CN108075594A - 用于电机的具有冷却套的壳体装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的壳体装置，包含：‑具有定子容纳区域(120)的壳体(110)；‑电机的设置在壳体(110)的定子容纳区域(120)中的定子(140)；和‑包围定子(140)的、用于液体冷却定子(140)的冷却套(130)。定子容纳区域(120)的壁构成冷却套(130)的径向外部的冷却套面，并且径向内部的冷却套面由套装在定子(140)上的套筒(145)构成。冷却套(130)的轴向密封借助装入外部的冷却套面和内部的冷却套面之间的缝隙中的、双侧作用的密封架(160、170)实现。

Description

用于电机的具有冷却套的壳体装置

技术领域

本发明涉及一种用于电机的具有冷却套的壳体装置，该冷却套用于液体冷却电机的定子，所述壳体装置包括具有定子容纳区域的壳体；电机的设置在壳体的定子容纳区域中的定子；和包围定子的用于液体冷却定子的冷却套。

背景技术

电机在此应理解为电力机械转换器，其能够将电能转换成机械能和/或将机械能转换成电能。电机尤其是电动机(E-motor)和/或具有固定的定子和在定子内可转动地支承的转子或内转子的发电机。

这种电机例如作为驱动电机(行驶发动机)和/或发电机(Lichtmaschine)被用于汽车中。电机几乎始终布置在壳体或类似结构中。在大多有限的结构空间或狭窄的位置关系中(可利用的径向结构空间常常仅为10mm至20mm，这要求紧凑的构造)，有时出现很高的功率密度，这要求主动冷却电机。这种主动冷却通常借助包围定子的用于液体冷却的冷却套(Kühlmantel)进行。这种冷却套通常由封闭的、至少几乎呈环形或空心圆柱形的空腔(冷却套空间)构成，该空间通过径向靠外的冷却套面、径向靠内的冷却套面和侧面的或轴向的密封装置限定。所述空腔还具有用于冷却液(通常是水或油)的进口和出口并且还可以划分为单独的部段或区段。此外，必须设置被冷却套包围的定子在壳体的上的扭矩支撑，这例如借助罩盖或轴承盖进行。

相同申请人的DE 10 2012 016 208 A1描述了一种具有用于机组尤其是电动机的冷却套的壳体。容纳定子的内部件通过成型的轴承盖与壳体的外部件相连，并且通过这种方式被固定并且扭矩支撑。

此外属于现有技术的还有WO 2006/106086 A1、DE 10 2008 061 275 A1、DE 102009 031 727 A1、DE 10 2012 023 050 A1、DE 10 2012 213 237 A1和DE 10 2014 214724 A1。

相关壳体装置的制造应该即使在狭窄的位置关系中也能以较少的材料耗费、机器耗费和时间耗费进行。

发明内容

为了满足这种要求，推荐一种用于电机的壳体装置，其包含：具有定子容纳区域的壳体；电机的设置在壳体的定子容纳区域中的定子；和包围定子的、用于液体冷却定子的冷却套；按照本发明，定子容纳区域的壁构成冷却套的径向外部的冷却套面，并且径向内部的冷却套面由套装在定子上的套筒构成，其中，冷却套的轴向密封借助装入处于外部的冷却套面和内部的冷却套面之间的缝隙中的、双侧作用的密封架实现。按照本发明的壳体装置的优选的扩展设计和构造由以下说明和附图得出。

按照本发明的壳体装置的特征在于，冷却套或冷却套空间的径向外部的冷却套面由定子容纳区域的壁、也就是内壁构成，并且径向内部的冷却套面由推套在定子上的套筒构成，并且冷却套的轴向密封借助装入处于外部的冷却套面和内部的冷却套面之间的缝隙中的、双侧的、也就是既作用在外部冷却套面上也作用在内部冷却套面上的密封架进行。其优选指的是独立设计的密封架。

本发明实现了由较少的、简单的(也就是既不复杂也没有很高功能集成性)和可廉价制造的构件或部件组成的紧凑的壳体装置构造，这些构件或部件中的一部分在其机械加工方面的要求很少，它们还可以快速简单地装配。精度要求相对于由现有技术已知的其它壳体装置(它们具有组合的、也就是通过单独部件的组装或装配而构成的冷却套)是更小的(参见以下)。

所述套筒优选由金属、例如由钢或铝构成。套筒优选具有不大于1.0mm(≤1.0mm)的径向厚度或壁厚。所述套筒也可以更厚地设计并且具有最大5.0mm、优选最大为3.5mm的厚度。定子和套筒优选抗扭地相连、优选相互压装、粘接、钎焊连接或熔焊连接。在定子和包围其的套筒之间的热传递可以通过使用导热膏或类似物得到改进，其中导热膏还可以简化装配。

