CN117321887A - 用于电机的冷却流体导向装置、电机以及用于提供电机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机(10)的冷却流体导向装置(20)，其包括多个冷却流体管路(22)，所述冷却流体管路从冷却流体导向装置(20)的中轴线(24)出发在共同的圆面中径向向外伸出，每个冷却流体管路(22)具有输入开口(30)，所述输入开口设计用于与转子轴(12)的配置的孔(32)对齐地设置，由此冷却流体(14)能通过输入开口(30)从转子轴(12)流入相应的冷却流体管路(22)中，并且每个冷却流体管路(22)具有至少一个输出开口(34)，所述输出开口设计用于朝向所述电机(10)的定子(16)或转子(18)地设置，并且冷却流体(14)能通过所述输出开口从相应的冷却流体管路(22)从冷却流体导向装置(20)朝向定子(18)和/或转子(16)流出。

Description

用于电机的冷却流体导向装置、电机以及用于提供电机的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于电机的冷却流体导向装置、一种电机以及一种用于提供电机的方法。

背景技术

由DE 10 2016 216 088 A1已知包括作为空心轴构成的转子轴的电机。所述转子轴具有沿轴向方向延伸的轴向孔，所述轴向孔穿透所述转子轴大致至所述转子轴的一半并且然后转入多个围绕转子轴的周向分布的径向孔中，所述径向孔将所述轴向孔与转子轴的外侧面连接并且通入转子板叠的径向的冷却通道区段中。在转子轴的旋转中，处于转子轴的轴向孔内的冷却介质输送通过所述轴向孔并且从所述径向孔出来引导到转子板叠的径向的冷却通道区段中。从那里出来，冷却介质流经转子板叠的轴向的冷却通道区段直至所述转子板叠的端侧，冷却介质从那里朝定子绕组头部的方向甩出。在碰到定子绕组头上时，所述冷却介质对所述定子绕组头冷却并且随后滴到所述电机的壳体区段的油底壳中。

发明内容

本发明的任务是，提供一种解决方案，其能够实现将冷却流体精确地引导通过电机以及借助冷却流体特别均匀地冷却电机。

通过独立权利要求的主题解决该任务。在从属权利要求、说明书和附图中公开本发明的其他的可实现的设计。

本发明涉及一种用于电机的冷却流体导向装置。所述冷却流体导向装置尤其是设计用于，不可相对旋转地保持在所述电机的空心的转子轴上。为此，冷却流体导向装置可以插接到该转子轴上。冷却流体导向装置具有多个冷却流体管路，所述冷却流体管路从所述冷却流体导向装置的中轴线出发在共同的圆面中径向向外伸出。每个冷却流体管路具有输入开口，所述输入开口设计用于，与所述电机的空心的转子轴的配置的孔对齐地设置，由此冷却流体能通过输入开口从转子轴流入相应的冷却流体管路中。此外设置，每个冷却流体管路具有至少一个输出开口，所述输出开口设计用于，朝向所述电机的定子或转子地设置。通过该相应的输出开口，冷却流体可以从相应的冷却流体管路从所述冷却流体导向装置朝向定子和/或转子流出。冷却流体管路因此星形地从冷却流体导向装置的中轴线伸出，由此借助所述冷却流体管路，冷却流体在冷却流体导向装置在电机的空心的转子轴上的安装位置中可以将冷却流体从转子轴出发运输至定子和/或转子，所述转子在外周侧包围转子轴。通过冷却流体管路的相应的输出开口，可以特别精确地预定冷却流体从相应的冷却流体管路中的排出并且以冷却流体点精确地流到转子或者说定子上。由此，可以进行所述电机的转子或者说定子的位置准确且符合需求的冷却。通过将冷却流体管路的相应的输入开口配置给转子轴的孔，可以保证冷却流体从空心的转子轴到相应的冷却流体管路中的可靠且尤其是无损失的流入。

