具有冷卻通道的電機的製作方法

2023-07-07 10:16:31 1

專利名稱：具有冷卻通道的電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的電機和一種根據權利要求15 的前序部分所述的驅動裝置。
背景技術：
驅動裝置，優選的是特別地具有內燃機和電機的混合動力驅動裝置例如被用於驅動機動車輛。在機動車輛中的用作電動機和發電機的電機具有軸線或軸，在該軸線或軸上設有定子或轉子。在電機中，特別是在定子和/或轉子中會產生廢熱，因此需要對電機進行冷卻。定子和轉子被設置在電機的殼體內部。在該殼體中加工有螺旋形或蝸形的通道，以引導用於冷卻電機的冷卻液通過。螺旋形冷卻通道所圍繞的軸線在此與電機的軸的軸線相一致。在將冷卻液導入到通道中之後，該冷卻液吸收熱量，因而溫度升高。這導致在電機的軸向長度上不均勻的溫度分布。由此以不利的方式降低了冷卻液對熱量的吸收。DE 199 28 247 B4示出了一種電動機，該電動機具有電動機殼體、圓柱形的固定在電動機殼體上的定子、可轉動地設置在定子內部的內部轉子、可轉動地圍繞定子設置的外部轉子，其中內部轉子、定子和外部轉子同心地設置，並且具有多個用於將定子固定在電動機殼體上的螺栓，其中設有冷卻系統，該冷卻系統具有在定子中形成的多對冷卻通道、用於將冷卻劑導入到冷卻通道中的冷卻劑進入口、用於將冷卻劑從冷卻通道導出的冷卻劑排出口，該冷卻劑進入口和該冷卻劑排出口被設置在內部轉子的軸向端部上並且與冷卻通道相連接，該冷卻系統還具有用於連接每個冷卻通道對的冷卻劑回流區段，該冷卻劑回流區段被設置在內部轉子的另一軸向端部中，並且其中所述冷卻通道由定子和多個螺栓構成。

發明內容
發明的優點依據本發明的電機，特別是用於機動車輛的電機，包括殼體、具有軸線的軸、定子和轉子、引導用於冷卻所述電機的冷卻液通過的至少一個通道，其中該至少一個通道的至少一個區段的幾何結構或定向被設計成，使得冷卻液沿軸的軸線的方向，特別是僅僅沿軸的軸線的方向，以小於40°的偏轉流過該至少一個通道。由於冷卻液在該至少一個通道中的軸向流動，在電機的軸向方向產生了基本上恆定的溫度分布。由此，特別地由於定子和/轉子在電機的中間平面的區域中散發最多的熱量，因此可以改善冷卻液對熱量的吸收。特別地，所述至少一個通道的幾何結構或定向被設計成，使得在由所述至少一個通道的兩個區段組成的至少一個第一區段對中冷卻液在A區段中以與B區段相反的方向流動。在冷卻液以相反的方向且沿軸向以小於40°的偏轉在A區段中和B區段中流動時，熱量可以特別好地被冷卻液吸收並且能夠均勻分布，因為由於相反的方向實現了沿軸向方向的分布。
在另一種設計方案中，通過所述至少一個通道的所述A區段以及通過所述B區段能夠分別引導冷卻液的一個分流。冷卻液被分成分別被引導通過A區段和B區段的兩股分流，其優點是，在兩股分流匯合之後，這些被分開的液流能夠充分混合。在一種補充的實施方式中，兩個分流大致相同，例如具有小於30%的偏差。優選地，至少一個通道的幾何結構或定向被設計成，使得所述冷卻液在所述A區段中和所述B區段中流向所述電機或所述電機的一個部件的軸向端側。因此，在A區段中和B區段中流動的冷卻液從電機的中間平面分別被引導到電機的兩個軸向端側。在該中間平面的區域中，即在電機的中間，釋放出最多的廢熱，從而這些廢熱被引導到軸向端側，並且在那裡熱量能夠由冷卻液散發到周圍環境中去。在一種變型方案中，所述至少一個通道的幾何結構或定向被設計成，使得在由所述至少一個通道的兩個區段組成的至少一個第二區段對中冷卻液在C區段中以與D區段相反的方向流動。有利的是，通過所述至少一個通道的C區段以及通過D區段能夠分別引導冷卻液的一個分流。在另一種實施方式中，這兩個分流大致相同，例如具有小於30%的偏差。特別的是，該至少一個通道的幾何結構或定向被設計成，使得冷卻液在C區段中和D區段中流向所述電機或所述電機的一個部件的垂直於所述軸的軸線的中間平面。