CN104769817B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，其包括：具有沿轴向方向延伸的转子轴的转子，包围转子的定子，以及具有集成的冷却管路的容纳定子的定子壳体，冷却管路通过使沿轴向或者周向方向延伸的通道与连接相邻的通道的转向部分交替地结合而构成为曲折形的，定子壳体包括一个基体和一个顶盖，一侧的转向部分和通道构成为集成在基体中并且另一侧的转向部分构成在顶盖中；或者定子壳体包括一个基体和两个顶盖，通道集成在基体中并且转向部分构成在两个顶盖中。在冷却管路中代替至少一个转向部分构成有轴承冷却回路，其相应地将两个相邻的通道连接并且围绕转子轴的轴承位置引导，所述通道、轴承冷却回路和转向部分密封地过渡到彼此中，从而形成封闭的冷却管路。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是用于驱动机动车的电机。

背景技术

在较大的电机、例如用于驱动机动车的电机中，需要部分地冷却定子壳体以用于导出所产生的损耗功率。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种电机，所述电机可以在低成本制造时并且在少维护地运行时高效地被冷却。

因此，该发明通过一种电机、特别是用于驱动机动车的电机来解决，所述电机包括具有沿轴向方向延伸的转子轴的转子。此外，设有包围转子的定子和容纳定子的定子壳体。在所述定子壳体中集成有冷却管路。所述冷却管路由通道与转向部分的结合而组装成。在相邻的通道之间分别存在一个转向部分。由此，所述冷却管路沿着定子壳体的周向构成为曲折形的。所述定子壳体包括一个基体和一个顶盖，其中，一侧的转向部分和通道构成为集成在基体中并且另一侧的转向部分构成在顶盖中；或者所述定子壳体包括一个基体和两个顶盖，其中，所述通道构成为集成在基体中并且所述转向部分构成在所述两个顶盖中，在冷却管路中代替至少一个转向部分构成有轴承冷却回路以用于冷却转子轴的轴承，所述轴承冷却回路相应地将两个相邻的通道连接并且围绕转子轴的轴承位置引导，所述通道、轴承冷却回路和转向部分密封地过渡到彼此中，从而形成封闭的冷却管路。

在定子壳体中的冷却管路优选通过在定子壳体的铸造过程时的相应空隙来制造。备选地或者附加地，冷却管路的通道和转向部分也可以切削地制造。本发明能实现将冷却管路非常紧密地紧贴到要冷却的面上。此外，所述定子壳体可以非常简单地构建，其中，可以同时集成冷却管路。为了构造冷却管路，例如不需要多层地构建定子壳体，但是也不排除这点。

在电机上的方向定义如下：转子轴沿轴向方向延伸。径向方向垂直于所述轴向方向。周向方向定义为垂直于径向方向并且垂直于轴向方向。与此相应的，定子壳体的外周面沿着所述周向方向延伸，定子壳体的两个端侧垂直于轴向方向并且平行于径向方向。

优选地规定，所述通道和转向部分密封地过渡到彼此中，从而形成封闭的冷却管路。因此，冷却剂、特别是流体冷却剂可以仅以预定义的轨道流动通过冷却管路。特别是，所述冷却剂由一个通道通过一个转向部分流动到下一个通道中并且由该通道再次通过另一个转向部分流动到再下一个通道中。因此，各个通道仅具有两个开口，在所述开口上分别设置有一个转向部分。此外，优选地规定，一个转向部分仅将两个通道相互连接。由此，预定了冷却剂在冷却管路中的定义的路径。但是备选地，一个转向部分也可以使两个或者更多个通道的冷却剂流聚集和/或以任意的比例分到两个或者更多个通道上。

