mehrzahl an ebenen Mantelflächenabschnitten (9aa, 9ab).

24. Elektromodul nach einem der Ansprüche 16 bis 23, insbesondere nach An spruch 201 , unter Rückbezug auf Anspruch 18, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungselektronik (15) und einem in dem Mo- dulgehäuse (10) aufgenommenen Bestandteil , insbesondere dem Stator (19) eines Elektromotors, über einen Durchbruch (24) realisiert ist, welcher Durchbruch (24) unmittelbar zwischen einem die Leistungselektronik (15) aufnehmendem Gehäuse (16) und dem Modulgehäuse (10) oder einem das Modulgehäuse (10) nach außen verschließenden Lagerschild (23) ange ordnet ist.

Description:
Temperiervorrichtung für ein Elektromodul und Elektromodul mit einer solchen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für ein Elektromodul , aufwei send: ein Hülsenelement mit einem I nnenraum zum Aufnehmen eines Elektro- moduls, welches Hülsenelement eine umfänglich - bis auf Zuleitungen und Ab leitungen - geschlossene Mantelfläche aufweist, welche Mantelfläche in wenigs tens einem ersten Teilbereich gewellt oder anderweitig (oberflächlich) struktu riert ausgebildet ist, wobei Wellentäler oder andere Strukturen in diesem ersten Teilbereich an einer I nnenseite des Hülsenelements einen Strömungsraum zum U mströmen eines in dem H ülsenelement aufgenommenen Elektromoduls mit einem Temperierfluid bilden, indem die Wellentäler an der I nnenseite des Hül senelements mit wenigstens einer Zuleitung für das Temperierfluid zu dem I n nenraum und mit einer Ableitung für das Temperierfluid aus dem I nnenraum in fluidleitender Verbindung stehen, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 .

Außerdem betrifft die Erfindung ein Elektromodul mit einer Leistungselektronik zum Betreiben des Elektromoduls und mit einer erfindungsgemäßen Temperier vorrichtung, gemäß Anspruch 16.

Elektromodule, insbesondere Elektromotoren zu Antriebszwecken (Traktionsmo toren) weisen in aller Regel eine zum Betrieb des Elektromoduls erforderliche Elektronik auf, die vorliegend allgemein als„Leistungselektronik“ bezeichnet wird. Diese kann z. B. Wechselrichter umfassen bzw. als I nverter ausgebildet sein und sich im Betrieb des Elektromoduls relativ stark erwärmen, sodass eine Temperierung bzw. Kühlung oder Entwärmung erforderlich ist. Bisher wurden z. B. bei Elektromotoren der Stator und der I nverter (Leistungselektronik, Wech selrichter) separat mit vorzugsweise seriell geschalteten Wärmeüberträgern entwärmt. Diese Ausführung erforderlich viel Bauraum und ist kostenintensiv. Darüber hinaus ist in einem solchen System mit einem erhöhten Druckverlust für das Temperierfluid zu rechnen, was die Entwärmung schwächt und zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich macht. Aus der DE 10 2018 109 420 ist zur Vermeidung dieser Problematik bereits eine Temperiervorrichtung der genannten Art vorbekannt. Gemäß einer dort gezeig ten Ausführungsform wird insbesondere vorgeschlagen, eine vorhandene Kühl hülse einerseits zum Kühlen eines Stators als auch andererseits zum Kühlen einer (Leistungs-) Elektronik zu verwenden. Hierdurch lässt sich der konstruktive Aufwand in vorteilhafter Weise reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Ansatz weiter zu verbessern, um eine weitere Reduktion von Bauteilen, Kosten und Bauraum zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Elektromodul mit den Merkmalen des Anspruch 16.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von entsprechenden Un teransprüchen.

Wenn nachfolgend von„Kühlen“ die Rede ist, schließt das immer auch eine all gemeinere Temperierwirkung, d. h. Kühlen/Entwärmen und Heizen/Wärmen mit ein.

Eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung für ein Elektromodul, weist zu mindest folgende Bestandteil auf: ein Hülsenelement mit einem I nnenraum zum Aufnehmen eines Elektromoduls, welches H ülsenelement - abgesehen von et waigen Zu- und Ableitungen - eine umfänglich geschlossene Mantelfläche auf weist, welche Mantelfläche in wenigstens einem ersten Teilbereich gewellt oder anderweitig (oberflächlich) strukturiert ausgebildet ist, wobei Wellentäler oder andere Strukturen in diesem ersten Teilbereich an einer I nnenseite des H ülsen elements einen Strömungsraum zum Umströmen eines in dem H ülsenelement aufgenommenen Elektromoduls mit einem Temperierfluid bilden, indem die Wel lentäler an der I nnenseite des H ülsenelements mit wen igstens einer Zuleitung für das Temperierfluid zu dem I nnenraum und mit einer Ableitung für das Tem perierfluid aus dem I nnenraum in fluidleitender Verbindung stehen. Die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Hülsenelement in wenigstens einem zweiten Teilbereich der Mantelfläche einen ebenen Mantelflächenabschnitt aufweist, welcher Mantelflächenabschnitt zum wärmeleitenden Befestigen einer Leiterplatte für eine Leistungselektronik des Elektromoduls ausgebildet und bestimmt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung kann zusätzlich zu dem H ülsenelement ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen einer Leistungselektronik des Elektromoduls vorgesehen sein, welches Aufnahmeele ment in wenigstens einem ersten Teilbereich seiner Oberfläche gewellt oder an derweitig (oberflächlich) strukturiert ausgebildet ist, wobei Wellentäler oder an dere Strukturen an einer I nnenseite des Aufnahmeelements einen Strömungs raum zum Kühlen einer in dem Aufnahmeelement aufgenommenen Leistungs elektronik mit einem Temperierfluid bilden, indem die Wellentäler oder Struktu ren an der I nnenseite des Aufnahmeelements mit wenigstens einer Zuleitung für das Temperierfluid zu dem Strömungsraum und mit einer Ableitung für das Temperierfluid aus dem Strömungsraum in fluidleitender Verbindung stehen, wobei der Strömungsraum mit dem I nnenraum in fluidleitender Verbindung steht.

Gemäß dem Vorstehenden müssen die genannten Strömungsräume im Rahmen der Erfindung nicht zwangsläufig durch Wellen bzw. Wellentäler gebildet sein. Auch eine andere Art der Strukturierung, z. B. mit Strukturen in Form von Dellen, Dimples oder räumlich begrenzten Profilierungen, kommt in Betracht, solange sie die erforderliche Strömung des Temperierfluids ermöglicht oder begünstigt.

