SE536740C2 - Förfarande och anordning för vätskekylning av en elmotor - Google Patents

Description

”IO 15 20 25 536 740 Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning för vätskekylning av en elmotor som medför enkel och effektiv kylning av elmotorn.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Dessa och andra syften, vilka framgår av nedanstående beskrivning, åstadkommes medelst ett förfarande och en anordning samt ett motorfordon av inledningsvis angivet slag och som vidare uppvisar särdragen angivna i den kännetecknande delen av bifogade självständiga patentkrav 1, 5 och 9.

Föredragna utföringsformer av förfarandet och anordningen är definierade i bifogade osjälvständiga patentkrav 2-4 och 6-8.

Enligt uppfinningen uppnås syftena med ett förfarande för vätskekylning av en elmotor av innerrotortyp innefattande en rotor och en lindningsförsedd stator, innefattande stegen att: tillföra en vätska för nämnda kylning till en kylflänskonfiguration hos åtminstone en ände hos nämnda rotor och att genom rotorns rotation tillföra vätska även till nämnda stator medelst nämnda kylflänskonfiguration. Härigenom kommer vätskan för kylning i direkt kontakt eller i närheten av förlustskapande delar hos rotorn samtidigt som kylvätskan kastas mot statorn, i synnerhet statorlindningarna och dess härvändor, varvid följaktligen effektiv kylning erhålles i det att god termisk kontakt mellan statorlindning och kylvätskan garanteras tack vare direktkylning. Vidare erfordras ingen precisionssprejning då fördelningen av kylvätskan sker medelst rotation hos rotorn och via rotorn.

Enligt en utföringsform av förfarandet är nämnda vätska oljebaserad.

Härigenom möjliggörs effektiv kylning då olja är en mycket effektiv kylvätska.

Vidare möjliggörs att utnyttja olja i en oljesump hos ett fordon, där exempelvis en elmotor integrerad i en växellåda kan använda växellådsoljan för kylning av elmotorn genom att tillföra oljan till kylflänskonfigurationen. 10 15 20 25 536 740 Enligt en förfarandet nämnda kylflänskonfiguration vingelement. Härigenom erhålles vid rotation hos rotorn utföringsform av inbegriper effektiv distribuering/kastning av den tillförda vätskan medelst nämnda vingelement.

Enligt en utföringsform av förfarandet löper nämnda vingelement väsentligen från ett centralt parti till ett perifert parti hos nämnda rotorände för att vid rotation utkasta nämnda vätska mot ett ändparti hos statorn inbegripande statorlindningens härvändar. Härigenom möjliggörs effektiv kylning av statorn där statorlindningens härvändar utgör de varmaste partierna och följaktligen har störst kylbehov. Sådana utformade vingelement möjliggör vid rotation hos rotorn effektiv distribuering/kastning av den tillförda vätskan.

Enligt uppfinningen uppnås syftena med en anordning för vätskekylning av en elmotor av innerrotortyp innefattande en rotor och en lindningsförsedd stator, innefattande medel för att tillföra en vätska för nämnda kylning till en kylflänskonfiguration hos åtminstone en ände hos nämnda rotor för att genom rotorns rotation tillföra vätska även till nämnda stator medelst nämnda kylflänskonfiguration. Härigenom kommer vätskan för kylning i direkt kontakt eller i närheten av förlustskapande delar hos rotorn samtidigt som kylvätskan kastas mot statorn, i synnerhet statorlindningarna och dess härvändor, varvid följaktligen effektiv kylning erhålles i det att god termisk kontakt mellan statorlindning och kylvätskan garanteras tack vare direktkylning. Vidare erfordras ingen precisionssprejning då fördelningen av kylvätskan sker medelst rotation hos rotorn och via rotorn.

Enligt en utföringsform av anordningen är nämnda vätska oljebaserad.

Härigenom möjliggörs effektiv kylning då olja är en mycket effektiv kylvätska.

