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Patent Searching and Data


Title:
MOTOR/GENERATOR UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/195084
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a motor/generator unit comprising an electric motor, which has a plurality of windings, and an electronic current converter unit for supplying the individual windings with electrical energy in a controlled manner. A first cooling channel, through which a cooling fluid can flow, is provided in order to cool the current converter unit. The cooling channel has a plurality of individual channels connected in parallel, which supply components of the current converter unit or of the electric motor to be cooled with cooling fluid separately from each other and which lead into a common pressure equalization chamber on the outlet side, which pressure equalization chamber has a fluid connection to at least one second cooling channel, by means of which the electric motor or the current converter unit can be supplied with cooling fluid.

Inventors:
GABRIEL THOMAS (AT)
HORVAT JANKO (AT)
SEVER PETER (SI)
SCHMIDHOFER ANDREAS (AT)
Application Number:
PCT/EP2014/059551
Publication Date:
December 11, 2014
Filing Date:
May 09, 2014
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN AG & CO KG (AT)
Attorney, Agent or Firm:
RAUSCH, Gabriele (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Motor/Generator-Einheit (1 1 ) mit einem mehrere Wicklungen aufweisenden Elektromotor (13) und einer elektronischen Stromrichter-Einheit (15) zur gesteuerten Versorgung der einzelnen Wicklungen mit elektrischer Energie, wobei zum Kühlen der Stromrichter-Einheit (15) oder des Elektromotors (13) ein von einem Kühlfluid durchströmbarer erster Kühlkanal (20) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der erste Kühlkanal (20) mehrere parallel geschaltete Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) aufweist, die getrennt voneinander zu kühlende Komponenten (27a, 27b, 27c) der Stromrichter-Einheit (15) bzw. des Elektromotors (13) mit Kühlfluid versorgen und die ausgangsseitig in einen gemeinsamen Druckausgleichsraum (30) münden, welcher mit zumindest einem zweiten Kühlkanal (21 ) in Fluidverbindung steht, durch den der Elektromotor (13) bzw. die Stromrichter-Einheit (15) mit Kühlfluid versorgbar ist.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckausgleichsraum (30) ein in Umfangsrichtung geschlossener Kanal ist, der insbesondere ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu einer Rotationsachse (R) einer Motorwelle des Elektromotors (13) angeordnet ist. Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass Mündungsstellen der Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) in den Druckausgleichsraum (30) entlang des Umfangs des Druckausgleichsraums (30), insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckausgleichsraum (30) in ein Gehäuse oder Gehäusebauteil (35) des Elektromotors (13) integriert ist.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckausgleichsraum (30) an einer Innenseite eines den Elektromotor (13) in Umfangsrichtung umschließenden Mantelabschnitts (37) des Gehäuses oder des Gehäusebauteils (35) ausgebildet ist.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckausgleichsraum (30) zumindest teilweise durch eine an der Innenseite des Mantelabschnitts (37) ausgebildete Vertiefung, insbesondere eine in Umfangsrichtung geschlossene Nut, gebildet ist. Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Elektromotor (13) mehrphasig, insbesondere dreiphasig, ausgeführt ist, wobei jeder der Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20) jeweils ausschließlich einer der mehreren Phasen des Elektromotors (13) zugeordneten Komponenten (27a, 27b, 27c) der Stromrichter-Einheit (15) mit Kühlfluid versorgt.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der zweite Kühlkanal (21 ) mehrere parallel geschaltete Einzelkanäle (29a, 29b, 29c) aufweist, welche getrennt voneinander zu kühlende Komponenten des Elektromotors (13) bzw. der Stromrichter-Einheit (15) mit Kühlfluid versorgen.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass sich der erste Kühlkanal (20) stromabwärts eines Kühlfluid- Einlasses (19) der Motor/Generator-Einheit (1 1 ) in die mehreren Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) verzweigt.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass zur Verzweigung des ersten Kühlkanals (20) in die mehreren Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) ein in Umfangsrichtung geschlossener Verteilungsraum (23) vorgesehen ist, welcher sowohl mit dem Kühlfluid- Einlass (19) als auch mit den Einzelkanälen (25a, 25b, 25c) verbunden ist. Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Verteilungsraum (23) einen Aufnahmeraum (51 ) für eine elektronische Komponente (47) der Stromrichter-Einheit (15), insbesondere eine Kondensatoranordnung, zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung umgibt.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 10 oder 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20) rad außerhalb des Verteilungsraums (23) angeordnet sind.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen dem Elektromotor (13) und der Stromrichter-Einheit (15) ein Kühlkörper (41 ) angeordnet ist, wobei die Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20) an einer Stirnseite des Kühlkörpers (41 ) entlanggeführt sind und wobei zu kühlende Komponenten (27a, 27b, 27c) der Stromrichter-Einheit (15), insbesondere Leistungselektronik-Bauteile, in wärmeleitender Verbindung mit der entgegengesetzten Stirnseite (45) des Kühlkörpers (41 ) stehen. Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass an dem Kühlkörper (41 ) Stromführungswände (37) und/oder - stege vorgesehen sind, welche mit Aussparungen (55) eines Gehäuses oder Gehäusebauteils (35) des Elektromotors (13) zusammenwirken, um die Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20) zu bilden.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20) über jeweilige, im Wesentlichen geradlinig und parallel zu einer Rotationsachse (R) einer Motorwelle des Elektromotors (13) verlaufende Verbindungskanäle (59) mit dem Druckausgleichsraum (30) in Verbindung stehen, insbesondere wobei die Verbindungskanäle (59) in das Gehäuse oder Gehäusebauteil (35) des Elektromotors (13) integriert sind.

