CN112653283A - 具有冷却功能的电机 - Google Patents

Abstract

对于具有所配属的功率电子器件（150）和马达壳体（105）的电机（100）而言，马达单元（110）布置在所述马达壳体中，在所述马达壳体（105）的端侧（107）上固定有冷却体（130），所述冷却体具有至少一条朝所述端侧（107）敞开的冷却通道（140），以便能够通过沿着所述端侧流动的冷却液体来冷却所述端侧（107），其中，所述冷却体（130）构成液体密封地与所述至少一条冷却通道（140）分开的容纳部（135），所述容纳部至少区段式地被所述至少一条冷却通道（140）包围，并且其中，所述容纳部（135）构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件（150）。

Description

具有冷却功能的电机

技术领域

本发明涉及一种电机，其具有所配属的功率电子器件和马达壳体，在所述马达壳体中布置有马达单元，其中，在所述马达壳体的端侧上固定有冷却体。此外，本发明还涉及一种相应的冷却体。

背景技术

由现有技术已知一种这样的电机，该电机具有所配属的功率电子器件和马达壳体，在所述马达壳体中布置有马达单元。在该电机中，对于所配属的功率电子器件和马达单元的冷却通过布置在马达壳体上的冷却体、尤其通过布置在马达壳体的端侧上的冷却体进行。为此，该冷却体具有液体密封的并且与马达壳体分开的冷却通道，通过该冷却通道将冷却液体导引通过所述冷却体。

发明内容

本发明涉及一种电机，其具有所配属的功率电子器件和马达壳体，在所述马达壳体中布置有马达单元。在马达壳体的端侧上固定有如下冷却体，该冷却体具有至少一条朝向端侧敞开的冷却通道，以便能够通过沿着该端侧流动的冷却液体实现对于端侧的冷却。冷却体构成液体密封地与至少一条冷却通道分开的容纳部，该容纳部至少区段式地被至少一条冷却通道包围。容纳部构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件。

通过冷却体的朝向端侧敞开的冷却通道，可以提供一种紧凑的电机，该电机有利地需要小的结构空间。在此，能够实现对于马达壳体的改进的冷却，因为流动通过冷却体的冷却液体直接与马达壳体的端侧接触。此外，通过使用端侧以朝向马达壳体液体密封的方式和方法来封闭冷却通道，能够节省用于构成冷却体的材料。

根据一种实施方式，至少一条冷却通道设有多个冷却套管（Kühlnippel）。

因此，能够进一步改善相应的、由冷却体实现的冷却功能。

优选地，至少一条冷却通道构成多个冷却槽。

因此，可以以简单的方式和方法增大由冷却通道形成的、用于冷却马达壳体的面。

优选地，多个冷却槽通过多条连接通道流体地相互连接。

因此，能够简单地并且不复杂地实现冷却液体在冷却通道中的相邻的冷却槽之间的继续导引。

多个冷却套管优选地布置在多个冷却槽中。

因此，能够进一步改善可通过冷却套管来实现的冷却。

优选地，多条连接通道具有多个偏转元件，以便能够将流动通过多条连接通道的冷却液体从多条连接通道偏转到多个冷却槽中。

因此，可以确保从连接通道流入到冷却槽中的冷却液体穿流冷却槽，以便增大通过冷却液体进行的相应冷却。

根据一种实施方式，冷却体具有用于能够将冷却液体导入到至少一条冷却通道中的入口开口以及至少一个用于实现冷却液体从至少一条冷却通道中流出的出口区域。至少一条冷却通道在入口开口与至少一个出口区域之间跨越至少180°的角度范围。

因此，能够以简单的方式和方法应用冷却体的相对大的角度范围以实现合适的冷却功能。

根据一种实施方式，冷却体液体密封地、尤其通过焊接与马达壳体连接。

因此，可以有利地省去使用附加的构件、像比如密封件和合适的固定机构，否则其对于冷却体相对于马达壳体的密封以及对于冷却体在马达壳体上的固定是必需的。然而要指出的是，冷却体不必强制性地、例如通过焊接成形到马达壳体上。更确切地说，在简化的实现方式中也能够使用具有相应的固定机构的合适的密封件。