有利的是，該中間平面相對於電機或電機的一個部件的兩個軸向端側具有相同的間距。在另一種設計方案中，冷卻液能通過至少一個通道的兩個轉彎區段從具有A區段和B區段的至少一個第一區段對被引導到具有C區段和D區段的至少一個第二區段對和/ 或反之。在這兩個轉彎區段中，冷卻液從第一對被引導到第二對，並且反之。在這兩個轉彎區段中，該冷卻液至少部分沿徑向流動，從而由此冷卻液也能夠沿徑向被引導流過殼體和/ 或定子。在一種補充的變型方案中，具有A區段和B區段的所述至少一個第一區段對與具有C區段和D區段的至少一個第二區段對藉助於分隔片相互間在流體方面被分隔開。該分隔片使具有A區段和B區段的所述第一區段對與具有C區段和D區段的第二區段對能夠在結構上簡單地在流體方面分隔開。在另一種變型方案中，例如通過使所述冷卻液能夠通過至少一個通道的至少兩個轉彎區段和/或通過至少一個通道的至少一個連接區段被引導，使得所述冷卻液能夠沿徑向被引導流過所述電機。在另一種設計方案中，所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道的至少一個連接區段從具有A區段和B區段的至少一個第一區段對被導向到具有C區段和D區段的至少一個第二區段對和/或所述冷卻液能夠通過至少一個通道的至少一個連接區段從具有C區段和 D區段的至少一個第二區段對被導向到具有A區段和B區段的至少一個第一區段對。在至少一個連接區段中，所述冷卻液至少部分地沿徑向流動，從而由此冷卻液也能夠沿徑向被引導流過電機。此外，在該至少一個連接區段中，冷卻液的通過C區段和D區段引導的分流匯合，從而通過在該至少一個連接區段中的混合，在C區段和D區段之間的區域中的可能的溫度差基本上能夠被均衡。此外，該至少一個連接區段優選地設置在電機的中間平面的區域中，在該區域中散發出最大量的熱量。該連接區段，特別是該連接區段的流動橫截面在此優選地被設計為使得該連接區段引導冷卻液以紊流的形式流過。由此，一方面冷卻液能良好地混合，並且另一方面在紊流的情況下能實現特別好的熱量吸收，這樣的優點是，在電機的因為產生最大量的熱量而最需要冷卻的區域中，由於在至少一個連接區段中的紊流而實現了冷卻液的特別好的冷卻效果。特別的是，在殼體中和/或在定子中構造至少一個通道和/或所述冷卻液是一種液體，特別是一種油或一種水-乙二醇混合物，和/或所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道沿所述電機的徑向和軸向以及優選地呈回形特別地以方向相反的軸向流動方式被引導。一種依據本發明的驅動裝置，特別是一種依據本發明的用於機動車輛的驅動裝置，優選的是混合動力驅動裝置，優選地包括內燃機，特別是用於驅動所述機動車輛的內燃機，優選地還包括至少一個殼體、優選設置在所述至少一個殼體中且具有定子和轉子的至少一個電機，其中所述至少一個電機依據此專利申請文件中所描述的電機進行構造。在另一種設計方案中，該至少一個殼體是多件式的。在一種附加的設計方案中，該殼體是單件式的。在另一種設計方案中，該至少一個電機用作電動機和/或發電機。一種依據本發明的機動車輛包括該專利申請文件所描述的電機和/或在該專利申請文件中所描述的驅動裝置。在另一種設計方案中，該機動車輛包括可充電電池。該電池為電機供以電流，並且在該機動車輛減速時可以藉助於電機通過由電機產生的電流為電池充電。此外，在機動車輛靜止期間，可以通過例如公共電網為該電池充電。特別地，該電池為鋰電池。


下面將依照附圖對本發明的實施例進行詳細描述。附圖中圖1以非常示意性的視圖示出了混合動力驅動裝置，圖2以側視圖示出了電機，圖3示出了依據圖2的剖視圖A-A，圖4以立體視圖示出了依據圖1的電機的殼體，其中該殼體具有用於引導冷卻液通過的通道，圖5以俯視圖示出了依據圖1的電機的殼體，其中該殼體具有用於引導冷卻液通過的通道，以及圖6示出了機動車輛的視圖。
