CN112311151A - 车辆的具有冷却流体供应装置的电动机器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车辆的电动机器，该电动机器具有位于壳体(2)中的定子(1)以及藉由转子轴(22)可旋转地支承在该壳体(2)中的转子(3)，其中设有冷却流体供应装置，该冷却流体供应装置向该转子(3)的闭合的冷却流体回路(7)供应冷却流体，其中设置在该壳体(2)的外部的冷却流体供应装置与该转子(3)的冷却流体回路(7)之间设有用于进行冷却流体引导的、至少双通道的回转接头。

Description

车辆的具有冷却流体供应装置的电动机器

技术领域

本发明涉及一种车辆的电动机器，该电动机器具有位于壳体中的定子以及藉由转子轴而可旋转地支承在壳体中的转子，其中设有冷却流体供应装置，该冷却流体供应装置向转子的闭合的冷却流体回路供应冷却流体。

背景技术

从车辆技术已知的是，电动机器的功率及其使用寿命显著地受由于产生的废热而升高的运行温度影响。因此，对于使电动机器最佳地运行而言至关重要的是，尽可能高效地将产生的热量从电动机器的壳体中导出。为此，提出一种冷却回路的对应的冷却流体供应装置。

从文献WO 87 037 48 A1已知一种用于电动机器的转子的冷却装置。在该电动机器中藉由冷却流体供应装置向转子的空心轴供应冷却流体，以便导出热量。

然而已表明的是：在如下情况下可以显著地更好地导出热量，即，旋转的转子设有闭合的冷却流体回路，以便能够最佳地导出绕组头的转子的热量和定子的热量。然而，将冷却流体从壳体运送到旋转的转子中是结构复杂的并且昂贵的。

发明内容

本发明所基于的目的在于，提出一种具有冷却剂供应装置的电动机器，该冷却剂供应装置能够在壳体的内部实现特别高效且成本有效的冷却。

根据本发明，这个目的通过专利权利要求1的特征来实现。有利的且要求保护的改进方案自从属权利要求和说明书以及附图中得出。

因此，提出一种车辆的电动机器，所述电动机器具有位于壳体中的定子以及藉由转子轴可旋转地支承在所述壳体中的转子，其中设有冷却流体供应装置，所述冷却流体供应装置向闭合的冷却流体回路供应冷却流体。为了实现尽可能最佳的冷却，提出的是：设置在壳体的外部的冷却流体供应装置和与转子相连接的冷却流体回路之间设有用于进行冷却流体引导或冷却流体运送的、至少双通道的回转接头。

通过与转子和转子轴相连接的冷却流体回路的冷却流体供应，冷却流体几乎被引导经过转子，以便能够最佳地导出转子的、转子轴的、定子的绕组头的、定子自身的以及其他构件的热量。通过使用双通道的回转接头，冷却流体从外部经过壳体被引导到转子的或转子轴的冷却流体回路中。通过提供双通道的回转接头，以结构简单且成本高效的方式实现单独地从冷却流体流入口和冷却流体流出口引导冷却流体。

在本发明的范围内，回转接头优选地由朝向壳体的第一分配器套管和与转子防旋转地连接的第二分配器套管实现，其中第一分配器套管至少有区段轴向地在第二分配器套管的内部延伸或者被布置在这个第二分配器套管中。以这种方式，结构简单地仅通过两个构件来实现用于冷却流体的回转接头。冷却流体经过由两个分配器套管形成的轮廓、经过壳体到达通向转子的冷却流体回路的内部空间中，并且随后再次经过单独的轮廓从壳体返回至冷却流体供应装置。

与回转接头的结构上的实施变体无关地，在第一分配器套管的外周与第二分配器套管的内周之间设有用于冷却流体回路的流体导入装置，同时设有穿过第一分配器套管的中央的轴向孔作为用于冷却流体供应装置的冷却流体导出装置。因此，通过所设置的回转接头来实现单独地导入并且导出冷却流体。

