具有集成冷卻裝置的驅動馬達的製作方法
2023-05-29 19:08:01 1
專利名稱：具有集成冷卻裝置的驅動馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的驅動馬達，該驅動馬達特別用於機動車輛散熱器的風機葉輪。
背景技術：
這種驅動馬達包括定子和相對於定子圍繞旋轉軸線旋轉的轉子。驅動馬達可形成為其中轉子相對於定子旋轉的電動馬達，但例如也可形成為內燃機，並且該驅動馬達例如用於驅動散熱器的風機葉輪，機動車輛的內燃機通過該散熱器進行冷卻。在驅動馬達工作時，為了防止部件過熱，需要對驅動馬達的各個部件進行冷卻。在形成為直流電機的電動驅動馬達中，該電動驅動馬達適用於例如用於換向的換向器，換向器包括滑動地靠在轉子上的電刷，在驅動馬達工作時，電刷由於轉子的旋轉運動被加熱。為了確保驅動馬達可靠地工作，在工作時同樣必須冷卻用於產生磁場的載流繞組和驅動馬達的電子控制單元。在從DE 103 48 214 Al已知的驅動馬達中，承載繞組的定子包括冷卻管道，冷卻劑流過冷卻管道以冷卻繞組。僅當繞組被牢固地設置在定子上時，才可能使用這種用於冷卻繞組的冷卻管道。為了冷卻特別是包括電刷的換向器，從DE 101 19 450 Al已知的、形式為換向直流電機的驅動馬達利用氣流，上述氣流由與直流電機相連的風機產生，並沿軸向被引導通過直流電機。為了引導氣流，在定子內設置通道，上述通道弓I導氣流通過直流電機。在從US 5，095，236已知的電動馬達中，除了承載繞組的轉子，在驅動軸上設置風機葉輪，用於冷卻馬達。風機葉輪和轉子獨立地形成。
發明內容
本發明的目的是製造一種驅動馬達，該驅動馬達以簡單且有效的方式對其部件進行冷卻，同時最小化冷卻所需的部件。上述目的由具有權利要求1的特性的主題實現。假定用於產生氣流以冷卻驅動馬達的至少一個部件的裝置設置在轉子上。本發明的構思是，形成用於在轉子處直接產生氣流的裝置，並在驅動馬達工作時， 利用轉子的旋轉運動產生氣流，其特徵在於，用於由轉子的旋轉運動產生氣流的裝置使空氣運動通過驅動馬達用於冷卻，並因此使氣流特別是沿待冷卻的部件流過驅動馬達。因此， 用於產生氣流的裝置是轉子的一部分，並例如集成在轉子的部件中，使得不需要與轉子獨立形成的用於冷卻的附加部件。當驅動馬達構成直流電機時，轉子包括轉子基體和設置在轉子基體上的至少一個繞組。為了使繞組與例如由多個單獨轉子衝片形成的轉子基體電絕緣，可設置絕緣盤，絕緣盤設置在繞組和轉子基體之間，且由諸如塑料的電絕緣材料製成。在優選的方面，用於產生氣流的裝置則設置在絕緣盤上，其特徵在於，例如用於產生氣流的輪葉部集成在絕緣盤內。輪葉部以輪葉的方式形成，並用於使空氣運動通過驅動馬達，由此獲得沿待冷卻部件的通過驅動馬達的連續氣流。在驅動馬達工作時，藉助於轉子的絕緣盤上的輪葉部，利用轉子的旋轉運動產生氣流以冷卻驅動馬達的部件，其中，無需提供附加措施，特別是附加的外部風機或類似部件以產生氣流。輪葉部通過利用轉子的旋轉運動，以簡單且有效的方式產生冷卻氣流。轉子基體可包括一個或兩個絕緣盤，絕緣盤設置在轉子基體的軸向前側端面上， 並以絕緣的方式覆蓋前側端面。相應於前側端面的延伸平面，絕緣盤則橫向於轉子的旋轉軸線延伸，且牢固地連接到轉子基體上，並在驅動馬達工作時，與轉子基體一起旋轉。另一方面，也可設想將輪葉部直接集成到轉子基體內或集成到轉子的換向器內， 例如將輪葉部模製到轉子基體或換向器上。為了獲得通過驅動馬達的氣流，轉子基體可包括作為氣流的通道的開口，所述氣流特別適於冷卻單獨部件，例如用於冷卻設置在轉子上的換向器。由於開口的形成，氣流可選擇性地沿待冷卻的部件通過，例如沿換向器，其中，應當注意的是，根據設置和開口面積將開口調整到輪葉部以有效地產生氣流。