CN109314430A - 电动机器的冷却 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机器(1)的壳体(8)的安装件(28)，其中，该安装件(28)被配置成其方式为在其处于安装在该壳体(8)内的状态下，该安装件与该壳体(8)一起形成冷却导管(11)的区段(29)。本发明还涉及壳体(8)、涉及电动机器(1)并且涉及一种用于产生电动机器(1)的方法。

Description

电动机器的冷却

本发明涉及用于冷却电动机器、尤其是用于冷却电动机或发电机的技术。

驱动装置，尤其是混合动力驱动装置，被用来驱动机动车辆，其中，混合动力驱动装置通常具有内燃发动机和电动机器。此处，起马达和发电机作用的电动机器具有轴和定子，该轴具有安排在该轴上的转子。定子和转子安排在电动机器的壳体内。

在电动机器中、尤其在其定子和/或转子中产生废热，从而必须冷却电动机器。为此目的，通常在壳体中形成用于导引冷却电动机器的冷却流体(例如，液体冷却剂或空气)通过的冷却导管。在冷却流体已被引入冷却导管中之后，冷却流体吸收热量。

已知的是，或者使用永久模具铸造方法一件式地或者通过内壳体和外壳体两件式地产生电动机器的整合有冷却导管的壳体。在最后提及的方法中，内壳体被装配到外壳体中并且其结果是产生具有冷却导管的壳体。

在电动机器的制造过程中，通常期望的是电动机器需要很小的安装空间。由此，在单件式设计的情况下和在两件式设计的情况下，必须使壳体的外直径或周长尽可能小。其结果是，就安装空间而言可以实现节省并且此外可以减少用于产生壳体和/或电动机器的材料的量。

因此，本发明的目的是获得冷却电动机器的技术，借助于该冷却电动机器的技术就可以以在安装空间方面优化的方式实现对电动机器(尤其是其绕组头)成本有效地冷却。

该目的通过本专利独立权利要求的主题来实现。有利的实施例是从属权利要求、说明以及附图的主题。

根据本发明的第一方面，可以获得用于电动机器的壳体的安装件。该安装件被配置成其方式为在其处于安装在壳体中的状态下，该安装件与该壳体一起形成冷却导管的区段。

冷却导管使得可以将热量部分地且及时地导引离开电动机器的有源件。具体地讲，可以部分地和以针对的方式冷却电动机器的所谓的热区。

该区段冷却导管优选地位于电动机器的绕组头的区域中。因此，特别有利地是，绕组头的作为特定热区的区域中所产生的废热可以被有效地导引离开。

安装件可以优选地是经深拉的片材金属件。因此，安装件或冷却导管罩盖可以由一块片材金属(尤其是由钢或铝产生)通过深拉产生具有较小厚度。安装件的厚度可以尤其在1mm与3mm之间。

根据本发明的第二方面，可以获得用于电动机器的壳体，尤其是具有内轮廓的外壳体，其中，壳体与根据本发明的第一方面的安装件一起形成冷却导管的至少一个区段。该冷却导管区段尤其优选地在该壳体的内轮廓与该安装件之间形成。通过将安装件安装在壳体中、尤其安装在外壳体中，能以相对于环境是介质密封的方式形成至少一个冷却导管。沿外壳体的内轮廓形成的冷却导管使电动机器的壳体的特别小的安装空间成为可能，其结果是，电动机器和/或该电动机器的壳体与现有技术(尤其是永久模铸壳体或两件式壳体)相比可以非常经济地生产。具体地讲，可以使用铝压铸方法产生壳体。

具体地讲，电动机器可以包括入口开口、尤其被实施为入口连接器，用于将冷却流体导引进入该至少一个冷却导管区段。同样地，电动机器可以包括出口开口、尤其实施为出口连接器，用于将冷却流体导引离开该至少一个冷却导管区段。

具体地讲，由安装件和壳体形成的冷却导管区段还可以形成电动机器内的冷却系统的径向冷却导管区段。径向冷却导管区段使循环冷却成为可能，尤其是在电动机器的定子的绕组头的区域中。在此背景下，例如可以使用间隙填充物，以用于更好的热传导。此外，可以使用间接冷却，例如借助于可以由电动机器的转子的旋转产生的湍流空气循环。径向冷却导管区段还可以连接至壳体内的轴向钻孔，以便分配冷却剂。