在本发明的第一实施变体中例如可以提出的是，所述第一分配器套管与所述壳体相连接。第一分配器套管例如可以被压入到壳体中，优选被压入到壳体的轴承盖中。同样成本有效且结构简单的其他固定方式也是可行的。因此，设有静止地布置的第一分配器套管，该第一分配器套管在轴向上有区段被引入到第二分配器套管的内部，从而确保旋转的第二分配器套管与位置固定的第一分配器套管之间的密封。为了在壳体侧进行密封，有利地仅需要一个密封件。

在使用与壳体固定的或静止的第一分配器套管的情况下，冷却流体供应装置的流入口以位置固定的方式被指配给第一分配器套管的所朝向的端部，从而使得冷却流体供应装置的流入口例如藉由第一分配器套管的外周上的合适的间隙部(Freistellung)与第一分配器套管中的冷却流体引导装置在流动意义上连接。作为间隙部可以使用平面的或平坦的或还另外地成形的间隙部。

间隙部与第一套管的在周向上所提供的间隙空间在流动意义上连接，以使流入的冷却流体可以朝向第二分配器套管的方向流动。例如可以提供有环形地或类似地成形的间隙空间作为间隙空间。间隙空间与第二分配器套管的第一径向孔处于流动连接，从而使得冷却流体可以流动经过转动的第二分配器套管的第一径向孔，以便能够藉由第二分配器套管的外周上的第一平面间隙部被输送给转子的冷却流体回路的流入口。

在流过转子和转子轴的内部的或表面上的冷却流体回路之后，冷却流体被引导返回至双通道的回转接头，其中冷却流体回路的流出口被指配给第二分配器套管的外周上的第二间隙部，该第二间隙部与第二分配器套管的第二径向孔在流动意义上连接，从而使得流体被输送到静止的第一分配器套管的中央的轴向孔中，以便最后能够从第一分配器套管的径向孔被输送至壳体侧的冷却流体供应装置的流出口。为了确保将与静止地布置的第一分配器套管相连接的第二分配器套管中的冷却流体的流入口和流出口分开，提出的是：第二分配器套管的第一径向孔和第二分配器套管的第二径向孔是在轴向上彼此偏置地布置的。同样为了将壳体侧的冷却流体供应装置的流入口和流出口分开，在第一分配器套管上提出的是：第一分配器套管的朝向壳体的端部处的间隙部和径向孔是在周向上彼此偏置地布置的。

本发明的第二实施变体提出，在所提出的回转接头中第一分配器套管与第二分配器套管相连接。在这个第二实施方案中，通过使第二分配器套管防旋转地与转子相连接，第一分配器套管同样如第二分配器套管一样以随转子轴旋转的方式支承在壳体中。因此，在壳体侧的冷却流体供应装置的流入口或流出口之间进行旋转运输时，在旋转的第一分配器套管的所朝向的端部处设有对应的轮廓。

作为结构特别简单的轮廓，在冷却流体供应装置的流入口处在所朝向的端部中设有在外周上提供的间隙空间，优选环形的间隙空间。由此，经过静止的、与壳体固定的流入口，冷却流体可以流入旋转的第一分配器套管的环形的间隙空间中。环形的间隙空间与第一分配器套管的外周上的平面间隙部在流动意义上连接，从而使得继续朝向第二分配器套管的方向引导所流入的冷却流体，该第二分配器套管与该第一分配器套管固定、优选压紧。

第一分配器套管的周向上的平面间隙部被指配给第二分配器套管的第一径向孔。因为第一分配器套管和第二分配器套管防旋转地相互连接，所以冷却流体可以从平面间隙部经过第一径向孔被引导进入第二分配器套管的外周上的第一平面间隙部直至转子的冷却流体回路的流入通道。

在流过了冷却流体回路之后，冷却流体被引导返回至冷却流体回路的流出通道，该流出通道被指配给第二分配器套管的外周上的第二平面间隙部，该第二平面间隙部进而与第二分配器套管的第二径向孔在流动意义上连接。第二分配器套管的第二径向孔与第一分配器套管的径向孔重合地对准，该径向孔进而与第一分配器套管的中央的轴向孔在流动意义上连接以使冷却流体从第一分配器套管排出。

