CN113014026A - 用于电机的定子壳体、电机和车辆 - Google Patents

Abstract

用于电机(1)的定子壳体(2)，包括外壳体元件(7)和布置在外壳体元件(7)内部的内壳体元件(8)，其中在内壳体元件(8)和/或在外壳体元件(7)中形成有空腔(9)，该空腔(9)在定子壳体(2)的入口(11)和定子壳体(2)的出口(12)之间形成用于冷却流体的冷却通道(10)，其中，壳体元件(7、8)之间的间隙(14)具有比冷却通道(10)小的径向延伸，该间隙(14)在入口(11)和出口(12)之间形成导流连接，其中，间隙(14)沿着壳体元件(7、8)的第一壳体元件(8)的径向突出部(16)在周向方向上延伸，该径向突出部接合在壳体元件(7、8)的第二壳体元件(7)中的凹槽(17)中。

Description

用于电机的定子壳体、电机和车辆

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子壳体，其包括外壳体元件和布置在外壳体元件内部的内壳体元件，其中，在内壳体元件和/或外壳体元件中形成有空腔，该空腔在定子壳体的入口和定子壳体的出口之间形成用于冷却流体的冷却通道，其中，壳体元件之间的间隙具有比冷却通道小的径向延伸，该间隙在入口和定子之间形成导流连接。

本发明还涉及电机和车辆。

背景技术

电机在运行过程中会由于定子绕组中的电损耗而发热。过高的温度升高可能会导致绕组出现热故障。为了提高电机的利用率，特别是当电机用作车辆的驱动单元时，已知的是提供一种定子壳体，该定子壳体具有一个布置在另一个内部的两个壳体元件，在两个壳体元件之间的空腔形成冷却通道。这也称为冷却套。

这种定子壳体例如从文献WO 2006/106086A1中已知，该文献公开了一种具有布置在壳体中的定子的电机。壳体具有用于定子的液体冷却的装置，其中，壳体由两个法兰和置于其之间的中心壳体部分组成。中心壳体部分具有一个个同轴地设置在另一个内部的套筒状元件，当装配在一起时，它们形成定子的冷却套。在元件之间的区域中存在肋条，其一体地连接至一个元件或另一个元件。设有入口和出口，从而冷却液通过入口扫过电机的整个圆周表面，通过冷却通道沿着蜿蜒的路径行进，并在出口流出。

在这种定子壳体中，由于制造公差在壳体元件之间存在间隙。除了冷却通道之外，该间隙还在入口和出口之间建立了导流连接。间隙越大，电机在运行过程中发热的程度就越大。已经提出可以通过进一步减小制造公差来减小间隙。然而，从生产的角度来看，这是非常复杂且昂贵的。

因此，本发明的目的是描述一种改进的可能性密封间隙，该可能性密封间隙在一个布置在另一个内部的壳体元件形成的定子壳体的入口和出口之间。

发明内容

为了实现该目的，根据本发明提出，在开始所述类型的定子壳体的情况下，间隙沿着壳体元件的第一壳体元件的径向突出部在周向上延伸，该径向突出部接合在壳体元件的第二壳体元件中的凹槽中。

本发明基于这样的考虑：突出部既延伸了入口和出口之间冷却流体穿过间隙的不期望流动路径，又通过使流动路径偏转而沿着不期望的流动路径增大了流动阻力，其中沿着冷却通道从出口的入口的流动阻力基本上不受影响。这降低了沿着间隙的平均流速，从而使得较少量的冷却流体流过间隙经过冷却通道。因此，根据本发明的概念也可以被称为液压密封。

因此，根据本发明的定子壳体可以改善定子的冷却，因为沿着间隙从入口向出口流动的较少量的冷却流体从冷却通道中去除。同时，不需要减小壳体元件的制造公差，因此，可以在不付出较高额外的努力或较高的额外成本的情况下制造定子壳体。

冷却通道通常具有由内壳体元件形成的径向内部接口和由外壳体元件形成的径向外部接口。冷却通道在圆周方向上的接口通常通过内壳体元件和/或外壳体元件的轴向肋条来实现。有利的是，将突出部形成在肋条上，该肋条完全沿轴向在入口和出口之间延伸。通常，突出部在入口和出口之间相对于圆周方向设置在较短的部分中。通常，在根据本发明的定子壳体中可以规定，冷却通道沿着空间方向在入口和出口之间形成导流连接，该空间方向具有与由间隙形成的导流连接的方向相反的预定方向。

在根据本发明的定子壳体中，优选的是，间隙沿着第二壳体元件的径向第二突出部在周向上延伸，该径向第二突出部优选地相对于第一突出部布置在出口侧，并且接合在第一壳体元件中的凹槽中。以此方式，可以提供不期望的流动路径的额外延伸和流动阻力的额外增加。

为了进一步延伸流动路径，可以规定，间隙沿着第一壳体元件的径向第三突出部在周向方向上延伸，该径向第三突出部优选地相对于第二突出部布置在出口侧上并接合在第二壳体元件中的第二凹槽中。