密封架能够由金属、例如由钢或铝构成。但是密封架也可以由塑料、尤其纤维加强的塑料构成。

壳体或相应构成的壳体件优选是金属铸件并且尤其是轻质金属压铸件，例如铝或镁压铸件。

定子优选在其至少一个轴向端部上通过定中心环支承在壳体上。尤其由金属、例如钢或铝构成的定中心环一方面实现定子连同包围定子的套筒在壳体的定子容纳区域中定中心的定向，并且另一方面用于定子在壳体上的扭矩支承。在相关的轴向端部上、优选在两个轴向端部上，定子的支撑也可以借助定中心环、并且不像迄今通常借助轴承盖那样实现，而冷却套的轴向密封通过嵌入的密封架实现。因此密封功能和扭矩支承功能相分离。

定中心环可以连同轴承盖一起固定在壳体上，尤其通过螺栓拧紧。轴承盖尤其是由金属、例如由钢或铝构成的罩盖或底板，其优选具有被电机的转子轴穿过的中心孔并且尤其也用于转子轴的支承。但是所述轴承盖不是像迄今普遍的那样承担定子的扭矩支承和/或冷却套的轴向密封(这借助定中心环和密封架实现，如上所述)。定中心环和轴承盖可以构造有法兰，在所述法兰上实现它们在壳体上共同固定。所述固定尤其通过借助螺栓的螺栓连接实现，因此所述固定可以快速地并且无需热量引入地制造并且之后还可以再次拆卸。

定中心环和用于轴向密封相同冷却套侧面的密封架可以单构件地、例如作为焊接件设计，并且尤其一体式地、也就是制造在一个零件中。单构件式或者甚至一体式的构造简化了装配。

密封架可以构造有至少一个第一环槽用于容纳朝向径向外部的冷却套面进行密封的密封件、和至少一个第二环槽用于容纳朝向套筒或径向内部的冷却套面进行密封的密封件。作为备选，密封架可以构造有至少一个第一喷注或者说注塑(angespritzt)的密封件，用于朝向径向外部的冷却套面进行密封、和至少一个第二喷注密封件，用于朝向套筒或径向内部的冷却套面进行密封。

定子优选由多个定子片构成(也就是说定子由至少一个所谓的定子片组构成)，它们由套装或者说推套的套筒夹持或者说束紧在一起(zusammenhalten)并且相对冷却套密封。

在冷却套或冷却套空间中可以布置至少一个用作导流元件的嵌件，其以定义的方式使冷却液通过冷却套偏转。所述嵌件可以设计为塑料件、尤其注塑件。在按照本发明的壳体装置中，冷却套在装配时才通过部件的组装构成和封闭(所谓的组合式冷却套作为铸造集成的冷却套的备选方案)，因此所述嵌件在装配时可以顺利地嵌入。所述嵌件也可以有利于定子在壳体的定子容纳空间中的(同中心的)定中心。

壳体在此可以指的是具有集成的定子冷却装置的任意的电动机/发电机壳体，尤其用于汽车领域。本发明同样适用于纯电驱动的交通工具以及具有混合动力驱动的交通工具。因此，所述壳体也可以指的是用于汽车的所谓的混合传动机构壳体或混合传动机构壳体件。混合传动机构壳体具有例如用于布置用作行驶或驱动发动机的电动机(必要时也具有发电机功能)和/或发电机的定子容纳区域，其中电动机和/或发电机或其定子可以通过包围的、按照本发明构成的冷却套主动地冷却。

附图说明

以下以不局限的方式结合可行的实施例参照附图进一步阐述本发明。在附图中显示的和/或以下阐述的特征可以是本发明的通常特征(也可以脱离具体的特征组合)并且对本发明进行扩展设计。在附图中：

图1示出混合传动机构壳体件的侧视图；

图2示意地示出按照在图1中示出的剖切线(A-A)剖切冷却套的截面图。

具体实施方式

图1示出用于汽车(轿车)的、具有混合驱动装置的混合传动机构100的混合传动机构壳体件110。壳体件110指的是轻质金属压铸构件并且尤其是铝制压铸构件。以120表示设计为罐状空穴(空腔)的、用于待设置在混合传动机构100中的电动机(行驶电动机)和/或发电机的定子容纳区域。在运行过程中，电动机和/或发电机必须被主动冷却，以便可靠地排出所产生的热。为此设置集成的冷却通道或冷却套130，其能够被冷却液流过。也就是说，容纳在定子容纳区域120中的电动机定子或发电机定子通过冷却液的绕流被主动地冷却。以虚线化的圆形线表示的环柱形冷却套130可以例如具有250mm至300mm的平均直径。在图1中，冷却套130借助虚线仅示意地显示。布局和构造更精确地由图2得出。

