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CN112928855A - 冷却系统、电动车辆、电驱动单元和用于冷却其的方法 - Google Patents

冷却系统、电动车辆、电驱动单元和用于冷却其的方法 Download PDF

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CN112928855A
CN112928855A CN202011413290.4A CN202011413290A CN112928855A CN 112928855 A CN112928855 A CN 112928855A CN 202011413290 A CN202011413290 A CN 202011413290A CN 112928855 A CN112928855 A CN 112928855A
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cooling system
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fluid
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CN202011413290.4A
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D·埃伦伯格
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Witzenmann GmbH
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Abstract

本发明涉及一种冷却系统(1),特别是用于电动车辆(F)中的驱动电机(M)的冷却系统,冷却系统具有带有纵轴线(3)的冷却套筒(2)和导热结构(4),冷却套筒(2)在沿纵轴线(3)在一个区域内包围导热结构(4),由此在冷却套筒(2)与导热结构(4)之间形成冷却通道(5),以便在冷却通道中引导冷却流体(6),导热结构(4)构造成并限定为用于在区域内容纳第一热源(7),对于电动车辆(F)来说第一热源特别是驱动电机(M)的定子。导热结构(4)构造成用于导热地接触第二热源(8),第二热源(8)特别是电动车辆(F)中的用于驱动电机(M)的电力电子器件,第二热源沿纵轴线(3)与第一热源(7)轴向地相对设置。

Description

冷却系统、电动车辆、电驱动单元和用于冷却其的方法
技术领域
本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述的冷却系统,特别是用于电动车辆的驱动电机的冷却系统,所述冷却系统具有带有纵轴线的冷却套筒和导热结构,所述冷却套筒在沿纵轴线的区域内包围导热结构,由此,在冷却套筒和导热结构之间形成冷却通道,以便在其中引导冷却流体,所述导热结构构造和确定为用于在所述区域容纳第一热源、特别是在电动车辆中容纳驱动电机的定子。
本发明此外还涉及一种根据权利要求33的电驱动单元、根据权利要求34的电动车辆以及根据权利要求35的用于冷却电驱动单元的方法。
背景技术
所述类型的冷却系统在现有技术中是已知的,并且用于导出在确定的装置的运行中形成的热量,特别是在电机或其周边的导流的部件中形成的热量,并且防止要冷却的装置发生损坏。
特别是能够用作电动车辆的驱动电机的电机可能具有多个热源。这种第一热源可以是电机的定子,所述定子基本上构造成空心圆柱形的并沿电机的纵轴线设置。所述定子通常包括定子叠片组和电导体,所述电导体构造成用于在产生电流时产生运动的磁场。所述运动的磁场又使得转子运动,所述转子设置在定子的内部区域中。由于所述电流的流动,所述电导体和定子会自身发热,这可能导致效率降低。此外,定子的过热可能导致不可逆的损坏,甚至导致电机完全失效。
