BE1027048B1

BE1027048B1 - ELECTRICAL DRIVE UNIT AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF

Info

Publication number: BE1027048B1
Application number: BE20195089A
Authority: BE
Inventors: Der Vecht Jan-Willem Van; Alexander Schäfer
Original assignee: Punch Powertrain Nv
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-09-10
Also published as: EP3925058A1; WO2020165261A1; BE1027048A1; CN113661639A

Abstract

Een elektrische aandrijfeenheid (1) is verschaft die een dragerlichaam (5), een motorbehuizing (20) met elektromotor (2) en een elektronische module behuizing (30) met een vermogenselektronica module (3) omvat. Deze componenten kunnen onafhankelijk van elkaar vervaardigd en gemakkelijk geassembleerd worden. Bij de montage wordt een gemeenschappelijk koelkanaal gevormd voor de elektromotor (2) en de vermogenselektronica module (3).An electrical drive unit (1) is provided comprising a support body (5), a motor housing (20) with an electric motor (2) and an electronic module housing (30) with a power electronics module (3). These components can be manufactured independently of each other and easily assembled. During installation, a common cooling channel is formed for the electric motor (2) and the power electronics module (3).

Description

Elektrische aandrijfeenheid en werkwijze voor de vervaardiging daarvanElectric drive unit and method for its manufacture

ACHTERGROND Gebied van de uitvinding De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektrische aandrijfeenheid.BACKGROUND Field of the Invention The present invention relates to an electric drive unit.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische aandrijfeenheid. Gerelateerde technologie US 5.585.681 beschrijft een elektrische aandrijfeenheid voor een elektromotorwagen die een elektromotor omvat, een behuizing voor de elektromotor, een besturingsbehuizing met daarin opgenomen elektronische bedieningselementen voor de elektromotor en een koelcircuit voor de elektromotor en de elektronische motor controles. Het regelhuis heeft een bodem die zich boven op de motorbehuizing bevindt. Het koelcircuit met een koelfluïdum die daardoorheen stroomt, heeft een eerste gedeelte dat de bodem van het regelhuis afkoelt en een tweede gedeelte dat de motorbehuizing koelt. Het eerste en tweede deel van het koelcircuit zijn in serie verbonden zodat het koelfluïdum door het eerste gedeelte van het koelcircuit passeert om het regelhuis te koelen voordat het door het tweede deel van het koelcircuit wordt gevoerd om de motorbehuizing te koelen. De elektrische aandrijfeenheid kan worden samengesteld uit de verschillende componenten, zodat deze componenten onafhankelijk van elkaar kunnen worden vervaardigd, hetgeen een flexibel en efficiënt productieproces mogelijk maakt.The present invention further relates to a method of manufacturing an electric drive unit. Related Technology US 5,585,681 describes an electric drive unit for an electric motor vehicle comprising an electric motor, an electric motor housing, a control housing incorporating electronic controls for the electric motor and a cooling circuit for the electric motor and electronic motor controls. The control housing has a bottom located on top of the motor housing. The cooling circuit with a cooling fluid flowing therethrough has a first portion that cools the bottom of the control housing and a second portion that cools the motor housing. The first and second parts of the cooling circuit are connected in series so that the cooling fluid passes through the first part of the cooling circuit to cool the control housing before passing through the second part of the cooling circuit to cool the motor housing. The electric drive unit can be assembled from the different components, so that these components can be manufactured independently of each other, allowing a flexible and efficient production process.

SAMENVATTING Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een verbeterde elektrische aandrijfeenheid te verschaffen, die ook kan worden vervaardigddoor assemblage uit componenten, ten minste omvattende de elektromotor als een eerste component en de elektronische module als een tweede component, en waarbij de constructie van het koelkanaal is vereenvoudigd.SUMMARY It is an object of the present invention to provide an improved electric drive unit, which can also be manufactured by assembly from components, at least comprising the electric motor as a first component and the electronic module as a second component, and wherein the construction of the cooling channel is simplified.

In overeenstemming hiermee is een elektrische aandrijfeenheid verschaft die een dragerlichaam, een motorbehuizing die een elektromotor herbergt, een elektronische module behuizing die een vermogenselektronica module herbergt en een gemeenschappelijk koelsysteem voor het koelen van de elektromotor en de vermogenselektronica module met een koelfluïdum.Accordingly, an electrical drive unit is provided which includes a support body, a motor housing housing an electric motor, an electronic module housing housing a power electronics module, and a common cooling system for cooling the electric motor and the power electronics module with a cooling fluid.

Het dragerlichaam heeft een wand met een binnenoppervlak dat een holte definieert die zich uitstrekt in een axiale richting.The support body has a wall with an inner surface defining a cavity extending in an axial direction.

Een deel van een buitenoppervlak van de wand vormt een montageoppervlak dat zich uitstrekt in de axiale richting.Part of an outer surface of the wall forms a mounting surface that extends in the axial direction.

De motorbehuizing die de elektromotor herbergt, is in de holte aangebracht.The motor housing that houses the electric motor is mounted in the cavity.

De elektromotor heeft een motoras die zich uitstrekt in de axiale richting die wordt bepaald door de holte.The electric motor has a motor shaft that extends in the axial direction defined by the cavity.

De motorbehuizing omvat een omtrekswand die zich langs de motoras uitstrekt om de elektromotor langs de omtrek te omgeven.The motor housing includes a peripheral wall that extends along the motor shaft to circumferentially surround the electric motor.

De elektronische module behuizing 1s op het montageoppervlak aangebracht.The electronic module housing 1s mounted on the mounting surface.

De elektronische module behuizing omvat een warmtegeleidende drager voor het dragen van een of meer elementen van de vermogenselektronica module.The electronic module housing includes a thermally conductive carrier for supporting one or more elements of the power electronics module.