Der vorliegend verwendete Begriff „ebener Mantelflächenabschnitt“ soll auch Ausgestaltungen umfassen, bei denen das H ülsenelement an sich in dem ange sprochenen Bereich eine Wellung oder sonstige Strukturierung aufweist, also nicht glattwandig ausgebildet ist, bei denen diese Wellung oder sonstige Struk turierung jedoch mit wenigstens einem Wärmeleitelement, wie einem Wärmeleit rohr oder dgl. , zumindest einseitig, bevorzugt außenseitig bezogen auf den Strömungsraum im I nneren des H ülsenelements, aufgefüllt ist, so dass sich in der Praxis der genannte ebene Mantelflächenabschnitt ergibt. Dies entspricht faktisch einer besonderen Variante des Anspruchs 1 , wonach das Hülsenelement in wenigstens einem zweiten Teilbereich einen gewellten oder anderweitig strukturierten Mantelflächenabschnitt aufweist, welcher Mantel flächenabschnitt zum wärmeleitenden Befestigen einer Leiterplatte für eine Leis tungselektronik des Elektromoduls ausgebildet und bestimmt ist, wobei bevor zugt zumindest außenseitig bezogen auf den Strömungsraum im I nneren des H ülsenelements die Wellung oder sonstige Strukturierung mit wenigstens einem Wärmeleitelement, wie einem Wärmeleitrohr oder dgl. , aufgefüllt ist. Ein Wärme rohr ist ein Wärmeübertrager oder Wärmeüberträger, der unter N utzung von Verdampfungswärme eines Mediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Auf diese Weise können große Wärmemengen auf kleiner Querschnittsfläche trans portiert werden. Somit ergibt sich de facto der genannte ebene Mantelflächen abschnitt. Dabei kann das Wärmeleitelement stoffschlüssig, kraftschlüssig oder mittels eines wärmeleitenden Haftvermittlers mit dem Hülsenelement verbunden sein.

M it anderen Worten: Die genannte Variante sieht insbesondere vor, dass der gewellte Bereich im Kontaktbereich von Hülsenelement und Leiterplatte erhalten bleibt und dass in die dort vorhandenen Wellentäler (oder anderen Strukturen) Wärmeleitrohre eingebracht werden. Die Wärmeleitrohre besitzen eine für den Wärmeübergang vorteilhaften Querschnitt und sind daher zur einfachen konduk tiven Anbindung in einem unteren Bereich geometrisch der Welle und in einem oberen Bereich dem zu entwärmenden Körper (der Leiterplatte) angepasst. H ierbei können die Wellen oder anderen Strukturen im Kontaktbereich in ihrer radialen Ausdehnung vollständig erhalten bleiben oder reduziert werden. Die Wärmeverteilung erfolgt durch das/die Wärmerohr/e.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine ebene, aus der Kühlhülse bzw. dem Hül senelement ausgeformte Wärmeübertragungsfläche (der Mantelflächenab schnitt) mit den in die Wellen oder anderweitigen Strukturen eingelegten Wär merohren für eine Flächenvergrößerung zu kombinieren. Die ausgeformte ebene Wärmeübertragungsfläche kann dabei durch Sicken/Wellen für die Wärmerohre unterbrochen sein . Ebenfalls möglich ist eine Variante, bei der in die Wellen ei ner durchgehend gewellten Kühlhülse Wärmerohre eingelegt (und dort insbe sondere stoffschlüssig befestigt) werden, welche Wärmerohre sich tangential zu der Kühlhülse erstrecken können, um eine zu entwärmende Elektronik zu tragen bzw. abzustützen.

Auch möglich ist eine Variante, bei welcher die Wärmerohre außerhalb eines separaten Gehäuses für die Leistungselektronik angebracht und mit diesem (z. B. stoffschlüssig) verbunden sind . Seitlich des Gehäuses lassen sie sich durch Biegung wieder in den Wellen der Kühlhülse konduktiv anbinden. Hierbei können die Wärmerohre für eine größere Kontaktfläche der Kühlhülsenform über zumindest Teile des Umfangs folgen. Die Wärmerohre sind bevorzugt beidseitig stoffschlüssig angebunden, vorzugsweise durch Löten.

Möglich ist auch eine Kombination derartiger Varianten, bei welcher die Wärme leitrohre im I nneren des Gehäuses für die Leistungselektronik beginnen und beidseitig durch eine abzudichtende Ausnehmung/Loch im Gehäuse nach außen geführt sind, um wieder an der Kühlhülse angebunden zu werden.

Bei einer Weiterbildung kann die Ableitung aus dem Strömungsraum des Auf nahmeelements mit der Zuleitung zu dem I nnenraum des H ülsenelements in flu idleitender Verbindung stehen, oder umgekehrt. M it anderen Worten: Das Hül senelement (zum Temperieren des Elektromoduls) und das Aufnahmeelement (zum Temperieren der Leistungselektronik) können in einem gemeinsamen Kreislauf hintereinander geschaltet sein, wobei vorzugsweise das Ausnahme element in Strömungsrichtung des Temperierfluids vor dem H ülsenelement an geordnet ist.

Bei einem erfindungsgemäßem Elektromodul mit einer Leistungselektronik zum Betreiben des Elektromoduls und mit einer Temperiervorrichtung nach einem der diesbezüglichen Ansprüche ist demnach vorgesehen, dass die Leistungs elektronik an dem ebenen Mantelflächenabschnitt des Hülsenelements ange ordnet ist, wobei der Mantelflächenabschnitt mit einer Leiterplatte für die Leis tungselektronik des Elektromoduls in wärmeleitender Verbindung steht.

Alternativ kann die Leistungselektronik in dem von dem Hülsenelement separa ten Aufnahmeelement angeordnet sein, wobei der gewellte Teilbereich der Oberfläche des Aufnahmeelements mit einer Leiterplatte für die Leistungselekt ronik des Elektromoduls in wärmeleitender Verbindung steht. Dabei kann für die Leistungselektronik ein separates Gehäuseteil vorgesehen sein, um einen Schutz vor äußeren Schadeinwirkungen zu schaffen. Ein solches Gehäusebauteil überdeckt bevorzugt zumindest den ebenen Mantelflächenab schnitt.

Das Gehäusebauteil kann außen an dem Hülsenelement befestigt sein vorzugs weise stoffschlüssig oder durch (lösbare) Verschraubung. Letztere ergibt eine besondere Wartungsfreundlichkeit.

Das Gehäusebauteil kann vorteilhafter Weise als Tiefziehteil, als Strangpressteil oder als Gussteil ausgebildet sein. Dies reduziert die Kosten und schafft vielfäl tige geometrische Gestaltungsmöglichkeiten.

I n Rahmen der Erfindung kann das H ülsenelement einen ersten, gewellten oder anderweitig strukturierten Teilbereich aufweisen, in dem sich die Wellen oder die andere Struktur (siehe oben) im Wesentlichen in einer U mfangsrichtung des H ülsenelements erstrecken, und einen dritten, gewellten oder anderweitig struk turierten Teilbereich, in dem sich die Wellen oder die andere Struktur (siehe oben) ebenfalls im Wesentlichen in einer U mfangsrichtung des Hülsenelements erstrecken, wobei der zweite Teilbereich (mit dem ebenen Mantelflächenab schnitt) in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Teilbereich und dem dritten Teilbereich angeordnet ist. Hierdurch wird eine gute Kühlwirkung erreicht.

U m die Strömungsverhältnisse zu optimieren und nachteilige Druckverluste zu vermeiden, kann zwischen der Zuleitung und dem ersten Teilbereich ein Verteil bereich angeordnet sein, der einen fluidleitenden Übergang zwischen der Zulei tung und den Wellentälern in dem ersten Teilbereich bildet.

