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WO2022194784A1 - Kühlsystem, elektrische antriebseinheit, elektrofahrzeug und verfahren zum kühlen einer elektrischen antriebseinheit - Google Patents

Kühlsystem, elektrische antriebseinheit, elektrofahrzeug und verfahren zum kühlen einer elektrischen antriebseinheit Download PDF

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Publication number
WO2022194784A1
WO2022194784A1 PCT/EP2022/056555 EP2022056555W WO2022194784A1 WO 2022194784 A1 WO2022194784 A1 WO 2022194784A1 EP 2022056555 W EP2022056555 W EP 2022056555W WO 2022194784 A1 WO2022194784 A1 WO 2022194784A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
heat
cooling system
heat source
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2022/056555
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David EHRENBERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Witzenmann GmbH
Original Assignee
Witzenmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Witzenmann GmbH filed Critical Witzenmann GmbH
Publication of WO2022194784A1 publication Critical patent/WO2022194784A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges

Definitions

  • the invention relates to a cooling system, in particular for an electric drive motor in an electrically powered vehicle, which cooling system has a cooling sleeve with a longitudinal axis and a heat conducting means, which cooling sleeve surrounds the heat conducting means in an area along the longitudinal axis, whereby between the cooling sleeve and the Heat conducting means a cooling channel is formed in order to conduct a cooling fluid therein, which heat conducting means is designed and intended for receiving a first heat source, in particular a stator of a drive electric motor in an electrically driven vehicle, in the region, the heat conducting means being designed for this purpose , a second heat source, in particular power electronics for a drive electric motor in an electrically powered vehicle, which is arranged along the longitudinal axis axially to the first heat source, to make thermally conductive contact, according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates far he an electric drive unit according to claim 25, an electric vehicle according to claim 26 and a method for cooling an electric drive unit according to claim 27.
  • Cooling systems of the type mentioned are known from the prior art and serve to dissipate heat generated during the operation of certain devices, which develops in particular in current-carrying components of electric motors or their periphery, and to prevent damage to the devices to be cooled.
  • Electric motors in particular, which can be used as drive electric motors for electrically driven vehicles, can have a large number of heat sources.
  • a first such heat source can be a stator of an electric motor be, which is substantially hollow-cylindrical and arranged along a longitudinal axis of the electric motor.
  • the stator comprises a stator core and electrical conductors, which are designed to generate a moving magnetic field when a current flow is generated.
  • the moving magnetic field in turn causes a movement of a rotor which is arranged in an inner area of the stator.
  • the electrical conductors and the stator itself can heat up, which can lead to a reduction in efficiency.
  • overheating of the stator can lead to irreversible damage up to total failure of the electric motor.
  • the heat given off by the first heat source can be dissipated via the heat conduction means mentioned at the outset.
  • a cooling sleeve By additionally arranging a cooling sleeve on the outer circumference of the heat-conducting means, a cooling channel can be formed which is suitable for guiding a cooling fluid on the heat-conducting means and thus for strengthening the cooling effect.
  • a cooling sleeve is known from DE 10 2018 109 420 A1.
  • the heat emitted by these additional heat sources must also be dissipated. If a first cooling system with heat conducting means and a cooling sleeve is already arranged in the area of a first heat source, this is used in known devices to arrange a second heat source on the outside of the cooling sleeve, so that two heat flows are transferred to the cooling fluid. Such an arrangement is also known from DE 10 2018 109 420 A1.
  • Attaching the second heat source to the outer circumference of the cooling sleeve is accompanied by an increase in the required installation space in the radial direction, which is often limited, especially in vehicles.
  • the cooling sleeve has a maximum allowable outside diameter must not be exceeded. This also limits the amount of available cooling fluid that can be guided in the cooling channel. Since the heat that can be transferred is directly dependent on the amount of cooling fluid, the available radial installation space is a decisive factor influencing the achievable cooling effect of a cooling system.
  • the invention is therefore based on the object of improving the cooling effect of cooling systems, in particular for cooling electrical machines. Furthermore, the invention is based on the object of designing an electric drive unit and an electric vehicle with a cooling system, which cooling system has an improved cooling effect. Finally, the invention is based on the task of specifying a method for cooling an electric drive unit with which an improved cooling effect can be achieved.
  • the object is achieved according to the invention by a cooling system with the characteristics of claim 1, by an electric drive unit with the characteristics of claim 25, by an electric vehicle with the characteristics of claim 26 and by a method with the characteristics of claim 27 partial configurations are the subject of the respective dependent claims.
  • the invention creates a cooling system, in particular for an electric drive motor in an electrically powered vehicle, which cooling system has a cooling sleeve with a longitudinal axis and a heat conducting means, which cooling sleeve surrounds the heat conducting means in an area along the longitudinal axis, whereby between the cooling sleeve and the Heat conduction means a cooling channel is formed to conduct a cooling fluid therein, which heat conduction means for receiving a first heat source, in particular a stator of a drive electric motor in an electrically powered vehicle, is designed and intended in the area.
  • the heat conducting means is designed to make thermally conductive contact with a second heat source, in particular power electronics for a drive electric motor in an electrically powered vehicle, which is arranged along the longitudinal axis axially with respect to the first heat source.
  • the thermal conduction includes an end shield, in particular for a drive electric motor in an electrically powered vehicle, where the end shield is arranged on the longitudinal axis between the first heat source and the second heat source.
  • the invention also creates an electric drive unit, in particular for electrically powered vehicles.
  • Vehicles of this type accordingly have an electric motor which comprises a rotor, a stator, a stator carrier, power electronics and a cooling system according to the invention, the stator carrier being designed as a heat-conducting means.
  • the invention creates an electric vehicle with an electric drive unit which includes a cooling system according to the invention.
  • the invention creates a method for cooling an electric drive unit, which provides for the provision of a cooling system according to the invention, in which the cooling fluid is tempered to an inlet temperature and conveyed into the cooling channel.
  • the first heat source and the second heat source each transfer heat to the heat conducting means, which in turn transfers the heat to the cooling fluid.
  • the cooling fluid is then conveyed out of the cooling channel.
  • the cooling system according to the invention enables an improved cooling effect compared to known cooling systems. This is achieved in that the construction space, which in known cooling systems is occupied by a second heat source arranged radially to the cooling sleeve, can now be used for the formation of the cooling sleeve itself.
  • the second heat source in particular power electronics, is arranged along the longitudinal axis of the cooling sleeve, axially with respect to the first heat source, in particular a stator.
  • the heat conducting means is designed to make thermally conductive contact with both the first heat source and the second heat source and thus ensure heat dissipation.
  • the heat-conducting means comprises a bearing plate, in particular for a drive electric motor in an electrically powered vehicle, which bearing plate is arranged on the longitudinal axis between the first heat source and the second heat source.
  • a bearing plate in particular for a drive electric motor in an electrically powered vehicle, which bearing plate is arranged on the longitudinal axis between the first heat source and the second heat source.
  • Such an end shield is a known component, particularly in electric motors. It is used to hold bearings, in particular roller bearings, on which moving parts of the electric motor, in particular the rotor or an output shaft, can be positioned and mounted.
  • the applicant has succeeded in using the end shield as part of the cooling system in addition to its function as a bearing seat within the scope of its thermally conductive properties.
  • the arrangement of the end shield between the first heat source, which can be designed as a stator, and the second heat source, which can be designed as a power electronics technology, has the advantage that both the first and the second heat source via the end shield, the part the heat conduction means is able to transfer a flow of heat to the cooling fluid.
  • the end shield can be part of the heat-conducting means.
  • the cooling channel is formed by a cavity that is arranged between the cooling sleeve and the heat-conducting means.
  • the geometry of the cooling channel is determined at least partially by an inner contour of the cooling sleeve, as a result of which it can be designed in such a way that the cooling fluid can be guided along defined paths.
  • the inner contour of the cooling sleeve can have indentations (wave troughs or wave crests), grooves or grooves, which are formed lengthwise and/or transversely to the longitudinal axis of the cooling sleeve, in order to form a cooling channel in cooperation with the surface of the heat-conducting means, which accordingly also runs lengthwise and / or transverse to the longitudinal axis, preferably helically.
  • the cooling sleeve prefferably has a different, in particular shorter, overall length along its longitudinal axis than the heat-conducting means.
  • the first heat source can be arranged in a region along the longitudinal axis of the cooling sleeve, while the second heat source is not directly surrounded by the cooling sleeve.
  • the heat flow from the second heat source first flows along the heat-conducting means into an area in which the cooling sleeve is arranged, and is absorbed there by the cooling fluid and transported away.
  • the dimensions of the cooling channels can be increased, in particular in the radial direction, i.e. transversely to the longitudinal axis, and thus larger volume throughputs of the cooling fluid can be achieved. Additionally or alternatively, the required radial installation space can be reduced with the same size cooling sleeve or cooling channel, which is particularly advantageous in vehicle construction. Since the thermal conduction means is at least partially used for the thermally conductive contacting of the first heat source, there is a high degree of functional integration. In particular, special costs in the production of the cooling system according to the invention can be reduced in this way.
  • the heat-conducting means comprises a stator carrier, in particular a sleeve-shaped stator carrier, for an electric drive motor.
  • stator carrier is a known and customary part of electric motors and is used both to enclose and to support the stator.
  • the stator carrier is regularly sleeve-shaped in a metallic material and has a (circular) cylindrical outer and inner surface. The outer surface can be particularly suitable for being connected to the cooling sleeve, as a result of which the cooling channel can be formed.
  • the stator carrier can have all the essential requirements for the heat-conducting means, with which heat-conducting means can preferably be contacted in a heat-conducting manner both the first heat source and the second heat source.
  • the second heat source is arranged on a carrier plate, which carrier plate is connected mechanically, in particular detachably, preferably via screws, or with a material bond to the bearing plate, most preferably on one of the first Heat source facing away from the end shield.
  • the second heat source is arranged on a carrier plate, which carrier plate is mechanically, in particular detachably, preferably connected by screws to the bearing plate, most preferably on a side of the bearing plate facing away from the first heat source.
  • the carrier plate can be a printed circuit board or the like.
  • the second heat source is associated with advantages when assembling the cooling system, since the second heat source can be arranged on the carrier plate in an upstream assembly step, so that it can then be mounted directly on the end shield with little handling effort.
  • the support plate is made of a material with good thermal conductivity, preferably metal, in particular aluminum or copper. This facilitates the transfer of heat from the second heat source to the backing plate, from where it can easily be further dissipated.
  • the support plate is designed in a circular or circular ring shape.
  • configurations can also be implemented in which an (output) shaft of an electric motor passes through the bearing plate and the carrier plate.
  • the second heat source is connected to the carrier plate by means of a heat-conducting intermediate layer, in particular a heat-conducting paste. This further improves heat dissipation.
  • the contact surface between the second heat source and the carrier plate can be increased without the geometries of the two components having to be matched to one another in a special way.
  • the second heat source is power electronics, which includes electronic components which, due to their design, have geometries that cannot easily be adapted to external conditions.
  • the cooling effect can thus be increased without structural adjustments.
  • the end shield comprises at least one fluid-conducting cooling channel extension, which cooling channel extension is directly or indirectly fluid-conductingly connected to the cooling channel.
  • the cooling channel extension represents an additional fluid path for the cooling fluid, which can be formed entirely or partially in or on the end shield.
  • the shape and position of the cooling channel extension are not limited to a specific configuration. Rather, the cooling channel extension can be a group of individual fluid-conducting channels that are fluidly connected to the cooling channel, or a closed cavity into which the cooling fluid flows from the cooling channel, circulates there and exits again.
  • the cooling channel extension opens outwards axially on a side facing away from the first heat source. This makes it possible to conduct the cooling fluid in a targeted manner through the bearing plate into the area of the second heat source.
  • the carrier plate closes the at least one cooling channel extension.
  • the carrier plate can thus come into direct contact with the cooling fluid, as a result of which waste heat can be efficiently dissipated from the second heat source.
