CN117203881A - 设计成允许更好地移除在其操作时产生的热的电动马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动马达(10)，该电动马达(10)包括：转子(11)，该转子(11)安装在轴(12)上；定子(13)，该定子(13)围绕转子(11)定位，定子(13)包括由叠片堆(2)形成的本体和从定子本体的两侧轴向突出的绕组悬伸部(19)；前轴承(14)和后轴承(15)，该前轴承(14)和后轴承(15)彼此连接，前轴承(14)和后轴承(15)形成内腔，转子(11)和定子(13)容纳在该内腔中，其中，后轴承(15)是钟形的并且覆盖前轴承(14)的从前轴承(14)的端壁(141)轴向延伸的筒形部分(142)，后轴承(15)与前轴承(14)一起形成用于供第一冷却流体循环的内部导管(9)，第一冷却流体在该导管内部循环，第一冷却流体经由穿过后轴承(15)径向形成的第一流体入口导管(26)进入内部导管(9)，并且经由穿过后轴承(15)径向形成的第一流体出口导管(27)离开内部导管(9)，其特征在于，前轴承(14)具有朝向后轴承(15)的内部面(152)径向延伸的突出肋(28)，所述肋(28)用作用于内部导管(9)的分离器，第一流体入口导管(26)和第一流体出口导管(27)分别在肋(28)的两侧敞开，并且电动马达(10)另外地通过穿过定子(13)的叠片堆(2)且在定子(13)的绕组悬伸部(19)上循环的第二冷却流体冷却，第二冷却流体经由至少一个第二流体入口导管(31)供应，所述至少一个第二流体入口导管(31)至少部分地穿过前轴承(14)的肋(28)形成。
Description
本发明涉及布置成允许更好地移除在其操作期间产生的热的电动马达。
通常，当前的电动马达包括固定至轴的转子和围绕该转子的定子。定子安装在壳体中，该壳体包括用于轴的旋转安装的轴承。转子包括由借助于合适的紧固系统以堆叠体的形式保持的叠片组或极轮(爪极)形成的本体。转子的本体包括容纳永磁体的内腔。定子包括由形成冠部的叠片组构成的本体，该本体的内部面设置有齿，这些齿两个两个地界定了多个槽，这些槽朝向定子本体的内部敞开并且意在接纳相绕组。这些相绕组穿过定子本体的槽，并且形成在定子本体两侧突出的绕组头部。相绕组例如包括多个U形形状的导体区段，两个相邻区段的自由端部通过焊接彼此连接。
在转子中，叠片堆轴向夹持在与轴同轴安装的前凸缘与后凸缘之间。每个凸缘具有在垂直于轴的轴线的径向平面中延伸的盘的整体形状。每个凸缘包括用于同轴安装在轴上的中央孔口以及意在接纳轴向穿过整个叠片堆的紧固螺钉的若干通孔，所述螺钉借助于螺母固定至凸缘。前凸缘和后凸缘通常由非磁性导热材料、例如金属形成。
壳体通常包括组装在一起的前轴承和后轴承。轴承限定了内腔，转子和定子容纳在该内腔中。轴承中的每个轴承在中央承载用于转子轴的旋转安装的滚珠轴承。
在马达操作期间，流动通过定子的相绕组的电流会产生必须被移除的大量的热。为了使定子冷却，目前存在若干解决方案。这些解决方案中的一种解决方案包括在定子收缩在其中的轴承内部提供冷却回路，冷却液体在冷却回路内部循环使得可以经由轴承移除由定子产生的热。尽管如此，这种解决方案具有仅允许定子在叠片堆的与冷却的轴承接触的表面的水平处冷却的缺点。因此，这种解决方案不能允许马达的最佳冷却。另一种现有的解决方案包括使油循环穿过转子轴，并且然后使该油沿着定子本体循环，使得油与相绕组的绕组头部接触。然而，这种解决方案需要对马达的结构进行多种修改，这使得其难以实现，并且因此相对昂贵。在文献CN 212 412 862和US2019/386537中也描述了其他解决方案。
因此，本发明旨在提供一种布置成允许更好地移除在其操作期间产生的热并且不具有上述现有解决方案的缺点的电动马达。