具體實施例方式在圖1中示出了用於機動車輛3的構成混合動力驅動裝置2的驅動裝置1。該用於機動車輛3的混合動力驅動裝置2包括一個內燃機4和一個電機5，該電機作為電動機 32和發電機33分別用於驅動機動車輛3或使該機動車輛3減速。該內燃機4與電機5藉助於驅動軸20相互連接。內燃機4與電機5之間的機械聯接可以藉助於離合器19建立或脫離。此外，在將內燃機4與電機5相互聯接的驅動軸20中設有彈性體21。電機5與差速器23機械聯接。在將電機5與差速器觀相互連接的驅動軸20中設有變矩器22和變速器 28。藉助於差速器23通過車輪軸M對驅動輪25進行驅動。
作為在圖1中示出的用於機動車輛3的內燃機4和電機5的布置方式的替代，還可以想到其他的方案(未示出)。例如可以將電機5設置在內燃機4的旁邊，並且藉助於皮帶或鏈條或齒輪與內燃機4機械連接(未示出)，以取代如在圖1中所示出的驅動軸20。 此外，還可以將電機5設置在傳動裝置，例如差速器上或者電機5可以起輪邊電動機和/或輪邊發電機的功能，即設置在輪轂的區域中(未示出)。圖2和圖3以非常簡化的視圖示出了混合動力驅動裝置2的在第一實施方式中作為極式電機的用於混合動力驅動裝置2的電機5，該電機5具有固定的定子6和轉動的轉子 7，因此未示出或僅非常簡化地示出了例如電導線、定子6和轉子7的繞組和用於定子6的固定裝置。軸8由金屬例如鋼製成，在該軸上同心地設有轉子7，其中軸8和轉子7藉助於未示出的軸承結構在固定的殼體9上。軸8、轉子7和定子6都設置在殼體9的內部。定子 6同心地圍繞轉子7設置在殼體9上，該定子藉助於未示出的固定裝置固定在所述殼體上。 該定子6也可以被固定在殼體9上而無需附加的固定裝置，例如藉助於壓緊連接和/或熱壓配合。該殼體9例如藉助於消失模鑄造法、精密鑄造法或金屬模鑄造法製造。殼體9的壁厚例如在2mm至6mm的範圍內。在此，軸8在混合動力驅動裝置2的內部與該混合動力驅動裝置2的驅動軸20連接，或者是該驅動軸20的一部分。電機5具有用於引導用於冷卻電機5的冷卻液通過的通道11。該通道11被集成在電機5的殼體9中。在電機5的殼體9的外側上構造有用於將冷卻液導入到通道11中的進入口 36和用於將冷卻液從該通道11中導出的排出口 37(圖2至圖5)。該進入口 36 和排出口 37都被構造在電機5的中間平面四的區域中。該中間平面四垂直於軸8的軸線30。由定子6和/或轉子7的最大部分熱量都在中間平面四的區域中散出。由於將冷卻液導入到在中間平面四的區域中的進入口 36中，因此實現了在這個在電機5內部釋放最多熱量的區域中的冷卻液供應，從而在電機5的這個重要的區域中能夠特別好地進行冷卻。通道11是電機5的未完全示出的冷卻迴路10的一部分，該冷卻迴路具有用於冷卻液的導路和用於使冷卻液冷卻的熱交換器或散熱器。在將冷卻液導入到進入口 36中後，通道11分成A區段15和B區段16(圖4和圖 5)。該A區段15和B區段16構成通道11的區段15、16的第一區段對13。該A區段15和 B區段16兩個都沿軸向對準，從而使冷卻液在A區段15和在B區段16中沿電機5的軸向流動。由於冷卻液被分流到A區段15和B區段16中，因此冷卻液在A區段中沿與在B區段中相反的方向流動。因此，冷卻液既在A區段15中，又在B區段16中流向電機5的軸向端側26。該殼體9作為電機5的一個部件27具有兩個軸向端側沈(圖4和圖5)。在流經通道11的A區段15後，冷卻液到達通道11的轉彎區段31，並且繼續流到通道11的C區段17中。此外，流經B區段16的冷卻液以類似的方式通過另一轉彎區段31 流入通道11的D區段18中(圖4和圖5)。C區段17和D區段18共同構成通道11的區段17、18的第二區段對14。在C區段17和D區段18中，冷卻液沿電機5的軸向流動。A 區段15、B區段16、C區段17和D區段18代表通道11的區段12，在這些區段中冷卻液僅沿軸向流動。此外，冷卻液在C區段17和D區段18中沿相反的方向流動，從而冷卻液從軸向端側26朝電機5的中間平面四流動。