Entsprechend kann zwischen dem dritten Teilbereich und der Ableitung ein Sammelbereich angeordnet sein, der einen fluidleitenden Ü bergang zwischen der Ableitung und den Wellentälern in dem dritten Teilbereich bildet.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der ebene Mantelflächenabschnitt im Querschnitt eine Tangente an die restliche Mantelfläche des Hülsenelements bildet. Ein solcher Abschnitt ist gut zugänglich und auch aus bauraumtechni- scher Sicht vorteilhaft.

Es kann auch vorgesehen sein, dass in einem Ü bergangsbereich zwischen dem ersten, gewellten Teilbereich und dem ebenen Mantelflächenabschnitt an einer I nnenseite des H ülsenelements wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsele ment für das Temperierfluid vorgesehen ist. Durch ein solches Element lässt sich die Fluidströmung gezielt beeinflussen, insbesondere zum Erzeugen oder Vermeiden von Turbulenz, um die Temperierwirkung einzustellen. Derartige Strömungsbeeinflussungselemente können auch an anderer Stelle in einem Strömungsbereich des Temperierfluids zwischen dem Hülsenelement und einem darin aufgenommenen Elektromodul angeordnet sein.

Bei einer Weiterbildung kann das H ülsenelement nach Art eines geraden Kreis zylinders ausgebildet sein, wobei bevorzugt ein lichter Durchmesser im Bereich des ebenen Mantelflächenabschnitts kleiner ist als in dem restlichen Strömungs raum , d. h. im Bereich der Wellentäler. Ein solches H ülsenelement ist leicht und günstig herstellbar. Durch den genannten kleineren Durchmesser kann die Strömungsgeschwindigkeit des Temperierfluids in diesem Bereich erhöht wer den, um dort die Kühlwirkung gezielt zu verbessern.

Bei einer anderen Weiterbildung kann wenigstens ein Deckelteil zum fluiddich ten, stirnseitigen Verschließen des H ülsenelements vorgesehen sein. Dieses Deckelteil kann zur Funktionsintegration als Lagerschild, insbesondere für eine Antriebs-/Abtriebswelle eines als Elektromotor ausgebildeten Elektromoduls, ausgebildet sein.

Zur weiteren Bauteilreduktion kann bei einer Weiterbildung das Deckelteil einen Teil des Aufnahmeelements bilden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der gewellte, erste Teilabschnitt des Auf nahmeelements als von dem Deckelteil separates Bauteil ausgebildet und an dem Deckelteil befestigt ist. Dies hat sich fertigungstechnisch als vorteilhaft er wiesen, weil insbesondere zur Herstellung der genannten Teile unterschiedliche Materialien und/oder Fertigungsverfahren eingesetzt werden können. Bei wieder einer anderen Weiterbildung kann das Aufnahmeelement mit dem H ülsenelement über eine flexible Leitungsverbindung für das Temperierfluid verbunden sein. So lassen sich leicht baumraumoptimierte Anordnungen reali sieren.

Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass zwischen der Leiterplatte und dem Mantelflächenabschnitt bzw. dem gewellten Teilbereich der Oberfläche des Aufnahmeelements ein vorzugsweise elektrisch isolierendes Wärmeübertragungsmedium , höchst vorzugsweise eine Wärmeleit paste oder ein Wärmeleitpad , vorgesehen ist.

Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass das Elektromodul ein Modulgehäuse aufweist, welches Modulgehäuse in dem H ülsenelement aufgenommen ist, wobei die Leistungselektronik außerhalb des Modulgehäuses und des H ülsenelements angeordnet ist. Das Modulgehäuse kann insbesondere als Statorträger für einen Elektromotor ausgebildet sein. Zwischen Modulgehäuse-Außenseite und dem H ülsenelement ist der genannte I nnenraum für die Fluidströmung angeordnet. Bevorzugt kontaktiert das H ülsen element die Modulgehäuse-Außenseite zumindest mit seinen Wellen im Bereich von deren (inneren) Scheiteln, um so von Welle zu Welle getrennte Strömungs kanäle zu schaffen.

Eine zweite Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass das Modulgehäuse als Tiefzieh- oder Gussteil ausgebildet ist. Dies redu ziert wiederum die Kosten und schafft vielfältige geometrische Gestaltungsmög lichkeiten.

Eine dritte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass das oben erwähnte Gehäusebauteil an dem Modulgehäuse befestigt ist, vor zugsweise stoffschlüssig oder kraftschlüssig, höchst vorzugsweise ange schraubt. Auf diese Weise kann eine sichere und einfach auszubildende Befes tigung erreicht werden.

Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass es als Traktionsmotor für ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Die vorlie gende Erfindung hat sich hier besonders bewährt, weil sie in der Lage ist, die relativ starke Erwärmung der Leistungselektronik speziell in diesem Anwen dungsfall zu kompensieren.

Eine wieder andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass die Leistungselektronik wenigstens einen Wechselrichter umfasst. Ge rade solche Bauteile erwärmen sich im Betrieb stark und erfordern ausreichende Kühlung.

Eine noch andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromoduls sieht vor, dass die Leistungselektronik auf einer Mehrzahl von Leiterplatten angeord net ist, die vorzugsweise jeweils tangential zu dem H ülsenelement an diesem angeordnet sind, höchst vorzugsweise an einer entsprechenden Mehrzahl an ebenen Mantelflächenabschnitten. So lassen sich auch größere Elektronikan ordnungen mit entsprechend großen Leiterplatten effizient kühlen.

I m Folgenden wird zur weiteren Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich der Wortwahl speziell auf das Beispiel eines als Elek tromotor mit Stator und Rotor ausgebildeten Elektromoduls mit entsprechender Leistungselektronik (I nverter) abgestellt, ohne dass die Erfindung jedoch grund sätzlich hierauf beschränkt wäre.

U m die Elektronik-/l nverterkühlung in die Kühlung des Elektromoduls (z. B. in Form einer Statorkühlung mit Kühlhülse) zu integrieren, wird gemäß einer Aus gestaltung vorgeschlagen, die Kühlhülse (das Hülsenelement) aus DE 10 2018 109 420 derart weiterzubilden, dass eine Ebene, vorzugsweise eine tangentiale Außenfläche an der Kühlhülse entsteht, welche zur Wärmeübertragung in nega tiver Radiusrichtung der Kühlhülse genutzt werden kann. Auf diese Fläche kann der I nverter (die Leistungselektronik) wärmeleitend aufgebracht sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Kühlkanäle (die Wellentäler an einer I n nenseite des H ülsenelements) in U mfangsrichtung des H ülsenelements beider seits in einem an den ebenen Mantelflächenabschnitt angrenzenden Bereich „auflösen“ bzw. zum einen gemeinsamen, abgeflachten Strömungsraum vereini gen, um die Geometrie einfach in einem bevorzugten I nnenhochdruckumform- verfahren hersteilen zu können. Die (Leistungs-) Elektronik selbst kann dabei zumindest zur Umgebung hin von einem Gehäuse (auch: I nvertergehäuse) abdeckt sein. Des Weiteren kann die I nverterelektronik durch einen optional versickten Deckel des Gehäuses mon tiert, gewartet und getauscht werden.