由安装件和壳体形成的冷却导管区段是基于壳体和安装件的特别简单的设计并且确保最佳冷却，尤其是电动机器的绕组头区域，其结果是，可以实现更高的功率产额。

优选地，壳体在冷却导管区段的区域中具有凹处、钻孔或内轮廓。凹处或内轮廓可以尤其是导管状凹处，该导管状凹处围绕壳体的周界或壳体的内底座延伸并且被设计以形成至少一个冷却导管区段。

根据另一个实施例，壳体在冷却导管区段的区域中的厚度大于安装件的厚度。具体地讲，壳体(优选地包括用于形成冷却导管区段的连接板)的最大厚度可以比安装件的或冷却导管罩盖的厚度大，尤其是大一个数量级。

根据另一个实施例，有利的提供的是：安装件的轴向范围小于壳体的最大轴向范围的30％、20％、10％或5％。

有利地，壳体和安装件或冷却导管罩盖能以材料连结的方式彼此相连接。例如，可以借助于粘接式连接来确保对于此是必须的材料连结连接。此外，为了促使对应的黏结工艺(固化工艺)，还可以在壳体与安装件或冷却导管罩盖之间提供夹式连接。关于安装件借助于粘合剂以材料连结的方式连接至壳体，此外还对有待在安装件与壳体之间形成的粘接式连接的粘合剂提供了凹穴或凹槽。

替代性地，还可以提供的是安装件借助于密封环在壳体的轴向末端区域中以不透流体的方式附接至壳体。具体地讲，安装件可以借助于O形环以材料连结的方式连接至壳体。在此背景下，根据另一个实施例，壳体可以具有至少一个环形凹槽，在该环形凹槽中安排有对应的密封环。

根据本发明的第三方面，获得一种电动机器，该电动机器包括如上所述根据本发明的壳体。

根据本发明的第四方面，获得一种用于产生电动机器或驱动装置的方法。该方法包括获得如权利要求1至3之一所述的安装件和带有内轮廓的壳体。此外，安装件被附接至或附接在壳体中，其结果是，壳体的内轮廓和安装件形成电动机器的冷却导管的区段。

安装件和壳体可以是彼此独立地产生和提供的。安装件可以是，尤其是，经深拉的片材金属件。壳体可以是，尤其是，使用压铸方法产生的。壳体的内轮廓可以包括，尤其是，导管状的凹处，以便形成至少一个冷却导管区段。此外，借助于机械加工，例如在壳体内钻孔，可以产生至少一个轴向钻孔以用于传送和分配冷却剂。

在壳体和安装件的实际安装之初或之前，还优选地可以将一定量的粘合剂引入到凹穴或凹槽中，这些凹穴或凹槽是为此目的提供的并且可以位于安装件与壳体之间。通过将安装件安装到或引入到壳体之中，在壳体与安装件之间形成至少一个冷却导管，该至少一个冷却导管可以被配置、尤其以介质密封的方式被配置。安装件与壳体之间的连接优选地是材料连结的。为了促使安装件黏结到壳体中的工艺，可以在壳体与安装件之间提供夹式连接。

由于至少一个冷却导管区段不是在一个工作步骤中产生的事实，例如像，在从现有技术已知的永久模具铸造方法中，相对的成本有效的制造方法(尤其是关于系列生产)是可能的。因此，具体地讲，壳体可以使用压铸方法产生并且安装件可以使用深拉方法或冲击挤压方法产生。由于至少一个冷却导管区段可以在将安装件安装在壳体中的过程中产生的事实，电动机器的具有低制造成本的特别简单的设计是可能的。此外，具体地讲，电动机器按已知的方式可以包括：具有定子叠片式铁心的定子、具有转子叠片式铁心的转子、以及转子轴，其中，具有定子绕组头的、在电动机器的轴向方向上伸出的线圈绕组被引入定子叠片式铁心中。

下面将基于示意性附图更详细地讨论本发明的示例性实施例，在附图中：

图1示出了穿过具有壳体和两个安装件的电动机器的半截面图，这些安装件在定子绕组头的区域中呈冷却导管罩盖的形式，

图2示出了穿过另一个具有壳体和安装件的电动机器的半截面图，该安装件被实施为长形的冷却导管罩盖，

图3示出了另一个具有壳体和安装件的电动机器的截面图示，该安装件被实施为冷却导管罩盖并且具有冷却绕组头的目的，

图4示出了根据图3的安装件的细节的放大图示，

图5示出了根据图3的用于电动机器的安装件的透视图，并且

图6示出了根据图5的安装件的透视图。

图1示出了穿过带有转子的电动机器1的半截面图，该转子包括转子叠片式铁心2并且以在旋转意义上固定的方式安装在转子轴3上。转子轴3被可旋转地固持在两个轴承4内，这两个轴承被安排在电动机器1的轴向末端。带有定子叠片式铁心5的定子是围绕转子或转子的转子叠片式铁心2同轴安排的。在定子叠片式铁心5内有线圈绕组，这些线圈绕组在定子叠片式铁心5的在轴向上彼此相反定位的端部处形成两个定子绕组头6(在图1的右侧展示的)和7(在图1的左侧展示的)。定子绕组头6和7在轴向方向伸出超过转子叠片式铁心2。

