CN107852070A - 具有两个风扇叶轮的并联回路的空气冷却式电动马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有两个风扇叶轮(6，7)的并联回路的空气冷却式电动马达(1)。该电动马达包括装配在该电动马达(1)的固定轴承侧(2)上的皮带张紧器(3)、安排在该电动马达(1)的浮动轴承侧(4)上的逆变器壳体(5)、以及风扇系统，该风扇系统具有浮动轴承侧的第一风扇叶轮(6)和固定轴承侧的第二风扇叶轮(7)。该第一风扇叶轮(6)被配置成用于：经由浮动轴承侧的端盖(14)的多个冷却肋(17)从该电动马达(1)的周围区域(22)径向向内地吸入冷却空气体积流量(V)，该浮动轴承侧的端盖被安排成与该逆变器壳体(5)轴向地相邻；并且经由浮动轴承侧的定子端部绕组(19)将所吸入的该空气体积流量(V)的第一部分(V1)从该电动马达(1)径向向外地吹回到该周围区域(22)中。该第二风扇叶轮(7)被配置成用于：将径向向内地吸入的该空气体积流量(V)的第二部分(V2)被吸入到转子(10)中并穿过该转子；并且经由该固定轴承侧的定子端部绕组(20)将该第二部分从该电动马达(1)径向向外地吹回到该周围区域(22)中。

Description

具有两个风扇叶轮的并联回路的空气冷却式电动马达
技术领域
本发明涉及一种空气冷却式电动马达、具体是皮带起动器发电机，该皮带起动器发电机具有：皮带张紧器；用于功率、驱动及控制电子系统(逆变器)的逆变器壳体，该逆变器壳体被安装在该电动马达上或被整合到该电动马达的马达壳体或端盖中；以及属于该马达的风扇系统。
背景技术
对于电动操作的车辆而言、以及对于使用混合式马达部分地电动操作的车辆而言、或当使用皮带起动器发电机时，需要用于张紧多楔带的装置(所谓的皮带张紧器)，该装置可以以节省空间的方式直接被安装在输出侧的壳体上和/或固定轴承侧上。就此而言，例如从DE 10 2011 080 886 A1、DE 10 2013 109 294 A1、以及EP 1929611 B1已知技术背景。然而，皮带张紧器可能对吸入冷却空气构成障碍，因为该皮带张紧器可能会关闭经由壳体或端盖中的槽缝而可能的冷却剂供应。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种开篇所述类型的空气冷却式电动马达，借助于该空气冷却式电动马达可以以节省空间的方式实现对整个组件的特别有效的冷却。
该目的通过独立专利权利要求的主题来实现。有利的实施例是从属权利要求、以下说明以及附图的主题。
根据本发明的空气冷却式电动马达包括装配在该电动马达的固定轴承侧上的皮带张紧器、安排在该电动马达的浮动轴承侧上的逆变器壳体、以及风扇系统，该风扇系统具有浮动轴承侧的第一风扇叶轮和固定轴承侧的第二风扇叶轮。
该第一风扇叶轮被设计成用于：经由浮动轴承侧的端盖的多个冷却肋从该电动马达的周围区域径向向内地吸入冷却空气体积流量，该浮动轴承侧的端盖被安排成与该逆变器壳体轴向地相邻；并且经由浮动轴承侧的定子端部绕组将所吸入的空气体积流量的第一部分从该电动马达径向向外地吹出。该第二风扇叶轮被设计成用于：将径向向内地吸入的该空气体积流量的第二部分轴向地吸入到转子中并穿过该转子(具体是借助于该转子的转子层叠铁芯的空气通道)；并且经由固定轴承侧的定子端部绕组将该第二部分从该电动马达径向向外地吹出。
该电动马达的“固定轴承侧”或“固定轴承侧的”在此背景下具体地涉及该电动马达的第一轴向末端区段被安排所在的那一侧，其中，所述第一末端区段(例如马达壳体的第一轴向末端区段或第一端盖)容纳轴向的固定轴承。
与之相比，该电动马达的“浮动轴承侧”或“浮动轴承侧的”具体地涉及该电动马达的第二轴向末端区段被安排所在的那一侧，其中，所述第二末端区段(例如马达壳体的第二轴向末端区段或第二端盖)容纳轴向的浮动轴承。
