CN104139827B - 用于轮毂驱动装置的冷却元件以及轮毂驱动装置 - Google Patents
用于轮毂驱动装置的冷却元件以及轮毂驱动装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于两轮车的驱动轮(1)的轮毂驱动装置(2)的冷却元件，包括：‑圆形的罩壳(10)，其具有凹形内侧面和用于能转动地支承在轮毂(4)上的开口(11)；‑第一结构(14)，所述第一结构从凹形内侧面凸出，并且在罩壳(10)转动时引起邻接介质的涡流。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂驱动装置，尤其用在两轮车的驱动轮上。
背景技术
用于驱动电动两轮车（即电动踏板车）的轮毂驱动装置通常作为用于两轮车后轮的直接驱动装置，并且具有一个固定安装在后轮轮毂上的内定子。该内定子配有用于提供定子电场的定子线圈。内定子周围设有一外转子，该外转子支承在后轮毂上，并且通常具有用于提供励磁场的永久磁铁。通过受控定子磁场与励磁场的相互作用可以产生作用于外转子的扭矩，该扭矩可用于驱动后轮。外转子在外圆周侧与承载驱动轮轮胎的轮辋相连。
定子线圈通电时的电损耗以及涡流损耗会在轮毂驱动装置内部引起损耗热，为了避免轮毂驱动装置之内的部件过热，必须排出损耗热。
本发明的任务在于改善轮毂驱动装置的散热。
发明内容
该任务通过根据一种用于轮毂驱动装置的冷却元件以及通过一种轮毂驱动装置来解决。
本发明还涉及其它有利实施方式。
按照第一方面所述，设置一用于两轮车驱动轮的轮毂驱动装置的冷却元件，包括：
- 圆形的罩壳，其具有凹形内侧面和用于可转动地支承在轮毂上的开口；以及
- 第一结构，所述第一结构从凹形内侧面凸出，以便在罩壳转动时引起邻接介质的涡流，
其中，第一结构在径向上延伸，
其中第二结构构造成基本上切向延伸的肋条和/或者疙瘩状的隆起，
其中第一结构的隆起高于第二结构的隆起，
其中，凸出的所述第二结构设置用于增大内侧面上的表面，以便提高经由内侧面的热传递。
在轮毂驱动装置中通常通过多数情况下布置在两侧的罩壳将轮辋保持在轮毂上，使得外转子可以同心围绕内定子转动，其中，在外转子上向外联接一轮辋。罩壳包围通过内定子和外定子所形成的轮毂驱动装置，从而可防止脏污和湿气侵入轮毂驱动装置的内部。
但是通过罩壳也会使得空气交换变差，因此难以将轮毂驱动装置运行中产生的热量排出。在负荷较高的行驶状态下，定子线圈的绕组端部中出现的温度可能会明显超过漆包铜线的允许温度。此外通常还将用于测量转子位置的霍尔传感器多数安装在定子线圈绕组附近，或者某些情况下也将其直接安装于定子线圈绕组之中。此类霍尔传感器也有温度敏感性，按照经验来看，尤其在负荷较高的行驶状态之后通常就会失效。
为了保证改善的散热，可使得所述罩壳中的至少一个罩壳在其内侧面（凹形面）具有凸出结构。当罩壳随着轮毂驱动装置的轮辋或者转子转动时，气流就会环流这些结构，从而能够排出额外的热量。除此之外，设置在轮毂驱动装置内部的结构还会在定子绕组区域中引起湍流气流，并且设置了一些附加结构，以便增大罩盖内部的表面，从而有利于湍流气流与罩盖之间的热传导。
此外，第一结构还可以在径向上延伸。这样即可实现特别强的涡流。
在罩壳的外边缘上可以设置一用以联接轮辋的联接法兰。
罩壳可以是一体的，尤其可以构造成铝压铸件。
可以设置第二凸出结构，其能增大内侧面上的表面，从而提高内侧面上的热传递。
第二结构可以构造成基本上切向延伸的肋条和/或者疙瘩状的隆起。
此外，第一结构的隆起还可以高于第二结构的隆起。
按照一种实施方式，与内侧面对置的罩壳外侧面可以设有第三凸出结构，用以改善向周围环境的散热。