Motor/Generator-Einheit nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Verbindungskanäle (59) einen länglichen und/oder gekrümmten Querschnitt aufweisen.

Motor/Generator-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass ein einstückiges Gehäuse oder Gehäusebauteil (35) einen Aufnahmeraum für den Elektromotor (13) in Umfangsrichtung umschließt und axial in einer Richtung begrenzt, wobei der Druckausgleichsraum (30), Aussparungen (55) für die Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) des ersten Kühlkanals (20), Verbindungskanäle (59) zwischen den Einzelkanälen (25a, 25b, 25c) und dem Druckausgleichsraum (30) und/oder ein zur Verzweigung des ersten Kühlkanals (20) in die mehreren Einzelkanäle (25a, 25b, 25c) vorgesehener Verteilungsraum (23) in das einstückige Gehäuse oder Gehäusebauteil (35) integriert sind.

Description:
Motor/Generator-Einheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motor/Generator-Einheit der Art von Anspruch 1 .

Derartige Motor/Generator-Einheiten kommen beispielsweise in Elektrofahr- zeugen oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz. Die Stromrichter-Einheit kann je nach Anwendung einen Wechselrichter oder Inverter sowie Module zur Leis- tungs- und Energiesteuerung aufweisen. Die einzelnen Funktionen der Stromrichter-Einheit werden üblicher weise durch verschiedene elektronische Komponenten wie Leistungshalbleiterelemente und Leistungskondensatoren bereitgestellt. Insbesondere bei Motor/Generator-Einheiten für Automobilan- Wendungen werden eine kompakte Bauweise sowie eine möglichst hohe Leistungsdichte angestrebt, was im Betrieb zu einer starken Erwärmung der Einheit führen kann. Daher kommt der Gestaltung des Kühlsystems eine wichtige Bedeutung zu. Gegenüber einer Umgebungsluftkühlung zeichnet sich eine aktive Fluidkühlung durch eine beträchtlich erhöhte Kühlwirkung aus.

Bei fluidgekühlten Motor/Generator-Einheiten wird vorzugsweise das Kühlfluid ausgehend von einem Kühler zunächst in die Stromrichter-Einheit gepumpt, um die Komponenten der Leistungselektronik zu kühlen. Von der Stromrich- ter-Einheit gelangt das Kühlfluid dann zu den Wicklungen des Motors, um diese zu kühlen. Anschließend wird das Kühlfluid zum Kühler zurückgeführt, wodurch der Kreislauf geschlossen wird. In dem Kühler wird die von dem Kühlfluid aufgenommene Wärme wieder abgegeben, beispielsweise an die Umgebungsluft, so dass es erneut zur effizienten Kühlung genutzt werden kann. Prinzipiell könnte das Kühlfluid auch zuerst zu den Wicklungen des Elektromotors und danach zu der Stromrichter-Einheit geführt werden. Bei einer derartigen seriellen Kühlfluidversorgung steigt die Temperatur des Kühlfluids ausgehend von dem Kühler fortlaufend an, so dass stets die dem Kühler am nächsten liegende Komponente am effektivsten und die dem Ende des Kühlkreislaufs am nächsten liegende Komponente am wenigsten effektiv gekühlt werden. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, da die Lebensdauer der Komponenten der Motor/Generator-Einheit oftmals in entscheidendem Maße von der Effektivität der Kühlung abhängt.