根据一种实施方式，马达壳体设有如下盖，该盖液体密封地封闭马达壳体并且构成马达壳体的端侧。

因此，马达壳体可以以简单的方式和方法液体密封地得到封闭。

此外，本发明涉及一种用于电机的冷却体，功率电子器件配属于所述电机并且所述电机具有带有端侧的马达壳体，在所述端侧中能够布置马达单元。冷却体具有至少一条沿着其纵向延伸敞开的冷却通道并且能够这样固定在马达壳体的端侧上，使得端侧沿着其纵向延伸封闭至少一条敞开的冷却通道，以便能够使冷却液体流导引通过冷却通道。冷却体构成液体密封地与冷却通道分开的容纳部，该容纳部至少区段式地被至少一条敞开的冷却通道包围。容纳部构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件。

附图说明

在下面的说明中借助于在附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中示出：

图1示出沿着图4的剖切线I-I观察的、示例性的电机的剖面，所述电机具有如下马达壳体，在所述马达壳体上固定有冷却体，

图2示出沿着图4的剖切线II-II观察的、具有在其上固定有冷却体的马达壳体的图1的示例性电机的剖面，

图3示出沿着图4的剖切线III-III观察的、具有在其上固定有冷却体的马达壳体的图1的示例性电机的剖面，

图4示出图1至图3的示例性的电机的透视图，其中冷却体剖切地示出，

图5示出图1至图4的冷却体的、沿其朝向图1至图4的马达壳体的下侧的方向观察的透视图，并且

图6示出图1至图4的冷却体的、沿其背向图1至图4的马达壳体的上侧的方向观察的透视图。

具体实施方式

在附图中，具有相同或类似功能的元件设有相同的附图标记并且仅一次更准确地描述。

图1示出了一种示例性的、具有马达壳体105的电机100。马达壳体105形成如下内部空间106，马达单元110布置在该内部空间中。马达单元110示例性地包括如下马达轴115，该马达轴通过合适的轴承元件可旋转地支承在马达壳体105中。示例性地，转子轴115通过滚动轴承117、119、尤其是通过球轴承支承在马达壳体105中并且示例性地设有如下装配辅助装置167，该装配辅助装置优选在相应地组装电机100之后从该电机中移除。

应当注意，为了附图的简洁和清楚起见，未示出马达单元110的其他元件、像比如转子和/或定子。但是，马达单元110的这种构件或组件对于本领域技术人员来说是充分已知的，从而也可以省去其忠于细节的图示。

示意性地，马达壳体105具有由外壁122和内壁124形成的壳体壁122、124。壳体壁122、124在其（在图1中）下侧上利用下部的壳体法兰125闭合。在其轴向与下部的壳体法兰125对置的端侧107上，马达壳体105优选设有盖120。该盖优选液体密封地封闭马达壳体105并且在此构成马达壳体105的端侧107。

根据一种实施方式，在马达壳体105的端侧107上布置有如下冷却体130，该冷却体具有至少一条朝向端侧107敞开的冷却通道140，以便能够通过沿着该端侧流动的冷却液体实现对于端侧107的冷却。冷却体130优选构成液体密封地与至少一条冷却通道140分开的容纳部135，该容纳部至少区段式地被至少一条冷却通道140包围。容纳部135优选构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件150。

功率电子器件150示意性地由多个电解电容器（“Elkos”）形成，并且为了描述方便在下面被称为“电解电容器150”。在电解电容器150中，单个电解电容器示意性地单独地设有附图标记151。

优选地，电解电容器150固定在一个布置在容纳部135中的所配属的保持件152上。保持件152优选按照冲压格栅的样式构造，电解电容器150优选与该冲压格栅焊接在一起。保持件152示意性地固定在容纳部135中，其中，分别在电解电容器150和冷却体130之间的区域中可以设置合适的导热膏。示意性地，在位于容纳部135中的电解电容器151和冷却体130之间的区域中设置有用附图标记154表示的导热膏。

根据一种实施方式，电解电容器150是电机100的电子单元160的一部分。可以用来实现电子单元160并且与电解电容器150导电连接的合适的电子单元对于本领域技术人员来说是充分已知的，因此为了附图的简洁和清楚起见，这里省略了电子单元160的详细图示，特别是因为电子单元160本身不是本发明的一部分。

