冷卻設備以及驅動馬達的冷卻設備的製作方法

2023-06-28 13:54:17

本申請要求於2016年10月7日向韓國知識產權局提交的申請號為10-2016-0129841的韓國專利申請的優先權和權益，其全部內容通過引用併入本文。

技術領域

本實用新型涉及一種用於環保車輛的驅動馬達。更特別地，本實用新型涉及一種冷卻驅動馬達的驅動馬達的冷卻結構。

背景技術：

通常，稱為環保車輛的混合動力車輛或電動車輛可以利用從電能獲得扭矩的電動馬達(以下稱為「驅動馬達」)來產生驅動力。

驅動馬達包括定子和轉子。定子被設置在馬達外殼中，並且轉子被設置在定子的內部處並距其有預定的空氣間隙。定子包括由電鋼板製成的定子鐵芯和纏繞定子鐵芯的線圈。

根據被應用於線圈的電流產生了大量的熱量。因此，為了防止因為熱量而損壞驅動馬達並且為了持續地確保穩定的操作性，應執行大幅度的冷卻。

特別地，諸如永磁型同步馬達(PMSM)的驅動馬達的冷卻對於馬達效率和保護關鍵組件(例如永久磁鐵、線圈等)是非常重要的。驅動馬達的冷卻是決定驅動馬達的性能和效率的主要因素。換言之，驅動馬達的永久磁鐵和線圈根據溫度來影響馬達的性能。

驅動馬達的冷卻方案包括使用油的油冷卻方案和使用水的水冷卻方案。例如，其中，在通過水冷卻方案的驅動馬達的冷卻單元中，在定子的外側和馬達外殼的內側之間形成冷卻劑流動路徑，並且冷卻劑流經流動路徑以使通過定子產生的熱量可以被冷卻劑冷卻。

因此，在驅動馬達中產生的熱量通過定子鐵芯被傳遞至馬達外殼，並且通過馬達外殼散發到外部。冷卻劑在馬達外殼的冷卻劑通道中流動使得熱量散發被最大化並且驅動馬達被冷卻。

然而，根據傳統的水冷卻方案，冷卻劑的冷卻表面和熱量散發相對於馬達外殼是有限的，並且提高驅動馬達的冷卻性能是非常困難的。

在本背景技術部分中公開的上述信息僅為了加強對本實用新型的背景的理解並且因此其可以包含不構成在本國已經被本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

根據傳統的水冷卻方案，冷卻劑的冷卻表面和熱量散發相對於馬達外殼是有限的，並且提高驅動馬達的冷卻性能是非常困難的。

本實用新型致力於提供一種冷卻設備以及一種驅動馬達的冷卻設備，其可以通過減小冷卻劑的流動通道的橫截面積和增加冷卻劑的速度來提高驅動馬達的冷卻性能。

一種冷卻設備，其特徵在於，其被配置為設置在驅動馬達的馬達外殼中，該冷卻設備包括：流動通道，冷卻劑流經流動通道，其中流動通道形成在馬達外殼中；冷卻劑流入部和冷卻劑流出部，其都與流動通道連接；穿孔，其形成在馬達外殼中並且與流動通道連接；以及密封構件，其與穿孔嚙合並且被配置為改變流動通道的橫截面積。

一種驅動馬達的冷卻設備，其特徵在於，其被設置在驅動馬達的馬達外殼中，該冷卻設備包括：流動通道，冷卻劑流經流動通道，其中流動通道形成在馬達外殼中；冷卻劑流入部和冷卻劑流出部，其都與流動通道連接；穿孔，其形成在馬達外殼中並且與流動通道連接；以及密封螺栓，其與穿孔嚙合並且密封穿孔，其中密封螺栓的一部分突出至流動通道以減小所述流動通道的橫截面積。

根據本實用新型的示例性實施例，冷卻設備可以被設置在驅動馬達的馬達外殼中。冷卻劑流經的流動通道被提供。流動通道形成在馬達外殼中。冷卻劑流入部和冷卻劑流出部與流動通道連接。至少一個穿孔形成在馬達外殼中並且與流動通道連接。密封構件與穿孔嚙合並且改變流動通道的橫截面積。