Um den unerwünschten Temperaturanstieg des Kühlfluids abzuschwächen, können die Wicklungen des Elektromotors und bestimmte Komponenten der Stromrichter-Einheit auch im Wesentlichen durch parallele oder durch getrennte Kühlkreisläufe mit Kühlfluid versorgt werden. Derartige Kühlkonzepte sind in den Druckschriften EP 2 346 146 A1 , JP 2005 020 881 A und

DE 42 44 721 A1 offenbart. Problematisch ist bei bekannten Kühlkonzepten, dass häufig Druckschwankungen im Kühlsystem auftreten. Die daraus resultierenden Ungleichmäßig- keiten der Kühlfluidversorgung können zu einer unzureichenden Kühlung einzelner Komponenten der Einheit führen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine effektivere und gleichmäßigere Kühlung von Motor/Generator-Einheiten zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Motor/Generator-Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Kühlkanal mehrere parallel geschaltete Einzelkanäle aufweist, die getrennt voneinander zu kühlende Komponenten der Stromrichter-Einheit bzw. des Elektromotors mit Kühlfluid versorgen und die ausgangsseitig in einen gemeinsamen Druckausgleichs- räum münden, welcher mit zumindest einem zweiten Kühlkanal in Fluidver- bindung steht, durch den der Elektromotor bzw. die Stromrichter-Einheit mit Kühlfluid versorgbar ist.

Die Aufteilung des Kühlkanals in mehrere parallel geschaltete Einzelkanäle ermöglicht eine gleichzeitige Versorgung unterschiedlicher Komponenten mit Kühlfluid mit im Wesentlichen gleicher Temperatur. Aufgrund des allen Einzelkanälen gemeinsamen Druckausgleichsraums besteht die Möglichkeit für eine ausgleichende Fluidströmung bzw. eine ausgleichende Ausbreitung von Druckspitzen zwischen den Mündungsstellen der Einzelkanäle, so dass der an den Mündungsstellen herrschende Kühlfluiddruck im Wesentlichen gleich ist. Auf diese Weise kann in allen Einzelkanälen weitgehend der gleiche Kühl- fluiddurchfluss aufrechterhalten werden. Insbesondere werden so genannte "Hotspots", d.h. Bereich mit erhöhter Temperatur, vermieden. Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Kombination der parallelen Einzelkanäle des ersten Kühlkanals, die in dem Druckausgleichraum zusammengeführt werden, und dem aus dem Druckausgleichsraum mit Kühlmittel versorgten zweiten Kühlkanal eine höhere Lebensdauer der Komponenten einer Motor/Generator-Einheit erzielt. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

Der Druckausgleichsraum ist vorzugsweise ein in Umfangsrichtung geschlossener Kanal, der insbesondere ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu einer Rotationsachse einer Motorwelle des Elektromotors angeordnet ist. Ein derartiger geschlossener Kanal begünstigt aufgrund seiner Geometrie Aus- gleichsströmungen zwischen den Mündungsstellen. Eine konzentrische Anordnung ermöglicht darüber hinaus eine axial kompakte Bauweise.

Eine Ausführungsform der Motor/Generator-Einheit sieht vor, dass Mün- dungssteilen der Einzelkanäle in den Druckausgleichsraum entlang des Um- fangs des Druckausgleichsraums, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind. Beispielsweise können bei einem ringförmigen Druckausgleichsraum die Mündungsstellen in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sein. Aufgrund der verteilten Anordnung ergibt sich ein besonders zuverlässi- ger Druckausgleich.

Der Druckausgleichsraum kann in ein Gehäuse oder Gehäusebauteil des Elektromotors integriert sein. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kompakte Konstruktion. Insbesondere kann der Druckausgleichsraum direkt an ein Gehäuse oder Gehäusebauteil des Elektromotors angeformt sein.

