CN108432099A - 用于电动机器的冷却设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机器(1)的冷却设备(2)，所述冷却设备旨在被安装在移动组件中，所述设备包括以密封的方式固定到所述壳体(3)的介电液体贮存器(4)，并且包括在所述贮存器的一个端部处从所述壳体中的流出端口(8，8')穿过所述贮存器(4)延伸到所述贮存器(4)的相反端部(42，41)的介电液体流出管(10，10')。

Description

用于电动机器的冷却设备

本发明涉及一种用于安装在移动组件中的电动机器的冷却设备。

具体地，在电气工程领域中，用于使电动机器冷却的各种方法是已知的。

具体地，已知的水冷却技术通常涉及在机器中、定子绕组附近循环水循环，所述水循环被隔离以便不使水与机器的电气部件发生接触。还已知空气冷却涉及强制将新鲜空气送入机器。最后，使用油来冷却是已知的，并且更普遍地是通过任何传热介电液体。油冷却具有若干优点：油不会造成电隔离问题并且不会像空气冷却需要庞大的设施。

具体地，参照现有技术的附图1，已知油冷却在于通常在定子31'的绕组头部处将油直接喷洒到电动机器1'的壳体3'中。油通过重力流动到壳体3’的底部，在此油穿过通到油贮存器4’上的孔8”、8’”。泵(未示出)经由抽吸嘴5’回收这个贮存器4’中的油，以便在冷却之后将其再次注入定子31’的绕组头部处。

然而，当这种机器被安装在移动组件中(例如，在机动车辆中)时，机器经受的纵向和侧向加速使贮存器中的油移动，使得有时抽吸嘴被空气包围，然后被称为提升(déjaugeage)。这可能导致空气进入泵并且可能引起泵乏力。因此，这引起马达冷却的可靠性问题。

因此，需要用于电动机器的油冷却设备，当机器被安装在移动组件中时，所述冷却设备可以可靠地操作。

本发明提出了一种用于电动机器的冷却设备，该冷却设备旨在被安装在移动组件中，所述冷却设备包括：

-壳体，用于接收所述电动机器，

-传热介电液体贮存器，具有底部和两个相反端部，所述贮存器被直接安装在所述壳体下方，同时所述壳体具有至少一个流出孔以用于将所述介电液体通入所述贮存器；

-用于使所述传热介电液体循环的装置，从而抽吸所述贮存器的所述底部中的所述传热介电液体并将所述传热介电液体喷洒到所述电动机器上，同时所述传热介电液体流过所述流出孔，所述流出孔在所述贮存器的一个端部处开放。

所述冷却设备进一步包括用于所述传热介电液体的流出导管，其从所述流出孔朝向所述贮存器的另一端部延伸到所述贮存器中。

因此，当侧向加速度被施加到移动组件时，例如，机动车辆的左转或右转，如果传热介电液体被导向孔侧，则流出导管防止传热介电液体经由孔向上返回到壳体中。

有利地并且通过非限定的方式，所述抽吸嘴与所述贮存器的所述相反端部基本上等距地安排。

具体地，抽吸嘴的开口可以基本上被安排在贮存器的底部附近。因此，当液体在贮存器中运动时，改善了对贮存器中传热介电液体的抽吸。

有利地并且通过非限定的方式，所述流出导管具有第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部彼此间隔开的距离大于所述流出孔与所述抽吸嘴之间的距离。

这在加速度使传热介电液体朝向流出孔积聚期间更有效地防止传热介电液体向上返回到导管中，并且因此即使当传热介电液体在贮存器中移动时，也允许贮存器总是包含足以将口嘴保持在传热介电液体中的传热介电液体。

具体地，当由泵产生通过抽吸嘴抽吸传热介电液体的效果时，因此确保了抽吸嘴始终处于传热介电液体中，使得不冒使得泵乏力的风险。以这种方式，即使当移动系统经受加速度时，也改善了用于电动机器的冷却系统的操作可靠性。

有利地并且通过非限定的方式，所述流出导管的所述第一端部与所述孔形成了密封结合。

因此，流经孔的传热介电液体然后不可避免地流入到导管中，由此防止液体从孔到贮存器中的不受控制的流动，并且防止液体在加速度使得贮存器中的传热介电液体移动期间从贮存器向上返回到壳体中。

有利地并通过非限定的方式，所述流出导管的所述第二端部被安排在所述贮存器的所述另一端部附近。因此，在加速度使传热介电液体朝向流出孔积聚期间更有效地防止了传热介电液体向上返回到流出导管中。