将第三结构可以设计成基本上切向延伸的连接件和/或在径向上或相对于径向倾斜延伸的冷却肋片。
按照另一方面，设置一种轮毂驱动装置，包括：
按照前面所述的冷却元件，
电驱动装置，其布置在轮毂上并且具有内定子和外转子，
其中，通过至少一个罩壳将所述外转子保持在轮毂上，使得外转子同心围绕内定子可转动地布置，并且在电驱动装置和罩壳之间形成一个空间。
此外，第一结构可以至少设置在内侧面上的一个区域上，该区域在外转子转动时经过内定子的作用区。
为了冷却，可以给所述空间充入空气或油，其中，尤其是油保证了从驱动电机至盖罩的改善的散热。
附图说明
以下将参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细解释。其中：
图 1示出了不具有罩壳的轮毂驱动装置内部的俯视图；
图 2示出了轮毂驱动装置在轴平行（achsparalleler）方向上的剖面图；
图 3示出了用于轮毂驱动装置的罩壳的示图，包括根据第一种实施方式的内侧面的视图；
图 4示出了用于轮毂驱动装置的罩壳的示图，包括根据另一种种实施方式的内侧面的视图；
图 5示出了盖罩的结构化的外侧面的示图；以及
图 6示出了根据另一种可选实施方式的盖罩的结构化的外侧面的示图。
具体实施方式
图 1 和 2 所示为两轮车的后轮 1（驱动轮）的俯视图以及平行于后轮 1 的轴向来剖开后轮 1 的剖面图。后轮 1 具有轮毂驱动装置 2，该轮毂驱动装置包括内定子3，其固定安装在轮毂 4 上，轮毂例如可以保持在后轮振动平衡杆上。内定子 3 抗相对转动地布置在轮毂 4 上，并且在其作用区 31 中具有定子绕组，用以产生定子磁场，通过该定子磁场应该驱动两轮车的后轮 1 。定子绕组包括定子线圈，定子线圈以适当的方式借助于一换向模式通过（没有绘出的）驱动电路进行通电，用以产生环绕的定子磁场。
围绕内定子 3布置外转子 5 ，外转子基本上同心地可转动地围绕内定子 3 设置。外转子 5 包括转子极 51，这些转子极可以完全地或者部分地配有永久磁铁 52，以便提供相应的励磁场。外转子 5通过螺纹连接或者铆接方式借助于法兰 6与轮辋 7 相连，轮辋容纳轮胎 8 以形成后轮。
为了保证外转子 5、轮辋 7 和轮胎 8围绕轮毂 4 支承，通常在轴向上在轮毂驱动装置 2 两侧设置罩壳 10，这些罩壳呈圆形地构造并且具有中孔 11，通过中孔将罩壳10 套插在轮毂 4 上且支承在那里，尤其借助于（没有绘出的）轴承进行保持。在罩壳 10的外圆周上设置法兰 12，外转子 5 紧固在该法兰上，从而保证内定子 3 和外转子 5 之间的具有恒定宽度的气隙。
罩壳 10 基本上呈盘形或者壳形地构造，从而在内定子 3 和罩壳 10 之间形成通常充有空气的封闭空间。代替空气，也可以在封闭空间中设置另一种介质，例如油。这样就能保证改善的散热。
将罩壳 10 如此围绕轮毂驱动装置 2 布置，使其通过罩壳 10 的凹形内侧面容纳在封闭空间之中。通常以铝压铸工艺制成罩壳 10。
如附图 3 明显所示，现在为了将通过内定子 3 的定子绕组以及通过外转子 5中的涡流所形成的热量从轮毂驱动装置 2 的内部排出，在所述罩壳10中的至少一个罩壳的内侧面上设置第一凸出结构 14。利用第一结构 14 结构化的罩壳 10 形成用于轮毂驱动装置 2 的冷却元件。
第一结构 14 用来使得处于轮毂驱动装置 2 内部的空气形成涡流，从而产生围绕定子绕组的良好的环流。为了改善湍流，第一结构 14可以在罩壳 10 的内侧面上通过径向延伸的连接件形成，尤其是八个连接件，它们以相同的角度相互间隔并且朝向内定子 3从罩壳 10 凸出。在组装好的状态下，当轮毂驱动装置 2 转动时，连接件 14 在内定子 3的作用区 31 附近经过，并且在那里产生一导致更好的散热的强烈空气涡流。