  • the support plate preferably closes the cooling channel extension outwards in the axial direction, ie on a side facing away from the first heat source.
  • the end shield is at least partially designed by means of forming, in particular deep-drawn, and/or by means of primary forming, in particular cast or additively manufactured.
  • steel comes into consideration here as a material. Steel can be bonded to copper or aluminum (e.g. by welding) so that there is a simple way of (sealing) the connection for the carrier plate.
  • the end shield As a formed, in particular deep-drawn component, there are advantages in terms of component weight, particularly when the end shield is designed as a sheet metal component or sheet metal part. As described above, the low component weight has a positive effect on the required cooling capacity in electrically powered vehicles.
  • Cooling channel extension can be formed in the design of the bearing plate as a cast component by means of a core during production or by a subsequent machining step in which the cooling channel extension is drilled or milled into the bearing plate. It is also possible for one or more complex spatial profiles of the cooling channel extension to be produced by an additive manufacturing process.
  • end shield as a combination of formed and primary formed components. leave that use the characteristic advantages of both types of manufacturing processes at the same time.
  • the cooling sleeve is corrugated at least in sections and is preferably formed from a metallic material, the cooling channel having at least partially a cooling channel geometry that corresponds to a corrugated geometry of the cooling sleeve.
  • the design of a corrugated cooling sleeve can be associated with a larger surface area on the outside of the cooling sleeve in comparison to a cylindrical cooling sleeve. This increases a possible cooling effect, which can be associated with a low ambient temperature in the region of the outside of the cooling sleeve.
  • the waveform can be embodied by designing the cooling sleeve as a bellows or (annular) corrugated hose. A defined deformability of the cooling sleeve can thus be implemented, in particular transversely to its longitudinal axis.
  • cooling sleeve which is designed as a bellows or (annular) corrugated hose, with variable lengths, which means that heat-conducting means can be connected under different lengths with a single design of the bellows-like cooling sleeve.
  • a cooling sleeve from thin sheet metal, relatively inexpensive and easily controllable forming processes can be used.
  • the resulting cooling sleeve is lightweight, which is particularly advantageous in vehicle construction. In electric vehicles in particular, a low weight has a positive effect on the required cooling capacity of the cooling system, since the electric drives accelerate lower masses and the electric motor therefore has to provide lower torques.
  • the cooling channel is embodied helically or in the form of a screw thread at least in sections along the longitudinal axis and/or around the longitudinal axis.
  • a helical configuration of the cooling channel is associated with the advantage that a cooling fluid can be routed both over the circumference of the heat-conducting means and over the length of the cooling sleeve.
  • the helical course of the cooling duct can have a slope which is structurally determined. Together with a nominal flow rate of the cooling fluid, the slope can be used to at least partially determine the length of time over which a certain amount of heat is introduced into the cooling fluid.
  • the pitch of the helical cooling channel can interact with the diameter of the cooling channel.
  • a helical design of the cooling channel is therefore generally associated with good adjustability of the cooling effect.
  • the cooling sleeve is materially connected to the heat-conducting means in at least one joining area, in particular in order to form the cooling channel in a sealing manner in the joining area.
  • a cohesive connection of the cooling sleeve to the heat conducting means can be effected in one or more joining areas, which can be distributed evenly or unevenly over the longitudinal axis.
  • areas with small cross-sections can be particularly suitable for being in contact with the outside of the heat-conducting agent and being soldered, glued or welded to the heat-conducting agent in these areas.
  • gas-tight and fluid-tight connection of the cooling sleeve with the heat-conducting means can be used to create separate, defined areas of the cooling channel, whereby mixing of the cooling fluid in adjacent areas and a correspondingly reduced cooling effect can be avoided.
  • the end shield has at least one axial opening, which opening is provided and designed for this purpose. forms is to make contact with the first heat source and/or the second heat source, in particular to make electrical contact, for example by means of a cable routed through the opening or the like.
  • the advantage of the axial opening for contacting the first and second heat source is high Functional integration in the end shield. In addition to its function as a power and heat-transmitting element, this also has the option of clearly and securely positioning conductors, in particular electrical conductors. This is particularly advantageous if the first and/or the second heat source are subjected to vibrations or unforeseeable relative movements relative to one another, which could damage a contact between the heat sources or could loosen their connection to the heat sources.
  • the axial opening can preferably contain seals or strain reliefs in order to achieve the advantages described to a particular extent. Furthermore, the axial opening offers the possi probability of forming the contact exclusively within a sealed interior space of the heat conducting agent. This means that electrical contacts in particular can be protected from external environmental influences, which means that the contacts can achieve a longer service life in operation.
  • the heat-conducting means has a radial opening to which the cooling channel is connected in a fluid-conducting manner.
  • the cooling fluid can be conducted from an outer area of the heat conducting means into its inner area, whereby the heat flows to be dissipated, in particular from the interior of an electrical machine, can be branched out in order to be able to cool different, spatially separate areas in this way.
  • a housing is provided which is arranged axially on the heat-conducting means to enclose the second heat source along the longitudinal direction.
  • the housing (housing) of the second heat source can be configured independently of the shape of the heat-conducting means. This can be necessary in particular if the second heat source can have different shapes or different amounts of heat are emitted depending on the design.
  • the end shield can contain a first part of the fluid channel extension, which is designed as a unit, while another part of the same Fluidka can be designed individually in the housing to be attached to enclose the second heat source.
  • Individual variants of the cooling channel extension can thus be formed by a uniform design of the end shield and an individual design of the housing. This further improves the cooling effect.
  • the bearing plate has a flange surface or another type of connec tion surface which is designed to detachably arrange the housing, in particular by screwing, on the bearing plate.
  • the housing and/or the flange surface (each) has a connection opening in order to apply the cooling fluid or another cooling fluid to an interior area of the housing.
  • a (dielectric) oil in particular is used as an additional cooling fluid.
  • This design makes it possible to conduct the cooling fluid (or the additional cooling fluid) into the interior of the housing. This creates a direct thermally conductive contacting of the second heat source arranged in the housing with the (additional) cooling fluid, whereby the cooling effect can be optimized.
  • the second heat source is surrounded by a flexible or rigid hose line or another type of line, through which the (additional) cooling fluid flows.
  • the cooling sleeve has at least one inlet or inlet area and at least one outlet or outlet area, with the inlet area being designed to conduct the cooling fluid into the cooling channel and the outlet area being designed to direct the cooling fluid out of the cooling channel derive.
  • the advantage associated with the spatial separation of the outlet area from the inlet area is that the inflowing cooling fluid, which has a lower temperature than the outflowing cooling fluid, is not heated by the latter. This increases the achievable efficiency of the cooling system.
  • the inlet or inlet area and/or the outlet or outlet area of the cooling system according to the invention is arranged in the area of the end shield and is preferably connected to the cooling channel extension in a fluid-conducting manner.
  • inlet and inlet area as well as “outlet” and “outlet area” are used synonymously here.
  • the cooling system has a heat exchanger, which heat exchanger is designed to temper the cooling fluid from a first temperature to a second temperature, wherein the first temperature essentially corresponds to an outlet temperature of the cooling fluid in the outlet area and the second temperature essentially corresponds to an inlet temperature of the cooling fluid in the inlet area.
  • the heat exchanger By configuring the heat exchanger as a component of the cooling system, it can be operated with a power control in which the cooling power provided by the heat exchanger is controlled as a function of the outlet temperature of the cooling fluid in the outlet area.
  • the heat exchanger can have a control system that is connected to a temperature sensor.
  • the temperature sensor can be designed to capture the outlet temperature and to communicate this to the control system. If the outlet temperature exceeds a predetermined limit value, the control system can conclude that the cooling capacity provided by the heat exchanger is not sufficient to dissipate the heat flows from the first heat source and the second heat source. Based on this, the cooling capacity can be controlled in the sense of a PID control or similar. If, on the other hand, the outlet temperature falls below the same or a different limit value, the efficiency of the system can be increased by regulating the heat exchanger to a lower cooling capacity.
  • the inlet area is arranged axially along the longitudinal axis at a smaller distance from the second heat source than the outlet area.
  • the cooling fluid passes through areas along the longitudinal axis in which the first heat source and the second heat source are arranged, the cooling fluid is first heated by one of the two heat sources and then by the respective other heat source.
  • the first heat source is preferably a stator and the second heat source is power electronics
  • the amounts of heat transferred are not necessarily of the same magnitude.
  • the stator can dissipate a larger amount of heat than the power electronics. If the cooling fluid is consequently heated up too much by the stator, this reduces the cooling effect of the cooling fluid in the area of the power electronics.
  • the inlet area can be arranged in the area of the second heat source, in particular the power electronics, so that the cooling fluid first flows through the area of the second heat source before it reaches the first heat source and from there to the outlet area.
  • the cooling system comprises a cooling circuit, comprising a cooling fluid for receiving and dissipating a total heat input, a fluid reservoir for storing the cooling fluid, and a line arrangement which is designed to conduct the cooling fluid in the inlet area into the cooling channel and in the To direct the outlet area from the cooling channel.
  • the design of the cooling circuit in which the cooling fluid circulates between the fluid reservoir and the cooling channel, is associated with the advantage that the cooling fluid in the cooling system can be used over the entire service life of the cooling system. It is therefore only necessary to fill the cooling circuit with the cooling fluid once, as a result of which additional costs for cooling fluid to be refilled can be dispensed with.
  • the cooling system is preferably designed with sealing elements that ensure negligible leakage of the cooling fluid, so that refilling of cooling fluid is not necessary. This makes the cooling system low-maintenance.
  • the cooling system is used in electrically driven vehicles, its components can be designed in such a way that no special requirements for its accessibility have to be taken into account.
  • the cooling system comprises a pump unit which is designed to convey the cooling fluid from the fluid reservoir to the cooling channel and/or the cooling fluid from the cooling channel into the fluid reservoir.
  • the cooling fluid can be water or a water-glycol mixture.
  • the provision of a pump unit allows a volume flow and/or mass flow of the cooling fluid into the cooling channel to be set as required. In particular, this can be advantageous in conjunction with a control system, since the pump unit can also be controlled at least partially based on the outlet temperature. The cooling effect can thus be efficiently implemented.
  • this can have a further cooling circuit (including heat exchanger, etc.) for a further cooling fluid (e.g. oil) and a further pump unit, which pump unit is designed to pump the further cooling fluid into the housing and to promote from the housing.
  • a further cooling fluid e.g. oil
  • a further pump unit which pump unit is designed to pump the further cooling fluid into the housing and to promote from the housing.
  • this further includes conveying a further cooling fluid into the housing to the second heat source and out of the housing.
  • Fig. 6 shows an electrically powered vehicle with an electrical drive unit's and a cooling system.
  • FIG. 1 shows a cooling system 1 which includes a corrugated cooling sleeve 2 which extends along a longitudinal axis 3 and encloses a sleeve-shaped stator carrier 4 of an electric motor M.
  • the cooling sleeve 2 has an essentially cylindrical basic shape and has a wall which is corrugated along the longitudinal axis.
  • the corrugation is designed in such a way that it has a slope (not marked) along the longitudinal axis 3 , as a result of which a helical space is formed which is delimited by the cooling sleeve 2 on one side.
  • the cooling sleeve is connected to the stator carrier 4 and is mechanically fastened to it, preferably by means of a thermal press fit.
  • the connection is formed by individual contact areas, which go hand in hand with the corrugated shape of the wall of the cooling sleeve.
  • the cooling sleeve 2 is molded plastically and elastically onto the outside of the stator support 4, as a result of which a circumferential cooling channel 5 is formed.
  • the connection can be materially bonded, in particular by soldering.
  • the cooling channel 5 has an inlet E, via which a cooling fluid 6 enters the cooling channel, from which it exits again via an outlet (not visible). It is within the scope of the invention that the inlet E can also function as an outlet and vice versa.
