CN105322698A - 使用围绕轴的渐开线形壳体以促进轴环面的流体流动 - Google Patents

Abstract

动力传动系包括贮槽和配置为将电能转换为机械能的电动机-发电机。电动机-发电机包括定子和转子。转子包括转子轴且配置为绕轴线相对于定子旋转。动力传动系进一步包括可绕轴线旋转且沿轴线延伸穿过转子轴的输出轴。输出轴和转子轴在它们之间共同地限定大致环形间隙电动机-发电机还包括覆盖定子和转子的电动机壳体。电动机壳体限定与贮槽和大致环形间隙流体连通的壳体通道。壳体通道包括大致渐开线形状的部分，以便有助于让冷却流体从贮槽流动到大致环形间隙。

Description

使用围绕轴的渐开线形壳体以促进轴环面的流体流动

技术领域

本发明涉及电动机-发电机和包括电动机-发电机的动力传动系。

背景技术

一些车辆包括具有用于推进的电动机-发电机的动力传动系。在运行期间，电动机-发电机将电能转换为扭矩形式的机械能。通过电动机-发电机产生的扭矩可用于推进车辆。

发明内容

在电动机-发电机操作期间，转子相对于定子旋转。由于定子和转子中电磁损失的结果，在电动机-发电机中产生热量。电动机-发电机的热控制非常复杂。出于高效和连续进行电动机-发电机操作的目的，定子绕组的绝缘性和转子温度应该处于预定限制中。有用的是在电动机-发电机操作期间冷却电动机-发电机以便使其效率最大化。例如，在车辆中，油可用于冷却电动机-发电机的转子。油可以从动力传动系的贮槽而来。因此，有用的是将油从贮槽输送到转子，以便冷却电动机-发电机。为此，本发明描述了动力传动系，其包括有助于让来自贮槽的冷却流体(例如油)流到电动机-发电机的转子，而不需要泵。

在一实施例中，动力传动系包括贮槽和电动机-发电机，贮槽配置为保持冷却流体，电动机-发电机配置为将电能转换为机械能。电动机-发电机包括定子和至少部分地设置在定子中的转子。转子包括中空转子轴和安装在轴中的转子芯部。转子芯部可以包括磁体堆叠结构。转子配置为绕轴线相对于定子旋转。动力传动系进一步包括可绕轴线旋转且沿轴线延伸穿过转子轴的输出轴。输出轴和转子轴在它们之间共同地限定大致环形间隙。电动机-发电机还包括覆盖定子和转子的电动机壳体。电动机壳体限定与贮槽和大致环形间隙流体连通的壳体通道，以便允许冷却流体通过壳体通道在贮槽和大致环形间隙之间流动。壳体通道包括大致渐开线形状的部分，以便有助于让冷却流体从贮槽流动到大致环形间隙。壳体通道的大致渐开线形状的部分实现输出轴旋转能量的直接使用，以有助于冷却流体在转子轴中流动。进而，不需要对轴进行改变来实施壳体通道的渐开线形状部分。壳体通道以及其渐开线形状部分实现重力驱动单元润滑和冷却策略的使用。而且，因为不需要泵来辅助冷却流体流动到转子轴中，所以动力传动系所需的空间最小化，由此有助于封装。本发明还涉及具有如上所述特征的电动机-发电机。

本发明提供一种动力传动系，包括:贮槽，配置为保持冷却流体；电动机-发电机，配置为将电能转换为机械能，其中电动机-发电机包括：定子；转子，至少部分地设置在定子中，其中转子包括转子轴且配置为相对于定子绕轴线旋转；和电动机壳体，覆盖定子和转子；输出轴，可绕所述轴线旋转且沿该轴线延伸穿过转子轴，其中输出轴和所述转子轴在它们之间共同地限定大致环形间隙；和其中电动机壳体限定与贮槽和大致环形的间隙流体连通的壳体通道，且该壳体通道包括大致渐开线形状的部分，以便有助于冷却流体从贮槽流动到大致环形间隙。