为此，本发明涉及一种电动马达，该电动马达包括：转子，该转子安装在轴上；定子，该定子围绕转子布置，所述定子包括由叠片堆形成的本体以及在定子本体的两侧轴向突出的绕组头部；前轴承和后轴承，该前轴承和后轴承彼此连接，所述前轴承和所述后轴承形成内腔，转子和定子容纳在该内腔中，其中，后轴承是钟形的并且覆盖前轴承的从所述前轴承的端壁轴向延伸的环形部分，后轴承与前轴承一起形成第一冷却流体的内部循环通道，第一冷却流体在该内部循环通道内部循环，所述第一冷却流体通过穿过后轴承径向形成的第一流体入口通道进入内部通道，并且通过穿过后轴承径向形成的第一流体出口通道离开内部通道，其特征在于，前轴承具有朝向后轴承的内部面径向延伸的突出肋，所述肋形成用于内部通道的分离器，所述第一流体入口通道和所述第一流体出口通道分别在所述肋的两侧敞开，并且在于下述事实：电动马达也通过在定子的叠片堆中且在定子的绕组头部上循环的第二冷却流体冷却，所述第二冷却流体经由至少一个第二流体入口通道供应，所述至少一个第二流体入口通道至少部分地穿过前轴承的肋形成。
如此构造，电动马达可以通过在前轴承与后轴承之间循环的第一冷却流体和在叠片堆内部循环以与定子接触、并且特别地与定子的相绕组的绕组头部接触的第二冷却流体两者冷却。因此，可以获得对由马达在其操作期间产生的热的更好移除。由于在前轴承的水平处的分离器的存在，这种双冷却回路是可能的，这使得一方面可以分开第一冷却流体的入口通道和出口通道，并且另一方面，可以为前轴承的外周缘提供足够大的额外厚度，以允许形成用于第二冷却流体的入口通道。因此，该分离器防止内部流体循环通道在一个或更多个位置处被中断，以允许第二冷却流体的入口通道的通过。事实上，这种解决方案具有需要增加额外的密封装置以防止第二冷却流体渗透到第一冷却流体的回路中并防止第一冷却流体渗透到第二冷却流体的回路中的缺点。
根据其他特征，本发明的马达包括被单独地或以组合方式考虑的以下可选特征中的一个或更多个可选特征：
-第二冷却流体经由至少一个第二流体出口通道离开内腔，所述至少一个第二流体出口通道至少部分地由沿着前轴承的邻接定子的内部面延伸的轴向凹槽形成，所述轴向凹槽与穿过后轴承形成的出口孔口流体连通。
-出口孔口穿过后轴承的端壁轴向形成。
-所述至少一个第二流体入口通道与形成在定子内部的至少一个流体循环通道流体连通，所述至少一个流体循环通道在其端部中的一个端部处通向将前轴承的端壁与定子轴向分开的前中间空间，并且在其端部中的另一端部处通向将后轴承的端壁与定子轴向分开的后中间空间。
-后轴承配备有与第一流体入口通道连通的流体入口管道和与第一流体出口通道连通的流体出口管道。
-前轴承配备有与所述至少一个第二流体入口通道连通的至少一个流体入口管道。
-环形密封件在内部流体循环通道的两侧至少部分地容纳在形成于前轴承的筒形部分的外周缘上的环形凹槽内部。
-第一冷却流体选自空气、乙二醇水或油。
-第二冷却流体选自空气或油。
通过阅读下面参照附图进行的非限制性描述，将更好地理解本发明。
图1是根据本发明的特定实施方式的电动马达的立体图，
图2是图1的马达的前视图，
图3是图1的马达的后视图，
图4是配备至图1的马达的前轴承的前视立体图，
图5是图4中所示的轴承的后视立体图，
图6是类似于图5的视图，前轴承在其后部分被部分截断，
图7是图6中所示的轴承的后视图，
图8是图1的马达沿着截面线AA截取的截面图，
图9是图1的马达沿着截面线BB截取的截面图。
图1至图3示出了根据本发明的电动马达10，该电动马达10包括特别地借助于螺钉21彼此连接的两个轴承，分别为前轴承14和后轴承15，后轴承15容纳并几乎完全覆盖前轴承14。
如图8和图9中所示，前轴承14包括壳体，在该壳体中容纳有旋转固定至轴12的转子11以及与轴12同轴地围绕转子11的环形定子13。定子13将有利地收缩在前轴承14内部。轴承14、15是中空的并且形成内腔，转子11和定子13容纳在该内腔中。轴承14、15中的每个轴承在中央分别承载用于轴12的旋转安装的滚珠轴承17和18。绕组头部19从定子本体13的两侧轴向突出，并且容纳在将定子13与相应的轴承14、15分开的中间空间中。前轴承14和后轴承15将有利地由金属制成。在本发明的有利构型中，前轴承14将由铝制成，而后轴承15将包括旋拧到前轴承14上并容纳转子的轴12的后轴承的钢环，后轴承15和前轴承14的一部分被由具有低导热率的材料、比如说例如塑料材料制成的盖覆盖。
在所示的实施方式中，转子11包括通过由铁磁性材料、特别是钢制成的叠片堆2形成的本体以及意在容纳在形成于叠片堆2内部的多个内腔中的多个永磁体3，每个内腔容纳永磁体3。叠片堆2同轴地安装在绕轴线X以可旋转的方式安装的轴12上。轴12可以力配合在叠片堆2的中央开口内部，以将转子的本体与轴12以可旋转的方式连接。