为了总体上进一步增大罩壳 10 内部中的面积，还可以设置作为第二结构 15凸出的环绕的肋条，这些肋条一方面改善罩壳 10 的稳定性，另一方面可显著增大如下表面，经由该表明将热量从罩壳 10 的内部中的空间排出到结构化的罩壳 10 上。
在切向上延伸的肋条 15 具有比径向延伸的连接件 14 更小的隆起高度，从而所述肋条将湍流气流尽可能少地变为层流。尤其设置了多个同心布置的切向肋条 15，从而在径向将两个相邻的切向肋条 15 相对于气隙错开地布置。
如图 4 中所示，代替环绕的肋条 15 ，也可以设置疙瘩状的隆起 16 作为径向延伸的连接件 14 之间的第二结构，这些隆起同样可增大用来吸收从内定子 3 排出的热量的表面。
不仅如 3 中所示的结构，而且图 4 所示的结构也适合于在没有滑块（schieberfreien）的铝压铸模具中形成，因此能够以低廉成本达到基本的散热要求。
图 5 所示为结构化的罩壳 10 的外侧面（凹形面）示图。该外侧面具有第三凸出结构 17，其例如可以通过相对于轮毂轴线同心延伸的切向的连接件来形成。第三凸出结构17 用来增大罩盖的外表面，从而保证更好地将热量向外排出到周围环境之中。
在图 6 所示的另一种可选实施方式中，将外表面上的第三结构 17 设计成在径向或者相对于径向倾斜延伸的冷却肋片，这些冷却肋片能够将放出的热量更加有效地排出到迎面风之中。
Claims (10)
1.用于两轮车的驱动轮（1）的轮毂驱动装置（2）的冷却元件，包括：
圆形的罩壳（10），其具有凹形内侧面和用于能转动地支承在轮毂（4）上的开口（11）；
第一结构（14），所述第一结构从凹形内侧面凸出，以便在罩壳（10）转动时引起邻接介质的涡流，
其中，第一结构（14）在径向上延伸，
其中第二结构（15）构造成基本上切向延伸的肋条和/或者疙瘩状的隆起，
其中第一结构（14）的隆起高于第二结构（15）的隆起，
其中，凸出的所述第二结构（15）设置用于增大内侧面上的表面，以便提高经由内侧面的热传递。
2.根据权利要求1所述的冷却元件，其中，在罩壳（10）的外边缘上设置一用以联接轮辋的联接法兰（6）。
3.根据权利要求1或2所述的冷却元件，其中，所述罩壳（10）是一体地构造的。
4.根据权利要求1或2所述的冷却元件，其中，所述罩壳（10）构造成由金属材料制成的压铸件。
5.根据权利要求1或2所述的冷却元件，其中，罩壳（10）的与内侧面对置的外侧面设有用于改善向周围环境散热的第三凸出结构（17）。
6.根据权利要求5所述的冷却元件，第三凸出结构（17）构造成基本上切向延伸的连接件和/或在径向上或相对于径向倾斜延伸的散热肋片（18）。
7.轮毂驱动装置（2），该轮毂驱动装置具有按照权利要求1至6中任一项所述的冷却元件，包括：
电驱动装置，其布置在轮毂（4）上并且具有内定子（3）和外转子（5），
其中，所述外转子（5）通过至少一个罩壳（10）保持在轮毂（4）上，使得外转子（5）同心围绕内定子（3）能转动地布置，并且在电驱动装置和罩壳（10）之间形成一个空间。
8.根据权利要求7所述的轮毂驱动装置（2），其中，第一结构（14）设置至少在内侧面上的一区域上，所述区域在外转子（5）转动时经过内定子（3）的电作用区（31）。
9.根据权利要求7或8所述的轮毂驱动装置（2），其中，所述空间中的介质是空气或油。
10.根据权利要求7或8所述的轮毂驱动装置（2），其中，所述外转子（5）通过正好两个包围所述电驱动装置的罩壳（10）被保持住。
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