CN112186972A - 用于机动车辆的动力传动系以及机动车辆 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于机动车辆(100)的动力传动系(1)，该动力传动系具有：‑电动机器(2)，该电动机器具有转子(3)和定子(4)以及布置在该转子(3)与该定子(4)之间的气隙(5)，‑变速器(6)，‑冷却回路(7)，该冷却回路用于引导冷却剂经过该电动机器(2)和该变速器(6)，其中该冷却剂被提供用于对该变速器(6)进行润滑和冷却并且用于对该定子(4)的电气线路进行直接冷却，其中该冷却回路(7)被设置成使得该冷却剂不到达该气隙(5)中。还提出一种机动车辆(100)，其中该机动车辆(100)具有根据本发明的动力传动系(1)。

Description

用于机动车辆的动力传动系以及机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的具有被直接冷却的电动机器和变速器的动力传动系以及一种机动车辆。
背景技术
具有电动机器的动力传动系可持续获得的功率大多数情况下受电动机器的热学界限限制。除了构造部件的耐热性，对电动机器的冷却也起到至关重要的作用。从现有技术中已知借助于液体冷却来排出热量。为此，电动机器的壳体包含冷却几何形状，液态的冷却剂流经该冷却几何形状。在机器中产生的热量借助于热传导和对流被排出到冷却剂中。
电动机器的定子的绕组头通常是最热的构件并且因此是限制功率的构件。因此首先在绕组头附近进行直接冷却，即以冷却剂冲刷。替代于此或附加于此，可以引导冷却剂直接经过定子凹槽，定子的绕组的电导体沿电动机器的轴向方向布置在这些定子凹槽中。然而如果冷却剂到达定子与转子之间的气隙，则会在电动机器中产生高的摩擦损耗。
除了电动机器，机动车辆的动力传动系通常具有至少一个变速器，该变速器必须被润滑并且可能同样必须被冷却。使用冷却剂和额外的润滑剂来操作动力传动系是不经济的，造成不必要的重量并且需要许多结构空间。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种动力传动系，该动力传动系不具有现有技术的上述缺点，而是相比于现有技术是明显改进的。
这个目的通过用于机动车辆的动力传动系实现，该动力传动系具有：
-电动机器，该电动机器具有转子和定子以及布置在该转子与该定子之间的气隙，
-变速器，
-冷却回路，该冷却回路用于引导冷却剂经过该电动机器和该变速器，
其中该冷却剂被提供用于对该变速器进行润滑和冷却并且用于对该定子的电气线路进行直接冷却，其中该冷却回路被设置成使得该冷却剂不到达该气隙中。
根据本发明的动力传动系使得能够既对电动机器也对变速器进行冷却，并且对变速器进行润滑而可能无需额外的润滑剂。如果使用相同的介质来进行冷却和润滑，那么可以减少车辆中介质的数量。这可以实现更低的采购价格以及更低的失效倾向性以及在生产车辆时和在维修情况下的更低的耗费。此外，可以获得对根据本发明的动力传动系的单独部件的最佳冷却。按需调温例如通过以下方式实现：在冷启动时可以直接使用电动机器的损耗功率而不必使用其他的辅助手段(如加热器)来使变速器变热。因此显著提高了冷启动时的变速器效率。
对电动机器的冷却是非常有效的，因为对电动机器的冷却被设计为直接冷却。由于即使在对定子进行冷却的情况下也没有冷却剂到达气隙，因此定子与转子之间的摩擦是最小的。没有由于牵引损耗(如在电动机器湿运行的概念中)产生任何缺点。
优选地，冷却回路具有用于泵送冷却剂的泵。可设想的是，冷却回路具有用于过滤冷却剂的过滤器。
本发明的有利设计方案和改进方案可以自以下优选实施方式以及从参考附图的说明中得出。
根据本发明的一个优选实施方式提出，该定子的定子凹槽借助密封管以流体密封的方式与转子室分离，该转子布置在该转子室中。这可以以有利的方式实现对气隙的可靠密封并且因此防止冷却剂到达气隙。可设想的是，密封管由纤维增强的塑料实施而成。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该密封管被层压到该电动机器中，或者该密封管被插入到该电动机器中。层压入密封管可以实现密封管与定子气隙侧的壁部的非常好的几何适配，并且有助于使转子与定子之间的间隔保持较小，这提高了电动机器的功率。插入经预先生产的密封管是更成本有效的，并且可以与生产电动机器分开地进行。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，这些定子凹槽是该冷却回路的一部分。这可以实现对定子的绕组的电导体的直接冷却。如果定子凹槽被冷却剂流经，则冷却剂因此绕电导体流动并且直接地且非常高效地对这些电导体进行冷却。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该冷却剂是油。这可以实现对变速器的极佳的润滑。优选地，油是低黏度的。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该冷却剂是介电的。