此外，电动机器1包括压铸壳体8，该压铸壳体是外壳体并且同轴地围绕定子叠片式铁心5。壳体8具有流入端口9和流出端口10，以用于冷却流体。流入端口9和流出端口10借助于冷却导管11彼此相连接。以此方式，冷却流体可以经由流入端口9进入，被导引经过冷却导管11，并且经由流出端口10被导引离开。

冷却导管11包括钻孔12、第一径向冷却导管区段13和第二径向冷却导管区段14，该钻孔在轴向方向L延伸穿过壳体8。第一径向冷却导管区段13由壳体8的内轮廓15和第一安装件16形成。为此目的，壳体8在第一径向冷却导管区段13的区域中具有被第一安装件16罩盖的导管状的凹陷或钻孔17，从而产生第一径向冷却导管区段13，该冷却导管区段13是不透冷却流体的并且通过安装件16与壳体8之间的粘接式连接、以强制锁定的方式产生的。在图1的右侧展示的定子绕组头6的区域中，第一安装件16具有U形截面轮廓并且被安排在壳体8上。以此方式，流动经过第一径向冷却导管区段13的冷却流体可以冷却右手侧的定子绕组头6。

以类似的方式，第二径向冷却导管区段14是借助于壳体8、以及呈冷却导管罩盖18的形式的第二安装件形成的。在图1的左侧展示的定子绕组头7的区域中，第二安装件18借助于粘接式连接以材料连结的方式附接至壳体8。延伸穿过壳体8的轴向钻孔12在左手侧的定子绕组头7的区域中被连接至径向钻孔区段19，该径向钻孔区段进而与第二冷却导管区段14合并，该第二冷却导管区段被第二安装件18以不透流体的方式限制并且以流体导引的方式连接至流出端口10。

此外，电动机器1包括带有逆变器冷却导管21的逆变器20。在所示的示例性实施例中，用于该冷却流体的流入端口9被安排在逆变器20的区域中，其中，延伸穿过壳体8的轴向钻孔12在电动机器1的端板22中延续并且被连接至流入端口9。

图2示出了穿过另一个电动机器1的半截面图，该电动机器与根据图1的电动机器1不同，具体地讲，在于具有冷却导管11的不同实施例。

冷却导管11包括钻孔12，该钻孔在壳体8内沿着电动机器1的轴向方向L延伸并且在电动机器1的端板22中沿着用于冷却剂的流入端口9的方向延续，其中，流入端口9被安排在电动机器1的逆变器20中。轴向钻孔12在电动机器1的在图2的左侧展示的轴向末端方向与壳体8内的径向钻孔23合并。在电动机器1的定子叠片式铁心5的方向，径向钻孔23通向壳体8的内轮廓15与定子叠片式铁心5的外轮廓25之间的中间空间24。

冷却导管罩盖26被安排在定子叠片式铁心5与壳体8之间，所述冷却导管罩盖26形成插入件并且在定子5的整个长度上平行地延伸，其定子绕组头6和7被安排在彼此相反定位的轴向末端处。

插入件26和壳体8以材料连结的方式彼此相连接，其方式为产生冷却导管11的不透流体的区段27，该区段27可以冷却定子5的整个外部区域，尤其还冷却定子的绕组头6和7，并且以流体导引的方式连接至流出端口10。

图3和图4示出另一个带有转子的电动机器1，该转子包括转子叠片式铁心2并且以在旋转意义上固定的方式安装至转子轴3上。图5和图6示出了插入件28，该插入件适合于根据图3的电动机器1。转子轴3被可旋转地固持在两个轴承4内，这两个轴承被安排在电动机器1的轴向末端。带有定子叠片式铁心5的定子是围绕转子叠片式铁心2同轴安排的。在定子叠片式铁心5内有线圈绕组，这些线圈绕组在定子叠片式铁心5的在轴向上彼此相反定位的端部处形成两个定子绕组头6和7。定子绕组头6和7在轴向方向伸出超过转子叠片式铁心2。