示意性地，电子单元160布置在壳体盖165中，该壳体盖构成用于容纳电子单元160的内部空间168。优选地，壳体盖165例如通过合适的固定机构、像比如螺栓与马达壳体105连接。

在壳体盖165与马达壳体105之间的区域中优选布置有冷却体130。优选地，冷却体130、壳体盖165和马达壳体105经由合适的固定机构、像比如螺栓可松开地相互连接。在此，冷却体130如在图1中示出的那样通过合适的密封元件、尤其是密封环172、174与马达壳体105液体密封地连接。

然而需要指出的是，冷却体130与马达壳体105的持久的连接、尤其在端侧107上与盖120的持久的连接也是可行的。这种持久的连接例如可以通过焊接实现。

密封环172示意性地将冷却体130液体密封地相对于马达壳体105的外壁122密封，而密封环174将冷却体130液体密封地朝向盖120密封，如在转子轴115的区域中所示，该转子轴示例性地穿过冷却体130中的开口139延伸穿过该冷却体。在此，转子轴115优选沿其轴向方向贯穿冷却体130。

根据一种实施方式，冷却体130具有入口开口131，以便能够将冷却液体导入到冷却体130中或导入到冷却体130的至少一条冷却通道140中。为此，示意性地在入口开口131的区域中布置有入口接管132。此外，冷却体130具有至少一个出口区域（图3中的136），以便能够实现冷却液体从至少一条冷却通道140中流出。优选地，至少一条冷却通道140在入口开口131和至少一个出口区域（图3中的136）之间跨越预先给定的角度范围，如在图5中所描述的那样。

优选地，在至少一条冷却通道140中布置有多个冷却套管145。多个冷却套管145用于改善冷却体130的冷却功能。

冷却体130在下方，尤其在图5和图6中详细描述。在此，图5示出了沿箭头V的方向观察的冷却体130的（在图1中的）下侧的俯视图，而图6示出了沿箭头VI的方向观察的冷却体130的（在图1中的）上侧的俯视图。

如上所述，冷却体130具有至少一个出口区域（图3中的136），以便实现冷却液体从冷却体130的至少一条冷却通道140中流出。在此，出口区域（图3中的136）可以直接设有出口接管。替代地，出口区域（图3中的136）为此可以与可选的冷却通道180连接，该冷却通道构造在马达壳体105的壳体壁122、124中。

示意性地，可选的冷却通道180在限定内部空间106的壳体壁122、124中构造在外壁122和内壁124之间。在此，内壁124示例性地具有径向向外延伸的肋126，所述肋优选螺旋形或盘绕形地围绕内壁124延伸并且因此构成优选螺旋形或盘绕形的可选的冷却通道180。替代地，肋126也可以为此构造在外壁122上并且径向向内延伸。

优选地，螺旋形或盘绕形的可选的冷却通道180在下部的壳体法兰125的区域中设有出口开口108。在出口开口108的区域中示例性地布置有出口接管109，以便能够实现冷却液体从可选的冷却通道180中流出。通过提供可选的冷却通道180，可以实现对马达壳体105以及因此对布置在其中的马达单元110的有效冷却。

图2以关于图1围绕转子轴115旋转了大约90°的视图示出了图1的电机100。如上所述，电机100包括布置在壳体盖165和马达壳体105之间的冷却体130。

与图1相比，图2示出了合适的固定机构210（所述固定机构示意性地根据螺栓的样式来构造）以及合适的固定机构220（所述固定机构同样示意性地根据螺栓的样式来构造）。螺栓210优选将壳体盖165可松开地固定在冷却体130上，并且螺栓220优选将冷却体130可松开地固定在马达壳体105上。

然而应当注意的是，同样可以使用像比如夹子的替代的固定机构。此外，也可以使用具有螺母的螺栓来代替仅仅使用螺栓，等等。

图3以关于图1围绕转子轴115旋转了大约30°的视图示出了图1的电机100。如上所述，电机100包括布置在壳体盖165和马达壳体105之间的冷却体130。

与图1相比，图3示出了冷却体130的出口区域136，该出口区域用于实现冷却液体从冷却体130的至少一条冷却通道140中流出。为此，出口区域136形成出口开口137。如上面在图1中所提及的那样，出口开口137可以直接设有合适的出口接管、例如图1的出口接管109，以便由此能够直接实现冷却液体从冷却体130中流出。