用於產生氣流的裝置例如以徑流風機或軸流風機的方式形成，並直接設置在轉子上。在徑流風機中，空氣徑向傳送到外部——例如通過合適的輪葉部，而在軸流風機中，空氣沿軸向方向運動。有利地，氣流至少部分地軸嚮導向，S卩，沿轉子的旋轉軸線導向，並沿待冷卻部件流動，例如沿換向器、電子控制單元或沿驅動馬達的繞組。用於產生氣流的裝置確保在驅動馬達工作時的連續空氣運動，並由此確保對部件連續且有效的冷卻。軸向地沿著旋轉軸線，驅動馬達的定子一方面可由殼蓋密封，另一方面可由電子控制單元密封，殼蓋和電子控制單元各包括作為氣流的通道的至少一個開口。如果用於驅動車輛的風機葉輪的驅動馬達經由託座與風機葉輪連接，則相應的開口也設置在託座上並用作氣流的通道。電子控制單元側上的開口可集成到例如電子控制單元的冷卻翅片中。通過用於在轉子上產生氣流的裝置的驅動和作用，則可由於轉子圍繞旋轉軸線的旋轉運動產生氣流，該氣流流過電子控制單元的開口進入驅動馬達，沿待冷卻部件——例如沿換向器、 電子控制單元和繞組，並流過轉子，在殼蓋側從驅動馬達排出。這樣，產生通過驅動馬達的連續氣流，上述連續氣流能夠以有目的的方式沿待冷卻部件通過，因此提供對驅動馬達的有效空氣冷卻。
下面將參照附圖中所示出的實施例對體現本發明的構思進行詳細說明，其中圖1示出用於驅動風機葉輪的驅動馬達的透視分解圖；圖2示出絕緣盤設置其上的轉子的第一透視圖；圖3示出轉子的第二透視圖；圖4示出絕緣盤的獨立的透視圖；圖5示出換向器設置其上的轉子的轉子基體的獨立透視圖；以及圖6示出轉子基體的前側端面的俯視圖。
具體實施例方式圖1示出了構成直流電機的驅動馬達1的透視分解圖，驅動馬達1用於驅動風機葉輪7，風機葉輪7比如用於機動車輛的風機。驅動馬達1包括具有磁體51的定子5，定子 5牢固地設置在車輛部件上，並且在定子5中，轉子4圍繞旋轉軸線A旋轉地設置。定子5 在其一側由電子控制單元2封閉，在其另一側由殼蓋6封閉，其中用於支撐轉子4的驅動軸 41的支承點22、61分別形成在電子控制單元2和殼蓋6中。扣環410設置在驅動軸41上， 以便將轉子4固定在定子5中。電子控制單元2與供電線20相連，經由供電線20給驅動馬達1供電，並且，電子控制單元2包括用於冷卻電子控制單元2的電路布置的冷卻翅片21。圖2和圖3示出轉子4的獨立視圖。驅動馬達1構成直流電機，其中，轉子4承載設置在轉子基體42上的導電繞組44。轉子基體42包括磁極420，繞組44圍繞磁極420繞制，使得當電流流過繞組44時產生的磁場與定子5的磁體51的磁場相互作用，用於產生轉子4圍繞旋轉軸線A的旋轉運動。轉子4相對於驅動軸41同心地包括換向器40，換向器 40經由設置在電刷架3(參見圖1)上的電刷向繞組44供給直流電。在驅動馬達1工作時， 電刷架3的電刷沿換向器40的外殼表面滑動，其中，轉子4的旋轉運動和換向器40的相關旋轉運動引起機械換相，由此向繞組44供電，用於產生轉子4圍繞旋轉軸線A的旋轉運動， 使得與定子5上的磁體51的磁場相互作用的由繞組44產生的磁場驅動轉子4。在轉子基體42和繞組44之間設置由電絕緣材料，例如塑料，形成的絕緣盤43，絕緣盤43設置在繞組44和轉子基體42的前側端面421之間，使得繞組44與轉子基體42電絕緣，轉子基體42例如由多個單獨轉子衝片形成的。另一個絕緣盤43可設置在轉子基體 42的相對的前側端面422上，前側端面422面向換向器41。由於電刷靠在換向器40上滑動，且電流流過電刷架3上的電刷、換向器40和繞組 44，因此，在驅動馬達1工作時，驅動馬達1的部件被加熱。這特別適用於電子控制單元2、 電刷架3上的電刷、換向器40和轉子4的繞組44。