CN115004518A - 电驱动车辆中电驱动装置的冷却 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电驱动车辆的电驱动装置（10）。电驱动装置（10）包括转子（22）和定子（24），所述转子被壳体（25）包围。壳体（25）由外部件（48）和内部件（50）形成，所述外部件和内部件分别具有沿所述壳体（25）的轴向方向（78）延伸的轴向肋（62、64）。

Description

电驱动车辆中电驱动装置的冷却

技术领域

本发明涉及一种电驱动车辆的电驱动装置，电驱动装置具有转子和定子，转子被壳体包围。此外，本发明涉及一种电驱动装置在电驱动车辆的E轴模块中的应用。

背景技术

DE 10 2018 200 365 AL公开了一种用于冷却电机的冷却单元。冷却单元具有空心柱形的冷却护套和构造在冷却护套上的冷却通道。冷却通道关于冷却单元的中心轴线实施在冷却护套的径向外表面上。

DE 10 2012 008 209 AL涉及一种电机，其具有壳体和同心地包围壳体的护套。在壳体和护套之间延伸有环形的液体密封地封闭的并且可被冷却剂穿流的冷却护套。冷却护套具有多个沿轴向方向并排布置的并且沿壳体的周向方向延伸的冷却剂通道，所述冷却剂通道在布置在壳体的外周上的肋之间延伸。

DE 10 2010 029 986 AL涉及一种具有壳体的电机，在壳体中布置有定子和转子。壳体具有外护套和内护套，所述内护套与外护套区段式间隔开地指向定子。在外护套和内护套之间实施有冷却护套。冷却护套包括多个围绕电机的旋转轴线延伸的通道，用于引导冷却介质通过。

在使用在电动车辆的电驱动轴中的电机中，其定子通常用液体冷却。为此，定子安装在通过挤压方法制造的铝壳体中。壳体通常实施为双壁的并且在两个壁之间具有沿壳体的纵向方向延伸的接片。通过分隔片形成彼此平行延伸的冷却水通道。在电机的两个轴承盖中分别存在转向袋，所述转向袋将从纵向通道中流出的液体转向180°并且转向到相邻的通道中。由此，电机曲折地在壳体护套的整个周向上环流并且因此冷却。

此外已知的是，冷却水引导部以低成本的方式通过延长前轴承盖和通过延长后轴承盖形成。由此，能够形成冷却壳体的外壁和内壁。以这种方式节省了壳体本身。在所述可能性中，第一轴承盖构造为压铸件，而第二轴承盖通常构造为冲压件。

发明内容

根据本发明，提出一种电驱动车辆的电驱动装置，其中，电驱动装置包括具有转子和定子的电机，并且转子被壳体包围。所述壳体包括外部件和内部件，所述外部件和内部件分别具有沿所述壳体的轴向方向延伸的轴向肋。

通过将电机的壳体划分成内部件和外部件，在制造技术方面一方面可以节省到目前为止所需的转向袋。此外，通过根据本发明提出的解决方案可以避免冷却流体从冷却通道溢流到与冷却通道相邻的冷却通道中，使得整体来看可用于排出电机的热量的冷却功率可以保持基本恒定。

在根据本发明提出的解决方案的改进方案中，电驱动装置如此设计，使得轴向肋在壳体的外部件或内部件的接合状态下形成中间空间，冷却介质仅沿切向方向穿流所述中间空间。在先前的解决方案中存在的冷却介质流动的曲折部分可以通过根据本发明提出的解决方案显著地减少并且理想地完全避免，使得出现冷却介质的仅切向的流动。

在根据本发明提出的解决方案的另一有利的设计方案中，用于冷却介质的入口和出口位于外部件上，所述入口和出口相对于彼此以轴向间距布置。通过在入口和出口之间的由于轴向间距可实现的距离，可以避免冷却介质的流动短路，从而更确切地说对冷却介质施加相应在轴向方向上延伸的冷却通道的穿流，这伴随着恒定的散热。

在根据本发明提出的解决方案的有利的改进方案中，入口和出口以有利的方式相对于彼此以例如180°的错位布置在壳体的外部件上。由此可以实现，用于冷却介质的入口和出口彼此对置并且在重力辅助下给冷却介质施加仅沿切向方向延伸的流动路径。不同于180°的错位角也是可能的。

在根据本发明提出的解决方案的有利的实施变型方案中，用于冷却介质的入口位于第一轴向平面中，而冷却介质的出口优选位于沿轴向方向观察与第一轴向平面间隔开的第二轴向平面中；入口和出口也可以布置在相同的轴向平面中。