如果第一热源由导热结构、特别是如在已知的电机中通常使用的套筒状的定子支座包围,则由第一热源释放的热量可以通过前面所述的导热结构导出。通过附加地在导热结构的周边上设置冷却套筒,可以构成冷却通道,所述冷却通道适于在导热结构上引导冷却流体并由此强化冷却效果。这种冷却套筒由DE 10 2018 109 420 A1已知。
如果要冷却的装置具有另外的热源,特别是逆变器或其它电力电子器件,还必须将由所述另外的热源释放的热量导出。如果已经在第一热源的区域内设置了具有导热结构和冷却套筒的第一冷却系统,在已知的装置中这用于将第二热源设置在冷却套筒的外侧,从而有两个热流被传递到冷却流体中。这种布置形式同样由DE 10 2018 109 420 A1已知。
但将第二热源设置在冷却套筒的外周上会导致所需的安装空间在径向增大,这种结构空间特别是在车辆中通常是受到限制的。这会导致,在这种布置形式中,冷却套筒不允许超过允许的最大外径。由此,可以在冷却通道中引导的可供使用的冷却流体的量也受到限制。由于可传递的热流直接与冷却流体的量相关,因此,可供使用的径向结构空间是影响冷却系统可实现的冷却效果的决定性因素。
发明内容
因此,本发明的目的是,改进特别是用于冷却电机的冷却系统的冷却效果。此外,本发明的目的还在于设计一种具有冷却系统的电驱动单元以及电动车辆,所述冷却系统具有改进的冷却效果。最后,本发明的目的是提供一种用于冷却电驱动单元的方法,利用所述方法能够实现改善的冷却效果。
根据本发明,所述目的通过具有权利要求1的特征的冷却系统、通过具有权利要求33的特征的电驱动单元、通过具有权利要求34的特征的电动车辆以及通过具有权利要求35的特征的方法来实现。有利的设计方案是相应从属权利要求的主题。
本发明提供了一种冷却系统,特别是用于电动车辆中的驱动电机的冷却系统,所述冷却系统具有带有纵轴线的冷却套筒和导热结构,所述冷却套筒沿纵轴线的在一个区域内包围导热结构,由此在所述冷却套筒与所述导热结构之间形成有冷却通道,以便在所述冷却通道中引导冷却流体,所述导热结构构造成并限定为用于在所述区域内容纳第一热源,所述第一热源特别是电动车辆中的驱动电机的定子。所述导热结构构造成用于导热地接触第二热源,所述第二热源特别是电动车辆中的用于驱动电机的电力电子器件,所述第二热源沿所述纵轴线与所述第一热源轴向地相对设置。
此外,本发明提供了一种电驱动单元,特别是用于电动车辆的电驱动单元。这种车辆相应地具有电机,所述电机包括转子、定子、定子支座、电力电子器件和根据本发明的冷却系统,其中,所述定子支座构造成所述导热结构。
此外,本发明还提供了一种电动车辆,所述电动车辆具有电驱动单元,所述电驱动单元包括根据本发明的冷却系统。
此外,本发明提供了一种用于冷却电驱动单元的方法,所述方法提供了根据本发明的冷却系统,在所述方法中:将冷却流体调温到入口温度并将冷却流体输送到冷却通道中。第一热源和第二热源分别将热量传递给导热结构,所述导热结构再将热量传递给所述冷却流体。接着,将所述冷却流体从所述冷却通道中输送出来。
根据本发明的冷却系统相对于已知的冷却系统实现了改进的冷却效果。这是通过以下方式实现的,即:在已知的冷却系统中,相对于冷却套筒沿径向设置的第二热源所占据的结构空间现在可以用于构成冷却套筒本身。第二热源,特别是电力电子器件,这里沿冷却套筒的纵轴线相对于第一热源轴向地布置,第一热源特别是定子。导热结构构造成用于导热地接触第一热源以及第二热源并且由此用于导出热量。
冷却通道优选通过设置在冷却套筒和导热结构之间的空腔形成。冷却通道的几何结构这里至少部分地通过冷却套筒的内轮廓确定,由此所述冷却套筒可以设计成用于沿确定的路径引导冷却流体。特别是,冷却套筒的内轮廓可以具有凹部(波谷或波峰)、沟或槽,所述凹部、沟或槽构造成沿着和/或横向于冷却套筒的纵轴线构成,以便由此与导热结构的表面配合作用地形成冷却通道,所述冷却通道相应地同样沿着和/或横向于纵轴线延伸,优选螺旋形地延伸。