在优选的实施方式中，所述通道构成为矩形的。此外优选地，沿周向方向定义通道宽度和沿径向方向定义通道高度。特别优选地规定，通道高度与通道宽度的比例处于1/10至1/2之间。由此，预定了具有相对小的高度的相对宽的通道。这导致定子壳体沿径向方向的小的厚度并且能同时实现非常用于在冷却剂与要冷却的定子、例如要冷却的定子壳体之间热传导的非常宽的面。

以有利的方式，所述通道在定子壳体的外周面中平行于轴向方向延伸。在通道平行于轴向方向设置时，转向部分能实现以大约180度转向。不过优选地，与轴向方向偏转直至三十度也是可能的。同样可想到的是，所述通道在马达壳体中以平行的敞开的环围绕马达轴线设置，其中，各个环分别通过转向区域相互连接。

所述转向部分这样构造，使得冷却剂可以非常高效地由一个通道向另一个通道变向(umleiten)。在此必须注意冷却剂的流动，以便减少冷却剂泵的能量消耗。此外应该在冷却剂流中形成尽可能少的静止水区域，从而冷却剂可以始终处于运动中并且运走尽可能多的热量。

因此，优选地规定，在转向部分中的最大横截面积与在通道中的平均横截面积的比例处于0.5至4之间。优选地，所述比例处于1至2之间。

优选地规定，所述通道在定子壳体的外周面中绕马达轴线切向延伸。

优选地规定，在所述通道在定子壳体的外周面中的间距和宽度之间的比例处于1/10至2之间。

在有利的构造中，所述转向部分沿周向方向延伸并且所述通道在侧面通入到转向部分中。

此外，所述转向部分例如构成为直的管。所述管沿周向方向延伸并且通道通入到所述管的外周面中。管的横截面特别是矩形的或者圆形的。管构成为直的或者轻微弯曲的。轻微弯曲的管提供了由一个通道向另一个通道的非常优化损耗的流动变向。

特别优选地，所述转向部分构成为香蕉形的。如果沿着周向方向观察该香蕉形状，则在转向部分中的横截面积首先增大至最大值。在转向部分中的横截面积由该最大值再次减小。所述两个通道在侧面通入到该香蕉形状的外周面中。

特别是规定，所述香蕉形的转向部分包括凸出的弯曲部。所述凸出的弯曲部沿轴向方向和/或沿径向方向延伸。特别是，香蕉的该弯曲的构成方式定义如下：所述香蕉形状在轴向侧通过壁来限定。所述壁沿轴向方向构成为弓形的并且因此具有“沿轴向方向的凸出的弯曲部”。同样地，所述香蕉形状向外或者向内(亦即沿径向方向向外或者向内)限定并且可以构成为弓形的。在这里，所述香蕉形的转向部分具有沿径向方向的凸出的弯曲部。

在优选的实施方式中，所述通道径向最内侧的边界具有与所述转向部分径向最内侧的边界相同的距转子轴的间距。特别是，优选地规定与香蕉形的转向部分相连接的构成方式。因此，所述香蕉形的转向部分的弯曲部沿径向方向仅向外延伸。这一方面导致用于冷却介质的流动优化的转向走向。另一方面，可以通过所述构成方式来形成在定子和冷却管路之间的非常大的面积。

在另一种备选方案中，所述转向部分构成为强烈弯曲的管。在此，所述管这样大地弯曲，使得所述通道可以在端侧通入到管中。在平行地设置通道时这意味着，所述管以180度弯曲。该弯曲的管可以具有圆形的、椭圆形的或者多边形的横截面。

所述转子轴优选支承在定子壳体中。因此，所述冷却管路也可以同时用于冷却转子轴的轴承。特别优选地，所述冷却管路至少在代替转向部分的位置上具有轴承冷却回路。所述轴承冷却回路由一个通道的端部、优选围绕转子轴的轴承地引导至另一个通道。

备选于轴承冷却回路的构成方式，也可能的是，所述转向部分安装到定子壳体的端侧中。由此，所述转向部分更靠近轴承并且可以更良好地用于冷却轴承。对此特别是，所述通道在其端部上具有弯曲大约90度的中间件。所述中间件朝向转子轴弯曲，从而于是转向部分设置在定子壳体的端侧中。

