CN107819379B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机(10)，具有外壁(14)和冷却罩(16)。所述冷却罩(16)具有能够被冷却流体(24)穿流的、具有冷却路径结构(22)的冷却空间(20)，其中，所述外壁(14)构成冷却罩(16)的内壳体部分，其特征在于，所述冷却罩(16)的外壳体部分(18)至少局部由弹性材料构成并且具有冷却路径结构的一个或多个与所述外壁(14)相连的结构件。旋转电机(10)用作在交通运输工具(12)的传动系内的驱动装置。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，具有外壁和冷却罩，所述冷却罩具有能够被冷却流体穿流的、具有冷却路径结构的冷却空间，其中，所述外壁构成冷却罩的内壳体部分。

背景技术

具有高功率密度的旋转电机作为驱动装置越来越广泛地用于交通运输工具、尤其无轨的陆路交通运输工具、如车辆。在运行旋转电机、尤其发动机和发电机、首先是作为具有较高功率密封的驱动装置时，必要的是，产生的热量借助冷却流体输出。为此，扩展地在旋转电机的外壁上设有冷却罩，在运行电动机时冷却流体、优选水流动穿过冷却罩的冷却空间。

在具体实施方式中，冷却罩和冷却罩的冷却空间以不同的方式构造。通常，在实际应用中非常广泛地使用的冷却罩具有作为多件式壳体的柱形的基体和围绕或包围的外壳，从而在组合的壳体中的内部空间构造为冷却空间，该冷却空间为了冷却旋转电机被优选的流动的冷却流体穿流。

通常使用紧固的材料、例如灰口铸铁或钢用于这种冷却罩。但是，出于轻质结构或较大导热性的原因，还可以使用另外的材料。

例如，由文献DE 10 2014 214 724 A1已知一种旋转电机的多件式的冷却罩，其具有内壳罩和外壳罩，其中，冷却空间在内壳罩和外壳罩之间延伸，该冷却空间借助材料结合的连接以内壳罩与外壳罩粘接的形式被密封。在此，外壳罩可以由塑料或铝构成，由此与钢相比可明显地减轻重量。

此外，由文献DE 10 2014 208 986 A1已知一种旋转电机的多件式的冷却罩，其具有内壳罩和外壳罩，冷却罩的冷却空间借助导流件构造。导流件设计为结构单元，其具有抵靠内壳罩和/或外壳罩的分离壳罩，在分离壳罩上容纳至少一个导流体。作为特别的符合实际应用的是，导流件由具有高导热性和耐热性的塑料构成、优选其具有较低的热膨胀系数和较高的形状稳定性。在此，分离壳体可以由非常薄的、优选柔性或弹性材料、例如由薄膜构成。

最后，文献DE 10 2008 027 002 A1描述了一种具有一体式冷却罩的电动机，该冷却罩回形地容纳在电动机的位于外侧的定子上。冷却罩具有螺旋形状的冷却通道，该冷却通道由弹性材料如此制成，使得螺旋的直径在未弹性变形的状态下小于定子的直径，从而螺旋相对于定子在安装状态下被预紧并且在外侧固定在定子上，以便尽可能好地实现热接触。

在实际应用中，在制造具有多件式壳体的冷却罩时接合工艺是耗费和/或昂贵的，因为在公差和待连接件的表面质量方面有较高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有由多个部分构成的冷却罩的旋转电机，所述冷却罩相较而言更容易制造。

所述技术问题按照本发明通过一种旋转电机解决，所述旋转电机具有外壁和冷却罩，所述冷却罩具有能够被冷却流体穿流的、带有冷却路径结构的冷却空间，其中，所述外壁构成冷却罩的内壳体部分。所述冷却罩的外壳体部分至少部分由弹性材料构成并且具有冷却路径结构的一个或多个与所述外壁相连的结构件。

旋转电机也可以称为转动电机。它具有旋转的构件或者转动的组件、尤其转子。按照本发明的旋转电机可以电动机和/或发电机形式地运行。优选地，旋转电机被设计用于驱动交通运输工具、尤其无轨的陆路交通运输工具、优选车辆。按照本发明的旋转电机的冷却罩尤其是多件式的。由此，按照本发明的外壳体部分优选是一体式的。外壳体部分和外壁在组装状态下至少部分形成冷却罩的冷却空间。外壳体部分和外壁优选形成冷却罩的整个壳体。外壳体部分与外壁的连接尤其是流体密封的、具体来说针对冷却流体是流体密封的。外壁尤其由金属材料构成。

