CN105379069A - 用于电动机的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机的冷却系统，其包括：-冷却套管(1)，其用于装配在电动机的定子的外周边上，-壳体(8)，其用于以如下方式容纳带有装配好的冷却套管(1)的定子，即，在冷却套管(1)的外壁与壳体(8)的内壁之间保留有能够用流态冷却介质填充的空腔，其中，在壳体(8)上布置有用于将冷却介质输入到空腔的输入区域(5)中的输入开口(4)以及用于将冷却介质从空腔的输出区域(6)中输出的输出开口(7)，以及-与冷却套管(1)相连的阻隔元件(2)，其用于在空间上将输入区域(5)与输出区域(6)分开。这种冷却系统的效率以如下方式改进，即，阻隔元件(2)随着在输入区域与输出区域(6、7)中的冷却介质的压力差的增加而压向壳体(8)的内壁。

Description

用于电动机的冷却系统

技术领域

本发明涉及一种带有权利要求1的前序部分的特征的用于电动机的冷却系统。此外，本发明还涉及一种带有这种冷却系统的电动机。

背景技术

尤其是当致力于电驱动装置的紧凑的结构方式以及与之相关的高能量密度时，为了给电动机降温通常使用液体冷却装置。典型的应用领域(在其中，电驱动装置的紧凑性特别重要)是电动汽车。基于在机动车中的有限的结构空间，在此致力于用于驱动的牵引机的特别高的功率密度。

因而，由文献DE102008014386A1已知一种带有液体冷却系统的电机，该液体冷却系统具有权利要求1的前序部分的特征。为了给定子降温，在它的外周边装配有冷却套管。与冷却剂在径向上间隔开地存在壳体，其用于容纳带有装配好的冷却套管的定子。在壳体与冷却套管之间存在空腔，其可以在周向方向上被冷却介质流过。

在由文献DE102008014386A1已知的冷却系统中设置的是，通过隔断板把用于冷却介质的输入孔与输出孔分开，以便环绕空腔的周边360°地输送冷却流体流。

冷却套管通常以压配合的形式与定子相连。由此确保从定子叠片组到冷却套管上的良好的热传递。此外，通过压配合确保转矩传递至承载元件。

在已知的电动机中，冷却套管和壳体通常不由同样的材料制成。相应地，在两种组件中还得出不同的热膨胀系数。这可以导致的是，配设有冷却套管的定子尽管与壳体一起在室温下形成压配合，但该压配合却在温度提高的情况下在电机运行期间过渡为间隙配合。

发明内容

本发明所基于的任务在于能够廉价地实现电动机在所有运行状态下有效的冷却。

该任务通过带有根据权利要求1的特征的用于电动机的冷却系统实现。这种冷却系统首先包括冷却套管，其设置用于装配在电动机的定子叠片组的外周边上。这种装配尤其是以挤压配合的形式例如通过热收缩法出现。

此外，冷却系统还包括壳体，其用于容纳带有装配好的冷却套管的定子。在容纳配设有冷却套管的定子之后，在径向上，在冷却套管的外壁与壳体内壁之间保留有空腔。在电动机运行中，该空腔用于容纳流态的冷却介质。

此外，壳体还包含用于把冷却介质输入到空腔的输入区域中的输入开口以及用于把冷却介质从空腔的输出区域中输出的输出开口。在所提到的输入区域与输出区域之间存在尤其是在轴向上延伸的阻隔元件，其将输入区域和输出区域彼此分开。

该布置可以有利地以如下方式构造，即，通过输入开口引入空腔的冷却介质几乎完全在周向方向上通过空腔地围绕定子流动，并且最后在输出开口处又离开空腔，以便例如把所吸收的热量再次释放到外部的热交换器上。

为了阻止冷却介质以最短的路径直接从输入开口流至输出开口并因而在此不围绕电动机的整个定子流动，输入区域和输出区域通过与冷却套管相连的阻隔元件在空间上彼此分开。

本发明基于下述认识，即，这种由现有技术已知的、仅与冷却套管固定相连的阻隔元件并非在每种运行状态下都表现出在冷却介质的输入区域与输出区域之间的安全的隔断。反而当冷却套管与壳体之间的连接例如由于电机的升温而形成间隙配合时，将频繁地导致泄漏。

尤其是为了在这种运行情况下还确保最佳的冷却，本发明因此提出的是，阻隔元件以如下方式设计，即，使得它随着在输入区域和输出区域中的冷却介质的压力差的增加而压向壳体的内壁。换言之，阻隔元件具有随着在输入区域和输出区域中的冷却介质的压力差而增加的密封功能，由此可靠地避免沿壳体内壁的泄漏流。