馬達外殼可以通過鐵芯式低壓鑄造(core type low pressure casting) 被製造以具有作為一個單元形成在其中的流動通道。

穿孔可以被形成為芯孔。

密封構件可以與穿孔嚙合，並且可以包括改變流動通道的橫截面積的密封螺栓。

密封螺栓可以包括支撐穿孔的邊緣部分的頭部，以及與頭部整體地連接並且與穿孔的內部圓周嚙合的螺栓部。

螺栓部的一部分可以通過穿孔突出至流動通道，並且減小流動通道的橫截面積。

螺栓部相對於流動通道的最大突出橫截面積可以是流動通道的橫截面積的50％。

至少一個散熱片可以從螺栓部的一部分突出至冷卻通道的突出部分突出。

至少一個冷卻凹槽可以在螺栓部的端部處沿著其外部圓周表面形成。

墊片凹槽可以形成在連接頭部和螺栓部的連接部分處。

具有半圓形狀的密封墊片可以在連接部分的兩側處被裝配至墊片凹槽。

鉤狀的密封突起可以形成在密封墊片的外部端部處，並且密封突起可以密封穿孔的入口。

根據本實用新型的另一示例性實施例的設置在驅動馬達的馬達外殼中的驅動馬達的冷卻設備可以包括冷卻劑流經的流動通道。流動通道形成在馬達外殼中。冷卻劑流入部和冷卻劑流出部與流動通道連接。至少一個穿孔形成在馬達外殼中並且與流動通道連接。密封螺栓與穿孔嚙合並且密封穿孔。密封螺栓的一部分突出至流動通道並且減小流動通道的橫截面積。

至少一個散熱片可以從螺栓部的一部分突出至冷卻通道的部分突出。

根據本實用新型的另一示例性實施例的一種方法可以包括通過鐵芯式低壓鑄造製造馬達外殼使得流動通道作為一個單元形成在馬達外殼中。馬達外殼也包括與流動通道連接的冷卻劑流入部和冷卻劑流出部以及形成在馬達外殼中並且與流動通道連接的穿孔。密封構件與穿孔嚙合使得密封構件的一部分延伸至流動通道中以改變流動通道的橫截面積。

穿孔可以被形成為芯孔。

密封構件可以包括密封螺栓。

根據本實用新型的示例性實施例，因為密封螺栓的螺栓部通過穿孔部分地突出至流動通道並且通過螺栓部減小流動通道的橫截面積，因此在流動通道中流動的冷卻劑的速度被增加並且冷卻性能被提高。

附圖說明

參照附圖僅為了描述本實用新型的示例性實施例，因此本實用新型的技術精神不被理解為限制於附圖。

圖1是示出根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的透視圖。

圖2是示出根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的部分橫截面示意圖。

圖3是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的透視圖。

圖4是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第一變型的圖。

圖5是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第二變型的圖。

圖6和圖7是應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第三變型的圖。

具體實施方式

下文中，將參照其中示出本實用新型的示例性實施例的附圖更充分地描述本實用新型。如本領域技術人員將了解的，在不背離本實用新型的精神或範圍的情況下，所描述的實施例可以各種不同的方式被修改。

在描述本實用新型中，將省略與說明書無關的部分。遍及說明書，相同的參考符號通常表示相同的元件。

另外，為了更好地理解和易於說明，在附圖中示出的每個結構的大小和厚度是被任意示出的，但是本實用新型不限於此。在附圖中，為了清楚起見，層、膜、板、區域等的厚度被放大。

在以下描述中將組件的名稱區別為第一、第二等是為了在組件的同一關係中將它們區分，並且組件不限於以下描述中的順序。

遍及說明書，除非明確地相反描述，否則詞語「包括」和諸如「包含」或「包含有」的變型將被理解為表示包括陳述的元件但不排除任意其它元件。

進一步地，本文中使用的術語「……單元」、「……部」、「……部分」、「……構件」等表示包括執行一個或多個功能或操作的組件的單元。

圖1是示出根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的透視圖。

參照圖1，根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達可以被應用於電動車輛或混合動力車輛。例如，驅動馬達可以被固定地安裝至混合動力車輛的自動變速器。

根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達可以包括永磁型同步馬達(PMSM)或繞線轉子型同步馬達(WRSM)。

驅動馬達被固定地安裝在馬達外殼1內部。驅動馬達包括用於產生磁通量的定子3和被布置為距定子3預定的空氣間隙用於以作為驅動軸的旋轉軸為中心旋轉的轉子5。馬達外殼1的內部表示馬達外殼1的內部空間。

例如，驅動馬達可以被應用於其中轉子5被設置在定子3內部的內部轉子型同步馬達。定子3可以是集中繞組分裂鐵芯型，其具有多個分裂鐵芯，每個分裂鐵芯具有在其上纏繞的定子線圈(未示出)。

應用於驅動馬達的冷卻設備100具有其中從驅動馬達傳遞至馬達外殼1的熱量通過冷卻介質(例如，冷卻水)被散發的結構。

進一步地，根據本實用新型的示例性實施例，驅動馬達的冷卻設備100可以通過簡單的配置減小冷卻劑在馬達外殼1中流動的橫截面積並且使冷卻劑的速度最大化使得可以提高驅動馬達的冷卻性能。

圖2是示出根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的部分橫截面示意圖。

參照圖1和圖2，根據本實用新型的示例性實施例，冷卻劑流經的流動通道11形成在馬達外殼1的內部。流動通道11為冷卻劑流經的冷卻通道並且沿著馬達外殼1的圓周方向形成在馬達外殼1中。馬達外殼1 的內部不是馬達外殼1的內部空間而是在馬達外殼1本身中形成的空間。