在本发明的进一步设计中设置，所述冷却流体管路的相应的内部的端部通过内部的环相互连接和/或所述冷却流体管路的相应的外部的端部通过外部的环相互连接。所述冷却流体导向装置因此可以作为一种轮构成，在所述轮中，冷却流体管路构成该轮的相应的辐条。通过所述内部的环或外部的环，所述相应的冷却流体管路可以在其定向以及其位置方面彼此固定。此外，所述内部的环或外部的环能够在冷却流体导向装置的特别小的重量的情况下实现所述冷却流体导向装置的特别好的稳定性。

在本发明的进一步设计中设置，所述冷却流体管路在外侧具有空气导向几何结构，所述空气导向几何结构设计用于，将空气引导到所述转子和/或定子上。因此，附加于冷却流体通过冷却流体管路至转子或定子的引入，空气可以引入转子或定子中，其方式为，冷却流体导向装置的空气导向几何结构在冷却流体导向装置旋转时将空气输送到转子或定子上。引导到定子或者说转子上的空气可以一方面承担用于电机的附加的冷却功能和/或另一方面引起通过输出开口从冷却流体管路中排出的冷却流体的溅射，由此可以允许以冷却流体对转子或者说定子的端侧的特别均匀的喷射。由此可以获得电机通过冷却流体导向装置的特别高效的并且均匀的冷却。

可以在该关系中尤其是设置，所述空气导向几何结构构造有叶片形状。空气导向几何结构的这些叶片尤其是这样成形和定向，使得这些叶片在冷却流体导向装置的旋转运动中由包围的介质、例如空气或水倾斜或不对称地环流。通过所述空气导向几何结构的叶片形状，冷却流体导向装置可以尤其是构成一种螺旋桨或构造有螺旋桨形状。通过空气导向几何结构的叶片形状，包围空气导向几何结构的介质(当前为空气)可以特别高效地输送到转子或者说定子上。

在本发明的进一步设计中设置，所述至少一个输出开口通过喷嘴提供。通过借助喷嘴提供所述至少一个输出开口，可以特别简单并且精确地调节冷却流体从相应的冷却流体管路中的流出速度以及流出方向。此外，通过喷嘴提供所述至少一个输出开口能够实现将涡旋外加到从相应的冷却流体管路中流出的冷却流体上。由此，可以针对性地影响冷却流体的相应的流动特性，以便能够实现从转子或者说定子到冷却流体上的特别好的传热和因此冷却流体的特别好的冷却作用。

在本发明的进一步设计中设置，所述至少一个配置给所述定子的输出开口通过导向凸起部相对于所述中轴线径向地限界，所述导向凸起部设计用于，引导通过该输出开口流出的冷却流体。因此借助所述导向凸起部可以至少基本上避免，从所述输出开口中排出的冷却流体直接进入电机的转子和定子之间的间隙中并且因此在绕行定子的情况下流经电机。而是导向凸起部用于保证，从输出开口中排出的并且设置用于定子的冷却流体可靠地流入定子中。

本发明还涉及一种电机，该电机包括如已经关联按照本发明的冷却流体导向装置说明的冷却流体导向装置。此外，所述电机具有空心的转子轴，所述冷却流体导向装置不可相对旋转地保持在所述转子轴上。尤其是冷却流体导向装置插接到所述空心的转子轴上。因此，冷却流体导向装置可以在纵向区段中在外周侧完全包围转子轴。此外，所述电机具有不可相对旋转地保持在转子轴上的转子以及定子，转子可以相对于所述定子围绕中轴线旋转。冷却流体导向装置因此也相对于转子不可相对旋转地设置。由冷却流体导向装置通过至少一个输出开口从相应的冷却流体管路中排出的配置给转子的冷却流体因此流入转子的限定的配置的预定位置，所述位置因此可以借助冷却流体特别好地冷却。在包括冷却流体导向装置的电机内，可以特别精确地引导冷却流体，由此可以借助冷却流体特别高效地冷却电机的转子和定子。按照本发明的冷却流体导向装置的优点和有利的扩展方案视为按照本发明的电机的优点和有利的扩展方案并且反之亦然。

在本发明的进一步设计中设置，空心的转子轴对于每个冷却流体管路的具有一个孔，所述孔与相应的配置的冷却流体管路的输入开口对齐地设置。通过转子轴与相应的配置的冷却流体管路的输入开口的相应的对齐的孔，冷却流体可以特别可靠地从空心的转子轴中流入相应的冷却流体管路中。因此可以特别好地避免冷却流体在相应的冷却流体管路中窜漏。