因为在第一分配器套管和第二分配器套管防旋转地相互连接的情况下无法实现相对运动，所以有利地第二分配器套管的第一径向孔和第二径向孔可以是在周向上相反地布置的。

本发明另外的优点在于，壳体侧的冷却流体供应装置的冷却流体流入通道和冷却流体流出通道布置在电动机器的轴向侧。这通过如下方式实现，即，冷却流体供应装置的流入通道和流出通道均被整合到壳体的轴承盖中。因此，实现闭合的冷却系统，该冷却系统具有用于冷却供应装置的流入通道和流出通道的液压连接。

附图说明

下面借助附图进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出电动机器的第一实施变体的局部剖视图，该电动机器具有回转接头，该回转接头用于在流动意义上连接壳体侧的冷却流体供应装置与转子的冷却流体回路；

图2以经改变的截面视角示出电动机器的另一截面视图；

图3示出根据在图1和图2中展示的电动机器的第一实施变体的、回转接头的静止的第一分配器套管的单独部件视图；

图4示出根据在图1和图2中展示的电动机器的第一实施变体的、回转接头的第二分配器套管的单独部件视图；

图5示出根据在图1和图2中展示的电动机器的第一实施变体的、在已组装状态下的第一分配器套管和第二分配器套管的剖视图；

图6示出电动机器的第二实施变体的局部视图，该电动机器具有回转接头，该回转接头用于在流动意义上连接壳体侧的冷却流体供应装置与转子的冷却流体回路；

图7以经改变的截面视角示出根据图6的另一截面视图；

图8示出根据在图6和图7中展示的电动机器的第二实施变体的、回转接头的第一分配器套管的单独部件视图；

图9示出根据在图6和图7中展示的电动机器的第二实施变体的、回转接头的第二分配器套管的单独部件视图；并且

图10示出根据在图6和图7中展示的电动机器的第二实施变体的、在已安装状态下的第一分配器套管和第二分配器套管的剖视图。

具体实施方式

在图1至图5中示例性地展示了车辆的根据本发明的电动机器的第一实施变体，该电动机器具有回转接头，该回转接头用于在流动意义上连接壳体侧的冷却流体供应装置与转子3的冷却流体回路7，而图6至图10示例性地展示了具有经改变的回转接头的电动机器的第二实施变体。

与相应的实施变体无关地，电动机器包括壳体2中的定子1和藉由转子轴22而可旋转地支承在壳体2中的转子3。静止的、与壳体固定的或在壳体侧的冷却流体供应装置藉由冷却流体流入通道4和冷却流体流出通道5以液压方式连接至壳体2的轴承盖6并且有利地被整合到该轴承盖中。

为了供应冷却流体，设置在壳体的外部的冷却流体供应装置和与转子轴22及转子3相连接的冷却流体回路7之间设有用于冷却流体的双通道的回转接头。作为冷却流体，可以优选地使用水或水-乙二醇混合物或者还可以使用其他的流体(例如油)。转子轴22与电动机器的驱动轴23相连接以传输转矩。

借助双通道的回转接头实现单独的冷却流体导入和单独的冷却流体导出。回转接头包括第一分配器套管8、8A和第二分配器套管9、9A，其中第二分配器套管9、9A与转子3防旋转地相连接并且作为额外的功能可以用作用于电动机器的转速传感器的传感轮。

第一分配器套管8、8A面对壳体2的轴承盖6，其中第一分配器套管8、8A至少有区段轴向布置在旋转的第二分配器套管9、9A的内部。回转接头的第一分配器套管8、8A和第二分配器套管9、9A在已组装状态下形成用于进行冷却流体引导的冷却流体引导轮廓。在第一分配器套管8、8A的外周与第二分配器套管9、9A的内周之间设有用于冷却流体回路7的冷却流体导入装置，同时设有穿过第一分配器套管8、8A的中央的轴向孔18、18A作为用于冷却流体供应装置的冷却流体导出装置。