第一區段對13和第二區段對14分別藉助於分隔片34在流體方面被分隔開或相對彼此隔離開。冷卻液的流經C區段17和D區段18的分流在通道11的連接區段35中相互匯合併充分混合併且流向通道11的另一具有A區段15和B區段16的第一區段對13中。在流經連接區段35後，冷卻液再次分為兩股分流流入另一具有A區段15和B區段16的第一區段對13中。這種流動過程不斷重複直至冷卻液從進入口 36圍繞殼體9的整個圓周流到排出口 37。在排出口 37上，冷卻液又從殼體9中被導出，並藉助於冷卻迴路10的未示出的熱交換器被冷卻並且緊接著又被導入到進入口 36 中。因此，冷卻液既沿電機5的軸向又沿其徑向呈回形地流過在殼體9中的通道11。 由此，由於冷卻液在殼體9中的這種方向相反的流動形式實現了電機5的，特別是殼體9的特別良好且均勻的冷卻。在電機5的中間平面四的區域中產生最多的熱量。這些熱量在此被冷卻液吸收並且通過具有A區段15和B區段16的第一區段對13到達電機5的兩個軸向端側26。在兩個軸向端側沈上，由定子6散發出的熱量大幅少於在中間平面四的區域中的熱量。由此，殼體9在軸向端側26的區域中的溫度低於在中間平面四的區域中的溫度。因此，冷卻液可以在軸向端側沈的區域中，例如在通道11的轉彎區段31的區域中將熱量散發到殼體9上。這實現了沿殼體9的軸向的均勻的溫度分布，從而使殼體9也能夠將熱量均勻地散發到周圍環境中。通道11的連接區段35具有很小的流動橫截面，從而使冷卻液以紊流的方式流過該連接區段35。這以有利的方式一方面能在電機5的中間平面 29的區域中通過冷卻液特別好地吸收熱量，並且另一方面來自C區段17和D區段18的冷卻液的分流由此能夠特別好地充分混合。總地看來，依據本發明的驅動裝置1以及電機5具有實質上的優點。冷卻液通過通道11沿電機5的徑向和軸向呈回形地被引導，從而使殼體9能夠被均勻地冷卻。
權利要求
1.一種電機(5)，特別是用於機動車輛(3)的電機，所述電機包括 -殼體(9)，-具有軸線(30)的軸⑶， -定子(6)和轉子(7)，-引導用於冷卻所述電機(5)的冷卻液通過的至少一個通道(11)， 其特徵在於，所述至少一個通道(11)的至少一個區段(12)的幾何結構或定向被設計成，使得冷卻液沿軸(8)的軸線(30)的方向，特別是僅僅沿軸(8)的軸線(30)的方向，以小於40°的偏轉流過所述至少一個通道(11)。
2.按照權利要求1所述的電機， 其特徵在於，所述至少一個通道(11)的幾何結構或定向被設計成，使得在由所述至少一個通道 (11)的兩個區段(12)組成的至少一個第一區段對(13)中冷卻液在A區段(15)中以與B 區段(16)相反的方向流動。
3.按照權利要求2所述的電機， 其特徵在於，通過所述至少一個通道(11)的所述A區段(1 以及通過所述B區段(16)能夠分別引導冷卻液的一個分流。
4.按照權利要求3所述的電機， 其特徵在於，所述兩個分流大致相同，例如具有小於30%的偏差。
5.按照權利要求2至4中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，所述至少一個通道(11)的幾何結構或定向被設計成，使得所述冷卻液在所述A區段 (15)中和所述B區段(16)中流向所述電機(5)或所述電機(5)的一個部件(XT)的軸向端側(26)。
6.按照前述權利要求中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，所述至少一個通道(11)的幾何結構或定向被設計成，使得在由所述至少一個通道 (11)的兩個區段(12)組成的至少一個第二區段對(14)中冷卻液在C區段(17)中以與D 區段(18)相反的方向流動。
7.按照權利要求6所述的電機， 其特徵在於，通過所述至少一個通道(11)的所述C區段(17)以及通過所述D區段(18)能夠分別引導冷卻液的一個分流。
8.按照權利要求7所述的電機， 其特徵在於，所述兩個分流大致相同，例如具有小於30%的偏差。