Gemäß einer Ausgestaltung der Motor/Generator-Einheit ist der Druckausgleichsraum an einer Innenseite eines den Elektromotor in Umfangsrichtung umschließenden Mantelabschnitts des Gehäuses oder des Gehäusebauteils ausgebildet.

Der Druckausgleichsraum kann ferner zumindest teilweise durch eine an der Innenseite des Mantelabschnitts ausgebildete Vertiefung, insbesondere eine in Umfangsrichtung geschlossene Nut, gebildet sein. Eine solche Vertiefung ist leicht herstellbar. Die Vertiefung kann durch ein im Inneren des Gehäuses anzuordnendes Bauteil abgedeckt werden, um sie fluiddicht zu schließen.

Der Elektromotor kann mehrphasig, insbesondere dreiphasig, ausgeführt sein, wobei jeder der Einzelkanäle des ersten Kühlkanals jeweils ausschließlich einer der mehreren Phasen des Elektromotors zugeordnete Komponen- ten der Stromrichter-Einheit mit Kühlfluid versorgt. Durch die parallele Versorgung der Komponenten der einzelnen Phasen mit Kühlfluid wird die unerwünschte Situation vermieden, dass die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Motor/Generator-Einheit durch die "wärmste Phase" bestimmt sind, d.h. durch die Komponenten der Phase, die im Betrieb der Einheit am wenigsten effizient gekühlt werden.

Ebenso wie der erste Kühlkanal kann auch der zweite Kühlkanal mehrere parallel geschaltete Einzelkanäle aufweisen, welche getrennt voneinander zu kühlende Komponenten des Elektromotors bzw. der Stromrichter-Einheit mit Kühlfluid versorgen. Somit kann z.B. der erste Kühlkanal eine parallele Versorgung der Komponenten der einzelnen Phasen der Stromrichter-Einheit und der zweite Kühlkanal eine parallele Versorgung der einzelnen Wicklungen des Elektromotors bewerkstelligen oder umgekehrt. Die Gleichmäßigkeit der Kühl- fluidversorgung und damit die Kühlwirkung können hierdurch weiter gesteigert werden.

Eine Ausgestaltung der Motor/Generator-Einheit sieht vor, dass sich der erste Kühlkanal stromabwärts eines Kühlfluid-Einlasses der Motor/Generator- Einheit in die mehreren Einzelkanäle verzweigt. Die Zufuhr des Kühlfluids von außen kann hierbei in einfacher Weise über einen einzigen, zentralen Einlass erfolgen.