有利地，第一突出部和/或第三突出部朝向第二壳体元件逐渐变细。替代地或附加地，第二突出部可以设置成朝向第一壳体元件逐渐变细。锥度在对于作为铸件的壳体元件的制造是特别有利的，因为这减少了在突出部的区域中形成气孔的趋势，并且铸件可以容易地脱模。当然，突出部接合在其中的凹槽也可以是具有锥度的。

在有利的实施例中，还规定第二突出部具有比第一突出部和/或第三突出部更大的径向延伸。

优选地，根据本发明的定子壳体被设计为使得该突出部或每个突出部沿着轴向方向延伸。

尽管从本质上说，第一壳体元件是外壳体元件而第二壳体元件是内壳体元件是可能的，但是优选的是，第一壳体元件是内壳体元件并且第二壳体元件是外壳体元件。

在根据本发明的定子壳体中，冷却通道优选是曲折的。以此方式，定子可以在尽可能大的面积上被冷却。

特别地，在根据本发明的定子壳体中，还规定冷却通道具有主要部分和挡板部分，主要部分限定冷却流体的轴向流动方向，每个挡板部分连接一对相邻的主要部分，该对相邻的主要部分使冷却流体从一对主要部分中的一个到一对中的另一个的流向反向。

为了在轴向上实现良好的密封，优选的是，内壳体元件在其一个端面处具有径向向外延伸的套环，和/或外壳体元件在其一个端面处具有径向向内延伸的套环。优选的是，套环沿径向延伸得比相应的突出部远。有利地，将套环设置在不同的端面上。

本发明所解决的问题通过一种电机来进一步解决，该电机包括根据本发明的定子壳体和布置在内壳体元件内的定子。

电机通常还具有可旋转地安装在定子内部的转子。

另外，本发明所解决的问题通过一种包括根据本发明的电机的车辆来解决，其中，电机被设计成推动车辆。车辆可以例如是电动车辆(BEV)或混合动力车辆。

附图说明

从下文描述的实施例并参考附图，本发明的其他优点和细节将变得清楚。这些是示意图，并显示：

图1是根据本发明的电机的实施例的剖视图；

图2是根据本发明的定子壳体的第一实施例的立体图；

图3是第一实施例的定子壳体的截面细节图；

图4是根据第一实施例的内壳体元件的立体细节图；

图5是根据第一实施例的外壳体元件的立体细节图；

图6是根据本发明的定子壳体的第二实施例的截面细节图；和

图7是根据本发明的车辆的实施例的基本示意图。

具体实施例

图1是电机1的实施例的剖视图。

电机1包括定子壳体2、例如通过压配合连接到定子壳体2的定子3、可旋转地布置在定子3内部的转子4以及轴5，转子4被附接在轴5上。作为示例，转子4包括多个永磁体6。定子壳体2对应于下述实施例之一。

图2是根据第一实施例的定子壳体2的立体图。

定子壳体2包括外壳体元件7和位于外壳体元件7内部的内壳体元件8。在内壳体元件8中形成空腔9，该空腔9在入口11和出口12之间形成用于冷却流体的曲折的冷却通道10。在本实施例中，入口11和出口12形成在外壳体元件7上。箭头13示出了冷却流体沿着冷却通道10的主流动路径。

图3是根据第一实施例的定子壳体2的截面细节。

由于制造公差，在壳体元件7、8之间形成间隙14，间隙14的径向延伸比冷却通道10小(见图2)。通过该间隙14，在入口11和出口12之间形成导流连接(见图2)。该间隙14表示在入口11和出口12之间的基本不希望的流动路径(在图2中由箭头15示出)，该流动路径与主流动路径相反。

如图3所示，间隙14沿着壳体元件7、8的第一壳体元件的径向突出部16在周向方向上延伸，该径向突出部在这种情况下是内壳体元件8。突出部16接合在壳体元件7、8的第二壳体元件中的凹槽17中，该凹槽17在这种情况下是外壳体元件7。间隙14进一步沿着第二壳体元件7的径向第二突出部18延伸，该径向第二突出部相对于第一突出部16布置在出口侧上并且与第一壳体元件8中沿着第一壳体元件8的径向第三突出部20接合在凹槽19中，该径向第三突出部相对于第二突出部18布置在出口侧上并且接合在第二壳体元件7中的第二凹槽21中。突出部16、18、20延伸了不期望的流动路径，并因此增加了其流动阻力。以这种方式实现的沿着不期望的流动路径的体积流量的减小也可以解释为液压密封。

突出部16、18、20朝向它们所接合的特定壳体元件7、8逐渐变细。凹槽17、19、20相应地逐渐变细，其中间隙14的宽度基本上保持不变。关于通过铸造工艺制造壳体元件7、8，这有利于铸件的脱模并减少形成气孔的趋势。如图所示，第二突出部18具有比突出部16、20更大的径向延伸。

图4是根据第一实施例的内壳体元件8的立体细节图。

内壳体元件8由于形成空腔9而具有轴向肋条22a，22b，其中肋条22a从第一端面23朝向第二端面24在轴向上不完全延伸，并且肋条22b不完全延伸从第二端面24朝向第一端面23在轴向上不完全延伸。肋条22a，22b在周向交替布置。突出部16、20和凹槽19形成于在端面23、24之间完全延伸的肋条22c上。