  • a stator 7 is arranged on an inner side 4i of the stator carrier 4 and is connected to the stator carrier 4 in a conductive manner.
  • the stator carrier 4 thus represents a means of heat conduction.
  • the stator 7 develops heat due to known effects in the operation of the electric motor M, which it transfers to the stator carrier 4 in a heat flow Q t via a heat-conducting connection.
  • a power electronics 8 is axially offset to the Sta tor 7 is arranged.
  • the power electronics 8 are in a thermally conductive connection with the stator carrier 4. They also develop heat during operation of the electric motor, which it transfers to the stator carrier 4 via a thermally conductive connection in a heat flow Q 2 .
  • the stator 7 thus represents a first heat source with a (waste) heat flow Q 1 and the power electronics 8 a second heat source with a (waste) heat flow Q 2 .
  • a total heat flow Q results from the sum of the heat flows Q t and Q 2 , which can be in different ratios to one another.
  • the cooling system of the electric motor is designed to dissipate the overall heat flow Q independently of the proportions of the heat flows Q t and Q 2 by the cooling fluid 6 flowing around the stator carrier 4 in a region along the longitudinal axis 3 in which both the stator 7 and the Power electronics 8 are arranged to absorb heat and transport it away.
  • the cooling channel 5 has a cooling channel geometry 9 which essentially corresponds to a geometry of the cooling sleeve 2 .
  • the cooling sleeve 2 touches the stator support 4 and has joining areas 10 at the contact points, in which it is connected to the stator support 4 in a materially bonded manner.
  • Said connection is designed as a materially bonded soldered connection, but within the scope of the invention it can also be carried out in a force-fitting manner by means of a press connection and by a combination of material and force-fitting joining methods.
  • the connection separates adjacent passages of the cooling channel 5 in a sealing or fluid-tight manner, thereby avoiding mixing of the cooling fluid 6 between the passages (so-called “crosstalk”) and optimal temperature control in the cooling system can be achieved.
  • the stator 7 is essentially sleeve-shaped and encloses a rotatably mounted rotor 13 in its interior Rolling bearing L2 mounted on a bearing plate 12 which is arranged on the B-side of the electric motor.
  • the first end shield 11 serves to form part of a housing which encloses gear components which are mechanically connected to the rotor 13 (not shown).
  • the end shields 11, 12 are preferably made of steel.
  • the second end shield 12 is arranged axially along the longitudinal axis 3 between the stator 7 and the power electronics 8 and is pressed into the stator support 4, whereby it is mechanically and thermally conductively connected to it.
  • a cover D closes the inner area of the stator carrier 4 at the end.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the cooling system 1, which, in addition to the components shown in FIG.
  • the first axial opening 14 is designed to electrically conductively connect the stator 7 and the power electronics 8 (at reference numeral 16). In the case of electric motors to be cooled, the opening 14 can thus be used to apply an AC voltage converted by the power electronics 8 to the electrical conductors of the stator 7 .
  • the axial opening 14 can be designed to be sealed in order to separate the power electronics 7 from lubricants that are used in the course of the bearing of the stator 7 .
  • the second axial opening 15 is designed to connect the power electronics 8 to the rotor 13 via a resolver (not shown here), in order in particular to form a speed control system for the electric motor.
  • the second axial opening 15 can also have a sealing design.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the cooling system 1, in which the stator carrier 4 is designed to be axially shorter and ends at the bearing plate 12.
  • the power electronics 8 is on a support plate 17 made of a material such as copper or aluminum sheet, which conducts heat well, and is surrounded instead of the cover D by an axially attached, cup-like housing 18 .
  • the housing 18 can optionally have an inlet, not shown here, and an outlet, also not shown, for a further cooling fluid 6′, preferably a dielectric oil, which is optionally used to cool the power electronics 8 can be introduced into the housing 18.
  • the reference number 6' is correspondingly placed in brackets in FIG. 3 (and in FIG. 4).
  • the support plate 17 is preferably integrally connected to the bearing plate 12, for example welded ver. According to FIG. 3, it is specially designed in the shape of a ring and, at reference number 17a, has a central opening for receiving an axial projection of the electrical machine, which is not designated in any more detail.
  • the carrier plate 17 can have (additional, in particular axial) openings for electrical connections (lines, cables) in all configurations, in particular for connecting to measuring sensors such as resolvers or the like. , which is not explicitly shown in the figures.
  • An intermediate layer (not shown), in particular heat-conducting paste, can be arranged between the carrier plate 17 and the power electronics 8 .
  • the carrier plate 17 closes recesses 12a in the end shield 12, which serve as a cooling channel extension 19 and are in fluid-conducting operative connection at reference symbol X with the interior of the cooling sleeve 2 (see FIGS. 1 and 2), so that the cooling fluid 6 reaches the Support plate 17 reaches the power electronics 8 (back TIG) to cool.
  • Reference character A shows an outlet for the cooling fluid 6 from the cooling sleeve 2 or the cooling channel extension 19 , which outlet A is located in the area of the end shield 12 . It has already been pointed out that inlet E and outlet A can also be reversed.
  • connection openings are also collectively referred to as connection openings.
  • the end shield 12 has a flange surface 20 to which the housing 18 is attached in a sealing or fluid-tight manner in the area of an angled edge, preferably screwed on. This reduces the assembly effort.
  • a screw is shown as an example.
  • another cooling fluid 6′ can optionally be introduced into the interior of the housing 18; the associated inlet or outlet is not recognizable.
  • a connection line 22 is provided for electrically contacting the power electronics 8, which is or can be connected to other electronic components (not shown).
  • the support plate 17 is circular and in turn is preferably cohesively connected to the bearing plate 12 in order to axially close the cooling channel extension 19 in the direction of the housing 18 .
  • FIG. 5 shows the cooling system 1 from FIG. 4 in a slightly different representation and without a second heat source (power electronics), so that in addition to the circular design of the carrier plate 17, the connection contacts AK1, AK2 for electrically contacting the power electronics can also be seen.
  • a second connection line (cable) 23 for the connection contact AK2 can also be seen here.
  • FIG. 6 shows an electrically driven vehicle F which (in particular for drive purposes) has an electric motor M with a cooling system 1, which cooling system 1 is connected to a cooling circuit K.
  • the cooling system 1 includes a cooling sleeve 2 aligned along a longitudinal axis 3 .
  • the electric motor M comprises a stator 7 and power electronics 8, which are arranged along the longitudinal axis 3.
  • a stator carrier 4 is arranged between the named components of the electric motor M and the cooling sleeve 2 and, in cooperation with the cooling sleeve 2, forms a cooling channel 5.
  • a coolant (cooling fluid) 6 is pumped into the cooling circuit K from a tank T by means of an electric pump P in a heat exchanger WT foer changed, in which the cooling fluid 6 is brought to a suitable nominal temperature in order to lead ERS the heat generated by the stator 7 and the power electronics 8.
  • the cooling system 1 shown corresponds to the configuration in Fi gur 1 or 2; however, it is not limited to this. In particular, a Cooling system 1 according to FIGS. 3 to 5 can be used, as shown in partial drawing b).
  • the power electronics 8 are then arranged within a housing 18 that is attached axially to the stator carrier 4, and in addition to the cooling circuit K, there is preferably a further cooling circuit K', which can be designed analogously to the cooling circuit K, in order to pump a further cooling fluid 6' into the housing 18 in, to promote the second heat source (power electronics) 8 and back out of the housing 18, as already described in detail ben.
  • Support plate and cooling channel extension are not shown in FIG. 6 for the sake of clarity.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kühlsystem (1), insbesondere für einen Antriebs-Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welches Kühlsystem eine Kühlhülse (2) mit einer Längsachse (3) und ein Wärmeleitmittel (4) aufweist, welche Kühlhülse (2) das Wärmeleitmittel (4) in einem Bereich entlang der Längsachse (3) umgibt, wodurch zwischen der Kühlhülse (2) und dem Wärmeleitmittel (4) ein Kühlkanal (5) gebildet ist, um darin ein Kühlfluid (6) zu leiten, welches Wärmeleitmittel (4) zum Aufnehmen einer ersten Wärmequelle (7), insbesondere eines Stators eines Antriebs-Elektromotors bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, in dem Bereich ausgebildet und bestimmt ist. Das Wärmeleitmittel (4) ist dazu ausgebildet, eine zweite Wärmequelle (8), insbesondere eine Leistungselektronik für einen Antriebs-Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welche entlang der Längsachse (3) axial zu der ersten Wärmequelle (7) angeordnet ist, wärmeleitend zu kontaktieren. Das Wärmeleitmittel (4) umfasst dazu weiterhin einen Lagerschild (12), welcher der Lagerschild (12) auf der Längsachse (3) zwischen der ersten Wärmequelle (7) und der zweiten Wärmequelle (8) angeordnet ist.

Description

Kühlsystem, elektrische Antriebseinheit, Elektrofahrzeug und
Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem, insbesondere für einen Antriebs-Elektro motor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welches Kühlsystem eine Kühlhülse mit einer Längsachse und ein Wärmeleitmittel aufweist, welche Kühl hülse das Wärmeleitmittel in einem Bereich entlang der Längsachse umgibt, wodurch zwischen der Kühlhülse und dem Wärmeleitmittel ein Kühlkanal gebil det ist, um darin ein Kühlfluid zu leiten, welches Wärmeleitmittel zum Aufneh men einer ersten Wärmequelle, insbesondere eines Stators eines Antriebs- Elektromotors bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, in dem Bereich ausgebildet und bestimmt ist, wobei das Wärmeleitmittel dazu ausgebildet ist, eine zweite Wärmequelle, insbesondere eine Leistungselektronik für einen An triebs-Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welche ent lang der Längsachse axial zu der ersten Wärmequelle angeordnet ist, wärmelei tend zu kontaktieren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Antriebseinheit gemäß dem An spruch 25, ein Elektrofahrzeug gemäß dem Anspruch 26 sowie ein Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit gemäß dem Anspruch 27.
Kühlsysteme der genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und dienen dazu, beim Betrieb bestimmter Vorrichtungen entstehende Wärme, die sich insbesondere in stromführenden Komponenten von Elektromotoren oder deren Peripherie ausbildet, abzuleiten und eine Beschädigung der zu kühlenden Vorrichtungen zu verhindern. Insbesondere Elektromotoren, die als Antriebs-Elektromotoren für elektrisch an getriebene Fahrzeuge einsetzbar sind, können eine Vielzahl von Wärmequellen aufweisen. Eine erste solche Wärmequelle kann ein Stator eines Elektromotors sein, der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und entlang einer Längs achse des Elektromotors angeordnet ist. Der Stator umfasst in der Regel ein Statorblechpaket und elektrische Leiter, die bei Erzeugung eines Stromflusses dazu ausgebildet sind, ein bewegtes Magnetfeld zu erzeugen. Das bewegte Magnetfeld bewirkt wiederum eine Bewegung eines Rotors, der in einem inneren Bereich des Stators angeordnet ist. Infolge des Stromflusses können sich die elektrischen Leiter sowie der Stator selbst aufheizen, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen kann. Darüber hinaus kann eine Überhitzung des Stators zu einer irreversiblen Beschädigung bis hin zu einem Totalausfall des Elektromotors führen.
Wird die erste Wärmequelle von einem Wärmeleitmittel, insbesondere einem hülsenförmigen Statorträger, wie er bei vorbekannten Elektromotoren regelmä ßig Verwendung findet, umschlossen, kann die von der ersten Wärmequelle ab gegebene Wärme über das eingangs erwähnte Wärmeleitmittel abgeführt wer den. Durch zusätzliche Anordnung einer Kühlhülse am äußeren Umfang des Wärmeleitmittels kann ein Kühlkanal ausgebildet werden, der dazu geeignet ist, ein Kühlfluid am Wärmeleitmittel zu führen und damit die Kühlwirkung zu ver stärken. Eine derartige Kühlhülse ist aus der DE 10 2018 109 420 A1 bekannt.
