CN112534688A - 具有与电机及其电控和电力装置共用的冷却回路的轴向磁通电机或电磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(M)或轴向磁通电磁发电机，其具有安装在壳体(1)中的至少一个转子和至少一个定子，该壳体(1)在内部具有冷却流体回路并围绕电机(M)，并且仅允许转子驱动轴的端部从其伸出，该电机(M)或电磁发电机具有电控和电力装置(4)。该冷却回路具有冷却至少一个转子和一个定子以及电控和电力装置(4)的共用元件。

Description

具有与电机及其电控和电力装置共用的冷却回路的轴向磁通 电机或电磁发电机

技术领域和背景技术

本发明涉及具有与电机及其电控和电力装置共用的冷却回路的轴向磁通电机或电磁发电机。

本发明可有利地但不受限于应用于根据本发明的电机或发电机的特定特性有助于以转子高速旋转传送大功率的轴向磁通电磁电机。这种类型的电机可以用作例如全电动或混合动力车辆中的电磁电机。

有利地但不是限制性地，该电机或电磁发电机可包括由两个定子框定的至少一个转子，由此这些元件可以相互叠置，并且可以由同一轴上的至少一个气隙分开。

在高速应用中，为了提高系统的可靠性，需要使旋转部件，例如转子，具有很好的机械强度。还需要冷却电机的部件，特别是其转子或各转子以及定子或各定子。

已知电机可以通过冷却回路进行冷却，所述冷却回路使冷却流体(常常是以水为基础)在电机内部循环成为可能。

电机或发电机也与产生热量的电控和电力装置(因此必须常常冷却或通风)相关联。这需要有通风或特定的冷却回路，用于这些电力装置的电控，这增大电机的大小。

这些电控和电力装置也可以放置在距电机和距发电机一定距离处，这就需要布线，并使组件更加复杂。当这些电控和电力装置定位成靠近电机或发电机时，它们会因电机而受热，并需要更高效的冷却系统，这会增加整个电机和相关联的电控和电力装置的价格。

US 2014232217A1被认为是最接近的现有技术，其描述了一种电机或电磁发电机，尽管它不是具有位于壳体(在内部具有冷却流体回路并围绕电机)中的至少一个转子和至少一个定子的轴向磁通机器，仅允许转子驱动轴的端部从其伸出。该电机或电磁发电机具有电控和电力装置。冷却回路具有共用元件，其一方面提供所述至少一个转子和一个定子的冷却，另一方面提供电控和电力装置的冷却。

发明内容

本文件中所描述的径向磁通电机的冷却系统不能在没有特定适配的情况下转换为轴向磁通电机。这两种类型的电机具有不同的技术特征并且受热不同，也不能以类似的方式处理。本发明解决的基本问题是设计轴向磁通电机或电磁发电机组件，其具有相关联的电控和电力装置，其能够确保防止组件发热，尤其是由于转子中的一个或多个以非常高的速度旋转引起的发热，以及由于定子或各定子中的焦耳效应引起的损耗，同时减小了大小。

为此目的，本发明涉及一种电机或电磁发电机，其具有位于壳体中的至少一个转子和至少一个定子，该壳体具有内部冷却流体回路并围绕电机，并且仅允许转子驱动轴的末端的一部分从其伸出，该电机或电磁发电机具有电控和电力装置，冷却回路具有共用元件，其一方面确保所述至少一个转子和一个定子的冷却，另一方面确保电控和电力装置的冷却，其特征在于，该电机或电磁发电机为轴向磁通机器，并且该共用元件为冷却环形状，该冷却环封闭流体输入环，该流体输入环在其内部中包含冷却回路，并且具有包括用于冷却流体的至少一个入口和一个出口的区段，该冷却环形成壳体的后部。技术效果是将电机或发电机的冷却装置与电控和电力装置的冷却装置结合，其体现了装置的经济性、成本降低以及为电机和电子装置组成的组件节省空间。该电控和电力装置靠近电机，并经由冷却流体回路从其冷却系统受益。