通过冷却介质的入口和出口的这种布置，可以实现冷却介质的仅切向延伸的流动路径的优化，从而可以从电机中导出最大的损耗热量。

根据本发明提出的电驱动装置还包括轴向肋，所述轴向肋实施在壳体的外部件和内部件的脱模斜面上。在壳体的外部件和内部件上构造脱模斜面（所述脱模斜面在接合状态下形成冷却剂通道并且沿轴向方向延伸）能够实现通过压铸方法制造电机的包括内部件和外部件的壳体。

以有利的方式，在根据本发明提出的解决方案中，壳体的外部件和内部件可以分别实施成锥体，这同样有助于壳体的外部件和内部件的更容易的脱模，只要这些外部件和内部件借助压铸方法制造。

在根据本发明提出的解决方案中，轴向肋在外部件的内周面中在加工区域内实施，其中，外部件的轴向肋在外部件的内周面上尤其包括柱形的过转部。与此相对，轴向肋在壳体的内部件的外周面上在加工区域内这样构成，使得在那里尤其构造有锥形的过转部。通过在脱模斜面内部的轴向肋的区域中对内部件和外部件进行后续的、尤其是切削进行的加工，基本上沿轴向方向延伸的冷却通道能够在其几何形状方面保持特别扁平，这一方面带来了来自电机的损耗热量的最佳散热，并且另一方面带来了用于冷却剂通道的特别节省空间的结构方式。

在根据本发明提出的解决方案中，电驱动装置这样构成，使得锥体通过例如壳体的内部件的第一直径和第二直径来确定。壳体的外部件的相应的锥体与此互补。

以有利的方式，电驱动装置这样构成，使得电机的定子尤其通过收缩连接固定到壳体的内部件中、尤其收缩到所述内部件中。这允许电机的定子特别简单地装配在壳体的内部件中，而不需要固定元件等。

在根据本发明提出的电驱动装置的有利的实施变型方案中，壳体的内部件的轴向肋设有中断部。由此，对冷却介质的流动施加湍流的流动状态，通过所述湍流的流动状态可以实现从电机中散热的显著改善。

此外，本发明涉及一种电驱动装置在电驱动车辆的传动系的E轴模块中的应用。

本发明的优点，以有利的方式，通过电机的壳体的外部件和内部件两者的肋状设计实现非常大的表面，这导致到冷却介质、例如冷却水处的最佳的热传递。此外，作为非常有利地要强调的是，通过绕流沿壳体的轴向方向观察设置在外部件上和内部件上的轴向肋，流动呈现湍流的状态，这伴随着可实现的热传递的显著改善。因为冷却通道在根据本发明提出的解决方案中没有作为在一个部件中、例如在铸件芯中的空腔示出，所以所述冷却通道可以通过外部件和内部件的尺寸协调非常扁平地实施。通过扁平地构造的冷却通道，流动的冷却介质的尽可能大的量与应在其上进行散热的表面连接，使得热量能够以最佳的方式被冷却介质吸收或传递给冷却介质。由于为冷却介质的流动示出的通道作为壳体的内部件和外部件上的轴向肋之间的中间空间或扁平间隙的非常扁平构造的构造方式，可以实现冷却介质的非常高的流速。

在根据本发明提出的解决方案中，这样进行冷却的设计，使得在由于公差而存在的最小横截面的情况下，一方面不超过允许的流动阻力，并且另一方面在横截面最大的情况下保证足够的冷却功率。

在根据本发明提出的解决方案中，通过如下方式优化冷却水引导，即，冷却水在入口处流入并且在与入口错位180°对置的出口接管处再次从冷却通道几何结构中排出。以这种方式，冷却水分别一半地以切向的方式绕电机的两侧引导。壳体的内部件和外部件上的相互啮合的轴向肋确保了冷却介质的必要的流动影响以及可实现的冷却效果的优化。由于冷却介质的入口和出口在轴向方向上彼此尽可能地分开，因此实现了包括内部件和外部件的两件式壳体的基本上完全的环流。原则上，两个接口、即用于冷却介质的入口和出口也可以布置在同一个轴向平面上。

壳体的外部件例如可以制成为铸件并且设有脱模斜面。壳体的内部件由于制造而柱形地设计。为了使通道横截面，即冷却介质在其中流动的中间空间不会变得太大，在内部件和外部件中分别完全或部分地切削地加工轴向肋的凸起突出的部分，从而例如关于轴向肋可以如下地加工轴向肋，即，轴向肋要么锥形过转地要么柱形过转地实施。在这两种情况下，脱模斜面在内部件和外部件上的存在能够以有利的方式用于优化冷却通道、即所述壳体的内部件和外部件之间的间隙形式的中间空间的几何形状。