在本发明的范围内,所述冷却通道沿其纵轴线具有与导热结构不同的、特别是更短的结构长度。特别是可以仅将第一热源设置在沿冷却套筒的纵轴线的区域中,而第二热源不是直接由冷却套筒包围。在这种情况下,第二热源的热流首先沿导热结构流入设置有冷却套筒的区域,并在这里由冷却流体吸收并带走。
通过沿轴向设置第一和第二热源,可以特别是沿径向方向(即横向于纵轴线)加大冷却通道本身的尺寸并由此获得冷却流体更大的体积流量。备选或附加地,在冷却套筒大小相同时或冷却通道大小相同时,可以减小必要的径向结构空间,这特别是在车辆制造中是有利的。由于导热结构至少部分地还用于与第一热源导热地接触,因此实现了高度的功能集成。由此,特别是可以降低根据本发明的冷却系统的制造成本。
在优选的设计方案中,冷却系统包括构造成并限定为用于至少部分地容纳第二热源的导热结构
由于设置了既能够容纳第一热源也能够容纳第二热源的导热结构,实现了功能集成度特别高的优点。导热结构可以设计成电机的定子支座,优选构造成仅需要一个部件就可以容纳第一热源和第二热源并导出第一热源和第二热源的热量。由此,特别是不再需要附加的用于包围第二热源的壳体。因此,在冷却系统的制造中省去了一些耗时且高成本的制造和装配步骤。
在另一个优选的设计方案中,所述导热结构包括用于驱动电机的定子支座,该定子支座特别是套筒状的定子支座。
这种定子支座是电机已知的和本领域常用的组成部件,并且既用于包围定子也用于支承定子。所述定子支座通常是由金属材料制成的套筒状,并且具有(圆)柱形的外表面和内表面。所述外表面可以特别适于与冷却套筒连接,由此可以形成冷却通道。由此,定子可以满足对导热结构提出的所有基本要求,利用所述导热结构既可以导热地接触第一热源,也可以导热地接触第二热源。由此,可以完全消除对用于形成导热结构而提供另一个部件的需求,这意味着可以降低制造成本。
在另一个优选的设计方案中,冷却套筒至少部分地构造为波状,并且所述冷却套筒优选由金属材料制成,所述冷却通道至少部分地具有对应于冷却套筒的波状几何形状的冷却通道几何形状。
与设计成圆柱形的冷却套筒相比,冷却套筒的波状构成可以在冷却套筒的外表面上形成更大的表面积。由此强化了可能的冷却效果,这种冷却效果可以与冷却套筒外侧的区域中的较低的环境温度有关。特别是,可以通过将冷却套筒设计成皱纹管或(环形)波纹管来具体实现所述波状。由此,可以实现使冷却套筒具有确定的可变形性,特别是横向于其纵轴线的可变形性。
此外,设计成皱纹管或(环形)波纹软管的冷却套筒可以实现可变的长度,由此,可以利用皱纹管式的冷却套筒的唯一的结构形式包围不同长度的导热结构。为了用薄金属板制造这种冷却套筒,可以使用较为经济并且良好可控的成型工艺。这里,所得到的冷却套筒重量较轻,这特别是在车辆制造中是有利的。特别是在电动车辆中,低重量对于冷却系统的所需的冷却功率起到有利的作用,因为通过电驱动装置只需使较小的质量加速并且因此通过电机只需提供较小的转矩。这些又与低电流相关联,这就是为什么至少定子形式的第一热源向冷却系统传递较少的热量的原因。
在另一个优选的设计方案中,冷却通道沿纵轴线和/或围绕纵轴线至少部分地构造成螺线形或螺纹形的。
冷却通道的这种螺线形的设计带来了这样的优点,即,既可以在导热结构的周边上引导冷却流体,也可以在冷却套筒的长度上引导冷却流体。冷却通道的这种螺线形走势可以具有这样的螺距,所述螺距在结构上是确定的。与冷却流体的额定流动速度一起,可以通过所述螺距至少部分地确定一段时间内一定的热量输入到冷却流体中的时间。此外,所述螺线形冷却通道的螺距可以与冷却通道的直径有相互作用。因此,冷却通道螺线形的构成总体上实现了冷却效果良好的可调性。
在一个优选的设计方案中,冷却套筒在至少一个接合区域内材料锁合地与所述导热结构连接,特别是连接为在连接区域中密封冷却通道。
