CN104734424A - 具有集成润滑系统的驱动器布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动器布置(14)，至少具有以下组件：电动机(2)，其具有定子和能围绕轴线旋转的转子、与转子耦合的传动机构(6)，其中设置液体循环，该液体循环从具有液体的容器起导向经过电动机(2)的第一部段(15)和电动机(2)的第二部段(16)，其中以流动技术观察，在电动机(2)的第二部段(16)之前设置经过传动机构(6)的支路，其中，现在以流动技术平行延伸的部段穿过传动机构(6)和电动机(2)的第二部段(16)最终在容器中聚集，其中，在电动机(2)的第一部段(15)和第二部段(16)之间，在通向传动机构的支路处设置节流阀(4)。

Description

具有集成润滑系统的驱动器布置

技术领域

本发明涉及一种驱动器布置和用于冷却电组件并冷却和润滑驱动器布置的传动机构的方法。

背景技术

在具有传动机构的电动机中，通常冷却剂循环和润滑剂循环是独立实施的。因此，这种传动机构占用了较大的结构空间。

此外，特别是在短时间运行传动驱动器时，润滑剂的温度远低于运行温度。这使得传动机构的效率下降。

现在为了使传动机构油更快地达到运行温度，通常使用换热器。由此将废热引入到了传动机构油中，以便降低粘性。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，实现一种驱动器布置，其除了结构方式紧凑以外也在短时间运行时确保了传动机构的充足效率。特别地，这种驱动器布置应当用于电动车辆中，以便提高驱动器布置的效率并由此使得电池的载荷下降。

所述目的通过至少具有以下组件的驱动器布置来实现：

电动机，其具有定子和能围绕轴线旋转的转子、与转子耦合的传动机构，

其中设置有液体循环，该液体循环从具有液体的容器起经过电动机的第一部段和电动机的第二部段，

其中以流动技术观察，在电动机的第二部段之前设置经过传动机构的支路，

其中，现在以流动技术平行延伸的部段穿过传动机构和电动机的第二部段最终在容器中聚集，

其中在电动机的第一部段和第二部段之间，在通向传动机构的支路处设置节流阀。

所述目的还通过一种用于冷却和/或润滑驱动器布置的电和/或机械的组件的方法来实现，该驱动器布置具有至少一个电动机和由此来驱动的传动机构，其中，从容器中借助泵输送液态介质，并且将液态介质输入到电动机的冷却壳层的第一部段中，其中在电动机的冷却壳层的内部设置了通过节流阀来形成的支路，从而介质在冷却壳层的第二部段附近以流动技术平行地将传动机构穿流过并润滑，其中冷却壳层的第二部段的和支路的介质穿过传动机构最终在容器中再次聚集，以便在该处再冷却。

通过驱动器布置的根据本发明的构造和用于冷却和/或润滑这种驱动器布置的电和/或机械的组件的方法，现在仅需要用于冷却和润滑的介质。因此，仅设置用于电机和传动机构的循环，以便同时进行冷却和润滑。

为此，油特别适合作为液体。

在此，以有利的方式首先冷却电机和可能的以流动技术还在其之前的电力电子设备，以便随后在电动机的冷却壳层内部使现在已预热地进入到传动机构中的介质的一部分分支。这种预热导致了油较低的粘性，并且因此使得传动机构损耗下降。这使得不再需要通过独立的热交换器来加热油，因为油现在至少通过电动机的废热来预热并且因此有效地润滑了传动机构。

然而，仅仅所有环流油的预设的部分体积流才允许进入到传动机构中。过大的体积流导致了在传动机构内部的不期望的制动效果。此外，过大的体积流可能需要传动机构中的大润滑孔，这将要求直接扩大一些传动机构部件。然而，这对于所追求的驱动单元紧凑性是不利地。

出于此原因，在电动机的冷却壳层的内部优选地连接了能控制的节流阀，其为传动机构提供了介质的预设体积流。

有利地，冷却壳层和传动机构的所有的接触位置、管道连接位于驱动器布置的一侧上，并且因此在保养技术上使能简单地接触到的。

在本发明的另一个有利设计方案中，在电动机的冷却壳层的内部设置多个支路。从而，根据冷却介质的温度能够控制一个或多个节流阀。这需要传感器机构，传感器机构既检测油的温度，在必要的情况下也检测油的粘性，并且将其告知给上一级的控制单元，从而能够通过操动件操纵相应的节流阀。

