CN109690918B - 具有冷却套的电驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电驱动单元(2、82、86)，其具有布置在马达壳体(18、22、58、64、76、92、94)中的、包括转子(14)和定子(30、72)的电机(4、70)，该电驱动单元具有布置在传动机构壳体(54、66)中的并且由电机(4、70)驱动的传动机构(8)。设置有冷却套(33、60、74、96)，该冷却套径向向外通过螺旋形环绕的接片(38、100)在其本身与进行包围的马达壳体(18、22、58、64、76)之间形成了用于冷却剂的空腔(52、98)。此外，冷却套(33、60、74、96)具有保持接片(40、62、88、102)，保持接片以能夹紧的方式构造在两个马达壳体部分(18、22、58、64、76、92、94)之间。

Description

具有冷却套的电驱动单元

技术领域

本发明涉及一种电驱动单元，其具有布置在马达壳体内的、包括转子和定子的电机，以及具有布置在传动机构壳体内的并且由电机驱动的传动机构，本发明还涉及使用在这种电驱动单元内的冷却套。

背景技术

从能量和排放技术角度来看，电驱动单元相比内燃机驱动器提供了更大的优点。电驱动单元通常由电机和传动机构部分构成，电机又包括转子和定子，传动机构部分用作由电机提供的转矩的变换器并且使电机的转速与车辆的事实情况相匹配。转子、定子和传动机构部分必须被安置在壳体中，该壳体为这些构件提供了必要的保持、确保各部分彼此间功能相符的布置以及为安装外部的部件提供了加装可能性并且提供了到所要驱动的车辆的必需的悬挂点。此外，壳体还应当优选也对受到热负荷的构件的散热进行支持。倘若经由对流或气冷不足以散热的话，往往还将冷却流体引入壳体中用来冷却。

示例性地，DE 10 2012 102 798 A1示出了这种电驱动单元，在其中，在壳体内安装着电机和行星齿轮传动机构以及制动器。电机在此经由布置在电机的定子与壳体内侧之间的冷却包套被冷却。

在大批量制造电驱动单元时，需要驱动单元的设计结构和构造是适合批量制造的并且也要支持自动化的装配。这尤其在电机的定子的绕组在壳体内部的设计方案中被考虑到。为了能自动化地制造这些绕组，必须确保工具能触及到壳体内的卷绕部位。

当驱动单元有较大的变化多样性时，还应当尤其能简单地生成在轴向的长度设计中的调设方案。

发明内容

因此本发明的任务是，说明一种能良好地冷却的电驱动单元和一种用于该电驱动单元的冷却套，该冷却套的设计方案有利于自动制造并且在此也考虑到了驱动单元的变化多样性。

该任务通过根据本发明的电驱动单元和根据本发明的冷却套来解决。

在装配根据本发明的驱动单元时，先将定子叠片组在还没有绕组时装入到、例如压入到冷却套中。冷却套具有外部的表面，冷却剂能螺旋形地以由接片形成的盘绕体(Wendel)的形式围绕冷却套地在该外部的表面上引导。冷却套的轴向的长度基本上相应于定子叠片组的轴向的长度，从而使定子叠片的侧面对于置入绕组回线并且互相连接各个绕组来说是能自由触及到的并且不会受到壳体的妨碍。尤其是在通过机器被自动化预卷绕的绕组线圈被拉入到定子槽中的自动化地实施的拉入式绕组中，定子的侧向区域一方面对于机器触及并且另一方面对于保持住定子来说都是可自由触及到的。

在将绕组装配到定子叠片组中之后，将冷却套连同已卷绕好的定子叠片组在内一起装入到电机的马达壳体中，从而通过螺旋形环绕的接片在冷却套的外侧与马达壳体的内侧之间形成了空腔。空腔通过在冷却套与壳体内壁之间的径向的间距来实现，该径向的间距通过盘绕体的环绕的接片维持。为了冷却电驱动单元，冷却剂在冷却套与进行包围的壳体壁之间螺旋形地围绕冷却套流动。