在根据本发明的电动机器的第一实施变体的范围内，在回转接头中提出的是，第一分配器套管8与壳体2以位置固定的方式相连接。因此，第一分配器套管8是静止地布置的，而第二分配器套管9以随转子轴22和转子3可旋转的方式支承在壳体2中。在安装状态下，第一分配器套管8密封地、轴向地布置在第二分配器套管9的内部。

为了在第一实施变体的范围内借助回转接头在电动机器中实现冷却流体引导，提出的是：第一分配器套管8在朝向壳体2或朝向轴承盖6的端部处具有处于外周上的平面间隙部10以使来自冷却流体供应装置的流入通道4的冷却流体进入。静止的第一分配器套管8被密封地压入到壳体2的轴承盖6中。从图1和图2中通过箭头示出旋转运输的冷却流体路线。

平面间隙部10藉由第一分配器套管8的外周上的环形的间隙空间11与第二分配器套管9的第一径向孔12在流动意义上连接。第一径向孔12藉由第二分配器套管9的外周上的第一平面间隙部13与转子3的冷却流体回路7的流入通道14在流动意义上连接。因此，经导入的冷却流体可以流动经过转子3或者沿着转子3和转子轴22的外壳区域流动，以便对应地导出电动机器的转子3的和周围构件的热量。

转子3的冷却流体回路7的流出通道15藉由第二分配器套管9的外周上的第二平面间隙部16与第二分配器套管9的第二径向孔17在流动意义上连接。第二径向孔17与第一分配器套管8的中央的轴向孔18在流动意义上连接。第一分配器套管8的中央的轴向孔18进而与径向孔19在流动意义上连接，以使冷却流体从第一分配器套管8排出。为此，第一分配器套管8的径向孔19例如藉由液压连接而与轴承盖6中的冷却流体供应装置的流出通道5相连接。

尤其从这两个已组装的分配器套管8、9的根据图3和图4的单独部件视图和根据图5的剖视图中可以看到各个构件的结构上的构造。

图3例如示出第一分配器套管8的单独部件视图，其中第一分配器套管8的平面间隙部10和径向孔19是在第一分配器套管8的周向上彼此偏置地布置的。以这种方式确保将冷却流体的流入口和流出口分开。间隙部10与第一分配器套管8的外周上的环形的间隙空间11在流动意义上连接。为了在第一分配器套管8的朝向转子3的端部处限制环形的间隙空间11，在第一分配器套管8上设有隔片或增大的直径范围20。此外，布置在中央的轴向孔18与径向孔19在第一分配器套管8的朝向轴承盖6的端部处在流动意义上连接，在图3中可以看到该端部。

在图4中展示了第二分配器套管9的单独部件视图，该第二分配器套管在安装状态下将第一分配器套管8轴向地接纳在其中，这例如在图5中展示。第二分配器套管9在外周上具有第一平面间隙部13，该第一平面间隙部与在图2中展示的、转子3的冷却流体回路7的流入通道14在流动意义上连接。在第一间隙部13的朝向轴承盖6的端部处存在第一径向孔12，该第一径向孔与第一分配器套管8的在内部布置的环形的间隙空间11在流动意义上连接。尤其从根据图5的图示可以看到，第二分配器套管9的第一径向孔12和第二径向孔17是在轴向上彼此偏置地布置的。这是必要的，以便通过中央的轴向孔18来将冷却流体的流出口与冷却流体的流入口分开。

在图6至图10中示例性地展示了根据本发明的电动机器的第二实施变体，该电动机器具有经改变的回转接头。在第二实施变体中，第一分配器套管8A与第二分配器套管9A防旋转地连接或压紧。这意味着第一分配器套管8A和第二分配器套管9A随着转子轴22和转子3一起转动。因此，共同藉由密封圈21来相对于轴承盖6的壳体2对这两个分配器套管8A、9A进行密封。这在图6和图7中示出。此外，从图6和图7中通过箭头示出通过旋转运输冷却流体路线。