然而，根据一种实施方式，出口开口137经由过渡通道310与图1的可选的冷却通道180连接，该冷却通道构造在马达壳体105的壳体壁122、124中。因此，冷却液体可以从冷却体130的冷却通道140经由过渡通道310导引到壳体壁122、124中并且可以在那里通过可选的冷却通道180流动到达图1的出口开口108，如上所述。

此外，图3示例性地示出了相导线320，其从马达单元110引至电子单元160并且将它们导电地相互连接。相导线320示例性地经由导线引导元件330从内部空间106引至壳体盖165。导线引导元件330优选液体密封地与马达壳体105的端面107或盖120连接。

图4示出了图1至图3的电机100，其具有示意性地垂直于转子轴115的旋转轴线剖切的冷却体130。在此，图4示出相应的剖切线I-I、II-II和III-III，沿着这些剖切线实现图1至图3的剖面图。尤其地，图4示出图1至图3的至少一条冷却通道140的朝向马达壳体105的盖120敞开的构造。

冷却体130具有图1至图3中的至少一条冷却通道140，所述冷却通道优选具有多个槽状的结构510，所述槽状的结构在下文中为了简单起见称作“冷却槽510”。这些冷却槽510通过所配属的多条连接通道520彼此流体连接。示意性地，为了附图的简洁和清楚起见，冷却槽510包括六个冷却槽，其中代表性地仅单个冷却槽设有附图标记510。这六个冷却槽510通过五条连接通道520连接，其中，为了附图的简洁和清楚起见，仅有一条单个的连接通道代表性地设有附图标记520。在此，连接通道520分别将两个在冷却体130的圆周方向上相邻的冷却槽510连接。

示意性地，第一冷却槽510布置在图1的入口接管132或入口开口131的区域中。从该区域出发，冷却通道140在冷却体130的圆周方向上围绕图1至图3的容纳部135朝向出口区域136中的出口开口137延伸。在此，所述至少一条冷却通道140优选地跨越至少180°的角度范围并且示意性地跨越大约270°的角度范围。然而，该角度范围可以根据特定的、由图1至图3中的马达壳体105的马达单元110或盖120预先给定的几何形状按照应用情况来改型或者构造。

图5从图1至图4的马达壳体105的方向观察示出了图1至图4的冷却体130或者说其下侧。在此，图5尤其说明图4的入口开口131与出口区域136之间的角度范围540。角度范围540示例性地为大约270°，如在图4中所描述的那样。

此外，同样如在图4中所描述的那样，冷却体130的至少一条冷却通道140具有根据图1至图3的多个冷却套管145。此外，所述至少一条冷却通道140优选具有如下冷却槽510，所述冷却槽通过多条连接通道520流体地相互连接。优选地，多个冷却套管145布置在冷却槽510中。

示例性地，冷却槽510的单个冷却槽用附图标记512来表示，在该冷却槽中布置有多个冷却套管145中的示例性地用附图标记146来表示的冷却套管。该冷却槽512示意性地通过多条连接通道520中的设有附图标记522的连接通道与另一冷却槽连接，所述另一冷却槽示意性地通过附图标记514表示。

根据一种实施方式，多条连接通道520具有多个偏转元件530，以便使流动通过多条连接通道520的冷却液体能够从多条连接通道520偏转到冷却槽510中。因此可以确保，冷却液体分别目标指向地导入到冷却槽510中并且在那里环绕多个冷却套管145流动。示例性地，在连接通道522上设置有多个偏转元件530的用附图标记532表示的偏转元件。

根据一种实施方式，冷却体130此外具有多个穿通开口550。所述多个穿通开口550用于容纳所配属的多个导线引导元件（图3中的330），利用所述导线引导元件可以将分别所配属的相导线从图1至图3的马达单元110引至图1至图3的电子单元160。示意性地，多个穿通开口550中的单个穿通开口代表性地用附图标记558来表示，所述穿通开口用于容纳图3的导线引导元件330。