Vidare möjliggörs att utnyttja olja i en oljesump hos ett fordon, där exempelvis en elmotor integrerad i en växellåda kan använda växellådsoljan för kylning av elmotorn genom att tillföra oljan till kylflänskonfigurationen. 10 15 20 25 536 740 Enligt en nämnda kylflänskonfiguration vingelement. Härigenom erhålles vid rotation hos rotorn utföringsform av anordningen inbegriper effektiv distribuering/kastning av den tillförda vätskan medelst nämnda vingelement.

Enligt väsentligen från ett centralt parti till ett perifert parti hos nämnda rotorände för en utföringsform av anordningen löper nämnda vingelement att vid rotation utkasta nämnda vätska mot ett ändparti hos statorn inbegripande statorlindningens härvändar. Härigenom möjliggörs effektiv kylning av statorn där statorlindningens härvändar utgör de varmaste partierna och följaktligen har störst kylbehov. Sådana utformade vingelement möjliggör vid rotation hos rotorn effektiv distribuering/kastning av den tillförda vätskan.

FIGURBESKRIVNING Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre med hänvisning till följande detaljerade beskrivning läst tillsammans med de bifogade ritningarna, där lika hänvisningsbeteckningar hänför sig till lika delar genomgående i de många vyerna, och i vilka: Fig. 1 schematiskt illustrerar ett motorfordon enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 2 schematiskt illustrerar en perspektivvy av en del av en elmotor med en anordning för vätskekylning av elmotorn enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 3 schematiskt illustrerar en sidovy av den i fig. 2 visade elmotorn med anordning; Fig. 4 schematiskt illustrerar en sidovy av ett axiellt tvärsnitt av den i fig. 2 visade elmotorn med anordning; och 10 15 20 25 536 740 Fig. 5 schematiskt illustrerar ett blockschema av ett förfarande för vätskekylning av en elmotor enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till fig. 1 visas en plattform P, där plattformen P inbegrips i en grupp innefattande motorfordon såsom militärfordon, arbetsfordon, personbil, båt, helikopter eller motsvarande, en kraftstation, vilken som helst elektriskt driven maskin eller motsvarande anordning där anordningen inbegriper en elmotor för drift av densamma. Plattformen P innefattar åtminstone en elmotor 1 innefattande en anordning I för vätskekylning av elmotorn 1 enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 2 illustrerar schematiskt en perspektivvy av en del av en elmotor 1 med en anordning I för vätskekylning av elmotorn enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, fig. 3 en sidovy av den i fig. 2 visade elmotorn 1 med anordning I, och fig. 4 ett axiellt tvärsnitt av den ifig. 2 visade elmotorn 1 med anordning l.

Elmotorn 1 är av innerrotortyp innefattande en rotor 10 och en lindningsförsedd stator 30. Med elmotor 1 av innerrotortyp avses en elmotor 1 där statorn 30 är anordnad att omsluta rotorn 10. Den utvändiga ytan hos rotorn 10 är anordnad närliggande och åtskild från den invändiga ytan hos statorn 30. Rotorn 10 är enligt en variant uppbyggd av på varandra staplade rotorplåtar, ej visade. Rotorn 10 är anordnad koncentriskt relativt statorn 30.

Nämnda rotor 10 är avsedd att vara förbunden med en icke visad drivaxel och är således anordnad att rotera drivaxeln. Rotorn 10 har motstående rotorändar 10a, 10b.

Statorn 30 är enligt en variant uppbyggd av på varandra staplade statorplåtar (ej visade). Statorn 30 innefattar en statorlindning 32. Statorlindningen 10 15 20 25 536 740 innefattar enligt en variant en uppsättning elektriskt ledande trädar/ledare, företrädesvis koppartrådar, genom vilka en ström är anordnad att ledas för drivning av elmotorn 1. Nämnda ledare kan vara av olika tjocklek. Nämnda statorlindning 32 är anordnad att löpa axiellt sä att lindningen angränsar närliggande till rotorn 10. Statorlindningen 32 är anordnad att axiellt skjuta ut frän ändpartier 30a, 30b hos statorn 30, vända utanför ändpartierna 30a, 30b och äterinföras genom ändpartierna, varvid nämnda utskjutande parti 32a hos statorlindningen 32 bildar en sä kallad härvända 32b.

Statorlindningen 32 hos statorn 30 är enligt föreliggande uppfinning anordnad att löpa utmed och axiellt utskjutande frän samt vända utanför mantelytan hos statorn 30.

