CN111953138A - 用于围绕电机的绕组头流动的冷却流体的引导装置及电机 - Google Patents

Abstract

一种用于围绕电机(21)的绕组头(28)流动的冷却流体的引导装置，其包括主体(2)，该主体(2)具有由内边缘(3)限定的凹部(4)，用于引导穿过电机(21)的轴；以及引导元件(5)，所述引导元件(5)在轴向方向上从所述主体(2)突出，并在位于所述主体(2)的内边缘(3)和外边缘(6)之间的第一径向位置上沿外周方向延伸。

Description

用于围绕电机的绕组头流动的冷却流体的引导装置及电机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年05月17日提交德国专利商标局、申请号为10 2019113 091.3德国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种用于围绕电机的绕组头(winding heads)流动的冷却流体的引导装置。本发明还涉及一种电机。

背景技术

当电机运行时，定子绕组会由于其欧姆电阻而升温。引入电机的电流越高，由加热引起的损耗就越大。通常已知依靠冷却流体来冷却定子绕组。在这方面，已经提出了为了冷却的目的，以喷射的形式将冷却流体施加至绕组头。

文献DE 10 2017 211 135A1公开了一种具有壳体的电机，在壳体中设置有具有多个绕组头的定子。壳体具有冷却通道，冷却介质可以流过该冷却通道。冷却通道具有圆形或圆形-片段形状(circle-segment-shaped)的环形通道部分，经由该环形通道部分，冷却介质通过多个开口由喷淋方式馈送至部分绕组头。设置在底部的绕阻头被冷却介质覆盖，该冷却介质收集在油槽中。

然而，在喷淋绕组头时，在这种电机的情况下，冷却流体流至电机的轴，并且由于电机的旋转而在电机内分配。这样做，冷却液可以流入电机的转子和定子之间的气隙中，并可能导致不希望的阻力矩(drag torques)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种冷却流体在电机中改善的分布的可能性。

该目的根据本发明通过一种用于围绕电机绕组头流动的冷却流体的引导装置来获得，所述引导装置包括主体，该主体具有由内边缘限定的凹部，用于引导穿过电机的轴；以及引导元件，其在轴向方向上从所述主体突出，并在位于主体的内边缘和外边缘之间的径向位置上沿外周方向延伸。

本发明是基于依靠引导元件在围绕轴的外周方向上、且特别是还围绕电机的定子和转子之间的气隙引导冷却流体的概念，使得通过旋转轴的冷却流体的不期望的分布、以及对气隙的渗透被阻碍或完全抑制。因此改进了电机中冷却流体的分布；可以减少或完全避免电机运作期间不期望的阻力矩。

冷却流体通常为冷却液，特别地为冷却油。

在根据本发明的引导装置的情况下，优选地，该装置还包括第二引导元件，其在轴向方向上从主体突出并在位于第一径向位置和主体的外边缘之间的第二径向方向上沿外周方向延伸。第二引导元件用于接收由于重力而在电机底部的方向上流动的冷却流体，一旦所述冷却流体从第一引导元件向下流动，则允许冷却流体选择性地围绕定子绕组的下绕组头流动以进行冷却。

就此而言，优选的，引导元件的中心在外周方向上的中心布置成，通过横穿凹部的中心点的线为可连接的。

有利地，在中心的区域中，用于冷却流体的排出口形成在第二引导元件的外周方向上。因此，一旦冷却流体到达第二引导元件的最低点，冷却流体可以被有效地排放。在此优选地设置，第二引导元件具有径向压痕，该径向压痕通向主体中形成的排出口。

根据本发明的引导装置的有利的实施方式，提供了径向向外指向仰角(radiallyoutwardly pointing elevation)形成在所述第一引导元件的自由端处，和/或径向向内指向仰角(radially inwardly pointing elevation)形成在所述第二引导元件的自由端处。仰角提供了具有槽形(trough-like)结构的相应的引导元件，在第二引导元件的情况下，该相应的引导元件阻碍或防止冷却流体从引导装置轴向泄漏；并且在第一引导元件的情况下，该相应的引导元件阻碍或防止冷却流体的这种泄漏达到甚至更大的程度，且特别能够选择性地将冷却流体引导至排出口。

通常地，优选地，第一引导元件和第二引导元件形成沿外周方向延伸的一个或两个重叠区域。

第一引导元件优选沿外周方向延伸超过至少150度、优选至少170度、特别优选至少175度，和/或最多200度、优选最多185度、特别优选最多180度。第二引导元件也可延外周方向延伸超过至少150度、优选至少170度、特别优选至少175度，和/或最多210度、优选最多200度、特别优选最多185度。

