CN102379078A - 驱动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(5)，特别是用于机动车辆的电机，该电机包括：壳体(9)；至少一根轴(8)；定子(6)和转子(7)；用于通过液体，特别是油对所述电机(5)进行冷却的冷却回路，其中由于位于所述电机(5)的至少一个旋转部件(12)中的、至少部分沿径向定向的至少一个通道(11)的旋转运动，所述液体能够由所述至少一个通道(11)输送；用于将所述液体从所述至少一个通道(11)中引出的至少一个流出口(13)，其中所述电机(5)具有用于减小由于所述至少一个通道(11)的旋转运动而能够由所述至少一个通道(11)输送的液体的单位时间输送量的至少一个装置(14)。

Description

驱动设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电机和一种根据权利要求14的前序部分所述的驱动设备。

背景技术

特别地具有内燃机、电机的驱动设备，优选是混合动力驱动设备例如被用来驱动机动车辆。在机动车辆中用作电动机和发电机的电机具有一根轴，在该轴上设有定子或转子。

电机的定子和转子例如由冷却回路用油冷却。所述轴一般是两件式的并且由带有轴向孔的转子轴和内轴构成。内轴设置在轴向孔中，其中在内轴和转子轴之间形成横截面呈圆环形的缝隙。用于冷却的油通过这个缝隙被输送。在转子轴上设有平衡盘。转子轴和平衡盘具有多个径向通道，用于冷却的油通过这些通道从所述缝隙沿径向向外输送。由于转子轴和平衡盘的旋转运动，所述通道起泵的作用。油在通道的末端从多个流出口流出并由此冷却电机的定子和转子。此外，油还由附加的泵作为冷却剂循环从油池输送到所述缝隙中。从泵池中输送油的这个泵此外还将油泵送到驱动设备的须被冷却和/或润滑的其他部件，例如差速器、变速器和/或内燃机。

由于所述通道的旋转运动，这些通道具有泵送效果并由此也输送油。随着转子轴和平衡盘转速提高，所述通道具有大的泵送效果。因此，存在这样的危险，即不能提供足够的油用于冷却和/或润滑驱动设备的其他部件，因为所述油以更大的程度被所述通道吸入。因此，驱动设备的这些其他部件可能不能得到足够的冷却和/或润滑。

DE 10 2006 008 049A1示出了一种驱动单元，该驱动单元具有：电动机室，在该电动机室中安置定子和转子；变速器室，该变速器是沿转子的转动轴线的方向与电动机室邻接，并且在该变速器室中安置变速器，其中，转子的转动被传递到变速器；轴承，该轴承用于支撑转子和变速器的转动；以及隔壁，该隔壁设置在电动机室和变速器室之间，以支撑轴承，其中，隔壁具有孔，以便由变速器喷溅的润滑油可以被喷射到定子的上部。

DE 102 38 023 B4示出了一种内燃机，该内燃机包括发电机或电动机，该发电机或电动机的定子包括铁心和安装在铁心上的线圈，该定子与永磁体对置，这些永磁体安装在内燃机的曲轴上，其中，该内燃机此外还包括用于用油冷却定子的定子冷却装置，其中，这些永磁体安装在曲轴的曲柄臂的外周上，以及定子在远离缸体的一侧呈弧形地包围对永磁体进行支承的曲柄臂。

DE 199 28 247 B4示出了一种电动机，该电动机具有电动机壳体、固定在电动机壳体上的柱形定子、可转动地设置在定子内的内转子、可转动地围绕定子设置的外转子、以及多个用于将定子固定在电动机壳体上的螺栓，其中，内转子、定子和外转子被同心设置；其中设有冷却系统，该冷却系统具有在定子中形成的多对冷却通道、用于将冷却剂引入冷却通道中的冷却剂进口、用于将冷却剂从冷却通道中引出的冷却剂出口以及用于连接每个冷却通道对的冷却剂回流段，其中冷却剂进口和冷却剂出口被设置在内转子的一个轴端上并且与冷却通道连接，冷却剂回流段被设置在内转子的另一个轴端上，以及这些冷却通道由所述定子和所述多个螺栓构成。

