CN112740515A - 用于车轮制动致动器的电动机、车轮制动致动器以及控制电动机的冷却系统的方法 - Google Patents

用于车轮制动致动器的电动机、车轮制动致动器以及控制电动机的冷却系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于致动车轮制动致动器的电动机，该电动机包括定子和转子，其中，该电动机还包括用于冷却剂的冷却系统，用于对电动机的一个或多个部分进行冷却。本发明还涉及一种包括电动机的车轮制动致动器以及一种控制用于致动车轮制动致动器的电动机的冷却系统的方法。

Description

用于车轮制动致动器的电动机、车轮制动致动器以及控制电 动机的冷却系统的方法
技术领域
本发明涉及用于致动车轮制动致动器的电动机以及包含这样的电动机的车轮制动致动器。此外，本发明提供了一种控制电动机的冷却系统的方法。
背景技术
机电式(包括电气式)的车轮制动致动器通常用于商用车辆。这样的车轮制动致动器由于包括有电动机而在操作期间产生了相较于机械式的车轮制动致动器增加的大量散热。高温会降低电动机和机电式车轮制动致动器的其他部件的耐磨性。因此，用于机电式车轮制动致动器的有效冷却机构是所期望的。
目前，使用空气冷却系统来冷却车轮制动致动器、特别是用于致动这些车轮制动致动器的电动机。然而，用于车轮制动致动器的空气冷却系统的效率受到直接取决于空气循环并因此取决于车辆速度的空气对流的限制。在低速下，由于风速小且车轮制动致动器周围的空气温度高，因此对流系数较小。因此，在低速下，因为由于低的对流系数而显著地限制了除热，所以冷却是不充分的。因此，当车辆已经减速或已经停止而释放车轮致动器部件的应力时，通常存在增加的除热需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，特别是提供一种替代的冷却系统，该替代的冷却系统提高了车轮制动致动器的电动机的冷却效率，尤其是在低速操作时更是如此，并且改善了车轮制动致动器的耐磨性。
该目的通过独立权利要求1、11和14的主题解决。
根据本发明，用于致动车轮制动致动器的电动机包括定子、转子和用于冷却流体以冷却电动机的一个或多个部分的冷却系统。由于冷却流体相较于空气而言具有更高的热容量，因此电动机的冷却效率、特别是在低速操作时的机械效率得以提高。冷却流体可以包括液体冷却剂、气体冷却剂、固体冷却剂或它们的组合中的一种或多种。
根据一个实施方式，电动机还包括液体泵，该液体泵构造成将冷却流体供应到冷却系统。电动机也还可以连接到用于冷却冷却流体的冷却装置。冷却装置可以包括基于压缩机的冰箱或包括例如珀耳帖(Peltier)元件的电冷却装置。
根据另一实施方式，冷却系统包括冷却层，该冷却层布置在电动机的一个或多个部分上，以通过供应到冷却层的冷却流体的蒸发而冷却电动机。
根据一可替选的实施方式，冷却系统包括用于冷却流体的冷却套，该冷却套包括与电动机的一个或多个部分相对地布置的一个或多个部分，其中，在冷却套的一个或多个部分和与冷却套的一个或多个部分相对的电动机的一个或多个部分之间限定有用于供冷却流体通过的冷却通道。
根据一可替选的实施方式，冷却系统包括用于冷却流体的冷却套，该冷却套布置成与电动机的一个或多个部分接触，该冷却套包括用于供冷却流体通过的冷却通道。该冷却通道提供了对冷却流体的流速的改进控制，并且可以改变或限定冷却流体供应到电动机的不同部分的顺序。例如，有效的是，以使得布置在电动机上的电子部件由冷却流体首先冷却而随后电动机的一部分再被冷却的方式在电动机上限定冷却通道。因此，将电动机上的冷却通道的路径布置为使得需首要冷却的部件布置在其他需次级冷却的部件的上游并且布置在冷却通道的下游。
根据另一实施方式，冷却套为圆柱体或其一部分的形状，其围绕电动机的至少一部分并且包括冷却通道的入口端口和冷却通道的出口端口，该入口端口用于冷却流体进入冷却通道的入口，而该出口端口用于从冷却通道中排出冷却流体的出口。冷却套的圆柱体形状与电动机的形状相符合，因此提供了与电动机及其外表面的良好接触进而提供良好的冷却效率。
根据另一个实施方式，定子包括邻近于定子的外表面或在定子的外表面上方布置的附加部件、特别是电子部件，并且其中，冷却通道与至少一些附加部件和定子上没有附加部件的一部分外表面接触或相邻地延伸。这提供了对电动机的各部件和各部分的选择性冷却，并增加了冷却电动机的总速度。可以为电子部件提供一个或多个附加壳体。
根据又一实施方式，冷却流体流过冷却通道的流动方向布置成使得冷却流体在进入入口端口之后首先与至少一些附加部件接触或在其上方或附近流动，并且随后在离开出口端口之前在定子外表面的没有附加部件的一个或多个部分接触或在其上方或附近流动。因此，首先对更为热敏感的电子部件进行冷却，并且提供了使电子部件免受损坏的附加保护。