图2示出按照在图1中示出的剖切线A-A剖切冷却套130得到的截面图。容纳在壳体件110中的电动机或发电机具有设置在定子容纳区域120中的定子140(其由单个的定子片141构成)和以虚线表示的转子150。轴向以l表示并且径向以r表示。定子140被套装的金属或板制套筒145包围。套筒145同时构成冷却套130的径向内部的冷却套面。冷却套130的径向外部的冷却套面直接由定子容纳区域120的铸造的内壁构成。冷却套130的轴向密封通过独立设计的并且装入外部冷却套面和内部冷却套面之间的缝隙中的、在双侧作用的密封架160和170实现。两个密封架160和170构成所谓的侧面或轴向的冷却套面。密封架160和170设计具有第一和第二环槽，其中布置有密封环(O形环)，它们朝向径向外部的冷却套面或者说朝向定子容纳区域120的内壁并且朝向内部的冷却套面或者说套筒145进行密封。

定子140连同包围的套筒145的轴向定位和支承通过环形凸肩125(其也可以在壳体件110上成型)并且间接地通过螺纹固定在壳体110上的(外部的)轴承盖190(其大致用作罩盖)实现。取代凸肩125，也可以设置单独构造的(内部的)轴承盖，其大致用作底板。

在运行中，在定子140上作用有扭矩，因此其必须被支撑在壳体110上(扭矩支承)，以防止连同转子150一起转动或相对壳体110或其定子容纳区域120扭转。所述扭矩支承部分地通过在凸肩125上的支承进行，但是主要借助定中心环180进行，所述定中心环在所示的实施例中与轴承盖侧的密封架170一体式地构成并且借助其还可以实现定子140在定子容纳区域120中的同中心的定中心。定中心环180与轴承盖190共同地螺纹固定在壳体110上(参见螺栓195)并且通过轴承盖190的凸缘191沿轴向l夹紧在定子140和套筒145上，它们在另一个轴向端部支承在凸肩125上。在定子140和固定在壳体110上的支承环180之间通过摩擦配合、材料接合(例如通过钎焊或熔焊)和/或通过形状配合(例如借助齿元件)支撑式地传递扭矩。外部的轴承盖侧的密封架170通过与定中心环180的一体式设计保持在位置中。内部的凸肩侧的密封架160例如压装在套筒145上或者与套筒145粘接。

在集成的冷却套130的内部可以设置嵌件或嵌入件135，其用作冷却液的导流元件并且支持定子140在定子容纳区域120中的定中心。

附图标记清单

100 传动机构

110 壳体/壳体件

120 定子容纳区域

125 环形凸肩

130 冷却套

135 嵌件

140 定子

141 定子片

145 套筒

150 转子

160 密封架

170 密封架

180 定中心环

190 轴承盖

191 凸缘

195 螺栓

l 轴向

r 径向

Claims (10)

1.一种用于电机的壳体装置，包含：

-具有定子容纳区域(120)的壳体(110)；

-电机的设置在壳体(110)的定子容纳区域(120)中的定子(140)；和

-包围定子(140)的、用于液体冷却定子(140)的冷却套(130)；

其特征在于，定子容纳区域(120)的壁构成冷却套(130)的径向外部的冷却套面，并且径向内部的冷却套面由套装在定子(140)上的套筒(145)构成，其中，冷却套(130)的轴向密封借助装入处于外部的冷却套面和内部的冷却套面之间的缝隙中的、双侧作用的密封架(160、170)实现。

2.按照权利要求1所述的壳体装置，其特征在于，定子(140)在至少一个轴向端部上通过定中心环(180)支承在壳体(110)上。

3.按照权利要求2所述的壳体装置，其特征在于，定中心环(180)连同轴承盖(190)一起固定在壳体(110)上，尤其通过螺栓固定。

4.按照权利要求2或3所述的壳体装置，其特征在于，定中心环(180)与密封架(170)单构件式地、尤其一体式地设计。

5.按照前述权利要求1至4之一所述的壳体装置，其特征在于，密封架(160、170)设计具有至少一个第一环槽，用于容纳朝向径向外部的冷却套面进行密封的密封件，并且设计具有至少一个第二环槽，用于容纳朝向套筒(145)进行密封的密封件。

6.按照前述权利要求1至4之一所述的壳体装置，其特征在于，密封架(160、170)设计具有至少一个第一注塑密封件，用于朝向径向外部的冷却套面进行密封，并且设计具有至少一个第二注塑密封件，用于朝向套筒(145)进行密封。

7.按照前述权利要求之一所述的壳体装置，其特征在于，所述套筒(145)由金属构成并且具有不大于1.0mm的径向壁厚。

8.按照前述权利要求之一所述的壳体装置，其特征在于，定子(140)由多个定子片(141)构成，所述定子片被套装的套筒(145)束紧并且相对冷却套(130)密封。

9.按照前述权利要求之一所述的壳体装置，其特征在于，在冷却套(130)中布置有至少一个用作导流元件的嵌件(135)。

10.按照前述权利要求之一所述的壳体装置，其特征在于，所述壳体(110)是金属铸件。