用于冷却电动机器的装置以及包括这种装置的电动机器的制作方法

用于冷却电动机器的装置以及包括这种装置的电动机器
[0001]
本发明涉及电动机器冷却装置的领域，更具体地涉及旨在为陆地、海上或空中运输工具配备的电动机器。
[0002]
电动或电力混合推进机动车辆常规地包括装备有电动机器的传动系。电动机器通常通过冷却装置冷却，该冷却装置包括回路和槽(也称为油底壳)。槽位于电动机器的下方。回路通过槽被供应流体并且包括多个部分，这些部分与电动机器的定子和/或转子热连接。
[0003]
这种布置允许冷却电动机器，但是并不能完全令人满意。一方面，冷却装置在发动机室的有限空间内占据了相当大的空间。并且，如果车辆倾斜得厉害或道路的坡度很大，则可能发生液压流体循环泵的失效，从而中断电动机器的冷却。
[0004]
鉴于上述情况，本发明的目的是允许冷却电动机器，同时减轻上述缺点。
[0005]
更具体地，本发明的目的是增加冷却装置的紧凑性，同时限制该冷却装置对车辆的倾斜或道路的坡度的敏感性。
[0006]
为此，提出了一种用于机动车辆的电动机器的冷却装置，该冷却装置包括槽和与该槽流体地连接的回路。
[0007]
根据这个装置的一般特征，槽旨在相对于电动机器的轴线径向地定位在电动机器的壳体与电动机器的定子之间，并且在围绕该电动机器的轴线的整个圆周上。
[0008]
槽的这种放置特别地通过限制电动机器的轴线与槽的底部部分之间的竖直偏移并且通过使槽使用位于定子上方和侧面的空间使得可以增加冷却装置的紧凑性。此外，容纳在槽中的高压液压流体有助于冷却电动机器的定子。
[0009]
在一个实施例中，回路包括相对于槽轴向偏移的第一周边隔室。
[0010]
通过限制电动机器的轴线与槽的底部部分之间的竖直偏移并且通过因此划分冷却装置，限制了流体在装置倾斜的情况下的分散。这样做，由此限制了冷却装置对车辆倾斜得厉害或道路的坡度很大的敏感性。
[0011]
还可以设置与电动机器的轴线成直角的第一环形密封器件，该第一密封器件被轴向地插入槽与第一周边隔室之间。
[0012]
在一个实施例中，该回路包括通道，该通道与该槽流体地连接；以及喷射器件，该喷射器件连接至该通道并且出现在该第一周边隔室中，该喷射器件旨在被轴向地设置成面向该电动机器的转子的绕组。
[0013]
槽在壳体与定子之间的设置使得可以冷却定子并且因此不需要布置喷射器件来冷却定子。通过将喷射器件轴向地设置成面向转子绕组，转子被更高效地冷却，同时改进了紧凑性并且同时降低了装置的生产成本。
[0014]
有利地，该回路包括第二周边隔室，该槽被轴向地插入在该第一周边隔室与该第二周边隔室之间，该装置包括与该电动机器的轴线成直角的第二环形密封器件，该第二密封器件被轴向地插入在该槽与该第二周边隔室之间。
[0015]
可以对于周边隔室的下游和槽的上游的回路设想多个不同的构造。在这些构造之中，可以特别设想以下作为非限制性示例给出的变型。
[0016]
根据第一变型，该回路包括泵、输出管道、和连接该泵与该槽的注入管道，该输出
管道包括与该第一周边隔室流体地连接的第一上游部分、与该第二周边隔室流体地连接的第二上游部分以及连接该第一上游部分、该第二上游部分和该泵的下游部分。
[0017]
这个第一变型使得通过使用单个泵可以尤其提高装置的紧凑性。
[0018]
根据第二变型，该回路包括第一泵、与该第一周边隔室流体地连接的第一输出管道、第二泵、与该第二周边隔室流体地连接的第二输出管道、以及注入管道，该注入管道包括第一上游部分、第二上游部分、和连接该第一上游部分、该第二上游部分和该槽的下游部分，该第一泵连接该第一输出管道与该第一上游部分，该第二泵连接该第二输出管道与该第二上游部分。
[0019]
这个第二变型可以使得泵失效的风险最小化。因此，这种变型更具体地适合于要求高的应用，比如全地形车辆的电力牵引机器或嵌入在飞行器中的电动机器。
[0020]
在一个实施例中，回路包括设置在输出管道上的止回阀。
[0021]
由此限制了泵在车辆倾斜得厉害时失效的风险。
[0022]
在另一个实施例中，该回路包括与该第一周边隔室和该第二周边隔室流体地连接的均衡管道，该均衡管道包括管嘴和设置在该管嘴中的球。
[0023]
在周边隔室中的液压流体的液面例如由于显著倾斜出现不平衡的情况下，均衡管道使得可以恢复液压流体液面之间的平衡。
[0024]
在一个实施例中，该装置包括用于管理容纳在该槽中的液压流体的温度的器件，该管理器件能够驱动该电动机器的定子的供应。
[0025]
这种管理器件使得可以控制液压流体的温度，而不必结合流体加热器件，以便简单地优化装置实施的冷却。
[0026]
根据另一个方面，提出了一种用于机动车辆、优选地电动或混合推进电动车辆传动系的电动机器，该电动机器包括壳体、定子和如之前定义的装置。
