CN110999042B - 设置有冷却通道的轮内马达，以及冷却套 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于车辆的轮内马达，该轮内马达包括定子，定子具有用于将定子连接至车辆的连接器构件，连接器构件包括轴、直径大于轴的直径的端板以及用于冷却剂穿过所述端板的通道，定子还包括中空定子本体，中空定子本体具有圆柱形外表面并安装至连接器构件，其中，适于液体冷却剂循环的多个冷却通道沿着中空定子本体延伸并与所述冷却剂供应管流体连接，所述多个冷却通道具有用于向多个通道供应液体冷却剂的入口和用于将液体冷却剂从多个通道排出的出口；其中，在与连接器构件相对的一侧，中空定子本体具有开口端，开口端的直径大于轴的直径。本发明还涉及一种用于这种轮内马达的冷却套。

Description

设置有冷却通道的轮内马达，以及冷却套
技术领域
本发明涉及一种轮内马达，该轮内马达包括设置有电磁体的定子和多个冷却通道，冷却通道沿着定子本体延伸，并且冷却剂能够流过该冷却通道以冷却电磁体。本发明还涉及一种用于轮内马达的冷却套。
背景技术
US 2013/0126143 A1描述了一种用于冷却电动马达的冷却套，其中，该冷却套具有一个或多个连续的S形管道，该S形管道覆盖电动马达以传导工作流体，其中，每个连续的S形管道均至少具有：分别沿着两个相互平行但相反的圆周方向延伸的前向部分和后向部分；以及连接在前向部分与后向部分之间的回转部分。当冷却套用于冷却电动马达时，S形管道内的工作流体的温度通常从马达的一端到马达的另一端地增加。
从WO 2013/025096中已知了一种具有轮内电动马达的电动车辆，其中，电动马达的转子联接至承载一个或多个轮胎的车轮的轮辋。定子经由车轮悬架系统安装在车辆的车架上。已知的轮内马达是直接驱动轮的一部分，其中马达的电磁体在没有任何中间齿轮的情况下直接驱动轮辋和轮胎。以这种方式，节省了重量和空间，并且最小化了车辆的驱动组件中的部件的数量。
由轮内马达产生的扭矩取决于转子与定子之间的磁通承载表面，并且其是转子半径的二次函数。转子磁体围绕定子尽可能地向外放置，以获得最大可能的转子半径，并优化马达设计以最小化转子与定子之间的间隙，以向轮胎传递最大动力和扭矩。另一方面，转子与定子之间的间隙宽度设计成大到足以吸收驱动状态期间车轮上的机械冲击。
定子的绕组由位于定子内的控制电子装置供电，该控制电子装置将来自车辆的电源系统(例如，电池组和/或发电机)的电能转换为适于由电动马达使用的AC电流。这种控制电子装置通常包括控制电子器件，例如IGBT电流模块和电流调节器，诸如在EP 1252034中所描述的。通过使用控制电子装置来控制供应给定子绕组的电流和/或电压，由定子产生的磁通的磁场矢量被控制，并且电动马达以期望的扭矩和/或转速运行。通过将控制电子装置集成在定子内，从控制电子装置延伸到电磁体的母线的长度可保持较短，这对于最小化操作这种电动马达通常所需的高电流和电压的损耗是非常理想的，该损耗例如可在700V或更高的电压下达到300A。
为了冷却电动马达和/或控制电子装置，已知的轮内马达设置有冷却系统，该冷却系统具有靠近定子的外表面和控制电子装置的曲折冷却通道，液体冷却剂可通过该通道流入和流出定子。冷却管布置成使得在冷却流体沿着控制电子装置流过以冷却这些控制电子装置之后，冷却流体蜿蜒流回冷却系统的车辆侧处的冷却管的端点，在此期间流体可吸收来自电磁体的热能。
轮内马达可实施为基本上自包含的模块，而不需要将车辆的任何移动部件附接至和/或延伸至转子中。由转子限定的内部空间优选地基本上封闭，以防止诸如由车辆的制动系统和/或由道路释放的灰尘和/或磨损颗粒的外来颗粒进入所述内部。
轮内马达可通过将轮内马达的车辆侧连接至车辆车架而以各种位置安装在车辆上。
通常希望能够直接访问控制电子装置，例如用于检查或修理控制电子装置。对于已知的轮内马达，当其连接至车架时，这需要至少部分地拆卸马达，在此期间，用于向冷却系统的冷却通道供应冷却剂的连接必须暂时断开。这通常包括在拆卸之前从通道中移除冷却剂，以及在重新装配后使用冷却剂重新填充通道，从而带来冷却剂溢出的风险，例如溢出在控制电子装置上。
本发明的目的是提供一种能够更容易地维护和/或检查的轮内马达。