與流動通道11連接的冷卻劑流入部13和冷卻劑流出部15被形成在馬達外殼1的外部表面處，並且與流動通道11連接的多個穿孔17被形成在馬達外殼1的外部表面中。

馬達外殼1被製造為鐵芯式低壓鑄件以具有與固定元件作為一個單元形成在其中的流動通道11。穿孔17被形成為用於在馬達外殼1中形成流動通道11的芯孔。

進一步地，根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備100與穿孔17嚙合以提高驅動馬達的冷卻性能。冷卻設備100密封穿孔17，並且包括用於改變流動通道11的橫截面積的密封構件30。

根據本實用新型的示例性實施例的密封構件30包括與穿孔嚙合的密封螺栓31。圖3是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的透視圖。

參照圖2和圖3，根據本實用新型的示例性實施例的密封螺栓31包括頭部33和螺栓部35。頭部33支撐在馬達外殼1的外部表面中的穿孔17 的邊緣部分。

螺栓部35密封穿孔17、與頭部33整體地連接以及通過螺旋聯接與穿孔17的內部圓周嚙合。對應於形成在穿孔17的內部圓周中的螺紋，在螺栓部35的外部圓周中形成螺紋37。

螺栓部35通過穿孔17部分地突出至流動通道11中，並且減小流動通道11的橫截面積。螺栓部35可以根據相對於穿孔17的嚙合深度或嚙合長度來改變流動通道11的橫截面積。

此處，為了防止冷卻劑壓力的損失，優選的是螺栓部35相對於流動通道的最大突出橫截面積為流動通道的橫截面積的50％。

根據本實用新型的示例性實施例，當操作驅動馬達時，冷卻劑通過馬達外殼1的冷卻劑流入部13流入至流動通道11中，並且在通過流動通道11後被排出至冷卻劑流出部15。此時，密封螺栓31與馬達外殼1的外部圓周的穿孔17嚙合，並且穿孔17被密封螺栓31密封。

從驅動馬達產生的熱量通過定子3被傳遞至馬達外殼1並且通過在馬達外殼1的流動通道11中流動的冷卻劑被散發，因此驅動馬達被冷卻。

在上述過程期間，因為密封螺栓31的螺栓部35通過穿孔17部分地突出至流動通道11中並且流動通道11的橫截面積通過螺栓部35被減小，因此流經流動通道11的冷卻劑的速度被最大化並且驅動馬達的冷卻性能被提高。

圖4是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第一變型的圖。

參照圖4，根據本實用新型的示例性實施例的第一變型，密封螺栓 31包括頭部33、螺栓部35以及在螺栓部35中形成的至少一個散熱片51。散熱片51從螺栓部的一部分突出至冷卻通道的突出部分突出。

例如，散熱片51以半球形狀從突出部分突出。散熱片51可以單個地或多個地設置在流動通道11中流動的冷卻劑的中心處，或者散熱片 51可以單個地或多個地設置在與在流動通道11中流動的冷卻劑的中心遠離的位置處。進一步地，散熱片51可以被設置在冷卻劑的中心處和如圖中所示的遠離冷卻劑的中心的位置處。

因此，驅動馬達的熱量通過螺栓部35的散熱片51被容易地散發使得驅動馬達的冷卻性能被提高。

圖5是示出應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第二變型的圖。

參照圖5，根據本實用新型的示例性實施例的第二變型，密封螺栓 31包括頭部33、螺栓部35以及在螺栓部35的突出端部的外部圓周中沿著圓周方向形成的至少一個冷卻凹槽61。例如，冷卻凹槽61具有半圓形狀，並且在螺栓部35的突出部分的外部圓周中沿著外部圓周方向形成。

因此，因為沿著馬達外殼1的流動通道11流動的冷卻劑的接觸面積通過螺栓部35的冷卻凹槽61被增加，因此從驅動馬達產生的熱量被容易地散發並且驅動馬達的冷卻性能被提高。

圖6和圖7是應用於根據本實用新型的示例性實施例的驅動馬達的冷卻設備的密封螺栓的第三變型的圖。

參照圖6和圖7，根據本實用新型的示例性實施例的第三變型，密封螺栓31包括用於防止冷卻劑洩漏的密封墊片71。

密封墊片71沿著圓周方向與連接頭部33和螺栓部35的連接部分嚙合，並且密封穿孔17的入口。

密封墊片71具有類似墊圈的半圓形狀，並且密封墊片71在連接部分的兩側處被裝配至墊片凹槽73。當密封螺栓31與穿孔17嚙合時，密封墊片71可以密封頭部33和螺栓部35之間的穿孔17的入口。

進一步地，密封突起75形成在密封墊片71的外部端部處以有效地密封穿孔17的入口。密封突起75可以被形成為鉤狀。密封突起75密封頭部33和螺栓部35之間的穿孔17的入口。

因此，密封螺栓31的密封性能通過密封墊片71被提高，並且防止冷卻劑通過穿孔17洩漏是可能的。

雖然已經結合目前被認為是實用的示例性實施例描述了本實用新型，但是將理解的是本實用新型不限於公開的實施例，並且相反，本實用新型旨在涵蓋所附權利要求的精神和範圍內所包含的各種變型和等同布置。