叠片堆2由轴向叠片组形成，该轴向叠片组在垂直于轴12的轴线X的径向平面中延伸。在叠片堆2中制成多个紧固孔4，以允许紧固螺钉通过堆叠体的叠片。这些紧固孔4是贯通的，使得螺钉可以穿过每个孔4内部。螺钉的第一端部抵靠前端部凸缘5的外部面支承，而螺钉的另一端部与抵靠后端部凸缘6的外部面支承的螺母配合。因此，叠片堆2被轴向夹持在前端部凸缘5与后端部凸缘6之间。这些凸缘5、6使得能够确保转子11的平衡，同时允许磁体3在它们各自的腔内部得到良好的维护。平衡可以通过添加或移除材料来完成。材料的移除可以通过机加工来进行，而材料的添加可以通过将元件植入为此目的设置的并且沿着凸缘5、6的圆周分布的开口中来进行。
后轴承15包括钟形盖，该钟形盖在图1中所示的马达的安装位置中覆盖前轴承14的从所述前轴承14的端壁141轴向延伸的筒形部分142，所述壁141具有在垂直于轴12的轴线X的平面中对准的盘的形状。后轴承15在端部边缘24处搁置在由端壁141限定的肩部143上。
后轴承15具有与前轴承14的筒形部分142的形状基本上互补的形状，使得在马达的安装位置中，该部分142与后轴承15的内壁25密封接触，密封通过环形形状的两个密封件8来确保，两个密封件8容纳在形成于部分142周缘处的两个环形凹槽7内。凹槽7布置在部分142的最薄环形区域144的两侧。
环形区域144与后轴承15的内壁25一起形成第一流体的内部循环通道9，所述通道9具有大致筒形形状，其轴线平行于由转子11的轴12限定的轴线X。因此，通道9允许第一冷却流体、比如说例如乙二醇水围绕前轴承14的筒形部分142循环。因此，在马达1的操作期间，由定子13产生并传递至前轴承14的热可以直接传递至在内部通道9中循环的第一冷却流体。因此，可以获得定子13的更快的冷却。在前轴承14由具有高导热率的材料比如说例如铝制成并且后轴承15由旋拧到前轴承14上并容纳转子的轴12的后轴承的钢环制成、后轴承15和前轴承14的一部分被由具有低导热率的材料比如说例如塑料材料制成的盖覆盖的情况下，热向第一冷却流体的传递被进一步改善。第一冷却流体经由穿过后轴承15径向形成并通向内部通道9的第一流体的入口通道26进入内部通道9内部。该第一冷却流体经由穿过后轴承15径向形成并且也通向内部通道9的第一流体的出口通道27从内部通道9离开。第一冷却流体的供应将通过设置在后轴承15的外周缘处的第一流体入口管道22进行，所述第一入口管道22与第一流体的入口通道26连通，并且第一冷却流体的离开将通过设置在后轴承15的外周缘处的流体出口管道23进行，所述出口管道23与第一流体的出口通道27连通。
如图4、图5和图8、图9中所示，前轴承14设置有沿后轴承15的内部面152的方向径向延伸的突出肋28，所述肋28形成用于内部通道9的分离器，第一流体的所述入口通道26和出口通道27分别位于所述肋28的两侧。因此，该肋28在前轴承14的筒形部分142中产生了额外的厚度。如图6和图7中所示，该额外的厚度足以允许第二流体入口通道31穿过前轴承14。该第二流体入口通道31具有径向定向的第一部段311和轴向定向的第二部段312。第一部段311在前轴承14的端壁141的外周缘处在第二流体入口管道32的水平处敞开。第二部段312与穿过定子13的叠片堆2径向形成的通孔33连通，所述通孔33通向轴向形成在定子13内部的流体循环通道34。该流体循环通道34在其端部中的一个端部341处通向将前轴承14的端壁141与定子14轴向分开的前中间空间，并且在另一端部342处通向将后轴承15的端壁151与定子13轴向分开的后中间空间。因此，除了借助于第一冷却流体的冷却回路之外，诸如油或空气的第二冷却流体也可以在电动马达10内部循环。因此，该第二冷却流体可以经由第二入口管道32供应，并且将在第二流体入口通道31中连续循环，然后在流体循环通道34中循环，以最终沿着定子13循环，特别地通过与绕组头部19接触而沿着定子13循环。因此，与仅由单个冷却流体在其周缘穿过的马达相比，改进的冷却将是可能的。
一旦与定子13接触被加热，第二冷却流体沿着第二流体出口通道35循环，该第二流体出口通道35沿着定子13的外周缘延伸。该第二流体出口通道35至少部分地由沿着前轴承14的邻接定子13的内部面145轴向延伸的凹槽36形成。该凹槽36与穿过后轴承15的端壁151形成的出口孔口37连通。因此，第二冷却流体可以经由该出口孔口37从电动马达10离开。