优选地规定，至少一个转向部分构成为弯曲的管，其中，所述管这样弯曲，使得所述通道在端侧通入到管中。

优选地规定，所述通道具有大约90°弯曲的中间件以用于连接到转向部分上，从而至少一个转向部分设置在定子壳体的端侧中。

在整个冷却管路中的转向部分不必全部构造成相同的。因此也可以规定，在所述通道之间设置有不同的转向部分。同样可能的是，用于转子轴轴承的轴承冷却部仅构成在一侧上或者构成在两侧上。所述轴承冷却部在两个端侧上可以是不同的，于是例如可以在一个端侧上构成轴承冷却回路并且在另一个端侧上可以将转向部分安装到定子壳体的所述端侧中以用于冷却轴承。

此外，优选地规定，所述定子壳体包括基体和顶盖。所述顶盖基本上形成定子壳体的其中一个端侧。轴向侧的转向部分以及通道优选构成在基体中。于是，所述另一个轴向侧的转向部分处于顶盖中。定子壳体的两件式的构成方式导致更简单地制造空腔。同样，具有一个外周元件和两个端侧的顶盖的构造形式也是可想到的。

所述冷却管路优选包括至少两个用于冷却剂泵的接口。

所述电机优选用于驱动机动车。

附图说明

以下借助于附图详细地阐述本发明的实施例。在此，图中：

图1示出按照本发明的根据全部实施例的电机；

图2示出按照本发明的根据第一实施例的电机的冷却通道几何形状；

图3和3a示出按照本发明的根据第二实施例的电机的冷却通道的局部；

图4示出按照本发明的根据第三实施例的电机的冷却通道的几何形状；

图5示出按照本发明的根据第二与第三实施例的电机的冷却通道的比较；

图6示出按照本发明的根据第二与第三实施例的电机的冷却通道的转向区域的准确的构成方式；

图7示出按照本发明的根据第四实施例的电机的冷却通道的局部；

图8示出按照本发明的根据第五实施例的电机的冷却通道的局部；

图9示出按照本发明的根据第六实施例的电机的冷却通道的几何形状。

具体实施方式

借助于图1阐述用于全部实施例的电机1的普遍构造。电机1由一个定子壳体2、一个定子5和一个转子6组装成。定子5不可相对转动地安装到圆柱形的定子壳体2的内壁上。转子6具有转子轴7。该转子轴7支承在定子壳体2中，从而转子6能相对于定子5转动。

定子壳体2由一个圆柱形的基体3和一个或者两个顶盖4组装成。每个顶盖4形成定子壳体2的一个端侧。

在电机1上定义如下方向：轴向方向8沿着转子轴7延伸。径向方向10定义为垂直于轴向方向8。周向方向9定义为垂直于轴向方向8并且垂直于径向方向10。周向方向9沿着定子壳体2的外周面延伸。

在定子壳体2中构成有冷却管路11以用于冷却定子壳体2或者用于冷却定子5。在图1中仅示例性地示出冷却管路11的形状。冷却管路11的准确的构造形式在以下不同的实施例中更准确地阐述。在此，冷却管路11也可以部分地构成在顶盖4中而不仅构成在基体3中。

在下图中还仅示出冷却管路11。相同的或者功能上相同的构件在全部实施例中配设有相同的附图标记。

图2示出电机1的第一实施例的冷却管路11。冷却管路11由平行地设置的通道12组装成。通道12在该构造形式中沿轴向方向8延伸并且沿着定子壳体2的周向方向9分布。每两个相邻的通道12通过一个转向部分13相互连接。由此产生沿着周向曲折形的冷却管路11。在图2的右边部分中详细地示出冷却管路11的局部。在此可看到的是，通道12构成为矩形的并且具有通道高度15以及通道宽度16。通道高度15小于通道宽度16。由此产生扁平的宽的通道12。在两个通道之间标记了间距17。优选间距17与通道宽度16的比例在1/10至2之间。