冷却套筒与导热结构材料锁合的连接可以在一个或多个接合区域内实现,这些接合区域可以均匀地或不均匀地在纵轴线上分布。在波状的冷却套筒的情况下,特别是具有较小横截面的区域(波谷)适合于与导热结构的外侧接触并且在这些区域中与导热结构钎焊、粘合或熔焊。由此,通过冷却套筒与导热结构气密或流体密封的连接可以实现冷却通道确定的单独区域,从而可以避免相邻的区域的冷却流体发生混合并且避免相应地出现降低的冷却效果。
在另一个优选的设计方案中,所述导热结构包括轴承护罩,特别是用于电动车辆中的驱动电机的轴承护罩,所述轴承护罩在纵轴线上设置在第一热源和第二热源之间。
所述轴承护罩特别是在电机中是已知的部件。所述轴承护罩用于保持轴承,所述轴承特别是滚动轴承,电机的活动部件可以定位并支承在所述轴承上,所述电机的活动部件特别是转子或输出轴。申请人以特别有利的方式实现了,除了轴承护罩作为轴承座的功能,还利用轴承护罩的导热性能将所述轴承护罩用作冷却系统的一部分。这可以以轴承护罩与定子支座之间的导热连接的形式实现,或者其方式为,使得轴承护罩具有在结构上构成的、导热的元件,通过所述导热的元件可以使轴承护罩与导热结构连接。将轴承护罩设置在可以构造成定子的第一热源与可以构造成电力电子器件的第二热源之间带来了这样的优点,即,第一热源以及第二热源都可以通过构成导热结构的一部分的轴承护罩将热流传递到冷却流体上。换言之,轴承护罩可以构成导热结构的组成部分。
在另一个优选的设计方案中,所述轴承护罩具有至少一个轴向通孔,所述轴向通孔设置和构造成用于接触第一热源和/或第二热源,特别是用于电接触所述第一热源和/或所述第二热源,例如通过被引导通过所述轴向通孔的电缆接触。
用于接触第一热源和第二热源的轴向通孔实现的优点是,在轴承护罩中实现高的功能集成度。所述轴承护罩除了其作为力传递和热传递元件的功能之外,还可以明确且可靠地定位导体,特别是电导体。当第一热源和/或第二热源发生抖动或相互间发生不可预见的相对运动时,由于所述抖动或相对运动可能损坏热源之间的接触或其与热源的连接可能松脱,则这是特别有利的。所述轴向通孔优选可以包含密封件或拉力释放件,以便以特别大的程度实现所述优点。此外,所述轴向通孔还提供了这样的可能性,即,使得只在导热结构密封的内腔之内构成所述接触。由此,特别是可以保护电接触免受外部环境影响的作用,从而使得这种接触在运行中可以实现较高的使用寿命。
在另一个优选的设计方案中,所述轴承护罩至少部分地通过成型的方式构造而成,特别是通过深冲成型和/或通过原形成型的方式构造而成,特别是通过铸型成型或通过生成式制造的方式构造而成。
将轴承护罩构造成通过成型的方式构造而成,特别是深冲的部件在构件重量上带来优点,特别是当轴承护罩构造成板部件或板构件时。如上面说明的那样,低的构件重量实现了在电动车辆中对必要的冷却功率产生有利的影响。
通过原形成型地制造轴承护罩,特别是通过铸型成型的方式制造轴承护罩,可以实现较高的构件刚度,由此总体上将冷却系统设计成仅能很小地变形并且由此特别是可能已经存在的接合位置,如焊缝或螺纹连接结构仅受到很小的载荷。此外,特别是通过使用铸造型芯或使用生成式方法可以构成空腔,所述空腔对轴承护罩的可实现的冷却效果以及重量可以产生有利影响。
同样在本发明范围内的是,轴承护罩构造成由变形成型和原形成型的部件的组合。由此可以同时利用两种制造方法类型的特征性优点。
在另一个优选的设计方案中,轴承护罩构造成用于导热地接触所述第二热源,其方式是,将轴承护罩构造成至少部分地与第二热源的几何形状相对应,就是说,特别是部分地与第二热源的造型是互补的。
通过将轴承护罩构造成具有与第二热源的几何形状适配的几何形状,可以扩大可供用于从第二热源经由轴承护罩或导热结构向冷却流体导热的表面。由此可以相应地将更多的热量导入冷却系统,从而可以在总体上改善所述冷却系统的冷却效果。
在另一个优选的设计方案中,所述第二热源通过导热的中间层与轴承护罩连接,特别是所述第二热源通过导热膏与所述轴承护罩连接。
