本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)器，該電動(dòng)機(jī)器具有用于引導(dǎo)冷卻介質(zhì)的導(dǎo)向板。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代車輛(尤其電動(dòng)車輛)由電動(dòng)機(jī)安排驅(qū)動(dòng)，這些電動(dòng)機(jī)安排分別具有用于驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)器和用于提供該電動(dòng)機(jī)器的相電流的功率電子器件。由該電動(dòng)機(jī)器和該功率電子器件的物理特性導(dǎo)致在運(yùn)行此類電動(dòng)機(jī)安排時(shí)產(chǎn)生損耗功率，這些損耗功率以廢熱的形式導(dǎo)致該電動(dòng)機(jī)安排的溫度升高。該電動(dòng)機(jī)安排的較高的自身溫度可能導(dǎo)致該電動(dòng)機(jī)器的功率損失并且在極端情況中甚至導(dǎo)致該功率電子器件的故障。為了防止這種故障，在產(chǎn)生損壞前必須排出廢熱。

為此提出雙側(cè)冷卻器，其中，然而由于安裝通風(fēng)開口降低了轉(zhuǎn)子的軸承的剛性。由此造成另一個(gè)問題：吸入的、有溫度負(fù)載的空氣不能冷卻軸承外環(huán)，使得由溫度導(dǎo)致提前磨損該轉(zhuǎn)子軸承。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種避免所述缺點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)器，即通過該電動(dòng)機(jī)器應(yīng)在最小的空間需求下實(shí)現(xiàn)具有較高冷卻性能的有效冷卻。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)器實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中說明。

電動(dòng)機(jī)器具有一個(gè)定子、一個(gè)轉(zhuǎn)子以及一個(gè)安排在逆變器殼體中的逆變器。該轉(zhuǎn)子以其轉(zhuǎn)子軸在一個(gè)第一軸承蓋和一個(gè)第二軸承蓋中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地支承。該第二軸承蓋安排在該逆變器殼體中或該逆變器殼體處。至少一個(gè)吸入開口和至少一個(gè)吹出開口安排在該第二軸承蓋的徑向環(huán)繞的外表面處。此外，在該第二軸承蓋處存在至少兩個(gè)散熱肋片。在該第二軸承蓋的這些散熱肋片與該定子以及該轉(zhuǎn)子之間以如下方式安排一個(gè)導(dǎo)向板，使得將經(jīng)過該至少一個(gè)吸入開口徑向流入的冷卻介質(zhì)引導(dǎo)至該至少一個(gè)吹出開口。

通過將逆變器集成到實(shí)施有散熱肋片的第二軸承蓋或?qū)⒃撃孀兤?即，功率電子器件、控制電子器件和/或調(diào)節(jié)電子器件)相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)軸線軸向安裝到該軸承蓋處，一方面實(shí)現(xiàn)小型構(gòu)造的機(jī)器，另一方面輔助熱量排出。通過使該第二軸承蓋與該逆變器殼體直接機(jī)械地接觸，可以高效地導(dǎo)出熱量。通過該導(dǎo)向板對(duì)該轉(zhuǎn)子的冷卻或在將空氣用作空氣導(dǎo)向板或分隔壁的冷卻介質(zhì)以及由此實(shí)現(xiàn)的對(duì)從流入通道到流出通道的冷卻介質(zhì)流動(dòng)的偏轉(zhuǎn)，幫助高效地冷卻整個(gè)機(jī)器，而不必改變?cè)摍C(jī)器的大小。通過借助于該導(dǎo)向板偏轉(zhuǎn)該冷卻介質(zhì)可以將典型地徑向吸入的空氣作為冷卻介質(zhì)在該軸承蓋或該逆變器殼體的整個(gè)圓周上通過散熱肋片徑向向內(nèi)引導(dǎo)。因此擴(kuò)大了對(duì)于熱量釋放而言有效的殼體表面，并且優(yōu)化了對(duì)該逆變器(即，控制電子器件和功率電子器件)的部件的熱交換和因此部件的冷卻。這導(dǎo)致整個(gè)電路的電子部件的更高的可靠性和使用壽命。

然而，典型地在該第一軸承蓋處和該第二軸承蓋處安裝多個(gè)吸入開口和吹出開口，以便能夠?qū)⑤^高的體積容量的冷卻介質(zhì)用于冷卻。在此，這些吸入開口可以軸向地安排在該第一軸承蓋處，與之相反，這些吹出開口徑向地安排在該第一軸承蓋處和該第二軸承蓋處。優(yōu)選地，該吸入開口和該吹出開口形成為狹縫。