根据另一实施方式，所述冷却系统包括与主冷却通道分离的一个或多个副冷却通道，所述一个或多个副冷却通道与所述电动机的一个或多个部分接触、或在其上方或附近，以便冷却该一个或多个部分。
根据另一实施方式，冷却系统对包括附加部件、特别是电子部件的电动机的一个或多个部分进行冷却、加热或热控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括电动机的车轮制动致动器，其包括上述实施方式。
根据一个实施方式，冷却套至少部分地形成车轮制动致动器的壳体的一部分，并且冷却套的入口端口和出口端口形成在车轮制动致动器的壳体中。这种构造可以简化结构并提供更高的致动器集成度。
根据另一实施方式，冷却系统布置在车轮制动致动器的壳体与电动机的定子的外表面之间。
根据本发明的另一方面，提供一种控制用于致动车轮制动致动器的电动机的冷却系统的方法。
该方法包括以下步骤：由控制器以固定的时间间隔从联接至电动机的一个或多个温度传感器接收温度信号；在控制器处将温度信号与阈值进行比较；并且如果温度信号高于阈值，则由控制器提供控制信号以向冷却系统供应冷却流体。
根据一个实施方式，阈值是基于电动机的温度历史预先确定的，或者在电动机操作期间动态确定的。温度历史可以存储在存储器中的数据库中。
优选的实施方式由从属权利要求给出。
需注意的是，根据本发明的方法可被发现为使得其实现根据本发明的所描述方面的电动机，反之亦然。
附图说明
下面的详细描述参照附图。在不同的附图中可以使用相同的附图标记来标识相同或相似的元件。在下面的描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了具体细节，诸如特定的结构、功能等，以便提供对所要求保护的发明的各个方面的透彻理解。
对于受益于本公开的本领域技术人员而言显而易见的是，可以在脱离这些具体细节的其他示例中实践所要求保护的本发明的各个方面。在某些情况下，省略了对公知装置和方法的描述，以免不必要的细节使本发明的描述不清楚。
图1示出了根据本发明的实施方式之一的电动机的示意性剖视图；
图2示出了根据图1的电动机的总体图；
图3示出了根据本发明的方法的流程图；和
图4示出了电动机与冷却系统之间的相互作用的示意性布置。
具体实施方式
在图1所示的实施方式中，电动机1包括在冷却系统11(图1中未示出)的冷却套2中，其中，冷却套2形成为车轮制动致动器的壳体9的一部分。车轮制动致动器的力、特别是线性力由电动机1产生，该电动机1包括定子3和转子5。定子3包含电动机1的线圈4。定子3固定在车轮制动致动器的壳体9上、特别是固定在该壳体的形成冷却套2的部分上并且与冷却套2的壁部相邻。冷却套2布置成与电动机1的一个或多个部分接触。冷却套2包括用于供冷却流体通过的冷却通道6。
参照图2，冷却套2呈围绕电动机1的至少一部分的圆柱体形状。冷却套2包括冷却通道6的入口端口7和冷却通道6的出口端口8，该入口端口7用于冷却流体进入冷却通道6中的入口，该出口端口8用于从冷却通道6排出冷却流体的出口。用于供应冷却流体的泵可以连接至入口端口7。此外，入口端口7和出口端口8可以连接至冷却装置以提供封闭的冷却循环。
参照图3，示出了控制用于致动车轮制动致动器的电动机的冷却系统的方法100。冷却系统的控制器在步骤101处从联接至电动机的一个或多个温度传感器接收温度信号St。以固定的时间间隔周期性地接收温度信号St。在接收到温度信号St之后，控制器在步骤102将接收到的温度信号St与阈值TH进行比较。阈值TH可以基于电动机在不同操作条件下的温度历史来预先确定并且存储在与控制器连接的数据库中。可替代地，可以基于以固定的时间间隔接收到的温度信号所限定的温度在电动机操作期间动态地确定阈值TH。如果控制器在步骤102处确定温度信号St高于阈值TH，则控制器在步骤103处向冷却装置和/或泵提供控制信号Sc以向冷却系统供应冷却流体。在将冷却流体供应到冷却系统之后，冷却系统开始冷却电动机。如果控制器确定温度信号St下降到阈值TH以下或至少等于阈值TH，则控制器可以提供中断信号以中断向冷却系统供应冷却流体。因此，用于供应冷却流体的消耗电力减少，且冷却系统仅在由于电动机的操作条件而需要时才操作。
参照图4，示出了与电动机1和冷却系统11结合的控制器12。在控制器12处从联接至电动机1的一个或多个温度传感器10接收温度信号St。控制器12执行图3所示的比较步骤102之后，控制器12发送控制信号Sc以将冷却流体供应至冷却系统11或中断将冷却流体供应至冷却系统。可以将控制信号Sc提供给构造为将冷却流体提供给冷却系统11的液体泵。然后，冷却系统11启动或中断对电动机l的冷却。
上面的描述、附图和权利要求书中公开的各特征对于本发明单独地或任意组合地在其不同实施方式中的实现可能是重要的。
附图标记列表
1 电动机
2 冷却套
3 定子
4 定子线圈
5 转子
6 冷却通道
7 入口端口
8 出口端口
9 车轮制动致动器的壳体
10 传感器
11 冷却系统
12 控制器