Zur Verzweigung des ersten Kühlkanals in die mehreren Einzelkanäle kann ein in Umfangsrichtung geschlossener Verteilungsraum vorgesehen sein, welcher sowohl mit dem Kühlfluid-Einlass als auch mit den Einzelkanälen verbunden ist. Ein derartiger Verteilungsraum kann zum eingangsseitigen Kühlen besonders wärmeempfindlicher Bauteile genutzt werden. Insbesondere kann der Verteilungsraum einen Aufnahmeraum für eine elektronische Komponente der Stromrichter-Einheit, insbesondere eine Kondensa- toranordnung, zumindest abschnittsweise in Umfangshchtung umgeben. Die Komponente wird dann von dem Kühlfluid umströmt und so besonders effektiv gekühlt. Die Leistungskondensatoren eines Stromrichters stellen im Allgemeinen dessen wärmeempfindlichste Baugruppe dar. Eine Umströmung die- ser Kondensatoren ist somit insofern vorteilhaft, als dass sich der Verteilungsraum in Strömungsrichtung des Kühlfluids unmittelbar hinter dem Kühlfluidein- lass der Motor/Generator-Einheit befindet, wo das Kühlfluid noch nicht durch andere zu kühlende Komponenten aufgeheizt wurde. Vorzugsweise sind die Einzelkanäle des ersten Kühlkanals radial außerhalb des Verteilungsraums angeordnet, so dass die Strömung des Kühlfluids dementsprechend radial von innen nach außen verläuft. Unter einer radialen Richtung ist im vorliegenden Kontext insbesondere eine Richtung zu verstehen, die in einer Ebene liegt, die sich senkrecht zu einer Längserstreckung der Motor/Generator-Einheit erstreckt. Hierdurch kann der zentrale Raum der Einheit in vorteilhafter Weise zum Umströmen besonders kritischer Einzelkomponenten der Stromrichter-Einheit, wie etwa eine Leistungskondensatoranordnung, und der größere Außenraum zum flächigen Kühlen einer Vielzahl von Halbleiterelementen, wie etwa Leistungstransistoren genutzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Motor/Generator-Einheit ist zwischen dem Elektromotor und der Stromrichter-Einheit ein Kühlkörper angeordnet ist, wobei die Einzelkanäle des ersten Kühlkanals an einer Stirnseite des Kühlkörpers entlanggeführt sind und wobei zu kühlende Komponenten der Stromrichter-Einheit, insbesondere Leistungselektronik-Bauteile, in wärmeleitender Verbindung mit der entgegengesetzten Stirnseite des Kühlkörpers stehen. Der Kühlkörper, welcher insbesondere plattenförmig sein kann, trennt die zu kühlenden Elektronik-Bauteile vom Fluidstrom und kann ferner die Stromrichter-Einheit gegen den Elektromotor abgrenzen. Vorzugsweise ist diejenige Stirnseite des Kühlkörpers, an welcher die Einzelkanäle des ersten Kühlkanals entlanggeführt sind, quer und insbesondere senkrecht zu einer Rotationsachse einer Motorwelle des Elektromotors ausgerichtet. D.h. die Strömung des Kühlfluids in den Einzelkanälen des ersten Kühlkanals erfolgt zumindest teilweise im Wesentlichen in einer Ebene zwischen dem Elektromotor und der Stromrichter-Einheit, so dass sich eine axial besonders kom- pakte Anordnung ergibt.

An dem Kühlkörper können Stromführungswände und/oder -stege vorgesehen sein, welche mit Aussparungen eines Gehäuses oder Gehäusebauteils des Elektromotors zusammenwirken, um die Einzelkanäle des ersten Kühlka- nals zu bilden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung. Die Gestaltung und Anordnung der Stromführungswände bzw. - stege kann insbesondere derart sein, dass sich zumindest abschnittsweise eine mäanderförmige Stromführung ergibt. Weiterhin können die Einzelkanäle des ersten Kühlkanals über jeweilige, im Wesentlichen geradlinig und parallel zu einer Rotationsachse einer Motorwelle des Elektromotors verlaufende Verbindungskanäle mit dem Druckausgleichsraum in Verbindung stehen, insbesondere wobei die Verbindungskanäle in das Gehäuse des Elektromotors integriert sind. Über solche axialen Verbindungskanäle kann das Kühlfluid z.B. auf direktem Wege von den Einzelkanälen des ersten Kühlkanals zu dem in Strömungsrichtung hinter dem ersten Kühlkanal angeordneten Druckausgleichsraum geführt werden.

Die Verbindungskanäle können einen länglichen und/oder gekrümmten Quer- schnitt aufweisen, so dass sie sich gewissermaßen an einen Innenwandquerschnitt eines Abschnittes des Gehäuses der Motor/Generator-Einheit "anschmiegen" können.

Eine weitere Ausführungsform der Motor/Generator-Einheit sieht vor, dass ein einstückiges Gehäuse oder Gehäusebauteil einen Aufnahmeraum für den Elektromotor in Umfangsrichtung umschließt und in einer Richtung axial be- grenzt, wobei der Druckausgleichsraum, Aussparungen für die Einzelkanäle des ersten Kühlkanals, Verbindungskanäle zwischen den Einzelkanälen und dem Druckausgleichsraum und/oder ein zur Verzweigung des ersten Kühlkanals in die mehreren Einzelkanäle vorgesehener Verteilungsraum in das ein- stückige Gehäuse oder Gehäusebauteil integriert sind. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass Kanäle und Strömungsräume für ein Kühlsystem einer Motor/Generator-Einheit besonders einfach dadurch bereitgestellt werden können, dass sie in die Formgebung eines ohnehin vorzusehenden Motorgehäuses einfließen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsge- mäßen Motor/Generator-Einheit.

