CN109217541A - 电机和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，所述电机具有壳体(2)，在所述壳体中布置了包括多个绕组头(4)的定子(3)，其中壳体(2)具有至少一个能被冷却介质流过的冷却通道，其中冷却通道(8)包括至少一个圆形的或圆弧形的环形通道部段(9)，冷却介质能通过该环形通道部段经过至少一个开口(10)输送到至少一个绕组头(4)中。

Description

电机和机动车

技术领域

本发明涉及一种电机，其具有壳体，在所述壳体中布置有包括多个绕组头的定子，其中壳体具有至少一个能被冷却介质流过的冷却通道。此外，本发明还涉及一种机动车。

背景技术

设计用于高额定功率的电机在运行中会需要冷却，以便尤其冷却电机的导电组件。尤其会需要冷却一个或多个定子绕组的绕组头，因为该绕组头在运行中会由于流过其的电流而被强烈加热。由现有技术已知了冷却这种绕组头的各种可能性。

DE 10 2014 224 941 A1中描述了一种用于电机的冷却系统，其中通过布置在电机的壳体中的油枪可把冷却油输送到定子的绕组头。油枪在此通过分配器板条连接，该分配器板条同样布置在壳体内部。通过分配器板条可以把冷却油引导至油枪。

DE 10 2012 019 749 A1描述了一种用于机动车驱动系的电机，其中通过多个穿过壳体的管道可把冷却油输送到定子的绕组头。此外，设置了换热器，该换热器布置在定子的叠片的侧面上，以便能够把热量从电机进一步排出。

在EP 0 329 790 A1中描述了一种用于电机的冷却系统，其中由布置在端侧的喷嘴把冷却油喷射到绕组头上。与在外部布置在壳体上的冷却器相比，由此实现了定子绕组的冷却的改进。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种改进的电机。

为了实现该目的，根据本发明规定了，冷却通道包括至少一个圆形的或圆弧形的环形通道部段，通过该环形通道部段能经由至少一个开口将冷却介质输送到至少一个绕组头。

根据本发明的解决方案的优点在于，通过冷却通道的、在壳体中延伸的圆形的或圆弧形的环形通道部段实现了电机简化的结构，然而同时可以把冷却介质输送到电机的一个或多个绕组头。带有内置的冷却通道的壳体在此能够一件式制成或者由多个壳体构件组成。在此，冷却通道优选在壳体的壁部内部延伸。电机的定子在此优选直接固定在壳体上。在此，壳体尤其可以如此构造，使得其至少沿周向包围整个电机。因此，对冷却来说，不需要用于输送冷却介质的额外构件。

在此，冷却通道的环形通道部段遵循定子的走向并且具有圆形的、尤其是与定子同心地延伸的形状。备选地，环形通道部段也可以具有圆弧形的走向。在其冷却通道包括多个环形通道部段的电机中，可以既设置具有圆形的走向/延伸的环形通道，也可以设置具有圆弧形的走向/延伸的环形通道。

环形通道部段具有至少一个开口，通过该开口可把冷却介质输送到至少一个绕组头。环形通道部段优选对于每个待冷却的绕组头来说具有至少一个开口。

例如，定子的绕组头能够由在端侧从定子伸出的定子绕组形成，其中定子绕组例如由涂覆了绝缘漆的铜导线组成。例如，壳体能够由金属和/或塑料制成且一件式地在浇注过程中制成或者由多个金属或塑料制成的部件组成。例如，环形通道部段可以制造为单独的部件，且和其他部件一起组装成壳体，由此能够简单地制造具有在壳体内部延伸的冷却通道的壳体。

根据本发明可以规定，至少一个开口是喷嘴，由该喷嘴通过喷射可将冷却介质输送到至少一个绕组头。在此，喷嘴优选位于与绕组头略微间隔开的位置中，从而通过喷嘴流出的冷却介质能够喷射到绕组头的尽可能大的面上。喷射到绕组头上的冷却介质沿着绕组头流动，其中该冷却介质吸收绕组头的热量。

本发明优选的设计方案规定了，冷却介质通过环形通道部段可输送到至少一个在电机的安装位置中位于上方的绕组头。根据电机的绕组头的数量和布置，该电机也能够具有两个位于上方的绕组头，其中在这种情况下优选通过环形通道部段可把冷却介质输送到两个位于上方的绕组头。