在所述的动力传动系中，壳体通道包括与大致渐开线形状的部分直接流体连通的连接部分。

在所述的动力传动系中，大致渐开线形状的部分与大致环形间隙直接流体连通。

在所述的动力传动系中，连接部分基本上是直线型的且相对于所述轴线成角度地倾斜。

在所述的动力传动系中，连接部分相对于水平轴线成角度倾斜，所述水平轴线垂直于所述轴线。

在所述的动力传动系中，大致渐开线形状的部分具有大致螺旋形的形状。

在所述的动力传动系中，大致渐开线形状的部分绕着所述轴线围绕整个输出轴。

在所述的动力传动系中，贮槽与所述轴线间隔开预定高度，使得重力将冷却流体通过壳体通道从贮槽移位到大致环形间隙。

在所述的动力传动系中，转子包括围绕转子轴的转子芯部且限定延伸穿过转子轴的至少一个径向延伸开口，且所述至少一个径向延伸开口与大致环形间隙流体连通，以便有助于将来自大致环形间隙的冷却流体流动到转子芯部。

在所述的动力传动系中，所述至少一个径向延伸开口基本上垂直于所述轴线。

在所述的动力传动系中，电动机壳体限定第一壳体端部和与第一壳体端部相反的第二壳体端部，与第一壳体端部相比第二壳体端部更靠近差速器，且与第二壳体端部相比，壳体通道更靠近第一壳体端部。

本发明提供一种电动机-发电机，包括：定子；转子，至少部分地设置在定子中，其中转子包括转子轴且限定延伸穿过转子轴的内部轴空腔；电动机壳体，覆盖定子和转子，其中电动机壳体限定与内部轴空腔流体连通的壳体通道，以便允许冷却流体流动进入内部轴空腔；和其中壳体通道包括大致渐开线形状的部分，以便有助于让冷却流体流动到内部轴空腔。

在所述的电动机-发电机中，壳体通道包括与大致渐开线形状的部分直接流体连通的连接部分。

在所述的电动机-发电机中，大致渐开线形状的部分与内部轴空腔直接流体连通。

在所述的电动机-发电机中，转子轴沿轴线延伸，且连接部分基本上是直线型的且相对于该轴线成角度地倾斜。

在所述的电动机-发电机中，连接部分相对于水平轴线成角度倾斜，所述水平轴线垂直于所述轴线。

在所述的电动机-发电机中，大致渐开线形状的部分具有基本上螺旋形的形状。

在所述的电动机-发电机中，转子包括围绕转子轴的转子芯部且限定延伸穿过转子轴的至少一个径向延伸开口，且所述至少一个径向延伸开口与内部轴空腔流体连通，以便有助于将来自内部轴空腔的冷却流体流动到转子芯部。

在所述的电动机-发电机中，所述至少一个径向延伸开口基本上垂直于沿转子轴限定的轴线。

在所述的电动机-发电机中，电动机壳体限定第一壳体端部和与第一壳体端部相反的第二壳体端部，且与第二壳体端部相比，壳体通道更靠近第一壳体端部。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是包括电动机-发电机、齿轮和差速器的动力传动系的示意性横截面侧视图；和

图2是沿图1的2-2线截取的电动机-发电机的示意性横截面正视图。

具体实施方式

参见附图，其中附图中相同的元件标记为相同的附图标记，图1示意性地示出了动力传动系12，其包括差速器16和电动机-发电机18。动力传动系12可以是车辆10的一部分。作为非限制性的例子，车辆10可以是小汽车、卡车、摩托车、船或任何其他合适的机动车辆。不管如何，动力传动系12可推进车辆10。

动力传动系12包括操作性地联接到轮轴(未示出)的输出轴20和22，所述车轴联接到车轮(未示出)。输出轴20和22也可以被称为车轴且沿轴线X延伸。在动力传动系12的操作期间，输出轴20可绕轴线X旋转，以便将扭矩传递到差速器16。差速器16按照传动比操作性地联接到转子轴32。因此，扭矩可通过差速器16从转子轴32传递到输出轴20和22。