Fig. 2 ist eine perspektivische Teildarstellung einer Motor/Generator-Einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte Einheit.

Fig. 4 zeigt die Motor/Generator-Einheit gemäß Fig. 2 mit entferntem Kühlkörper.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäusebauteils der Motor/Generator-Einheit gemäß Fig. 2 von unten.

Fig. 6 zeigt einen Kühlkörper der Motor/Generator-Einheit gemäß Fig. 2. Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung der Motor/Generator-Einheit gemäß Fig. 2 entlang der Linie A-A in Fig. 3.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teildarstellung der in Fig. 7 gezeigten Schnittansicht, welche einen Druckausgleichsraum zeigt.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Stromrichter-Einheit einer erfindungsgemäßen Motor/Generator-Einheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Motor/Generator-Einheit 1 1 umfasst einen Elektromotor 13, welcher z.B. als dreiphasiger Asynchronmotor ausgebildet ist, sowie eine elektronische Stromrichter-Einheit 15. Die Stromrichter-Einheit 15 dient dazu, einen der Motor/Generator-Einheit 1 1 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln und nicht dargestellte Wicklungen des Elektromotors 13 in gesteuerter Weise mit dem Wechselstrom zu versorgen, um den Elektromotor 13 zu einer Drehbewegung um eine Rotationsachse R anzutreiben. Die Motor/Generator-Einheit 1 1 ist -beispielsweise für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug bei einer Eingangsspannung von höchstens 60V ausgelegt, wobei diese Maximalspannung keine zwingende Begrenzung ist.

Um die Motor/Generator-Einheit 1 1 während des Betriebs zu kühlen, ist ein Kühlsystem 17 mit einer nicht dargestellten Kühlfluidpumpe vorgesehen, welche ein Kühlfluid, insbesondere Wasser oder eine Wasser-Glykol- Mischung, nacheinander durch einen ersten Kühlkanal 20 und einen zweiten Kühlkanal 21 pumpt. Der erste Kühlkanal 20 dient zum Kühlen der Stromrichter-Einheit 15, während der zweite Kühlkanal 21 zum Kühlen der Wicklungen des Elektromotors 13 dient. Wie dargestellt ist, tritt das Kühlfluid an einem Kühlfluid-Einlass 19 in die Motor/Generator-Einheit 1 1 ein und gelangt zunächst in einen Verteilungsraum 23. Von dem Verteilungsraum 23 gehen drei funktionell und/oder räumlich parallele Einzelkanäle 25a, 25b, 25c ab, so dass der Verteilungsraum 23 eine Verzweigung des ersten Kühlkanals 20 bildet, die das Kühlfluid in drei - insbesondere gleich große - Teilströme aufteilt.

Jeder der parallel geschalteten Einzelkanäle 25a, 25b, 25c versorgt zu kühlende Leistungselektronik-Komponenten 27a, 27b, 27c einer der drei Phasen des Elektromotors 13 mit Kühlfluid. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass alle Phasen der Stromrichter-Einheit 15 mit Kühlfluid der im Wesentlichen gleichen Temperatur versorgt werden. Ausgangsseitig münden die Einzelkanäle 25a, 25b, 25c in einen gemeinsamen Druckausgleichsraum 30. Von diesem gehen wiederum drei parallele Einzelkanäle 29a, 29b, 29c des zwei- ten Kühlkanals 21 ab, welche getrennt voneinander jeweils die Wicklung einer Phase des Elektromotors 13 mit Kühlfluid versorgen. An einem Vereinigungspunkt 31 werden die drei parallelen Einzelkanäle 29a, 29b, 29c wieder zusammengeführt. An einem Kühlmittel-Auslass 32 im Bereich einer Stirnseite 33 des Elektromotors 13 tritt das Kühlfluid aus und wird dem Kühlkreislauf über einen Wärmetauscher, an dem die aufgenommene Wärme wieder abgegeben wird, erneut zugeführt.