通过引入导热的中间层,特别是导热膏形式的中间层,可以扩大第二热源和轴承护罩之间的接触面,而不必以特殊的方式使两个部件的几何形状相互匹配。特别是当第二热源是下述电力电子器件时,所述电力电子器件包括这样的电子元件,所述电子元件由于结构形式的原因具有不能容易地与外部条件相适配的几何形状,则这是特别有利的。由此,可以在不进行结构上适配的情况下提高冷却效果。
在一个优选的设计方案中,所述第二热源设置在支承板上,所述支承板机械地与轴承护罩连接,特别是可拆卸地与轴承护罩连接,优选通过螺栓与所述轴承护罩连接,最优选地所述第二热源设置在所述轴承护罩的背向于所述第一热源的侧面上。支承板可以是电路板或类似物。
通过将第二热源设置在支承板上具有导热连接与机械连接之间功能分离的优点。支承板可以通过螺纹连接固定在轴承护罩上,即固定在轴承护罩具有大壁厚的位置处,而第二热源可以设置在轴承护罩的与此相对仅具有较小壁厚的位置处。由此对于热源与轴承护罩的机械连接和导热连接分别得到各自的优点。此外,将第二热源设置在支承板上有利于冷却系统上的安装,因为第二热源可以在前置的装配步骤中设置在支承板上,以便接下来以较少的操作上的工作直接将其安装在轴承护罩上。
在另一个优选的设计方案中,导热结构具有径向通孔,冷却通道与所述径向通道导流地连接。
通过构造径向通孔,可以将冷却流体从导热结构的外部区域导入其内部区域中,由此,要导出的热流可以特别是从电机的内部分支出来,以便以这种方式可以冷却不同的空间上分离的区域。
在另一个优选的设计方案中,轴承护罩包括导流的冷却通道延续部,所述冷却通道延续部直接地或间接地与所述冷却通道导流地连接。
所述冷却通道延续部构成为冷却流体提供了附加的流体路径,所述流体路径可以完全或部分地形成在轴承护罩中或轴承护罩上。利用所述流体路径,可以在物理上或几何上扩大冷却系统的导流的区域,由此可以将更大量的冷却流体导向第一热源和第二热源。由此可以总体上提高冷却系统的冷却效果。
在本发明范围内的是,冷却通道延续部的形状和位置不限于确定的设计方案。相反,所述冷却通道延续部可以是一组单独的导流通道,这些导流通道与所述冷却通道导流地连接,或者所述冷却通道延续部也可以是封闭的空腔,冷却流体从冷却通道流入所述空腔,在空腔中环绕流动并重新从所述空腔中流出。
因此,在任何情况下,都可以有目的地冷却轴承护罩和必要时设置在轴承护罩中或轴承护罩上的其它部件,如轴承、轴或类似部件,这在运行中可能是有利的。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却通道延续部整体地在轴承护罩内部构成。
冷却通道延续部在轴承护罩内部整体的构成带了高度功能集成的优点。所述冷却通道延续部可以在将轴承护罩构造成铸造构件时通过型芯在制造期间就已经形成或者可以通过后续的切削制造步骤制成,在所述切削制造步骤中,在轴承护罩中钻出或铣削出所述冷却通道延续部。同样可以通过生成式制造工艺形成冷却通道延续部的一个或多个复杂的空间走势。通过冷却通道延续续整体的构成,可以省去在冷却系统的装配或运行中可能发生损坏的密封面。由此,降低了冷却流体发生泄漏的风险,并且提高了冷却系统可实现的使用寿命。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却通道延续部包括至少一个第一部分延续部和至少一个第二部分延续部,以便分别引导冷却流体的第一分流或第二分流,所述第一分流和所述第二分流优选分别具有第一流体温度或第二流体温度。
通过设置至少两个部分延续部,可以对冷却系统内部的温度分布产生有利的影响,有利于达到可实现的冷却效果。所述部分延续部可以在其走势和直径上设计成,使得冷却流体符合需求地分成第一分流和第二分流并且这样被引导,使得有目的地与产生高热量的区域发生导热接触。部分延续部部分地既可以平行于也可以横向于冷却套筒的纵轴线延伸。
在另一个优选的设计方案中,轴承护罩构造成组件,所述组件包括第一轴承护罩部件和第二轴承护罩部件,所述第一轴承护罩部件和所述第二轴承护罩部件设置成相互配合作用,以便构成所述冷却通道延续部。