根据本发明可以规定，冷却介质通过环形通道部段可输送到多个沿电机的周向彼此间隔布置的绕组头。电机的定子优选为圆柱形，从而多个绕组头能够沿定子的周向布置在端侧。冷却通道的环形通道部段在此可以具有圆形的或圆弧形的形状，其中优选分别通过环形通道的至少一个开口可把冷却介质输送到沿电机的周向彼此间隔布置的绕组头。

对冷却通道来说，在本发明的一优选设计方案中规定了，该冷却通道包括两个环形通道部段，所述环形通道部段沿电机的纵向彼此间隔开，其中通过所述一个环形通道部段可把冷却介质输送到在定子的一侧的至少一个绕组头以及通过所述另一个环形通道部段可把冷却介质输送到在定子的另一侧上的至少一个绕组头。通过这种方式可以通过环形通道部段在定子的每个端侧处把第一冷却介质输送到相应的至少一个绕组头。也可以在定子的每一侧上把冷却介质输送到多个、例如沿电机的周向彼此间隔地布置的绕组头。通过两个彼此间隔开的环形通道部段实现了电机的定子的两侧上的绕组头的冷却。

此外，根据本发明可以规定，冷却通道包括至少一个连接部段，该连接部段使两个环形通道部段彼此连接。在此，连接部段尤其可以沿电机的纵向延伸并使两个环形通道部段彼此连接。也可以设置多个沿纵向延伸的连接部段，所述连接部段沿周向彼此间隔地布置，通过这种方式该连接部段在多个位置使两个环形通道部段彼此连接。

为了输送冷却介质，根据本发明可以规定，壳体具有至少一个与冷却通道连通的连接口以用于输入冷却介质。尤其可以在安装位置中在电机的上部的区域中设置一连接口，通过该连接口可以把冷却介质输送到冷却通道。电机也可以在安装位置中位于下方的侧面上具有用于冷却介质的出口，输入到绕组头的冷却介质能通过该出口从电机的内部流出。在此，例如出口可以与位于电机的下侧的油池/油池连接，在该油池中可以收集从绕组头流下的或滴下的冷却介质。冷却通道能够通过连接口和出口连接到冷却介质循环回路上，该冷却介质循环回路例如可以包括用于散热的换热器和用于输送冷却介质的泵。

油池尤其可以如此设计，即一个或多个在电机的安装位置中位于下方的绕组头至少部分地为了冷却而由位于油池中的冷却介质覆盖。未通过油池中的冷却介质覆盖的绕组头优选通过冷却通道的圆形的或圆弧形的环形通道部段中的至少一个而加载第一冷却介质。由此实现了对电机的所有绕组头的冷却。

根据本发明可以规定，电机包括具有轴冷却通道的轴，其中冷却通道与该轴冷却通道连接。在此，轴冷却通道例如可以在空心轴的内部延伸，其中通过穿过壳体的冷却通道的额外的通道部段可以把冷却介质输送到轴冷却通道中。通过这种轴冷却通道进一步通过冷却介质改善了从电机内部的散热。在此，轴冷却通道可以连接到冷却循环回路上，从而例如能在冷却介质流过换热器之后通过泵再次馈入到壳体的冷却通道中。

对冷却介质来说，根据本发明可以规定，冷却介质是电绝缘的流体，尤其是冷却油。通过使用电绝缘的流体，像冷却油，避免了在电机内部，尤其是在绕组头的区域中出现电短路。

本发明的优选设计方案规定了，壳体具有可由另一冷却介质，尤其是冷却水流过的另外的冷却通道，其中另外的冷却通道至少部分地与冷却通道相邻地延伸。在此，另外的冷却通道与冷却通道分开，从而可以避免冷却介质和另一冷却介质混合。例如，另外的冷却通可以在壳体中沿周向延伸，其中所述另外的冷却通道尤其如此与冷却通道的至少一个环形通道部段相邻，使得通过另一冷却介质实现冷却介质的冷却。优选对另一冷却介质来说使用了冷却水。通过另外的冷却通道进一步改进了电机的冷却。此外，通过在壳体的周向上延伸的、布置为与冷却通道的至少一个环形通道部段相邻的另外的冷却通道形成了尽可能大的区域，在该尽可能大的区域中冷却通道布置为与另外的冷却通道相邻。

