DE-102024132346-A1 - Elektrische Maschine mit verbessertem Statorkühlsystem und Antriebssystem, Fahrzeug und Betriebsverfahren dafür

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (1) offenbart, die ein Maschinengehäuse (2), einen im Maschinengehäuse (2) angeordneten Stator (6) und einen relativ zum Stator (6) drehbar angeordneten Rotor (9) umfasst. Das Maschinengehäuse (2) umfasst einen Kühlkanal (14) für ein flüssiges Kühlmittel im Bereich des Stators (6) und eine oder mehrere Kühlrippen (15) im Bereich des Kühlkanals (14), die vom Stator (6) wegreichen. Darüber hinaus werden ein Antriebssystem (18a, 18b) mit einer solchen elektrischen Maschine (1), ein Fahrzeug (19) mit einer solchen elektrischen Maschine (1) oder einem Antriebssystem (18a, 18b) und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrischen Maschine (1) oder eines Antriebssystems (18a, 18b) offenbart.

Inventors

• Alessandro Cerioli

Assignees

• VALEO EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (8)

1. Elektrische Maschine (1), umfassend: - ein Maschinengehäuse (2), - einen im Maschinengehäuse (2) angeordneten Stator (6), - einen relativ zum Stator (6) drehbar angeordneten Rotor (9), - wobei das Maschinengehäuse (2) einen Kühlkanal (14) für ein flüssiges Kühlmittel im Bereich des Stators (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass das Maschinengehäuse (2) im Bereich des Kühlkanals (14) eine oder mehrere vom Stator (6) wegreichende Kühlrippen (15) umfasst
2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Kühlkanal (14) zumindest teilweise in der einen oder den mehreren Kühlrippen (15) angeordnet ist.
3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch ein Rotorkühlsystem zur Kühlung des Rotors (9), das hydraulisch mit dem Kühlkanal (14) verbunden ist.
4. Antriebssystem (18a, 18b), umfassend eine elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch - einen Wärmetauscher (16), der hydraulisch mit dem Kühlkanal (14) verbunden ist, - eine Pumpe (17), die hydraulisch mit dem Kühlkanal (14) verbunden ist, - ein Getriebe (20), das mit dem Elektromotor (1) gekoppelt ist, wobei das Getriebe (20) ein Getriebekühlsystem zum Kühlen des Getriebes (20) umfasst, das hydraulisch mit dem Kühlkanal (14) verbunden ist, und/oder - einen Wechselrichter (23), der elektrisch mit dem Elektromotor (1) verbunden ist und der zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors (1) ausgelegt ist, wobei der Wechselrichter (23) ein Wechselrichterkühlsystem zur Kühlung des Wechselrichters (23) umfasst, das hydraulisch mit dem Kühlkanal (14) verbunden ist.
5. Antriebssystem (18a, 18b) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlmittel wasserbasiert oder ölbasiert ist.
6. Fahrzeug (19) mit einer elektrischen Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einem Antriebssystem (18a, 18b) nach Anspruch 4 oder 5 , wobei die elektrische Maschine (1) bzw. das Antriebssystem (18a, 18b) zum Vortrieb des Fahrzeugs (19) vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eines Antriebssystems (18a, 18b) nach Anspruch 4 oder 5 , wobei das Kühlmittel durch den Kühlkanal (14) in dem Maschinengehäuse (2) strömt.
8. Verfahren nach Anspruch 7 zum Betreiben eines Antriebssystems (18a, 18b) nach Anspruch 4 oder 5 , wobei das Kühlmittel zusätzlich den Wärmetauscher (16), die Pumpe (17), das Getriebe (20) und/oder den Wechselrichter (23) durchströmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, die ein Maschinengehäuse, einen im Maschinengehäuse angeordneten Stator und einen relativ zum Stator drehbar angeordneten Rotor umfasst, wobei das Maschinengehäuse im Bereich des Stators einen Kühlkanal für ein flüssiges Kühlmittel umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebssystem, das eine elektrische Maschine der vorstehend genannten Art, einen optionalen Wärmetauscher, eine optionale Pumpe, ein optionales Getriebe und/oder einen optionalen Wechselrichter umfasst. Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Antriebssystem, wobei die elektrische Maschine bzw. das Antriebssystem zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrischen Maschine bzw. eines solchen Antriebssystems. STAND DER TECHNIK Eine elektrische Maschine, ein Antriebssystem, ein Fahrzeug und ein Betriebsverfahren der vorstehend genannten Art sind allgemein bekannt. Während des Betriebs kann der Stator der elektrischen Maschine durch ein den Kühlkanal im Maschinengehäuse durchströmendes Kühlmittel gekühlt werden. Das Kühlmittel wird dann in einem externen Wärmetauscher abgekühlt, wobei die Kühlleistung des Wärmetauschers an die Wärmeabfuhr im Stator angepasst werden muss. Dadurch ist der Wärmetauscher vergleichsweise groß. Ferner wird das Kühlmittel häufig zur Kühlung weiterer Komponenten in einer elektrischen Maschine, in einem Antriebssystem oder in einem Fahrzeug verwendet. Sind diese Komponenten dem Kühlkanal im Maschinengehäuse hydraulisch nachgeschaltet, so ist das Kühlmittel bereits erwärmt, wenn es die genannten Komponenten erreicht. Dies verringert einerseits die Kühlleistung des Kühlmittels und führt andererseits zu einer Abhängigkeit von der Belastung des Stators, da das Kühlmittel umso stärker erwärmt ist, wenn es die nachgeschalteten Komponenten erreicht, je mehr Wärme der Stator abführt. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte elektrische Maschine, ein verbessertes Antriebssystem, ein verbessertes Fahrzeug und ein verbessertes Betriebsverfahren bereitzustellen. Insbesondere soll eine Größe eines externen Wärmetauschers im Vergleich zu Lösungen des Stands der Technik verringert werden. Ferner soll insbesondere eine Kühlleistung des Kühlmittels stromabwärts des Kühlkanals im Maschinengehäuse verbessert werden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine gemäß dem einleitenden Absatz gelöst, wobei das Maschinengehäuse in dem Bereich des vom Stator wegreichenden Kühlkanals eine oder mehrere Kühlrippen aufweist. Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Antriebssystem gemäß dem einleitenden Absatz gelöst,- wobei der optionale Wärmetauscher hydraulisch mit dem Kühlkanal verbunden ist,- wobei die optionale Pumpe hydraulisch mit dem Kühlkanal verbunden ist,- wobei das optionale Getriebe mit dem Elektromotor gekoppelt ist und wobei das Getriebe ein Getriebekühlsystem zum Kühlen des Getriebes umfasst, das hydraulisch mit dem Kühlkanal verbunden ist, und/oder- wobei der optionale Wechselrichter elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist und dazu ausgelegt ist, den Elektromotor zu versorgen und zu steuern, und wobei der Wechselrichter ein Wechselrichterkühlsystem zur Kühlung des Wechselrichters umfasst, das hydraulisch mit dem Kühlkanal verbunden ist. Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Fahrzeug gelöst, wie im einleitenden Absatz offenbart, wobei das Fahrzeug ein Antriebssystem der genannten Art umfasst, wobei die elektrische Maschine oder das Antriebssystem zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist. Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine oder eines Antriebssystems der offenbarten Art gelöst, bei dem das Kühlmittel den Kühlkanal im Maschinengehäuse durchströmt. Für den Fall, dass das Antriebssystem eine oder mehrere der genannten optionalen Komponenten umfasst, strömt das Kühlmittel zusätzlich durch den Wärmetauscher, die Pumpe, das Getriebe und/oder den Wechselrichter. Durch Verwendung der vorgeschlagenen Maßnahmen wird der Stator durch das Kühlmittel und gleichzeitig auch durch die Kühlrippen gekühlt. Dadurch wird das Kühlmittel im Vergleich zu Lösungen ohne Kühlrippen weniger stark erwärmt, d.h. der Wärmetauscher kann kleiner ausgeführt werden, was eine kompakte Bauweise unterstützt. Des Weiteren wird eine Kühlleistung des Kühlmittels stromabwärts des Kühlkanals im Maschinengehäuse verbessert. In gewisser Weise kann das Statorgehäuse als eine Art Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher angesehen werden. Um die beanspruchte Wirkung zu unterstützen und sogar zu erhöhen, kann der Kühlkanal zumindest teilweise in der einen oder den mehreren Kühlrippen angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine ein Rotorkühlsystem zur Kühlung des Rotors umfassen, das hydraulisch mit dem Kühlkanal