該轉(zhuǎn)子在兩個(gè)彼此對(duì)置的、在該軸承蓋的方向上指向的端側(cè)處可以分別具有一個(gè)短路環(huán)。于是在該短路環(huán)或這些短路環(huán)處安排或形成風(fēng)扇葉輪葉片，以便吸入具有較高流量的冷卻介質(zhì)并且通過卷繞頭再次排出。通過將這些風(fēng)扇葉輪葉片形成到這些短路環(huán)處，產(chǎn)生了為了冷卻所需的這些風(fēng)扇葉輪葉片的節(jié)省空間的安排。典型地以如下方式改善在該浮動(dòng)軸承側(cè)的轉(zhuǎn)子軸承的剛性：在該軸承蓋中不必實(shí)施軸向穿通口。

由此在吸入運(yùn)行中形成雙風(fēng)扇系統(tǒng)并且在兩個(gè)彼此獨(dú)立的回路中進(jìn)行對(duì)該轉(zhuǎn)子和該逆變器的冷卻。以有利的方式通過引導(dǎo)該冷卻介質(zhì)和擴(kuò)大傳熱表面，例如通過散熱肋片，對(duì)于從外向內(nèi)流入的冷卻介質(zhì)以及也通過優(yōu)化該逆變器(作為控制電子器件或功率電子器件)的部件而改善這種冷卻。

為了盡可能無扭轉(zhuǎn)地構(gòu)型空氣引導(dǎo)件并且降低流動(dòng)損耗，在進(jìn)入風(fēng)扇葉輪之前，使用帶葉片或不帶葉片的空氣導(dǎo)向套筒。

此外，這些風(fēng)扇葉輪葉片形成為與該轉(zhuǎn)子在該電動(dòng)機(jī)器中的旋轉(zhuǎn)方向相反地彎曲。這能夠?qū)崿F(xiàn)該冷卻介質(zhì)的有利的流動(dòng)行為。

典型地，形成在該第二軸承蓋處的這些散熱肋片從中部軸承座徑向向外延伸地取向。典型地，冷卻體的管行間距隨著直徑的減小而減小。替代性地或額外地，空腔比例可以通過減小直徑而保持恒定。此外，也可以設(shè)置每個(gè)管排的散熱肋片或銷的偏置安排。

典型地，這些散熱肋片形成為具有在從該旋轉(zhuǎn)軸線的方向的俯視圖中直線地或彎曲地走向的或圓形的橫截面，即形成為表面肋片或針形肋片。由此可以如所期望地影響該冷卻介質(zhì)的流動(dòng)行為。

這些風(fēng)扇葉輪葉片可以與該短路環(huán)或該轉(zhuǎn)子實(shí)施為一體式或單件式，使得存在材料配合的連接。

該第二軸承蓋和該逆變器殼體可以實(shí)施為一體式或單件式，即，可以實(shí)施為單獨(dú)的部件。

所描述的電動(dòng)機(jī)器通常作為電動(dòng)機(jī)優(yōu)選地在電動(dòng)車輛中使用。

附圖說明

在附圖中示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例并且以下借助于附圖1至16進(jìn)行說明。

附圖示出：

圖1示出了電動(dòng)機(jī)器的示意圖；

圖2示出了具有集成的軸承蓋的電動(dòng)機(jī)器的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖；