De daarin opgenomen vermogenselektronica module is elektrisch verbonden met de elektromotor om elektrische stuursignalen te verschaffen voor het aandrijven van de motor.The power electronics module contained therein is electrically connected to the electric motor to provide electrical control signals for driving the motor.

Het gemeenschappelijke koelsysteem voor het koelen van de elektromotor en de vermogenselektronica module omvat een koelkanaal met een koelfluïdumingang en een koelfluidumutgang en wordt gevormd door een ruimte tussen een buitenoppervlak van de omtrekswand van de motorbehuizing en het binnenoppervlak bepalend voor de holte in het dragerlichaam.The common cooling system for cooling the electric motor and the power electronics module comprises a cooling channel with a cooling fluid inlet and a cooling fluid outlet and is formed by a space between an outer surface of the peripheral wall of the motor housing and the inner surface defining the cavity in the support body.

De elektrische aandrijfeenheid zoals hierin geclaimd heeft als kenmerk dat het montageoppervlak één of meer openingen in de richting van het koelkanaal definieert en dat de warmtegeleidende drager is voorzien van uitsteeksels die zich uitstrekken door de een of meer openingen zodat het koelfluïdum warmte kan overbrengen van de vermogenselektronica module naar het koelfluïdum. Zoals in meer detail uiteengezet in de beschrijving van uitvoeringsvormen, laat de opstelling verschillende opties toe om de relatieve bijdrage van de warmtestroom van de elektromotor naar het koelfluïdum en van de vermogenselektronica module naar het koelfluïidum te regelen. Daarmee kan de inrichting snel worden aangepast aan andere veranderingen in het ontwerp die zouden kunnen resulteren in verschillende koelvereisten, zoals bijvoorbeeld in het ontwerp van de elektromotor of in het ontwerp van de vermogenselektronica module.The electrical drive unit as claimed herein is characterized in that the mounting surface defines one or more openings in the direction of the cooling channel and that the thermally conductive support has protrusions extending through the one or more openings so that the cooling fluid can transfer heat from the power electronics module to the cooling fluid. As set forth in more detail in the description of embodiments, the arrangement allows various options to control the relative contribution of the heat flow from the electric motor to the cooling fluid and from the power electronics module to the cooling fluid. This allows the device to be quickly adapted to other changes in the design that could result in different cooling requirements, such as for instance in the design of the electric motor or in the design of the power electronics module.

In een uitvoeringsvorm omvatten de openingen instroomopeningen en uitstroomopeningen die door een brug van elkaar zijn gescheiden en waarbij de uitstroomopeningen stroomafwaarts ten opzichte van die instroomopeningen stroom zijn aangebracht. De dimensionering van de brug maakt een verdere regeling van de verdeling van de stroom van koelfluïdum voor het koelen van de motor en voor het koelen van de vermogenselektronica module mogelijk. Als alternatief of bijkomend kan de omtrekswand van de motorbehuizing zijn voorzien van een zich axiaal uitstrekkende, naar buiten uitstekende ribbe die het koelfluïdum dwingt meer naar de vermogenselektronica module toe te stromen afhankelijk van de hoogte van de ribbe.In one embodiment, the openings comprise inflow openings and outflow openings which are separated from each other by a bridge and wherein the outflow openings are arranged downstream of said inflow openings. The sizing of the bridge allows further control of the cooling fluid flow distribution for cooling the motor and for cooling the power electronics module. Alternatively or additionally, the peripheral wall of the motor housing may be provided with an axially extending outwardly projecting rib which forces the cooling fluid to flow more towards the power electronics module depending on the height of the rib.

In een uitvoeringsvorm omvat het koelkanaal een eerste axiaal kanaal dat zich uitstrekt in de axiale richting vanaf de invoer voor koelfluïdum en een tweede axiaal kanaal dat zich uitstrekt in de axiale richting vanaf de koelfluïdumuitgang. Daarmee kan het koelkanaaleenvoudig worden gekoppeld aan een koelfluïdumbronaansluiting en een koelfluïdumafvoeraansluiting. In een uitvoeringsvorm zijn het eerste axiale kanaal en het tweede axiale kanaal gevormd als een respectieve groef in de binnenwand van de holte. De axiale kanalen, die zijn uitgelijnd met de richting bepaald door de holte, kunnen relatief gemakkelijk in de wand van de drager worden verschaft. Daarmee hoeven ze niet in de wand van de motorbehuizing te worden aangebracht, wat de vervaardiging van de laatste component vereenvoudigt.In one embodiment, the cooling channel includes a first axial channel extending in the axial direction from the cooling fluid inlet and a second axial channel extending in the axial direction from the cooling fluid outlet. The cooling channel can thus be easily coupled to a cooling fluid source connection and a cooling fluid discharge connection. In one embodiment, the first axial channel and the second axial channel are formed as a respective groove in the inner wall of the cavity. The axial channels, which are aligned with the direction defined by the cavity, can be relatively easily provided in the wall of the support. This means that they do not have to be placed in the wall of the motor housing, which simplifies the manufacture of the last component.

In een uitvoeringsvorm neemt een dwarsdoorsnede van het eerste axiale kanaal af in een richting weg van de koelfluïdumingang en neemt een dwarsdoorsnede van het tweede axiale kanaal af in een richting weg van de koelfluïdumuitgang. Dit draagt bij tot een homogene verdeling van de stroom van koelfluïdum.In one embodiment, a cross section of the first axial channel decreases in a direction away from the cooling fluid entrance and a cross section of the second axial channel decreases in a direction away from the cooling fluid exit. This contributes to a homogeneous distribution of the cooling fluid flow.