发明内容

本发明的优点

根据本发明的特别是用于机动车辆的电机包括壳体；至少一根轴；定子和转子；用于利用液体，特别是油对所述电机进行冷却的冷却回路，其中由于位于所述电机的至少一个旋转部件中的、至少部分呈径向定向的至少一个通道的旋转运动，所述液体能够由所述至少一个通道输送；用于将所述液体从所述至少一个通道中引出的至少一个流出口；其中该电机具有用于减小由于所述至少一个通道的旋转运动而能够由所述至少一个通道输送的液体的单位时间输送量的至少一个装置。

所述至少一个装置减小由所述至少一个通道输送的液体的单位时间输送量。因此，有利地可以实现均匀的冷却而与旋转部件的转速无关，此外在将电机集成到驱动设备中时也可使用所述冷却回路以对驱动设备的其他部件进行均匀的冷却和/或润滑。因此，所述旋转部件的高转速不会使冷却回路吸走更大量的油，而导致不能提供足够的油用于冷却和/或润滑驱动设备的其他部件。

特别地，至少一个旋转部件是至少一根轴和/或一个平衡盘。

在另一种设计方案中，至少一根轴包括具有轴向孔的转子轴和内轴，其中该内轴被设置在所述转子轴的轴向孔中。优选地，该转子轴和该内轴以形状配合连接的方式，例如通过啮合相互连接，使得所述转子轴和所述内轴具有相同的转速并且在所述转子轴和所述内轴之间可以传递转矩。

在一种补充的实施方式中，在内轴和转子轴之间设有横截面呈圆环形的缝隙，用于导通液体。

优选地，冷却回路具有泵，以附加地优选的是从一个泵池输送液体。所述泵(该泵并不是所述的沿径向定向的至少一个通道)将油输送到所述至少一个通道并且优选输送到其他需要冷却和/或润滑的部件，例如差速器和/或变速器和/或内燃机。

在一种变型实施方式中，至少一个装置包括至少一个空气吸入口，其中该至少一个空气吸入口以流体导通的方式与所述至少一个通道连接以减小液体的单位时间输送量。

有利地，至少一个空气吸入口形成在至少一个流出口的径向内侧和/或所述至少一个空气吸入口形成在至少一个旋转部件中。因此，至少一个空气吸入口与轴的轴线的距离小于至少一个流出口与轴的轴线的距离。通过与环境大气压力相连的至少一个空气吸入口，可以将空气引入所述至少一个通道中，从而由此减小在所述至少一个通道的流入口处可由所述至少一个通道提供的负压并且因此减小由于至少一个通道的旋转运动而可由所述至少一个通道输送的液体的单位时间输送量。

在另一种实施方式中，按照如下方式设计至少一个装置，使得由于所述至少一个通道的旋转运动而产生的液体的单位时间输送量的减小是根据所述旋转部件，特别是所述至少一根轴的转速而实现的，特别地是通过使所述至少一个通道的流动横截面面积可变而实现的。特别地，液体的单位时间输送量的减小间接地与所述旋转部件的转速呈比例，也就是说所述旋转部件的转速越高，由于所述至少一个通道的旋转运动而产生的液体的单位时间输送量的减小量越大。所述减小量是由该至少一个装置引起的。该减小量是在电机中具有和不具有该至少一个装置的两种情况下液体的单位时间输送量之差。

特别地，该至少一个装置包括至少部分能够沿径向运动的至少一个径向节流元件，其中所述至少一个径向节流元件能够借助于离心力运动进入至少一个通道中，使得离心力越大，该至少一个通道的流动横截面面积越小。

在另一种设计方案中，该至少一个装置包括至少一个弹性元件，例如弹簧，以在离心力变小时使所述至少一个径向节流元件运动，从而在离心力变小时使该至少一个通道的流动横截面面积变大。