圖3示出了該電動(dòng)機(jī)器的分解圖；

圖4示出了該電動(dòng)機(jī)器的截面圖；

圖5示出了轉(zhuǎn)子的透視圖；

圖6示出了具有空氣導(dǎo)向套筒的轉(zhuǎn)子的對(duì)應(yīng)于圖5的透視圖；

圖7示出了軸承蓋的透視圖；

圖8示出了具有彎曲的散熱肋片的軸承蓋的俯視圖；

圖9示出了具有直的散熱肋片的軸承蓋的俯視圖；

圖10示出了具有不同長度的散熱肋片的軸承蓋的俯視圖；

圖11示出了直的散熱肋片的放大的俯視圖；

圖12示出了圖11所示的散熱肋片的透視圖；

圖13示出了彎曲的散熱肋片的放大的俯視圖；

圖14示出了圖13所示的散熱肋片的透視圖；

圖15示出了圓形散熱肋片的放大的俯視圖并且

圖16示出了圖15所示的散熱肋片的透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1以示意性圖示示出了一種電動(dòng)機(jī)器，該電動(dòng)機(jī)器具有定子1、第一軸承蓋5、第二軸承蓋6和逆變器殼體3。所述部件通過螺栓連接部16彼此連接。第一軸承蓋5與第二軸承蓋6彼此間隔，然而通過定子1彼此連接。第二軸承蓋6以非間接接觸的方式，即直接與逆變器殼體3接觸。該電動(dòng)機(jī)器可以構(gòu)造為不具有殼體或具有殼體。在使用殼體的情況下，逆變器通過將逆變器殼體3軸向安裝到該發(fā)動(dòng)機(jī)殼體從而集成到該發(fā)動(dòng)機(jī)殼體中。圖1中示出了具有無殼電機(jī)構(gòu)造方式的構(gòu)造空間優(yōu)化和成本優(yōu)化的電動(dòng)機(jī)安排。

在圖2所示的實(shí)施例中，將第二軸承蓋6集成到逆變器殼體3中，以便可以在同時(shí)減小該電動(dòng)機(jī)器的容積的情況下實(shí)現(xiàn)改善的熱量導(dǎo)出。通過在圖2所示的實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)的集成度可以節(jié)省額外的構(gòu)造空間，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子軸承的浮動(dòng)軸承可以集成地安排在逆變器殼體3中。該電動(dòng)機(jī)器本身是在電動(dòng)車輛中使用的電動(dòng)機(jī)。重復(fù)的特征在該圖中以及在以下附圖中設(shè)置有相同的參考符號(hào)。

圖3中以分解圖示出了該電動(dòng)機(jī)器。第一軸承蓋5具有軸向安排的多個(gè)吸入開口7，通過這些吸入開口將空氣作為冷卻介質(zhì)吸入。在第二軸承蓋6處在圍繞旋轉(zhuǎn)軸線環(huán)繞的外表面上安排多個(gè)吸入開口7和多個(gè)吹出開口8，使得在此徑向地吸入和吹出空氣。第一軸承蓋5以相同的方式具有徑向安排的吹出開口8。轉(zhuǎn)子2支承在這兩個(gè)軸承蓋5和6中并且可以在定子1中旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子2的彼此對(duì)置并且分別朝向這些軸承蓋5、6之一的側(cè)面處安裝有一個(gè)短路環(huán)11，該短路環(huán)具有形成在該短路環(huán)處的風(fēng)扇葉輪葉片12。該旋轉(zhuǎn)軸線在中部延伸通過該電動(dòng)機(jī)器的這些部件。

因此產(chǎn)生具有雙側(cè)空氣冷卻的緊湊型驅(qū)動(dòng)器。具有集成的逆變器4的電動(dòng)機(jī)器在用于殼體構(gòu)造的最小的空間需要的同時(shí)具有優(yōu)化的冷卻性能。通過兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)自身的風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，這些風(fēng)扇在所示實(shí)施例中安排在這些短路環(huán)11處。逆變器4封裝地安排在逆變器殼體3內(nèi)。

額外地在第二軸承蓋6與轉(zhuǎn)子2或定子1之間安排一個(gè)空氣導(dǎo)向板10，通過該空氣導(dǎo)向板使空氣轉(zhuǎn)向。

在圖4所示的截面圖中對(duì)空氣導(dǎo)向板10和空氣導(dǎo)向套筒13的功能進(jìn)行解釋。穿過吸入開口7的空氣流17通過空氣導(dǎo)向板10由流入通道轉(zhuǎn)向到通向吹出開口8的流出通道中。在從動(dòng)側(cè)，通過第一軸承蓋5處的軸向狹縫進(jìn)行軸向吸入，并且通過定子卷繞頭18進(jìn)行徑向吹出。在驅(qū)動(dòng)側(cè)，通過第二軸承蓋6處的這些散熱肋片9進(jìn)行徑向吸入，并且通過定子卷繞頭18進(jìn)行徑向吹出。在此，風(fēng)扇葉輪葉片12與相應(yīng)的定子卷繞頭18相鄰。為了可以冷卻定子1的兩個(gè)卷繞頭18，將這些風(fēng)扇葉輪葉片12軸向安裝到轉(zhuǎn)子2處。