In een uitvoeringsvorm omvat het koelkanaal een aantal tangentiële kanalen, die in axiale richting ten opzichte van elkaar zijn geplaatst en die zich uitstrekken van het eerste axiale kanaal naar het tweede axiale kanaal. De configuratie van tangentiële kanalen verbetert de koeling.In one embodiment, the cooling channel comprises a plurality of tangential channels disposed axially with respect to each other and extending from the first axial channel to the second axial channel. The configuration of tangential channels improves cooling.

In een uitvoeringsvorm worden de tangentiële kanalen gevormd door respectieve tangentiële groeven in het buitenoppervlak van de omtrekswand. Dit vereenvoudigt het productieproces van de drager.In one embodiment, the tangential channels are formed by respective tangential grooves in the outer surface of the circumferential wall. This simplifies the carrier production process.

In een uitvoeringsvorm is een afstand tussen de invoer van koelfluïdum en het montageoppervlak korter dan een afstand tussen de uitvoer van koelfluïdum en het montageoppervlak. Daarmee kan worden bereikt dat een relatief groot deel van de koelcapaciteit van het koelsysteem is bestemd voor de vermogenselektronica module.In one embodiment, a distance between the cooling fluid inlet and the mounting surface is shorter than a distance between the cooling fluid outlet and the mounting surface. In this way it can be achieved that a relatively large part of the cooling capacity of the cooling system is intended for the power electronics module.

Volgens een tweede aspect wordt een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische aandrijfeenheid verschaft. De methode omvat de volgende stappen.In a second aspect, a method of manufacturing an electric drive unit is provided. The method includes the following steps.

Een draaglichaam wordt verschaft dat een wand heeft met een binnenoppervlak dat een holte definieert die zich uitstrekt in een axiale richting. Het dragerlichaam heeft verder een montageoppervlak, dat een deel is van een buitenoppervlak van de wand en dat zich uitstrekt in de 5 axiale richting. Het dragerlichaam heeft verder een invoer voor koelfluïdum, en een uitgang voor koelfluïdum die in verbinding staat met de holte.A support body is provided which has a wall with an inner surface defining a cavity extending in an axial direction. The carrier body further has a mounting surface, which is part of an outer surface of the wall and which extends in the axial direction. The support body further has a cooling fluid inlet and a cooling fluid outlet communicating with the cavity.

Een motorbehuizing wordt voorzien die een elektromotor met een motoras herbergt, en de motorbehuizing omvat een omtrekswand, met een buitenoppervlak, die zich langs de motoras uitstrekt om de elektromotor langs de omtrek te omgeven.A motor housing is provided which houses an electric motor with a motor shaft, and the motor housing includes a peripheral wall, with an outer surface, extending along the motor shaft to circumferentially surround the electric motor.

Een elektronische module behuizing wordt verschaft die een warmtegeleidende drager omvat voor het dragen van een of meer elementen van een vermogenselektronica module die is ondergebracht in de elektronische module behuizing en die elektrische aandrijfsignalen voor het aandrijven van de motor moet leveren.An electronic module housing is provided which includes a thermally conductive carrier for supporting one or more elements of a power electronics module housed in the electronic module housing and which is to provide electrical drive signals for driving the motor.

De motorbehuizing wordt ingebracht in de holte van het dragerlichaam, met de motoras uitgelijnd met de axiale richting van de holte. Daarmee wordt een tussenruimte vrijgelaten die een koelkanaal vormt tussen het butenoppervlak van de motorbehuizing en het binnenoppervlak van de holte. Het koelkanaal staat in verbinding met de koelfluïdumingang en de koelfluïidumuitgang om een stroom koelfluidum vanuit de koelfluïidumingang via het koelkanaal naar de koelfluidumuitgang in een koelsysteem toe te staan.The motor housing is inserted into the cavity of the support body, with the motor shaft aligned with the axial direction of the cavity. This leaves a gap that forms a cooling channel between the motor housing surface and the inner surface of the cavity. The cooling channel communicates with the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet to allow a flow of cooling fluid from the cooling fluid inlet through the cooling channel to the cooling fluid outlet in a cooling system.

De elektronische module behuizing wordt met zijn warmtegeleidende drager op het montageoppervlak van het dragerlichaam gemonteerd en de elektrische vermogensmodule daarin wordt elektrisch verbonden met de elektromotor.The electronic module housing is mounted with its heat-conducting carrier on the mounting surface of the carrier body and the electric power module therein is electrically connected to the electric motor.