Das Kühlsystem 17 setzt sich somit aus einer Kombination von parallel und seriell verschalteten Kanalabschnitten zusammen. Die parallel geschalteten Einzelkanäle 25a, 25b, 25c des ersten Kühlkanals 20 und die parallel geschalteten Einzelkanäle 27a, 27b, 27c des zweiten Kühlkanals 21 sind hierbei über den gemeinsamen Druckausgleichsraum 30 in Serie miteinander verbunden, welcher einen Druckausgleich zwischen den jeweiligen parallelen Kanalabschnitten bewirkt, wie durch den gestrichelten Doppelpfeil verdeutlicht ist. Mit anderen Worten herrscht an einer Ausgangsseite der Einzelkanäle 25a, 25b, 25c bzw. einer Eingangsseite der Einzelkanäle 29a, 29b, 29c ein gemeinsamer Druck. Bei geeigneter Dimensionierung der Einzelkanäle 25a, 25b, 25c, 29a, 29b, 29c kann daher sichergestellt werden, dass das Kühlfluid gleichmäßig verteilt wird und überall eine vergleichbare Kühlleistung bereitgestellt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8 wird die Ausgestaltung des Kühlsystems 17 anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels genauer beschrieben.

Die Motor/Generator-Einheit 1 1 ist in einem Gehäuse untergebracht, welches ein haubenförmiges Gehäusebauteil 35 umfasst. Das Gehäusebauteil 35 setzt sich aus einem zylindrischen Mantelabschnitt 37, welcher den Elektromotor 13 in Umfangsrichtung umschließt, und einem Deckabschnitt 39 zusammen. Der Deckabschnitt 39 begrenzt einen Aufnahmeraum für den Elektromotor 13 in Richtung einer der Stirnseite 33 gegenüberliegenden Stirnseite 22.

In Fig. 2 und 3 ist ein plattenförmiger Kühlkörper 41 zu erkennen, welcher auf den Deckabschnitt 39 des Gehäusebauteils 35 aufgesetzt ist, wie beispielsweise in Fig. 7 zu sehen ist. Die Stromrichter-Einheit 15 wird - wie in Fig. 9 anhand einer weiteren Ausführungsform gezeigt ist - derart an dem Kühlkörper 41 angebracht, dass die zu kühlenden Leistungselektronik-Komponenten 27a, 27b, 27c in wärmeleitendem Kontakt mit einer Stirnseite 45 des Kühlkörpers 41 stehen. Eine Kondensator-Anordnung 47 der Stromrichter-Einheit 15 ragt durch eine Aussparung 49 (vgl. Fig. 2 und 9) des Kühlkörpers 41 in einen durch eine Vertiefung in dem Deckabschnitt 39 des Gehäusebauteils 35 gebildeten Aufnahmeraum 51 hinein. Die Stromrichter-Einheit 15 weist weitere Elektronikbauteile 53 auf, welche nicht für eine direkte Kühlung durch das Kühlsystem 17 vorgesehen sind. Die elektronischen Komponenten der einzelnen Phasen der Stromrichter-Einheit 15 sind bezüglich einer Rotationsach- se R des Elektromotors 13 um 120° versetzt zueinander angeordnet. An dem Deckabschnitt 39 des Gehäusebauteils 35 sind gemäß Fig. 4 auch drei wannenartige Vertiefungen 55 ausgebildet, welche radial außerhalb des Aufnahmeraums 51 und des Verteilungsraums 23 angeordnet sind und die gemeinsam mit von einer der Stirnseite 45 gegenüberliegenden Stirnseite 45' des Kühlkörpers 41 abstehenden Stromführungswänden 57 (vgl. Fig. 6 und 7) die Einzelkanäle 25a, 25b, 25c des ersten Kühlkanals 20 bilden.

Die Vertiefungen 55 sind über jeweilige parallel zu der Rotationsachse R verlaufende und einen länglichen Querschnitt aufweisende Verbindungskanä- le 59 mit dem Druckausgleichsraum 30 verbunden, der wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, durch eine an der Innenseite des Mantelabschnitts 37 ausgebildete, in Umfangsrichtung geschlossene Nut gebildet ist. Diese Nut ist durch einen Abschnitt des Stators 61 bzw. einer Statorabdeckung des Elektromotors 13 abgedeckt.