不同于現(xiàn)有技術(shù)，通過與該浮動(dòng)軸承側(cè)的空氣導(dǎo)向幾何結(jié)合的徑向吸入原理的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，第二軸承蓋6不經(jīng)歷由軸向進(jìn)氣口狹縫導(dǎo)致的剛性弱化。在該浮動(dòng)軸承處并非軸向吸入空氣，而是徑向吸入空氣。通過安裝在第二軸承蓋6處的散熱肋片9，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)集成的或與該發(fā)動(dòng)機(jī)殼體連接的逆變器殼體3的有效冷卻，并且另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)第二軸承蓋6的較高的固有剛度以及因此該轉(zhuǎn)子軸承的較高的剛性。對(duì)空氣的徑向吸入能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)性地使用散熱肋片9，這些散熱肋片除了冷卻外也可以通過提高第二軸承蓋6的機(jī)械剛性并且還可以通過抑制表面振動(dòng)來降低該機(jī)器的聲輻射。

通過所示安排實(shí)現(xiàn)了對(duì)該浮動(dòng)軸承的良好的冷卻，該浮動(dòng)軸承是受溫度負(fù)載最大的軸承。由于徑向吸入冷卻空氣，獲得了在外圓周處開始的、用于第二軸承蓋6或逆變器殼體3的散熱肋片的較大的圓環(huán)形表面。通過雙側(cè)空氣冷卻，該從動(dòng)側(cè)通過單獨(dú)冷卻該卷繞頭而比該驅(qū)動(dòng)側(cè)(浮動(dòng)軸承側(cè))經(jīng)受更少的溫度負(fù)載，在該驅(qū)動(dòng)側(cè)必須冷卻逆變器4和卷繞頭18。通過冷卻逆變器4和卷繞頭18導(dǎo)致在定子1內(nèi)部或在該電動(dòng)機(jī)器中的溫度下降。由于溫度梯度并且通過該卷繞物的良好的熱傳導(dǎo)性，也可以通過該從動(dòng)側(cè)排出在該驅(qū)動(dòng)側(cè)上通過該發(fā)動(dòng)機(jī)和逆變器4產(chǎn)生的熱量，由此提高在該驅(qū)動(dòng)側(cè)引起的冷卻性能。以此方式可行的是，對(duì)應(yīng)于存在的構(gòu)造空間而并非單獨(dú)根據(jù)每一側(cè)要產(chǎn)生的冷卻性能來構(gòu)型與轉(zhuǎn)子2連接的風(fēng)扇葉輪葉片12的尺寸設(shè)定。由此，對(duì)于具有集成的逆變器4的電動(dòng)機(jī)器實(shí)現(xiàn)優(yōu)化構(gòu)造空間的設(shè)計(jì)。

在圖5中以透視圖示出了轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子具有安裝葉片的空氣導(dǎo)向套筒13以及安排在彼此對(duì)置的側(cè)面的短路環(huán)11。轉(zhuǎn)子2在這些短路環(huán)11處設(shè)置有一體式安排在這些短路環(huán)處的風(fēng)扇葉輪葉片12。

具有短路環(huán)11和風(fēng)扇葉輪葉片12的轉(zhuǎn)子2在圖6中以對(duì)應(yīng)于圖5的圖示顯示。額外地以帶有葉片的方式示出裝配在轉(zhuǎn)子軸上的空氣導(dǎo)向套筒13。這些風(fēng)扇葉輪葉片12實(shí)施為向后彎曲的葉片并且通常形成為與該轉(zhuǎn)子2在該電動(dòng)機(jī)器中的旋轉(zhuǎn)方向相反地彎曲。

在圖7中以透視圖示出第二軸承蓋6，該第二軸承蓋具有安排在其上的散熱肋片9。為了實(shí)現(xiàn)關(guān)于軸向安排的逆變器殼體3的盡可能高的冷卻性能，在第二軸承蓋6處形成呈表面散熱肋片或針形散熱肋片形式的傳熱表面。由此，可以在第二軸承蓋6或逆變器殼體3的整個(gè)圓周上徑向向內(nèi)引導(dǎo)徑向吸入的空氣。因此，擴(kuò)大了對(duì)于熱量釋放而言有效的殼體表面并且優(yōu)化了對(duì)該控制電子器件和功率電子器件的部件的熱量交換和因此部件的冷卻。這導(dǎo)致整個(gè)電路的電子部件的更高的可靠性和使用壽命。