[0027]
通过阅读单纯作为非限定性示例并参考附图所给出的以下说明将明了本发明的其他目标、特征和优点，在附图中：
[0028]-图1是根据本发明的一个方面的电动机器的立体图，
[0029]-图2是图1的电动机器的纵向截面视图，
[0030]-图3示意性地表示了根据本发明的实施例的冷却装置，以及
[0031]-图4示意性地表示了根据本发明的另一个实施例的冷却装置。
[0032]
参照图1和图2，已经示意性地表示了电动机器2。在所展示的示例中，电动机器2旨在被结合到电动或混合电力推进机动车辆(未示出)的传动系中。然而，当然，在电动机器2被结合到另一个装置、例如空中运输工具(比如飞行器)时，不会脱离本发明的背景。
[0033]
电动机器2特别地包括壳体4，该壳体关于对称轴线6轴对称。定义了附属于壳体4的直接正交向量基8。基8由向量向量和向量构成。向量与轴线6平行。
[0034]
在本申请中，除非另有指明，否则术语“轴向”、“轴向地”、“径向”、“径向地”以及“圆周”应理解为与轴线6有关。此外，术语“圆柱形”应根据其常规定义理解，即圆柱形表面是由穿过给定曲线的给定方向的直线构成的表面。
[0035]
壳体4包括第一壳体部分10和第二壳体部分12。径向外凸缘14在壳体10的一个轴向端部处延伸。形式与凸缘14的形式相对应的径向外凸缘16在部分12的轴向端部处延伸。部分10和12特别是通过凸缘14和16来处于彼此轴向接触。部分10和12通过多个螺纹杆18固
定。在这种特定的情况下，用十一个螺纹杆18来固定部分10和12。
[0036]
电动机器2包括布置在壳体4内部的定子20。定子20绕向量的方向呈圆柱形。定子20特别包括本体22和绕组24。本体22绕轴线6呈圆柱形，具有圆形轴向截面。如图2所表示的，绕组24特别地包括左引出线26和右引出线28，该左引出线和右引出线轴向地位于定子本体22的两侧。定子本体22和引出线26被接纳在部分10的内部。引出线28轴向地延伸到部分10之外，并且被接纳在部分12的内部。
[0037]
电动机器2包括转子30。转子30绕向量的方向呈圆柱形。转子30包括轴32和本体34。轴32被安装成绕轴线6相对于壳体4旋转。本体34由绕轴线6的、具有圆形轴向截面的圆柱形外表面(未提及)径向地界定。本体34接纳绕组，该绕组特别地包括左引出线36和右引出线38。
[0038]
电动机器2包括有机硅缘40。缘40放置在部分10的轴向前端表面41上。表面41经由缘40与本体22的轴向前端表面22g处于轴向接触。缘40在表面41的圆周上形成连续的环路。更具体地，缘40在与向量成直角的平面上形成环。在所展示的示例中，由缘41形成的环主要是具有四个局部径向加宽部的圆形。
[0039]
电动机器2包括环形密封件42。密封件42是大致平坦的。密封件42被轴向地插入凸缘14与16之间。密封件42包括与本体22的轴向前端表面22d轴向接触的径向内端(未提及)。在所展示的示例中，密封件42由金属垫圈构成。然而，可以设想在不脱离本发明的范围的情况下，密封件42由另一材料(例如橡胶)制成的一个垫圈、或由两种不同材料制成的相对于彼此并列的两个垫圈(例如并列的金属垫圈与橡胶垫圈)构成。
[0040]
缘40和密封件42因此形成轴向地位于本体22的两侧的密封器件。凭借这些密封器件，壳体4的内部被分隔为槽44、第一周边隔室46、和第二周边隔室48。槽44轴向地插入在隔室46与48之间。槽44在绕轴线6的整个圆周上延伸，换言之，槽44完全围绕轴线6和定子20。槽44相对于隔室46由缘40紧密地界定。类似地，槽44通过密封件42与隔室48严密地间隔开。显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以颠倒密封器件40和42，也就是说用密封件代替缘40和/或用有机硅缘代替密封件42。
[0041]
隔室46和48在其底部部分分别包括过滤器50。过滤器50能够收集隔室46和48中容纳的液压流体。更具体地，过滤器50与形成在隔室46和48的底部中的液压流体层接触，并且由此可以从这些层中收集液压流体。
[0042]
参照图3，电动机器2包括冷却装置52。为了使附图清楚起见，图3中示意性地表示了电动机器2，其中有意省去了电动机器2的某些元件。类似地，为了使附图更清楚，图1和图2中省去了装置52。装置52特别地包括槽44和回路53，该回路特别地包括分别由密封器件40和42严密地界定的隔室46和48。槽44和回路53交换液压流体，该液压流体可以特别地包括油。
[0043]