Weist die zu kühlende Vorrichtung weitere Wärmequellen auf, insbesondere Wechselrichter oder andere Leistungselektronik, muss auch die von diesen wei teren Wärmequellen abgegebene Wärme abgeführt werden. Ist bereits ein ers tes Kühlsystem mit einem Wärmeleitmittel und einer Kühlhülse im Bereich einer ersten Wärmequelle angeordnet, wird dies in bekannten Vorrichtungen dazu ausgenutzt, eine zweite Wärmequelle an der Außenseite der Kühlhülse anzuord nen, sodass zwei Wärmeströme auf das Kühlfluid übertragen werden. Eine der artige Anordnung ist ebenfalls aus der DE 10 2018 109 420 A1 bekannt.
Eine Anbringung der zweiten Wärmequelle am Außenumfang der Kühlhülse geht allerdings mit einer Vergrößerung des erforderlichen Bauraums in radialer Rich tung einher, welcher gerade bei Fahrzeugen häufig beschränkt ist. Dies hat zur Folge, dass in einer solchen Anordnung die Kühlhülse einen maximal zulässigen Außendurchmesser nicht überschreiten darf. Damit ist auch die Menge des ver fügbaren Kühlfluids beschränkt, die in dem Kühlkanal geführt werden kann. Da die übertragbare Wärme unmittelbar von der Menge des Kühlfluids abhängig ist, stellt der verfügbare radiale Bauraum somit eine entscheidende Einflussgröße für die erreichbare Kühlwirkung eines Kühlsystems dar.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Kühlwirkung von Kühl systemen, insbesondere zur Kühlung elektrischer Maschinen, zu verbessern. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsein- heit sowie ein Elektrofahrzeug mit einem Kühlsystem auszubilden, welches Kühlsystem eine verbesserte Kühlwirkung aufweist. Schließlich liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen einer elektrischen An triebseinheit anzugeben, mit dem eine verbesserte Kühlwirkung erreichbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kühlsystem mit den Merk malen des Anspruchs 1 , durch eine elektrische Antriebseinheit mit den Merkma len des Anspruchs 25, durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des An spruch 26 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 27. Vor teilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die Erfindung schafft ein Kühlsystem, insbesondere für einen Antriebs-Elektro motor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welches Kühlsystem eine Kühlhülse mit einer Längsachse und ein Wärmeleitmittel aufweist, welche Kühl hülse das Wärmeleitmittel in einem Bereich entlang der Längsachse umgibt, wodurch zwischen der Kühlhülse und dem Wärmeleitmittel ein Kühlkanal gebil det ist, um darin ein Kühlfluid zu leiten, welches Wärmeleitmittel zum Aufneh men einer ersten Wärmequelle, insbesondere eines Stators eines Antriebs- Elektromotors bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, in dem Bereich ausgebildet und bestimmt ist. Das Wärmeleitmittel ist dazu ausgebildet, eine zweite Wärmequelle, insbesondere eine Leistungselektronik für einen Antriebs- Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welche entlang der Längsachse axial zu der ersten Wärmequelle angeordnet ist, wärmeleitend zu kontaktieren. Das Wärmeleitmittel umfasst einen Lagerschild, insbesondere für einen Antriebs-Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wo bei der Lagerschild auf der Längsachse zwischen der ersten Wärmequelle und der zweiten Wärmequelle angeordnet ist.
Die Erfindung schafft weiterhin eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Derartige Fahrzeuge weisen entspre chend einen Elektromotor auf, der einen Rotor, einen Stator, einen Statorträger, eine Leistungselektronik und ein erfindungsgemäßes Kühlsystem umfasst, wobei der Statorträger als Wärmeleitmittel ausgebildet ist.
Ferner schafft die Erfindung ein Elektrofahrzeug mit einer elektrischen Antriebs einheit, welche ein erfindungsgemäßes Kühlsystem umfasst.
Außerdem schafft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit, welches die Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Kühlsys tems vorsieht, bei dem das Kühlfluid auf eine Zulauftemperatur temperiert und in den Kühlkanal gefördert wird. Die erste Wärmequelle sowie die zweite Wärme quelle übertragen jeweils Wärme auf das Wärmeleitmittel, welches die Wärme wiederum auf das Kühlfluid überträgt. Anschließend wird das Kühlfluid aus dem Kühlkanal gefördert.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem ermöglicht eine verbesserte Kühlwirkung ge genüber bekannten Kühlsystemen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Bau raum, der bei bekannten Kühlsystemen durch eine radial zur Kühlhülse angeord nete zweite Wärmequelle eingenommen ist, nunmehr für die Ausbildung der Kühlhülse selbst genutzt werden kann. Die zweite Wärmequelle, insbesondere eine Leistungselektronik, ist dabei entlang der Längsachse der Kühlhülse axial zur ersten Wärmequelle, insbesondere einem Stator, angeordnet. Das Wärme leitmittel ist dazu ausgebildet, sowohl die erste Wärmequelle als auch die zweite Wärmequelle wärmeleitend zu kontaktieren und so für eine Wärmeableitung zu sorgen. Dabei umfasst das Wärmeleitmittel einen Lagerschild, insbesondere für einen Antriebs-Elektromotor bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, welcher La gerschild auf der Längsachse zwischen der ersten Wärmequelle und der zweiten Wärmequelle angeordnet ist. Ein solcher Lagerschild stellt insbesondere in Elektromotoren eine bekannte Komponente dar. Er dient dazu, Lager, insbeson dere Wälzlager, zu fassen, an denen bewegliche Teile des Elektromotors, insbe sondere der Rotor bzw. eine Abtriebswelle, positioniert und gelagert werden können. In besonders vorteilhafter Weise ist es der Anmelderin gelungen, den Lagerschild neben seiner Funktion als Lagersitz im Rahmen seiner wärmeleiten- den Eigenschaften als Teil des Kühlsystems zu nutzen. Dies kann in Form einer wärmeleitenden Verbindung des Lagerschilds mit dem Statorträger erfolgen o- der indem der Lagerschild konstruktiv ausgebildete, wärmeleitende Elemente aufweist, über die der Lagerschild mit dem Wärmeleitmittel verbunden ist. Die Anordnung des Lagerschilds zwischen der ersten Wärmequelle, die als Stator ausgebildet sein kann, und der zweiten Wärmequelle, die als Leistungselektro nik ausgebildet sein kann, ist mit dem Vorteil verbunden, dass sowohl die erste als auch die zweite Wärmequelle über den Lagerschild, der Teil des Wärmeleit mittels ist, einen Wärmestrom an das Kühlfluid übertragen können. Mit anderen Worten kann der Lagerschild einen Bestandteil des Wärmeleitmittels darstellen.
Der Kühlkanal ist durch einen Hohlraum gebildet, der zwischen der Kühlhülse und dem Wärmeleitmittel angeordnet ist. Die Geometrie des Kühlkanals ist da bei zumindest teilweise durch eine Innenkontur der Kühlhülse bestimmt, wodurch diese derart ausgestaltet werden kann, um das Kühlfluid entlang defi- nierter Bahnen zu führen. Insbesondere kann die Innenkontur der Kühlhülse Vertiefungen (Wellentäler bzw. Wellenberge), Rillen oder Nuten aufweisen, die längs und/oder quer zur Längsachse der Kühlhülse ausgebildet sind, um dadurch in Zusammenwirkung mit der Oberfläche des Wärmeleitmittels einen Kühlkanal auszubilden, der dementsprechend ebenfalls längs und/oder quer zur Längsachse verläuft, vorzugsweise schraubenförmig.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Kühlhülse entlang ihrer Längsachse eine andere, insbesondere kürzere, Baulänge aufweist als das Wärmeleitmittel. Insbesondere kann lediglich die erste Wärmequelle in einem Bereich entlang der Längsachse der Kühlhülse angeordnet sein, während die zweite Wärmequelle nicht unmittelbar von der Kühlhülse umgeben ist. Der Wärmestrom der zweiten Wärmequelle fließt in diesem Fall zunächst entlang des Wärmeleitmittels in ei nen Bereich, in dem die Kühlhülse angeordnet ist, und wird dort vom Kühlfluid aufgenommen und abtransportiert.
Durch die axiale Anordnung von erster und zweiter Wärmequelle lassen sich die Abmessungen der Kühlkanäle an sich insbesondere in radialer Richtung, d.h. quer zu zur Längsachse vergrößern und somit größere Volumendurchsätze des Kühlfluids erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann bei gleich großer Kühlhülse bzw. gleich großem Kühlkanal der erforderliche radiale Bauraum verkleinert wer den, was gerade im Fahrzeugbau vorteilhaft ist. Da das Wärmeleitmittel zumin dest teilweise auch zur wärmeleitenden Kontaktierung der ersten Wärmequelle dient, liegt ein hohes Maß an Funktionsintegration vor. Damit lassen sich insbe sondere Kosten in der Herstellung des erfindungsgemäßen Kühlsystems redu zieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Wärmeleitmittel einen Statorträger, insbesondere einen hülsenförmigen Statorträger, für einen An triebs-Elektromotor.
Ein solcher Statorträger stellt einen bekannten und fachüblichen Bestandteil von Elektromotoren dar und dient sowohl der Umhausung als auch der Lagerung des Stators. Der Statorträger ist regelmäßig hülsenförmig in einem metallischen Werkstoff ausgebildet und weist eine (kreis-)zylindrische Außen- und Innenflä che auf. Die Außenfläche kann in besonderem Maße dafür geeignet sein, mit der Kühlhülse verbunden zu werden, wodurch der Kühlkanal gebildet werden kann. Damit kann der Statorträger alle wesentlichen Anforderungen an das Wär meleitmittel aufweisen, mit welchem Wärmeleitmittel bevorzugt sowohl die erste Wärmequelle als auch die zweite Wärmequelle wärmeleitend kontaktiert werden kann. Dadurch kann der Bedarf an einer weiteren Komponente zur Bildung eines Wärmeleitmittels vollständig entfallen, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys- tems kann vorgesehen sein, dass die zweite Wärmequelle an einer Trägerplatte angeordnet ist, welche Trägerplatte mechanisch, insbesondere lösbar, vorzugs weise über Schrauben, oder stoffschlüssig mit dem Lagerschild verbunden ist, höchst vorzugsweise auf einer der ersten Wärmequelle abgewandten Seite des Lagerschilds. Dies schafft eine einfache Möglichkeit der Anordnung der zweiten Wärmequelle. Diese kann schon von einer Montage auf/an der Trägerplatte montiert sein, sodass sich ein modularer Aufbau ergibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Wärmequelle an ei ner Trägerplatte angeordnet, welche Trägerplatte mechanisch, insbesondere lösbar, vorzugsweise über Schrauben, mit dem Lagerschild verbunden ist, höchstvorzugsweise auf einer der ersten Wärmequelle abgewandten Seite des Lagerschilds. Bei der Trägerplatte kann es sich um eine Leiterplatte oder dgl. handeln. Durch Anordnung der zweiten Wärmequelle an der Trägerplatte ergibt sich der Vorteil einer Funktionstrennung zwischen wärmeleitenden und mechanischen Verbindungen. Während die Trägerplatte insbesondere über Schraubverbindun gen am Lagerschild befestigt werden kann, wo dieser eine große Wandstärke aufweist, kann die zweite Wärmequelle an Positionen des Lagerschilds angeord- net sein, wo dieser hingegen nur geringe Wandstärken aufweist. Damit ergeben sich jeweils individuelle Vorteile für die mechanische und die wärmeleitende Verbindung der Wärmequelle mit dem Lagerschild. Ferner gehen mit der Anord nung der zweiten Wärmequelle auf einer Trägerplatte Vorteile bei der Montage des Kühlsystems einher, da die zweite Wärmequelle in einem vorgelagerten Montageschritt an der Trägerplatte angeordnet werden kann, um anschließend mit geringem Aufwand in der Handhabung direkt am Lagerschild montiert zu werden. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatte aus einem gut wärmeleiten den Material ausgebildet ist, vorzugsweise Metall, insbesondere Aluminium oder Kupfer. Dies erleichtert die Abgabe von Wärme von der zweiten Wärmequelle an die Trägerplatte, von wo sie leicht weiter dissipiert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatte kreisförmig oder kreisringför mig ausgebildet ist. Somit lassen sich insbesondere auch Ausgestaltungen reali sieren, bei denen eine (Abtriebs-)Welle eines Elektromotors den Lagerschild und die Trägerplatte durchsetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass die zweite Wärmequelle mittels einer wärme leitenden Zwischenschicht, insbesondere einer Wärmeleitpaste, mit der Träger platte verbunden ist. Dadurch lässt sich die Wärmeableitung noch verbessern.