这种由压力差引起的密封功能可以在本发明的有利的设计方案中例如以如下方式实现，即，阻隔元件在面对壳体的端部上沿输入区域的方向贴靠到壳体的内壁上。由此，在间隙配合越来越大的情况下有效地阻止在径向外置的阻隔元件端部与壳体的内壁之间的泄漏流。因为像在间隙配合中那样，阻隔部在壳体与冷却套管之间的压配合的情况下同样有效地密封，所以冷却系统与现有技术相比能够非常轻易地确定规格。相反地，在没有所提及的、依赖于压力的密封功能的情况下，在两个元件之间的间隙配合的情况下始终存在冷却流体泄漏流，其依赖于电机的运行状态并且在该冷却系统的设计中相应地难以考虑到。

在本发明的另外的有利的构造方案中，密封功能以如下方式特别简单地实现，即，阻隔元件至少在面对壳体的端部的区域中具有弹性结构，该结构能够通过所提到的压力差挤压到壳体的内壁上。这种弹性元件例如可以是软的橡胶唇形件，其在极端条件下补偿壳体与冷却套管之间的间隙。

阻隔元件在制造技术上是特别廉价的，其构造为注塑件。这种阻隔元件例如可以以本发明的有利的设计方案粘贴到冷却套管上。

特别有弹性的材料尤其是适用于实现在阻隔元件的位于径向靠外的部分中的密封功能。另一方面，在冷却套管的周向方向上，由输入区域与输出区域之间的压力差产生的力作用于阻隔元件，力使阻隔元件的一定的坚固性成为必要，以便将阻隔元件紧固地保持在冷却套管的固定的位置上，并且避免整个阻隔元件的不希望的变形。为了实现这一点，本发明的下述设计方案是有利的，其中，阻隔元件具有基础元件，其紧固在冷却套管上，并且作为面对壳体的端部地由较小弹性的材料构成。

为了将阻隔元件紧固在冷却套管上，作为对于材料锁合(stoffschlüssig)的连接的替选，形状锁合(formschlüssig)的连接同样是可能的，并且一同包括在本发明的有利的设计方案中。

在本发明的特别有利的设计方案中，阻隔元件在它的面对冷却套管的端部上具有至少一个泄漏开口，冷却介质的一部分可以通过该泄漏开口由输入区域流至输出区域。通过该泄漏开口有针对性地引起在输入开口与输出开口之间的泄漏流。该实施方式基于下述认识，即，设置在冷却套管中的流动阻隔部通常是在电动机降温时所提到的薄弱部位。在这种阻隔元件之下经常形成局部的热点，这是因为在这些部位上，冷却流体不能导出热量。然而，通过在阻隔元件的下部区域处的泄漏开口避免了热点问题。至少一个泄漏开口以如下方式安置，即，使冷却剂的泄漏流在穿过阻隔部并因此穿过泄漏开口时碰触在径向上处于阻隔部下方的冷却套管的外壁。因此，通过泄漏流有效地促成了在阻隔部下方的降温。而根据现有技术，依赖于间隙配合的泄漏流在阻隔部上方在壳体的内壁上流过，在这里，泄漏流不能够对电动机的降温做出贡献。

在本发明的有利的构造方案中不仅设置有一个泄漏开口，而是还设置有多个在阻隔元件的轴向长度上分布的泄漏开口，从而泄漏流在轴向上分布在整个机器长度上。在开口数量和开口大小的计算中要考虑的是，泄漏流整体上降低冷却介质沿主流的流动速率。

在将配设有冷却套管的定子导入到壳体中的情况下，在本发明的有利的构造方案中，在冷却套管的至少一个端侧处的阻隔元件上的倾斜部是有所帮助的。

附图说明

下面，凭借在图中示出的实施方式进一步描述本发明。在图中，功能相同的元件配设以同样的附图标记。其中：

图1示出带有根据本发明的一个设计方案的阻隔元件的冷却套管；

图2示出沿图1的冷却套管的冷却剂流；

图3示出穿过阻隔元件的区域中的空腔的横截面图；

图4示出穿过根据图3的阻隔元件区域中的空腔的纵截面图；

图5示出穿过带有本发明的另一设计方案的阻隔元件的空腔的纵截面图。

具体实施方式

图1示出了带有根据本发明的一个设计方案的阻隔元件2的冷却套管1。图2示出了冷却剂流3，其在本发明的实施方式中基本上沿电机的定子的周向方向指向。冷却剂流在径向内侧通过冷却套管1的外壁限界，并且在径向外侧通过在此未示出的、包围冷却套管1的壳体的内壁限界。冷却剂首先通过输入开口4(其在此仅示意性地示出)输入空腔的输入区域5中。冷却剂流3现在从输入区域5沿电机的周向方向不会逆转地流入输出区域6中，并且从那里由输出开口7又流出空腔。阻隔元件2在输入开口4与输出开口7之间阻止冷却剂流3以最短的路径从输入开口4流至输出开口7，并且因而不会流经整个机器周边。