本发明的另一目的是提供一种改进了定子的电磁体的冷却的轮内马达。
发明内容
为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的轮内马达，该轮内马达包括定子，定子具有用于将定子连接至车辆的连接器构件，连接器构件包括轴、直径大于轴的直径的端板以及冷却剂供应管，冷却剂供应管延伸穿过所述轴并且与端板中的用于冷却剂的通道流体连接。定子还包括中空定子本体，中空定子本体具有圆柱形外表面并连接至连接器构件，其中，适于液体冷却剂循环的多个冷却通道沿着所述中空定子本体延伸并且与所述冷却剂供应管流体连接，所述多个冷却通道具有用于将液体冷却剂供应至多个通道的入口和用于将液体冷却剂从多个通道排出的出口；该轮内马达还包括电磁体，该电磁体围绕所述中空定子本体布置并相对于中空定子本体固定，其中，冷却通道布置成用于冷却电磁体；其中，在与连接器构件相对的一侧，中空定子本体具有开口端，开口端的直径大于轴的直径，其中，多个通道分成至少三组通道，其中，每组内的通道并联连接并限定所述冷却剂的流动方向，使得对于一组内的每个通道，冷却剂基本上沿着中空定子本体的圆周以相同方向从通道的第一端流动至通道的第二端，其中，所述组中的至少一个包括两个或更多个通道，以及其中，这些组串联连接，其中，周向冷却通道中的每个形成为围绕所述中空定子本体的纵向轴线延伸180度或更多且小于360度的环形扇区。
通过在这些组中的至少一个中提供两个或更多个平行通道，减小了冷却流体沿流动方向的压力下降，从而提高冷却效率。此外，通过中空定子本体的开口端，用于轮内马达的控制电子装置因此可容易地放置到中空定子本体中、进行检查和/或再次取出。开口端布置在中空定子本体的道路侧，使得可从道路侧而不是从定子本体的车辆侧访问控制电子装置。以这种方式，连接器构件和定子能够在对中空定子本体内的诸如控制电子装置的部件进行维护、维修或检查期间保持附接至车辆。为了访问中空定子本体的内部，可移除位于转子的道路侧的旋转盖板，该旋转盖板封闭中空定子本体的开口端，并且经由转子的道路侧的轴承可旋转地连接至中空定子本体。盖板和轴承可附接至定子和/或从道路侧分离。
因此，可在不拆卸定子本身的情况下，特别是在不断开冷却通道的入口与流体供应管和/或端板中的通道之间的流体连接的情况下，获得对中空定子本体内部的访问。以这种方式，液体冷却剂泄漏的风险显著降低。在控制电子装置要从中空定子本体移除的情况下，液体冷却剂优选地在从定子本体移除控制电子装置之前从流体供应管和/或通道排出。
优选地，开口端的直径足够大，以允许用于车轮的控制电子装置放置到中空定子本体中或从所述道路侧从中空定子本体中取出，同时多个冷却通道的位置相对于端板保持固定，特别是在不断开端板中的入口与用于冷却剂的通道之间的流体连接的情况下。
在实施方式中，开口端从与连接器构件相对的一侧基本上向上地延伸至端板。以这种方式，在中空定子本体内仍然可获得沿轴向方向的相对较大的空间，例如用于容纳轮内电机的控制电子装置。开口端的直径优选为端板外径的至少90％。
在实施方式中，轮内马达还包括电磁体，该电磁体围绕中空定子本体布置并相对于中空定子本体固定，其中，冷却通道布置成用于冷却电磁体。这保护电磁体免于过热，并且还减少了包括在轮内马达的转子中的任何永磁体由于热而消磁的机会。电磁体包括导电材料的线圈，线圈布置成用于产生磁场，其中，线圈优选地缠绕在磁性层压材料的各个轴向定向的棒周围，所述棒通过狭槽彼此间隔开，具有绕组的各个线圈部分地布置在该狭槽中。在后一种情况下，由电磁体产生的热量的主要部分位于棒的相应远端，在那里线圈绕组通常转动180度。
在实施方式中，轮内马达包括用于为电磁体供电的控制电子装置，其中，所述控制电子装置布置在中空定子壳体内。控制电子装置或其中容纳有控制电子装置的模块确定尺寸以适于装配在中空定子本体内，其长度小于中空定子本体中的开口端沿其纵向轴线的长度，宽度小于开口端的直径。该实施方式的轮内马达优选地适于允许控制电子装置通过中空定子本体的开口端放置到中空定子本体中并再次取出。在实施方式中，多个通道分成至少三组通道，其中，每组内的通道均并联连接并限定用于所述冷却剂的流动方向，使得对于一组内的每个通道，冷却剂基本上沿着中空定子本体的圆周以相同的方向从通道的第一端流动至通道的第二端，其中，所述组中的至少一个包括两个或更多个通道，以及其中这些组串联连接。