轴承盖6上的冷却流体供应装置的流入通道4借助第一分配器套管8A的外周上的环形的间隙空间11A被设置在第一分配器套管8A的朝向轴承盖6的端部处。第一分配器套管8A的环形的间隙空间11A藉由第一分配器套管8A的外周上的平面间隙部10A与第二分配器套管9A的第一径向孔12A在流动意义上连接。第二分配器套管9A的第一径向孔12A藉由第二分配器套管9A的外周上的第一平面间隙部13A与转子3的冷却流体回路7的流入通道14在流动意义上连接。在流过了冷却流体回路7之后，冷却流体到达冷却流体回路7的流出通道15，该流出通道藉由第二分配器套管9A的外周上的第二平面间隙部16A与第二分配器套管9A的第二径向孔17A在流动意义上连接。第二分配器套管9A的第二径向孔17A藉由第一分配器套管8A的径向孔19A与第一分配器套管8A的中央的轴向孔18A在流动意义上连接以使冷却流体从第一分配器套管8A排出。

在图8中展示了根据第二实施变体的第一分配器套管8A的单独图示。从这个视图中，可以在第一分配器套管8A的朝向轴承盖6的端部的外周上看到朝向轴承盖6的冷却流体供应装置的流入通道4的环形的间隙空间11A。第一分配器套管8A的环形的间隙空间11A与第一分配器套管8A的朝向转子3的端部的外周上的平面间隙部10A相连接。此外，在分配器套管8A的周向上的相反侧，可以看到第一分配器套管8A的用于排出冷却流体的径向孔19A，该径向孔与第一分配器套管8A的同样展示的轴向孔18A在流动意义上连接。

在图9中展示了在第二实施变体的范围内的第二分配器套管9A。从这个图示中，可以看到第二分配器套管9A的外周上的第一平面间隙部13A，该第一平面间隙部被指配给第二分配器套管9A的第一径向孔12A。冷却流体从第二分配器套管9A的第一径向孔12A排出到第二分配器套管9A的第一平面间隙部13A，以便被输送到转子3的冷却流体回路7的流入通道14中。

从根据图10的图示中(该图示示出第一分配器套管8A和第二分配器套管9A的安装状态)可以看到，第二分配器套管9A的第一径向孔12A和第二分配器套管9A的第二径向孔17A是在第二分配器套管9A的周向上相反地布置的。此外，第二分配器套管9A的第一平面间隙部13A和第二分配器套管9A的第二平面间隙部16A也是在第二分配器套管9A的周向上相反地布置的。以这种方式将冷却流体的流入口和流出口分开。

附图标记清单

1 定子

2 壳体

3 转子

4 冷却流体供应装置的流入通道

5 冷却流体供应装置的流出通道

6 轴承盖

7 冷却流体回路

8，8A 第一分配器套管

9，9A 第二分配器套管

10，10A 第一分配器套管的平面间隙部

11，11A 环形的间隙空间

12，12A 第二分配器套管的第一径向孔

13，13A 第二分配器套管的第一平面间隙部

14 冷却流体回路的流入通道

15 冷却流体回路的流出通道

16 第二平面间隙部

17，17A 第二径向孔

18，18A 轴向孔

19，19A 径向孔

20 直径范围

21 密封圈

22 转子轴

23 电动机器的驱动轴

Claims (13)

1.一种车辆的电动机器，所述电动机器具有位于壳体(2)中的定子(1)以及藉由转子轴(22)而可旋转地支承在所述壳体(2)中的转子(3)，其中设有冷却流体供应装置，所述冷却流体供应装置向所述转子(3)的闭合的冷却流体回路(7)供应冷却流体，其特征在于，设置在所述壳体(2)的外部的所述冷却流体供应装置与所述转子(3)的冷却流体回路(7)之间设有用于进行冷却流体引导的、至少双通道的回转接头。

2.根据权利要求1所述的电动机器，其特征在于，所述回转接头是由朝向所述壳体(2)的第一分配器套管(8，8A)和与所述转子(3)防旋转地连接的第二分配器套管(9，9A)实现的，其中所述第一分配器套管(8，8A)至少有区段轴向地延伸在所述第二分配器套管(9，9A)的内部。