在驅動馬達1工作時，為了冷卻驅動馬達1的部件，特別是電子控制單元2、電刷架 3的電刷、換向器40和繞組44，在設置在轉子基體42的前側端面421上的絕緣盤43上形成輪葉部430，在驅動馬達1工作時，輪葉部430由於圍繞轉子4的旋轉軸線A的旋轉運動而產生氣流L，用於冷卻的氣流L沿待冷卻的部件流過驅動馬達1。圖4示出絕緣盤43的獨立視圖。絕緣盤43包括磁極部431，在絕緣盤43設置在轉子基體42上時，磁極部431包封轉子基體42的磁極420，因此使磁極420與繞組44絕緣。絕緣盤43包括中央凹部433，當安裝絕緣盤43時，轉子4的驅動軸41通過中央凹部 433延伸(參見圖幻。六個輪葉部430圍繞中央凹部433設置，輪葉部430用於產生氣流 L，開口 432定位在由環形部434軸向限定的輪葉部430之間，由輪葉部430產生的氣流L 流過開口 432。在驅動馬達1工作時，轉子4與牢固地設置在轉子基體42上的絕緣盤43 —起圍繞旋轉軸線A沿旋轉方向D旋轉。由於沿旋轉方向D的旋轉運動，設置在絕緣盤43上的輪葉部430運動並產生氣流L，氣流L將空氣從凹部433的區域通過開口 432傳送到外部。因此，輪葉部430從凹部433的區域吸入空氣，並將空氣通過開口 432壓出到外部。絕緣盤43設置在轉子基體42上。圖5和6示出轉子基體42的獨立視圖，從圖中可以看出，轉子基體42包括開口 45，開口 45在其中央區域沿旋轉軸線A軸嚮導向，開口 45 設置在絕緣盤43的中央凹部433的區域內。如從圖6的俯視圖可見，開口 45朝換向器40 延伸，使得氣流L沿換向器40被引導通過開口 45。通過開口 45，能夠在驅動馬達1的內部形成軸嚮導向穿過轉子4的氣流L。此夕卜， 如圖1所示，在電子控制單元2的冷卻翅片21上形成開口 210，並在與定子5連接的殼蓋6 上形成開口 60。驅動馬達1設置在風機葉片7的託座70上，其中，託座70包括具有開口 701的壁部700，開口 701作為氣流L的通道。在驅動馬達1工作時，轉子4作旋轉運動，由此，轉子基體42上的絕緣盤43中的輪葉部430產生氣流L，氣流L在沿通過驅動馬達1的旋轉軸線A的軸向上流過冷卻翅片 21的開口 210、轉子基體42中的開口 45、殼蓋6的開口 60以及風機葉輪7的託座70的壁部700的開口 701，並且這樣做時，氣流L沿待冷卻的部件掃過，特別是沿電子控制單元2、 電刷架3、換向器40和繞組44。由於形成了開口 210、45、60和701，因此可選擇性地導向氣流L，使氣流L在驅動馬達1工作時圍繞待冷卻的部件流動，並對其進行冷卻。藉助於設置在絕緣盤43上的輪葉部430，在驅動馬達1工作時，轉子4的旋轉運動用於冷卻驅動馬達1的部件。不需要用於冷卻驅動馬達1的另外的措施，特別是外部風機或類似部件。通過輪葉部430，以有目的方式產生沿軸向流過驅動馬達1的氣流L，氣流 L提供對驅動馬達1的部件的有效冷卻。在附圖所示的實施例中，絕緣盤43僅設置在轉子基體42的前側端面421上，前側端面421與換向器40背對。但是，以同樣的方式，相應成型的絕緣盤43也可設置在面向換向器40的相對端面422上，以便改善冷卻效果。也可設想將用於產生氣流L的裝置——例如圖4所示輪葉部430形式的輪葉部——直接模製在轉子基體42上。本發明的構思不限於以上所述的實施例，而也可根據完全不同的實施例實現。例如，所述發明原理上可用於轉子相對於定子運動的所有驅動馬達中。特別地，由於用於產生氣流的裝置設置在轉子上，因此，本發明可用於大量不同的電動驅動馬達，而不僅是直流電機。另外，也可設想例如在內燃機中使用相似冷卻裝置。 另外，可使用除所述輪葉部之外的、用於產生氣流的裝置。根據所述方案，用於冷卻驅動馬達的部件的徑流/軸流風機集成在驅動馬達的轉子中，使得在驅動馬達工作時，利用轉子的旋轉運動進行冷卻。附圖標號列表
權利要求