Durch Einbringung einer wärmeleitenden Zwischenschicht, insbesondere in Form einer Wärmeleitpaste, kann die Kontaktfläche zwischen der zweiten Wär mequelle und Trägerplatte vergrößert werden, ohne dass die Geometrien beider Komponenten in besonderer Weise aneinander angeglichen werden müssen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei der zweiten Wärme quelle um eine Leistungselektronik handelt, die elektronische Komponenten um fasst, welche bauartbedingt Geometrien aufweisen, die nicht ohne weiteres an äußere Gegebenheiten angepasst werden können. Somit kann die Kühlwirkung ohne konstruktive Anpassungen erhöht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass der Lagerschild wenigstens einen fluidleiten den Kühlkanalfortsatz umfasst, welcher Kühlkanalfortsatz direkt oder indirekt fluidleitend mit dem Kühlkanal verbunden ist. Durch Einleiten von Kühlfluid in den Kühlkanalfortsatz lässt sich besonders gut Abwärme der zweiten Wärme quelle über den Lagerschild und ggf. über die Trägerplatte abführen. Der Kühlkanalfortsatz stellt einen zusätzlichen Fluidweg für das Kühlfluid dar, der ganz oder teilweise in dem oder an dem Lagerschild ausgebildet sein kann. Mit ihm kann der fluidleitende Bereich des Kühlsystems physisch bzw. geomet risch verlängert werden, wodurch eine größere Menge an Kühlfluid zu der ersten und zu der zweiten Wärmequelle geführt werden kann. Dadurch lässt sich die Kühlwirkung des Kühlsystems insgesamt erhöhen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass Form und Lage des Kühlkanalfortsatzes nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung beschränkt sind. Vielmehr kann es sich bei dem Kühlkanalfortsatz um eine Schar einzelner fluidleitender Kanäle han deln, die mit dem Kühlkanal fluidleitend verbunden sind, oder auch um einen ge schlossenen Hohlraum, in welchen das Kühlfluid aus dem Kühlkanal einströmt, dort zirkuliert und aus diesem wieder austritt.
In jedem Fall ist es somit möglich, auch den Lagerschild und ggf. darin oder da ran angeordnete weitere Komponenten, wie Lager, Wellen oder dg I . , gezielt zu kühlen, was im Betrieb von Vorteil sein kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass der Kühlkanalfortsatz axial auf einer von der ersten Wärmequelle abgewandten Seite nach außen öffnet. Dadurch wird es möglich, das Kühlfluid gezielt durch den Lagerschild hindurch bis in den Bereich der zweiten Wärmequelle zu führen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatte den wenigstens einen Kühl kanalfortsatz verschließt. Die Trägerplatte kann somit direkt mit dem Kühlfluid in Berührung kommen, wodurch effizient Abwärme von der zweiten Wärmequelle abführbar ist. Bevorzugt verschließt die Trägerplatte den Kühlkanalfortsatz in axialer Richtung nach außen, d.h. auf einer von der ersten Wärmequelle abge wandten Seite. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems kann vorgesehen sein, dass der Lagerschild zumindest teilweise mittels Umformung, insbesondere tiefgezogen, und/oder mittels Urformung, insbeson dere gegossen oder generativ gefertigt, ausgestaltet ist. Insbesondere Stahl kommt hierbei als Werkstoff in Betracht. Stahl kann mit Kupfer oder Aluminium stoffschlüssig (z.B. durch Schweißen) verbunden werden, sodass eine einfache Möglichkeit der (dichtenden) Anbindung für die Trägerplatte gegeben ist.
Mit der Ausbildung des Lagerschilds als umgeformte, insbesondere tiefgezo gene Komponente gehen Vorteile beim Bauteilgewicht einher, insbesondere dann, wenn der Lagerschild als Blechkomponente oder Blechbauteil ausgebildet ist. Das geringe Bauteilgewicht wirkt sich, wie weiter oben beschrieben, positiv auf die erforderliche Kühlleistung in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen aus.
Durch eine urformende Herstellung des Lagerschilds, insbesondere mittels Gussverfahren, können höhere Bauteilsteifigkeiten erreicht werden, wodurch das Kühlsystem insgesamt vorteilhafterweise nur geringfügig verformbar ausge staltet sein kann und damit insbesondere gegebenenfalls vorhandene Fügestel len, wie Schweißnähte oder Verschraubungen, nur gering belastet werden. Dar über hinaus lassen sich insbesondere durch die Verwendung von Gusskernen oder den Einsatz generativer Verfahren Hohlräume ausbilden, die sich positiv auf die erreichbare Kühlwirkung sowie das Gewicht des Lagerschilds auswirken können. Dies betrifft insbesondere die Herstellung und Ausgestaltung des oben erwähnten wenigstens einen Kühlkanalfortsatzes. Der Kühlkanalfortsatz kann in der Ausbildung des Lagerschilds als Gussbauteil mittels eines Kerns bereits während der Herstellung gebildet werden oder durch einen nachgelagerten, zer spanenden Fertigungsschritt, bei dem der Kühlkanalfortsatz in den Lagerschild gebohrt oder gefräst wird. Ebenso ist es möglich, dass ein oder mehrere kom plexe räumliche Verläufe des Kühlkanalfortsatzes durch einen generativen Her stellungsprozess erzeugt werden.
Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung, den Lagerschild als eine Kombination aus umgeformten und urgeformten Komponenten auszubilden. Damit lassen sich charakteristische Vorteile beider Herstellungsverfahrensarten gleichzeitig nutzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlhülse zumindest ab schnittsweise gewellt und vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff aus gebildet, wobei der Kühlkanal zumindest abschnittweise eine Kühlkanalgeomet rie aufweist, die einer Wellengeometrie der Kühlhülse entspricht.
Die Ausbildung einer gewellten Kühlhülse kann im Vergleich zu einer zylindrisch ausgestalteten Kühlhülse mit einer größeren Oberfläche an der Außenseite der Kühlhülse einhergehen. Damit wird ein möglicher Kühlungseffekt verstärkt, der mit einer niedrigen Umgebungstemperatur im Bereich der Außenseite der Kühl hülse einhergehen kann. Insbesondere kann die Wellenform durch eine Ausfüh rung der Kühlhülse als Balg oder (Ring-)Wellschlauch verkörpert werden. Damit lässt sich eine definierte Verformbarkeit der Kühlhülse realisieren, insbesondere quer zu ihrer Längsachse.
Darüber hinaus geht eine Kühlhülse, die als Balg oder (Ring-)Wellschlauch aus geführt ist, mit variierbaren Längen einher, wodurch Wärmeleitmittel unter schiedlicher Längen mit einer einzigen Bauform der balgartigen Kühlhülse um schlossen werden können. Für die Herstellung einer solchen Kühlhülse aus dün nem Metallblech lassen sich relativ kostengünstige und gut beherrschbare Um formverfahren nutzen. Dabei ist die resultierende Kühlhülse von leichtem Ge wicht, was gerade im Fahrzeugbau von Vorteil ist. Insbesondere bei elektrischen Fahrzeugen wirkt sich ein geringes Gewicht positiv auf die erforderliche Kühl leistung des Kühlsystems aus, da durch die elektrischen Antriebe geringere Massen beschleunigt und durch den Elektromotor somit geringere Momente be reitgestellt werden müssen. Diese gehen wiederum mit geringen Stromstärken einher, weshalb zumindest die erste Wärmequelle in Form des Stators eine ge ringere Wärme auf das Kühlsystem überträgt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Kühlkanal entlang der Längsachse und/oder um die Längsachse herum zumindest abschnittsweise wendelförmig oder schraubengangförmig ausgebildet.
Eine wendelförmige Ausgestaltung des Kühlkanals geht mit dem Vorteil einher, dass ein Kühlfluid sowohl über den Umfang des Wärmeleitmittels geleitet wer den kann, als auch über die Länge der Kühlhülse. Der wendelförmige Verlauf des Kühlkanals kann eine Steigung aufweisen, welche konstruktiv festgelegt ist. Gemeinsam mit einer nominalen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids kann über die Steigung zumindest teilweise festgelegt werden, über welche Zeitdauer ein gewisser Wärmeeintrag in das Kühlfluid erfolgt. Ferner kann die Steigung des wendelförmigen Kühlkanals in Wechselwirkung mit dem Durchmesser des Kühlkanals stehen. Eine wendelförmige Ausbildung des Kühlkanals geht somit insgesamt mit einer guten Einsteilbarkeit der Kühlwirkung einher.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlhülse stoffschlüssig in wenigstens einem Fügebereich mit dem Wärmeleitmittel verbunden, insbeson dere um den Kühlkanal in dem Fügebereich dichtend auszubilden.
Eine stoffschlüssige Verbindung der Kühlhülse mit dem Wärmeleitmittel kann in einem oder mehreren Fügebereichen erfolgen, die gleichmäßig oder ungleich mäßig über die Längsachse verteilt sein können. Im Falle einer gewellten Kühl hülse können sich insbesondere Bereiche geringer Querschnitte (Wellentäler) dazu eignen, mit der Außenseite des Wärmeleitmittels in Kontakt zu stehen und in diesen Bereichen mit dem Wärmeleitmittel verlötet, verklebt oder verschweißt werden. Dadurch lassen sich durch gas- und fluiddichte Verbindung der Kühl hülse mit dem Wärmeleitmittel definierte separate Bereiche des Kühlkanals schaffen, wodurch eine Vermengung des Kühlfluids benachbarter Bereiche und entsprechend eine verminderte Kühlwirkung vermieden werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Lagerschild wenigstens einen axialen Durchbruch auf, welcher Durchbruch dazu vorgesehen und ausge- bildet ist, die erste Wärmequelle und/oder die zweite Wärmequelle zu kontaktie ren, insbesondere elektrisch zu kontaktieren, beispielsweise mittels eines durch den Durchbruch geführten Kabels oder dgl. Der Vorteil des axialen Durchbruches zum Kontaktieren der ersten und der zwei ten Wärmequelle geht mit einer hohen Funktionsintegration im Lagerschild ein her. Dieser weist neben seiner Funktion als kraft- und wärmeübertragendes Ele ment somit auch die Möglichkeit auf, Leiter, insbesondere elektrische Leiter, eindeutig und sicher zu positionieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die erste und/oder die zweite Wärmequelle Erschütterungen oder unvorherseh baren Relativbewegungen zueinander unterworfen sind, durch die eine Kontak tierung zwischen den Wärmequellen beschädigt oder ihre Verbindung zu den Wärmequellen sich lösen könnte. Vorzugsweise kann der axiale Durchbruch Dichtungen oder Zugentlastungen enthalten, um die beschriebenen Vorteile in besonderem Maße zu erreichen. Ferner bietet der axiale Durchbruch die Mög lichkeit, die Kontaktierung ausschließlich innerhalb eines abgedichteten Innen raums des Wärmeleitmittels auszubilden. Damit lassen sich insbesondere elekt rische Kontaktierungen vor äußeren Umgebungseinflüssen schonen, wodurch die Kontaktierung eine höhere Lebensdauer im Betrieb erreichen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Wärmeleitmittel einen ra dialen Durchbruch auf, mit welchem der Kühlkanal fluidleitend verbunden ist.