在圖7所示的實(shí)施例中使用具有從該旋轉(zhuǎn)軸線方向的俯視圖中的直橫截面的表面散熱肋片。第二軸承蓋6以及因此散熱肋片9也由具有良好的導(dǎo)熱性的材料制成，在所示實(shí)施例中為在壓鑄方法中使用的鋁合金。肋部保持得盡可能精細(xì)，使得這些散熱肋片9具有盡可能大的表面，并且使用較厚的散熱肋片底部，使得產(chǎn)生改善的熱導(dǎo)向。更高的肋片厚度導(dǎo)致擴(kuò)大該熱量釋放表面并且由此導(dǎo)致更高的冷卻效率。在圖7所示的實(shí)施例中，這些散熱肋片9構(gòu)型為具有不同的長度。此外，第二軸承蓋6具有多個(gè)吸入開口7，以及多個(gè)徑向吹出開口8，這些開口安排在第二軸承蓋6的環(huán)繞的外表面上。

通過徑向的吸入原理，在第二軸承蓋6的整個(gè)圓周上徑向向內(nèi)引導(dǎo)空氣。較短的單獨(dú)肋片用于，根據(jù)液壓直徑的最大十倍以及后續(xù)的散熱肋片行隨后向前一通道的排出流中偏移之后，在圍繞散熱肋片的流動(dòng)中針對(duì)性地將溫度梯度保持得較高。

這些肋片通道的被視為管狀流動(dòng)的橫截面流動(dòng)首先是混合流動(dòng)，直至實(shí)現(xiàn)流體動(dòng)力學(xué)和熱學(xué)的流入長度在該區(qū)域中存在兩種流動(dòng)形式，自由的層狀或渦流狀的上部流動(dòng)以及抵靠在相應(yīng)散熱肋片9處的不斷增長的邊界層流動(dòng)。

邊界層流動(dòng)具有顯著提高熱傳導(dǎo)的極大的渦流，同時(shí)上部流動(dòng)可以在很大程度上不受干擾地通過散熱肋片的曲線。然而，這僅僅是到邊界層形成之前(即，其厚度增長到管直徑的一半)的情況。

在實(shí)現(xiàn)熱學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的流口長度之前，通過針對(duì)性地“撕裂”該邊界層，正好充分利用更高的熱傳導(dǎo)的效果并且通過偏置這些散熱肋片9對(duì)于每個(gè)散熱肋片行重新形成這種效果。

在圖8中在從該旋轉(zhuǎn)軸線的方向看的俯視圖中示出了第二軸承蓋6，該第二軸承蓋具有安排在中部的、用于接收該旋轉(zhuǎn)軸線的軸承座15以及圍繞軸承座15的散熱肋片9。這些散熱肋片9實(shí)施為彎曲的，這具有預(yù)扭轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。這些散熱肋片9也不必全部同樣長，而是可以交替地也具有不同的長度。

圖9以對(duì)應(yīng)于圖8的示圖示出了第二軸承蓋6的另一個(gè)實(shí)施例，該第二軸承蓋具有散熱肋片9，這些散熱肋片從軸承座15直線地向外延伸至邊緣或具有吸入開口7和吹出開口8的外表面。因此，這些散熱肋片9正好在冷卻介質(zhì)的體積流的方向上延伸。圖10示出了第二軸承蓋6的另一個(gè)變體，其中，這些散熱肋片9交替地具有不同的長度。因此，存在在該體積流的方向上的多行偏置的散熱肋片9。在其他實(shí)施方式中，也可以使用多個(gè)彼此偏置的和/或設(shè)置有相對(duì)于軸承座15的不同間距的散熱肋片9。

在圖11中示出了直線的散熱肋片9的放大的俯視圖，這些散熱肋片在多行中彼此偏置安排，而圖12示出了對(duì)應(yīng)的透視圖。

圖13以對(duì)應(yīng)于圖11的視圖示出了在四個(gè)彼此偏置的行中安排的弧形散熱肋片9，而圖14以對(duì)應(yīng)于圖12的視圖示出了這些散熱肋片9。

如在圖15中以對(duì)應(yīng)于圖11的視圖示出的，也可以使用針形肋片，即，在俯視圖中具有圓形橫截面的散熱肋片9。圖16示出了對(duì)應(yīng)于圖12的示圖的實(shí)施方式的透視圖。

這些不同的實(shí)施方式的僅在這些實(shí)施例中公開的特征可以彼此組合地并且單獨(dú)地利用。