Het montageoppervlak voor de vermogenselektronica module definieert één of meer openingen in de richting van het koelkanaal en de warmtegeleidende drager is voorzien van uitsteeksels die zich uitstrekkendoor de een of meer openingen om het mogelijk te maken dat het koelfluïdum warmte overdraagt van de vermogenselektronica module naar het koelfluïdum. Daarmee is de methode een efficiënte manier om de elektrische aandrijfeenheid te vervaardigen doordat de samenstellende componenten ervan onafhankelijk van elkaar kunnen worden vervaardigd en in een laatste productiefase kunnen worden geassembleerd.The mounting surface for the power electronics module defines one or more openings in the direction of the cooling channel and the thermally conductive carrier is provided with protrusions extending through the one or more openings to allow the cooling fluid to transfer heat from the power electronics module to the cooling fluid . Thus, the method is an efficient way of manufacturing the electric drive unit in that its constituent components can be manufactured independently of each other and assembled in a final production stage.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze heeft de motorbehuizing elektrische contacten die zodanig zijn gericht dat deze in radiale richting naar het montageoppervlak wijzen en heeft de elektronische module behuizing complementaire contacten die zijn ontworpen om radiaal naar binnen gericht te zijn en samen te werken met de elektrische contacten van de motorbehuizing, om de elektrische verbinding tussen de elektronische module en de elektromotor te vormen. Daarmee wordt de vermogenselektronica module elektrisch al verbonden met de elektromotor door het monteren van de elektronische module behuizing met zijn thermisch geleidende drager op het montageoppervlak. Optioneel kan de elektrische verbinding verder worden beveiligd door een ander middel, b.v. door een verdere mechanische verbinding tussen de met elkaar samenwerkende contacten. Als alternatief kan een afzonderlijke verbindingskabel zijn voorzien voor bijvoorbeeld de elektrische verbinding.In one embodiment of the method, the motor housing has electrical contacts oriented to face the mounting surface in a radial direction and the electronic module housing has complementary contacts designed to face radially inward and cooperate with the electrical contacts. of the motor housing, to form the electrical connection between the electronic module and the electric motor. The power electronics module is thus already electrically connected to the electric motor by mounting the electronic module housing with its thermally conductive support on the mounting surface. Optionally, the electrical connection can be further secured by another means, e.g. by a further mechanical connection between the interacting contacts. Alternatively, a separate connecting cable can be provided for e.g. the electrical connection.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN Deze en andere aspecten van de uitvinding worden in meer detail beschreven met verwijzing naar de tekeningen. Daarin: FIG. 1 toont schematisch een elektrische aandrijfeenheid in een dwarsdoorsnede door de lengteas gedefinieerd door de rotatieas van de rotor van de elektromotor; FIG. 1A toont een aspect in meer detail; FIG. 2 toont dezelfde dwarsdoorsnede, zonder de elektromotor;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These and other aspects of the invention are described in more detail with reference to the drawings. Therein: FIG. 1 schematically shows an electric drive unit in a cross section through the longitudinal axis defined by the rotational axis of the rotor of the electric motor; FIG. 1A shows one aspect in more detail; FIG. 2 shows the same cross-section, without the electric motor;

FIG. 3 toont een perspectivisch aanzicht zonder de vermogenselektronica module; FIG. 4 toont schematisch een koelcircuit; FIG. 5 toont een perspectivisch aanzicht zonder de elektromotor; FIG. 6 toont een dwarsdoorsnede van de elektromotor langs zijn rotatieas; FIG. 7A toont een bovenaanzicht van een montageoppervlak en FIG. 7B toont een dwarsdoorsnede volgens VIIB-VIIB in FIG. 7A.FIG. 3 shows a perspective view without the power electronics module; FIG. 4 schematically shows a cooling circuit; FIG. 5 shows a perspective view without the electric motor; FIG. 6 shows a cross section of the electric motor along its axis of rotation; FIG. 7A shows a top view of a mounting surface and FIG. 7B shows a cross-section according to VIIB-VIIB in FIG. 7A.

DETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION

VOORBEELDEN Tenzij anders is aangegeven duiden dezelfde referentiesymbolen in de verschillende tekeningen dezelfde elementen aan.EXAMPLES Unless otherwise indicated, like reference symbols denote like elements throughout the drawings.

FIG. 1 toont schematisch een elektrische aandrijfeenheid 1 die een dragerlichaam 5 omvat, een motorbehuizing 20 die een elektromotor 2 herbergt, een elektronische module behuizing 30 die een vermogenselektronica module 3 herbergt en een gemeenschappelijk koelsysteem dat onder andere een koelkanaal 43 omvat voor koeling van de elektromotor 2 en van de vermogenselektronica module 3 met een Kkoelfluidum.FIG. 1 schematically shows an electric drive unit 1 comprising a carrier body 5, a motor housing 20 housing an electric motor 2, an electronic module housing 30 housing a power electronics module 3 and a common cooling system comprising, among other things, a cooling channel 43 for cooling the electric motor 2 and of the power electronics module 3 with a cooling fluid.

Zoals in meer detail getoond in FIG. 2, heeft het dragerlichaam 5 een wand 50 met een binnenoppervlak 50i dat een holte 52 definieert die zich uitstrekt in een axiale richting 51 (die samenvalt met de z-as).As shown in more detail in FIG. 2, the carrier body 5 has a wall 50 with an inner surface 50i defining a cavity 52 extending in an axial direction 51 (coinciding with the z axis).

Zoals verder getoond in FIG. 3, heeft het dragerlichaam 5 verder een montageoppervlak 53. Het montageoppervlak 53 is een deel van een buitenoppervlak van de wand 50 (FIG. 1, 2) en strekt zich uit in de axiale richting.As further shown in FIG. 3, the carrier body 5 further has a mounting surface 53. The mounting surface 53 is part of an outer surface of the wall 50 (FIGS. 1,2) and extends in the axial direction.

FIG. 1 illustreert schematisch een in de holte is aangebrachte motorbehuizing 20 die een elektromotor 2 herbergt. Zoals schematisch aangegeven, kan de motor 2 een stator 2S en een rotor 2R hebben met eenmotoras 22 die zich uitstrekt in de axiale richting 51, corresponderend met de richting z, zie ook FIG. 5. De motorbehuizing 20 omvat een omtrekswand 21 die zich langs de motoras 22 uitstrekt om de elektromotor 2 langs de omtrek te omgeven.FIG. 1 schematically illustrates a recessed motor housing 20 housing an electric motor 2. As schematically indicated, the motor 2 may have a stator 2S and a rotor 2R with a motor shaft 22 extending in the axial direction 51, corresponding to the direction z, see also FIG. 5. The motor housing 20 includes a peripheral wall 21 which extends along the motor shaft 22 to circumferentially surround the electric motor 2.