在本发明的进一步设计中设置，至少一个冷却流体管路具有输出开口，所述输出开口与所述转子的两个相邻的支腿的间隙对齐。通过该输出开口从冷却流体管路中流出的冷却流体因此可以特别精确地引导到转子的相邻的支腿的间隙中，由此可以特别好并且高效地冷却转子的绕组。由此，可以获得转子的特别高效的冷却和由此转子的特别高的有效功率。

本发明还涉及一种如已经关联电机说明的用于提供电机的方法。在所述方法中设置，将所述冷却流体导向装置不可相对旋转地紧固在所述空心的转子轴上。此外设置，将所述转子轴连同转子置于围绕中轴线的旋转中。通过在冷却流体导向装置上的材料去除和/或材料施加，随后使转子轴平衡。因此，冷却流体导向装置用于电机的具有转子轴以及转子的转子装置的不平衡度的补偿。因此可以通过补偿所述不平衡度实现电机的特别均匀的运行。由此，可以实现电机的特别长的使用寿命。

按照本发明的冷却流体导向装置以及按照本发明的电机的优点和有利的扩展视为按照本发明的方法的优点和有利的扩展方案并且反之亦然。

可以由权利要求、附图和对附图的说明得出本发明的其他特征。以上在说明书所述的特征和特征组合以及接着在对附图的说明中和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅以分别给出的组合、而是也以其他的组合或单独可使用，而不会背离本发明的范围。

附图说明

附图中：

图1示出具有转子和定子以及在转子轴上插接的冷却流体导向装置的电机的示意纵剖面视图，所述冷却流体导向装置设计用于将从所述空心的转子轴排出的冷却流体引导至电机的转子和/或定子；以及

图2示出电机的通过冷却流体导向装置的示意横截面视图，其中可以看出，所述冷却流体导向装置具有四个冷却流体管路，所述四个冷却流体管路分别与空心的转子轴流体连接并且辐射形地从冷却流体导向装置的中轴线伸出，其中冷却流体导向装置的中轴线与空心的转子轴的中轴线或者说空心的转子轴的旋转轴线重合。

在所述图中，相同的和功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1和2中在不同的剖面图中分别示出尤其是用于机动车的电机10。所述电机10在图1中在纵剖面中示出并且在图2中在沿在图1中示出的交截线A-A的横截面中示出。电机10具有空心的转子轴12，所述转子轴设计用于，由冷却流体14流经。冷却流体14的流动方向在图1中以相应的箭头表示。电机10还具有不可相对旋转地保持在空心的转子轴12上的转子16以及定子18。转子16在转子轴12的纵向区段中完全在外周侧包围转子轴12。不仅转子16而且定子18可以具有至少一个板叠，所述板叠由相应的绕组缠绕。为了可以将在空心的转子轴12中流动的冷却流体14特别可靠并且精确地引导至转子16和定子18，设置，所述电机10具有冷却流体导向装置20。该冷却流体导向装置20当前插接到空心的转子轴12上并且不可相对旋转地保持在转子轴12上。如在图1中可以看出的，冷却流体导向装置20设计用于，从空心的转子轴12接收冷却流体14并且当前引导至转子16以及定子18，尤其是引导到转子16以及定子18的相应的端侧上。基于转子16相对于转子轴12以及冷却流体导向装置20相对于转子轴12的不可相对旋转的布置结构，冷却流体导向装置20也相对于转子16不可相对旋转地设置。因此借助冷却流体导向装置20当前设置，从冷却流体导向装置20朝向转子16流出的冷却流体14在转子16的两个相邻的支腿的中间空间中引导，由此可以特别好地冷却转子16的相应的绕组。