由此以有利的方式使得直接冷却是可以容易实现的，即通过将冷却剂直接施加在待冷却的物体上来进行冷却。因此避免了短路。替代性地或额外地可以实现，使被直接冷却的传导电流的部件绝缘。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该冷却回路被配置成用于对该转子进行冷却。这可以实现耗费较低地对转子进行冷却。可设想的是，为了对转子进行冷却，将冷却剂以与定子并行的方式引入转子中。为此可设想的是，冷却回路的经过转子的部分与冷却回路的经过定子的部分相比是被节流的，即流经转子的冷却剂少于流经定子的冷却剂。然而还可设想的是，冷却剂相继流经转子和定子。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该冷却回路具有用于将热量从该冷却剂传递至另一种介质的热传递器。可设想的是，热传递器是热交换器。还可设想的是，热传递器是冷却器。另一种介质例如可以是环境空气。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该动力传动系具有另一个冷却回路，其中该另一个冷却回路被配置成用于以另一种冷却剂来对该动力传动系的电池进行冷却，其中优选地，该热传递器被配置成用于将热量从该冷却剂传递至该另一种冷却剂。因此有利地可以实现，以具有不同温度水平的冷却回路来对动力传动系的产生不一样多的热量的部分进行冷却。例如可设想的是，另一个冷却回路在动力传动系运行时所具有的温度水平低于该冷却回路。可设想的是，另一种冷却剂是水-乙二醇混合物。此外可设想的是，另一个冷却回路具有用于泵送另一种冷却剂的另一个泵、和/或用于过滤另一种冷却剂的另一个过滤器、和/或用于将另一种冷却剂的热量传递至另一种介质(尤其是环境空气)的另一个热传递器。
根据本发明的另一个优选实施方式提出，该动力传动系具有功率电子系统，其中该动力传动系被配置成使得该功率电子系统至少部分地被以该冷却剂直接冷却和/或该功率电子系统至少部分地被以该另一种冷却剂冷却，其中该功率电子系统优选具有冷却板，其中该另一个冷却回路被配置成用于使得该另一种冷却剂绕该冷却板流动，并且其中该冷却回路被配置成用于使得该冷却剂绕该功率电子系统的中间电路电容器、和/或该功率电子系统的电开关元件、和/或该功率电子系统的一个或多个汇流排而流动。这可以实现：对功率电子系统的必须从中排出不一样多的热量的部件进行独立的冷却。这尤其可以实现：与对温度不敏感的部件相比，功率电子系统的产生很多热量和/或对温度非常敏感的部件可以以具有更低温度水平的冷却回路来进行冷却。
为了实现开篇所述的目的，本发明的另一个主题是一种电动机器，该电动机器具有根据本发明的定子。
为了实现开篇所述的目的，本发明的另一个主题是一种机动车辆，该机动车辆具有根据本发明的动力传动系。
之前公开的所有细节、特征和优点既涉及根据本发明的动力传动系、也涉及根据本发明的机动车辆。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点将从附图以及下文根据附图对优选实施方式的说明中得出。这些附图在此仅展示本发明的示例性实施方式，而不限制发明构思。
图1示意性地展示根据本发明的第一示例性实施方式的动力传动系。
图2示意性地展示根据本发明的第二示例性实施方式的动力传动系。
图3示意性地展示根据本发明的第三示例性实施方式的动力传动系。
图4示意性地展示根据本发明的一个示例性实施方式的机动车辆。
在这些不同的附图中，相同的部分始终带有相同的附图标记并且因此一般也相应地命名或提及仅一次。
具体实施方式
在图1中示意性地示出根据本发明的一个示例性实施方式的动力传动系1。动力传动系1具有带有定子4和转子3的电动机器2。在定子4的定子凹槽40中布置有(未展示的)电导体，这些电导体构成定子4的绕组。动力传动系1还具有变速器6。电动机器2(尤其是其定子4)和变速器6在动力传动系1运行时变热并且必须被冷却。此外需要对变速器6进行润滑。为了保证高效的冷却，定子4和变速器6由在冷却回路7中循环的冷却剂直接冷却。直接冷却，即将流体冷却剂直接施加给待冷却的部件，是特别高效的。冷却剂在此除了冷却外还用于对变速器6进行润滑。为此冷却剂被实施为变速器油。为了实现对定子4和尤其在定子凹槽40中延伸的电导体的直接冷却，冷却剂是介电的，即不导电的。为了对定子4进行冷却，冷却剂被直接泵送经过定子凹槽40。定子凹槽40因此是冷却回路7的一部分。冷却回路7还具有用于过滤冷却剂的过滤器21和用于泵送冷却剂的泵22。
为了实现电动机器2的高效率，重要的是，避免电动机器2运行时的摩擦。因为冷却剂进入布置在定子4与转子3之间的气隙5中必然会导致摩擦，因此将由纤维增强的塑料制成的密封管31层压到电动机器2中。密封管31使定子4和尤其定子凹槽40以流体密封的方式相对于转子室并且尤其相对于气隙5密封。因此气隙5保持没有冷却剂。