在一种补充的变型实施方式中，至少一个径向节流元件和/或至少一个弹性元件被设置在旋转部件，例如平衡盘中。

在另一种变型实施方式中，至少一个装置包括至少部分能够沿切向运动的至少一个切向节流元件，其中该切向节流元件能够借助于惯性力或者更确切地说切向力运动进入至少一个通道中，使得该至少一个切向节流元件的转速越大，该至少一个通道的流动横截面面积越小，反之亦然。

在另一种设计方案中，至少一个装置包括至少一个弹性元件，例如弹簧，以在惯性力或者更确切地说切向力变小时使该至少一个切向节流元件运动离开该至少一个通道，从而使该至少一个通道的流动横截面面积变大。

特别地，至少一个切向节流元件和/或所述至少一个弹性元件被设置在旋转部件，例如平衡盘中。

根据本发明的特别是用于机动车辆的驱动设备，优选是混合动力驱动设备，优选地包括特别是用于驱动机动车辆的内燃机、优选地包括至少一个壳体、还包括优地选设置在所述至少一个壳体中的带有定子和转子的至少一个电机，其中所述至少一个电机是按照在本专利申请中描述的电机设计。

在另一种设计方案中，至少一个壳体是多件式的。

在一种附加的设计方案中，壳体是单件式的。

在另一种设计方案中，至少一个电机起电动机和/或发电机的作用。

根据本发明的机动车辆包括至少一个在本申请中描述的电机和/或至少一个在本申请中描述的驱动设备。

在另一种设计方案中，机动车辆包括可充电的蓄电池。这些蓄电池为电机提供电流，并且在借助于该电机使机动车辆减速时，由该电机产生的电流可以给所述蓄电池充电。此外，所述蓄电池在机动车辆的停车状态期间也可以例如由公共电网充电。特别地，所述蓄电池被设计成锂离子蓄电池。

附图说明

下面参照附图对本发明的两个实施例进行详细说明。附图中：

图1示出了一种混合动力驱动设备的极度简化视图，

图2示出了在第一种实施方式中的电机的纵剖视图，

图3示出了根据图2的电机的平衡盘的立体图，

图4示出了在第二种实施方式中的电机的纵剖视图，

图5示出了在第三种实施方式中的电机的分解图，

图6示出了根据图5的电机的纵剖视图，以及

图7示出了机动车辆的视图。

具体实施方式

在图1中示出了用于机动车辆3的被设计成混合动力驱动设备2的驱动设备1。用于机动车辆3的混合动力驱动设备2包括内燃机4以及电机5，该电机起电动机32和发电机33的作用，分别用于驱动机动车辆3或使驱动车辆3减速。内燃机4和电机5借助于驱动轴20相互连接。内燃机4和电机5之间的机械联接可以通过联接器19建立和取消。此外，在将内燃机4和电机5相互联接的驱动轴20中设有弹性件21。电机5与差速器23机械联接。在将电机5和差速器23相互连接的驱动轴20中设有转换器22和变速器28。借助于差速器23，通过车轴24对驱动轮25进行驱动。

也可想到其他可能方案(未示出)作为在图1中示出的用于机动车辆3的内燃机4和电机5的布置的替代。例如，电机5可以被设置侧向地在内燃机4上，并且代替在图1中所示的驱动轴20，借助于皮带或链条或由齿轮与内燃机4机械连接(未示出)。此外，电机5可以设置在一个传动装置，例如差速器上，或者电机5可以被用作轮毂电动机和/或轮毂发电机，也就是说设置在轮毂区域中(未示出)。

图2以极度简化的视图示出了在第一种实施方式中的作为极式电机的用于混合动力驱动设备2的电机5，该电机具有混合动力驱动设备1的固定的定子6和旋转的转子7，从而没有示出或者仅以极度简化的方式示出了例如电导线、定子6和转子7的绕组以及用于定子6的固定装置。轴8由金属，特别是钢构成，转子7同心地设置在其上，其中轴8和转子7借助于轴承39支承在固定的壳体9上。定子6以同心地围绕转子7的方式设置在壳体9上，该定子借助于未示出的固定装置固定在壳体上。定子6也可以在没有附加的固定装置的条件下固定在壳体9上，例如借助于挤压连接和/或收缩连接。在此处，轴8在混合动力驱动设备2内与混合动力驱动设备2的驱动轴20连接或者是驱动轴20的一部分。