由于这些组中的至少一个组的两个或多个通道并联连接，所以改善了通过该组的冷却剂的流动。此外，由于这些组串联连接，冷却剂不能(部分地)绕过组中任一个，因而确保了冷却剂流过每个组，并且因此可在每个组的位置处或附近从中空定子本体吸收热量。希望避免并联连接所有的圆周冷却通道，因为已发现这导致通过通道的流动的不良分布。具体地，已发现，当所有冷却通道并联连接时，通过通道的液体的速度在最靠近入口和出口的通道处最高，但是在中间通道中非常低，这可能导致液体冷却剂在中间通道的位置处的冷却不足。
在实施方式中，通道布置成使得在由所述组中的第一组和所述组中的直接在第一组的下游的第二组形成的每一对组内，冷却剂沿着中空定子本体的圆周在第一组的通道中流动的方向与冷却剂沿着中空定子本体的圆周在第二组的通道中流动的方向相反。因此，这些通道组布置成使冷却剂从多个通道的一个轴向端部向其另一轴向端部弯曲而不是呈螺旋状。
在实施方式中，多个冷却通道包括：第一周向冷却通道，其从沿着中空定子本体的第一轴向位置处的入口延伸；第二周向冷却通道，其在沿着中空定子本体的第二轴向位置处延伸并且与第一冷却通道流体连接；以及多个中间周向冷却通道，其沿着轴向位置布置在第一周向冷却通道与第二周向冷却通道之间并且与第二冷却通道流体连接，其中，第二冷却通道布置在第一冷却通道的下游。
在优选实施方式中，中间周向冷却通道布置在出口的上游和第二冷却通道的下游。当液体冷却剂以低于中空定子本体的温度的温度循环通过多个通道时，因此确保液体冷却剂在通过第一轴向位置和第二轴向位置处或附近的冷却通道时是最冷的。优选地，这些位置基本上优选地对应于如上所述的定子的电磁体棒的远端的位置。以这种方式，可确保电动马达的那些最容易过热的部分被充分冷却。
在替代实施方式中，中间冷却通道布置在出口的上游和第二冷却通道的上游。这具有以下优点：当液体冷却剂循环通过多个通道时，液体冷却剂的流动方向的轴向分量不必反向。
在实施方式中，周向冷却通道中的每个均形成为围绕所述中空定子本体的纵向轴线延伸180度或更多且小于360度的环形扇区。因此，通道中的每个并不围绕中空定子本体的整个圆周延伸，从而每个通道允许液体冷却剂沿着从所述通道的第一端到所述通道的第二端的流动方向流动，同时阻止液体冷却剂沿着从所述第二端到所述第一端的流动方向流动。以这种方式，基本上防止了液体冷却剂在进入通道中的另一个之前两次或多次通过相同的通道。环形扇区优选地围绕纵向轴线延伸180度或更多，更优选地延伸300度或更多。
在实施方式中，中空定子本体包括限定中空定子本体的外圆周的冷却套，其中，冷却通道设置在该冷却套中。冷却套可与中空定子本体分开形成，并且在轮内马达的组装期间安装至中空定子本体。例如，冷却套可通过过盈配合附接至中空定子本体。这可通过在冷却套与中空定子本体之间产生例如100℃或更高，或140℃或更高的过盈配合温差来实现，这导致其中的一个或两者的变形，从而允许冷却套在中空定子本体上滑动。在这种情况下，冷却套在其上滑动的中空定子本体的外表面优选地是光滑的圆柱形，从而允许冷却套围绕中空定子本体自由地旋转，直到达到期望的定向。当冷却套与中空定子本体之间的温差减小时，两者将变形以确保两者之间的紧密和固定配合。在过盈配合过程期间，在冷却套与中空定子本体之间产生温度差可包括使温度等于或高于过盈配合温差的加热液体(诸如油)流过冷却通道。
在实施方式中，连接器构件包括钢或铸铁或由钢或铸铁制成，以及其中，冷却套包括与连接器构件不同的材料，优选铝。连接器构件，例如以连接器短柱的形式，为轮内马达提供结构强度，而冷却套可由更导热或重量轻的材料和/或在电磁体的影响下更能抵抗形成涡流的材料制成。优选地，连接器构件包括钢或铸铁和/或由与中空定子本体相同的材料制成。
在实施方式中，冷却套材料的热导率至少为每米每开尔文100瓦特。为了实现这一点，冷却套可由铝或铝合金制成。
在实施方式中，冷却套的外表面是光滑的圆柱形，其中冷却套的入口和出口完全位于由所述外表面限定的圆柱形体积内。例如，入口和/或出口可位于冷却套的横向侧，和/或可在冷却套的内侧上延伸。因此，入口或出口没有任何部分延伸超过冷却套的光滑圆柱形外表面，从而便于将电磁体安装在光滑圆柱形外表面上。