此外，电动机器1具有压铸壳体8，该压铸壳体是外壳体并且同轴地围绕转子(带有其转子叠片式铁心2)和定子(带有其定子叠片式铁心5和其绕组头6和7)。壳体8具有流入端口9和流出端口10，以用于冷却流体。流入端口9和流出端口10借助于冷却导管11彼此相连接。以此方式，冷却流体可以经由流入端口9进入，被导引经过冷却导管11，并且经由流出端口10被导引离开。

冷却导管11包括钻孔12和径向冷却导管区段29，该钻孔在轴向方向延伸穿过壳体8，该径向冷却导管区段是由壳体8的内轮廓15(图4)和呈冷却导管罩盖28的形式的安装件形成的。为此目的，壳体8在径向冷却导管区段29的区域中具有径向钻孔30，该径向钻孔通过封闭盖31在径向上朝外侧关闭并且通过安装件28在径向上朝内侧被罩盖，从而形成径向冷却导管区段29，该径向冷却导管区段29是不透冷却流体的并且是通过安装件28与壳体8之间的粘接式连接以强制锁定的方式产生的。深拉的安装件28(例如，由铝制成的)具有基本上U形的截面轮廓，该截面轮廓具有中心开口32，该中心开口的一个边缘33以阶梯的形式实施，以便能够在某些区域支承在壳体8的内轮廓15上，并且能够在某些区域与内轮廓15间隔开，以便形成冷却导管区段29。壳体8形成两个凹穴或凹槽34，这些凹穴或凹槽可以填充有粘合剂以便安装件28随后与壳体8顶接并且将该安装件黏结至该壳体。

经由入口端口9进入的冷却剂可以沿轴向钻孔12、径向钻孔30和冷却导管区段29被导引，并且经由出口端口10离开。以此方式，流动经过冷却导管区段29的冷却流体可以尤其冷却图3的左侧展示的定子绕组头7。

此外，电动机器1包括带有逆变器壳体35和逆变器冷却导管21的逆变器20。在所示的示例性实施例中，用于该冷却流体的流入端口9被安排在逆变器20的区域中，其中，延伸穿过壳体8的轴向钻孔12在电动机器1的端板22中延续并且被连接至流入端口9。

Claims (11)

1.一种用于电动机器(1)的壳体(8)的安装件(16，18，26，28)，其中，该安装件(16，18，26，28)被配置成其方式为在其处于安装在该壳体(8)内的状态下，该安装件与该壳体(8)一起形成冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)。

2.如权利要求1所述的安装件(16，18，26，28)，其特征在于，该冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)位于该电动机器(1)的绕组头(6，7)的区域中。

3.如权利要求1或2所述的安装件(16，18，26，28)，其特征在于，该安装件(16，18，26，28)是经深拉的片材金属件。

4.一种用于电动机器(1)的壳体(8)，其中，该壳体(8)与如前述权利要求之一所述的安装件(16，18，26，28)一起形成冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)。

5.如权利要求4所述的壳体(8)，其特征在于，该壳体(8)在该冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)的区域中具有凹处或钻孔(17，19，23，30)。

6.如权利要求4或5所述的壳体(8)，其特征在于，该壳体(8)的厚度在该冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)的区域中大于该安装件(16，18，26，28)的厚度。

7.如权利要求4至6之一所述的壳体(8)，其特征在于，该安装件(16，18，26，28)的轴向范围小于该壳体(8)的最大轴向范围的30％。

8.如权利要求4至7之一所述的壳体(8)，其特征在于，该安装件(16，18，26，28)是以材料连结的方式连接至该壳体(8)。

9.如权利要求4至8之一所述的壳体(8)，其特征在于，该安装件(16，18，26，28)借助于粘接式连接以材料连结的方式连接至该壳体(8)，并且在于，在该安装件(16，18，26，28)与该壳体(8)之间形成用于该粘接式连接的粘合剂的凹穴或凹槽(34)。

10.一种电动机器(1)，包括如前述权利要求之一所述的壳体(8)。

11.一种用于产生电动机器(1)的方法，该方法包括

-提供如权利要求1至3之一所述的安装件(16，18，26，28)、和具有内轮廓(15)的壳体(8)，并且

-将该安装件(16，18，26，28)附接至该壳体(8)，其结果是该壳体(8)的内轮廓(15)和该安装件(16，18，26，28)形成该电动机器(1)的冷却导管(11)的区段(13，14，27，29)。