Anordningen inbegriper en pä respektive rotorände anordnad kylflänskonfiguration 40. Rotorn innefattar följaktligen en på respektive rotorände 10a, 10b anordnad kylflänskonfiguration 40.

Enligt denna utföringsform inbegriper nämnda kylflänskonfiguration 40 vingelement 42. Nämnda vingelement 42 är anordnade att löpa väsentligen frän ett centralt parti 12 till ett perifert parti 14 hos nämnda rotorände 10a, 10b. Enligt denna utföringsform är nämnda vingelement 42 anordnade att löpa väsentligen radiellt frän nämnda centrala parti 12 till nämnda perifera parti 14 hos respektive rotorände 10a, 10b.

Respektive rotorände 10a, 10b är anordnad att mottaga ett vätskeformigt kylmedium O, dvs. en vätska för kylning av elmotorn. Det vätskeformiga kylmediet O utgörs enligt en variant av olja. Det vätskeformiga kylmediet O är anordnat att föras till respektive ände 10a, 10b hos nämnda rotor 10 för kylning av nämnda stator 30. Vid tillförande av nämnda kylvätska O till nämnda rotor 10 kyls härvid även rotorn 10.

Anordningen I för vätskekylning av elmotorn 1 innefattar medel 50 för att tillföra det vätskeformiga mediet/vätskan Oför nämnda kylning till ätminstone en ände 10a, 10b hos nämnda rotor 10, där rotorn är försedd med 10 15 20 25 536 740 kylflänskonfigurationen 40 inbegripande nämnda vingelement 42. Nämnda kylflänskonfiguration 40 inbegripande nämnda vingelement 42 är anordnad och att genom rotorns 10 rotation tillföra vätska även till nämnda stator 30 medelst nämnda kylflänskonfiguration 40 genom att medelst nämnda vingelement 42 utkasta den sålunda matade kylvätskan O vid rotation hos rotorn 10. Enligt denna utföringsform av anordningen är nämnda vingelement 42 anordnade att vid rotation hos rotorn 10 utkasta nämnda vätska O mot ett ändparti hos statorn 30 inbegripande statorlindningens 32 härvändar 32a.

Nämnda vingelement 42 är följaktligen anordnade så att de vid rotation hos rotorn 10 utkastar till rotoränden 10a, 10b förd vätska i riktning mot statorlindningens 32 härvändar 32a. Nämnda vingelement 42 är följaktligen anordnade att mottaga till rotoränden 10a, 10b förd kylvätska O och vid rotation hos rotorn 10 utkasta nämnda mottagna kylvätska O i riktning mot statorn 30 och statorlindningens 32 härvändar 32a.

Medlet 50 för tillförsel av kylvätska O inbegriper enligt en variant åtminstone en pump anordnad att pumpa kylvätska O från en sump i ett icke visat hus för elmotorn 1. Där vätskan O utgörs av olja utgörs sumpen följaktligen av en oljesump. En elmotor integrerad i en växellåda använder växellådsoljan för kylning av elmotorn 1 genom att tillföra oljan till kylflänskonfigurationen 40.

Enligt en variant är pumpen förbunden med elmotorn 1 på så sätt att pumpen aktiveras vid drivning av elmotorn 1 så att kylvätska O kan tillföras respektive ände 10a, 10b hos rotorn 10, dvs. tillföras kylflänskonfigurationen 40 inbegripande vingelement 42, då behov föreligger, dvs. då elmotorn 1 drivs så att rotorn 10 roterar.

Enligt anordningen enligt utföringsformen illustrerad i fig. 2-4 inbegriper nämnda kylflänskonfiguration 40 för att vid rotation hos rotorn 10 utkasta av 10a, statorlindningen 32 och dess härvändar 32a vingelement 42 radiellt löpande respektive rotorände 10b mottagen kylvätska i riktning mot från ett centralt parti 12 till ett perifert parti 14 hos rotoränden 10a, 10b. 10 15 20 25 536 740 Nämnda kylflänskonfiguration 40 kan ha vilken som helst lämplig utformning för att åstadkomma utkastning av mottagen vätska vid rotation hos rotorn 10.