在实施方式中，冷却套与中空定子本体分开形成，并通过过盈配合附接至中空定子本体。这可通过在冷却套与中空定子本体之间产生例如100℃或更高，或140℃或更高的过盈配合温差来实现，这导致其中的一个或两者的变形，从而允许冷却套在中空定子本体上滑动。
在实施方式中，电磁体通过过盈配合附接至冷却套和/或中空定子本体。这可通过以下方式冷却冷却套或中空定子本体来实现：例如通过使冷却流体循环通过冷却套或中空定子本体，并且加热电磁体直到存在例如100℃或更高，或140℃或更高的温差，这导致其中的一个或两者的变形，从而允许电磁体在冷却套或中空定子本体上滑动。尤其是当冷却套的外表面是光滑圆柱形时，电磁体可以以这种方式以特别简单的方式附接至冷却套。
在实施方式中，多个冷却通道至少部分地形成在中空定子本体中，例如作为中空定子本体的外圆周表面中的凹部和/或凹槽。如果冷却通道仅部分地形成在中空定子本体中，则轮内马达可设置有圆柱形盖，以形成用于冷却通道的边界表面。可替代地，多个冷却通道可完全地形成在中空定子本体中。
在实施方式中，冷却通道是通过铸造金属或金属合金制成的冷却通道。
在实施方式中，连接器构件还包括冷却剂排放通道，该冷却剂排放通道延伸穿过轴和端板，并与出口流体连接。
当排放通道延伸穿过轴时，轮内马达的转子的一部分可在转子的车辆侧径向地靠近轴放置，从而允许转子经由车辆侧的轴上的轴承进行支承。
根据第二方面，本发明提供了一种用于车轮马达的冷却套，车轮马达优选为如本文中所述的轮内马达，该冷却套具有纵向轴线，并且包括：适于液体循环的多个冷却通道，其中，冷却通道基本上围绕纵向轴线周向延伸，该多个冷却通道具有用于向该多个通道供应液体冷却剂的入口，以及用于将液体冷却剂从该多个通道排出的出口；其中，该多个冷却通道包括：第一周向冷却通道，该第一周向冷却通道从沿着纵向轴线的第一轴向位置处的入口延伸；第二周向冷却通道，该第二周向冷却通道在沿着纵向轴线的第二轴向位置处延伸；以及多个中间周向冷却通道，该中间周向冷却通道沿着轴向位置布置在第一周向冷却通道与第二周向冷却通道之间，其中，在流动方向上，第二冷却通道布置在第一冷却通道的下游。
在实施方式中，多个通道分成至少三组通道，其中，每组内的通道并联连接并限定用于所述冷却剂的流动方向，使得对于一组内的每个通道，冷却剂基本上沿着中空定子本体的圆周以相同的方向从通道的第一端流动至通道的第二端，其中，所述组中的至少一个组包括两个或更多个通道，以及其中这些组串联连接。
在实施方式中，多个通道分成至少三组通道，其中，每组内的通道并联连接并限定用于所述冷却剂的流动方向，使得对于一组内的每个通道，冷却剂基本上沿着中空定子本体的圆周以相同的方向从通道的第一端流动至通道的第二端，其中，所述组中的至少一个组包括两个或更多个通道，以及其中这些组串联连接。
在实施方式中，中间冷却通道布置在第二冷却通道的下游，并且优选地布置在出口的上游。
在实施方式中，冷却套具有平滑的圆柱形内表面，以邻接外部定子本体的平滑的圆柱形外表面。这允许冷却套容易地滑到外部定子本体上。
在实施方式中，周向冷却通道中的每个均形成为围绕所述中空定子本体的纵向轴线延伸180度或更多且小于360度的环形扇区。
在实施方式中，多个冷却通道包括：第一周向冷却通道，其从沿着中空定子本体的第一轴向位置处的入口延伸；第二周向冷却通道，其在沿着中空定子本体的第二轴向位置处延伸并且与第一冷却通道流体连接；以及多个中间周向冷却通道，其沿着轴向位置布置在第一周向冷却通道与第二周向冷却通道之间并且与第二冷却通道流体连接，其中，第二冷却通道布置在第一冷却通道的下游。
在实施方式中，中间周向冷却通道布置在出口的上游和第二冷却通道的下游。
在实施方式中，冷却套具有基本上光滑的圆柱形外表面，其中，入口和出口完全位于所述外表面的内侧上。
根据第三方面，本发明提供了一种用于车辆的轮内马达，包括：
定子，具有用于将定子附接至车辆的连接器构件，该连接器构件包括轴以及直径大于轴的直径的端板，定子还包括中空定子本体，该中空定子本体具有圆柱形外表面并安装至连接器构件，
其中，在与连接器构件相对的一侧，中空定子本体具有开口端，该开口端的直径大于轴的直径，以及