本发明显然不限于如上所述的本发明的构型。
Claims (9)
1.一种电动马达(10)，所述电动马达(10)包括：转子(11)，所述转子(11)安装在轴(12)上；定子(13)，所述定子(13)围绕所述转子(11)设置，所述定子(13)包括由叠片堆(2)形成的本体以及在所述定子的本体的两侧轴向突出的绕组头部(19)；前轴承(14)和后轴承(15)，所述前轴承(14)和所述后轴承(15)彼此连接，所述前轴承(14)和所述后轴承(15)形成内腔，所述转子(11)和所述定子(13)容纳在所述内腔中，其中，所述后轴承(15)是钟形的并且覆盖所述前轴承(14)的从所述前轴承(14)的端壁(141)轴向延伸的筒形部分(142)，所述后轴承(15)与所述前轴承(14)一起形成用于供第一冷却流体循环的内部通道(9)，第一冷却流体在所述内部通道(9)内部循环，所述第一冷却流体经由穿过所述后轴承(15)径向形成的第一流体入口通道(26)进入所述内部通道(9)内部，并且经由穿过所述后轴承(15)径向形成的第一流体出口通道(27)离开所述内部通道(9)，其特征在于，所述前轴承(14)具有朝向所述后轴承(15)的内部面(152)径向延伸的突出肋(28)，所述肋(28)形成用于所述内部通道(9)的分离器，所述第一流体入口通道(26)和所述第一流体出口通道(27)分别位于所述肋(28)的两侧，并且所述电动马达(10)也通过在所述定子(13)的所述叠片堆(2)中且在所述定子(13)的所述绕组头部(19)上循环的第二冷却流体冷却，所述第二冷却流体通过至少一个第二流体入口通道(31)供应，所述至少一个第二流体入口通道(31)至少部分地穿过所述前轴承(14)的所述肋(28)形成。
2.根据权利要求1所述的马达(10)，其特征在于，所述第二冷却流体经由至少一个第二流体出口通道(35)离开所述内腔，所述至少一个第二流体出口通道(35)至少部分地由沿着所述前轴承(14)的邻接所述定子(13)的内部面(145)延伸的轴向凹槽(36)形成，所述轴向凹槽(36)与穿过所述后轴承(15)形成的出口孔口(37)流体连通。
3.根据权利要求2所述的马达(10)，其特征在于，所述出口孔口(37)穿过所述后轴承(15)的端壁(151)轴向形成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，所述至少一个第二流体入口通道(31)与形成在所述定子(13)内部的至少一个流体循环通道(34)流体连通，所述至少一个流体循环通道(34)在其端部中的一个端部(341)处通向将所述前轴承(14)的端壁(141)与所述定子(13)轴向分开的前中间空间，并且在其端部中的另一端部(342)处通向将所述后轴承(15)的端壁(151)与所述定子(13)轴向分开的后中间空间。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，所述后轴承(15)配备有与所述第一流体入口通道(26)连通的流体入口管道(22)和与所述第一流体出口通道(27)连通的流体出口管道(23)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，所述前轴承(14)配备有与所述至少一个第二流体入口通道(31)连通的至少一个流体入口管道(32)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，环形密封件(8)在内部流体循环通道(9)的两侧至少部分地容纳在形成于所述前轴承(14)的所述筒形部分(142)的外周缘处的环形凹槽(7)内部。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，所述第一冷却流体选自空气、乙二醇水或油。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的马达(10)，其特征在于，所述第二冷却流体选自空气或油。
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2022
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