Das I nvertergehäuse ist dafür vorzugsweise mittels eines Tiefzieh-Verfahrens und auf einer der Kühlhülse zugewandten Seite geöffnet, um einen besseren Wärmeübergang darstellen zu können. Eine Variante des Gehäuses sieht vor, das Gehäuse zusätzlich zu versicken, um das Schwingungsverhalten speziell bei Fahrzeuganwendungen (sog. NVH-Verhalten) positiv zu beeinflussen. Die vorzugsweise im Gehäuse angeordnete Leiterplatte oder Leiterplatine mit den zu kühlenden Elektronik-Komponenten kann mit einer Wärmeleitpaste konduktiv (wärmeleitend) an die Kühlhülse angeschlossen und beispielsweise über an die ser vorgesehene Gewindebuchsen verschraubt sein. Die Gewindebuchen kön nen z. B. durch Widerstandspunktschweißen an der Kühlhülse befestigt sein.

Alternativ kann anstelle oder zusätzlich zu der Wärmeleitpaste auch ein Wärme- leitpad oder ein H itzeverteiler (Vaporchamber bzw. Wärmeleitrohr(e)) zum Ein satz kommen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Elektronikoberflä che gleichmäßig entwärmt werden muss.

I n der Kühlhülse strömt ein Temperierfluid an der Hülsen-I nnenseite zwischen Kühlhülse und einer Außenseite eines aufgenommenen Elektromoduls. Die Kühlhülse weist vorzugsweise im Bereich der tangentialen Außenfläche (des ebenen Mantelflächenabschnitts) bzw. eines dort angeordneten Fluidspalts ei nen gegenüber dem gewellten Bereich geringeren Strömungsraum-Querschnitt auf, um die Strömungsgeschwindigkeit hier gezielt zu erhöhen und die an dieser Stelle beidseitig, d. h. vom Elektromodul und von der (Leistungs-) Elektronik stammende Wärme effizient abzuführen. Für einen optimierten Wärmeüber gangskoeffizienten ins Fluid können in diesem Bereich auch Wärmeleitbleche und/oder Turbulenzgeneratoren in die Strömung eingebracht werden. Die Wär meabfuhr kann durch die beschriebenen Maßnahmen in vorteilhafter Weise über die Kontaktfläche (den ebenen Mantelflächenabschnitt) homogenisiert werden.

Betreffend das Elektromodul kann dessen Außenseite durch die Außenseite ei nes Statorträgers gebildet sein, der wiederum vorzugsweise als Strangpresspro- fil ausgebildet ist, was kostengünstig sein kann. Dabei kann, wie die Kühlhülse, auch das Strangpressprofil des Statorträgers außen ein unrundes Profil aufwei sen, das den Fluidspalt über die Länge des ebenen Mantelflächenabschnittes konstant hält. Es werden dadurch Wirbel vermieden.

Zur Abdichtung und Versteifung kann das (I nverter-)Gehäuse stoffschlüssig an die Kühlhülse angebunden sein. Hierbei bietet sich als Herstellverfahren insbe sondere das Löten neben dem Schweißen und Kleben an.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass stirnseitige angeordnete, deckelartige sogenannte Lagerschilde den ebenfalls hülsenförmig ausgebildeten Statorträ ger, der vorzugsweise als Strangpressprofil ausgeführt ist, und die Kühlhülse gemeinsam aufnehmen, sodass alle vorstehend genannten Bauteile in einem einzigen (Schweiß-) Prozessschritt gefügt und gegeneinander abgedichtet wer den können. Alternativ ist auch hier ein Kleben oder Löten möglich.

Das (I nverter-)Gehäuse sitzt vorzugsweise tangential auf der Kühlhülse und stützt sich an den Lagerschilden zur Versteifung der dünnwandigen Blechkon struktion der Kühlhülse ab. Die Lagerschilde können als Guss-, Schmiede- oder Blechumformteile ausgestaltet sein.

Die elektrische Kontaktierung des Stators und des I nverters kann durch einen Durchbruch eines geteilt ausgebildeten Lagerschilds ermöglicht sein. Eine sol che Teilung des Lagerschilds begünstigt die Montage von Stator und Rotor und bietet bei einer lösbaren Verbindung auch eine Reparaturmöglichkeit. Ein ggf. noch anzubringendes (anzuflanschendes) Getriebe (U ntersetzung/Differential) kann an das Lagerschild angeflanscht werden.

Die Temperiervorrichtung bzw. das Elektromodul , insbesondere mit integrierter Stator- und I nverterkühlung, ist in verschiedenen Werkstoffgruppen herstellbar, vorzugsweise in den Gruppen Aluminium für eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit und Stahl für eine erhöhte Steifigkeit sowie aufgrund der guten U mformbarkeit von austenitischen Stählen.

Wird mehr Bauraum für die (Leistungs-) Elektronik benötigt, so kann die Elektro nik auf mehrere Leiterplatten aufgeteilt werden, die vorzugsweise über den Um- fang verteilt tangential an der Kühlhülse angeordnet sind , worauf bereits hinge wiesen wurde. Diese kann zu diesem Zweck mehrere ebene Mantelflächenab schnitte aufweisen.

Das (I nverter-)Gehäuse kann in einer weiteren Ausführung als Gussbauteil aus gebildet werden. Diese Ausführung bringt den Vorteil mit sich, dass beim Guss weitere Funktionen, wie beispielsweise Anschraubpunkte für einen Deckel oder die Leiterplatte(n) , ausgebildet werden können.

Die alternative Ausführung sieht vor, die Leitungselektronik in einem separaten Aufnahmeelement, das zumindest zum Teil als Strangpressprofil ausgeführt sein kann, unterzubringen. Das (I nverter-)Gehäuse wird dann bevorzugt durch eine stoffschlüssig angebundene Kühlplatte entwärmt, in deren Bereich das Aufnah meelement gewellt ausgebildet ist, wobei Wellentäler an einer I nnenseite des Aufnahmeelements einen Strömungsraum zum Kühlen einer in dem Aufnahme element aufgenommenen Leistungselektronik mit einem Temperierfluid bilden, wie bereits ausgeführt.

H ierbei kann eine andere Weiterbildung vorsehen, dass beide Strangpressprofi le, nämlich dasjenige des Statorträgers und dasjenige des Gehäuses , in einen geteilt ausgebildeten (A-seitigen) Lagerschild eingeschweißt/eingeschraubt wer den.

U m bei einer solchen Ausgestaltung die Kühlhülse des Stators und die Kühl platte des I nverters (das Aufnahmeelement) zu einem einen seriellen Kühlkreis lauf zu verbinden, wird als Weiterbildung vorgeschlagen, die Kühlhülsenan schlüsse (Zuleitung und Ableitung) gegenüber einer Lage der Kühlplatte zu verdrehen, um beide Wärmeübertrager (Kühlhülse und Aufnahmeelement) be vorzugt mit einem Elastomerschlauch zu verbinden. Vorteilhafter Weise ver bindet der Schlauch eine Ableitung für das Temperierfluid aus dem Strömungs raum (des Aufnahmeelements) mit einer Zuleitung für das Temperierfluid in den I nnenraum (der Kühlhülse bzw. des H ülsenelements) .