Durch Ausbildung eines radialen Durchbruches kann das Kühlfluid von einem Außenbereich des Wärmeleitmittels in seinen Innenbereich geleitet werden, wodurch die abzuleitenden Wärmeströme, insbesondere aus dem Inneren einer elektrischen Maschine, verzweigt werden können, um auf diese Weise unter schiedliche, räumlich getrennte Bereiche kühlen zu können. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlsystems ist ein Gehäuse vorgesehen, das zur Umhausung der zweiten Wärmequelle entlang der Längs richtung axial an dem Wärmeleitmittel angeordnet ist. Vorteilhaft ist in dieser Ausführungsform, dass die Umhausung (das Gehäuse) der zweiten Wärmequelle losgelöst von der Gestalt des Wärmeleitmittels ausge staltet sein kann. Dies kann insbesondere dann notwendig sein, wenn die zweite Wärmequelle unterschiedliche Formen aufweisen kann oder je nach Bauform unterschiedliche Wärmemengen abgegeben werden. Um dem entgegenzuwir ken, kann der Lagerschild einen ersten Teil des Fluidkanalfortsatzes enthalten, welcher einheitlich ausgebildet ist, während ein anderer Teil desselben Fluidka nalfortsatzes jeweils individuell im anzubringenden Gehäuse zur Umhausung der zweiten Wärmequelle ausgebildet sein kann. Damit lassen sich durch eine einheitliche Gestaltung des Lagerschilds und einer individuellen Gestaltung des Gehäuses individuelle Varianten des Kühlkanalfortsatzes ausbilden. Dadurch wird die Kühlwirkung weiter verbessert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlsys tems weist der Lagerschild eine Flanschfläche oder eine andere Art von Verbin dungsfläche auf, die dazu ausgebildet ist, das Gehäuse lösbar, insbesondere durch Verschraubung, an dem Lagerschild anzuordnen.
Der Vorteil, der mit einer solchen Verbindungsfläche oder Flanschfläche einher geht, liegt in der einfachen Positionierbarkeit des Gehäuses an dem Lager schild. Damit lassen sich Fehler während der Montage beider Komponenten ver meiden und Fehlerkosten reduzieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse und/oder die Flanschfläche (jeweils) eine Anschlussöffnung auf, um einen Innenbereich des Gehäuses mit dem Kühlfluid oder einem weiteren Kühlfluid zu beaufschlagen. Wenn es sich bei der zweiten Wärmequelle um ein elektronisches Bauteil han delt, kommt als weiteres Kühlfluid insbesondere ein (dielektrisches) Öl zum Ein satz.
Diese Ausführung schafft die Möglichkeit, das Kühlfluid (oder das weitere Kühl fluid) in den Innenbereich des Gehäuses zu leiten. Dadurch wird eine direkte wärmeleitende Kontaktierung der in dem Gehäuse angeordneten zweiten Wär mequelle mit dem (weiteren) Kühlfluid ermöglicht, wodurch die Kühlwirkung opti mierbar ist. In einer möglichen Ausprägung dieser Ausführungsform ist die zweite Wärmequelle mit einer flexiblen oder starren Schlauchleitung oder einer anderen Art von Leitung umgeben, durch welche das (weitere) Kühlfluid strömt.
Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, das weitere Kühlfluid von dem Gehäuse weiter durch einen Durchbruch in dem Lagerschild in das Innere der ersten Wärmequelle (z. B. in den Bereich eines bei einem Elektromotor regelmä- ßig vorhandenen Rotors) zu leiten, um diese zusätzlich von innen zu entwär- men.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Kühlhülse mindestens ei nen Einlass oder Zulaufbereich und mindestens einen Auslass oder Auslaufbe- reich auf, wobei der Zulaufbereich dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid in den Kühlkanal zu leiten und der Auslaufbereich dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid aus dem Kühlkanal abzuleiten.
Der Vorteil, der mit der räumlichen Trennung des Auslaufbereiches vom Zulauf- bereich einhergeht, liegt darin, dass das einströmende Kühlfluid, das eine nied rigere Temperatur aufweist als das ausströmende Kühlfluid, nicht durch letzte res erwärmt wird. Damit steigt die erreichbare Effizienz des Kühlsystems.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die dem erfindungsgemäßen Kühlsystem der Einlass bzw. Zulaufbereich und/oder der Auslass bzw. Auslauf bereich im Bereich des Lagerschilds angeordnet und vorzugsweise mit dem Kühlkanalfortsatz fluidleitend verbunden ist. Die Begriff „Einlass“ und „Zulaufbe reich“ sowie „Auslass“ und „Auslaufbereich“ werden vorliegend synonym ver wendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Kühlsystem einen Wär metauscher auf, welcher Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid von einer ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur zu temperieren, wobei die erste Temperatur im Wesentlichen einer Auslauftemperatur des Kühlfluides in dem Auslaufbereich entspricht und die zweite Temperatur im Wesentlichen einer Zulauftemperatur des Kühlfluides im Zulaufbereich entspricht.
Durch Ausbildung des Wärmetauschers als Bestandteil des Kühlsystems kann dieser mit einer Leistungsregelung betrieben werden, bei der die bereitgestellte Kühlleistung des Wärmetauschers in Abhängigkeit der Auslauftemperatur des Kühlfluides im Auslaufbereich geregelt wird. Dazu kann der Wärmetauscher ein Regelsystem aufweisen, das mit einem Temperatursensor in Verbindung steht. Der Temperatursensor kann dazu ausgebildet sein, die Auslauftemperatur zu er fassen und diese an das Regelsystem zu kommunizieren. Überschreitet die Aus lauftemperatur einen vorgegebenen Grenzwert, so kann das Regelsystem dar aus schließen, dass die erbrachte Kühlleistung des Wärmetauschers nicht aus reichend ist, um die Wärmeströme der ersten Wärmequelle und der zweiten Wärmequelle abzuführen. Ausgehend davon kann die Kühlleistung im Sinne ei ner PID-Regelung o.ä. geregelt werden. Unterschreitet die Auslauftemperatur hingegen denselben oder einen anderen Grenzwert, kann die Effizienz des Sys tems gesteigert werden, indem der Wärmetauscher auf eine geringere Kühlleis tung geregelt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Zulaufbereich entlang der Längsachse axial in einem geringeren Abstand zu der zweiten Wärmequelle an geordnet als der Auslaufbereich.
Durchläuft das Kühlfluid entlang der Längsachse Bereiche, in denen die erste Wärmequelle und die zweite Wärmequelle angeordnet sind, so wird das Kühl fluid zunächst von einer der beiden Wärmequellen und anschließend von der je weils anderen Wärmequelle aufgeheizt. Im Falle von Elektromotoren, bei denen es sich bevorzugt bei der ersten Wärmequelle um einen Stator und bei der zwei ten Wärmequelle um eine Leistungselektronik handelt, sind die übertragenen Wärmemengen nicht zwangsläufig gleichen Betrags. Insbesondere kann vom Stator, aufgrund seiner Bauform und dem Kontaktbereich zum Statorträger, eine größere Wärmemenge abgegeben werden, als durch die Leistungselektronik. Wird das Kühlfluid folglich durch den Stator zu sehr aufgeheizt, mindert dies die Kühlwirkung des Kühlfluids im Bereich der Leistungselektronik. Um diesem Problem entgegenzuwirken, kann der Zulaufbereich im Bereich der zweiten Wär- mequelle, insbesondere der Leistungselektronik angeordnet sein, sodass das Kühlfluid zunächst den Bereich der zweiten Wärmequelle durchströmt, bevor es zu der ersten Wärmequelle und von dort zum Auslaufbereich gelangt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Kühlsystem einen Kühlkreislauf, umfassend ein Kühlfluid zum Aufnehmen und Ableiten eines Ge samtwärmeeintrages, einen Fluidvorratsbehälter zum Speichern des Kühlfluids, und eine Leitungsanordnung, welche dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid im Zu laufbereich in den Kühlkanal zu leiten und im Auslaufbereich aus dem Kühlkanal zu leiten.
Die Ausbildung des Kühlkreislaufs, in welchem das Kühlfluid zwischen dem Flu idvorratsbehälter und dem Kühlkanal zirkuliert, geht mit dem Vorteil einher, dass das im Kühlsystem befindliche Kühlfluid über die gesamte Lebensdauer des Kühlsystems eingesetzt werden kann. Es bedarf somit nur einer einmaligen Be- füllung des Kühlkreislaufs mit dem Kühlfluid, wodurch zusätzliche Kosten für nachzufüllendes Kühlfluid entfallen können. Vorzugsweise ist das Kühlsystem mit Dichtungselementen ausgestaltet, die eine verschwindend geringe Leckage des Kühlfluids gewährleisten, sodass kein Nachfüllen von Kühlfluid notwendig ist. Dadurch wird das Kühlsystem wartungsarm. Insbesondere bei einem Einsatz des Kühlsystems bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen können seine Kom ponenten derart ausgestaltet werden, dass keine besonderen Anforderungen an seine Zugänglichkeit berücksichtigt werden müssen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kühlsystem eine Pumpeinheit, welche dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid aus dem Fluidvorrats behälter zum Kühlkanal und/oder das Kühlfluid aus dem Kühlkanal in den Fluid vorratsbehälter zu fördern. Bei dem Kühlfluid kann es sich um Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch handeln. Entsprechend den Vorteilen eines Wärmetauschers als Bestandteil des Kühlsys tems erlaubt das Vorsehen einer Pumpeinheit, einen Volumen- und/oder Mas senstrom des Kühlfluides in den Kühlkanal bedarfsgerecht einzustellen. Insbe sondere in Zusammenwirkung mit einem Regelungssystem kann dies vorteilhaft sein, da auch die Pumpeinheit zumindest teilweise anhand der Auslauftempera tur geregelt werden kann. Damit lässt sich die Kühlwirkung effizient realisieren.
Im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlsystems kann dieses einen weiteren Kühlkreislauf (einschließlich Wärmetauscher etc.) für ein weiteres Kühlfluid (z. B. Öl) und eine weitere Pumpeinheit aufweisen, wel che Pumpeinheit dazu ausgebildet ist, das weitere Kühlfluid in das Gehäuse und aus dem Gehäuse zu fördern. Die vorstehend genannten Vorteil gelten entspre chend.
Bei einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass dieses weiterhin beinhaltet ein Fördern eines weite ren Kühlfluids in das Gehäuse zu der zweiten Wärmequelle und aus dem Ge häuse heraus.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Be schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren zu entnehmen.
Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel des Kühlsystems; und
Fig. 6 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer elektri schen Antriebseinheit und einem Kühlsystem.
Figur 1 zeigt ein Kühlsystem 1 , welches eine gewellte Kühlhülse 2 umfasst, die sich entlang einer Längsachse 3 erstreckt und einen hülsenförmigen Statorträ ger 4 eines Elektromotors M umschließt. Die Kühlhülse 2 hat eine im Wesentlichen zylindrische Grundform und weist eine Wandung auf, welche entlang der Längsachse gewellt ausgestaltet ist. Im ge zeigten Ausführungsbeispiel ist die Wellung derart ausgebildet, dass sie entlang der Längsachse 3 eine (nicht gekennzeichnete) Steigung aufweist, wodurch ein schraubengangförmiger Raum gebildet wird, der zu einer Seite von der Kühl hülse 2 begrenzt ist. Alternativ zu einer schraubengangförmigen Ausbildung des Raumes sind andere Verläufe möglich, bei denen der genannte Raum sich zu mindest teilweise entlang oder parallel zu der Längsachse der Kühlhülse er streckt. Zu einer anderen Seite steht die Kühlhülse in Verbindung mit dem Statorträger 4 und ist an diesem mechanisch befestigt, vorzugsweise durch ei nen thermischen Pressverband. Insbesondere ist die Verbindung durch einzelne Kontaktbereiche gebildet, welche mit der Wellenform der Wandung der Kühl hülse einhergehen. In den Bereichen kleiner Durchmesser ist die Kühlhülse 2 an die Außenseite des Statorträgers 4 plastisch und elastisch angeformt, wodurch ein umlaufender Kühlkanal 5 gebildet wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Verbindung stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, ausgebildet sein.