接着关联图2进一步说明冷却流体导向装置20的准确构造。冷却流体导向装置20当前具有正好四个冷却流体管路22，所述冷却流体管路从中轴线24出发在共同的圆面中径向向外伸出并且因此星形地从所述中轴线24出发地延伸。冷却流体管路22当前均匀地在冷却流体导向装置20的周向上分布地设置。因此，相应的冷却流体管路22与相邻的冷却流体管路22分别具有相同的间距。当前冷却流体管路22的相应的内部的端部通过内部的环26相互连接。冷却流体管路22的相应的外部的端部通过外部的环28相互连接。由此，冷却流体管路22特别好地稳定。

为了能够实现冷却流体14从空心的转子轴12到冷却流体导向装置20中的流入，设置，每个所述冷却流体管路22具有输入开口30，所述输入开口与空心的转子轴12的配置的孔32对齐地设置。通过所述孔32，冷却流体14可以从转子轴12排出，并且通过相应的输入开口30，冷却流体14可以流入配置的冷却流体管路22中。为了能够实现冷却流体14从冷却流体管路22流出至转子16或者说定子18，相应的冷却流体管路22当前具有至少一个输出开口34。当前每个所述冷却流体管路22具有配置给转子16的输出开口34以及配置给定子18的输出开口34。通过冷却流体管路22的相应的配置给转子16的输出开口34，冷却流体14可以从相应的冷却流体管路22朝转子16流动。通过相应的配置给定子18的输出开口34，在冷却流体管路22中引导的冷却流体14可以从相应的冷却流体管路22流出并且流入定子18或者说流到定子18中。

为了保持转子16和定子18之间的间隙36没有冷却流体14，可以在相应的冷却流体管路22的配置给定子18的输出开口34上设置导向凸起部，所述导向凸起部相对于中轴线24径向地对输出开口34限界。该导向凸起部设计用于，引导通过该输出开口34流出的冷却流体14。为了调节冷却流体14到转子16和定子18上的相应的分布，可以通过冷却流体导向装置20的相应的喷嘴提供相应的输出开口34。通过调节喷嘴的相应的喷嘴直径，可以进行流经冷却流体导向装置20的冷却流体14到转子16和定子18上的分布。

为了可以借助冷却流体导向装置20附加地将包围冷却流体导向装置20的介质、尤其是空气引导至转子16和/或定子18，当前设置，冷却流体管路22在外侧分别具有空气导向几何结构，所述空气导向几何结构设计用于，将空气引导到转子16和/或定子18上。在这里，空气导向几何结构当前以叶片形构成。该叶片形能够实现，在冷却流体导向装置20旋转时将空气引导到转子16和/或定子18上，例如通过叶片铲扫空气。必要时可以借助由冷却流体导向装置20输送的空气将通过输出开口34从相应的冷却流体管路22排出的冷却流体14雾化，由此转子16和/或定子18的端侧能借助冷却流体14的喷雾润湿。在这里，可实现通过输出开口34从冷却流体导向装置20排出的冷却流体14的完全的或部分的雾化。

本发明基于这样的认识，电机10的转子16和定子18的冷却对于电机10的最大可提供的功率是决定性的。所述电机10尤其是电动机、尤其是湿式运行的电动机。

当前转子16和定子18借助作为冷却流体14的油来冷却。为此，所述油轴向引入空心的转子轴12中。通过所述转子轴12的径向孔32，所述油由于离心力从转子轴12中导出。从所述转子轴12排出的油冷却转子16和定子18并且随后流出到油底壳中。冷却流体导向装置20能够实现冷却流体14到转子16以及定子18上的定向的导出。冷却流体导向装置20当前也可以称为油喷射轮，所述油喷射轮安装在转子轴12上并且设计用于，将从转子轴12径向排出的冷却流体14通过空心的辐条、当前冷却流体管路22径向朝转子16和朝定子18引导并且在那里定向地通过喷嘴开口、当前输出开口34径向并且定向地喷出。所述油喷射轮可以同时用于使转子轴12平衡。

在电机10的运行中设置，所述油轴向引入空心的转子轴12中并且通过径向孔32从转子轴12排出并且进入油喷射轮中。所述油喷射轮具有多个空心的辐条、当前冷却流体管路22，所述冷却流体管路设计用于，将所述油进一步径向运输直至所述转子16和定子18的希望的径向距离。通过在油喷射轮中的轴向的喷嘴开口、当前输出开口34，所述油定向地排出到转子16和定子18上。基于离心力，所述油以特别高的流动速度碰到转子16和定子18上并且由此确保特别高的散热。