1.一種驅動馬達，所述驅動馬達特別是用於機動車輛的散熱器的風機葉輪，所述驅動馬達包括定子，以及轉子，所述轉子相對於所述定子圍繞旋轉軸線旋轉，所述轉子與所述定子協作地被驅動，其特徵在於，用於產生氣流(L)以冷卻所述驅動馬達(1)的至少一個部件(2、3、40、44)的裝置設置在所述轉子(4)上。
2.根據權利要求1所述的驅動馬達，其特徵在於，所述轉子(4)包括轉子基體(42)、至少一個繞組G4)以及用於使所述繞組G4)與所述轉子基體G2)絕緣的至少一個絕緣盤 (43)，其中，用於產生所述氣流(L)的所述裝置設置在所述絕緣盤上。
3.根據權利要求2所述的驅動馬達，其特徵在於，所述至少一個絕緣盤設置在所述轉子基體02)的前側端面(421、422)上，並橫向於所述轉子的旋轉軸線(A)延伸。
4.根據權利要求2或3所述的驅動馬達，其特徵在於，在所述轉子基體0 的兩個相對的前側端面(421、42幻上各設置有一個絕緣盤03)。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，所述絕緣盤包括用於產生所述氣流(L)的至少一個輪葉部030)。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，所述轉子基體02)包括至少一個開口(45)，所述開口 05)沿所述旋轉軸線(A)導向，作為所述氣流(L)的通道。
7.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，用於產生氣流(L)的裝置設置在換向器GO)上或所述轉子的轉子基體0 上。
8.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，用於產生所述氣流(L) 的所述裝置以徑流風機或軸流風機的方式形成。
9.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，在所述轉子的區域內，所述氣流(L)被至少部分地沿所述旋轉軸線(A)導向。
10.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，所述驅動馬達(1)包括沿所述旋轉軸線(A)密封所述定子( 的殼蓋(6)，所述殼蓋(6)包括作為所述氣流(L)的通道的至少一個開口(60)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，所述驅動馬達(1)設置在風機葉輪(7)的託座(70)上，在所述託座(70)上形成有作為所述氣流(L)的通道的至少一個開口 (701)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的驅動馬達，其特徵在於，電子控制單元( 設置在所述定子( 上。
13.根據權利要求12所述的驅動馬達，其特徵在於，所述電子控制單元(2)沿所述旋轉軸線(A)密封所述定子(5)，其中，所述電子控制單元( 包括作為所述氣流(L)的通道的至少一個開口 010)。
全文摘要
本發明涉及一種驅動馬達，該驅動馬達特別用於機動車輛的冷卻器的風機，該驅動馬達具有定子和相對於定子圍繞旋轉軸線旋轉的轉子。因此，裝置(430)布置在轉子(4)上，以產生用於冷卻驅動馬達(1)的至少一個部件(2、3、40、44)的氣流(L)。以此方式，提供一種驅動馬達，該驅動馬達允許以簡單且有效的方式冷卻其部件，同時最小化冷卻所需的部件。
文檔編號H02K9/06GK102224661SQ200980146828
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月23日 優先權日2008年11月24日
發明者德特勒夫·克默爾, 霍斯特·艾澤特 申請人:布洛澤汽車部件製造沃爾茲堡有限公司