Der Kühlkanal 5 weist einen Einlass E auf, über den ein Kühlfluid 6 in den Kühl kanal eintritt, aus dem es über einen (nicht sichtbaren) Auslass wieder austritt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Einlass E auch als Auslass fungie ren kann und umgekehrt.
Auf einer Innenseite 4i des Statorträgers 4 ist ein Stator 7 angeordnet und wär meleitend mit dem Statorträger 4 verbunden. Somit stellt der Statorträger 4 ein Wärmeleitmittel dar. Der Stator 7 entwickelt aufgrund bekannter Effekte im Be trieb des Elektromotors M Wärme, welche er über eine wärmeleitende Verbin dung in einem Wärmestrom Qt an den Statorträger 4 überträgt.
Entlang der Längsachse 3 ist eine Leistungselektronik 8 axial versetzt zum Sta tor 7 angeordnet. Die Leistungselektronik 8 steht ebenso wie der Stator 7 in wärmeleitender Verbindung mit dem Statorträger 4. Auch sie entwickelt während des Betriebs des Elektromotors Wärme, welche sie über eine wärmeleitende Verbindung in einem Wärmestrom Q2 an den Statorträger 4 überträgt. Somit stellt der Stator 7 eine erste Wärmequelle mit einem (Ab-)Wärmestrom Q1 und die Leistungselektronik 8 eine zweite Wärmequelle mit einem (Ab-)Wär- mestrom Q2 dar. Ein Gesamtwärmestrom Q ergibt sich aus der Summe der Wär- meströme Qt und Q2, welche in unterschiedlichen Verhältnissen zueinander ste hen können. Das Kühlsystem des Elektromotors ist dafür ausgelegt, den Ge samtwärmestrom Q unabhängig von den Anteilen der Wärmeströme Qt und Q2 abzuführen, indem das Kühlfluid 6 den Statorträger 4 in einem Bereich entlang der Längsachse 3 umströmt, in dem sowohl der Stator 7 als auch die Leistungs- elektronik 8 angeordnet sind, um Wärme aufzunehmen und abzutransportieren.
Der Kühlkanal 5 weist eine Kühlkanalgeometrie 9 auf, die im Wesentlichen einer Geometrie der Kühlhülse 2 entspricht. In den Bereichen geringer Querschnitte, d.h. im Bereich ihrer Wellentäler berührt die Kühlhülse 2 den Statorträger 4 und weist an den Berührstellen Fügebereiche 10 auf, in welchen sie stoffschlüssig mit dem Statorträger 4 verbunden ist. Die genannte Verbindung ist als stoff schlüssige Lötverbindung ausgeführt, kann im Rahmen der Erfindung jedoch ebenso kraftschlüssig durch eine Pressverbindung sowie durch eine Kombina tion aus Stoff- und kraftschlüssigen Fügemethoden erfolgen. Durch die Verbin- düng sind benachbarte Gänge des Kühlkanals 5 dichtend bzw. fluiddicht vonei nander getrennt, wodurch eine Vermengung des Kühlfluids 6 zwischen den Gän gen (sog. „Übersprechen“) vermieden wird und eine optimale Temperaturführung im Kühlsystem erreicht werden kann. Der Stator 7 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und umschließt einen in seinem Innenraum drehbar gelagerten Rotor 13. Der Rotor 13 ist über ein ers tes Wälzlager L1 an einem Lagerschild 11 , der auf der A-Seite des Elektromo tors angeordnet ist, und über ein zweites Wälzlager L2 an einem Lagerschild 12, der auf der B-Seite des Elektromotors angeordnet ist, gelagert. Neben seiner Lagerfunktion dient der erste Lagerschild 11 dazu, einen Teil eines Gehäuses auszubilden, das Getriebekomponenten umschließt, die mechanisch mit dem Rotor 13 verbunden sind (nicht gezeigt). Die Lagerschilde 11 , 12 sind bevorzugt in Stahl ausgebildet. Der zweite Lagerschild 12 ist entlang der Längsachse 3 axial zwischen dem Sta tor 7 und der Leistungselektronik 8 angeordnet und ist in den Statorträger 4 ein gepresst, wodurch er mit diesem mechanisch und wärmeleitend in Verbindung steht. Ein Deckel D verschließt den Innenbereich des Statorträgers 4 stirnseitig.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kühlsystems 1 , welches in Er gänzung zu den in Figur 1 gezeigten Komponenten einen ersten axialen Durch bruch 14 und einen zweiten axialen Durchbruch 15 in dem Lagerschild 12 auf weist.
Der erste axiale Durchbruch 14 ist dazu ausgebildet, den Stator 7 und die Leis tungselektronik 8 elektrisch leitend zu verbinden (bei Bezugszeichen 16). Im Falle von zu kühlenden Elektromotoren kann der Durchbruch 14 somit dazu ge nutzt werden, eine von der Leistungselektronik 8 gewandelte Wechselspannung an elektrische Leiter des Stators 7 anzulegen. Der axiale Durchbruch 14 kann dichtend ausgeführt sein, um die Leistungselektronik 7 von Schmiermitteln zu trennen, die im Zuge der Lagerung des Stators 7 verwendet werden.
Der zweite axiale Durchbruch 15 ist dazu ausgebildet, die Leistungselektronik 8 über einen hier nicht gezeigten Resolver mit dem Rotor 13 zu verbinden, um insbesondere eine Drehzahlregelung für den Elektromotor auszubilden. Auch der zweite axiale Durchbruch 15 kann dichtend ausgeführt sein.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Kühlsystems 1 , bei dem der Statorträger 4 axial kürzer ausgebildet ist und am Lagerschild 12 endet. Die Leistungselektronik 8 ist auf einer Trägerplatte 17 aus einem gut wärmeleiten den Material, wie Kupfer- oder Aluminiumblech, angeordnet und anstelle des Deckels D von einem axial angebrachtes, napfartigen Gehäuse 18 umgeben.
Das Gehäuse 18 kann optional einen hier nicht gezeigten Einlass und einen ebenfalls nicht gezeigten Auslass für ein weiteres Kühlfluid 6‘ aufweisen, bevor zugt ein dielektrisches Öl, welches optional zum Kühlen der Leistungselektronik 8 in das Gehäuse 18 eingeleitet werden kann. Das Bezugszeichen 6‘ ist ent sprechend in Figur 3 (und in Figur 4) in Klammern gesetzt. Die Trägerplatte 17 ist bevorzugt mit dem Lagerschild 12 stoffschlüssig verbunden, z.B. ver schweißt. Sie ist gemäß Figur 3 speziell ringförmig ausgebildet und weist bei Bezugszeichen 17a einen zentralen Durchbruch zur Aufnahme eines nicht näher bezeichneten axialen Vorsprungs der elektrischen Maschine auf.
Grundsätzlich kann die Trägerplatte 17 bei allen Ausgestaltungen (weitere, ins besondere axiale) Durchbrüche für elektrische Verbindungen (Leitungen, Kabel) aufweisen, insbesondere zum Verbinden mit Messwertgebern, wie Resolvern o- der dgl . , was in den Figuren nicht explizit dargestellt ist.
Zwischen Trägerplatte 17 und Leistungselektronik 8 kann eine (nicht gezeigte) Zwischenschicht, insbesondere Wärmeleitpaste, angeordnet sein. Die Träger- platte 17 verschließt Ausnehmungen 12a in dem Lagerschild 12, die als Kühlka nalfortsatz 19 dienen und bei Bezugszeichen X mit dem Inneren der Kühlhülse 2 (vgl. Figuren 1 und 2) in fluidleitender Wirkverbindung stehen, sodass das Kühl fluid 6 bis an die Trägerplatte 17 gelangt, um die Leistungselektronik 8 (rücksei tig) zu entwärmen. Bei Bezugszeichen A ist ein Auslass für das Kühlfluid 6 aus der Kühlhülse 2 bzw. dem Kühlkanalfortsatz 19 dargestellt, welcher Auslass A sich im Bereich des Lagerschilds 12 befindet. Es wurde schon darauf hingewie sen, dass Einlass E und Auslass A auch vertauscht sein können.
Einlass und Auslass werden vorliegend zusammenfassend auch als Anschluss- Öffnungen bezeichnet.
Gemäß Figur 4 ist erkennbar, dass der Lagerschild 12 eine Flanschfläche 20 aufweist, an welcher das Gehäuse 18 im Bereich eines abgewinkelten Randes dichtend bzw. fluiddicht angebracht ist, vorzugsweise angeschraubt. Dies verrin- gert den Montageaufwand. Bei Bezugszeichen 21 ist eine Schraube exempla risch dargestellt. Gemäß Figur 4 kann wiederum optional ein weiteres Kühlfluid 6‘ in das Innere des Gehäuses 18 eingeleitet werden; der zugehörige Einlass bzw. Auslass ist nicht erkennbar. Zum 'elektrischen Kontaktieren der Leistungselektronik 8 ist eine Anschlussleitung 22 vorgesehen, die mit weiteren elektronischen Bauteilen (nicht gezeigt) verbunden ist oder sein kann.
Die Trägerplatte 17 ist kreisförmig ausgebildet und wiederum vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Lagerschild 12 verbunden, um den Kühlkanalfortsatz 19 axial in Richtung Gehäuse 18 zu verschließen.
Figur 5 zeigt das Kühlsystem 1 aus Figur 4 in einer etwas anderen Darstellung und ohne zweite Wärmequelle (Leistungselektronik), sodass neben der kreisför- migen Ausbildung der Trägerplatte 17 auch die Anschlusskontakte AK1 , AK2 für das elektrische Kontaktieren der Leistungselektronik erkennbar sind. Neben der bereits erwähnten Anschlussleitung (Kabel) 22 für den Anschlusskontakt AK1 ist hier auch eine zweite Anschlussleitung (Kabel) 23 für den Anschlusskontakt AK2 erkennbar.
Figur 6 zeigt in Teilabbildung a) ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug F, das (insbesondere zu Antriebszwecken) einen Elektromotor M mit einem Kühlsystem 1 aufweist, welches Kühlsystem 1 an einen Kühlkreislauf K angeschlossen ist. Das Kühlsystem 1 umfasst eine Kühlhülse 2, die entlang einer Längsachse 3 ausgerichtet ist. Der Elektromotor M umfasst einen Stator 7 und eine Leistungs elektronik 8, welche entlang der Längsachse 3 angeordnet sind. Ein Statorträger 4 ist zwischen den genannten Komponenten des Elektromotors M und der Kühl hülse 2 angeordnet und bildet in Zusammenwirkung mit der Kühlhülse 2 einen Kühlkanal 5. Ein Kühlmittel (Kühlfluid) 6 wird in dem Kühlkreislauf K aus einem Tank T mittels einer elektrischen Pumpe P in einen Wärmetauscher WT geför dert, in dem das Kühlfluid 6 auf eine geeignete Nenntemperatur gebracht wird, um die durch den Stator 7 und die Leistungselektronik 8 erzeugte Wärme abzu führen. Das gezeigte Kühlsystem 1 entspricht insoweit der Ausgestaltung in Fi gur 1 oder 2; es ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insbesondere kann auch ein Kühlsystem 1 gemäß den Figuren 3 bis 5 Verwendung finden, wie in Teilabbil dung b) gezeigt. Dann ist die Leistungselektronik 8 innerhalb eines axial an den Statorträger 4 angesetzten Gehäuses 18 angeordnet, und zusätzlich zu dem Kühlkreislauf K existiert vorzugsweise ein weiterer Kühlkreislauf K‘, der analog dem Kühlkreislauf K ausgebildet sein kann, um ein weiteres Kühlfluid 6‘ in das Gehäuse 18 hinein, zu der zweiten Wärmequelle (Leistungselektronik) 8 und wieder aus dem Gehäuse 18 heraus zu fördern, wie bereits detailliert beschrie ben. Trägerplatte und Kühlkanalfortsatz sind in Figur 6 der Übersichtlichkeit hal ber nicht dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Kühlsystem (1), insbesondere für einen Antriebs-Elektromotor (M) bei ei nem elektrisch angetriebenen Fahrzeug (F), welches Kühlsystem (1) eine Kühlhülse (2) mit einer Längsachse (3) und ein Wärmeleitmittel (4) auf weist, welche Kühlhülse (2) das Wärmeleitmittel (4) in einem Bereich ent lang der Längsachse (3) umgibt, wodurch zwischen der Kühlhülse (2) und dem Wärmeleitmittel (4) ein Kühlkanal (5) gebildet ist, um darin ein Kühl fluid (6) zu leiten, welches Wärmeleitmittel (4) zum Aufnehmen einer ers ten Wärmequelle (7), insbesondere eines Stators eines Antriebs-Elektro motors (M) bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug (F), in dem Be reich ausgebildet und bestimmt ist, wobei das Wärmeleitmittel (4) dazu ausgebildet ist, eine zweite Wärmequelle (8), insbesondere eine Leistungs elektronik für einen Antriebs-Elektromotor (M) bei einem elektrisch ange triebenen Fahrzeug (F), welche entlang der Längsachse (3) axial zu der ersten Wärmequelle (7) angeordnet ist, wärmeleitend zu kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (4) einen Lagerschild (12), insbesondere für einen An triebs-Elektromotor (M) bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug (F) umfasst, wobei der Lagerschild (12) auf der Längsachse (3) zwischen der ersten Wärmequelle (7) und der zweiten Wärmequelle (8) angeordnet ist.