Zoals getoond in FIG. 1, 2 is de elektronische module behuizing 30 aangebracht op het montageoppervlak 53. De elektronische module behuizing 30 van de elektronische module omvat een warmtegeleidende drager 31 voor het dragen van een of meer elementen 33 van de vermogenselektronica module 3 die 1s ondergebracht in de elektronische module behuizing 30. De elektronische module 3 is elektrisch verbonden met de elektromotor (schematisch geïllustreerd door kabel 35) om elektrische aandrijfsignalen te verschaffen voor het aandrijven van de motor.As shown in FIG. 1, 2, the electronic module housing 30 is disposed on the mounting surface 53. The electronic module housing 30 of the electronic module comprises a heat-conducting carrier 31 for supporting one or more elements 33 of the power electronics module 3 housed in the electronic module. housing 30. The electronic module 3 is electrically connected to the electric motor (schematically illustrated by cable 35) to provide electrical drive signals for driving the motor.

Het gemeenschappelijke koelsysteem 4 voor het koelen van de elektromotor 2 en de vermogenselektronica module 3 van FIG. 1, 2, met een koelfluïdum F is schematisch getoond in FIG. 4. Het koelsysteem omvat een koelkanaal 43 dat wordt gevormd door een ruimte tussen een buitenoppervlak 211 van de omtrekswand 21 van het motorbehuizing 20 en het binnenoppervlak 50i dat de holte voor de motor definieert. Het koelkanaal 43 strekt zich uit tussen een koelfluïdumingang 41 voor het ontvangen van een koelfluïdum F met lage temperatuur uit een warmtewisselaar 45 en fluïidumuitgang 42 om het verwarmde koelfluidum terug te voeren naar de warmtewisselaar 45. Het koelkanaal 43 is onderbroken 44 op een positie tussen de koelfluïidumuitgang 42 en de koelfluidumingang 41. De stroom koelfluïidum F door het koelkanaal 43 zorgt voor een overdracht van warmte van de elektromotor. Zoals getoond in FIG. 3 en FIG. 4, definieert het montageoppervlak 53 een of meer openingen 54a, 54b in de richting van het koelkanaal 43. De thermisch geleidende drager 31 is voorzien van uitsteeksels, omvattende uitsteeksels 314a, 314b die zich uitstrekken door deze openingen 54a, 54b. Daarmee wordt hetkoelfluïdum F ook in staat gesteld warmte over te dragen van de vermogenselektronica naar het koelfluïdum.The common cooling system 4 for cooling the electric motor 2 and the power electronics module 3 of FIG. 1, 2, with a cooling fluid F is shown schematically in FIG. 4. The cooling system includes a cooling channel 43 formed by a space between an outer surface 211 of the peripheral wall 21 of the motor housing 20 and the inner surface 50i that defines the cavity for the motor. The cooling channel 43 extends between a cooling fluid inlet 41 for receiving a low temperature cooling fluid F from a heat exchanger 45 and fluid outlet 42 to return the heated cooling fluid to the heat exchanger 45. The cooling channel 43 is interrupted 44 at a position between the cooling fluid outlet 42 and cooling fluid inlet 41. The flow of cooling fluid F through cooling channel 43 transfers heat from the electric motor. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the mounting surface 53 defines one or more openings 54a, 54b toward the cooling channel 43. The thermally conductive support 31 has protrusions, including protrusions 314a, 314b extending through these openings 54a, 54b. This also enables the cooling fluid F to transfer heat from the power electronics to the cooling fluid.

De opstelling laat verschillende opties toe om de relatieve bijdrage van de warmtestroom van de elektromotor 2 naar het koelfluïdum en van de op de thermisch geleidende drager 31 te monteren vermogenselektronica module 3 (zoals getoond in FIG. 1, 2) aan het koelfluïdum te beïnvloeden. In het getoonde voorbeeld is de afstand in een richting stroomafwaarts vanaf de koelfluïdumingang 41 naar het montageoppervlak 53 korter dan de afstand in de richting stroomafwaarts vanaf het montageoppervlak 53 naar de koelfluidumutgang 42. Daarmee wordt bereikt dat een relatief groot gedeelte van de koelcapaciteit beschikbaar is voor de vermogenselektronica module 3. Zou het geval zijn dat de beschikbare koelcapaciteit voor de vermogenselektronica module 3 hoger is dan nodig, maar dat een hogere koelcapaciteit voor de elektromotor gewenst is, dan kan overwogen worden om de koelfluïdumingang, de onderbreking en de koelfluidumuitgang te verschaffen op een locatie 41', 44' en 42 respectievelijk die verder stroom opwaarts is ten opzichte van de thermisch geleidende drager 31 voor de vermogenselektronica module 3. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn als de vermogenselektronica module extra koeling heeft, b.v. luchtkoeling door de elektronische module behuizing 30.The arrangement allows various options to influence the relative contribution of the heat flow from the electric motor 2 to the cooling fluid and from the power electronics module 3 to be mounted on the thermally conductive carrier 31 (as shown in FIG. 1, 2) to the cooling fluid. In the example shown, the distance in a direction downstream from the cooling fluid inlet 41 to the mounting surface 53 is shorter than the distance in the downstream direction from the mounting surface 53 to the cooling fluid outlet 42. This achieves that a relatively large portion of the cooling capacity is available for the power electronics module 3. Should the available cooling capacity for the power electronics module 3 be higher than necessary, but a higher cooling capacity for the electric motor is desired, then it can be considered to provide the cooling fluid input, the interruption and the cooling fluid output at a location 41 ', 44' and 42 respectively that is further upstream of the thermally conductive support 31 for the power electronics module 3. This may be the case, for example, if the power electronics module has additional cooling, eg air cooling by the electronic module housing 30.