结构件优选如此设计几何尺寸，使得结构件实现冷却流体以轴向的分量的穿流或者基本上沿轴向的穿流。以这种方式实现针对冷却流体的较低的、也就是有利的流动阻力。在具体的情况中，冷却路径结构的一个或多个冷却通道的角度优选尤其在0度(轴向或纵向)至45度(平面螺旋或螺旋线形状)之间。

以出乎意料的方式确定，不仅可以实现按照本发明的旋转电机的简单(且尤其廉价)的制造，而且旋转电机甚至具有有利的降噪特性：由弹性材料构成的外壳体部分削弱了按照本发明的旋转电机的固体传声的排放，从而实现在电机的周围环境中的相对较低的不希望的噪音排放。

凭借一个或多个按照本发明在外壳体部分上设置的结构件，以有利的方式实现了，即便是具有复杂几何形状的冷却结构仍显示出尤其有利的流动特性、例如较低的流动阻力。外壳体部分例如可以类似于轮胎制造简单地在喷注过程中作为成型件在成型体中制造。成型体的表面在此可以具有复杂的几何结构，而无需根据制造情况进行妥协。

按照本发明的由弹性材料构成的外壳体部分在表面处理和/或尺寸精确性方面具有较低的要求，因为由于外壳体部分的弹性可以补偿配合精度。

冷却罩的按照本发明的(多件式的)结构实现了，冷却流体紧靠地/直接地与旋转电机的外壁接触。以这种方式，在没有基于隔离冷却流体和分离外壁的材料所导致的隔热的情况下可以实现从电机至冷却流体的相对较大的热传递。

在针对实际应用特别有利的一组实施方式中，按照本发明的旋转电机是内转子电机。在此，外壁构成旋转电机的定子的一部分。例如，外壁可以是外板或定子支架元件。在该实施方式中，外壁包含多个功能，从而仅需要相对较少的零件。

旋转电机的外壳体部分完全环绕地围绕所述外壁，从而实现特别有利的热导出。在此，冷却罩的冷却空间的壁板、尤其冷却空间的外壁和/或冷却路径的壁板由外壳体部分和外壁构成。一方面，利用了尽可能大的面积，用于对冷却流体的热传递。另一方面，尽可能同步地冷却，从而减小或优选避免温差，这种温差导致例如膨胀和磨损。

在旋转电机的有利的实施方式中，外壳体部分具有冷却流体入口和/或冷却流体出口。凭借所述的特别简单的由弹性材料的制造过程，可以以较低的耗费实现在外壳体部分内的结构/造型，用于输入和输出冷却流体。在旋转电机的通常由金属材料构成的外壁上的耗费的构造可以被避免。

按照本发明所使用的弹性材料是合成橡胶或弹性聚氨酯。在具体的实施方式中合成橡胶可以是：苯乙烯丁二烯橡胶(SBK)、氯丁胶(CR)、硅胶、丁腈橡胶(NBR)或者特别有利的三元乙丙橡胶(EPDM)。通过结合按照本发明的应用尤其在令人意外的声学特性方面的优点，进行对具体的具有相应弹性的弹性材料的适宜的选择。

在按照本发明的旋转电机的有利的改进方案中，所述弹性材料被装有加强筋、尤其装有金属加强筋。类似于在轮胎中，外壳体部分的混合结构实现了强度的提高。根据尤其在外壳体部分内或上的对加强筋的应用，可以提供在外壳体部分内的根据位置的强度。

为了使外壳体部分与外壁在冷却罩内部中的连接、尤其流体密封的连接，相对于前述内容还可以附加或备选的是，一个或多个结构件在外壁上硫化或粘接。以这种方式提高结构的强度。

为了使外壳体部分与外壁在外侧连接，相对于前述内容还可以附加或备选的是，外壳体部分分别在其轴向端部上通过密封件在外壁的加工区域上被固持，和/或所述外壳体部分借助弹性卡箍被按压在所述外壁上。以这种简单(且廉价)的方式可以实现流体密封性。

所述冷却路径结构包含一个或多个冷却通道，所述冷却通道或者基本上轴向地或者基本上螺旋形状地沿着旋转电机的外壁延伸，由此实现特别好的热导出。

在按照本发明的技术方案中还涉及一种交通运输工具、尤其无轨的陆路交通运输工具、优选车辆或机动车的传动系。按照本发明的交通运输工具的传动系具有按照本发明的旋转电机，其具有根据交通运输工具的驱动装置的特征或特征组合。在此，在按照本发明的传动系的一组实施方式中可以涉及纯粹的电气的传动系，或者在另一组实施方式中涉及混合动力的传动系，其具有另外的基于其他力作用原理的驱动装置、例如内燃机或燃料电池。根据按照本发明的旋转电机，按照本发明的传动系有利地实现了减少不希望的声音的排放。