对壳体来说，根据本发明可以规定，壳体是一件式的或者壳体由至少两个壳体构件组成。在一件式的壳体中，冷却通道在一件式的壳体壁部的内部延伸。由至少两个壳体构件组成的壳体优选包括了内部壳体构件以及连接到内部壳体构件的且至少部分地包围内部壳体构件的外部壳体构件。内部壳体构件和外部壳体构件在此例如能够形成为圆柱形，尤其是空心圆柱。冷却通道优选可以在内部壳体构件朝向外部壳体构件的表面或侧面中构造为凹部，从而由内部壳体构件和外部壳体构件界定冷却通道。额外地或附加地，冷却通道也可以设计为在外部壳体构件朝向内部壳体构件的表面或侧面中构造为凹部。必要时额外地存在的另外的冷却通道也可以形成在内部壳体构件朝向外部壳体构件的正面或侧面中作为凹部，和/或形成在外部壳体构件朝向内部壳体构件的正面或侧面中作为凹部。在内部壳体构件和外部壳体构件之间能够布置密封件，例如密封圈。

对根据本发明的机动车来说规定，机动车包括至少一个根据本发明的电机。

电机例如可以用于驱动机动车。在此，例如可以是纯电机动车的驱动装置或者具有混合动力驱动装置的机动车的电机。机动车可以具有一个或多个冷却介质循环回路，该冷却介质循环回路与电机的一个或一个以上的冷却通道连接。

附图说明

由实施例以及根据附图得到本发明的其它优点和细节。附图示出：

图1是根据本发明的电机的实施例的剖视侧视图；

图2是根据本发明的电机的另一个剖视侧视图；

图3是根据本发明的电机的另一个实施例的剖视侧视图；

图4是内部壳体构件的透视图；以及

图5是根据本发明的机动车的示意性示图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的电机1的纵向剖视图。电机1包括一件式的壳体2，定子3固定在该壳体上。定子3在其两个侧面上分别具有多个、沿周向布置的绕组头4。绕组头4分别由在端侧从定子3伸出的定子绕组形成。例如，定子绕组能够由涂覆了绝缘漆的铜导线形成。此外，电机1包括转子5，该转子与轴6连接。在转子5和定子3之间形成了气隙7。

壳体2具有可被冷却介质，例如冷却油流过的冷却通道8。在该实施例中，该冷却通道8包括两个环形通道部段9。环形通道部段9沿电机1的纵向彼此间隔开且通过沿电机1的纵向延伸的连接部段31连接，从而通过它们能够实现对在定子3的两侧上的绕组头4的冷却。为了把冷却油输送到绕组头4，环形通道部段9分别具有多个构造为喷嘴的开口10，该开口分别与绕组头4相邻地布置。通过开口10可以把在冷却通道8中流动的冷却油通过喷射输送到绕组头4。

喷射到绕组头4上的冷却油沿着绕组头流动，其中冷却油吸收来自绕组头4的热量。随后从绕组头滴下的或流下的冷却油被收集在电机1的下部部分中的冷却油油池11中。冷却油可以从该冷却油油池11经过出口12流出且输入此处未具体示出的冷却循环回路中。例如，冷却循环回路可以包括用于输送冷却油的泵以及换热器，冷却油在该换热器处可以输出从绕组头4吸收的热量。接着在循环回路中流动的冷却油可以通过连接口13再次被输入到在壳体2中延伸的冷却通道8。

此外，壳体2具有另外的冷却通道14，该另外的冷却通道被冷却水流过。另外的冷却通道14在壳体2内部沿电机1的周向延伸。在此，另外的冷却通道14布置在与环形通道部段9相邻的区域15中。环形通道部段9同样在壳体2内部沿电机1的周向延伸。在区域15中，壳体材料，例如金属或塑料具有小的厚度，从而实现了从环形通道9中的冷却油至另外的冷却通道14中冷却水的尽可能良好的热传递。壳体2可以是一件式的，例如在浇注过程中由金属或塑料制成，或者像随后在图3中示出的那样，由多个部件组装而成，其中例如环形通道完全或部分地能够由一个或多个部件形成。

冷却通道8通过另外的通道部段16与在构造为空心轴的轴6中延伸的轴冷却部段17连接。由此流过冷却通道8的冷却油除了被输送到绕组头4之外还可以被输送轴6的内部中。冷却油可以通过轴的排出口18输入到冷却介质循环回路中的冷却器件(Kühlmittel)中。在此，尤其可以是从排出口12流出的冷却油也被输入其中的同一个冷却介质循环回路。