其中，轴和端板设置有一个或多个管，该一个或多个管从定子的外部延伸穿过轴和端板并在端板中展开。该一个或多个管可包括用于供应和/或排放冷却液的管，和/或用于连接至布置在中空定子本体中的控制电子装置的供电线缆。
根据第四方面，本发明提供了一种用于车辆的轮内马达，该轮内马达包括：定子，其具有用于将定子附接至车辆的连接器构件，连接器构件包括轴、直径大于轴的直径的端板，以及冷却剂供应管，该冷却剂供应管延伸穿过所述轴并且与端板中的用于冷却剂的通道流体连接，定子还包括中空定子本体，该中空定子本体具有圆柱形外表面并且连接至连接器构件，其中，适于液体冷却剂循环的多个冷却通道沿着中空定子本体延伸并且与所述冷却剂供应管流体连接，所述多个冷却通道具有用于将液体冷却剂供应至多个通道的入口和用于将液体冷却剂从多个通道排出的出口；其中，在与连接器构件相对的一侧，中空定子本体具有开口端，该开口端的直径大于轴的直径。
附图说明
下面将参照附图更详细地讨论本发明，其中
图1A和图1B分别示出了用于本发明的驱动组件的剖面图和剖视等距视图；
图2A示意性地示出了根据本发明的定子本体的冷却通道的示意图；
图2B示出了轴向-方位角方向上的二维表示，示出了冷却剂通过图2A的冷却通道的循环；
图3A示出了根据本发明的另一实施方式的定子本体的冷却通道的示意图；
图3B示出了轴向-方位角方向上的二维表示，示出了冷却剂通过图3A的冷却通道的循环。
具体实施方式
图1A示出了用于本发明的驱动组件1的剖视图。该驱动组件包括具有中空定子本体31的定子30，该定子本体31具有外表面32，转子60围绕该外表面布置。驱动组件还包括连接器构件33，该连接器构件33布置在组件1的车辆侧2处，用于将驱动组件附接至车辆。连接器构件33包括具有直径D1的轴34和固定地连接至定子本体31的端板35。中空定子本体31的开口端7具有比D1大的内径D2，从而当道路侧盖板80和道路侧轴承53从转子60分离时，允许控制电子装置42通过开口端7插入。端板35位于转子60内并且直径大于轴34的位于转子60的外围表面63外部的部分36。为了支承转子60围绕旋转轴线R的旋转运动，设置了轴承52，经由该轴承52将转子支承在车辆侧的构件33上。在道路侧3，转子经由道路侧轴承53旋转地支承在定子本体31上。
多个永磁体61附接在转子60的内圆周表面62上，并且可围绕定子30的电磁体41旋转。电磁体41固定在定子本体31上，并通过永磁体61与由电磁体41产生的磁通量之间的相互作用来驱动转子的旋转。定子30和转子60形成适于直接驱动车轮围绕旋转轴线R旋转的电动马达。为了控制和驱动电磁体41，电力控制电子装置42布置在中空定子本体31内。电力控制电子装置42包括用于将来自车辆的电源系统(例如，电池组和/或发电机)的电能转换成适于电动马达使用的AC形式的部件，诸如IGBT。分解器81向电力控制电子装置提供指示转子的角位置的角位置信号，使得交流电流与转子的磁场同相地供应。
为了防止在电动马达工作时电力控制电子装置过热，在定子本体31内部靠近电力控制电子装置42设置冷却管(未示出)，并且冷却管与本体31间隔开。冷却剂经由冷却剂供应管45供应至冷却管，该冷却剂供应管45从转子的外部延伸穿过连接器构件33到达其内部。液体冷却剂从供应通道47沿着电力控制电子装置42流动，冷却剂经由连接器构件33中的通道46流动至设置在定子本体31的外表面32上的冷却套37。冷却剂F的流动在图1A中由供应管45中的箭头示意性地表示，沿着控制电子装置42流动并通过通道46到达冷却套37。冷却套37设置有形成回路的通道38，该回路沿着中空圆柱体31延伸，并提供用于液体冷却剂流动以冷却布置在冷却套37的外侧40处的电磁体41的通道。因此，相对较冷的冷却剂可通过该冷却剂供应管45供应，其中，冷却剂在通过冷却管并从电力控制电子装置42吸收热能期间被加热，并且随后穿过通道38以在从驱动组件1移除之前从电磁体41吸收热能，并通过延伸通过连接器构件33的冷却剂排放通道(未示出)引导回车辆。加热的冷却剂优选地在车辆上的热交换器中冷却，在此之后，其通过冷却剂供应管45再循环。
用于向电力控制电子装置42供电的电源线43a、电源线43b从转子60的外部延伸，穿过连接器构件33中的通道44，延伸至电力控制电子装置。