阻隔元件2与冷却套管1固定相连。冷却套管1收缩到电动机的定子叠片组上。随后，定子叠片组与冷却套管1和紧固在它上面的阻隔元件2一起拼接到壳体中。

图3示出了穿过阻隔元件2的区域中的空腔的横截面图。阻隔元件2位于空腔的输入区域5与输出区域6之间。示出了下述状态：在该状态下不存在冷却剂流，并且因而在输入区域5与输出区域6之间也不存在压力差。通过壳体8和冷却套管1在径向上限界的空腔在径向上具有下述宽度，其要大于阻隔元件2在径向上的延伸尺寸。在冷却元件1与紧固在它上面的阻隔元件2以及壳体8之间因此存在间隙配合，其会导致在径向上处于阻隔元件2之上的缝隙9。然而，只有在输入区域5与输出区域6之间不存在压力差时才存在缝隙9。然而，在冷却剂流加速的情况下，在输入区域5中的压力大于在输出区域6中的压力。

阻隔元件在它面对壳体8的端部10上拥有一定的弹性，该弹性使所提到的端部10压向壳体8的内壁，从而该端部10贴靠在那里，并且密封缝隙9。该贴靠以如下方式触发，即，在输入区域5中的压力大于输出区域6中的压力。然而，只要冷却剂流例如由泵从输入开口4加速至输出开口7，那么这种压力比就自动存在。

图4示出了穿过在根据图3的阻隔元件2的区域中的空腔的纵截面图。阻隔元件2在它的径向向内指向的端部上拥有两个泄漏开口11。它们形成在输入区域5与输出区域6之间的旁路。以这种方式和方法，在阻隔元件2下，限定的泄漏流直接从输入开口4抵达输出开口7，而不用环绕整个机器周边。

泄漏开口11促成在阻隔元件2之下的机器的冷却，并且以这种方式和方法阻止危险的热点。

阻隔元件2此外在端侧的端部上包括倾斜部12，该倾斜部使将冷却套管1装配在壳体8中变得容易。该倾斜部12导致的泄漏在冷却剂循环回路的设计中可忽略。

图5示出了穿过带有本发明的另一设计的阻隔元件2的空腔的纵截面图。不同于根据图4的设计方案地，在此设置有多个在轴向上沿阻隔元件2分布的泄漏开口11。以这种方式和方法，泄漏流相对于根据图4的实施方案增大。在阻隔元件2之下的冷却然而作为回报地得到改进，这是因为，从现在起，在阻隔元件2之下的多个部位上促成了对定子的降温。

在图4和图5中，用附图标记13标示出槽，用于使冷却套管1相对于壳体8密封的O形环安装到槽中。

附图标记

1冷却套管

2阻隔元件

3冷却剂流

4输入开口

5输入区域

6输出区域

7输出开口

8壳体

9缝隙

10阻隔元件的面对壳体的端部

11泄漏开口

12倾斜部

13槽

Claims (10)

1.一种用于电动机的冷却系统，其包括：

-冷却套管(1)，其用于装配在电动机的定子的外周边上，

-壳体(8)，其用于如下地容纳带有装配好的冷却套管(1)的定子，即，在所述冷却套管(1)的外壁与所述壳体(8)的内壁之间保留有能够用流态冷却介质填充的空腔，其中，在所述壳体(8)上布置有用于将冷却介质输入到空腔的输入区域(5)中的输入开口(4)以及用于将冷却介质从空腔的输出区域(6)中输出的输出开口(7)，以及

-与所述冷却套管(1)相连的阻隔元件(2)，其用于在空间上将所述输入区域(5)与所述输出区域(6)分开，

其特征在于，所述阻隔元件(2)以如下方式设计，即，它随着在输入区域和输出区域(6、7)中的冷却介质的压力差的增加而压向所述壳体(8)的内壁。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)在面对所述壳体(8)的端部(10)上沿所述输入区域(5)的方向贴靠到所述壳体(8)的内壁上。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)至少在面对所述壳体(8)的端部(10)的区域中具有弹性结构，所述弹性结构能够通过所提到的压力差挤压到所述壳体(8)的内壁上。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)具有基础元件，其紧固在所述冷却套管(1)上，并且作为面对所述壳体(8)的端部(10)地由较小弹性的材料构成。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)是粘贴到所述冷却套管(1)上的注塑件。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)形状锁合地与所述冷却套管(1)相连。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述冷却套管(1)和所述壳体(8)具有不同的热膨胀系数，从而在电机的运行温度下，在装配在所述定子上的冷却套管(1)与所述壳体(8)之间存在间隙配合。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)在其面对所述冷却套管(2)的端部上具有至少一个泄漏开口(11)，一部分冷却介质能够通过所述泄漏开口从所述输入区域(5)流到所述输出区域(6)中。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述阻隔元件(2)在所述冷却套管(1)的至少一个端侧包括倾斜部(12)，用以简化所述冷却套管(1)在所述壳体(8)中的装配。

10.一种带有根据权利要求1至9中任意一项所述的冷却系统的电动机，其中，所述冷却套管(1)尤其是以压配合的形式装配在机器定子的外周边上。