图2示出根据本发明的电机1的、对应于图1的剖面线II的剖视图。在该视图中可看出环形通道部段9的圆弧形的走向。环形通道部段9具有多个开口10，所述开口分别与定子3的绕组头4相邻地相对布置。除了位于下方的部分地由冷却油油池的油覆盖的绕组头19之外，可以通过环形通道9通过喷射把冷却油输送到绕组头4中的每一个。通过这种方式能冷却电机1的绕组头4、19中的每一个。沿着电机1的纵向相邻地布置的且用于冷却在定子的另一侧上的绕组头的另外的环形通道可以具有对应于该图示的走向，从而能够冷却电机的所有绕组头。

图3示出根据本发明的电机1的备选实施例，其中壳体2由外部壳体构件32和内部壳体构件33形成。其它的组件对应于在图2中示出的实施方案且以相同的附图标记标示。内部壳体构件33在其朝向外部壳体构件32的正面或侧面上具有凹部，通过该凹部形成了环形通道部段9以及另外的冷却通道14。在图4中示出内部壳体构件33的透视图。环形通道部段9以及回形的、另外的冷却通道14沿径向方向向外被外部壳体构件32界定。在外部壳体构件32中形成了冷却通道8的连接部段31，该连接部段通过开口34与环形通道部段9连通。另外的通道部段16在该实施例中由内部壳体构件33和外部壳体构件32界定。内部壳体构件33和外部壳体构件32例如能够由金属或塑料制成。为了实现环形通道部段9以及另外的冷却通道14的密封，可以在内部壳体构件33和外部壳体构件32之间布置密封元件，例如密封圈。

图5示出了根据本发明的机动车20的示意性侧视图。机动车20包括电机1，该电机构造为用于驱动机动车20的电机。机动车20还包括冷却油循环回路21以及冷却水循环回路22。冷却油循环回路21包括用于输送冷却油的泵23以及换热器24，冷却油通过换热器可以输出在电机内部吸收的热量。在此，通过冷却油管路25在电机1的入口13处把冷却油输入电机1。冷却油在与冷却油油池11连接的出口12处返回到冷却油循环回路21。

冷却水循环回路22同样包括换热器26以及泵27。通过该冷却循环回路可以把冷却水通过设置在电机1上侧的连接口28输入到电机的另外的冷却通道14中。通过电机下侧的与另外的冷却通道14对应的出口29可以把冷却水再次通过冷却水管路30输入到冷却循环回路22中。

Claims (12)

1.一种电机，具有壳体(2)，在该壳体中布置有包括多个绕组头(4)的定子(3)，其中壳体(2)具有至少一个能被冷却介质流过的冷却通道，其特征在于，所述冷却通道(8)包括至少一个圆形的或圆弧形的环形通道部段(9)，冷却介质能通过该环形通道部段经由至少一个开口(10)输送到至少一个绕组头(4)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述至少一个开口(10)是喷嘴，通过该喷嘴能通过喷射将冷却介质输送到至少一个绕组头(4)。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，通过环形通道部段(9)能将冷却介质输送到至少一个在电机(1)的安装位置中位于上方的绕组头(4)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，通过环形通道部段(9)能将冷却介质输送到多个沿电机(1)的周向彼此间隔布置的绕组头(4)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述冷却通道(8)包括两个环形通道部段(9)，这两个环形通道部段沿电机(1)的纵向彼此间隔开，其中通过一个环形通道部段(9)能把冷却介质输送到在定子(3)的一侧上的至少一个绕组头，通过另一个环形通道部段(9)能把冷却介质输送到在定子(3)的另一侧上的至少一个绕组头(4)。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述冷却通道(8)包括至少一个连接部段(31)，该至少一个连接部段使两个环形通道部段(9)彼此连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述壳体(2)具有至少一个与冷却通道(8)连通的连接口(13)以用于输入冷却介质。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机(1)包括具有轴冷却通道(17)的轴(6)，其中冷却通道(8)与轴冷却通道(17)连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述冷却介质是电绝缘的流体，尤其是冷却油。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，壳体(2)具有能被另一冷却介质，尤其是冷却水流过的另外的冷却通道(14)，其中该另外的冷却通道(14)至少部分地与所述冷却通道(8)相邻地延伸。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述壳体(2)是一件式的或者所述壳体(2)由至少两个壳体构件组成。

12.一种机动车，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)。