附图说明

本发明的实施方式借助于附图和下面的描述更详细地阐述。

图1示出了具有侧向法兰连接的传动装置的电驱动装置的透视图，

图2示出了根据图1的电驱动装置的部分截面图，

图3示出了根据本发明提出的具有外部件和内部件的壳体上的冷却介质流动，

图4示出了被推入到壳体的外部件中的具有收缩的定子的内部件的俯视图，

图5示出了壳体的外部件的透视图，

图6示出了具有位于外部的轴向肋的内部件的第一实施变型方案，并且

图7示出了具有轴向肋的中断部的内部件的第二实施变型方案。

具体实施方式

图1以透视图示出了电驱动装置10，所述电驱动装置具有第一轴承盖12和第二轴承盖16。在第一轴承盖12和第二轴承盖16之间布置有马达壳体14，所述马达壳体具有侧向法兰连接的传动装置18。在马达壳体14中容纳有电驱动装置10的未详细示出的电机。

图2示出了根据图1中的透视图的电驱动装置10的部分截面图。

图2示出，转子轴20可转动地支承在第一轴承26和第二轴承28中，电机的转子22容纳在所述转子轴上。电机的转子轴20相对于电机的固定装配在壳体上的定子24旋转。第一轴承26容纳在第一轴承盖12中。第二轴承28支承在侧向法兰连接的传动装置18中。传动装置18包括中间轴30，齿轮容纳在中间轴上，所述齿轮与转子轴20的驱动小齿轮啮合。冷却通道32在马达壳体14中延伸。各个冷却通道32由分隔片34沿纵向方向形成。冷却通道32中的每个冷却通道通入到第一转向袋36或第二转向袋38中，所述第一转向袋或第二转向袋要么加工到第一轴承盖12中要么加工到第二轴承盖16的材料中。

在本发明的实施方式的以下描述中，相同的或类似的元件用相同的附图标记表示，其中，在个别情况下放弃对这些元件的重复描述。附图仅示意性地示出本发明的主题。

图3示出了冷却介质通过壳体25的流动46的示意图。冷却介质经由入口42进入壳体25的冷却系统中并且在出口44处离开所述冷却系统。如从根据图3的图示中得知的那样，壳体25由外部件48和内部件50形成。在接合状态下，外部件48和内部件50限定通道几何形状，如下面还将更详细地描述的那样。从图3中可以看出，入口42和出口44可以相对于彼此以例如180°的错位52定向。不同于180°的错位角也是可能的。此外，根据图3的图示示出，在用于冷却介质的入口42和出口44之间存在轴向间距54。用于冷却介质的入口42位于第一轴向平面56中，而用于冷却介质的出口44位于沿轴向方向与所述第一轴向平面56进一步间隔开的第二轴向平面58中。由于用于冷却介质的入口和出口42/44之间的间隔，可以给冷却介质施加特别长的流动路径，使得冷却介质可以从电驱动装置10中输送最大的热量。替代地，也存在将入口42和出口44布置在一个和同一个轴向平面中的可能性。

此外，从根据图3的图示中可以看出，冷却介质的流动46基本上在切向方向上发生并且在入口42后面分开。由于用于冷却介质的入口42和出口44沿轴向方向78观察彼此相距很远，因此实现了电驱动装置10的壳体25的几乎完全的环流。原则上，入口42和出口44也可以布置在同一个轴向平面上。

图4示出，内部件50被推入到电驱动装置10的壳体25的外部件48中。在一方面外部件48与另一方面内部件50之间产生环形间隙状的中间空间60。环形间隙状的中间空间60的几何形状基本上是扁平的，从而在冷却介质和待冷却的表面之间产生大的接触表面，并且可以实现到冷却介质的最佳的热传输。如图4所示，环形间隙状的中间空间60的各个区段一方面通过内部件50的轴向肋62并且另一方面通过外部件48的轴向肋64形成。图4还示出，电机的定子24通过收缩连接66收缩到内部件50中并且因此固定，而不需要另外的固定元件。

图4还示出，电机的定子24包围电机的容纳在转子轴20上的转子22。

图5示出了壳体25的外部件48的透视图。从根据图5的透视图中可以看出，壳体25的外部件48例如可以制成为铸件、例如铝压铸件。为此，外部件48具有脱模斜面68。由于脱模斜面68，可以更容易地从铸模或铸造工具中移除外部件48的完成铸造的坯件。如图5还示出的那样，外部件48在其内周面上包括轴向肋64，所述轴向肋由各个沿周向方向彼此间隔开的轴向肋构成，所述轴向肋分别包括基座72。