在此，盘绕体的螺旋形环绕的接片能够有利地布置在冷却套的径向外置的侧面上。由此，冷却套连同接片在内地能提前预制好，并且使与之对应的马达壳体部分能简单地且在内面上具有很高的密封性地被制成。替选的但同样有利的设计方案设置的是，螺旋形环绕的接片布置在马达壳体部分的径向内置的侧上。为此，可以在马达壳体部分的生产流程中，将接片例如铣削到或浇铸到内侧中。在这两种替选方案中，径向向外地通过螺旋形环绕的接片在冷却套与进行包围的马达壳体之间形成了用于冷却剂的空腔。

为了将冷却套固定在进行包围的马达壳体上，冷却套具有增大了的直径的环绕的保持接片。该保持接片能够要么布置在冷却套的轴向的端部上，要么有利地作为中央接片布置在轴向地在两个端部之间的一个区域中。保持接片被用于对冷却套的可靠的紧固并且因此也被用于将定子紧固在马达壳体上。同时，马达壳体的不同的组成部分经由保持接片相互牢固地连接。由此，一方面使冷却套连同已经卷绕好的定子能移入到第一马达壳体部分中，并且另一方面，使与用于传动机构的壳体连接的第二马达壳体部分能移动经过冷却套和定子的从第一马达壳体部分伸出的部分，并且之后，两个马达壳体部分能经由冷却套的保持接片可靠地成一个布置地相互连接。在此有利地，在一种设计方案中，附加地能够将传动机构壳体同样和第二马达壳体一起以唯一连接的方式固定在冷却套的保持接片和第一马达壳体部分上。在理想情况下，该紧固分别经由构造在保持接片的圆周上的螺栓连接结构实现。马达壳体部分同时承担起了支承电机的转子的功能。

通过将马达壳体划分成多个构件，更为方便地获得了可加工性、尤其是配合精确的内面的可加工性，并且能更为简单地制造马达壳体部分。配合精确的内面结合有待使用的具有环绕的接片的冷却元件，在此能够实现高密封功能，这就允许了所使用的冷却剂在空腔中被保持在接片之间并且防止其无意间在各个冷却剂穿流的区域之间发生溢出。

在保持接片于冷却套上布置在两个端部之间的一个区域中时，优选在保持接片上设有缺口，因此冷却流体能在盘绕体中穿过保持接片从冷却套的一侧流向冷却套的另一侧。在保持接片的圆周上的不属于缺口的区域则用于收集冷却剂的所有出现的横流，横流然后能被排泄通过缺口。由此，冷却套和进行包围的壳体被划分成两个螺旋形的冷却盘绕体，冷却盘绕体经由该缺口连接。

此外，通过保持接片实现的是，使冷却流体不会在马达壳体部分与冷却套之间的螺栓连接结构的区域中从在冷却套与马达壳体之间的空腔出来，并且因此确保了在冷却套的整个圆周上的冷却效率。

电驱动装置的轴向的长度有利地能与应设有轴向更长的转子和轴向更长的冷却套的事实情况相匹配。应当能用尽量多的相同部分来满足驱动装置的变化多样性，从而即使在电机的轴向长度更长时也能使用相同的马达壳体部分。为此，在一种有利的设计方案中，在电驱动单元中设有第三马达壳体部分，该第三马达壳体部分具有第一法兰和布置在对置的端部上的第二法兰。第三马达壳体部分然后一方面以其中一个法兰被固定在第一或第二马达壳体部分上，另一方面则用另一个法兰固定在另一个马达壳体部分和冷却套的保持接片上。由此获得了在尽量利用相同构件的情况下与不同结构性要求的匹配能力。有利地，即使在第二马达壳体部分与传动机构壳体部分形成共同的螺栓连接结构时，也能实现第三马达壳体部分的接入。由此又减少了连接部位、尤其是螺旋连接的数量。

附图说明

接下来借助附图详细说明本发明：

其中：

图1示出电驱动单元的示意图；

图2示出冷却套；

图3示出冷却套的被改变的布置；

图4示出具有延长的定子的布置；

图5示出根据图1的替选的布置。

具体实施方式

图1在示意图中示出了电驱动单元2，其由作为马达的电机4和作为接在电机4下游的传动机构8的行星齿轮传动机构6构成。在此，行星齿轮传动机构6的太阳轮10与电机4的转子轴12连接。转子轴12承载转子14并且一方面支承在第一马达壳体部分18内的轴承16中。另一方面，转子轴12则支承在第二马达壳体部分22内的轴承20中。此外，在所示的行星齿轮传动机构6中，行星轮24布置在行星架26上，行星架也形成了电驱动单元2的输出轴28或与该输出轴连接。