2. Kühlsystem (1) nach Anspruch 1 , bei dem das Wärmeleitmittel (4) einen Statorträger, insbesondere einen hülsenförmigen Statorträger, für einen Antriebs-Elektromotor (M), umfasst.
3. Kühlsystem (1) nach Anspruch 2, bei dem der Lagerschild (12) den Stator träger axial verschließt.
4. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die zweite Wärmequelle (8) an einer Trägerplatte (17) angeordnet ist, welche Trägerplatte (17) mechanisch, insbesondere lösbar, vorzugsweise über Schrauben, oder stoffschlüssig mit dem Lagerschild (12) verbunden ist, höchst vorzugsweise auf einer der ersten Wärmequelle (7) abgewandten Seite des Lagerschilds (12).
5. Kühlsystem (1) nach Anspruch 4, bei dem die Trägerplatte (17) aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet ist, vorzugsweise Metall, insbeson dere Aluminium oder Kupfer.
6. Kühlsystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Trägerplatte (17) kreisförmig oder kreisringförmig ausgebildet ist.
7. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die zweite Wär mequelle (8) mittels einer wärmeleitenden Zwischenschicht (16), insbeson dere Wärmeleitpaste, mit der Trägerplatte (17) verbunden ist.
8. Kühlsystem (1) nach einem Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Lagerschild (12) wenigstens einen fluidleitenden Kühlkanalfortsatz (19) umfasst, wel cher Kühlkanalfortsatz (19) direkt oder indirekt fluidleitend mit dem Kühlka nal (5) verbunden ist.
9. Kühlsystem (1) nach Anspruch 8, bei dem der Kühlkanalfortsatz (19) axial auf einer von der ersten Wärmequelle (7) abgewandten Seite nach außen öffnet.
10. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und nach Anspruch 9, bei dem die Trägerplatte (17) den wenigstens einen Kühlkanalfortsatz (19) verschließt.
11. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Lagerschild (12) zumindest teilweise mittels Umformung, insbesondere tiefgezogen, und/oder mittels Urformung, insbesondere gegossen oder ge nerativ gefertigt, ausgestaltet ist.
12. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Kühlhülse (2) zumindest abschnittsweise gewellt, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, ausgebildet ist und bei dem der Kühlkanal (5) zu mindest abschnittweise eine Kühlkanalgeometrie (9) aufweist, die einer Wellengeometrie der Kühlhülse (2) entspricht.
13. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Kühlkanal (5) entlang der Längsachse (3) und/oder um die Längsachse (3) zumindest abschnittsweise wendelförmig oder schraubengangförmig aus gebildet ist.
14. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Kühlhülse (2) stoffschlüssig mit dem Wärmeleitmittel (4) verbunden ist, ins besondere um den Kühlkanal (5) in wenigstens einem Fügebereich (10) dichtend auszubilden.
15. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einem Ge häuse (18), das zur Umhausung der zweiten Wärmequelle (8) entlang der Längsrichtung (3) axial an dem Wärmeleitmittel (4) angeordnet ist.
16. Kühlsystem (1) nach Anspruch 15, bei dem der Lagerschild (12) eine Flanschfläche (20) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Gehäuse (18) lösbar, insbesondere durch Verschraubung, an dem Lagerschild (12) anzu ordnen.
17. Kühlsystem (1) nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das Gehäuse (18) und/oder die Flanschfläche (20) eine Anschlussöffnung oder einen Einlass (E‘) aufweist, um einen Innenbereich des Gehäuses (18) mit dem Kühlfluid (6) oder einem weiteren Kühlfluid (6a) zu beaufschlagen.
18. Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Kühlhülse mindestens einen Einlass oder Zulaufbereich (E) und mindes tens einen Auslass oder Auslaufbereich (A) aufweist, wobei der Zulaufbe reich (E) dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid (6) in den Kühlkanal (5) zu lei ten und der Auslaufbereich (A) dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid (6) aus dem Kühlkanal (5) zu leiten.
19. Kühlsystem (1) nach Anspruch 18, bei dem der Zulaufbereich (E) und/oder der Auslaufbereich (A) im Bereich des Lagerschilds (12) angeordnet und vorzugsweise mit dem Kühlkanalfortsatz (19) fluidleitend verbunden ist.
20. Kühlsystem (1) nach Anspruch 18 oder 19 mit einem Wärmetauscher (WT), welcher Wärmetauscher (WT) dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid (6) von einer ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur zu temperieren, wobei die erste Temperatur im Wesentlichen einer Ableittemperatur des Kühlflui des in dem Auslaufbereich (A) entspricht und die zweite Temperatur im Wesentlichen einer Zulauftemperatur des Kühlfluides in dem Zulaufbereich (E) entspricht.
21. Kühlsystem (1) nach Anspruch 20, bei dem der Zulaufbereich (E) entlang der Längsachse (3) axial in einem geringeren Abstand zu der zweiten Wär mequelle (8) angeordnet ist als der Auslaufbereich (A).
22. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 21 mit einem Kühlkreis lauf (K), umfassend ein Kühlfluid (6) zum Aufnehmen und Ableiten eines Gesamtwärmeeintrages, einen Fluidvorratsbehälter (T) zum Speichern des Kühlfluids (6), und eine Leitungsanordnung, welche dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid (6) im Zulaufbereich (E) in den Kühlkanal zu leiten und im Auslaufbereich (A) aus dem Kühlkanal (5) zu leiten.
23. Kühlsystem (1) nach Anspruch 22 mit einer Pumpeinheit (P), welche dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid (6) aus dem Fluidvorratsbehälter (T) zum Kühlkanal und/oder das Kühlfluid in den Fluidvorratsbehälter aus dem Kühlkanal zu fördern.
24. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17 und nach einem der Ansprüche 18 bis 23 mit einem weiteren Kühlkreislauf (K‘) für ein weiteres Kühlfluid (6‘) und einer weiteren Pumpeinheit, welche dazu ausgebildet ist, das weitere Kühlfluid (6‘) in das Gehäuse (18) und aus dem Gehäuse (18) zu fördern.
25. Elektrische Antriebseinheit, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahr zeuge (F), mit einem Elektromotor (M), umfassend einen Rotor (13), einen Stator (7), einen Statorträger (4) und ein Kühlsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Statorträger (4) als das Wärmeleit mittel ausgebildet ist.
26. Elektrofahrzeug (F) mit einer elektrischen Antriebseinheit nach Anspruch 25.
27. Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Kühlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24; b) Temperieren des Kühlfluids (6) auf eine Zulauftemperatur; c) Fördern des Kühlfluids (6) in den Kühlkanal (5); d) Übertragen von Wärme einer ersten Wärmequelle (7) und einer zwei ten Wärmequelle (8) auf ein Wärmeleitmittel (4); e) Übertragen von Wärme von dem Wärmeleitmittel (4) auf das Kühlfluid
(6) ; f) Fördern des Kühlfluids (6) aus dem Kühlkanal (5).
28. Verfahren nach Anspruch 27 bei Rückbezug auf einen der Ansprüche 15 bis 17, weiter beinhaltend: g) Fördern eines weiteren Kühlfluids (6‘) in das Gehäuse (18) zu der zweiten Wärmequelle (8) und aus dem Gehäuse (18) heraus.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023005064A1 (de) * 2023-12-08 2025-06-12 Mercedes-Benz Group AG Antriebsmaschine sowie Verfahren
DE102023005062A1 (de) * 2023-12-08 2025-06-12 Mercedes-Benz Group AG Antriebsmaschine sowie Verfahren

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739204A (en) * 1986-01-30 1988-04-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Liquid cooled a.c. vehicle generator
US6992409B2 (en) * 2002-03-15 2006-01-31 Denso Corporation Liquid-cooled rotary electric machine integrated with an inverter
US20100006264A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-14 Johnson Controls Technology Company Motor cooling applications
US20160276895A1 (en) * 2013-12-16 2016-09-22 Mitsubishi Electric Corporation Mechanically and electrically integrated driving apparatus and manufacturing method therefor
DE102015105377A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Elektromotor mit verbesserter Kühlung
DE102018109420A1 (de) 2017-07-31 2019-01-31 Witzenmann Gmbh Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls
DE102018121203A1 (de) * 2018-08-30 2020-03-05 Thyssenkrupp Ag Kühlvorrichtung, Motorgehäuse und Motoreinheit
EP3723246A1 (de) * 2019-04-12 2020-10-14 Witzenmann GmbH Temperiervorrichtung für ein elektromodul und elektromodul mit einer solchen temperiervorrichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7210304B2 (en) 2005-02-09 2007-05-01 General Motors Corporation Cooling arrangements for integrated electric motor-inverters
JP5370928B2 (ja) 2010-01-14 2013-12-18 株式会社安川電機 モータ、およびそれを備える車両
DE102014102632A1 (de) 2013-03-04 2014-09-04 Remy Technologies Llc Flüssigkeitsgekühlte rotierende elektrische Maschine mit Kühlmantel mit bidirektionalem Strom
US20140265743A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Remy Technologies, Llc Power electronics spring loaded between cover and housing
DE102019133363A1 (de) 2019-12-06 2021-06-10 Witzenmann Gmbh Kühlsystem, elektrische Antriebseinheit, Elektrofahrzeug und Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739204A (en) * 1986-01-30 1988-04-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Liquid cooled a.c. vehicle generator
US6992409B2 (en) * 2002-03-15 2006-01-31 Denso Corporation Liquid-cooled rotary electric machine integrated with an inverter
US20100006264A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-14 Johnson Controls Technology Company Motor cooling applications
US20160276895A1 (en) * 2013-12-16 2016-09-22 Mitsubishi Electric Corporation Mechanically and electrically integrated driving apparatus and manufacturing method therefor
DE102015105377A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Elektromotor mit verbesserter Kühlung
DE102018109420A1 (de) 2017-07-31 2019-01-31 Witzenmann Gmbh Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls
DE102018121203A1 (de) * 2018-08-30 2020-03-05 Thyssenkrupp Ag Kühlvorrichtung, Motorgehäuse und Motoreinheit
EP3723246A1 (de) * 2019-04-12 2020-10-14 Witzenmann GmbH Temperiervorrichtung für ein elektromodul und elektromodul mit einer solchen temperiervorrichtung

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