I nsgesamt hat sich herausgestellt, dass im Rahmen der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik weniger Bauteile benötigt werden, die über umformende Verfahren kostengünstig hergestellt werden können. Durch die geringeren Wär- mewege ist eine bessere Wärmeabfuhr zu erwarten. Durch die realisierbaren kleineren Wandstärken ist zudem ein Leichtbaupotential zu erwarten.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromo- duls sieht dabei vor, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungs elektronik und einem in dem Modulgehäuse aufgenommenen Bestandteil, insbe sondere dem Stator eines Elektromotors, über einen Durchbruch realisiert ist, welcher Durchbruch unmittelbar zwischen einem die Leistungselektronik auf nehmendem Gehäuse und dem Modulgehäuse oder einem das Modulgehäuse nach außen verschließenden Lagerschild angeordnet ist.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung in perspektivi scher Ansicht;

Figur 2 zeigt eine mögliche Anschlussgestaltung im Bereich der Zuleitung oder Ableitung bei der Temperiervorrichtung gemäß Figur 1 ;

Figur 3 zeigt einen Querschnitt in einer Ausgestaltung des H ülsenelements gemäß Figur 1 mit einer Einrichtung zur Strömungsbeeinflussung;

Figur 4 zeigt im Querschnitt eine Ausgestaltung mit Wärmerohr oder Va- porchamber;

Figur 5 zeigt im Querschnitt eine Ausgestaltung mit einem I nvertergehäuse aus Gussmaterial ;

Figur 6 zeigt im Querschnitt eine Ausgestaltung mit mehreren zu kühlenden

Leiterplatten;

Figur 7 zeigt, in einem teilweisen Querschnitt, eine Ausgestaltung mit einem

Tiefziehgehäuse und ohne abtriebsseitig geteilten Lagerschild; Figur 8 zeigt im Längsschnitt eine Ausgestaltung mit Versteifungen oder Wärmeleitrippen innerhalb des Hülsenelements;

Figur 9 zeigt im Längsschnitt eine Ausgestaltung mit einem tiefgezogenen

Modulgehäuse;

Figur 10 zeigt im Längsschnitt eine Ausgestaltung mit separatem Aufnahme element für die Leistungselektronik und separater Kühlplatte;

Figur 1 1 zeigt im Querschnitt eine Ausgestaltung mit gegenüber dem Auf nahmeelement verdrehtem H ülsenelement;

Figur 12 zeigt im Querschnitt eine Variante der Ausgestaltung gemäß Fi

gur 1 1 ;

Figur 13 zeigt im Längsschnitt eine Ausgestaltung mit durchgehend gewell tem H ülsenelement und eingelegten Wärmerohren;

Figur 14 zeigt die Ausgestaltung aus Figur 13 im Querschnitt; und

Figur 15 zeigt eine zu Figur 13 alternative Ausgestaltung im Querschnitt.

Figur 1 zeigt in einer dreidimensionalen, perspektivischen Darstellung eine er findungsgemäße Temperiervorrichtung für ein Elektromodul , die in ihrer Ge samtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. I n Figur 1 ist diese Tempe riervorrichtung 1 , die sich grundsätzlich sowohl zum Kühlen als auch zum Er wärmen eines Elektromoduls eignet, noch ohne dieses Elektromodul dargestellt. Bevorzugt kommt sie zum Kühlen von Elektromotoren zum Einsatz, die als An triebseinheiten für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden sollen.

Die Temperiervorrichtung 1 umfasst ein H ülsenelement 2, welches einen I nnen raum 3 zum Aufnehmen eines Elektromoduls definiert. Das H ülsenelement 2 besitzt eine umfänglich im Wesentlichen, das heißt bis auf Zu- und Ableitungen, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, geschlossene Mantelflä che 4. Diese Mantelfläche 4 ist in einem ersten Teilbereich gewellt ausgebildet. Einige der Wellen sind in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Die ge- nannten Wellen 5 weisen Wellenberge und Wellentäler auf, wobei die Wellentä ler 5a an einer I nnenseite 2a des H ülsenelements einen Strömungsraum zum U mströmen eines in dem Hülsenelement 2 aufgenommenen oder aufzunehmen den Elektromoduls mit einem Temperierfluid bilden. Dabei stellen die Wellentä ler 5a an der I nnenseite 4a des H ülsenelements 4 mit einer Zuleitung 6 und ei ner Ableitung 7 für das Temperierfluid zu dem I nnenraum 3 bzw. aus dem I nnen raum 3 in fluidleitender Verbindung.

I m Bereich der Zuleitung 6 und der Ableitung 7 für das Temperierfluid kann die Temperiervorrichtung 1 wie in Figur 2 gezeigt ausgebildet sein und ein entspre chend geformtes Anschlusselement 8 aufweisen, um die Temperiervorrichtung 1 in einfacher Weise mit weiteren Bestandteilen eines Kühlsystems verbinden zu können.

Das in Figur 2 gezeigte Anschlusselement 8 ist speziell als VDA-Anschluss aus gebildet, der an sich bekannt und dem Fachmann geläufig ist. An dieser Stelle ist auf die genaue Ausgestaltung des Anschlusselements 8 nicht weiter einzu gehen. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in Figur 2 gezeigte An schlusselement 8 beschränkt.

U nter Bezugnahme auf Figur 1 weist die Temperiervorrichtung 1 bzw. das H ül senelement 2 in einem (zweiten) Teilbereich einen ebenen Mantelflächenab schnitt auf, der in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet ist. Da das H ül senelement 2 insgesamt nach Art eines geraden Kreiszylinders ausgeführt ist, kann der ebene Mantelflächenabschnitt 9 gemäß Figur 1 insbesondere tangenti al zu dem kreisförmigen Umfang des H ülsenelements 2 angeordnet sein. Gemäß Figur 1 bildet der ebene Mantelflächenabschnitt 9 eine rechteckige ebene Flä che 9a aus, an der sich in vorteilhafter Weise eine in Figur 1 nicht gezeigte Lei terplatte für eine Leistungselektronik des Elektromoduls wärmeleitend befesti gen lässt, um die Kühlwirkung eines durch die Wellentäler 5a strömenden Fluids auch zum Kühlen bzw. Temperieren der Leistungselektronik nutzen zu können.

Zu diesem Zweck ist das H ülsenelement vorzugsweise aus einem gut wärmelei tenden metallischen Material gebildet, insbesondere aus Stahl . Die konkrete Formgebung gemäß Figur 1 kann vorzugsweise zumindest teilweise an einem I nnenhochdruck-U mformverfahren realisiert werden. Wie man der Figur 1 noch entnimmt, können die Zuleitung 6 und die Ableitung 7 für das Temperierfluid in Richtung einer Längsachse des Hülsenelements 2 fluchtend hintereinander angeordnet sein. Die Wellen 5 laufen einerseits im Be reich der Zuleitung 6 und andererseits im Bereich der Ableitung 7 fächerartig auseinander bzw. zusammen, während sie sich ansonsten im Wesentlichen in U mfangsrichtung erstrecken. I m Bereich des ebenen Mantelflächenabschnitts 9 und auch in Umfangsrichtung seitlich hiervon ist das H ülsenelement 2 glattwan- dig, das heißt ohne Wellen 5 ausgebildet. Entsprechend weist das H ülsenele ment 2 gemäß Figur 1 einen ersten gewellten Teilbereich auf, indem sich die Wellen 5 im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung des H ülsenelements 2 er strecken, und einen weiteren gewellten (dritten) Teilbereich, in dem sich Wellen 5 ebenfalls im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung des H ülsenelements 2 erstrecken. Ein zweiter Teilbereich, in dem der ebene Mantelflächenabschnitt 9 angeordnet ist, liegt bei einer solchen Betrachtungsweise in U mfangsrichtung gerade zwischen den beiden genannten, gewellten (ersten und dritten) Teilbe reichen. I m Bereich der Zuleitung 6 ist, wie bereits erwähnt, ein Verteilbereich 6a angeordnet, der einen fluidleitenden Übergang zwischen der Zuleitung 6 und den„angeschlossenen“ Wellentälern 5a bildet. Entsprechend ist im Bereich der Ableitung 7 ein in Figur 1 nur andeutungsweise erkennbarer Sammelbereich 7a angeordnet, der einen Übergang zwischen den Wellentälern 5a und der Ablei tung 7 schafft.