In de uitvoeringsvorm zoals getoond in FIG. 3, 4 omvatten de openingen 54a, 54b instroomopeningen 54a en uitstroomopeningen 54b die van elkaar zijn gescheiden door een brug 55. De uitstroomopeningen 54b zijn stroomafwaarts opgesteld ten opzichte van de instroomopeningen 54a.In the embodiment shown in FIG. 3, 4, the openings 54a, 54b comprise inflow openings 54a and outflow openings 54b which are separated from each other by a bridge 55. The outflow openings 54b are disposed downstream of the inflow openings 54a.

Deze opstelling zoals ook getoond in FIG. 3, verbetert een stroom van koelfluïdum F langs de uitsteeksels 314a, 314b. Dit is gunstig als een relatief hoge koelcapaciteit voor de vermogenselektronica module 3 vereist is. Een nog verdere toename in de bijdrage van de koelcapaciteit voor de vermogenselektronica module 3 kan worden bereikt als de buitenwand 211 van de motorbehuizing 20 is voorzien van een zich axiaal uitstrekkende ribThis arrangement as also shown in FIG. 3, improves a flow of cooling fluid F past the protrusions 314a, 314b. This is advantageous if a relatively high cooling capacity for the power electronics module 3 is required. A still further increase in the contribution of the cooling capacity for the power electronics module 3 can be achieved if the outer wall 211 of the motor housing 20 is provided with an axially extending rib

26 die naar de brug 55 is gekeerd, die een stroom koelfluïidum F in het gedeelte van het koelkanaal tegenover de thermisch geleidende drager 31 gedeeltelijk of volledig blokkeert, zodat het koelfluïdum gedwongen wordt om meer substantieel of volledig langs de langs de uitsteeksels 3144, 314b te stromen. Als alternatief of aanvullend kan dit worden bereikt door de brug 55 zodanig te modificeren dat deze uitsteekt in het koelkanaal 43.26 facing the bridge 55, which partially or completely blocks a flow of cooling fluid F in the portion of the cooling channel opposite the thermally conductive support 31, so that the cooling fluid is forced to move more substantially or completely along the path along the protrusions 3144, 314b. flow. Alternatively or additionally, this can be achieved by modifying the bridge 55 so that it protrudes into the cooling channel 43.

In een uitvoeringsvorm zoals geïllustreerd in FIG. 5, omvat het koelkanaal een eerste axiaal kanaal 56 dat zich uitstrekt in de axiale richting 51 van de koelfluïidumingang 41 en een tweede axiaal kanaal 57 dat zich uitstrekt in de axiale richting 51 van de koelfluidumuitgang 42. Op deze wijze wordt een axiale verdeling van de stroom door het koelkanaal 43 (FIG. 4) bevorderd. In het voorbeeld getoond in FIG. 5 zijn het eerste axiale kanaal 56 en het tweede axiale kanaal 57 gevormd als een respectievelijke groef in de wand van de holte. Als alternatief kunnen de axiale kanalen 56, 57 zijn aangebracht in het buitenoppervlak van de motorbehuizing.In one embodiment as illustrated in FIG. 5, the cooling channel includes a first axial channel 56 extending in the axial direction 51 of the cooling fluid inlet 41 and a second axial channel 57 extending in the axial direction 51 of the cooling fluid outlet 42. In this manner, an axial distribution of the cooling fluid flow through the cooling channel 43 (FIG. 4). In the example shown in FIG. 5, the first axial channel 56 and the second axial channel 57 are formed as a respective groove in the wall of the cavity. Alternatively, the axial channels 56, 57 can be provided in the outer surface of the motor housing.

In een uitvoeringsvorm neemt een dwarsdoorsnede van het eerste axiale kanaal 56 af in een richting weg van de koelfluidumingang 41 en neemt een dwarsdoorsnede van het tweede axiale kanaal 57 af in een richting weg van de koelfluïidumuitgang 42. Daarmee is de dwarsdoorsnede van de axiale kanalen 56, 57 aangepast om een relatief hoge stroomcapaciteit nabij de ingang en de uitgang te verschaffen om de geaccumuleerde stroom voor het gehele koelkanaal te geleiden, en een lagere stroomcapaciteit meer op afstand van de ingang en de uitgang waar de axiale kanalen 56, 57 slechts de fluïdumstroom voor een eindgedeelte van het koelkanaal hoeven te geleiden.In one embodiment, a cross section of the first axial channel 56 decreases in a direction away from the cooling fluid entrance 41 and a cross section of the second axial channel 57 decreases in a direction away from the cooling fluid exit 42. Thus, the cross section of the axial channels 56 is reduced. , 57 adapted to provide a relatively high flow capacity near the input and output to conduct the accumulated flow for the entire cooling channel, and a lower flow capacity more distant from the input and output where the axial channels 56, 57 only contain the fluid flow. for an end section of the cooling channel.

Zoals getoond in FIG. 6 in combinatie met FIG. 4 en 5, kan het koelkanaal 43 een aantal tangentiële kanalen 212 omvatten die op afstand van elkaar zijn geplaatst in de axiale richting en zich uitstrekken van het eerste axiale kanaal 56 naar het tweede axiale kanaal 57. Zoals getoond in FIG. 7B worden in dit voorbeeld de tangentiële kanalen 212 gevormd doorrespectieve tangentiële groeven 212 tussen tangentieel uitstrekkende ribben 214 in het buitenoppervlak 211 van de omtrekswand 21 van de motorbehuizing 20. De aanwezigheid van de tangentiële kanalen 212 als deel van het koelkanaal maakt het mogelijk om de stroom koelfluïdum optimaal te regelen. Bovendien wordt door het aanbrengen van de tangentiële groeven 212 in het buitenoppervlak 211 van de omtrekswand 21 het contactoppervlak tussen de wand 21 en het koelfluïdum vergroot.As shown in FIG. 6 in conjunction with FIG. 4 and 5, the cooling channel 43 may include a plurality of tangential channels 212 spaced apart in the axial direction and extending from the first axial channel 56 to the second axial channel 57. As shown in FIG. 7B, in this example, the tangential channels 212 are formed by respective tangential grooves 212 between tangentially extending ribs 214 in the outer surface 211 of the circumferential wall 21 of the motor housing 20. The presence of the tangential channels 212 as part of the cooling channel allows the flow to flow. cooling fluid to be optimally regulated. Moreover, by providing the tangential grooves 212 in the outer surface 211 of the circumferential wall 21, the contact area between the wall 21 and the cooling fluid is increased.