有利地并通过非限定的方式，所述流出导管在其第一端部与第二端部之间对角地延伸。这利于介电液体在流出导管中的流动。

具体地，导管的第二端部可以在贮存器的底部附近打开。

有利地并且通过非限定的方式，所述孔基本上在所述贮存器的所述端部的整个长度上(即，其整个侧向边缘上)延伸。以这种方式，提高了从壳体朝向贮存器排出传热介电液体的能力。

有利地并通过非限定的方式，所述流出导管被紧夹至所述壳体的所述壁上。因此，可以获得就固定到壳体而言相对简单的流出导管。

有利地并且通过非限定的方式，所述冷却设备包括各自在所述贮存器的单独相反端部处开放的两个孔，所述设备包括各自刚性地连接至单独孔的两个导管，所述导管各自从所述单独孔朝向贮存器的与所述单独孔相反的端部延伸。因此，可以通过在定子的端部中的每一个端部的壳体下游上形成孔并且通过装配相关联的流出导管来有效地使电动机器的定子的两个端部冷却。

有利地并且通过非限定的方式，传热介电液体可以包括油。

本发明还涉及一种包括如以上所描述的冷却设备的机动车辆。

参照附图，通过参照附图阅读以下对本发明的以示意性而非限制性的方式给出的具体实施例的描述，本发明的其他特征和优点将显现出来，在附图中：

-图1是用于现有技术的电动机器的冷却设备的表示；

-图2是根据本发明的优选实施例的冷却设备的剖视图；

-图3是根据图2的实施例的冷却设备的透视图，其中为了更好的可见性而不存在贮存器；并且

-图4是根据图2的实施例的冷却设备以及电动机器的透视图，其中贮存器被部分地示出。

在本说明书中，术语前、后、上、下参照了冷却设备2和电动机器1被安装在车辆上时车辆的前方和后方。轴线X、Y、Z分别对应于所述车辆的纵向轴线(从前至后)、横向轴线和竖直轴线。

基本上水平、纵向或竖直是指与水平、纵向或竖直方向/平面形成至多±20°、或至多10°或至多5°角的方向/平面。

基本上平行、垂直或呈直角是指与平行或垂直方向或与直角偏离至多±20°、或至多10°或至多5°的方向/角。

因为图2至图4涉及本发明的同一实施例，因此将它们同时进行注解。

电动机器1被装配在移动组件中，在这种情况下为机动车辆。

电动机器1包括定子31和转子30并且被装配在壳体3中，所述壳体将其与机动车辆的其他部件隔离。

壳体3围绕电动机器1形成液体密封包壳。

转子30被插入到定子31中，并且通过由定子31产生的电磁场来绕旋转轴线旋转。

电动机器1在机动车辆中被定向成使得转子30的旋转轴线与机动车辆的横向方向共线。然而，本发明可以针对电动机器1在机动车辆中的任何其他定向而进行调整。

因此，电动机器1被定向成其长度沿着机动车辆的横向轴线延伸。

当机动车辆处于水平表面上的静止位置时，转子30的旋转轴线进而在基本上水平的平面上延伸。

用于使电动机器1冷却的冷却设备2也被装配在机动车辆中。

冷却设备2通过与传热介电液体(在这种情况下为油)进行热交换而操作。

在说明书的其余部分中，将参照作为油的传热介电液体。然而，可以使用任何其他传热介电液体。

冷却设备2包括油贮存器4以及用于使油循环的装置。

贮存器4以密封的方式刚性地连接至壳体3，在壳体3的下游。

因此，贮存器4被装配在电动机器1之下并且壳体3形成贮存器4的盖。

贮存器4基本上被成形为长方体，所述贮存器的主要长度基本上与电动机器1的转子30的旋转轴线共线。

因此，贮存器4基本上在长度上平行于电动机器1的长度而延伸，在这种情况下为在机动车辆的横向方向上延伸。

具体地，贮存器4具有的长度基本上大于定子31的长度。

在这种情况下，贮存器4的长度最多等于壳体3的长度。事实上，贮存器4具有的长度可以大于壳体3的长度，但这将引起由电动机器1和冷却设备2形成的组件的总体空间要求的所不希望的增加。

贮存器4的宽度沿着机动车辆的纵向轴线延伸。

贮存器4具有的宽度基本上等于电动机器1的定子31的直径的值。

贮存器4具有的深度值小于长度值和宽度值。

事实上，贮存器4被装配在壳体3下方，但是在用于驱动机动车辆的电动机器1的情况下，这种机器1经常被在地板下方装配在机动车辆的后部部分中。因此，为了符合机动车辆的离地间隙要求，贮存器4的深度与其长度和宽度尺寸相比相对小。