Claims (15)

1.一种用于致动车轮制动致动器的电动机(l)，所述电动机(l)包括定子(3)和转子(5)，其中，所述电动机(1)还包括用于冷却流体的冷却系统(11)以冷却所述电动机(1)的一个或多个部分。
2.根据权利要求1所述的电动机(1)，其中，所述电动机(1)还包括泵，所述泵构造成将冷却流体供应到所述冷却系统。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的电动机(1)，其中，所述冷却系统(11)包括冷却层，所述冷却层布置在所述电动机(1)的一个或多个部分上以由于供应至所述冷却层的冷却流体的蒸发而冷却所述电动机(1)。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的电动机(1)，其中，所述冷却系统(11)包括用于冷却流体的冷却套(2)，所述冷却套(2)包括与所述电动机(1)的一个或多个部分相对地布置的一个或多个部分，其中，在所述冷却套(2)的所述一个或多个部分和与所述冷却套(2)的所述一个或多个部分相对的所述电动机(1)的所述一个或多个部分之间限定了用于供冷却流体通过的冷却通道(6)。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的电动机(1)，其中，所述冷却系统(11)包括用于冷却流体的冷却套(2)，所述冷却套(2)布置成与所述电动机(1)的一个或多个部分接触，所述冷却套(2)包括用于供冷却流体通过的冷却通道(6)。
6.根据权利要求4或5所述的电动机(1)，其中，所述冷却套(2)呈圆柱体或圆柱体的一部分的形状，其围绕所述电动机(1)的至少一部分并且包括所述冷却通道(6)的入口端口(7)和所述冷却通道(6)的出口端口(8)，所述入口端口(7)用于冷却流体进入所述冷却通道(6)的入口，所述出口端口(8)用于从所述冷却通道(6)排出冷却流体的出口。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动机(1)，其中，所述定子(3)包括邻近于所述定子(3)的外表面或在所述定子(3)的外表面上方布置的附加部件、特别是电子部件，并且其中，所述冷却通道(6)与至少一些所述附加部件或所述定子(3)的外表面上没有所述附加部件的部分相接触地或相邻近地延伸。
8.根据权利要求7所述的电动机(1)，其中，冷却流体流过所述冷却通道(6)的流动方向布置成使得进入所述入口端口(7)之后的冷却流体首先与至少一些所述附加部件接触或在其上方或附近流动，随后在离开所述出口端口(8)之前与所述定子(3)的外表面上的没有所述附加部件的一个或多个部分接触或在其上方或附近流动。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的电动机(1)，其中，所述冷却系统(11)包括与所述冷却通道(6)分开的一个或多个副冷却通道，所述一个或多个副冷却通道与所述电动机(1)的一个或多个部分接触或在其上方或附近以便冷却所述电动机(1)的一个或多个部分。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的电动机(1)，其中，所述冷却系统(11)对所述电动机(1)的包括所述附加部件、特别是电子部件的一个或多个部分进行冷却、加热或热控制。
11.一种车轮制动致动器，包括根据权利要求1-10中任一项所述的电动机(1)。
12.根据权利要求11所述的车轮制动致动器，其中，所述冷却套(2)至少部分地形成所述车轮制动致动器的壳体(9)的一部分，并且所述冷却套(2)的所述入口端口(7)和所述出口端口(8)形成在所述车轮制动致动器的所述壳体(9)中。
13.根据权利要求11所述的车轮制动致动器，其中，所述冷却系统(11)布置在所述车轮制动致动器的所述壳体(9)与所述电动机(1)的所述定子(3)的外表面之间。
14.一种控制用于致动车轮制动致动器的电动机的冷却系统的方法(100)，所述方法包括以下步骤：
——由控制器以固定的时间间隔从联接至所述电动机的一个或多个温度传感器接收(101)温度信号；
——在所述控制器处将所述温度信号与阈值进行比较(102)；
——如果所述温度信号高于所述阈值，则由所述控制器提供(103)控制信号以向所述冷却系统供应冷却流体。
15.根据权利要求14所述的方法(100)，其特征在于，所述阈值是基于所述电动机的温度历史预先确定的或是在所述电动机操作期间动态确定的。
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