可代替地，可设置为，第一引导元件和/或第二引导元件沿外周方向围绕凹部充分地延伸。

根据本发明的引导装置特别优选地由塑料材料形成。

形成本发明的基础的目的还通过电机来实现，电机包括具有定子绕组的定子、以及布置在端面上的根据本发明的引导装置，其中，第一引导元件在径向方向上布置在定子绕组的绕组头内侧。根据本发明的其他引导装置得当地布置在其他端面上。

可提供，所述第二引导元件在径向方向上设置在所述绕组头的外侧。

为了有效阻碍或防止冷却流体渗透至气隙中，有利地，根据本发明的电机还包括转子，其布置在定子内侧的，以便形成气隙，其中，与气隙相比，径向最外侧部进一步向外地位于第一引导元件的自由端上。

冷却剂供给件(coolant feed)还优选设置在根据本发明的电机中，并且以以下方式设置：所述冷却流体被引入至第一引导元件，以便在外周方向上围绕第一引导元件流动。特别优选地，冷却剂供给件布置为冷却流体在径向方向上被引入至第一引导元件。冷却剂供给件可具有特别是分布在外周方向上的多个供给开口。

所述引导装置优选地固定至所述电机的端板处。因此引导装置可容易地在现有的电机构造上进行改造。

然而，可替代地，也可以想到的是，引导装置与电机的端板一体地形成。为了提供引导装置的电绝缘，例如端板可以是粉末涂覆的(powder-coated)。

定子绕组特别优选地形成为发夹形绕组(hairpin windings)。

根据本发明的引导装置的所有实施方式可以转移到根据本发明的电机上，并且因此，利用电机也可以实现上述优点。

附图说明

从下文描述的示例性实施方式以及参考附图，本发明的其他优点和细节将变得清楚。这些是示意图并显示：

图1为根据本发明的引导装置的示例性实施方式的立体图；

图2为图1所示的引导装置的轴向平面图；

图3为根据本发明的电机的示例性实施方式的立体截面图；

图4为在引导装置的第一引导元件的区域中电机的详细立体图；以及

图5为在引导装置的第二引导元件的区域中电机的详细立体图。

具体实施方式

图1为引导装置1的示例性实施方式的立体图。

引导元件包括主体2，其具有由内边缘3限定的凹部4；还有第一引导元件5，该第一引导元件5在轴向方向上从主体2突出，并在位于主体2的内边缘3和外边缘6之间的第一径向位置上沿外周方向延伸。此外该引导装置1还包括第二引导元件7，该第二引导元件7在轴向方向上从主体2突出，并在位于第一径向位置和外边缘6之间的第二径向位置上沿外周方向延伸。整个主体2由电绝缘材料形成，在这种具体情况下由塑料材料形成。

为此，主体2具有第一部分8a和第二部分8b，内部部分8a由边缘3限定并且沿径向平面延伸，第二部分8b由外边缘6限定并且相对于第一部分8a轴向成角度。在图1中可见的主体2的第一侧上，第一引导元件5布置在第一部分8a和第二部分8b之间的过渡区域中，并且依靠附加的径向向内指向加固元件9固定至第一部分8a。第二引导元件7从主体的第二部分8b轴向突出，并且通过附加的径向向外指向加固元件10来加固。

排出口11形成在主体2中第二引导元件的中间的区域。排出口11穿过主体2的第二部分8b。另外，径向向外指向压痕12形成在第二引导元件7中，并通向排出口11。

在第一引导元件5的自由端处，形成有径向向外指向仰角13，该径向向外指向仰角13将参照图4在后文中更加详细地解释。在第二引导元件7的自由端处，形成有径向向内指向仰角14，该径向向内指向仰角14将参照图5在后文中更加详细地解释。

另外，主体2具有多个贯通开口15，该多个贯通开口15形成在第二部分8b中在外周方向上，多个贯通开口15可用于将引导装置1固定在适当位置或将冷却流体引到第一引导元件。

图2为图1所示的引导装置1的侧面的轴向平面图。

第一引导元件5沿外周方向延伸超过180°的角度范围。相比之下，第二引导元件7延伸超过大约195°的角度范围，使得引导元件5、7形成两个重叠区域16a、16b。引导元件5、7的中心17、18布置成，连接中心17、18的线19横穿凹部4的中心点20。