Die Mündungsstellen der Verbindungskanäle 59 in den Druckausgleichsraum 30 sind ebenso wie die Vertiefungen 55 bezogen auf die Rotationsachse R um etwa 120° zueinander versetzt. Fig. 5 zeigt den Aufnahmeraum für den Elektromotor 13, so dass der Druckausgleichsraum 30 sowie die Einzelkanäle 29a, 29b, 29c (weitere Einzelkanäle sind vorhanden, jedoch in dieser Perspektive nicht zu sehen) zu erkennen sind. Während des Betriebs der Motor/Generator-Einheit 1 1 gelangt das in dem

Kühlsystem 17 zirkulierende Kühlfluid zunächst über den Kühlfluid-Einlass 19 in den achsennahen Verteilungsraum 23 und umströmt in diesem den Aufnahmeraum 51 mit der Kondensator-Anordnung 47, wodurch diese zuverlässig gekühlt wird. Von dem Verteilungsraum 23 strömt das Kühlfluid radial nach außen in die durch jeweils eine der Aussparungen 49 und die Wände 57 des Kühlkörpers 41 gebildeten Einzelkanäle 25a, 25b, 25c und wird in diesen flächig an denjenigen Bereichen der Stirnseite 45' des Kühlkörpers 41 entlanggeführt, in denen sich an der Strinseite 45 die Leistungselektronik- Komponenten 27a, 27b, 27c der einzelnen Phasen befinden. Anschließend gelangt das Kühlfluid durch die drei Verbindungskanäle 59 in den gemeinsa- men Druckausgleichsraum 30. Von diesem aus wird das Kühlfluid in den drei Einzelkanälen 29a, 29b, 29c des zweiten Kühlkanals 21 an den Wicklungen des Elektromotors 13 entlanggeführt, um diese zu kühlen.

Die Motor/Generator-Einheit 1 1 mit dem integrierten Kühlsystem 17 zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauweise aus. Ein herstellungstechnischer Vorteil besteht darin, dass der Druckausgleichsraum 30, die Vertiefungen 55 für die Einzelkanäle 25a, 25b, 25c des ersten Kühlkanals 20, die Verbindungskanäle 59, der Verteilungsraum 23 und die Einzelkanäle 29a, 29b, 29c des zweiten Kühlkanals 21 alle in ein einstückiges Gehäusebauteil 35 integriert sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass nicht alle der genannten Komponenten an bzw. in dem Gehäusebauteil vorgesehen sein müssen. Außerdem ist es durchaus vorstellbar, den Deckabschnitt separat bereitzustellen, beispielsweise um die Montage der Einheit 1 1 zu vereinfachen. Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Einheit 1 1 in einer schematischen Schnittansicht. Bei dieser Ausführungsform sind keine Vertiefungen 55 und an dem Kühlkörper 41 ausgebildete Stromzuführungswände 57 vorgesehen. Das Kühlfluid strömt flächig an der Stirnseite 45 des Kühlkörpers 41 entlang, so dass der Strömungswiderstand in dem Kühlsystem 17 reduziert wird. Fig. 9 zeigt zudem, wie die Kondensator-Anordnung 47 in den Aufnahmeraum 51 ragt, der von dem Verteilungsraum 23 radial außenseitig umgeben ist und so effizient gekühlt wird. Die mit dem Druckausgleichsraum 30 verbundenen Einzelkanäle 29a, 29b, 29c sind in der vorliegenden Schnittebene nicht zu erkennen. Bezugszeichenliste

1 1 Motor/Generator-Einheit

13 Elektromotor

15 Stromrichter-Einheit

17 Kühlsystem

19 Kühlfluid-Einlass

20 erster Kühlkanal

21 zweiter Kühlkanal

22, 33 Stirnseite des Elektromotors

23 Verteilungsraum

25a, 25b, 25c Einzelkanal des ersten Kühlkanals

27a, 27b, 27c Leistungselektronik-Komponente

29a, 29b, 29c Einzelkanal des zweiten Kühlkanals

30 Druckausgleichsraum

31 Vereinigungspunkt

32 Kühlfluid-Auslass

35 Gehäusebauteil

37 Mantelabschnitt

39 Deckabschnitt

41 Kühlkörper

45, 45' äußere Stirnseite des Kühlkörpers

47 Kondensator-Anordnung

49 Aussparung

51 Aufnahmeraum

53 Elektronikbauteil

55 Vertiefung

57 Stromführungswand

59 Verbindungskanal

61 Stator

R Rotationsachse