CN104575951B - 感应器壳体 - Google Patents

Abstract

一种示例的感应器壳体，除其他外包括底部、多个延伸自底部用于提供容纳感应器的空腔的壁以及多个用于将热能从底部和多个壁传送的底部的延伸部。

Description

感应器壳体

技术领域

本发明总体涉及一种电动车辆，尤其涉及一种用在电动车辆的动力系统内的感应器总成。

背景技术

由于电动车辆利用一个或多个电池供电的电机选择性地进行驱动，因此电动车辆总体上与传统机动车辆不同。相反地，传统机动车辆仅依赖内燃发动机驱动车辆。电动车辆可以利用电机取代内燃发动机，或者电动车辆可以除了内燃发动机以外使用电机。

示例电动车辆包括混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)以及纯电动车辆(BEV)。电动车辆通常配备有包括多个电池单元的电池组，其中电池单元存储为电机提供动力的电力。电池可以在使用前充电，并在行驶过程中通过再生制动器或发动机再次充电。

电动车辆可以包括连接于电池和电机之间的电压转换器(直流-直流转换器，DC-DC转换器)。具有交流(AC)电机的电动车辆也包括连接于DC-DC转换器与电机之间的逆变器。电压转换器增加(“增强”)或降低(“抑制”)电压电位从而促进扭矩性能优化。DC-DC转换器包括感应器(或反应器)总成、开关以及二极管。

典型的感应器总成包括缠绕在磁芯周围的导电线圈。电流流经线圈时，感应器总成产生热(热能)。现有的用于冷却DC-DC转换器的方法是通过管道循环流体，该管道靠近感应器，这种方法在由姚勒(Jaura)等人在美国公开申请号为2004/0045749的文件中公开。在高功率负载时，感应器温度会不良地超过约束界限。为了将热能水平降低到约束界限以下，通常降低功率。而降低功率往往是不理想的。

发明内容

根据本发明的示例性方面的感应器壳体，除其他外包括底部、延伸自底部用于提供容纳感应器的空腔的多个壁以及用于从底部以及多个壁处传送热能的多个底部延伸部。

在前面所述的感应器壳体的进一步非限制性实施例中，多个壁从底部的第一侧在第一方向延伸。多个延伸部从底部的第二侧在不同于第一方向的第二方向延伸。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，第一方向与第二方向相反。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，多个延伸部包含销钉。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，销钉的横截面总体上为圆形外廓。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，多个销钉直接延伸自底部。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，感应器壳体包括冷却板。多个延伸部从底部延伸到与冷却板直接接触的端部。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，底部以及多个延伸部是连续的整体结构的部分。

在前面所述的任一个感应器壳体的进一步非限制性实施例中，多个延伸部以行和列的阵列的方式设置，至少一些列相对彼此以及相对经过多个延伸部的流动的方向是交错的，从而增强湍流。

一种根据本发明所公开的示例性方面的感应器总成，除其他外包括磁芯、缠绕在磁芯上的线圈、底部、多个延伸自底部用于提供容纳磁芯和线圈的空腔的壁以及多个用于从底部以及多个壁传送热能的延伸部。

在前面所述的感应器总成的进一步非限制性实施例中，所述总成包括空腔内的绝缘材料。灌装料(potting compound)将磁芯以及线圈与多个壁以及底部分开。

在前面所述的感应器总成的进一步非限制性实施例中，绝缘材料包括灌装料。

在前面所述的任一个感应器总成的进一步非限制性实施例中，多个壁从底部的第一侧在第一方向延伸。多个延伸部从底部的第二侧在不同于第一方向的第二方向延伸。

在前面所述的任一个感应器总成的进一步非限制性实施例中，第一方向与第二方向相反。

在前面所述的任一个感应器总成的进一步非限制性实施例中，多个延伸部包含销钉。

在前面所述的任一个感应器总成的进一步非限制性实施例中，底部以及多个延伸部是连续的整体结构的部分。

在前面所述的任一个感应器总成的进一步非限制性实施例中，电动车辆动力系统包括感应器总成，并且感应器总成用在增强或抑制电池组电压的转换器中。

一种冷却根据本发明所公开的示例性方面的感应器的方法，除其他外包括将热能从感应器周围的绝缘材料传送到感应器壳体的底部以及将热能从底部直接传送到感应器壳体的多个延伸部。