图3为第一端面区域中电机21的示例性实施方式的立体截面图。

电机21包括定子22和转子23，定子22和转子23之间形成气隙24；还有电机壳体25和端板26。在图3中示出了端板。电机21在其第二端面上具有其他端板(B端板)。根据先前描述的示例性实施方式的引导装置1布置在这些端板26的每个上。电机21为原动力，以用于电力驱动车辆。

定子22具有定子绕组27，该定子绕组27形成为发夹形绕组。定子绕组27的绕组头28在端板26的方向上从定子22突出。第一引导元件5布置在绕组头28径向内侧，并且第二引导元件7布置在绕组头28的径向外侧。

电机21还具有冷却剂供给件29，该冷却剂供给件29以以下方式设置：冷却流体被引入至第一引导元件5，以便沿外周方向围绕第一引导元件流动。在重叠区域16a、16b(参见图2)中，冷却流体由于作用在电机底部30方向上的重力，从第一引导元件5向下流动至第二引导元件7。从那里，冷却流体围绕其他绕组头28流动并经过第二元件7的最低点处进入到排出口11(参加图1)。

图4为在第一引导元件5的区域中的电机21的详细立体图。正如可以看到的，第一引导元件5的径向最外侧部位于比气隙24进一步径向向外。仰角13防止冷却流体从引导装置1轴向泄漏而进入气隙24。

图5为在第二引导元件7的区域中的电机21的详细立体图。在此，仰角14防止冷却流体从引导装置1轴向泄漏、并离开该引导装置1，而不是通过排出口11(参见图1)。

Claims (14)

1.一种用于围绕电机(21)的绕组头(28)流动的冷却流体的引导装置(1)，其中，所述引导装置包括：

-主体(2)，其具有由内边缘(3)限定的凹部(4)，用于引导穿过电机(21)的轴，以及

-第一引导元件(5)，其在轴向方向上从所述主体(2)突出，并在位于所述主体(2)的所述内边缘(3)和外边缘(6)之间的第一径向位置上沿外周方向延伸。

2.根据权利要求1所述的引导装置，其还包括：

第二引导元件(7)，其在所述轴向方向上从所述主体(2)突出，并在位于所述主体(2)的所述第一径向位置和所述外边缘(6)之间的第二径向位置上沿所述外周方向延伸。

3.根据权利要求2所述的引导装置，其中

所述第一引导元件(5)和所述第二引导元件(7)的所述外周方向上的中心(17、18)布置成，通过横穿所述凹部(4)的中心点(20)的线(19)为可连接的。

4.根据权利要求2或3所述的引导装置，其中

用于所述冷却流体的排出口(11)形成在所述第二引导元件(7)的所述外周方向上的所述中心(18)的区域中。

5.根据权利要求4所述的引导装置，其中

所述第二引导元件(7)具有径向压痕(12)，所述径向压痕(12)通向所述主体(2)中形成的所述排出口(11)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的引导装置，其中

所述第一引导元件(5)和所述第二引导元件(7)形成沿所述外周方向延伸的一个或两个重叠区域(16a、16b)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的引导装置，其中

径向向外指向仰角(13)形成在所述第一引导元件(5)的自由端处，和/或径向向内指向仰角(14)形成在所述第二引导元件(7)的自由端处。

8.根据前述权利要求中任一项所述的引导装置，其中

所述引导装置由塑料材料制成。

9.一种电机(21)，其包括具有定子绕组(27)的定子(22)、和布置在端面上的根据前述权利要求中任一项所述的引导装置(1)，其中，所述第一引导元件(5)在径向方向上布置在所述定子绕组(27)的所述绕组头(28)的内侧。

10.根据权利要求9所述的电机，在其引用权利要求2的情况下，其中

所述第二引导元件(7)在所述径向方向上布置在所述绕组头(28)的外侧。

11.根据权利要求9或10所述的电机，其还包括

转子(23)，其布置在所述定子(22)的内侧，以便形成气隙(24)，其中，径向最外侧部比所述气隙(24)进一步径向向外地位于所述第一引导元件(5)的自由端。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的电机，其还包括

冷却剂供给件(29)，所述冷却剂供给件(29)用以下方式设置：冷却流体被引入至所述第一引导元件(5)，以便在所述外周方向上围绕所述第一引导元件流动。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的电机，其中

所述引导装置(1)固定至所述电机(21)的端板(26)处。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的电机，其中

所述定子绕组(27)形成为发夹形绕组。

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