图6从图1至图3的壳体盖165的方向观察示出图1至图5的冷却体130或者说其上侧。如上所述，冷却体130包括用于容纳图1至图3的电解电容器150的容纳部135。此外，冷却体130在其上侧上优选地设有多个冷却面610，所述冷却面优选地用于冷却所配属的功率半导体。为此，冷却面610根据一种实施方式设有热导出元件，为了附图简洁和清楚起见，其中代表性地单个热导出元件设有附图标记612。这些热导出元件612用于实现在所配属的功率半导体与冷却体130之间的紧密的热连接并且因此确保合适的热导出。示意性地，热导出元件612设有直接键合铜衬底（Direct Bonded Copper-Substraten）（“DBC衬底”），所述直接键合铜衬底优选承载所配属的功率半导体并且经由合适的导热介质、例如导热膏、导热粘接剂和/或导热薄膜与冷却体130连接。对此替代地，代替合适的导热介质，也能够在DBC衬底和冷却体130之间设有钎焊连接以用于热传递。

此外，根据一种实施方式，在冷却体130的上侧上可选地构造有多个轴向突出部620、630，所述轴向突出部在下文中也称作为“冷却拱顶”。多个第一冷却拱顶620 （其中为了附图的简洁和清楚起见代表性地仅用附图标记622表示单个冷却拱顶）示意性地在冷却体130的上侧上形成外部的中断的冷却拱顶环。与此类似地，多个第二冷却拱顶630（其中为了附图的简洁和清楚起见代表性地仅用附图标记632表示单个冷却拱顶）构成内部的冷却拱顶环。多个冷却拱顶620、630优选用于支承图1至图3的电子单元160的相应的电路板。因此，通过多个冷却拱顶620、630可以有效地冷却该电路板并且尤其可以有效地冷却布置在电路板上的特定构件、像比如驱动器模块和中央处理单元（“CPU”）。

Claims (10)

1.一种电机（100），其具有所配属的功率电子器件（150）和马达壳体（105），在所述马达壳体中布置有马达单元（110），其中在所述马达壳体（105）的端侧（107）上固定有冷却体（130），所述冷却体具有至少一条朝所述端侧（107）敞开的冷却通道（140），以便通过沿所述端侧流动的冷却液体实现对于所述端侧（107）的冷却，其中所述冷却体（130）构成液体密封地与所述至少一条冷却通道（140）分开的容纳部（135），所述容纳部至少区段式地被所述至少一条冷却通道（140）包围，并且其中所述容纳部（135）构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件（150）。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述至少一条冷却通道（140）设有多个冷却套管（145）。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述至少一条冷却通道（140）构成多个冷却槽（510）。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述多个冷却槽（510）经由多条连接通道（520）流体地彼此连接。

5.根据权利要求2和4所述的电机，其特征在于，所述多个冷却套管（145）布置在所述多个冷却槽（510）中。

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述多条连接通道（520）具有多个偏转元件（530），以便能够实现使流动通过所述多条连接通道（520）的冷却液体从所述多条连接通道（520）偏转到所述多个冷却槽（510）中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述冷却体（130）具有入口开口（131）以及至少一个出口区域（136），所述入口开口用于能够将冷却液体导入到所述至少一条冷却通道（140）中，所述出口区域用于使冷却液体从所述至少一条冷却通道（140）中流出，其中所述至少一条冷却通道（140）在所述入口开口（131）和所述至少一个出口区域（136）之间跨越至少180°的角度范围（530）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述冷却体（130）液体密封地、尤其通过焊接与所述马达壳体（105）连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述马达壳体（105）设有盖（120），所述盖液体密封地封闭所述马达壳体（105）并且构成所述马达壳体（105）的端侧（107）。

10.一种用于电机（100）的冷却体（130），功率电子器件（150）配属于所述电机并且所述电机具有带有端侧（107）的马达壳体（105），在所述马达壳体中能够布置马达单元（110），其中所述冷却体（130）具有至少一条沿着其纵向延伸敞开的冷却通道（140）并且能够如此固定在所述马达壳体（105）的端侧（107）上，使得所述端侧（107）沿着其纵向延伸封闭所述至少一条敞开的冷却通道（140），以便能够使冷却液体流导引穿过所述冷却通道（140），其中所述冷却体（130）构成液体密封地与所述冷却通道（140）分开的容纳部（135），所述容纳部至少区段式地被所述至少一条敞开的冷却通道（140）包围，并且其中所述容纳部（135）构造用于至少部分地容纳所配属的功率电子器件（150）。

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