在电机4内部，转子14相对定子30围绕旋转轴线32转动。在定子30的轴向的端部上能看到拉拔穿过定子30的绕组的绕组头34。定子30径向外部被冷却套36包围，冷却套基本上具有和定子30相同的轴向的伸展长度。冷却套36用其径向内部的表面牢固地与定子30的径向外部的表面连接，从而能实现定子30与冷却套之间的可靠的热转移。在冷却套36的径向外部的表面上设有接片38，接片螺旋形地环绕冷却套36。在冷却套的轴向中央的区域中设有保持接片40，该保持接片具有比接片38在径向更大的伸展长度。保持接片40和在第一马达壳体部分18上的法兰42以及与在第二马达壳体部分22上的法兰44一起形成了螺栓连接结构46，该螺栓连接结构将马达壳体部分18和22以及冷却套36密封地保持在一起。对于冷却套36来说，通过螺栓连接结构46也确保了可靠地布置在马达壳体中。

在冷却套36的具有接片38的径向外部的表面与马达壳体部分18和22的内部的表面之间构成了空腔52，在该空腔内设有用于冷却电机4的冷却流体。在空腔52中，冷却流体在此围绕整个定子30进行冲刷。接片38在此密封地贴靠在马达壳体部分18和22的内部的表面上，因此没有冷却流体能越过接片38溢出并且确保了用冷却流体围绕整个定子30进行冲刷。接在下游的传动机构8具有传动机构壳体54，传动机构壳体完全包围行星齿轮传动机构6。传动机构壳体54通过另外的螺栓连接结构56固定在第二马达壳体部分22上。

图2更为精确地示出了冷却套36。在径向外部的表面上可以看到螺旋形地环绕的接片38，该接片在开口48处到达布置在冷却套36的轴向中央的保持接片40。保持接片40将径向外部的表面分成两个区域。在开口48上能够实现了冷却流体从一个区域到另一个区域的转移。在保持接片40的圆周上分布地布置有开口50，可以将在此未示出的螺栓穿引过这些开口用来形成螺栓连接结构46。

图3示出了电驱动单元82的另外的设计方案，该电驱动单元相比图1的布置具有改变的壳体部分。第一马达壳体部分58在图3中在定子30的整个轴向的伸展长度上遮盖定子。在此使用的冷却套60在其轴向的端部上具有保持接片62。第二马达壳体部分64封闭电机4的该区域。在接在下游的传动机构8中的行星齿轮传动机构6被传动机构壳体66包围。传动机构壳体66、第一马达壳体部分58、第二马达壳体部分64和保持接片62在唯一的螺栓连接结构68中相互连接。由此能简化电驱动单元82的装配过程，这是因为仅需装配被设置在唯一螺栓连接结构68的圆周上的螺栓。

图4示出了电驱动单元86的另外的设计方案，在其中，轴向更长的电机70被用在和图1相同的第一马达壳体部分18内。由此，更长的电机70的定子72要求轴向更长的冷却套74，该冷却套和定子72一起进一步从第一马达壳体部分18伸出。为了也能使用和图1中相同的第二马达壳体部分22，并且因此能用相同的马达壳体部分18和22制造电驱动单元的多个变体，必须补偿在马达壳体部分之间的间隙的轴向差。为此，将第三马达壳体部分76装入到第一马达壳体部分18与第二马达壳体部分22之间并且同样包绕冷却套74。第三马达壳体76在其两个轴向的端部上具有法兰78和80。法兰78和在第一马达壳体部分18上的法兰42一起形成了第一螺栓连接结构84。第二法兰80和在第二马达壳体部分22上的法兰44以及在冷却套74上的保持接片88一起形成了第二螺栓连接结构90。传动机构壳体54相应于图1地联接到在另外的螺栓连接结构56内的第二马达壳体部分22上。