回路53包括高压通道54，该高压通道的功能是将槽44中容纳的液压流体分布到周边隔室46和48。通道54包括与槽44流体地连接的上游部分56。通道54包括第一下游部分58和第二下游部分60。部分58和60与部分56流体地连接。每个部分58、60分别包括喷嘴62、64。喷嘴62出现在隔室46中。喷嘴64出现在隔室48中。更具体地，每个喷嘴62、64分别被轴向地设置成面向引出线36、38。虽然使用喷嘴来喷射液压流体，但是当然可以使用另一分散器件
或另一喷射器件。
[0044]
回路53包括输出管道66。管道66包括与隔室46的过滤器50流体地连接的第一上游部分67和与隔室48的过滤器50连接的第二上游部分68。每个部分67、68包括止回阀69，该止回阀阻挡流向相关联的过滤器50。管道66包括与部分67和68流体地连接的下游部分70。
[0045]
回路53包括将部分67和68连接的均衡管道71。更具体地，管道71与每个部分67、68的连接点在相关联的止回阀69的上游。管道71包括具有均衡球73的管嘴72。这样，如果车辆倾斜，则管道71被球73阻挡。如果车辆是水平的，球73移位到管嘴72的中间，并且液压流体可以流入管道71，以恢复隔室46中液压流体液位与隔室48中的液压流体液位之间的平衡。尽管在所展示的示例中，管嘴和球用于产生均衡管道71，但是当然可以设想基于车辆的倾斜产生流体在管道71中流动的打开和关闭的任何其他方式。
[0046]
回路53包括高压注入管道74。管道74与槽44流体地连接。回路53进一步包括泵76，该泵将部分70与管道74连接。
[0047]
装置52包括在槽44内部的温度传感器78。凭借传感器78，可以测量液压流体包含在槽44中的温度t
44
。然而，可以设想使用其他方式来确定温度t
44
，例如基于映射的估计器。
[0048]
装置52包括驱动模块79，该驱动模块与电动机器2的传感器78和控制装置(未示出)在信息上相链接。模块79设置有硬件和软件器件，以建立定子供应电流设定点20。实施上，模块79被配置成当温度t
44
低于阈值t
44低阈值
时遵循供应电流设定点，并且当温度t
44
高于阈值t
44高阈值
时减小定子20的供应电流。因此设置了用于管理温度t
44
的方式。
[0049]
凭借这种布置，泵76在槽44中产生流动。容纳在槽44中的高压液压流体冷却电动机器2的定子20。由此，可以通过借助于驱动模块79修改定子20的供应电流来驱动温度t
44
。高压液压流体通过通道54引导到喷嘴62和64。喷嘴62向隔室46中喷射液压流体，以冷却引出线36处的转子30。类似地，喷嘴64针对隔室48中的引出线38喷射液压流体。喷射的液压流体然后积聚在隔室46和48的底部，以便形成在过滤器50附近的层。泵76抽吸液压流体，该液压流体然后在压力下再次引入到槽44中。
[0050]
参照图4，示意性地表示了旨在被结合于电动机器2中的冷却装置80的另一个实施例。相同的元件具有相同的附图标记。
[0051]
根据图4的实施例的冷却装置80与装置52的不同之处在于，该冷却装置包括第一输出管道82和第二输出管道84而不是管道66。管道82连接至隔室46的过滤器50。管道84连接至隔室48的过滤器50。装置80包括分别安装在管道82和管道84上的第一泵86和第二泵88。
[0052]
装置80包括注入管道90。管道90包括连接至泵86的第一上游部分92和连接至泵88的第二上游部分94。管道90包括与槽44以及部分92和94流体地连接的下游部分96。
[0053]
通过这种布置，泵86和88在槽44中产生高压液压流体的流动。此流体通过通道54引导到隔室46和48中。这样，液压流体冷却定子20和转子30，如图3的实施例。接着，容纳在隔室46中的流体由过滤器50收集，该过滤器通过泵86的吸力与管道82相关联。类似地，包含在隔室48中的流体由泵88经由管道84吸取并且与过滤器50相关联。一方面由泵86抽吸并且另一方面由泵88抽吸的流体分别沿着部分92和94，以经由部分96重新进入槽44。
[0054]
这个实施例通过限制液压流体循环泵失效的最大风险因此使得可以实施与图3的实施例相同的冷却。装置80因此尤其适合用于要求特别高的应用的电动机器，比如旨在结
合在全地形车辆或飞行器中的传动系中的电动机器。
[0055]
在所展示的示例中，装置80不具有止回阀或均衡管道。然而，为了最大程度地限制泵失效的风险和液压流体液面不平衡的风险，可以在管道82和84上添加止回阀和/或添加连接管道82和84的均衡管道。类似地，在不脱离本发明的范围的情况下，驱动模块79和传感器78当然可以结合在装置80中。
[0056]
鉴于上述情况，电动机器2以及冷却装置52和80通过将槽44径向地插入壳体4与定子20之间使得可以有效地冷却电动机器，同时增加紧凑性，并且同时在车辆倾斜得厉害或道路的坡度很大的情况下限制冷却故障的风险。