9.按照權利要求6至8中的一項或多項所述的電機，其特徵在於，所述至少一個通道(11)的幾何結構或定向被設計成，使得所述冷卻液在所述C區段 (17)中和所述D區段(18)中流向所述電機(5)或所述電機(5)的一個部件(XT)的垂直於所述軸⑶的軸線(30)的中間平面09)。
10.按照權利要求2至9中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，所述冷卻液能通過所述至少一個通道(11)的兩個轉彎區段(31)從具有所述A區段 (15)和所述B區段(16)的至少一個第一區段對(13)被引導到具有所述C區段(17)和所述D區段(18)的至少一個第二區段對(14)和/或反之。
11.按照權利要求2至10中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，具有所述A區段(1 和所述B區段(16)的所述至少一個第一區段對(1 與具有所述C區段(17)和所述D區段(18)的所述至少一個第二區段對(14)藉助於分隔片(34)相互間在流體方面被分隔開。
12.按照前述權利要求中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，例如通過使所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道(11)的至少兩個轉彎區段(31)和/或通過至少一個連接區段(3 被引導，使得所述冷卻液能夠沿徑向被引導流過所述電機 ⑶。
13.按照權利要求6至12中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道(11)的至少一個連接區段(3 從具有所述A 區段(15)和所述B區段(16)的所述至少一個第一區段對(13)被引導到具有所述C區段 (17)和所述D區段(18)的所述至少一個第二區段對(14)和/或所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道(11)的至少一個連接區段(3 從具有所述C區段(17)和所述D區段(18) 的所述至少一個第二區段對(14)被引導到具有所述A區段(15)和所述B區段(16)的所述至少一個第一區段對(13)。
14.按照前述權利要求中的一項或多項所述的電機， 其特徵在於，在所述殼體(9)和/或所述定子(6)中構造所述至少一個通道(11)和/或所述冷卻液是一種液體，特別是一種油或一種水-乙二醇混合物和/或所述冷卻液能夠通過所述至少一個通道(11)沿所述電機(5)的徑向和軸向並且優選地呈回形被導向。
15.一種驅動裝置(1)，特別是一種用於機動車輛(3)的驅動裝置，優選的是混合動力驅動裝置O)，所述驅動裝置-優選地包括內燃機G)，特別地用於驅動所述機動車輛(3)，-包括至少一個具有定子(6)和轉子(7)的電機(5)，特別地用於驅動所述機動車輛⑶，其特徵在於，所述至少一個電機(5)依據前述權利要求中的一項或多項進行構造。
全文摘要
本發明涉及一種電機(5)，特別是一種用於機動車輛的電機，所述電機包括殼體(9)、具有軸線(30)的軸(8)、定子和轉子、引導用於冷卻所述電機(5)的冷卻液通過的至少一個通道(11)，其中所述至少一個通道(11)的至少一個區段(12)的幾何結構或定向被設計成，使得冷卻液沿軸(8)的軸線(30)的方向，特別是僅僅沿軸(8)的軸線(30)的方向，以小於40°的偏轉流過所述至少一個通道(11)。
文檔編號H02K5/20GK102341998SQ201080010434
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月2日 優先權日2009年3月6日
發明者A·赫茨貝格爾, D·克恩, T·羅韋爾 申請人:羅伯特·博世有限公司