因此，根据本发明的空气冷却式电动马达具有包括两个风扇叶轮的并联回路，其中，第一风扇叶轮允许排他地径向地吸入冷却空气。由此，该皮带张紧器可能对经由固定轴承侧轴向地吸入空气构成妨碍的事实不形成阻碍。由于在该浮动轴承侧或逆变器侧径向地吸入空气的可能性，在该固定轴承侧可以省去用于在壳体或端盖中轴向地吸入空气的槽缝、孔口或类似物。由此，可以增大壳体或端盖的机械稳定性。换言之，不需要削减围绕该固定轴承侧的壳体轴承座周围的壳体或端盖的截面，这还伴随有对于该固定轴承的更高的轴承刚度。
由于该浮动轴承侧的端盖被安排成与该逆变器壳体、具体是容纳在该逆变器壳体中的逆变器轴向相邻地，因此浮动轴承侧的端部绕组、转子、以及固定轴承侧的端部绕组可以通过开式并联冷却回路来冷却。
在此情况下，“开式”冷却回路旨在被理解为是指：用于从周围区域吸入冷却空气体积流量的冷却回路的空气入口和用于将经加热的空气体积流量吹出到周围区域的冷却回路的空气出口没有相互连接。在此情况下，“并联”冷却回路旨在被理解为是指：所吸入的冷却空气体积流量被划分成两个体积流量部分，这两个体积流量部分是由该空气体积流量的第一部分和第二部分形成的。
换言之，该开式并联冷却回路允许在抽吸操作过程中在逆变器或逆变器壳体冷却之后，该定子端部绕组在该浮动轴承侧在这些并联回路的第一回路中被冷却。在抽吸操作过程中在逆变器或逆变器壳体冷却之后，该转子以及在该固定轴承侧的定子端部绕组在这些并联回路的第二回路中被冷却。
该第一风扇叶轮和该第二风扇叶轮在该转子的短路环上优选整体式地形成。在此背景下，“整体式地形成”旨在被理解为具体是指：这些风扇叶轮各自被整合到该转子的一个短路环中，也就是说，相应的短路环与相应的风扇叶轮以一件式的方式相互连接。这允许减小重量和降低制造支出。
根据一个实施例，该第一风扇叶轮和该第二风扇叶轮结构上是相同的。在这两个结构相同的风扇叶轮的并联运行过程中，所传送的空气体积流量可以达到双倍。这意味着，通过用于冷却每个端部绕组的相同空气通过量，可以实现使沿着该端盖的这些冷却肋和沿着该逆变器壳体内侧的空气通过量达到双倍。
此外，有利地提供的是，在转子轴上在该浮动轴承侧的端盖的这些冷却肋与该第一风扇叶轮之间安排有空气引导套筒。该引导套筒可以被设计为具有叶片或没有叶片。该空气引导套筒允许沿转子的通道的方向并且沿叶轮的叶片的方向特别有针对性地、有效地、并且高效地引导来自冷却肋的空气。
根据本发明的另一个实施例，此外提供的是：在该第一风扇叶轮与该第一端盖之间安排有具有L形截面的空气引导板，所述空气引导板在浮动轴承侧的定子端部绕组上特别高效地引导所吸入的空气体积流量的第一部分。此外，该空气引导板用作固定壳体半件或该风扇叶轮的盖盘并且防止短路电流穿过该电动马达内部中的散热体。
附图说明
以下将参照附图更详细地解释本发明的示例性实施例，在附图中：
图1是穿过已知的空气冷却式电动马达的纵截面的透视性图示，
图2是穿过根据本发明的空气冷却式电动马达的示例性实施例的纵截面的图示，
图3是根据图2的电动马达的分解图示，并且
图4示出了根据图1的电动马达的风扇叶轮的回路图。
具体实施方式
图1示出了空气冷却式电动马达1，其包括装配在电动机1的固定轴承侧2上的皮带张紧器3、和安排在电动马达1的浮动轴承侧4上的逆变器壳体5。电动马达1还包括浮动轴承侧的第一马达盖14和固定轴承侧的第二马达盖15。具体地，电动马达1的转子10、逆变器壳体5、以及电动马达1的定子18的定子端部绕组19、20借助于两个冷却回路A和B被冷却。
图2和图3示出了空气冷却式电动马达1，其包括装配在电动马达1的固定轴承侧2上的皮带张紧器3、安排在电动马达1的浮动轴承侧4上的逆变器壳体5、以及风扇系统，该风扇系统具有浮动轴承侧的第一风扇叶轮6和固定轴承侧的第二风扇叶轮7。