在电机10中设置的导向板材可以有利地影响油从电机10的壳体到油底壳中的流出。从所述油底壳，冷却流体14可以再次往回输送到空心的转子轴12中，以便能够实现冷却流体14的循环引导。油喷射轮可以用于补偿转子轴12的不平衡度。为此，可以在平衡过程中在油喷射轮上针对性去除或施加材料。在冷却流体导向装置20上的材料的去除可以尤其是通过将孔引入冷却流体导向装置20中来进行。

本发明总体上示出可以怎样提供油喷射轮。

附图标记列表

10 电机

12 转子轴

14 冷却流体

16 转子

18 定子

20 冷却流体导向装置

22 冷却流体管路

24 中轴线

26 内部的环

28 外部的环

30 输入开口

32 孔

34 输出开口

36 间隙

Claims (10)

1.用于电机(10)的冷却流体导向装置(20)，所述冷却流体导向装置包括多个冷却流体管路(22)，所述冷却流体管路从所述冷却流体导向装置(20)的中轴线(24)出发在共同的圆面中径向向外伸出，其中，每个冷却流体管路(22)具有输入开口(30)，所述输入开口设计用于与转子轴(12)的配置的孔(32)对齐地设置，由此冷却流体(14)能通过输入开口(30)从转子轴(12)流入相应的冷却流体管路(22)中，并且每个冷却流体管路(22)具有至少一个输出开口(34)，所述输出开口设计用于朝向所述电机(10)的定子(16)或转子(18)地设置，并且冷却流体(14)能通过所述输出开口从相应的冷却流体管路(22)从所述冷却流体导向装置(20)朝向所述定子(18)和/或所述转子(16)流出。

2.按照权利要求1所述的冷却流体导向装置(20)，其特征在于，所述冷却流体管路(22)的相应的内部的端部通过内部的环(26)相互连接和/或所述冷却流体管路(22)的相应的外部的端部通过外部的环(28)相互连接。

3.按照权利要求1或2所述的冷却流体导向装置(20)，其特征在于，所述冷却流体管路(22)在外侧具有空气导向几何结构，所述空气导向几何结构设计用于将空气引导到所述转子(16)和/或定子(18)上。

4.按照权利要求3所述的冷却流体导向装置(20)，其特征在于，所述空气导向几何结构构造有叶片形状。

5.按照上述权利要求之一所述的冷却流体导向装置(20)，其特征在于，所述至少一个输出开口(34)通过喷嘴提供。

6.按照上述权利要求之一所述的冷却流体导向装置(20)，其特征在于，配置给所述定子(18)的所述至少一个输出开口(34)相对于所述中轴线(24)径向地通过导向凸起部限界，所述导向凸起部设计用于引导通过该输出开口(34)流出的冷却流体(14)。

7.电机(10)，该电机包括按照上述权利要求之一所述的冷却流体导向装置(20)，该电机包括：空心的转子轴(12)，所述冷却流体导向装置(20)不可相对旋转地保持在所述转子轴上；不可相对旋转地保持在所述转子轴(12)上的转子(16)；以及定子(18)，转子(16)能相对于所述定子围绕中轴线旋转。

8.按照权利要求7所述的电机，其特征在于，所述空心的转子轴(12)对于每个冷却流体管路(22)具有一个孔(32)，所述孔与相应配置的冷却流体管路(22)的输入开口(30)对齐地设置。

9.按照权利要求7或8所述的电机，其特征在于，至少一个冷却流体管路(22)具有输出开口(34)，所述输出开口与所述转子(16)的两个相邻的支腿的中间空间对齐。

10.用于提供按照权利要求7至9之一所述的电机(10)的方法，，其中，将所述冷却流体导向装置(20)不可相对旋转地固定在所述空心的转子轴(12)上，将所述转子轴(12)连同转子(16)置于围绕中轴线的旋转中，并且通过在所述冷却流体导向装置(20)上的材料去除和/或材料施加，使所述转子轴(12)平衡。