I n Figur 3 ist im Querschnitt eine Ausgestaltung gezeigt, bei der zusätzlich zu dem H ülsenelement 2 die Temperiervorrichtung 1 noch ein im I nneren des H ül senelements 2 angeordnetes Strangpressprofil 10 angeordnet ist, bei dem es sich insbesondere um das Modulgehäuse eines nicht weiter dargestellten Elekt- romoduls handeln kann. Des Weiteren ist in Figur 3 gezeigt, dass an einer I n nenseite 2a bzw. 4a des Hülsenelements 2 Strömungsbeeinflussungselemente (z. B. bei Bezugszeichen 12) für das Temperierfluid vorgesehen sein können. Dieses Temperierfluid strömt gemäß Figur 3 in einem Zwischenraum (nur bei Bezugszeichen 3 erkennbar) zwischen Strangpressprofil 10 und Hülsenelement 2. Wie Figur 3 zu entnehmen ist, weist das Strangpressprofil 10 bei Bezugszei chen 10a und 10b sowie bei Bezugszeichen 12 Erhebungen auf, die als Strö mungsbeeinflussungselemente fungieren. I m Bereich der Erhebung 10a weist das Hülsenelement 2 keine entsprechende Erhebung auf, sodass hier ein Strö- mungskanal für das Temperierfluid eine Verengung aufweist, was mit einer Be einflussung der Strömung des Temperierfluids einhergeht. Dagegen weist im Bereich der Erhebung 10b das Hülsenelement 2 eine entsprechende Erhebung 2b auf, sodass hier im Wesentlichen keine Strömungsbeeinflussung stattfindet. M it den Erhebungen bei 12 und bei 10a, b können sog. Lagerschilde (siehe wei ter unten) axial verschraubt werden, da im Bereich dieser Erhebungen genug Werkstoff „vorhanden ist“, um beispielweise ein Gewinde oder dgl . ausbilden zu können. Die Erhebungen können sich auf der Außenkontur der Vorrichtung 1 abzeichnen (bei 10b) oder von den Wellen aufgenommen werden (bei 10a).

Die Lage und Ausgestaltung der beschriebenen Strömungsbeeinflussungsele mente ist keinesfalls auf die in Figur 3 gezeigte Ausgestaltung beschränkt. I ns besondere können in einem Ü bergangsbereich (bei Bezugszeichen 12) zwi schen den gewellten Teilbereichen des Hülsenelements 2 und dem ebenen Mantelflächenabschnitt 9 an der I nnenseite 2a des H ülsenelements 2 weitere Strömungsbeeinflussungselemente für das Temperierfluid vorgesehen sein, um insbesondere in diesem Bereich eine Wirbelbildung oder dergleichen zu verhin dern bzw. zu begünstigen - je nach Anwendungsfall.

I n Figur 4 ist zunächst eine mit Figur 3 vergleichbare Ausgestaltung, jedoch oh ne Strömungsbeeinflussungselemente, gezeigt.

Auf dem Bereich der ebenen Fläche 9a in dem ebenen Mantelflächenabschnitt 9 ist ein Wärmeüberträgerelement 13 angeordnet. Bei diesem Wärmeüberträ gerelement 13 kann es sich insbesondere um ein Wärmerohr oder eine Va- porchamber handeln, ohne dass die Erfindung auf eine diese besonderen Aus gestaltungen beschränkt wäre. Alternativ kommt auch die Verwendung einer Wärmeleitpaste als Wärmeüberträger in Betracht. Das Wärmeüberträgerele ment 13 schafft eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem H ülsenelement 2 und einer Leiterplatte 14, auf welcher Leiterplatte 14 die zu kühlende (Leis- tungs-)Elektronik 15 angeordnet ist, die in Figur 4 nur rein schematisch darge stellt ist. Elektronik 15, Leiterplatte 14 und Wärmeüberträgerelement 13 sind innerhalb eines vorzugsweise als Strangpressprofil oder Tiefziehteil ausgebilde ten Gehäuses oder Gehäusebauteils 16 angeordnet. Diese Gehäuse 16 ist nach oben bzw. nach außen grundsätzlich offen, gemäß Figur 4 in diesem Bereich jedoch mit einem Deckelteil 17 (öffenbar) verschlossen, um insbesondere War- tungsarbeiten an der Elektronik 1 5 durchführen zu können. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen Deckelteil 17 und Gehäuse 16 mittels Verschraubung (nicht gezeigt) . Das Gehäuse 16 weist bei Bezugszeichen 16a auf beiden Seiten bzw. umlaufend eine Schulter auf, in deren Bereich bei Bezugszeichen 16b Be festigungsbuchsen für die Leiterplatte 14 vorgesehen sind. Über diese Befesti gungsbuchsen 16b kann eine Verschraubung von Leiterplatte 14 und Gehäu se 16 erfolgen. Die Befestigungsbuchsen 16b können stoffschlüssig an dem Gehäuse 16 angebracht sein. M it seinem unteren Rand 16c stützt sich das Ge häuse 16 außen an dem Hülsenelement 2 ab, insbesondere in den weiter oben beschriebenen Ü bergangsbereichen 12. H ierdurch kann eine Versteifung bzw. Stabilisierung des Hülsenelements 2, welches aus relativ dünnem Blech gefer tigt sein kann, erreicht werden. Vorzugsweise ist das Gehäuse 16 bei Bezugs zeichen 16b mit dem H ülsenelement 2 stoffschlüssig miteinander verbunden.

I n Figur 5 ist eine der Figur 4 im Wesentlichen entsprechende Ausgestaltung dargestellt, bei der jedoch das Gehäuse 16 in Form eines Gussteils ausgebildet ist. Dies sorgt entsprechend ebenfalls für eine Versteifung des H ülsenele ments 2 im Kontaktbereich, wo es vorzugsweise stoffschlüssig angebunden ist. Aufgrund der Ausgestaltung des Gehäuses 16 als Gussteil können die Befesti gungen von Deckelteil 17 und Leiterplatte 14 einfacher ausgestaltet sein, da beispielsweise eine Verschraubung direkt mit dem Gussmaterial möglich ist, ohne dass zusätzliche Befestigungs- oder Schraubbuchsen angebracht werden müssten.

Das Wärmeüberträgerelement 13 ist bei der Ausgestaltung gemäß Figur 5 vor zugsweise als Wärmeleitpaste ausgeführt.

Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung vergleichbar Figur 4, bei der die Leiterplatte 14 in U mfangsrichtung in zwei Leiterplatten 14a, 14b unterteilt ist, die jeweils eine zugehörige Elektronik 15a oder 15b tragen und jeweils über ein entsprechendes Wärmeüberträgerelement 13a, 13b an das Hülsenelement 2 angebunden sind. Das H ülsenelement 2 weist entsprechend auch zwei zueinander geneigte, ebe ne Mantelflächenabschnitte 9aa und 9ab auf, wie gezeigt. Das Deckelteil 17 ist entsprechend abgewinkelt ausgebildet. Die Befestigung der Leiterplatten 14a, 14b am Gehäuse 16 erfolgt bevorzugt stoffschlüssig, beispielsweise durch Ver kleben. Figur 7 zeigt, in einem teilweisen Längsschnitt, eine Ausgestaltung mit Tiefzieh- Gehäuse 16, das direkt vor und hinter dem ebenen Mantelflächenabschnitt 9a vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Hülsenelement 2 verbunden ist. Bei Be zugszeichen 10 ist wiederum das Modulgehäuse eines Elektromoduls darge stellt, und die Verbindung von Tiefzieh-Gehäuse 16 und H ülsenelement 2 erfolgt derart, dass die Kontaktstellen in Bereichen angeordnet sind, in denen das H ül senelement 2 vollflächig auf dem Modulgehäuse 10 aufliegt. Ü ber diese Berei che können mechanische Lasten übertragen werden. Die Kontaktbereiche sind hier vorzugsweise zusätzlich stoffschlüssig verbunden , um die genannten Las ten übertragen zu können und die erforderliche Dichtheit herzustellen.

I n Figur 7 ist innerhalb des Modulgehäuses 10 noch eine Ausgestaltung des Elektromoduls als Elektromotor mit Rotor 18, Stator 19 und Abtriebswelle 20 dargestellt, die bei Bezugszeichen 21 an dem Modulgehäuse 10 und bei Be zugszeichen 22 an einem sogenannten Lagerschild 23 gelagert ist, welcher La gerschild 23 das Modulgehäuse 10 stirnseitig verschließt, gleichzeitig aber auch als ein weiteres Deckelteil zum stirnseitigen Verschließen des H ülsenteils 2 fun giert.

Die elektrische Kontaktierung von Stator 19 und Elektronik (I nverter) 15 wird über einen Durchbruch 24 in dem Hülsenelement 2 sowie in dem Modulgehäuse (Statorgehäuse) 10 realisiert. Gemäß der Darstellung in Figur 7 erstreckt sich der Durchbruch 24 auch durch die Leiterplatte 15. Er ist entsprechend abzudich ten, was in Figur 7 nicht explizit dargestellt ist.

Der Lagerschild 23 ist vorteilhafterweise ungeteilt (Alternativen siehe weiter un ten) , wodurch eine entsprechende Bauteilreduktion erreichbar ist.

Für eine verbesserte Montierbarkeit kann zusätzlich zwischen dem Stator 19 und dem Durchbruch 24 für die elektrische Kontaktierung eine Durchmesserver änderung, vorzugsweise eine positive Durchmesserveränderung, vorgesehen sein (nicht dargestellt) . Dadurch lässt sich erreichen, dass derjenige Bereich des Statorsitzes innerhalb des Modulgehäuses 10, der eng toleriert sein muss, axial verkleinert werden kann, was mit einer entsprechenden Kostenersparnis einhergeht. Gut erkennbar ist in Figur 7, dass der zwischen Statorgehäuse bzw. Modulge häuse 10 und der I nnenseite 2a des H ülsenelements 2 definierte Strömungs raum 3 im Bereich des ebenen Mantelflächenabschnitts 9a als ein durchgängi ger, zusammenhängender Strömungsraum ausgebildet ist, weil in diesem Be reich keine Wellen des H ülsenelements 2 ausgebildet sind (vgl . Figur 1 ) . Vor zugsweise erstreckt sich der Strömungsraum 3 in axialer Richtung über den ge samten Bereich der zu kühlenden Elektronik 15 einerseits sowie des zu kühlen den Elektromoduls andererseits.

I n Figur 8 ist eine weitgehend der Figur 7 entsprechende Ausgestaltung im voll ständigen Längsschnitt gezeigt. Die mit x gekennzeichneten Stellen markieren eine Schraubverbindung zwischen Deckelteil 17 und Gehäuse 16 sowie zwi schen Gehäuse 16 und Modulgehäuse 10 sowie mit einem ersten Lagerschild 23‘. Auch der andere, abtriebsseitige Lagerschild 23 kann entsprechend durch Verschraubung an dem Modulgehäuse 10 befestigt sein, wie dargestellt.

Besonders bevorzugt ist die gemeinsame Einbindung von Modulgehäuse 10 und H ülsenelement 2 stirnseitig im Bereich der Lagerschilde 23 (abtriebsseitig) und 23‘.

Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 8 ist das Modulgehäuse 10 in Form einer geraden Kreiszylinderhülse ausgebildet, die an beiden Enden, das heißt stirn seitig, mittels eines jeweiligen Lagerschilds 23 bzw. 23‘ nach Art eines Deckels verschlossen ist. Entsprechend ist die Welle 20 im Gegensatz zur Figur 7 an ihrem einen Ende nicht am Modulgehäuse 10, sondern an dem ersten Lager schild 23‘ gelagert, wie gezeigt.

Zwischen dem Modulgehäuse 10 und dem H ülsenelement 2 im Bereich des Strömungsraums 3 sind verschieden ausgeformte Versteifungs- bzw. Wärme leitrippen dargestellt, um für einen verbesserten Wärmeübergang und für eine mechanische Stabilisierung zu sorgen. Selbstverständlich müssen nicht alle ge zeigten Geometrien der Versteifungs-/Wärmeleitrippen 25 bei ein- und dersel ben Ausführungsform realisiert sein. Figur 8 zeigt bei Bezugszeichen 23 einen, aufgrund der erforderlichen Montier barkeit, geteilten Lagerschild , durch dessen äußeres Teilstück die elektrische Verbindung von I nverter (Elektronik 15) zum Stator 19 durch den Durchbruch 24 geführt wird. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil , dass alle Bauteile in nur einer Ebene gefügt werden müssen, was sich günstig in Bezug auf die Tole rierung und maßhaltige Herstellung der Bauteile auswirkt. Es wird gegenüber anderen bekannten Lösungen kein zusätzliches Teil zur Abdichtung von Strom schienen oder dgl . benötigt.

Die bereits erwähnte Figur 7 zeigt in diesem Zusammenhang eine Ausgestal tungsvariante, welche sogar gänzlich ohne zusätzliche Teile (geteilter Lager schild 23 in Figur 8) auskommt und welche die Durchführung (den Durchbruch) 24 im Bereich des thermischen Pressverbandes bzw. des Kontaktbereichs von Statorträger (Modulgehäuse 10) und Kühlhülse (Hülsenelement 2) aufweist. Die Dichtheit kann exemplarisch durch eine stoffschlüssige Verbindung am Umfang des Durchbruchs 24 gegenüber der Umgebung und ggf. dem Kühlfluidraum (Strömungsraum 3) erreicht werden.