油循环装置包括抽吸嘴5，所述抽吸嘴适合用于在未示出的泵的作用下抽吸贮存器4的油，所述泵将油输送到适合用于将油喷洒到壳体3中的喷洒元件。

在这种情况下，对于定子30的每一个纵向端部，喷洒元件包括被装配在与定子绕组头部相对的壳体3中的喷嘴。

定子的绕组头部是在定子的每一个纵向端部处可见绕组的所有部件；可见部件也被称为绕组悬伸部。但是，在电动机器1的操作期间定子31的显著比例的加热是在绕组头部处产生的。正是因为这个原因，将油直接喷洒到这些绕组头部上。

通过在贮存器4中的抽吸嘴5泵送的油在泵的作用下被输送到喷嘴，所述喷嘴将油喷洒到定子绕组头部上。

在与定子绕组头部接触时，油通过热交换而加热，这导致了对定子绕组头部进行冷却。

喷洒的油然后通过重力流到远及外壳3的底部。

喷洒到定子绕组头部上的大部分油不会进入电动机器，而是通过重力沿着定子的纵向端部壁流动。换言之，油既不进入空气空隙也不进入定子槽。因此，油经由重力在定子的每一侧上流动。

对于定子31的每一个纵向端部，在壳体3的底壁中设置了流出孔8、8’，其基本上在相关联的纵向端部的下游。孔首先通入贮存器4并且其次通入壳体3。

在定子的一个端部的定子绕组头部处喷洒到壳体3中的油穿过流出孔8、8’流入壳体3的底部中并且在贮存器4中积聚。

由于贮存器4的长度基本上等于定子31的长度的事实，流出孔8、8’各自分别在贮存器4的侧向边缘41、42附近延伸。

还将贮存器4的侧向边缘41、42参引为贮存器4的相反端部41、42。

因此，第一侧向边缘41、42对应于贮存器4的端部41、42，所述端部与贮存器4的对应于第二侧向边缘42、41的另一端部42、41相反。

为了使得油从壳体3朝向贮存器4适当地流出，孔8、8’基本上在壳体3的基本上与贮存器4的宽度相对应的长度上延伸。

因此，流出孔8、8’在侧向边缘41、42附近、基本上在该边缘41、42的整个长度上通入贮存器4。

然而，孔8、8’可以在贮存器的全部宽度或一部分宽度上延伸。

抽吸嘴5被装配在贮存器4中，以便能够抽吸积聚的油。具体地，抽吸嘴5基本上被安排在贮存器4的中间。

口嘴5的开口51朝向贮存器4的底部43定向，以便帮助将其浸没在油中。

使得抽吸嘴5的开口51较靠近贮存器4的底部43，以便使口嘴5在油中的浸没最大化，同时确保油在贮存器4的底部43与抽吸嘴5之间适当地流动。事实上，在泵的作用下，抽吸嘴5从贮存器4抽吸油，并且如果抽吸嘴5的开口51处于油之外，泵则有乏力的风险。

为了防止抽吸嘴5的开口51位于油之外的可能，目标是确保贮存器4中总是存在最小量的油。

但是，在机动车辆的横向加速期间，并且考虑到壳体3的流出孔8、8’的安排，离心效应引起油积聚在与机动车辆的转向方向相反的贮存器4侧上。油的这种积聚引起油穿过流出孔8、8’向上返回。当油返回到壳体3中时，在贮存器4中存在的油量减小并且抽吸嘴5的开口51可能位于油之外。

为了解决这个问题，针对每一个流出孔8、8’装配了流出导管10、10’。

每一个流出导管10、10’在第一端部11、11’与第二端部12、12’之间延伸到贮存器4中。

流出导管10、10’的第一端部11、11’与相关联孔8、8’形成密封结合。

流出导管10、10’被夹紧至贮存器4的侧向边缘41、42，或者夹紧至贮存器4的纵向边缘、或者夹紧至壳体3或者夹紧至这些附接点中的若干个附接点。

流出导管10、10’还可以通过粘固、焊接、旋拧或任何其他适当的固定手段来刚性地连接。

在本发明书的其余部分中，两个导管10、10’被描述成关于彼此没有区别，两个导管10、10'在其具体结构上基本相同，这利于并降低了这种导管10、10'的大规模生产成本。

为了说明的简洁，当参照导管10、10'时，无需进一步说明而应该理解的是，这适用于与孔8、8’相关联的每一个流出导管10、10'。

导管10、10’的第二端部12、12’通入贮存器，以便允许流经孔8、8’的油从第一端部11、11’流入到流出导管10、10’中直到第二端部12、12’并且在贮存器4中积聚。