此外，图2示出轴承冷却回路14的构成方式。代替通过转向部分13，所述通道12中的两个通道通过轴承冷却回路14相互连接。该轴承冷却回路14围绕转子轴7的轴承位置引导并且因此也同时冷却所述轴承位置。

借助于图3至6详细地阐述所述电机的第二和第三实施例。

图3以三个不同的视图示出冷却管路11的局部。所述转向部分13在这里构造成香蕉形的。如可看到的那样，所述香蕉形状具有第一弯曲部21、第二弯曲部22和第三弯曲部23。

所述第二弯曲部22和第三弯曲部23分别沿径向方向10延伸并且因此形成两个香蕉形状的相互对置的凸出的边缘。对于转向部分13的另一个适于流动的构造形式，设有第一弯曲部21，该第一弯曲部是香蕉形状的沿轴向方向8凸出地弯曲的边缘。

此外，图3a示例性地示出单个的香蕉形的转向部分13。在所示出的构造形式中可看出，所述转向区域在其两个端部上由其最大横截面积18渐缩到通道高度15。在转向部分13中的最大横截面积18与在通道12中的平均横截面积19的比例应该处于在0.5至4的范围内。所述比例优选处于1至2之间。

图4示出电机的第三实施例。在这里，所述转向部分13同样地构造成香蕉形的。如例如在第一实施例中示出的那样，在这里也可以设有轴承冷却回路14。

在第二和第三实施例之间显著的区别在于，在第三实施例中不设有在香蕉形状上的第三弯曲部23。由此，转向部分13的径向内侧的边界与通道12的径向内侧的边界处于相同的高度上。在第二和第三实施例之间的该区别特别是在图5中可看到。图5在左侧上示出按照第三实施例的冷却管路11的构成方式。在右侧上设有按照第二实施例的冷却管路11。如在这里可看到的那样，在第三实施例中，通道12的径向内侧与转向部分13的径向内侧齐平。

以下更准确地阐述在第二和第三实施例中的转向部分13的香蕉形的构造形式。在图6中的这两个左边的示图示出两个对比示例24。在其中一个对比示例24中不设有弯曲部。在右边的对比示例24中设有圆形的弯曲部。试验证明，当第一弯曲部21特别是处于这两个极端的对比示例24之间时，流动能够优化地转向。

图7示出电机1的第四实施例。在这里又示出冷却管路11的三个视图。转向部分13在这里通过直线延伸的圆形的管形成。所述管沿周向方向9延伸。通道12通入到管形的转向部分13的外周面中，其中，接触位置宽大地变为圆形。

图8以电机1的第五实施例的三个不同的视图示出冷却管路11的构成方式。在这里，转向部分构成为弯曲的管。所述管在这里是矩形的并且弯曲180度，从而通道12通入到弯曲的转向部分13的端侧中。在这里特别是规定，所标记的转向高度27与所标记的转向宽度26的比例处于1/7至7之间。

在这里优选在转向部分13和通道12之间设置有渐缩部25。

图9示出冷却管路11在按照第六实施例的电机1中的构成方式。在这里示出，转向部分13可以安装到定子壳体3的端面中。因此，转向部分13更靠近转子轴7的轴承位置并且能够共同用于冷却轴承位置。特别是，中间件28在这里设在通道12和转向部分13之间。特别是，所述中间件28具有大约90度的弯折。

在全部实施例中也可以使用不同的转向部分13。此外，在全部实施例中可以使用不同的布置结构以用于冷却转子轴7的轴承位置。用于冷却的该实施方式的例子是轴承冷却回路14或者将转向部分13安装到定子壳体2的端侧中。