为了对动力传动系1的电池8进行冷却，动力传动系具有另一个冷却回路7’。另一种冷却剂(在此为水-乙二醇混合物)被泵送经过另一个冷却回路7’。因为另一种冷却剂因此是导电的，所以电池8仅被间接冷却。热传递器9可以实现将热量从冷却回路7的冷却剂传递至另一个冷却回路7’的另一种冷却剂。为此在动力传动系1运行时，另一个冷却回路7’被调节到比冷却回路7更低的温度水平。借助于阀V1，冷却剂可以经由旁路B被引导绕过热传递器9。另一个冷却回路的另一个热传递器9’可以实现将热量从另一种冷却剂传递至另一种介质(例如环境空气)。
此外，动力传动系1具有功率电子系统10。功率电子系统藉由冷却板11被间接冷却。
在图2中示意性地示出根据本发明的第二示例性实施方式的动力传动系1。在此示出的动力传动系1与在图1中示出的动力传动系1的不同之处在于：转子3同样被冷却剂流经并且因此被冷却，并且功率电子系统10既由冷却回路7冷却，也由另一个冷却回路7’冷却。
定子4和转子3被布置在冷却回路7中，从而使得冷却剂相互并行地流经这两者。在此，可逐渐调整的另一个阀V2调节定子4的冷却剂流通量与转子3的冷却剂流通量的比值，从而使得该比值为待排出的热量的比值。因为在动力传动系1运行时定子4的待排出的热量通常明显大于转子3的待排出的热量，因此经过定子4的冷却剂流通量大于经过转子3的冷却剂流通量。
功率电子系统10具有不同的部件，这些部件释放不一样多的热量。释放热量多的部件例如为汇流排或开关元件。这些部件在此处展示的实施方式中由冷却回路7的冷却剂直接冷却。功率电子系统10的其他部件释放较少的热量。这些其他部件藉由冷却板11被间接冷却，使得另一个冷却回路7’的另一种冷却剂绕该冷却板流动。
在图3中示意性地示出根据本发明的第三示例性实施方式的动力传动系1。在此示出的动力传动系1与在图1中示出的动力传动系1的不同之处在于：转子3同样被冷却剂流经并且因此被冷却。冷却剂在此直接从变速器6流到转子3中。变速器6在此直接构成冷却剂储箱，如在图1和图2中展示的实施方式中也是如此。
图4示意性地展示根据本发明的一个示例性实施方式的机动车辆100，该机动车辆具有根据本发明的示例性实施方式的动力传动系1。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆(100)的动力传动系(1)，该动力传动系具有：
-电动机器(2)，该电动机器具有转子(3)和定子(4)以及布置在该转子(3)与该定子(4)之间的气隙(5)，
-变速器(6)，
-冷却回路(7)，该冷却回路用于引导冷却剂经过该电动机器(2)和该变速器(6)，
其中该冷却剂被提供用于对该变速器(6)进行润滑和冷却并且用于对该定子(4)的电气线路进行直接冷却，其中该冷却回路(7)被设置成使得该冷却剂不到达该气隙(5)中。
2.根据权利要求1所述的动力传动系(1)，其中该定子(4)的定子凹槽(40)借助密封管(31)以流体密封的方式与转子室分离，该转子(3)布置在该转子室中。
3.根据权利要求2所述的动力传动系(1)，其中该密封管(31)被层压到该电动机器(2)中，或者其中该密封管(31)被插入到该电动机器(2)中。
4.根据权利要求2或3之一所述的动力传动系(1)，其中这些定子凹槽(40)是该冷却回路(7)的一部分。
5.根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)，其中该冷却剂是油。
6.根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)，其中该冷却剂是介电的。
7.根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)，其中该冷却回路(7)被配置成用于对该转子(3)进行冷却。
8.根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)，其中该冷却回路(7)具有用于将热量从该冷却剂传递至另一种介质的热传递器(9)。
9.根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)，其中该动力传动系具有另一个冷却回路(7’)，其中该另一个冷却回路(7’)被配置成用于以另一种冷却剂来对该动力传动系(1)的电池(8)进行冷却，其中优选地，该热传递器(9)被配置成用于将热量从该冷却剂传递至该另一种冷却剂。
10.根据权利要求9所述的动力传动系(1)，其中该动力传动系(1)具有功率电子系统(10)，其中该动力传动系(1)被配置成使得该功率电子系统(10)至少部分地被以该冷却剂直接冷却和/或该功率电子系统(10)至少部分地被以该另一种冷却剂冷却，其中该功率电子系统(10)优选具有冷却板(11)，其中该另一个冷却回路(7’)被配置成用于使得该另一种冷却剂绕该冷却板(11)流动，并且其中该冷却回路(7)被配置成用于使得该冷却剂绕该功率电子系统(10)的中间电路电容器、和/或该功率电子系统(10)的电开关元件、和/或该功率电子系统(10)的一个或多个汇流排而流动。
11.一种机动车辆(100)，该机动车辆具有根据前述权利要求之一所述的动力传动系(1)。
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