第一风扇叶轮6和第二风扇叶轮7结构上是相同的并且各自在转子10的浮动轴承侧的短路环8或固定轴承侧的短路环9上整体式地形成。转子10以旋转意义上固定的方式被安装在图1示出的转子轴11上。转子轴11可旋转地被安装在固定轴承12和浮动轴承13上。浮动轴承13在逆变器壳体5的那一侧以可轴向移动的方式被安装在与逆变器壳体5轴向相邻地安排的第一端盖14中、或以整体式设计(散热体、轴承和逆变器载体)构成该逆变器壳体的一部分。固定轴承12在皮带张紧器3的那一侧以轴向固定的方式被安装在第二端盖15中。此外，在转子轴11上在浮动轴承侧的第一端盖14的冷却肋17与第一风扇叶轮6之间安排有空气引导套筒16。
定子18以不可移动的方式被安排在第一端盖14与第二端盖15之间并且围绕转子10。定子18包括浮动轴承侧的定子端部绕组19和固定轴承侧的定子端部绕组20，其中，定子端部绕组19和20被安排在定子18的相反末端区域上并且各自被端盖14和(相应地)15之一径向地围绕。此外，在第一风扇叶轮6与该第一端端盖14之间安排有具有L形截面的空气引导板21。
借助于第一风扇叶轮6，可以经由浮动轴承侧的端盖14的冷却肋17和空气引导套筒16从电动马达1的周围区域22中径向向内地吸入冷却空气体积流量V。可以经由浮动轴承侧的定子端部绕组19将所吸入的空气体积流量V的第一部分V1从电动马达1径向向外地吹出，其中，空气体积流量V的第一部分V1以对应的方式经由空气引导板21被引导。借助于第二风扇叶轮7，可以将径向向内地吸入的空气体积流量V的第二部分V2轴向地吸入到转子10中并穿过该转子，并且可以经由固定轴承侧的定子端部绕组20将该第二部分从电动马达1径向向外地吹出。
图4展示了借助于第一风扇叶轮6或第二风扇叶轮7将从电动马达1的周围区域22吸入的空气体积流量V划分成第一部分V1和第二部分V2，其中，这两个部分V1和V2再次被输出至周围区域22。

Claims (5)

1.一种空气冷却式电动马达(1)，包括装配在该电动马达(1)的固定轴承侧(2)上的皮带张紧器(3)、安排在该电动马达(1)的浮动轴承侧(4)上的逆变器壳体(5)、以及风扇系统，该风扇系统具有浮动轴承侧的第一风扇叶轮(6)和固定轴承侧的第二风扇叶轮(7)，
其中，该第一风扇叶轮(6)被设计成用于：经由浮动轴承侧的端盖(14)的多个冷却肋(17)从该电动马达(1)的周围区域(22)径向向内地吸入冷却空气体积流量(V)，该浮动轴承侧的端盖被安排成与该逆变器壳体(5)轴向地相邻；并且经由浮动轴承侧的定子端部绕组(19)将所吸入的空气体积流量(V)的第一部分(V1)从该电动马达(1)径向向外地吹出，并且
其中，该第二风扇叶轮(7)被设计成用于：将径向向内地吸入的该空气体积流量(V)的第二部分(V2)轴向地吸入到转子(10)中并穿过该转子；并且经由固定轴承侧的定子端部绕组(20)将该第二部分从该电动马达(1)径向向外地吹出。
2.如权利要求1所述的空气冷却式电动马达(1)，其特征在于，该第一风扇叶轮(6)和该第二风扇叶轮(7)在短路环(8，9)上整体式地形成。
3.如权利要求1或2所述的空气冷却式电动马达(1)，其特征在于，该第一风扇叶轮(6)和该第二风扇叶轮(7)结构上是相同的。
4.如前述权利要求之一所述的空气冷却式电动马达(1)，其特征在于，在转子轴(11)上在该浮动轴承侧的端盖(14)的这些冷却肋(17)与该第一风扇叶轮(6)之间安排有空气引导套筒(16)。
5.如前述权利要求之一所述的空气冷却式电动马达(1)，其特征在于，在该第一风扇叶轮(6)与该第一端盖(14)之间安排有具有L形截面的空气引导板(21)。
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