通道12或者转向部分13的横截面也能够构成为圆形的、椭圆形的或者多边形的。此外，转向部分13不必构成为强制对称的。

附图标记列表

1 电机

2 定子壳体

3 基体

4 顶盖

5 定子

6 转子

7 转子轴

8 轴向方向

9 周向方向

10 径向方向

11 冷却管路

12 通道

13 转向部分

14 轴承冷却回路

15 通道高度

16 通道宽度

17 间距

18 在转向部分中的最大横截面积

19 在通道中的平均横截面积

21、22、23 弯曲部或者凸出的边缘

24 对比示例

25 渐缩部

26 转向宽度

27 转向高度

28 中间件

Claims (17)

1.电机(1)，包括：

-具有沿轴向方向(8)延伸的转子轴(7)的转子(6)，

-包围转子(6)的定子(5)，以及

-具有集成的冷却管路(11)的、容纳定子(5)的定子壳体(2)，

其中，所述冷却管路(11)通过使沿轴向方向(8)延伸的通道(12)与连接相邻的通道(12)的转向部分(13)交替地结合而构成为曲折形的，

所述定子壳体(2)包括一个基体(3)和一个顶盖(4)，其中，一侧的转向部分(13)和通道(12)构成为集成在基体(3)中并且另一侧的转向部分(13)构成在顶盖(4)中；或者所述定子壳体(2)包括一个基体(3)和两个顶盖(4)，其中，所述通道(12)构成为集成在基体(3)中并且所述转向部分(13)构成在所述两个顶盖(4)中，

在冷却管路(11)中代替至少一个转向部分(13)构成有轴承冷却回路(14)以用于冷却转子轴(7)的轴承，所述轴承冷却回路(14)相应地将两个相邻的通道(12)连接并且围绕转子轴(7)的轴承位置引导，所述通道(12)、轴承冷却回路(14)和转向部分(13)密封地过渡到彼此中，从而形成封闭的冷却管路(11)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每一个转向部分(13)仅将两个通道(12)相互连接。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，转向部分(13)使两个或者更多个通道(12)的冷却剂流聚集和/或将冷却剂流以任意的比例分到两个或者更多个通道(12)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述通道(12)是矩形的，其中，通道高度(15)与通道宽度(16)的比例处于1/10至1/2之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述通道(12)在定子壳体的外周面中平行于轴向方向(8)延伸或者以相对于轴向方向(8)成最大30°的角度倾斜。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述通道(12)在定子壳体的外周面中绕马达轴线切向延伸。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，在所述通道(12)在定子壳体(2)的外周面中的间距(17)和宽度(16)之间的比例处于1/10至2之间。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，在转向部分(13)中的最大横截面积(18)与在通道(12)中的平均横截面积(19)的比例处于0.5至4之间。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述转向部分(13)沿周向方向(9)延伸并且所述通道(12)在侧面通入到转向部分(13)中。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，至少一个转向部分(13)构成为直的管，并且所述通道(12)通入到管的外周面中。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，至少一个转向部分(13)构成为香蕉形的，从而在转向部分(13)中的横截面积(18)沿着周向方向(9)增大直至最大值并且在最大值之后再次减小，其中，所述通道(12)通入到香蕉形的外周面中。

12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述香蕉形的转向部分(13)包括沿轴向方向和/或沿径向方向的凸出的弯曲部(21、22、23)。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述通道(12)径向最内侧的边界具有与所述转向部分(13)径向最内侧的边界相同的距转子轴(7)的间距。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，至少一个转向部分(13)构成为弯曲的管，其中，所述管这样弯曲，使得所述通道(12)在端侧通入到管中。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述通道(12)具有大约90°弯曲的中间件(28)以用于连接到转向部分(13)上，从而至少一个转向部分(13)设置在定子壳体(2)的端侧中。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机(1)是用于驱动车辆的电机。

17.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，在转向部分(13)中的最大横截面积(18)与在通道(12)中的平均横截面积(19)的比例处于1至2之间。