转子60包括大致圆柱形的转子本体71，该转子本体71在其车辆侧2和其道路侧3处分别具有横向端72、横向端73。两个横向端72、73基本上封闭，以防止诸如来自道路的灰尘和磨损颗粒或由车辆的制动系统释放的外来颗粒进入中空转子60的内部。转子的车辆侧基本上由侧板74和盖板75封闭，侧板74横向于旋转轴线R延伸。侧板74和盖板75各自设置有开口，连接器构件33的部分34延伸穿过该开口。侧板74支承车辆侧轴承52，而盖板75附接至侧板74以覆盖其横向车辆侧2处的轴承51，并且盖板75包括开口77，部分34延伸穿过该开口77。盖板75与布置在开口77的内圆周边缘79与连接器构件33的轴34的外圆周之间的轴密封件78一起防止外来颗粒损坏车辆侧轴承52。另外地，盖板75和轴密封件78基本上防止这种颗粒从车辆侧2进入转子的内部5，在那里颗粒可干扰电磁体41。
布置在定子本体31内侧的道路侧轴承53由第二盖板80覆盖在道路侧3上。分解器81将定子30旋转地连接至第二侧板80，并适于检测转子60相对于定子30的角位置。
图1B示出了图1A的驱动组件的局部剖视等距视图，其中第二盖板80和道路侧轴承53未示出，以允许更好的观察中空定子本体31和分解器81。
图2A和图2B分别示意性地示出了根据本发明的冷却套239的第一实施方式的通道布局的等距视图，以及其在极坐标系上的投影，该极坐标系具有与多个通道的纵向轴线相对应的轴线Z和与围绕轴线Z的旋转相对应的轴线
Figure GDA0003902540040000121
该通道布局可以是图1A中所示的套39中的通道布局。然而，应理解的是，代替结合在冷却套中，所示的通道布局也可部分地或完全地结合在图1A的中空定子本体31中。
冷却套239包括入口285和多个基本上周向延伸的通道286a-286c至通道289a-289c，液体冷却剂通过入口285供应至冷却套套，冷却剂可通过通道286a-286c至通道289a-289c流动以在离开套出口290之前从中空定子本体吸收热能。通道并不形成闭合环，而是形成围绕轴线Z延伸约350度的环形部分，使得每个环形部分具有彼此间隔开约10度的角度β的第一端和相对的第二端。
这些通道被分成四组基本为圆周的通道286至通道289，每组中的通道彼此并联连接，并限定液体冷却剂沿圆周方向的相同流动方向。在所示实施方式中，组286是第一组通道，其在沿着多个通道的纵向轴线Z的第一轴向位置处具有第一通道286a。组289是第二组通道，其在沿轴线Z的第二轴向位置处具有第二通道289c，而其余组287、组288是在第一轴向位置与第二轴向位置之间的中间轴向位置处延伸的中间组。如图所示，除了第一通道286a和第二通道289c之外的所有通道沿着轴线Z布置在第一通道与第二通道之间。
每一组通道均具有公共点285、291至293和公共出口点291至293、290，其中，液体冷却剂在公共点285、291至293处供应至该组，以及冷却剂在公共出口点291至293、290处离开该组。例如，入口285形成第一组286的通道286a至通道285c的公共供应点。出口点291形成公共出口点，冷却剂在该出口点离开第一组通道并进入第二组通道287。因此，出口点291也形成了用于布置的第二组通道289的公共供应点。
液体冷却剂在入口285处以相对较冷的第一温度Tc进入冷却套，按顺序通过所有的组286至组289，同时积聚热能，并且在出口290处以高于Tc的相对较高的温度Th离开冷却套。在流动方向上相邻的任何两个组之间的液体流动均在平行于轴线Z的相同轴向方向上。
液体冷却剂可容易地流过组中的每一个，因为每组均具有并联连接的多个通道。尽管如此，由于当组串联连接时，冷却剂不能绕过组中的任一个，因此确保了有足够的液体流过组中的每一个。
图3A示意性地示出了根据本发明的冷却套的第二实施方式的通道布局的等距视图，该实施方式为优选实施方式。图3B示出了其在极坐标系上的投影。应当理解，尽管该通道布局示出为冷却套的一部分，但是它也可部分地或完全地结合在图1A的中空定子本体31中。
冷却套339包括入口385，处于相对较低温度Tc的液体冷却剂通过该入口供应至冷却套。冷却套还包括多个基本上周向延伸的通道386a-386c至通道389a-389c，冷却剂可流过这些通道以在离开套出口390之前从中空定子本体吸收热能。这些通道又被分成四组通道386至389，每组中的通道彼此并联连接，并限定液体冷却剂沿着圆周方向的相同流动方向。每组通道均具有公共点385、391至393和公共出口点391至393、390，其中，液体冷却剂在公共点385、391至393处供应至该组，冷却剂在公共出口点391至393、390处离开该组。