因此，流出导管10、10’从侧向边缘41、42延伸，所述侧向边缘对应于相关联孔8、8'在其附近打开的侧向边缘41、42，并且流出导管10、10’在相反侧向边缘41、42的方向上延伸到贮存器4中，例如，在相反侧向边缘41、42附近。

因此，各自与孔8、8'相关联的两个流出导管10、10'在贮存器4中经过彼此。以这种方式，第一流出导管10的第一端部11在贮存器4的长度上被安排在另一流出导管10’的第二端部12’附近，并且反之亦然。

因此，流出导管10、10’被成形为在贮存器4中使得第一端部11、11’与第二端部12、12’之间的距离大于相关联孔8、8’与抽吸嘴5的开口51之间的距离。

流出导管10、10’基本上对角线地延伸至贮存器4中。确实，导管10、10’的与相关联孔8、8’形成密封结合的第一端部11、11’被安排在贮存器4的顶部中。

为允许油通过重力在流出导管10、10’中流动远及第二端部12、12’，导管具有对角轮廓，所述对角轮廓具有在贮存器4中比第一端部11、11’更低的第二端部12、12’。

在这种情况下，第二端部12、12’被安排在贮存器4的底部43附近，例如，在与抽吸嘴5的开口51相同的高度处。

导管10、10’的端部11、11’、12、12’可以具有弯曲的形状，使得它们限定了基本上竖直的部分，这可以帮助油流动进入和离开导管10、10'，并且尤其针对第二端12、12'而言限制在机动车辆的横向加速期间的回流现象。

因此，导管10、10’使得可以在机动车辆横向加速期间防止油经由孔8、8’向上返回到壳体3中。以这种方式，确保了在这些加速期间贮存器4中存在最小量的油，以将抽吸嘴5的开口51保持在油中从而防止泵乏力。

Claims (10)

1.一种用于电动机器(1)的冷却设备(2)，该冷却设备旨在被安装在移动组件中，所述冷却设备(2)包括：

-壳体(3)，用于接收所述电动机器(1)，

-传热介电液体贮存器(4)，具有底部(43)和两个相反端部(41，42)，所述贮存器(4)被直接安装在所述壳体(3)下方，同时所述壳体(3)具有至少一个流出孔(8，8’)以用于将所述传热介电液体通入所述贮存器(4)；

-用于使所述传热介电液体循环的装置，从而抽吸所述贮存器(4)的所述底部(43)中的所述传热介电液体并将所述传热介电液体喷洒到所述电动机器(1)上，同时所述传热介电液体流过所述流出孔(8，8’)，所述传热流出孔(8，8’)在所述贮存器(4)的一个端部(41，42)处开放；

其特征在于，所述冷却设备进一步包括用于所述介电液体的流出导管(10，10’)，其从所述流出孔(8，8’)朝向所述贮存器(4)的另一端部(42，41)延伸到所述贮存器中(4)。

2.如权利要求1所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述循环装置包括与所述贮存器(4)的所述相反端部(41，42)基本上等距安排的抽吸嘴(5)。

3.如权利要求2所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述流出导管(10，10’)具有第一端部(11，11’)和第二端部(12，12’)，所述第一端部和所述第二端部彼此间隔开的距离大于所述流出孔(8，8’)与所述抽吸嘴(5)之间的距离。

4.如权利要求3所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述流出导管(10，10’)的所述第一端部(11，11’)与所述孔(8，8’)形成密封结合。

5.如权利要求3或4所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述流出导管(10，10’)的所述第二端部(12，12’)被安排在所述贮存器(4)的所述另一端部(42，41)附近。

6.如权利要求3至5中任一项所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述流出导管(10，10’)在其所述第一端部与所述第二端部(12，12’)之间对角地延伸。

7.如权利要求1至6中任一项所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述孔(8，8’)基本上在所述贮存器(4)的所述端部(41，42)的整个长度上延伸。

8.如权利要求1至7中任一项所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述流出导管(10，10’)被夹紧至所述壳体(3)的所述壁。

9.如权利要求1至8中任一项所述的冷却设备(2)，其特征在于，所述冷却设备包括各自在所述贮存器(4)的单独相反端部(41，42)处开放的两个孔(8，8’)，所述设备(2)包括各自刚性地连接至单独孔(8，8’)的两个导管(10，10’)，所述导管(10，10’)各自从所述单独孔(8，8’)朝向所述贮存器的与所述单独孔(8，8’)相反的端部(42，41)延伸。

10.一种机动车辆，包括如权利要求1至9中任一项所述的冷却设备(2)。