此外，图5示出，外部件48的轴向肋64的各个肋在加工区域74内具有柱形的过转部71。通过在外部件48的内周上的轴向肋64的各个肋的相应的上侧的这种切削加工，相对于外部件48限定环形间隙状的中间空间60。

类似于根据图5的图示，壳体25的在根据图6的图示中示出的内部件50在其外周面上具有轴向肋62。轴向肋62的各个肋在内部件50的外周上基本上彼此平行地延伸。如从根据图6的图示中进一步得知的那样，壳体25的内部件50沿轴向方向78观察构造成锥体82。这意味着，内部件50根据图6中的图示沿轴向方向78观察设有可变的直径，所述直径从第一直径84向第二直径86变细地延伸。如图6还示出的那样，定子24固定在内部件50的内周面上，例如经由在图4中示出的在电机的定子24和壳体25的内部件50之间的收缩连接66固定。

图6还示出，壳体25的内部件50的轴向肋62也具有加工区域74。内部件50的轴向肋62的加工区域74设有锥形的过转部70。在锥形的过转部70内，轴向肋62的各个肋部的上棱边被切削加工、即被磨损。

在壳体25的内部件50与图5中所示的外部件48接合时，产生图4中所示的环形间隙状的中间空间60，冷却介质在所述中间空间内切向地流动（参见根据图3的图示中的位置46）。图7示出了壳体25的内部件50的备选的设计可能性。根据图7中的图示，内部件50包括端侧80。基本上沿轴向方向78延伸的轴向肋62在内部件50的外周上延伸。内部件50的轴向肋62的各个肋具有各个中断部76。根据图7中的图示，内部件50的轴向肋62的单个肋的各个中断部76与轴向肋62的相邻的单个肋的中断部76对齐。由此产生引入的凹槽88，所述凹槽沿内部件50的周向方向延伸并且在穿流由外部件48和内部件50构成的布置时给冷却介质施加湍流的流动状态。通过根据图3的流动46穿流环形间隙状的中间空间60的冷却介质的湍流的流动状态，改进从根据本发明提出的电驱动装置10的壳体25中的散热。

通过根据图7的内部件50的实施变型方案实现表面的显著增大以及相对于冷却介质施加湍流的流动状态，所述冷却介质穿流在一方面外部件48与另一方面壳体25的内部件50之间的环形间隙状的中间空间60。

本发明不限于在此描述的实施例和其中强调的方面。更确切地说在根据权利要求所说明的范围内多个变型方案是可能的，所述变型方案在本领域技术人员的处理范围内。

Claims (13)

1.一种电驱动车辆的电驱动装置（10），所述电驱动装置具有转子（22）和定子（24），所述转子被壳体（25）包围，其特征在于，所述壳体（25）具有外部件（48）和内部件（50），所述外部件和内部件分别具有沿所述壳体（25）的轴向方向（78）延伸的轴向肋（62、64）。

2.根据权利要求1所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述轴向肋（62、64）在所述外部件（48）和所述内部件（50）的接合状态下形成中间空间（60），冷却介质基本上沿切向方向穿流所述中间空间。

3.根据权利要求1和2所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述外部件（48）具有用于冷却介质的入口（42）和出口（44），所述入口和出口彼此以轴向间距（54）定位。

4.根据权利要求1至3所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述入口（42）和所述出口（44）相对于彼此具有错位（52）。

5.根据权利要求1至4所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述入口（42）位于第一轴向平面（56）中，并且所述出口（44）位于沿轴向方向（78）与所述第一轴向平面间隔开的第二轴向平面（58）中。

6.根据权利要求1至5所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述轴向肋（62、64）实施在所述壳体的外部件（48）和内部件（50）的脱模斜面（68）上。

7.根据权利要求1至6所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述壳体（25）的外部件（48）和内部件（50）分别实施成锥体（82）。

8.根据权利要求1至7所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述轴向肋（64）在所述外部件（48）的内周面上具有加工区域（74），所述加工区域尤其制成为柱形的过转部（71）。

9.根据权利要求1至7所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述轴向肋（62）在所述内部件（50）的第一外周面上具有加工区域（74），所述加工区域尤其实施为锥形的过转部（70）。

10.根据权利要求1至9所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述锥体（82）通过所述壳体（25）的内部件（50）的第一直径（84）和第二直径（86）确定。

11.根据权利要求1至10所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述电机的定子（24）通过收缩连接（66）固定在所述壳体（25）的内部件（50）中。

12.根据权利要求1至11所述的电驱动装置（10），其特征在于，所述壳体（25）的内部件（50）的轴向肋（62）具有中断部（76），所述中断部给所述冷却介质的流动（46）施加湍流的状态。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动装置（10）在电驱动车辆的E轴模块中的应用。

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