与整体式的实施形式相反,将轴承护罩设计成具有至少两个轴承护罩部件的组件允许实现冷却通道延续部具有复杂的空间分布的设计方案,而不必在轴承护罩的制造中使用高成本的制造方法。冷却通道延续部的构成可以通过切削加工第一轴承护罩部和第二轴承护罩部件来进行,其方式是,分别在第一轴承护罩部件和第二轴承护罩部件中铣削出冷却通道延续部轮廓的各部分并且通过装配两个轴承护罩部件才形成冷却通道延续部。随着这种分体构造形式带来的优点是,在维护中各个部件高度的可更换性,而不必替换整个轴承护罩。
在另一个优选的设计方案中,所述第一轴承护罩部件或所述第二轴承护罩部件具有比相应的另一个轴承护罩部件更高的机械刚度。例如一个轴承护罩部件可以构造成铸件,而另一个轴承护罩部件可以构造成金属板件或冲压件。
通过将第一轴承护罩部件构造成具有比第二轴承护罩部件更高的机械强度,可以实现高程度的功能分离。特别是当第一轴承护罩部件构造成主要用于支承转子并且相应地必须具有高刚度,而第二轴承护罩部件具有冷却通道延续部的导流结构的大部分或者限定所述冷却通道延续部时,这是有利的。因此,所出现的支承力的主要部分可以直接通过第一轴承护罩部件支撑,而第二轴承护罩部件可以受到保护,以免发生由于导流的结构损坏发生的不允许的变形。
在另一个优选的实施形式中,所述更高的机械刚度通过提高的材料刚度和/或通过提高的几何惯性矩来形成,优选通过设置肋部和/或卷边来形成,所述肋部和/或卷边构成相应的轴承护罩部件。
较高的刚性既受到制造相应的轴承护罩的材料的特性影响及其形状影响。在材料选择时,特别是可以在结构设计期间就已经考虑要使用的材料的弹性模量,以便能够评判是否必须附加地在结构上提高刚度或是否甚至可以实现较小的壁厚以便降低构件重量。为了在结构上调整刚度,特别是可以通过标准化的结构元素,如肋部、卷边、褶皱等调整轴承护罩相关横截面的惯性矩。标准化的结构元素的优点此外还在于,这种结构元素可以带来已知的强化作用,从而在构造期间不需要单独地设计结构加强元件。由此降低了构造支出和与此相关的成本。
在另一个优选的设计方案中,冷却通道延续部设置在轴承护罩与壳体之间,所述壳体沿轴向设置在所述导热结构上,以用于沿纵轴线轴向地封闭所述第二热源。
在这个实施形式中有利的是,可以与导热结构的外形无关地设计第二热源的外壳。特别是当第二热源可能具有不同的形状或者根据结构形状输出不同的热量时,这可能是必要的。为了消除这种情况,轴承护罩可以包含流体通道延续部的第一部分,所述第一部分统一地构成,而同一流体通道延续部的另一个部分可以分别单独地在要设置的用于包围第二热源的壳体中构成。由此,通过轴承护罩统一的设计和壳体独特的设计可以构成冷却通道延续部独特的变型方案。由此可以进一步改进冷却效果。
在另一个优选的设计方案中,导热结构具有法兰面或其它形式的连接面,所述法兰面或连接面构造成用于所述壳体可拆卸地设置在所述导热结构上,特别是所述壳体通过螺纹连接结构设置在导热结构上。
利用这种连接面或法兰面实现的优点在于能简单地将壳体定位在导热结构上。由此可以避免在安装这两个部件时出现错误并降低出错成本。
在另一个优选的设计方案中,冷却通道延续部通过所述壳体的外侧和所述轴承护罩的外侧构成。
在这个实施形式中,冷却通道延续部仅在轴承护罩的和用于包围第二热源的壳体的相互朝向的表面之间延伸。由此为了维护目的可以容易地接近冷却通道延续部并且在需要时可以低耗费地维护和/或清洁冷却通道延续部。
在另一个优选的设计方案中,所述壳体具有连接口,以便将所述壳体的内部区域导流地连接于所述冷却通道延续部。
与设置在用于包围第二热源的壳体的表面上的冷却通道延续部不同,带有连接口的设计方案提供了将冷却流体从冷却通道延续部导入壳体的内部区域的可能性。由此,使得设置在壳体中的第二热源能够直接与冷却流体发生导热的接触,由此能够优化冷却效果。在这个实施形式的一个可能的设计方案中,第二热源被柔性或刚性的管路或其它形式的管道包围,冷却流体流动通过所述管道。
在另一个优选的设计方案中,第二热源具有导流区域,所述导流区域与冷却通道导流地连接。