在图2中只示出了电机5位于轴8的轴线上方的部分。电机5的轴8由内轴17和转子轴16构成。转子轴16具有轴向孔18，内轴17设置在该轴向孔18中。由于轴向孔18的几何构造和内轴17的直径，在内轴17和转子轴16之间形成横截面呈圆环形的缝隙26。转子轴16和内轴17是电机5的旋转部件12，这些旋转部件围绕轴8或者说转子轴16和内轴17的轴线37旋转。转子轴16具有多个径向通道11(在图2中只示出了一个通道11)。在转子轴16上还设有平衡盘15。平衡盘15的功能是防止在转子7上产生不平衡，此外还有输送和分配用于冷却的油的功能。平衡盘15(图2和3)同样具有沿径向定向的通道11，这些通道在沿径向的内端上具有流入口38，而在沿径向的外端上具有流出口13。

液体特别是油被在图2和3中未示出的包括泵27和泵池29的冷却回路10引入缝隙26中以冷却定子6和转子7。该油在此从缝隙26流经在转子轴16中加工出的通道11并且紧接着流经在平衡盘15中加工出的通道11。因此，所述油从转子轴16的通道11经过流入口38流入平衡盘15的通道11中，又在平衡盘15的流出口13处流出，以及被喷射到定子6以及转子7上以冷却定子6和转子7。紧接着，被喷射出的油又聚集在未示出的收集区域中，此外，这些油被输送到在图2中未示出的泵池29。作为具有也随之旋转的通道11的旋转部件12的转子轴16和平衡盘15由于在通道11中产生的离心力而具有抽吸效应，从而这些部件能够在冷却回路10中产生负压。

平衡盘15具有环形的空气吸入口30，使得在流经通道11的油从转子轴16过渡到平衡盘15时在通道11中产生的负压减小，因为空气吸入口30与大气压力相连并且由此空气可以在平衡盘15和转子轴16之间的区域中流入通道11中。因此，在平衡盘15中的通道11的抽吸效应明显减小，从而即使在电机5的旋转部件12的转速非常高的情况下，通道11也只能产生很小的负压。因此，可以避免在未示出的冷却回路10内产生很大的负压。此外，在旋转部件12的高转速情况下，通道11不会从冷却回路中吸走过量的油，从而在将电机5集成到驱动设备1中时，也为驱动设备1的需要由油来冷却和/或润滑的其他部件提供足够的用于冷却的油。在此，油还被输送到期望的需要由油冷却的表面，也就是转子7的端面和定子6的绕组端部，因为流出口13是不变的。因此，空气吸入口13是用于减小油的单位时间输送量的装置14。由于空气吸入口13被集成到平衡盘15中，有利地无需为用于减小油输送量的装置提供额外的结构空间。

