CN115313720A - 具有转子冷却的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有定子(2)和转子(3)的电机(1)，其中，转子(3)具有安装在轴上的转子叠片式芯部(9)，其中，轴包括油通道(10)，并且转子叠片式芯部具有与轴(8)的轴线(A)平行的通道(5)和在端部处的终端板(6、7)，其中，油通道(10)具有横向孔(11、12)，这些横向孔在电机(1)的前侧部(V)上布置在沿轴向彼此间隔一定距离的平面(E1、E2)中。

Description

具有转子冷却的电机
技术领域
本发明涉及一种具有定子和转子的电机，其中，转子具有安装在轴上的转子叠片式芯部，其中，轴包括油通道，并且转子叠片式芯部具有与轴的轴线平行的通道和在端部处的终端板，其中，油通道具有横向开口。
背景技术
具有稀土的永磁体用在电机中。如果永磁体过热，则存在退磁的风险，由此电机可能会承受不可弥补的损坏。因此在混合动力车辆中，无论具体的安装情况如何，电机的冷却都是必要的因素。
特别成问题的是2.5混合系统中的热管理。可以在DE 10 2010 004 711 C5中找到这种变速器的一个示例。由于特定的连接，电机在以较高车速行驶期间经历更高的速度，并且这些更高的速度很可能会持续数分钟。
由于电机中所发生的较高损耗，因此温度处于其对磁体已经至关重要的范围内。因此，必须从转子叠片和靠近磁体的区域主动地移除热量，以便能够在不受限制的情况下更长时间地操作电气系统。
文献JP 2011 254 580 A描述了一种具有定子和转子的电机。沿着转子轴线设置有冷却剂流动路径，其中，冷却剂经由开口离开转子轴，并在端部板中流动至转子叠片中的纵向通道。
文献JP 2009-118 686A包括一种具有定子和转子的电机，其中，转子具有安装在轴上的转子叠片式芯部，其中，轴包括油通道，并且其中，转子叠片式芯部具有与轴的轴线平行的通道和在转子叠片式芯部的端部处的终端板，其中，油通道具有横向孔，这些横向孔在电机的前侧部上布置在沿轴向彼此间隔一定距离的平面中并且向第一冷却用油路径和第二冷却用油路径进行供给。布置在第二平面中的冷却路径经由转子轴中的油通道和分配器端口以及经由通过弹簧预张紧的切换单元而延伸。如果弹簧使分配器端口保持打开，则冷却剂可以流到转子叠片式芯部的通道中。然而，两个冷却路径的油流并非并行或并非总是同时。相反，两个冷却路径被控制成使得一个或另一个冷却用油路径起作用。
文献WO 2019/049 397 A1描述了一种具有冷却通道的冷却系统，冷却通道具有经由连接开口的单个馈送部。冷却剂未经由转子轴被提取，但利用泵冷却剂可专门用于转子通道。油并未因离心力而从孔喷射到肩部上。
文献JP 2019-30 051 A同样使由泵输送的进入冷却剂偏转。此处，冷却剂抵靠凹穴状结构件而流动，使得转子通道供应有冷却剂。
同样，在JP 2018-191 363 A中，仅提供了用于转子的冷却，其中，转子通道经由泵直接供应有冷却剂。为了进行分配，利用转子的侧板并且转子的侧板具有凹槽和开口。
本发明的目的是创造一种具有冷却系统的电机，该冷却系统使转子有效冷却，然而同时维持定子冷却。
发明内容
该目的通过具有定子和转子的电机来实现，其中，转子具有安装在轴上的转子叠片式芯部，其中，轴包括油通道，并且转子叠片式芯部具有与轴的轴线平行的通道和在端部处的终端板，其中，油通道具有横向开口，这些横向开口在电机的前侧部上布置在沿轴向彼此间隔一定距离的平面中。
由于横向开口的布置，形成轴向偏移的油喷射流，这些油喷射流远离轴而冲出。