通过在第二热源本身中或在第二热源上构成所述导流区域,可以直接引导冷却流体通过第二热源。在这个实施形式的一个可能的设计方案中,第二热源具有集成的流体通道,以便符合需求地在第二热源内部将冷却流体引导到产生较大热量的区域。由此带来的优点是,更为高效的直接的冷却效果。
在另一个优选的设计方案中,在所述冷却套筒背向所述导热结构的外侧上设置有保持构件,该保持构件特别是力矩支撑件。
所述保持构件可以构造成用于将冷却套筒定位在确定的位置中。只要冷却系统构造成用于冷却电驱动单元,则通过保持构件还能支撑由驱动单元产生的力和力矩,该力和力矩特别是为了驱动车辆。只要导热结构是由冷却套筒包围的定子支座,则在定子支座的结构设计中可以不必构成用于保持构件的机械接口,因为所述保持构件可以直接设置在冷却套筒上。所述保持构件特别可以是力矩支撑件,所述力矩支撑件在与电驱动单元一起使用时可以具有高扭矩刚度,以便将电驱动单元的驱动力矩直接且低振动地传递到电动车辆的传动系。
在另一个优选的设计方案中,所述导热结构沿所述纵轴线包括具有第一直径的第一横截面区域和具有第二直径的第二横截面区域,所述第一直径构造成用于包围所述第一热源,所述第二直径构造成用于包围所述第二热源。这两个直径可以具有不同的形式和/或尺寸。
在导热结构内部构成两个不同的横截面区域带来的优点是,只需要一个部件就可以既包围第一热源也包围第二热源,尽管第一热源和第二热源通常具有不同的尺寸。为此所需的横截面过渡部特别是可以随后在设计成圆柱形的导热结构上通过相应的变形成型来构成,特别是通过内高压成形来构成。由此,可以由开始时具有统一的特征的导热结构出发经济地制成用于导热结构的不同几何形状。
在另一个优选的设计方案中,保持构件沿所述纵轴线设置在所述轴承护罩的区域中。
将保持构件设置在轴承护罩的区域内带来这样的优点,即所产生的轴承力可以经由轴承护罩沿直接的力传递路径传递到保持构件上。由此,可以有目的地限制冷却系统的可变形性。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却套筒具有至少一个入口区域和至少一个出口区域,所述入口区域构造成用于将所述冷却流体导入所述冷却通道中,所述出口区域构造成用于将所述冷却流体从所述冷却通道中导出。
入口区域与出口区域空间上的分隔带来的优点在于,流入的冷却流体的温度比流出的冷却流体的温度低,且流入的冷却流通不会被流出的冷却流体加热。由此提高了所述冷却系统可实现的效率。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却系统具有热交换器,所述热交换器构造成用于将所述冷却流体从第一温度调温到第二温度,这里,所述第一温度基本上对应于所述冷却流体在出口区域中的导出温度,而第二温度基本上对应于冷却流体在入口区域中的入口温度。
通过将热交换器构造成冷却系统的组成部分,所述热交换器可以有功率调节地运行,在所述功率调节中,根据冷却流体在出口区域中的导出温度调节热交换器所提供的冷却功率。为此,所述热交换器具有调节系统,所述调节系统与温度传感器连接。所述温度传感器可以构造成用于检测导出温度并将所述导出温度发送给调节系统。如果导出温度超过预先规定的极限值,则所述调节系统可以由此得出结论,热交换器所提供的冷却功率不足以导出第一热源和第二热源的热流。基于此,以PID控制或类似的方式对冷却功率进行调节。如果导出温度相反低于相同的或另外的极限值,则可以提高所述系统的效率,其方式是,将热交换器调节到较低的冷却功率。
在另一个优选的设计方案中,所述入口区域沿所述纵轴线轴向地布置成与所述第二热源的距离小于与所述出口区域的距离。