FIG. 7A toont een aanzicht van het montageoppervlak 53, volgens VITA-VITA in FIG. 1.FIG. 7A shows a view of the mounting surface 53, according to VITA-VITA in FIG. 1.

FIG. 7B toont een dwarsdoorsnede volgens VIIB-VIIB in FIG. 7A. Zoals daarin getoond, kunnen de uitsteeksels 314 (3144, 314b) van de warmtegeleidende drager 31 zijn aangebracht tegenover uitsteeksels gevormd door de zich tangentieel uitstrekkende ribben 214 van het buitenoppervlak 211 van de omtrekswand 21 van de motorbehuizing 20 getoond in FIG. 6.FIG. 7B shows a cross-section according to VIIB-VIIB in FIG. 7A. As shown therein, the protrusions 314 (3144, 314b) of the heat conductive support 31 may be disposed opposite protrusions formed by the tangentially extending ribs 214 of the outer surface 211 of the circumferential wall 21 of the motor housing 20 shown in FIG. 6.

Een elektrische aandrijfeenheid zoals hierin beschreven kan worden verkregen met de volgende modulaire benadering, waarbij het dragerlichaam 5, de motorbehuizing 20 die de elektromotor 2 herbergt en de elektronicamodule behuizing 30 met de vermogenselektronica module 3 onafhankelijk van elkaar kunnen worden vervaardigd, en dan worden geassembleerd.An electric drive unit as described herein can be obtained with the following modular approach, wherein the support body 5, the motor housing 20 housing the electric motor 2 and the electronics module housing 30 with the power electronics module 3 can be independently manufactured, and then assembled.

Daarmee kan de motorbehuizing 20 in de holte 52 van het dragerlichaam worden gestoken. Na het inbrengen blijft een tussenruimte tussen het buitenoppervlak 211 van de motorbehuizing en het bimnenoppervlak 501 van de holte achter die het koelkanaal vormt.The motor housing 20 can thus be inserted into the cavity 52 of the carrier body. After insertion, a gap remains between the outer surface 211 of the motor housing and the inner surface 501 of the cavity that forms the cooling channel.

De elektronische module behuizing 30 kan dan met zijn thermisch geleidende drager 31 op het montageoppervlak 53 van het dragerlichaam worden gemonteerd en de vermogenselektronica module 3 kan elektrisch worden verbonden met de elektromotor. De motorbehuizing kan elektrische contacten 3514, … 351f hebben die zijn ontworpen om in een radiale richtingnaar het montageoppervlak te wijzen en de elektronicamodule behuizing 30 kan complementaire contacten 352a, … , 352f hebben die zijn ontworpen om radiaal naar binnen te wijzen en om samen te werken met de elektrische contacten van de motorbehuizing, zoals schematisch getoond in FIG. 1A.The electronic module housing 30 can then be mounted with its thermally conductive carrier 31 on the mounting surface 53 of the carrier body and the power electronics module 3 can be electrically connected to the electric motor. The motor housing may have electrical contacts 3514, ... 351f designed to face in a radial direction towards the mounting surface and the electronics module housing 30 may have complementary contacts 352a, ..., 352f designed to face radially inward and to work together with the electrical contacts of the motor housing, as shown schematically in FIG. 1A.

Daarmee wordt bereikt dat de elektrische verbinding 35 tussen de elektronische module en de elektromotor reeds wordt verkregen door het monteren van de elektronische module behuizing 30. Optioneel kan de elektrische verbinding verder worden beveiligd met een aanvullende mechanische verbinding. Als alternatief kan de elektrische verbinding 35 worden verschaft in een afzonderlijke vervaardigingsstap. In dat geval is het ook mogelijk om eerst de elektronische module behuizing te monteren en vervolgens de motorbehuizing te plaatsen.In this way it is achieved that the electrical connection 35 between the electronic module and the electric motor is already obtained by mounting the electronic module housing 30. Optionally, the electrical connection can be further secured with an additional mechanical connection. Alternatively, the electrical connection 35 can be provided in a separate manufacturing step. In that case it is also possible to first mount the electronic module housing and then place the motor housing.

De hierin gebruikt terminologie is uitsluitend bedoeld voor het beschrijven van specifieke uitvoeringsvormen en niet bedoeld als beperking van de uitvinding. Zoals hierin gebrukt, zijn de enkelvoudsvormen "een", "het" en "de" ook bedoeld om de meervoudige vormen te omvatten, tenzij de context duidelijk anders aangeeft. Voorts zal duidelijk zijn, dat de in deze specificatie gebruikte termen "omvat" en / of "omvattende", de aanwezigheid van vermelde kenmerken, gehele getallen, stappen, bewerkingen, elementen en/of componenten specificeren, maar de aanwezigheid en/of toevoeging van een of meer andere kenmerken, gehele getallen, stappen, bewerkingen, elementen, componenten en/of groepen daarvan niet uitsluiten. Verder, tenzij uitdrukkelijk anders vermeld, verwijst "of" naar een inclusief of niet naar een exclusief of. Aan een voorwaarde A of B wordt bijvoorbeeld voldaan door een van de volgende: A is waar (of aanwezig) en B is onwaar (of niet aanwezig), A is onwaar (of niet aanwezig) en B is waar (of aanwezig) en zowel A als B zijn waar (of aanwezig).The terminology used herein is intended to describe specific embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms "a", "the" and "the" are also intended to include the plural forms unless the context clearly states otherwise. Furthermore, it will be understood that the terms "comprises" and / or "comprising" used in this specification specify the presence of said features, integers, steps, operations, elements and / or components, but the presence and / or addition of exclude one or more other attributes, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof. Furthermore, unless expressly stated otherwise, "or" refers to an inclusive or not an exclusive or. For example, a condition A or B is satisfied by one of the following: A is true (or present) and B is false (or not present), A is false (or not present) and B is true (or present) and both A and B are true (or present).