液体冷却剂在入口385处以相对较冷的第一温度Tc进入冷却套，通过所有的组386至组389，同时积聚热能。液体冷却剂首先流过第一组386的通道386a至通道386c，其中，该第一组386包括布置在冷却套的第一轴向位置处的第一通道386a。该第一轴向位置优选地基本上对应于图1A中所示的轮内马达的车辆侧上的电磁体41的远端的位置。在通过第一组的通道之后，下一个下游组是第二组287，其包括第二通道387，该第二通道387布置在冷却套的第二轴向位置处，并且优选地基本上对应于轮内马达的道路侧上的电磁体的远端的位置。因此，在通过中间的组388、组389的通道之前，液体通过在冷却套的轴向远端处的组的通道。在经过作为第二组387下游的中间组388、组389之后，液体在出口390处以高于Tc的相对较高的温度Th离开冷却套。冷却通道的这种布置允许相对较冷的冷却液输送至需要最多冷却的多个通道的那些轴向端。一旦这些端部已冷却，并且例如电动马达的杆的轴向端部也已冷却，则稍微较热的液体通过中间组388、组399，例如以冷却电动马达的中间部分。

Claims (17)

1.一种用于车辆的轮内马达，包括：
定子(30)，具有用于将所述定子附接至所述车辆的连接器构件(33)，所述连接器构件包括：轴(34)、直径大于所述轴的直径的端板(35)、以及冷却剂供应管(45)，其中，所述冷却剂供应管(45)延伸穿过所述轴并与所述端板(35)中的用于冷却剂的通道(46)流体连接，所述定子还包括中空定子本体(31)，所述中空定子本体(31)具有圆柱形外表面并连接至所述连接器构件(33)，其中，适于液体冷却剂循环的多个冷却通道(286至289；386至389)沿着所述中空定子本体延伸并与所述冷却剂供应管(45)流体连接，所述多个冷却通道(286至289；386至389)具有用于向所述多个冷却通道供应液体冷却剂的入口(285；385)和用于将液体冷却剂从所述多个冷却通道排出的出口(290；390)；
电磁体(41)，围绕所述中空定子本体(31)布置并相对于所述中空定子本体(31)固定，其中，所述多个冷却通道布置成用于冷却所述电磁体；
其中，在与所述连接器构件相对的一侧，所述中空定子本体(31)具有开口端(7)，所述开口端(7)的直径(D2)大于所述轴(34)的直径(D1)，
其中，所述多个冷却通道位于所述中空定子本体(31)的圆柱形外表面上并划分为至少三组通道(286、287、288、289；386、387、388、389)，其中，每组内的所述通道(286a至286c，287a至287c，288a至288c，289a至289c，386a至386c，387a至387c，388a至388c，389a至389c)并联连接并限定用于所述冷却剂的流动方向，使得对于组内的每个通道，所述冷却剂沿着所述中空定子本体的圆周以相同的方向从该通道的第一端流动至该通道的第二端，其中，所述至少三组中的至少一个组包括两个或更多个通道，以及其中，所述至少三组串联连接，
其中，所述多个冷却通道中的每个均形成为围绕所述中空定子本体的纵向轴线延伸180度或更多且小于360度的环形扇区，
其中，所述多个冷却通道包括：
第一组周向冷却通道，从沿着所述中空定子本体的第一轴向位置处的所述入口(285；385)延伸，
第二组周向冷却通道(289c；387c)，在沿着所述中空定子本体的第二轴向位置处延伸，并与所述第一组周向冷却通道流体连接，以及
第三组中间周向冷却通道(287；288；388；389)，沿着轴向位置布置在所述第一组周向冷却通道与所述第二组周向冷却通道之间，并与所述第二组周向冷却通道流体连接，其中，所述第二组周向冷却通道布置在所述第一组周向冷却通道的下游，
所述第三组中间周向冷却通道布置在所述出口的上游和所述第二组周向冷却通道的下游。