正是这种具有用于冷却流体的入口和出口的环形成冷却回路的主体部分，回路配备有有利地以螺旋方式或同心地缠绕在其内部中的盘管。

有利地是，机罩构成壳体的轴向延伸段，并且围绕并保护电机的电控和电力装置，壳体和机罩形成封闭组件，所述封闭组件在其内部中包含所述至少一个转子和一个定子以及电控和电力装置。机罩靠近壳体，紧固到壳体并包含电控和电力装置。因此，由电机或发电机以及电控和电力装置组成的组件更为紧凑，并且为其相关联的部件提供有效保护。

通过冷却环上的可拆卸紧固装置有利地固定机罩，该冷却环形成壳体的后部。

在机罩的安装位置中，机罩有利地至少部分地覆盖或靠近壳体上的冷却环，机罩被规则分布在机罩周围的周缘钻孔贯穿，用于机罩的紧固装置利用相应支架的一个支腿的自由末端穿过，每个支架的另一支腿的自由末端具有用于与冷却环紧固的装置。电控和电力装置有利地为印刷电路板的形式。

冷却流体回路的冷却环的一个面朝向电机的所述至少一个转子和一个定子，并且相反面接触抵靠电控和电力装置。

印刷电路板有利地具有接触抵靠冷却板的所述相反面的盘的形式，印刷电路板具有与冷却环类似的表面积或与冷却环相比小10％以下的表面积。由于冷却板和印刷电路板的表面积基本相等，因此由冷却板对印刷电路板的冷却是最佳的。

壳体的前部有利地具有前环，该前环和流体输入环具有相同直径，并且在它们之间围绕圆柱形部分，其直径小于前环和流体输入环的直径，前环和流体输入环紧固于彼此，并通过螺纹杆彼此保持一定距离，所述螺纹杆在前环和流体输入环之间纵向延伸，并且在前环和流体输入环的周缘附近规则隔开，每个螺纹杆的每个纵向末端的一部分穿过相应环。

前环、圆柱形部分、流体输入环和冷却环限定电机壳体的外部。

前环有利地组合有辅助冷却流体回路的一部分。这使得电机或发电机两侧的冷却成为可能。该辅助回路可独立于或连接到电子装置和电机或发电机共用的冷却回路。

前环有利地具有用于转子驱动轴穿过的中间凹槽。

电机或电磁发电机包括与两个定子相关联的至少一个转子。

附图说明

本发明的其他特征、目的和优点在下面的描述中更详细地说明，并参考附图，其以非限制性示例的方式被包括，其中：

-图1是根据本发明一个实施方式的电机壳体的透视图的示意图，该电机壳体包括容纳用于轴向磁通电磁机器的电控和电力装置的机罩，冷却回路集成到壳体中，并且共用于电机的机械和电子部件以及电控和电力装置，

-图2是根据图1所示的本发明的实施方式的轴向磁通电磁机器的分解图的示意图。

具体实施方式

这些图以示例的方式给出，并不限制本发明。它们构成示意性图，旨在促进对本发明的理解，并且不一定按比例绘制以说明实际应用。尤其是不同部分的尺寸并不能代表现实。

为了简化，严格地说，所谓的冷却回路是指冷却回路及其涂层或包裹物，例如，作为冷却回路主要部分的流体输入环以及冷却板。

参照图1和图2，本发明涉及一种轴向磁通电机M或电磁发电机，其具有安装在壳体1中的至少一个转子和至少一个定子。

壳体1具有内部冷却流体回路并围绕电机M，仅允许转子驱动轴的端部从其伸出。该电机M或电磁发电机还具有电控和电力装置4。

根据本发明，冷却回路具有共用部件3，其一方面提供所述至少一个转子和一个定子的冷却，另一方面提供电控和电力装置4的冷却。

附图显示了壳体1中冷却流体的入口2a和出口2b。冷却回路在壳体1内部。提供所述至少一个转子和一个定子以及电控和电力装置4的冷却的共用元件3可以是冷却板的形式，有利地是冷却盘的形式。