电动机-发电机18可将电能转换为机械能且包括电动机壳体24、固定到电动机壳体24的定子26、和配置为相对于定子26绕轴线X旋转的转子28。因为定子26固定到电动机壳体24，所以定子26相对于电动机壳体24保持基本上静止。另一方面，转子28可相对于定子26和电动机壳体24绕轴线X旋转。电动机壳体24覆盖定子26和转子28。

转子28包括转子芯部30和联接到转子芯部30的转子轴32。在转子28操作期间，转子芯部30和转子轴32一致地旋转。转子轴32沿轴线X延伸通过转子芯部30且围绕输出轴20的整个外周(例如周向)。在所示实施例中，转子轴32基本上是中空，以便允许输出轴20延伸穿过转子轴32。因而，转子轴32限定沿轴线X延伸的内部轴空腔35。输出轴20和转子轴32在它们之间限定大致环形间隙G。如下所述，间隙G基本上是环形的，以便有助于让冷却流体F在输出轴20周围且经过转子轴32流动，流体例如是油。作为非限制性的例子，冷却流体F可以是自动变速器流体(ATF)。经过转子轴32的冷却流体F可使得转子芯部30冷却。转子28进一步限定径向地延伸通过转子轴32的至少一个开口34。径向地延伸的开口34基本上可以垂直于轴线X，以便允许冷却流体F流动通过大致环形间隙G，以离开和接触转子芯部30和定子26，由此冷却转子芯部30和定子26。虽然所示实施例显示了四个径向延伸的开口34，转子28可以包括更多或更少的径向延伸开口34。不考虑数量或轴向位置，每一个径向延伸开口34与大致环形间隙G和内部轴空腔35流体连通。

冷却流体F从适用于保持冷却流体F的贮槽36或任何其他容器而来。贮槽36可存储和保持冷却流体F且位于比轴线X更高的位置。具体说，贮槽36与轴线X间隔开预定高度H，这允许冷却流体F从贮槽36流动到环形间隙G，而不需要能让流体运动的泵或任何其他装置的辅助。因此，重力将冷却流体F从贮槽36通过壳体通道38移位到大致环形间隙G。尽管贮槽36相对于轴线X的较高位置有助于将冷却流体F移位到环形间隙G，但是随输出轴20和转子轴32的旋转速度增加对冷却流体流动进入环形间隙G的阻力也增加。因此，有用的是开发一种机构，以有助于让冷却流体F从贮槽36流动到环形间隙G，而不管输出轴20和转子轴32的旋转速度如何。

电动机壳体24限定与贮槽36和大致环形间隙G流体连通的壳体通道38。壳体通道38有助于让冷却流体F在贮槽36和大致环形间隙G之间流动。具体说，壳体通道38有助于独立于输出轴20和转子轴32的旋转速度且在没有能使得流体移位的泵或任何其他合适装置辅助的情况下让冷却流体F从贮槽36流动到环形间隙G。在所示实施例中，贮槽通道40将贮槽36流体联接到壳体通道38。壳体通道38比电动机壳体24的第二壳体端部44更靠近第一壳体端部42。第一壳体端部42与第二壳体端部44相反。第二壳体端部44比第一壳体端部42更靠近差速器16。

参考图2，壳体通道38包括与贮槽通道40直接流体连通的连接部分48。在所示实施例中，连接部分48基本上是直线型的且沿通道轴线P延伸。通道轴线P可以相对于轴线X成角度倾斜(图1)。具体说，壳体通道轴线P限定相对于轴线X的第一倾斜角α(图1)。第一倾斜角α的范围例如可以是1到89度，以便有助于让冷却流体F从贮槽36流动到大致环形间隙G。但是，可以想到，壳体通道38的连接部分48可以基本上垂直于轴线X(图1)。通过连接部分48限定的壳体通道轴线P还相对于马达轴线M成角度倾斜，所述马达轴线垂直于轴线X(图1)。马达轴线M是水平轴线。壳体通道轴线P限定相对于马达轴线M的第二倾斜角β。第二倾斜角β的范围例如可以是1到89度，以便有助于让冷却流体F从连接部分48流动到大致环形间隙G。