2.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述多个冷却通道布置成使得在由所述组中的第一组和所述组中的直接位于所述第一组的下游的第二组形成的每对组内，所述冷却剂沿着所述中空定子本体的圆周在所述第一组的通道中的流动方向与所述冷却剂沿着所述中空定子本体的圆周在所述第二组的通道中的流动方向相反。
3.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述中空定子本体在所述轮内马达的道路侧具有开口端，所述轮内马达还包括用于为所述电磁体供电的控制电子装置，其中，所述控制电子装置布置在所述中空定子本体内。
4.根据权利要求3所述的轮内马达，通过所述中空定子本体的所述开口端，适于允许所述控制电子装置放置到所述中空定子本体中并再次取出。
5.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述中空定子本体(31)包括限定所述中空定子本体的外圆周的冷却套(37)，其中，所述多个冷却通道设置在所述冷却套中。
6.根据权利要求5所述的轮内马达，其中，所述连接器构件(33)包括钢或铸铁或由钢或铸铁制成，以及其中，所述冷却套(37)包括与所述连接器构件(33)不同的材料。
7.根据权利要求5所述的轮内马达，其中，所述冷却套(37)的材料的热导率至少为每米每开尔文100瓦特。
8.根据权利要求5所述的轮内马达，其中，所述冷却套的外表面为光滑的圆柱形，其中，所述冷却套的入口和出口完全位于由所述外表面限定的圆柱形体积内。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的轮内马达，其中，所述冷却套与所述中空定子本体分开地形成，并通过过盈配合附接至所述中空定子本体。
10.根据权利要求5所述的轮内马达，其中，所述电磁体通过过盈配合附接至所述冷却套和/或所述中空定子本体。
11.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述多个冷却通道至少部分地形成在所述中空定子本体中。
12.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述多个冷却通道是通过铸造金属或金属合金制成的冷却通道。
13.根据权利要求1所述的轮内马达，其中，所述连接器构件(33)包括冷却剂排放通道，所述冷却剂排放通道延伸穿过所述轴和所述端板并与所述出口流体连接。
14.一种用于轮内马达的冷却套(37，239、339)，所述轮内马达为根据权利要求1所述的轮内马达，所述冷却套具有纵向轴线(Z)，并包括：
多个冷却通道，所述多个冷却通道适于液体循环，其中，所述多个冷却通道围绕所述纵向轴线周向延伸，所述多个冷却通道具有用于向所述多个冷却通道供应液体冷却剂的入口和用于将液体冷却剂从所述多个冷却通道排出的出口；
其中，所述多个冷却通道包括：
第一组周向冷却通道，从所述冷却套的沿着所述纵向轴线的第一轴向位置处的所述入口延伸；
第二组周向冷却通道，在所述冷却套的沿着所述纵向轴线的第二轴向位置处延伸并与所述第一组周向冷却通道流体连接；以及
第三组中间周向冷却通道，沿着轴向位置布置在所述第一组周向冷却通道与所述第二组周向冷却通道之间并与所述第二组周向冷却通道流体连接，其中，在流动方向上，所述第二组周向冷却通道布置在所述第一组周向冷却通道的下游，以及其中，所述第三组中间周向冷却通道布置在所述出口的上游和所述第二组周向冷却通道的下游。
15.根据权利要求14所述的冷却套，其中，所述多个冷却通道划分成至少三组通道，其中，每组内的所述通道并联连接并限定用于所述冷却剂的流动方向，使得对于组内的每个通道，所述冷却剂沿着所述中空定子本体的圆周以相同的方向从该通道的第一端流动至该通道的第二端，其中，所述至少三组中的至少一个组包括两个或更多个通道，以及其中，所述至少三组串联连接。
16.根据权利要求14所述的冷却套，其中，所述多个冷却通道中的每个均形成为围绕所述中空定子本体的纵向轴线延伸180度或更多且小于360度的环形扇区。
17.根据权利要求14所述的冷却套，其中，所述冷却套具有光滑的圆柱形外表面，其中，所述入口和所述出口完全位于由所述外表面限定的圆柱形体积内。
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