机罩10可构成壳体1的轴向延伸段，并围绕和保护电机M的电控和电力装置4。然后，该壳体1和机罩10形成封闭组件，所述封闭组件在其内部中包含所述至少一个转子和一个定子以及电控和电力装置4，其由共用冷却元件3分离。

该电控和电力装置4可以是印刷电路板4的形式，有利地形成盘。

如上所述，冷却流体回路可包括形成共用冷却元件的冷却板3。该冷却板3的一个面可以朝向电机M的所述至少一个转子和一个定子，并且相反面接触抵靠电控和电力装置4。

冷却流体回路可包括主体部分2，有利地以被称为流体输入的环的形式，容纳盘管，冷却板3封闭该流体输入环2。所述冷却板3可通过螺纹杆5附接主体部分2，有利地以流体输入环的形式。

支架7或具有两个彼此垂直的臂的L形件可以在臂的一个末端附接到机罩10，而在另一末端在冷却板3朝向电控和电力装置4的一面上在冷却板3这一面的周缘上附接到冷却板3。

紧固的实现可借助于固定螺钉或螺栓，其在与冷却板3相关联的情况下标记为8，在与机罩10相关联的情况下标记为6，在这种情况下，螺栓6可与位于机罩10外部的螺母9相关联。

为了简化，将参考标记7分配给单个支架，将与冷却板3相关联的单个螺栓标记为8，类似的，将与机罩10相关联的单个螺栓和螺母分别标记为6和9，尽管给定标记所指的部件也适用于附图中所示的所有类似部件。

印刷电路板4可以是与冷却板3的相反面(即冷却板3的转向机罩10内侧的面)面对面接触的盘的形式。尽管不限于此配置，但该印刷电路板4可具有与冷却板3类似的表面积或与冷却板3相比小10％以下的表面积，从而使冷却表面大。

冷却板3可以是冷却环的形式，并封闭流体进入环2，其作为冷却回路的主要部分。严格地来说，该流体输入环2可以在其内部中包含冷却回路，具有包含用于冷却流体的至少一个入口2a和一个出口2b的区段，该冷却流体有利地为液体，优选水基液体。

如上所述，对于冷却板3，冷却环3可形成壳体1的后部，通过可拆卸紧固装置6至9将机罩10固定在壳体1上，所述紧固装置采用支架7的形式以及螺钉或螺栓(当与冷却环3相关联时标记为8，当与机罩10相关联时标记为6，在这种情况下，与螺母9关联)固定。

在壳体1在机罩10上的组装位置中，机罩10可覆盖冷却环3。机罩10可以被规则分布在机罩10周围的周缘钻孔贯穿，以便于机罩10的紧固装置6利用相应支架7的一个支腿的一个自由末端穿过。