Figur 9 zeigt eine zu Figur 8 ähnliche Ausgestaltung, jedoch mit einem tiefgezo genen Modulgehäuse 10, welches also den Lagerschild 23‘ gemäß Figur 8 ein teilig mit umfasst. Ansonsten ist auf die Ausgestaltung gemäß Figur 9 hier nicht weiter einzugehen, da sie bis auf Details bei der Ausgestaltung und Anbindung des Gehäuses 16 bis auf das Fehlen von Versteifungs-/Wärmeleitrippen 25 (vgl . Figur 8) der Ausgestaltung in Figur 8 im Wesentlichen entspricht. Dieser gegen über kommt es durch den Wegfall des zweiten Lagerschildes 23‘ zu einer weite ren Bauteilreduzierung.

Figur 10 zeigt nun erstmalig eine Ausgestaltung mit einem zusätzlichen Auf nahmeelement zum Aufnehmen der Elektronik 15. Dieses Aufnahmeelement ist in Figur 10 mit Bezugszeichen 26 bezeichnet. Es umfasst die Randflächen ne ben der Leiterplatte 14 mit der darauf angeordneten Elektronik 15 mit einem Strangpressprofil 27, welches das Aufnahmeelement 26 auf der einen Seite stirnseitig abschließt. Auf der anderen Seite ist das Aufnahmeelement 26 durch den dementsprechend verlängerten Lagerschild 23 abgeschlossen. Die Leiter platte 14 stützt sich auf der einen Seite über den Lagerschild 23‘, auf der ande- ren Seite über ein zusätzliches Abstützelement 28 an dem Modulgehäuse 10 ab, welches wiederum nach Art einer Kreiszylinderhülse ausgebildet ist.

Wie man Figur 10 entnimmt, weist das Hülsenelement 2 vorliegend keinen abge flachten Mantelflächenabschnitt auf, sondern ist in U mfangsrichtung im Wesent lichen durchgängig gewellt ausgebildet, wie gezeigt. I m Bereich der Zuleitung 6 ist das H ülsenelement 2 mit einer sogenannten Kühlplatte 29 verbunden, die Bestandteil des Aufnahmeelements 26 ist. Die Kühlplatte 29 ist zumindest in einem Teilbereich ihrer Oberfläche gewellt ausgebildet, wobei Wellentäler 29a an einer I nnenseite der Kühlplatte 29 einen Strömungsraum 29b zum Kühlen der in dem Aufnahmeelement 26 aufgenommenen Elektronik 15 (der Leiterplatte 14) mit einem Temperierfluid bilden, wobei im Bereich einer Ableitung 29c eine flu idleitende Verbindung mit dem I nnenraum 3 des H ülsenelements 2 besteht. Das H ülsenelement 2 und das Aufnahmeelement 26 bilden also einen zusammen hängenden Kühlkreislauf. Vorzugsweise wird im Betrieb das Temperierfluid zu nächst in den Strömungsraum 29b des Aufnahmeelements 26 geleitet, um die Elektronik 15 zu kühlen, von wo es anschließend über die Zuleitung 6 in das H ülsenelement 2 weitergeleitet wird.

H ülsenelement 2 und Kühlplatte 29 sind im Bereich der Zuleitung 6 bzw. Ablei tung 29c konisch komplementär ausgebildet, wie in Figur 10 gezeigt, um auf diese Weise eine Montagetoleranzen auszugleichen und eine hinreichend dichte Verbindung vorzugsweise stoff-schlüssig darstellen zu können.

Figur 1 1 zeigt eine Ausgestaltung, ebenfalls mit separatem Aufnahmeele ment 26 für die Elektronik 15 nebst Kühlplatte 29.

Wie man der Figur 1 1 entnimmt, kann das H ülsenelement 2 gegenüber der Kühlplatte 29 verdreht angeordnet sein, um Hülsenelement 2 und Kühlplatte 29 mit einem Toleranzausgleich-Verbindungsmittel 30 verbinden zu können. Das Verbindungsmittel 30 kann als Elastomer-Verbindungselement oder als zumin dest teilweise (ring-)gewelltes Schlauchelement realisiert sein, wie dargestellt. Auf diese Weise lässt sich der erforderliche Bauraum verkleinern. Gemäß der Darstellung in Figur 1 1 ist das Deckelteil 17 des Aufnahmeelements 26 als Tief ziehteil ausgebildet. Die Pfeile P symbolisieren die Strömung des Temperierflu ids. Bezugszeichen 29d zeigt eine Zuleitung für das Temperierfluid zu der Kühlplat te 29 bzw. in den dortigen Strömungsraum 29b.

Figur 12 zeigt eine zu der Ausgestaltung in Figur 1 1 ähnliche Ausgestaltung, bei der das Aufnahmeelement 26 in Form eines Strangpressprofils 30 ausgebildet ist. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung derjenigen in Figur 1 1 .

Figur 13 zeigt im Längsschnitt eine weitgehend der Figur 8 entsprechende Dar stellung einer weiteren Ausführungsform (gemäß der weiter oben beschriebenen besonderen Variante) . Das Hülsenelement 2 ist im Wesentlichen (also bis auf Sammel- oder Verteilbereiche, Zuleitungen, Ableitungen und dgl. ) rundumfäng lich gewellt ausgebildet. Eine praktisch ebene Befestigungsfläche 9a für die Lei terplatte 14 mit einem dazwischen gelegten Wärmeleitpad 13 oder dgl . entsteht durch Einlegen geometrisch an die Wellen 5a angepasster Wärmerohre 40.

Figur 14 zeigt die Ausgestaltung aus Figur 13 im Querschnitt. H ier ist die Anbin dung des (I nverter-)Gehäuses 16 zu erkennen, die bevorzugt stoffschlüssig an zwei ungewellten Bereichen 41 des Hülsenelements 2 erfolgt. Die Wärmevertei lung erfolgt durch die Wärmerohre 40, die sich geradlinig-tangential zu dem H ülsenelement 2 erstrecken.

Figur 15 zeigt abschließend im Querschnitt eine Alternative zur Ausgestaltung gemäß Figur 13 und 14. Bei dieser sind U-förmig abgewinkelte Wärmerohre 40 außerhalb des nicht dargestellten (Inverter-)Gehäuses angebracht und im Be reich ihrer freien Schenkel 40a wieder in den Wellen 5a der Kühlhülse (des Hül senelements 2) konduktiv angebunden. H ierbei folgen die Wärmerohre 40 für eine größere Kontaktfläche im Anbindebereich der Kühlhülsenform folgen. Die Wärmerohre 40 sind beidseitig stoffschlüssig angebunden, vorzugsweise durch Löten. Der mittlere Schenkel 40b der Wärmerohre ist gerade und bildet (über alle Wärmerohre 40) eine angenähert ebene Anbindungsfläche oder Befesti gungsfläche 9a für die Elektronik 15. Die Elemente 13 und 14 sind nicht explizit dargestellt, können aber vorhanden sein; ebenso ein Gehäuse 16 mit Deckel 17 (vgl . Figuren 13, 14) . Die U-Form der Wärmerohre 40 gemäß Figur 15 ist nicht zwingend erforderlich. Sie können auch einfach gerade ausgebildet und parallel zueinander sowie tan gential an dem Hülsenelement 2 fixiert sein. Auch eine Kombination der Ausge staltungen gemäß Figur 14 und Figur 15 ist möglich.