为了冷却定子和转子两者，第一平面设置在位于电机的前侧部上的转子叠片式芯部的终端板的厚度内，该终端板被设计为平衡盘，并且第二平面设置在平衡盘的外部、定子的绕组端部的区域中。
以轴向偏移方式冲离的油喷射流一方面行进经过平衡盘并且另一方面直接进入平衡盘的内部结构中。
这导致了第一冷却用油路径，该第一冷却用油路径沿着油通道延伸、穿过电机的前侧部和后侧部的横向孔，并且离开的冷却用油冲出到绕组端部上。
第二冷却用油路径经由油通道、前侧部上的横向孔和平衡盘被引导到转子叠片式芯部的通道中。
平衡盘设计成使得平衡盘具有至少一个周向的肩部，在该肩部中，沿着肩部的周缘设置有通向转子叠片式芯部中的通道的孔口或凹穴。
肩部区域的深度高达平衡盘的厚度的一半。
替代性地，也可以设置一个或更多个肩部，所述一个或更多个肩部(15)具有错列的深度并且设置成沿径向彼此间隔一定距离。
具有多个肩部的平衡盘将适于引导与肩部对应的具有不同径向距离的通道穿过转子叠片式芯部，并且因此以最佳的方式消散永磁体附近处的热量。
附图说明
图1以截面图示出了电机，
图2示出了具有排油引导部的相同的截面图像，
图3和图4示出了电机的前侧部的平面图，
图5示出了穿过转子平衡盘的纵向截面，
图6示出了定子内的转子叠片式芯部的平面图。
具体实施方式
在图1和图2中，以纵向截面图示出电机1。电机包括两个主要部件：转子2和定子3。定子3在两个侧部上均具有绕组端部4。
转子2由安装在轴8上的转子叠片式芯部9构成。在电机1的前侧部V上将轴8从壳体(未示出)中引导出来。通道5布置在转子叠片式芯部9内并且沿着轴线A延伸。此处通道5的数目应根据冷却问题而进行适应性修改。
通道5例如以与彼此相距均匀的径向距离的方式沿半径r延伸、或者沿不同的半径r处的圆周分布。
转子叠片式芯部9在前侧部V和后侧部R两者上均设置有终端板，该终端板覆盖转子叠片式芯部。前侧部V上的终端板形成为具有结构件的平衡盘7，并且在后侧部R上设置有非结构化的终端板6。
在转子2的轴8中设置冷却通道10，并且冷却通道10从前侧部V延伸至后侧部R。
轴8在第一平面E1中具有横向孔11，并且在与第一平面沿轴向间隔一定距离的第二平面E2中具有横向孔12。在电机1的后侧部R上在单个平面E3中设置有横向孔11。
在平面E1中，油通过离心力从通道10经由横向孔11和自由空间喷射到绕组端部4上。在平面E2中，油从通道10和横向孔12喷射到形成在平衡盘7上的结构件上，并且经由该结构件被引导到转子叠片9的通道5中。
在图2中，通过箭头示出油流。绕组端部4经由电机的前侧部V和后侧部R两者上的横向孔11而被冷却。冷却用油从开口11冲出并且经由路径13接触绕组端部4。由于油的输送取决于轴8的旋转速度以及可供使用的油量，对电机的后侧部R上的绕组端部4的冷却有时更弱，这是因为没有更多的油到达。
然而，由于新引入的冷却用油路径14，电机1的后侧部R上的绕组端部4同样得到充分地冷却。冷却用油路径14最初从轴8的横向孔12开始径向地延伸、与平衡盘7的结构件接触—该平衡盘在下文进行更详细的描述、偏转并且沿着转子叠片9的通道5被引导。冷却用油的该部分在电机1的后侧部R上离开，并且沿电机的后侧部上的绕组端部4的方向冲出。
永磁体(在图中未示出)嵌入在转子叠片9中并且在空间上位于通道5的附近。永磁体的热量通过冷却用油而消散到通道5中。
图3和图4示出了电机1的前侧部V的视图。在图5中可以看到穿过图3中所示的平衡盘7的截面。
示例性实施方式中的平衡盘7具有肩部15，在该肩部15中，平衡盘的厚度D实际上减半。因此形成边缘，该边缘的厚度近似为平衡盘的厚度的一半。肩部15的深度根据平衡盘和冷却通道5的具体实施方式而进行适应性修改。