Kylflänskonfigurationen kan inbegripa vingelement som löper från ett centralt till ett perifert parti hos rotoränden med en viss vinkel relativt den radiella utsträckningen. Kylflänskonfigurationen kan inbegripa vingelement som löper från ett centralt till ett perifert parti hos rotoränden med en viss krökning hos nämnda vingelement.

Nämnda kylflänskonfigurations 40 utformning är enligt en variant anpassad för att optimera kylningen mot specifika behov hos den specifika elmotorn 1.

Härvid är enligt en utföringsform vingelement hos kylflänskonfigurationen utformade så att mottagen kylvätska utkastas i riktning mot områden där kylbehov hos elmotorn och dess stator finns.

Fig. 5 vätskekylning av en elmotor av innerrotortyp innefattande en rotor och en illustrerar schematiskt ett blockschema av ett förfarande för lindningsförsedd stator enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Enligt en utföringsform innefattar förfarandet för vätskekylning av en sådan elmotor ett första steg S1. I detta tillförs en vätska för nämnda kylning till en kylflänskonfiguration hos åtminstone en ände hos nämnda rotor.

Enligt en utföringsform innefattar förfarandet för vätskekylning av en sådan elmotor ett andra steg S2. I detta steg tillförs genom rotorns rotation vätska även till nämnda stator medelst nämnda kylflänskonfiguration.

Beskrivningen ovan av de föredragna utföringsformerna av föreliggande uppfinning har tillhandahållits i illustrerande och beskrivande syfte. Den är inte avsedd att vara uttömmande eller begränsa uppfinningen till de beskrivna varianterna. Uppenbarligen kommer många modifieringar och variationer att framgå för fackmannen. Utföringsformerna har valts och beskrivits för att bäst förklara principerna av uppfinningen och dess praktiska tillämpningar, och därmed möjliggöra för en fackman att förstå uppfinningen 536 740 för olika utföringsformer och med de olika modifieringarna som är lämpliga för det avsedda bruket.

Claims (9)

10 15 20 25 536 740 PATENTKRAV

1. Förfarande för vätskekylning av en elmotor (1) av innerrotortyp innefattande en rotor (10) och en lindningsförsedd stator (30), kännetecknat av stegen att: - tillföra (S1) en vätska (O) för nämnda kylning till en kylflänskonfiguration (40) hos åtminstone en ände (10a, 10b) hos nämnda rotor (10); och - genom rotorns rotation tillföra (S2) vätska även till nämnda stator (30) medelst nämnda kylflänskonfiguration (40).

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda vätska (O) är oljebaserad.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda kylflänskonfiguration (40) inbegriper vingelement (42).

4. Förfarande enligt krav 3, varvid nämnda vingelement (42) löper väsentligen från ett centralt parti (12) till ett perifert parti (14) hos nämnda rotorände (10a, 10b) för att vid rotation utkasta nämnda vätska (O) mot ett ändparti hos statorn (30) inbegripande statorlindningens (32) härvändar (32a).

5. Anordning (I) för vätskekylning av en elmotor (1) av innerrotortyp innefattande en rotor (10) och en lindningsförsedd stator (30), kännetecknat av medel (50) för att tillföra en vätska (O) för nämnda kylning till en kylflänskonfiguration (40) hos åtminstone en ände hos nämnda rotor (10) för att genom rotorns (10) rotation tillföra vätska (O) även till nämnda stator (30) medelst nämnda kylflänskonfiguration (40).

6. Anordning enligt krav 5, varvid nämnda vätska (O) är oljebaserad.

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, varvid nämnda kylflänskonfiguration (40) inbegriper vingelement (42).

8. Anordning enligt krav 7, varvid nämnda vingelement (42) löper väsentligen från ett centralt parti (12) till ett perifert parti (14) hos nämnda 10 536 740 rotorände (10a, 10b) för att vid rotation utkasta nämnda vätska (O) mot ett ändparti hos statorn (30) inbegripande statorlindningens (32) härvändar (32a).

9. Motorfordon (100) innefattande en anordning enligt något av kraven 5-8. 11