在上述方法的进一步非限制性实施例中，底部以及多个延伸部是连续的整体结构的部分。

在上述方法的进一步非限制性实施例中，绝缘材料包含灌装料。

附图说明

所公开示例的各种特征及有利之处从具体实施方式中对本领域的技术人员而言是显而易见的。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下：

图1是电动车辆的示例动力系统结构的示意图；

图2是用在图1的结构中的感应器总成的高度示意性视图；

图3是图2中的感应器总成的延伸部的封闭透视图；

图4是图2感应器总成的壳体的透视图。

具体实施方式

图1示意性地说明了用于电动车辆的动力系统结构10。尽管此处描述为混合动力车辆(HEV)，但应理解的是此处所描述的概念不限于HEV，并且可以扩展到其他电气化车辆，包括但并不限于插电式混合动力车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV)。

在一个实施例中，动力系统10是采用了第一传动系统和第二传动系统的功率分流动力系统(powersplit powertrain system)。第一传动系统包括发动机14和发电机18(即第一电机)的组合。第二传动系统至少包括电动机22(即第二电机)、发电机18以及电池组24。在这个示例中，第二传动系统被认为是动力系统10的电力传动系统。第一和第二传动系统产生扭矩用于驱动一组或者多组电动车辆的车辆驱动轮28。

在本示例中是内燃发动机的发动机14以及发电机18可以通过动力传输单元30——例如行星齿轮组——连接。当然，也可以利用包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、太阳齿轮34以及支架总成36的行星齿轮组。

发电机18可以通过动力传输单元30由发动机14驱动以将动能转化为电能。作为选择，发电机18可以起到电动机的作用将电能转化成动能，从而向与动力传输单元30连接的轴38输出扭矩。由于发电机18可操作地连接于发动机14，所以发动机14的速度可由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以连接于轴40，轴40通过第二动力传输单元44与车辆驱动轮28相连接。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传输单元也适宜。齿轮46将扭矩从发动机14传输到差速器48从而最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够向车辆传动轮28提供扭矩传输的多个齿轮。在这个示例中，第二动力传输单元44通过差速器48与轮轴50机械地耦接从而向车辆驱动轮28分配扭矩。

也可以采用电动机22(即第二电机)通过向轴52输出扭矩而驱动车辆驱动轮28，轴52也与第二动力传输单元44相连接。在一个实施例中，电动机22以及发电机18相配合作为再生制动系统的一部分，在该系统中，电动机22以及发电机18二者都可以作为电动机以输出扭矩。例如，电动机22以及发电机18每一个都可以向电池组24输出电力。

电池组24是电动车辆电池总成的示例类型。电池组24可以是能够输出电力从而使电动机22以及发电机18运行的高压电池。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可与电动车辆一起使用。

示例动力系统10包括感应器总成54，其用在DC-DC转换器中从而使电池组24升压或降压。感应器总成54是可变电压控制器56的一部分。

示例动力系统10可进一步包括用于转换移动到电池组24以及从电池组24移出的电流的逆变器58。

现参照图2-4，示例感应器总成54包括保持在壳体68内的感应器64。感应器64包括磁芯72以及缠在磁芯72的至少一部分上的线圈76。

壳体68包括底部80。多个壁84自底部在第一方向D₁延伸。多个延伸部88自底部80在第二方向D₂延伸。第二方向D₂与第一方向D₁相反。

壁84提供容纳感应器64的空腔92。在这个示例中，感应器64设置在绝缘材料内，例如灌装料96，其将感应器64与底部80内的壁84分开。在这样的示例中，感应器64不与壁84或底部80直接接触。

延伸部88从底部80延伸到与冷却板104直接接触的端部100。在另一个示例中，延伸部88不与冷却板104直接接触。延伸部88以具有行和列112的阵列的方式设置。仍然在其他示例中，不采用延伸部，并且底部80与冷却板104直接接触。

在这个示例中，冷却板104是用螺栓固定在壳体68底面的容器。盖子(未示出)可以固定于壳体68从而将空腔92密封。可以采用密封件——例如O型密封圈或有机硅基的密封剂——使接口本质上防漏。例如冷却板104可以是铝或铜的。