3.根据权利要求2所述的电动机器，其特征在于，在所述第一分配器套管(8，8A)的外周与所述第二分配器套管(9，9A)的内周之间设有用于所述冷却流体回路(7)的冷却流体导入装置，并且设有穿过所述第一分配器套管(8，8A)的中央的轴向孔(18，18A)作为用于冷却流体供应装置的冷却流体导出装置。

4.根据权利要求2或3所述的电动机器，其特征在于，所述第一分配器套管(8)与所述壳体(2)相连接。

5.根据权利要求4所述的电动机器，其特征在于，所述第一分配器套管(8)在朝向所述壳体(2)的端部处具有在外周上的平面间隙部(10)以使来自所述冷却流体供应装置的冷却流体进入，其中所述平面间隙部(10)藉由所述第一分配器套管(8)的外周上的环形的间隙空间(11)与所述第二分配器套管(9)的第一径向孔(12)在流动意义上连接，并且其中所述第二分配器套管(9)的第一径向孔(12)藉由所述第二分配器套管(9)的外周上的第一平面间隙部(13)与所述冷却流体回路(7)的流入通道(14)在流动意义上连接。

6.根据权利要求4所述的电动机器，其特征在于，所述冷却流体回路(7)的流出通道(15)藉由所述第二分配器套管(9)的外周上的第二平面间隙部(16)与所述第二分配器套管(9)的第二径向孔(17)在流动意义上连接，其中所述第二径向孔(17)与所述第一分配器套管(8)的中央的轴向孔(18)在流动意义上连接，并且其中所述第一分配器套管(8)的轴向孔(18)与径向孔(19)在流动意义上连接以使所述冷却流体从第一分配器套管(8)排出。

7.根据权利要求5或6所述的电动机器，其特征在于，所述第一分配器套管(8)的间隙部(10)和所述第一分配器套管(8)的径向孔(19)是在所述第一分配器套管(8)的周向上彼此偏置地布置的。

8.根据权利要求5或6所述的电动机器，其特征在于，所述第二分配器套管(9)的第一径向孔(12)和所述第二分配器套管(9)的第二径向孔(17)是在轴向上彼此偏置地布置的。

9.根据权利要求2或3所述的电动机器，其特征在于，所述第一分配器套管(8A)与所述第二分配器套管(9A)相连接。

10.根据权利要求9所述的电动机器，其特征在于，所述第一分配器套管(8A)在朝向所述壳体(2)的端部处具有在外周上的环形的间隙空间(11A)以使来自所述冷却流体供应装置的冷却流体进入，其中在所述第一分配器套管(8A)的外周上的所述环形的间隙空间(11A)藉由所述第一分配器套管(8A)的外周上的平面间隙部(10A)与所述第二分配器套管(9A)的第一径向孔(12A)在流动意义上连接，并且其中所述第一径向孔(12A)藉由所述第二分配器套管(9A)的外周上的第一平面间隙部(13A)与所述转子(3)的冷却流体回路的(7)的流入通道(14)在流动意义上连接。

11.根据权利要求9所述的电动机器，其特征在于，所述转子(3)的冷却流体回路(7)的流出通道(15)藉由所述第二分配器套管(9A)的外周上的第二平面间隙部(16)与所述第二分配器套管(9A)的第二径向孔(17A)在流动意义上连接，其中所述第二分配器套管(9A)的第二径向孔(17A)藉由所述第一分配器套管(8A)的径向孔(19A)与所述第一分配器套管(8A)的中央的轴向孔(18A)在流动意义上连接以使所述冷却流体从所述第一分配器套管(8A)排出。

12.根据权利要求10或11所述的电动机器，其特征在于，所述第二分配器套管(9A)的第一径向孔(12A)和所述第二分配器套管(9A)的第二径向孔(17A)是在所述第二分配器套管(9A)的周向上相反地布置的。

13.根据前述权利要求5或6所述的电动机器，其特征在于，所述冷却流体供应装置的流入通道(4)和所述冷却流体供应装置的流出通道(5)被整合到所述壳体(2)的轴承盖(6)中。

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