每个支架7的另一支腿的自由端可具有以紧固到冷却环3的紧固装置8，该紧固装置以固定螺钉或螺栓的形式。

壳体1的前部可具有前环12。在这种情况下，前环12和流体输入环2可具有相同的直径，并且在它们之间围绕着直径小于前环和流体输入环2的直径的圆柱形部分11。

前环12和流体输入环2紧固于彼此，并通过螺纹杆彼此间隔开，所述螺纹杆在前环12和流体输入环2之间纵向延伸，并且在前环12和流体输入环2的周缘附近规则间隔布置。

每个螺纹杆的每个纵向末端的一部分可以穿过相应前环12和流体输入环2，这些螺纹杆未在图中示出。

前环12可组合有辅助冷却流体回路的一部分。该辅助回路可连接或不连接到冷却流体回路，其朝向邻近机罩10的壳体1末端穿过流体输入环2。

前环12可具有用于转子驱动轴穿过的中间凹槽。

在本发明的一个优选但非限制性实施方式中，电机和/或电磁发电机可包括与两个定子相关联的至少一个转子。

壳体1内部冷却回路的冷却流体可以在散热器中冷却，该散热器位于离电机M或电磁机器一定距离处。对于电动或混合动力车辆，该散热器可以为位于汽车正面的高温或低温散热器。

散热器可用于冷却电子推进系统的其他元件(诸如与牵引电池相关联的热交换器或电机M外部的其他电子部件，诸如反向整流器)的冷却流体。它还可用于冷却流经热电机(在存在这种电机的情况下)的冷却流体。

Claims (11)

1.电机(M)或电磁发电机，其具有容纳在壳体(1)中的至少一个转子和至少一个定子，所述壳体(1)在内部具有冷却流体回路并围绕电机(M)，仅留下转子驱动轴的端部从其伸出，所述电机(M)或电磁发电机具有电控和电力装置(4)，所述冷却回路具有共用元件(3)，其一方面提供所述至少一个转子和一个定子的冷却，另一方面提供电控和电力装置(4)的冷却，其特征在于，电机(M)或电磁发电机是轴向磁通机器，并且共用元件(3)是冷却环的形式，所述冷却环封闭流体输入环(2)，所述流体输入环在其内部中包含冷却回路，并且具有包含用于冷却流体的至少一个入口(2a)和一个出口(2b)的区段，冷却环(3)形成壳体(1)的后部。

2.根据权利要求1所述的电机(M)，其中，机罩(10)构成壳体(1)的轴向延展段，围绕并保护电机(M)的电控和电力装置(4)，所述壳体(1)和机罩(10)形成封闭组件，所述封闭组件在其内部中包含所述至少一个转子和一个定子以及电控和电力装置(4)。

3.根据权利要求2所述的电机(M)，其中，机罩(10)通过可拆卸紧固装置(6至9)固定到形成壳体(1)的后部的冷却环(3)上。

4.根据前两项权利要求中任一项所述的电机(M)，其中，在壳体(1)在机罩(10)上的组装位置中，机罩(10)至少部分地覆盖或靠近冷却环(3)，所述机罩(10)被规则分布在机罩(10)周围的周缘钻孔贯穿，以便于机罩(10)的紧固装置(6)利用相应支架(7)的一个支腿的自由端穿过，每个支架(7)的另一个支腿的自由端具有用于与冷却环(3)紧固的装置(8)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电机(M)，其中，电控和电力装置(4)为印刷电路板形式。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电机(M)，其中，冷却流体回路的冷却环(3)的一个面朝向电机(M)的所述至少一个转子和一个定子，并且相反面接触抵靠电控和电力装置(4)。

7.根据权利要求5和6所述的电机(M)，其中，印刷电路板(4)是接触抵靠冷却环(3)的所述相反面的盘的形式，所述印刷电路板(4)具有与冷却环(3)类似或与冷却环(3)相比小10％以下的表面积。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电机(M)，其中，壳体(1)的前部具有前环(12)，所述前环(12)和流体输入环(2)具有相同的直径，并且在它们之间围绕着圆柱形部分(11)，其直径小于前环(11)和流体输入环(2)的直径，前环(11)和流体输入环(2)紧固于彼此，并通过螺纹杆彼此保持一定距离，所述螺纹杆在前环(11)和流体输入环(2)之间纵向延伸，并且在前环(11)和流体输入环(2)周缘附近规则隔开，每个螺纹杆的每个纵向端的一部分穿过相应环(12)。

9.一种电机，其中，前环(12)组合有辅助冷却流体回路的一部分。

10.根据前两项权利要求中任一项所述的电机(M)，其中，前环(12)具有用于转子驱动轴穿过的中间凹槽。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电机(M)，包括：与两个定子相关联的至少一个转子。

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