Claims

CONCLUSIONS

An electrical drive unit (1), consisting of: a carrier body (5) having a wall (50) with an inner surface (501) defining a cavity (52) extending in an axial direction (51); and having a mounting surface (53) being an axially extending portion of an outer surface of the wall, - a motor housing (20) housing an electric motor (2) and disposed in the cavity, and a motor shaft (22) extending in said axial direction (51), the motor housing (20) including a circumferential circumferential wall (21) extending along said motor axis (22) for circumferentially surrounding the electric motor; - an electronic module housing (30) disposed on the mounting surface (53), wherein the electronic module housing (30) comprises a thermally conductive carrier (31) for supporting one or more elements of the power electronics module (3) which is housed in the electronic module housing (30) and which is electrically connected to the electric motor, to provide electrical drive signals for driving the motor; - a common cooling system (4) for cooling the electric motor (2) and the power electronics module (3) with a cooling fluid (F), the cooling system comprising a cooling fluid inlet (41), a cooling fluid outlet (42) and a cooling channel (43) formed by a space between an outer surface (211) of the peripheral wall (21) of the motor housing (20) and said inner surface (501), to allow the cooling medium (F) to transfer heat from the electric motor, characterized in that that the mounting surface (53) defines one or more openings (54a, 54b) to the cooling channel (43), and that the thermally conductive support (31) is provided with protrusions extending through the one or more openings through which the cooling fluid (F) has heat from the power electronics module to the cooling fluid.

Electric drive unit (1) according to claim 1, wherein the openings (54a, 54b) comprise inflow openings (54a) and outflow openings (54b) separated from each other by a bridge (55) and wherein the outflow openings (54b) are downstream. are disposed relative to the inflow openings (54a) and / or wherein the peripheral wall of the motor housing is provided with an axially extending outwardly directed rib (26).

Electric drive unit (1) according to claim 1 or 2, wherein the cooling channel (43) comprises a first axial channel (56) extending in the axial direction (51) from the cooling fluid entrance (41) and a second axial channel (41). 57) extending in the axial direction (51) from the cooling fluid outlet (42).

The electric drive unit (1) of claim 3, wherein the first axial channel (56) and the second axial channel (57) are formed as a respective groove in the inner wall of the cavity.

An electrical drive unit (1) according to claim 3 or 4, wherein a cross section of the first axial channel (56) decreases in a direction away from the cooling fluid entrance (41) and a cross section of the second axial channel (57) decreases in one direction. away from the cooling fluid outlet (42).

The electrical drive unit (1) of claim 5, wherein the cooling channel (43) comprises a plurality of tangential channels (212) spaced apart in the axial direction and extending from the first axial channel (56) to the second axial channel (57).

Electric drive unit (1) according to claim 6, wherein the tangential channels (212) are formed by respective tangential grooves (212) in the outer surface (211) of the circumferential wall (21).

Electric drive unit (1) according to any of the preceding claims, wherein a distance between the cooling fluid inlet (41) and the mounting surface (53) is shorter than a distance between the cooling fluid outlet (42) and the mounting surface (53).

A method of manufacturing an electrical drive unit, the method comprising the steps of: - providing a support body (5) having a wall (50) having an inner surface (501) defining a cavity (52) extending in an axial direction (51) and having a mounting surface (53) which is a portion of an outer surface of said wall extending in said axial direction, the carrier body having a cooling fluid entrance (41) and a cooling fluid exit (42) that communicate the cavity; - providing a motor housing (20) which houses an electric motor (2) with a motor shaft (22) extending in said axial direction (51), the motor housing (20) having a peripheral wall (21) extending along the motor shaft has an outer surface (211) for circumferentially surrounding the electric motor; - providing an electronic module housing (30) comprising a thermally conductive carrier (31) for supporting one or more elements of the power electronics module (3) contained in the electronic module housing (30) to provide electrical drive signals for driving of the engine; - inserting the motor housing (20) into the cavity (52) of the carrier body, leaving a free space which forms a cooling channel between the outer surface (211) of the motor housing and the inner surface (501) of the cavity, which cooling channel communicates with the cooling fluid inlet (41) and the cooling fluid outlet (42) to allow a flow of cooling fluid (F) from the cooling fluid inlet (41) through the cooling channel to the cooling fluid outlet (42) in a cooling system;

- mounting the electronic module housing (30) with the heat-conducting carrier (31) on the mounting surface (53) of the carrier body and electrically connecting the power electronics module (3) to the electric motor, characterized in that the mounting surface ( 53) defines one or more openings (54a, 54b) to the cooling channel (43), and that the heat-conducting support (31) is provided with protrusions extending through the one or more openings for allowing the cooling fluid (F) to transfer heat from the power electronics to the cooling fluid.

The method of claim 9, wherein the motor housing has electrical contacts designed to face in a radial direction towards the mounting surface and the electronic module housing (30) has complementary contacts designed to face radially inward. and cooperate with the electrical contacts of the motor housing to form the electrical connection between the electronic module and the electric motor.