平衡盘7附加地具有呈凹穴16的形式的轴向切口，撞击肩部15的油经这些轴向切口沿轴向被导引至转子2并且穿过通道5。
为了优化对电机的冷却，平衡盘7收集一部分油量并将该部分油量沿轴向导引穿过转子2。其余的油经由横向开口11喷射到绕组端部上并使定子冷却。
图6示出了不限于特定通道类型的替代解决方案。
该图示出了绕转子叠片式芯部9布置的绕组端部4。永磁体20以典型布置结合在转子叠片式芯部9内。一组永磁体20沿着转子叠片式芯部9的外周放置；其他永磁体以V的方式布置，从而交替地向内和向外渐缩。因此，在两个永磁体20之间的三角形空间中设置有安装区域21和22。
通道5以在具有第一半径r1的整个圆周上分布的方式形成在安装区域21中。另外，沿着具有半径r2的圆周设置有通道5a，并且在该示例中，通道5a具有比通道5更小的内径。
另一有利的布置使用下述通道：所述通道布置在安装区域22中、邻近于三个永磁体20。
为了使所有通道5、5a均可以供应有油，平衡盘必须相应地通过沿着具有半径r1和r2等的圆周的另外的肩部15和凹穴16而进行适应性修改。

Claims (5)

1.一种电机(1)，所述电机(1)具有定子(3)和转子(2)，其中，所述转子(2)具有安装在轴(8)上的转子叠片式芯部(9)，其中，所述轴(8)包括油通道(10)，并且其中，所述转子叠片式芯部(9)具有与所述轴(8)的轴线(A)平行的通道(5)和在所述转子叠片式芯部(9)的端部处的终端板(6、7)，其中，所述油通道(10)具有横向孔(11、12)，所述横向孔(11、12)在所述电机(1)的前侧部(V)上布置在沿轴向彼此间隔一定距离的平面(E1、E2)中，并且所述横向孔(11、12)向第一冷却用油路径和第二冷却用油路径进行供给，并且所述平面(E1、E2)中的第一平面(E2)在被设计为平衡盘(7)的终端板的厚度(D)内延展，并且第二平面(E1)在所述平衡盘(7)的外部、所述定子(3)的绕组端部(4)的区域中延展，其特征在于，所述第二冷却用油路径经由所述油通道(10)和所述横向孔(12)而被引导，其中，油从所述通道(10)和所述横向孔(12)中喷射出来、被引导到所述平衡盘(7)的所述前侧部(V)上并被引导到所述叠片式转子芯部(9)的所述通道(5)中，并且所述平衡盘(7)具有至少一个周向的肩部(15)，在所述肩部(15)中，沿着所述肩部的周缘设置有通向所述转子叠片式芯部中的所述通道(5)的孔口或凹穴(16)，并且所述孔口或所述凹穴(16)将撞击所述肩部(15)的所述油沿轴向导引至所述转子(2)。
2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述第一冷却用油路径沿着所述油通道(10)延伸穿过所述电机的所述前侧部(V)的横向开口(11)和后侧部(R)的横向开口(11)，并且离开的冷却用油冲到所述绕组端部(4)上。
3.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述肩部(15)的深度高达所述平衡盘(7)的所述厚度(D)的一半。
4.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，设置有一个或更多个肩部(15)，所述一个或更多个肩部(15)具有错列的深度并且设置成沿径向彼此间隔一定距离。
5.根据权利要求4所述的电机(1)，其特征在于，与所述肩部(15)对应的具有不同的径向距离(r1、r2)的通道(5)穿过所述转子叠片式芯部(9)。
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