在感应器总成54的操作过程中，感应器64产生热能。热能通过灌装料96从感应器64传送到达壳体68的底部80。热能从底部80直接传送到延伸部88。一些来自扩展部88的热能可以移动到冷却板104内。其他的热能通过流动F——例如水或空气的流动——从扩展部88带走。

流动F从供给物114移动经过阵列108。流动F移动通过阵列108内的空隙与空间116。列112相对于经过阵列108的流动方向D交错。交错的列112增强了流经阵列108的湍流，从而可以提高从延伸部88到流动F的热能传递。

流动F通过入口120进入冷却板104和底部80之间的区域。流动F通过出口124离开冷却板104和底部80之间的区域。在这个示例中，冷却板104限定了入口120和出口124二者。

示例延伸部88具有总体上圆形横截面外廓。在其他示例中，延伸部88具有其他的横截面外廓，例如菱形、矩形或正方形横截面外廓。延伸部88可以是板形散热片(platefin)或针状散热片(pin fin)。

示例延伸部88的长度L从8毫米到10毫米。也就是示例的延伸部88从底部80延伸出8-10毫米。延伸部88的直径D约为2.5毫米。因此，示例延伸部88的直径D是从延伸部的长度L的25％到32％。

延伸部88的阵列108可根据最大热特性、降低的流动阻力、减小的压降以及便于制造而进行优化。

可以进行优化的延伸部88的其他参数包括延伸部88的整体形状、延伸部88的尺寸以及从直接附接于底部80的延伸部88的部分到端部100的倾斜度及锥角。

壳体68是整体结构。也就是壁84、底部80以及延伸部88都由同一块连续材料形成的。

示例的壳体68可以加工自单块材料。在另一个示例中，壳体68采用粉末铝或铜材料铸造。无论是加工或是从粉末金属材料压铸，壳体68是连续的材料块。

当制造少量的单元时特别适合采用加工。压铸尤其适合于高产量。压铸过程开始于粉碎的金属、熔融以及注射到预制件中，最后以烧结和冲压成品单元而结束。

所公开的示例中的至少一些特征包括提供感应器壳体，其可以在不利用散热膏层以及其他用以提高热能移走的层的情况下有效地得到冷却。在一些示例中，在本发明的总成中的热阻与现有设计相比降低了约百分之二十。组装过程也简化了，其部分原因是由于更少的组成部分。组装过程也通过消除散热膏而简化。在延伸部和底部之间的连续材料介质移除了与传统设计的基板相关的接触热阻。

上述说明实质上是示例性的而不是限制。没有必然背离本发明的实质的公开示例的变形及改进对本领域技术人员是显而易见的。因此，法律赋予本发明的保护范围只能通过研究权利要求而确定。

Claims (9)

1.一种感应器壳体，其特征在于，包含：

底部；

多个延伸自底部用于提供容纳感应器的空腔的多个壁；

多个用于使热能从底部以及多个壁传送的底部的延伸部；以及

固定在壳体底面形成为容器以容纳多个延伸部的冷却板，以使流体至少能够移动通过多个延伸部之间的空隙。

2.如权利要求1中所述的感应器壳体，其特征在于，多个壁从底部的第一侧在第一方向延伸以及多个延伸部从底部的第二侧在不同于第一方向的第二方向延伸。

3.如权利要求2中所述的感应器壳体，其特征在于，第一方向与第二方向相反。

4.如权利要求1中所述的感应器壳体，其特征在于，多个延伸部包括销钉。

5.如权利要求4中所述的感应器壳体，其特征在于，销钉的横截面总体上为圆形外廓。

6.如权利要求4中所述的感应器壳体，其特征在于，销钉直接延伸自底部。

7.如权利要求1中所述的感应器壳体，其特征在于，多个延伸部从底部延伸到与冷却板直接接触的端部。

8.如权利要求1中所述的感应器壳体，其特征在于，底部以及多个延伸部是连续的整体结构的部分。

9.如权利要求1中所述的感应器壳体，其特征在于，多个延伸部以行和列的阵列的方式设置，至少一些列相对彼此以及相对经过多个延伸部的流体的流动的方向是交错的，从而增强湍流。