这种驱动器布置特别适用于电动车辆，其从电池中吸取其能量。通过相对较快地加热除了冷却电动机之外还同时用于润滑传动机构的介质，降低了油的粘性并且在车辆的冷运转阶段中还提高了传动机构的效率。这使得电池负荷较少。这提高了电池的有效范围。

附图说明

根据示意性示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的有利的设计方案；其中示出：

图1是基本原理，

图2和3是驱动组件的基本布置。

图4是发动机的纵向剖面图。

具体实施方式

图1示意图示出了根据本发明的构思。在此，冷却介质、特别是油，从容器1借助管道导向至驱动器布置14。在该图示中，驱动器布置14由具有待冷却的电力电子设备的变流器7、以及电动机2和传动机构6组成。

在此，电动机2具有根据图4的构造。在纵向剖面图中示出了定子17，其径向上位于冷却壳层3的内部。定子17具有未详细示出的绕组系统，其布置在片状定子17的基本上轴向延伸的槽中。转子18通过气隙22与定子17分开地设置，其构造成永磁激励式转子或者短路转子。转子18具有空心轴23，在其中布置了传动机构6。在发动机式地运行电动机2时，转矩通过转子18和一个或多个传动机构组件提供给轴端5。

在这种根据图1示出的实施例中，为了保持驱动器布置的附加紧凑性，传动机构6布置在电动机2的转子18的空心轴的内部。轴端5设置作为用于如车辆的驱动轴等的工作设备的机械耦合部。

首先，通过冷却介质冷却了变流器7，随后将轻微预热了的冷却介质导入到电动机2的冷却壳层3中，在该处，冷却系统具有围绕电动机2的定子17布置的冷却壳层3。在此，冷却壳层3能够具有螺旋状或回形延伸的冷却通道。

还能够直接从容器1中提供用于电动机2的冷却壳层3的冷却介质，这如通过管道9表明。在这种情况中，变流器7以流动技术仅可选择地连接在电动机2之前。

根据本发明，现在电动机2中的冷却壳层3内部的冷却循环在能预设的位置处分成第一支路21和在冷却壳层3内部的第二部分16。冷却介质的体积流在该能预设的位置处分开。体积流的一部分通过第二部分16再次穿流过冷却壳层3，而体积流的另一部分以流动技术平行地经过节流阀4输送给支路21并且因此输送给传动机构6。

因此，在电动机2的内部设置了电动机2的、特别是定子17的以及传动机构6的冷却系统。仅固定部件与冷却管道相连，从而不需要动态的密封。从冷却壳层3出发经过节流阀4到传动机构6中的支路21不仅用于冷却传动机构，而是特别还用于润滑加入传动机构6的齿轮。此时，节流阀4如下地确定尺寸和/或是能如下地控制，使得用于润滑传动机构的预定体积流进入到传动机构6中。

在另外的实施方式中，节流阀4通过操动件来调节，其中操动件从控制单元20获得相应的指令。控制单元20此时以不同传感器的数据为基础，例如，所涉及的组件的温度、体积流量的粘性等，这些数据导致了通过节流阀4调节支路21中的体积流。

在体积流量过大时，在传动机构6的内部产生了制动效果。这将导致更高的制动效果，这必须通过附加的、例如从车辆的电池中的电功率消耗来平衡。

第二部分16的体积流和支路21的体积流穿过传动机构6，或者如实施例中以流动技术再次在容器之前聚集，或者在容器1中才聚集。

图2示出了该驱动器布置14的紧凑性地原理图，其中电力电子设备，即变流器7和一个或多个节流阀4的可能的控制单元20布置在冷却壳层3的内部。容器1同样直接布置在壳体处并且因此布置在驱动器布置14的冷却壳层3上。在容器1的内部的介质、也就是油或者直接在冷却气流中再冷却，或者通过独立的热交换器10再冷却，其通过连接管道与容器1相连。当驱动器布置14不是直接布置在冷却气流中，而是通过独立的热交换器10进行再冷却时，上述情况在车辆中能够具有特别意义。废热能够用于车辆内部的加热用途。