在图4中示出了电机5的第二实施例。与根据图2和图3的第一实施例相类似，电机5具有由内轴17和转子轴16构成的轴8，其中在内轴17和转子轴16之间设有用于导通作为冷却液的油的缝隙26。所述油在缝隙26中借助于泵27从泵池29经由油管道41被输送到缝隙26中。所述油又借助于未示出的收集管道从未示出的收集区域被输送回泵池，从而形成用于通过油来冷却的冷却回路10。在图4中没有示出电机5的定子6、转子7和壳体9。在转子轴16中，在轴向孔18的区域的内侧中加工出切向凹槽40。在这些切向凹槽40中设有切向节流元件36。这些切向节流元件36借助于未示出的导向装置，例如滑动轴承，通过切向节流元件36的槽榫连接结构(未示出)在切向凹槽40中被引导，并且因此能够沿切向在切向凹槽40中运动。在转子轴16中以及在设置在其上的平衡盘15中加工出多个径向通道11，这些径向通道在图4中用虚线示出。因此，所述油流经缝隙26和通道11并且在平衡盘15上的流出口13处流出，以冷却在图中未示出的定子6和转子7。在具有在其中加工出的通道11的旋转部件12，也就是转子轴16和平衡盘15的转速提高时，产生作用于切向节流元件36的惯性力或者说质量惯性力或者更确切地说切向力。因此，切向节流元件36沿切向在切向凹槽40中运动。切向节流元件36在此按照如下方式相对于通道11布置，使得在转速提高时，通道11的流动横截面面积减小。由于通道11的流动横截面面积减小，由通道11输送的油的单位时间输送量减小。在旋转部件12的转速减小时，切向节流元件36又沿着相反方向回返运动，从而由此增大通道11的流动横截面面积并且由此由于通道11借助于切向节流元件36减小的流动横截面面积而缩小油的单位时间输送量的减小量。切向节流元件36在转速下降时的回返运动优选地通过在图4中未示出的弹性元件34，例如弹簧35辅助，以确保该回返运动。

在图5和6中示出了电机5的第三实施例。电机5的定子6、壳体9和冷却回路10在图5和6中没有示出。在平衡盘15中加工出多个径向凹槽作为通道11(图5)。因此，在转子7和平衡盘15之间产生或者说形成通道11(图6)。电机5具有两个半月形的径向节流元件31。在半月形的径向节流元件31的连接部42上分别设有被设计成弹簧35的弹性元件34(图5)。弹性元件34或者说弹簧35在图6中没有示出。带有弹簧35的连接部42被设置在平衡盘15的凹槽43中(未示出)。在图6中示出了在转速非常低的情况下径向节流元件31的位置。由冷却回路10的泵27(在图6中未示出)输送的油流经缝隙26、在转子轴16中的通道11和在平衡盘15中的通道11流向流出口13并且喷射到需要冷却的定子6(未示出)和需要冷却的转子7(在图5和6中未示出)上。在此，根据在图6中的视图，所述油绕过径向节流元件31流动。在电机5的旋转部件12的转速提高时，径向节流元件31由于作用于该径向节流元件31的更大的离心力而沿径向向外运动(未示出)。由此在平衡盘15中的通道11在径向节流元件31的区域中的流动横截面面积减小，从而由此油的单位时间输送量减小。作用于径向节流元件31的离心力抵抗弹簧35的弹簧力。因此旋转部件12的转速越高，径向节流元件31与轴8的在图6中未示出的轴线37的距离越远，通道11在径向节流元件31的区域中的流动横截面面积越小。在旋转部件12的转速降低时，作用于径向节流元件31的离心力减小，从而径向节流元件31由于弹簧35的弹簧力由此沿径向朝轴线37的方向运动，使得在平衡盘15的区域中的通道11的流动横截面面积因此又变大。旋转部件12的转速越大，在平衡盘15区域中的至少一个通道11的流动横截面面积因此越小，反之亦然。因此，有利地在旋转部件12的转速高时避免发生以下情况：由于通道11的抽吸作用在冷却回路10中产生负压以及由此可能发生的泄漏。作为用于减小油的单位时间输送量的装置14，径向节流元件31也可以按照如下方式进行设计，使得从旋转部件12的一个确定的转速起，不再有油流经通道11，也就是说通道11的流动横截面面积为零或者大致等于零。

只要没有提到相反情况，便可以将各种实施例的各细节相互结合。

总的来说，重要的优点与根据本发明的驱动设备1有关。由于通道11的旋转运动而由通道11输送的冷却油的量通过装置14减小或限制，从而为驱动设备1的需要冷却和/或润滑的其他部件4、23、38，例如变速器28和/或差速器23和/或内燃机4保留从泵27向这些部件4、23、28输送的足够的用于冷却和/或润滑的油。