壳体通道38进一步包括与连接部分48直接流体连通的大致渐开线形状的部分46。在本发明中，术语“渐开线”是指通过将虚构的紧绷弦附接到另一给定曲线上的一点且在其缠绕到该给定曲线上时跟踪其自由端部而从该给定曲线获得的曲线。例如，圆形渐开线是螺旋形的。壳体通道38的大致渐开线形状的部分46与大致环形间隙G直接流体连通。因此，大致渐开线形状的部分46将大致环形间隙G和连接部分48互连，由此允许冷却流体F在连接部分48和大致环形间隙G之间流动。大致渐开线形状的部分46可以成形为圆渐开线。在这种情况下，大致渐开线形状的部分46具有大致螺旋形的形状(图2)。然而，大致渐开线形状的部分46可以成形为其他曲线的渐开线。作为非限制性的例子，大致渐开线形状的部分46可以成形为心脏线的渐开线、对数螺线、或椭圆渐开线、阿基米德螺线、斐波那契螺线、黄金螺线、鹦鹉螺螺线、欧拉螺线、费马螺线、双曲线螺线或提奥多鲁斯螺线。不管具体形状如何，大致渐开线形状的部分46构造为、成形为且大小设置为有助于让冷却流体F从贮槽36(图1)流动到大致环形间隙G，而不需要能让流体移位的泵或任何其他装置的辅助。具体说，大致渐开线形状的部分46的形状允许输出轴20旋转，以有助于让流体流动到大致环形间隙G中。在所示实施例中，大致渐开线形状的部分46绕着轴线X而围绕整个输出轴20。铸造可以用于制造带有大致渐开线形状的部分46的电动机壳体24。大致渐开线形状的部分46也可以称为大致渐开线形空腔。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种动力传动系，包括:

贮槽，配置为保持冷却流体；

电动机-发电机，配置为将电能转换为机械能，其中电动机-发电机包括：

定子；

转子，至少部分地设置在定子中，其中转子包括转子轴且配置为相对于定子绕轴线旋转；和

电动机壳体，覆盖定子和转子；

输出轴，可绕所述轴线旋转且沿该轴线延伸穿过转子轴，其中输出轴和所述转子轴在它们之间共同地限定大致环形间隙；和

其中电动机壳体限定与贮槽和大致环形的间隙流体连通的壳体通道，且该壳体通道包括大致渐开线形状的部分，以便有助于冷却流体从贮槽流动到大致环形间隙。

2.如权利要求1所述的动力传动系，其中壳体通道包括与大致渐开线形状的部分直接流体连通的连接部分。

3.如权利要求2所述的动力传动系，其中大致渐开线形状的部分与大致环形间隙直接流体连通。

4.如权利要求2所述的动力传动系，其中连接部分基本上是直线型的且相对于所述轴线成角度地倾斜。

5.如权利要求4所述的动力传动系，其中连接部分相对于水平轴线成角度倾斜，所述水平轴线垂直于所述轴线。

6.如权利要求1所述的动力传动系，其中大致渐开线形状的部分具有大致螺旋形的形状。

7.如权利要求1所述的动力传动系，其中大致渐开线形状的部分绕着所述轴线围绕整个输出轴。

8.如权利要求1所述的动力传动系，其中贮槽与所述轴线间隔开预定高度，使得重力将冷却流体通过壳体通道从贮槽移位到大致环形间隙。

9.如权利要求1所述的动力传动系，其中转子包括围绕转子轴的转子芯部且限定延伸穿过转子轴的至少一个径向延伸开口，且所述至少一个径向延伸开口与大致环形间隙流体连通，以便有助于将来自大致环形间隙的冷却流体流动到转子芯部。

10.如权利要求9所述的动力传动系，其中所述至少一个径向延伸开口基本上垂直于所述轴线。