附图说明

结合以下根据附图的说明阐述本发明的另外的优点和有利的实施方式和改进方案以及技术领域。附图示出特别优选的实施例，但是本发明不局限于所述实施例。尤其应注意的是，附图和尤其所示的尺寸比例仅仅是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象。在附图中：

图1示出按照本发明的旋转电机的第一实施方式的剖视图，

图2示出图1所示的具有螺旋形状走向的冷却通道的第一实施方式的外壁和一部分外壳体部分的视图，

图3示出按照本发明的旋转电机的第二实施方式的剖视图，

图4示出图3所示的具有轴向走向的冷却通道的第二实施方式的外壁和一部分外壳体部分的视图，和

图5示出按照本发明的旋转电机的冷却罩的改进的实施方式的剖视图，其具有加固的外壳体部分。

具体实施方式

图1示出按照本发明的旋转电机10的第一实施方式的剖视图。旋转电机10是内转子电机。它是交通运输工具的传动系12的一部分、尤其是具有内燃机或纯电动驱动装置的混合驱动装置的一部分。所示的剖切面包含旋转电机10的转轴26。

旋转电机10的第一实施方式具有由金属材料、例如钢制成的外壁14，所述外壁是定子28的一部分并且用作用于定子叠片组30和绕组32的悬挂装置。定子28通过轴承盖34支承在轴或者轴销上。位于内部的转子以及在电动机的另一个轴向侧上的轴承盖未示出。

冷却罩16按照本发明由外壁14和外壳体部分18构成，所述外壳体部分由弹性材料、在此是过氧化连接的EPDM(三元乙丙橡胶)制成。外壁14和外壳体部分18限定出冷却空间20的边界。冷却空间20设计为：存在冷却路径结构22，所述冷却路径结构通过外壳体部分18的结构件构成。第一实施方式的结构件是螺旋形状地围绕转轴26的壁，从而在图1的剖面图中沿转轴26可识别出一个个径向延伸的连接段。换句话说，结构件通过外壳体部分18的形状或者一体式地通过外壳体部分18实现。结构件、即壁板流体密封地在它们的接触面上与旋转电机10的外壁14相连。具体地，结构件在第一实施方式中硫化。以这种方式，在外壁14上实现螺旋形状地围绕转轴26的冷却通道。

在运行时，冷却流体24、优选冷却液、具体来说是冷却水流过冷却通道。冷却流体24、即冷却水的输入通过在外壳体部分18的冷却流体入口36实现。冷却流体24、即冷却水的输出通过在外壳体部分18的冷却流体出口38实现。为了在外侧流体密封地使外壳体部分18与外壁14相连接，外壳体部分18分别在其轴向边缘上在外壁14的加工区域42上通过密封件42被固持。外壳体部分的轴向边缘分别借助弹性卡箍44按压在外壁14上。

图2示出在图1所示的第一实施方式的外壁14的视图，该外壁基于电动机的转轴26沿周向且沿轴向延伸。为了显示冷却通道的螺旋形状的走向，在图2中示出外壳体部分18的附加的部分、准确来说是冷却路径结构22的结构件、具体来说是壁板。围绕外壁14的冷却通道具有沿转轴26的轴向的方向分量。

图3在包含转轴26的剖面图中示出按照本发明的转动电动机10的第二实施方式。第二实施方式同样是内转子电机。如第一实施方式，它可以是交通运输工具的传动系12的一部分、尤其是具有内燃机或纯电动驱动装置的混合驱动装置的一部分。

在图3中仅示出冷却罩16，用于显示相对于第一实施方式的不同。旋转电机10的另外的构件和/或组件如在第一实施方式(参见图1)一样调换。冷却罩16的壳体通过外壁14和外壳体部分18构成，所述外壳体部分由弹性材料、在此是过氧化连接的EPDM制成。按照本发明的冷却空间20如此构造，即，外壳体部分的形状结构具有多个冷却路径结构22的结构件，在此具体来说是沿轴向延伸的壁板(还参见图4)。所述壁板结构外壁14并且在接触面上与外壁14流体密封地相连、在此为硫化。在图3的剖视图中，从冷却空间20仅看到一个冷却通道，其被冷却流体24沿轴向平行于转轴26的延伸方向地流过。在外壳体部分18的轴向边缘上的流体密封的连接在第二实施方式中也分别通过密封件40实现，该密封件布置在外壁14的加工区域42上。外壳体部分18的边缘借助弹性卡箍44被按压在外壁14上。