图3以另外的实施方案示出了驱动器布置14的组件的布置，其中，容器1布置在驱动器布置14的端面处，并且在此还集成了用于相应的冷却通道的所有接触位置。这有着以下优点，即不必铺设外部的管道，而是通过纯插接连接既实现了密封也实现了套管。因此，冷却管道位于驱动器布置14的组件的内部，即在电力电子设备7中、在冷却壳层3中和传动机构6中。

在另外的实施例中，电动机2的冷却壳层3具有用于定位节流阀4或者节流阀盖的较多可行性。这具有以下优点，即根据冷却介质的温度，节流阀4能够连接在冷却壳层3的中间部分中或者在冷却壳层3的后部中，从而为传动机构6提供了油的尽可能最好的粘性。这种控制通过电动机2的冷却壳层3的内部的温度传感器来进行，其中，控制单元20能够定位在电动机2的变流器7的内部，或者独立地定位。

这种具有简化的冷却循环并具有对传动机构6的润滑的驱动器布置14的紧凑性具有多种优点。一方面，现在仅存在一个用于电动机2和传动机构6的冷却循环，该冷却循环同时负责润滑传动机构6。另一方面，驱动器布置14的紧凑性由此来实现，即传动机构6位于电动机2的空心轴的内部。

此外，避免了耗费巨大的套管，由此使得所有组件围绕驱动器布置14地布置，并且冷却循环通过单个组件的插接连接来形成。

Claims (10)

1.一种驱动器布置(14)，至少具有以下组件：

电动机(2)，所述电动机具有定子(17)和能围绕轴线旋转的转子、与所述转子(18)耦合的传动机构(6)，

其中，设置有液体循环，所述液体循环从具有液体的容器(1)起导向经过所述电动机(2)的第一部段(15)和所述电动机(2)的第二部段(16)，

其中，以流动技术观察，在所述电动机(2)的所述第二部段(16)之前设置经过所述传动机构(6)的支路(21)，

其中，现在以流动技术平行延伸的这些所述部段穿过所述传动机构(6)和所述电动机(2)的所述第二部段(16)最终在所述容器中聚集，

其中，在所述电动机(2)的所述第一部段(15)和所述第二部段(16)之间，在通向所述传动机构的所述支路处设置节流阀(4)。

2.根据权利要求1所述的驱动器布置(14)，其特征在于，所述转子(18)具有空心轴，所述传动机构(6)布置在所述空心轴中并且通过所述转子的端面和/或通过所述转子的内周面与所述转子(18)机械地耦合。

3.根据权利要求1或2所述的驱动器布置(14)，其特征在于，作为至少一个附加的电组件以流动技术在所述电动机(2)之前布置有功率模块、特别是变流器(7)，所述功率模块能够利用相同的所述液体循环来冷却。

4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器布置(14)，其特征在于，所述电动机(2)的所述定子具有壳层冷却部。

5.根据权利要求4所述的驱动器布置(14)，其特征在于，所述电动机(2)的所述壳层冷却部设计为螺旋状的。

6.根据权利要求4所述的驱动器布置(14)，其特征在于，所述电动机(2)的所述壳层冷却部设计为回形的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器布置(14)，其特征在于，至少传动机构(6)和所述电动机(2)的所述液体循环的连接位置布置在所述驱动器布置(14)的一侧上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器布置(14)，其特征在于，在所述电动机(2)的所述定子(17)的冷却壳层的内部设置至少一个节流阀(4)，所述节流阀通过控制单元(20)根据对至少所述传动机构(6)的温度和冷却需求的评估控制通向所述传动机构(6)的所述支路(21)的体积流。

9.一种用于冷却和/或润滑驱动器布置(14)的电和/或机械组件(2，7)的方法，所述驱动器布置至少具有电动机(2)和由所述电动机来驱动的传动机构(6)，其中，将液态介质从容器(1)中借助自然转换或者泵(13)输送到电动机(2)的冷却壳层(3)的第一部段(15)中，其中，在所述电动机(2)的所述冷却壳层(3)的内部设置通过节流阀(4)形成的支路，从而所述介质在所述冷却壳层(3)的第二部段(16)附近以流动技术平行地将所述传动机构(6)穿流过并润滑，其中，所述冷却壳层的所述第二部段(16)的和所述支路的所述介质穿过所述传动机构(6)最终在所述容器(1)中再次聚集，以便在此再冷却。

10.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的驱动器布置(14)和/或方法的电动车辆。