穿过空腔9或肋条22a，22b，22c，冷却通道10具有轴向主要部分25和偏转部分26，其分别连接一对相邻的主要部分25并使一对主要部分25的冷却流体的取向相对于该对主要部分25的另一个主要部分25的流向反向。

在第二端面24处形成有套环27，该套环径向向外延伸并且在第二端面24处轴向封闭定子壳体2。

图5是根据第一实施例的外壳体元件7的立体细节图。

除了突出部18和凹槽17、21之外，还可以看到另一个套环28，其在第一端面23处径向向内延伸。套环28在第一端面23处轴向封闭定子壳体2。套环27、28比突出部16、18、20径向地向内和向外延伸的更远。

图6是根据第二实施例的定子壳体2的截面细节图。在这种情况下，除了以下描述的偏差，第一实施例的所有变型都适用于第二实施例。相同或作用相似的部件设有相同的附图标记。

在第二实施例中，仅一个突出部16设置在第一壳体元件8的肋条22c上，该肋条又接合在第二壳体元件7中的单个凹槽17中。在该实施例中，突出部16和凹槽17都没有锥度，而是具有径向侧面。

在下文中，与没有突出部16和凹槽17的常规定子壳体相比，将给出根据第二实施例的具有定子壳体2的电机1的操作的模拟结果。该模拟是基于间隙14的宽度为0.8mm，体积流量为10I·min^-1，入口11处的温度为65℃而进行的。下表示出了内壳体元件8处的最高温度和平均温度，定子壳体2和定子3之间的压入配合时的最高温度和平均温度以及入口11与出口12之间的压降的模拟结果。

从可用的仿真结果可以看出，可以实现温度的显著降低。对于局部热点的温度尤其如此，其以最高温度来描述。压降的增加一方面是由于所需主流动路径中的流动阻力基本保持不变，另一方面是由于液压密封大大增加了不希望的流动路径中的流动阻力。

图7是车辆29的实施例的基本示意图，其包括具有根据上述实施例之一的定子壳体2的电机1。电机1被设计成推动车辆29。因此，这是电动车辆(BEV)或混合动力车辆。

Claims (15)

1.一种用于电机(1)的定子壳体(2)，其包括外壳体元件(7)和布置在外壳体元件(7)内部的内壳体元件(8)，在内壳体元件(8)和/或在外壳体元件(7)中形成有空腔(9)，该空腔(9)在定子壳体(2)的入口(11)和定子壳体(2)的出口(12)之间形成用于冷却流体的冷却通道(10)，并且壳体元件(7,8)之间的间隙(14)具有比冷却通道(10)小的径向延伸，所述间隙(14)在入口(11)和出口(12)之间形成导流连接，

其特征在于，

所述间隙(14)沿着壳体元件(7、8)的第一壳体元件(8)的径向突出部(16)在周向方向上延伸，所述径向突出部接合在壳体元件(7、8)的第二壳体元件(7)中的凹槽(17)中。

2.根据权利要求1所述的定子壳体，其中，

突出部(16)朝向第二壳体元件(7)逐渐变细。

3.根据权利要求1或2所述的定子壳体，其中，

间隙(14)沿着第二壳体元件(7)的径向第二突出部(18)在周向方向上延伸，所述径向第二突出部接合在第一壳体元件(8)中的凹槽(19)中。

4.根据权利要求3所述的定子壳体，其中，

第二突出部(18)朝向第一壳体元件(8)逐渐变细。

5.根据权利要求3或4所述的定子壳体，其中，

第二突出部(18)的径向延伸比第一突出部(16)的径向延伸大。

6.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

间隙(14)沿着第一壳体元件(8)的径向第三突出部(20)在周向方向上延伸，所述径向第三突出部接合在第二壳体元件(7)中的第二凹槽(21)中。

7.根据权利要求5所述的定子壳体，其中，

第三突出部(20)朝向第二壳体元件(7)逐渐变细。

8.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

突出部(16、18、20)沿着轴向方向延伸。

9.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

第一壳体元件(8)是内壳体元件(8)，第二壳体元件(7)是外壳体元件(7)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

冷却通道(10)是曲折的。

11.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

冷却通道包括：主要部分(25)，其限定冷却流体的轴向流动方向；以及挡板部分(26)，每个挡板部分分别连接一对相邻的主要部分(25)并使冷却流体从一对主要部分(25)中的一个相对于一对中的另一个的流向反向。

12.根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体，其中，

内壳体元件(8)在其一个端面(24)处具有径向向外延伸的套环(27)和/或外壳体元件(7)在其一个端面(23)处具有径向向内延伸的套环(28)。

13.根据权利要求12所述的定子壳体，其中，

套环(27、28)在径向上比相应的突出部(16、18、20)延伸得更多。

14.一种电机(1)，包括根据前述权利要求中的一项所述的定子壳体(2)和布置在所述内壳体元件(8)内部的定子(3)。

15.一种包括根据权利要求14所述的电机(1)的车辆(29)，其中，所述电机(1)被设计成推动所述车辆(29)。

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