Claims (15)

1.一种电机(5)，特别是用于机动车辆的电机，包括：

-壳体(9)；

-至少一根轴(8)；

-定子(6)和转子(7)；

-用于通过液体，特别是油对所述电机(5)进行冷却的冷却回路(10)，其中由于位于所述电机(5)的至少一个旋转部件(12)中的、至少部分呈径向定向的至少一个通道(11)的旋转运动，所述液体能够由所述至少一个通道(11)输送；

-用于将所述液体从所述至少一个通道(11)中引出的至少一个流出口(13)，

其特征在于，所述电机(5)具有用于减小由于所述至少一个通道(11)的旋转运动而能够由所述至少一个通道(11)输送的液体的单位时间输送量的至少一个装置(14)。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述至少一个旋转部件(12)是所述至少一根轴(8)和/或一个平衡盘(15)。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述至少一根轴(8)包括具有轴向孔(18)的转子轴(6)和内轴(17)，其中所述内轴(17)设置在所述转子轴(6)的轴向孔(18)中。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，在所述内轴(17)和转子轴(16)之间设有横截面呈圆环形的缝隙(26)用于导通液体。

5.如前述权利要求中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述冷却回路(10)具有泵(27)以附加地优选的是从泵池(29)输送液体。

6.如前述权利要求中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)包括至少一个空气吸入口(30)，其中所述至少一个空气吸入口(30)以流体导通的方式与所述至少一个通道(11)连接以减小液体的单位时间输送量。

7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述至少一个空气吸入口(30)形成在所述至少一个流出口(13)的径向内侧和/或所述至少一个空气吸入口(30)形成在所述至少一个旋转部件(12)中。

8.如前述权利要求中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)按照如下方式设计，使得由于所述至少一个通道(11)的旋转运动而产生的液体的单位时间输送量的减小是根据所述旋转部件(12)，特别是所述至少一根轴(8)的转速而实现的，特别地使通过所述至少一个通道(11)的流动横截面面积能变化而实现。

9.如前述权利要求中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)包括能够至少部分地沿径向运动的至少一个径向节流元件(31)，其中所述至少一个径向节流元件(31)能够借助于离心力运动进入所述至少一个通道(11)中，从而离心力越大，所述至少一个通道(11)的流动横截面面积越小。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)包括至少一个弹性元件(34)，例如弹簧(35)，以在离心力变小时使所述至少一个径向节流元件(31)运动，从而在离心力变小时，所述至少一个通道(11)的流动横截面面积变大。

11.如权利要求9或10所述的电机，其特征在于，所述至少一个径向节流元件(31)和/或所述至少一个弹性元件(34)设置在所述旋转部件(12)，例如所述平衡盘(15)中。

12.如前述权利要求中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)包括至少部分能够沿切向运动的至少一个切向节流元件(36)，其中所述切向节流元件(36)能够借助于惯性力或者更确切地说切向力运动进入所述至少一个通道(11)中，从而所述至少一个切向节流元件(36)的转速越大，所述至少一个通道(11)的流动横截面面积越小，反之亦然。

13.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所述至少一个装置(14)包括至少一个弹性元件(34)，例如弹簧(35)，以便在惯性力或者更确切地说切向力变小时使所述至少一个切向节流元件(36)运动离开所述至少一个通道(11)，从而所述至少一个通道(11)的流动横截面面积变大。

14.如权利要求12或13所述的电机，其特征在于，所述至少一个切向节流元件(36)和/或所述至少一个弹性元件(34)设置在所述旋转部件(12)，例如所述平衡盘(15)中。

15.一种驱动设备(1)，特别是用于机动车辆(3)的驱动设备，优选的是混合动力驱动设备(2)，

-优选包括特别是用于驱动机动车辆(3)的内燃机(4)，

-还包括特别是用于驱动机动车辆(3)的带有定子(6)和转子(7)的至少一个电机(5)，

其特征在于，所述至少一个电机是按照前述权利要求中的一项或多项设计的。

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