图4示出图3所示的第二实施方式的外壁14的视图。外壁14沿周向且沿轴向沿电动机的转轴26延伸。为了显示冷却通道的轴向走向，在图2中示出外壳体部分18的附加的部分、准确来说是冷却路径结构22的结构件、具体来说是壁板。冷却通道在第二实施方式中沿转轴26的轴向沿外壁14延伸。

图5在剖面图中示出按照本发明的旋转电机10的冷却通道16的改进的实施方式的截图。在此涉及结合图1和2所示的第一实施方式的改进方案。外壳体部分18具有加强筋50。所述加强筋50通过由多种材料制成的外壳体部分18的混合结构实现，方法是，在弹性材料、在此为是过氧化连接的EPDM中装入一种材料或者布置在弹性材料中，这种材料具有比弹性材料更大的刚性。例如可以使用金属材料、例如铝、钢或类似材料。

加强筋尤其可以例如在轮圈中如此设计：在由弹性材料制成的外壳体部分18的外表面的下面，布置有在图5中所示实施方式中具体地作为加强筋50的金属织物，由此示出垂直于剖面图延伸的金属线。

在相比图1放大的图5的截图中也可看到具有连接段的外壳体部分18的冷却路径结构22，这些连接段接触外壁14。在接触面上，外壳体部分18在外壁上硫化(硫化连接52)。

在过氧化连接的EPDM作为弹性材料的实施方式中，外壳体部分18的冷却路径结构22可以在外壁14上硫化，同时在采用其它的柔性的弹性材料时所示的结构可以通过粘接实现。在冷却罩内或直接在冷却罩上的加强筋结构使得旋转电机的整个混合结构、尤其外壁和定子叠片组被加强。在有利的结果中，按照本发明的旋转电机具有相对加高的消声效果并且由此具有更低的噪音排放。

在针对冷却流体保持相同的穿流阻力的情况下，混合结构的优化可以通过冷却路径结构(E型模块配合)的更硬或更冷的连接段实现。加强筋的材料和结构的选择同样影响强度。由冷却剂施加在冷却路径结构或外壳体部分上的压力也提高强度地作用在混合结构上。

附图标记列表

10 旋转电机

12 交通运输工具的传动系

14 外壁

16 冷却罩

18 外壳体部分

20 冷却空间

22 冷却路径结构

24 冷却流体

26 转轴

28 定子

30 定子叠片组

32 绕组

34 轴承盖

36 冷却流体入口

38 冷却流体出口

40 密封件

42 加工区域

44 弹性卡箍

46 冷却通道的螺旋走向

48 冷却通道的轴向穿流

50 加强筋

52 硫化的连接

Claims (9)

1.一种旋转电机(10)，具有外壁(14)和冷却罩(16)，所述冷却罩(16)具有能够被冷却流体(24)穿流的、带有冷却路径结构(22)的冷却空间(20)，其中，所述外壁(14)构成冷却罩(16)的内壳体部分，其中，设置有所述冷却罩(16)的外壳体部分(18)，所述外壳体部分(18)具有用于形成所述冷却路径结构(22)的、一个或多个与所述外壁(14)相连的结构件，所述外壳体部分(18)完全环绕地围绕所述外壁(14)，其中，所述冷却罩(16)的冷却空间(20)的壁板由所述外壳体部分(18)和外壁(14)构成，其特征在于，所述外壳体部分(18)至少部分由弹性材料构成，具有弹性的所述外壳体部分(18)借助卡箍(44)被按压在所述外壁(14)上。

2.按照权利要求1所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述旋转电机(10)是内转子电机，并且所述外壁(14)构成旋转电机(10)的定子的一部分。

3.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述外壳体部分(18)具有冷却流体入口(36)和/或冷却流体出口(38)。

4.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述弹性材料是合成橡胶或弹性聚氨酯。

5.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述弹性材料被装有加强筋。

6.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，一个或多个结构件在所述外壁(14)上硫化或粘接。

7.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述外壳体部分(18)分别在其轴向端部上通过密封件(40)在所述外壁(14)的加工区域(42)上被固持，和/或所述外壳体部分(18)借助弹性的所述卡箍(44)被按压在所述外壁(14)上。

8.按照权利要求1或2所述的旋转电机(10)，其特征在于，所述冷却路径结构(22)包含一个或多个冷却通道，所述冷却通道或者基本上轴向地或者基本上螺旋形状地沿着所述旋转电机(10)的外壁(14)延伸。

9.一种交通运输工具(12)的传动系，其具有作为交通运输工具的驱动装置的按照前述权利要求之一所述的旋转电机(10)。

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