若在轴向更长的转子中应当根据图3的布置来使用马达壳体部分58和64以及传动机构壳体66，那么同样能相应于图4地来进行轴向的长度调设，由此又能省去一个螺栓连接结构。

图5是图1所示的替选的布置方案。在图1中，以和图1相同的方式在一方面是马达壳体部分92和94以及另一方面是冷却套96之间形成空腔98。但在此，径向环绕的接片100没有径向外部地布置在冷却套96上，而是径向内部地构造在例如铣削在马达壳体部分92和94中。接片在此也以和在根据图1的布置中相同的方式密封地贴靠在冷却套96上，从而使处在空腔98中的冷却剂不会越过接片100溢出并且因此确保了冷却盘绕体的冷却功能。在冷却套96上与图1类似地设有保持接片102，保持接片在螺栓连接结构104中能与两个马达壳体部分92和94连接。能以相同的方式实现壳体部分与相应于图3和图4的设计方案的匹配。

附图标记列表

2 电驱动单元

4 电机

6 行星齿轮传动机构

8 传动机构

10 太阳轮

12 转子轴

14 转子

16 轴承

18 马达壳体部分

20 轴承

22 马达壳体部分

24 行星轮

26 行星架

28 输出轴

30 定子

32 旋转轴线

34 绕组头

36 冷却套

38 接片

40 保持接片

42 法兰

44 法兰

46 螺栓连接结构

48 开口

50 开口

52 空腔

54 传动机构壳体

56 螺栓连接结构

58 马达壳体部分

60 冷却套

62 保持接片

64 马达壳体部分

66 传动机构壳体

68 螺栓连接结构

70 电机

72 定子

74 冷却套

76 马达壳体部分

78 法兰

80 法兰

82 电驱动单元

84 螺栓连接结构

86 电驱动单元

88 保持接片

90 螺栓连接结构

92 马达壳体部分

94 马达壳体部分

96 冷却套

98 空腔

100 接片

102 保持接片

104 螺栓连接结构

Claims (6)

1.电驱动单元，其具有布置在马达壳体中的、包括转子(14)和定子(30、72)的电机(4、70)，以及具有布置在传动机构壳体中的并且由所述电机(4、70)驱动的传动机构(8)，其特征在于，设有冷却套，所述冷却套径向向外通过螺旋形环绕的接片在其本身与进行包围的马达壳体之间形成了用于冷却剂的空腔(52、98)，所述冷却套具有保持接片，所述保持接片以能夹紧的方式构造在两个马达壳体部分(18、22、58、64、76、92、94)之间，其中，保持接片和在所述两个马达壳体部分的其中一个马达壳体部分上的法兰以及与在所述两个马达壳体部分的其中另一个马达壳体部分上的法兰一起形成了螺栓连接结构，其中，保持接片布置在冷却套的轴向居中的区域中，并且其中，保持接片具有开口(48)，所述开口能够实现空腔(52、98)内的冷却剂在冷却套的径向外部的表面的轴向设置在保持接片两侧的区域之间的交换。

2.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述马达壳体的两个部分和所述冷却套的保持接片以螺栓连接结构连接。

3.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，马达壳体的两个部分、冷却套的保持接片以及传动机构壳体被设置成以螺栓连接结构共同地固定。

4.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述螺旋形环绕的接片布置在冷却套的径向外置侧上。

5.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述螺旋形环绕的接片布置在马达壳体部分的径向内置侧上。

6.用于电驱动单元的冷却套，所述冷却套以如下方式包围电机(4、70)的定子(30、72)，即，使得热能从所述定子(30、72)传递到所述冷却套上，其特征在于，所述冷却套的径向外部的表面具有螺旋形环绕所述冷却套的接片，所述接片与所述电驱动单元的包围冷却套的马达壳体形成了空腔(52)，冷却流体能被带入所述空腔中，并且所述冷却套具有保持接片，所述冷却套用所述保持接片固定在所述马达壳体上，其中，所述保持接片与马达壳体上的法兰一起形成了螺栓连接结构，其中，保持接片布置在冷却套的轴向居中的区域中，并且其中，保持接片具有开口(48)，所述开口能够实现在冷却套的径向外置的表面的轴向设置在保持接片两侧的区域之间的冷却剂交换。

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