如果冷却流体沿纵轴线通过设置有第一热源和第二热源的区域,则冷却流体首先由这两个热源中的一个热源加热,接下来由相应的另一个热源加热。在电机中,定子优选是第一热源,电力电子器件是第二热源,所传递的热量不必有相同的数值。特别是由于定子的结构形式和与定子支座的接触区域可以由定子输出比通过电力电子器件大的热量。如果冷却流体因此通过定子过度加热,则这使得冷却流体在电力电子器件的区域内冷却效果降低。为了消除这个问题,入口区域可以设置在第二热源的区域内,特别是电力电子器件的区域内,从而冷却流体首先流动通过第二热源的区域,然后冷却流体才到达第一热源并从这里到达出口区。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却系统具有冷却循环,所述冷却循环包括用于吸收和导出总热量输入的冷却流体,用于存储冷却流体的流体储存容器,以及管道系统,所述管道系统构造成用于在入口区域中将冷却流体导入冷却通道,并且在出口区域中将冷却流体从所述冷却通道中导出
构成冷却流体在流体存储容器和冷却通道之间循环流动的冷却循环带来这样的优点,即,处于冷却系统中的冷却流体可以在冷却系统的整个使用寿命期间使用。因此,只需要用冷却流体填充冷却循环一次,由此,可以省去用于再填充冷却流体的附加成本。优选地,所述冷却系统设计成具有密封元件,所述密封元件确保了冷却流体只有可以忽略不计的小泄漏量,从而不需要再填充冷却流体。由此,使得冷却系统维护成本低。特别地,在将冷却系统用在电动车辆中时,其部件可以设计成,使得不必考虑对其可接近性的特殊要求。
在另一个优选的设计方案中,所述冷却系统具有泵单元,所述泵单元构造成用于将冷却流体从流体储存容器向所述冷却通道输送和/或构造成用于将所述冷却流体从所述冷却通道输送到流体储存容器中。
对应于热交换器作为冷却系统的组成部分的优点,设置泵单元允许符合需要地调整进入冷却通道的冷却流体的体积流量和/或质量流量。这特别是与调节系统配合作用地可能是有利的,因为至少部分地也可以根据导出温度调节泵单元。由此可以高效地实现冷却作用。
附图说明
本发明其它的优点和设计方案由下面参考附图对实施例的说明得出。
图1至图15分别示出冷却系统的实施例;
以及
图16示出具有电驱动单元和冷却系统的电动车辆。
具体实施方式
图1示出冷却系统1,所述冷却系统包括冷却套筒2,所述冷却套筒沿纵轴线3延伸并包围电机M的套筒状的定子支座4。
所述冷却套筒2具有基本上圆柱形的基本形状并具有壁部,所述壁部沿纵轴线设计成波状的。在所示的示意性实施例中,这种波形构造成使得所述波形沿纵轴线3具有斜度(未标注),由此构成螺纹状的空间,所述空间在一侧由冷却套筒2限定。备选于所述空间的螺线状的构成,也可以采用其它分布形式,在所述分布形式中,所述空间至少部分地沿着或者平行于冷却套筒的纵轴线延伸。另一方面,冷却套筒与定子支座4连接并机械地固定在定子支座上,优选通过热压配合固定。特别是通过各个接触区域形成所述连接,这些接触区域与冷却套筒的壁部的波形相关。在这些具有较小直径的区域中,冷却套筒2塑性地和弹性地形成在定子支座4的外侧上,由此,形成环绕的冷却通道5。附加或备选地,所述连接可以材料锁合,特别是通过钎焊构成。
冷却通道5具有入口E,冷却流体6通过所述入口进入冷却通道,所述冷却流体通过出口(不可见)重新从冷却通道中流出。在本发明范围内的是,所述入口E也可以用作出口并且反之亦然。
定子7设置在定子支座4的内侧4i上并且导热地与定子支座4连接。由此,定子支座4构成导热结构。所述定子7由于已知的效应在电机M的运行中产生热量,定子经由导热的连接将所述热量以热流
Figure BDA0002818895840000171
的形式传递到定子支座4上。
电力电子器件8沿纵轴线3在轴向上与定子7错开地设置。所述电力电子器件8与定子7一样同样与定子支座4处于导热连接。在电机运行时,所述电力电子器件也产生热量,所述电力电子器件经由导热的连接将所述热量以热流
Figure BDA0002818895840000172
的形式传递到定子支座4上。
由此,定子7构成第一热源,而电力电子器件8构成第二热源。总热流
Figure BDA0002818895840000173
由热流
Figure BDA0002818895840000174
Figure BDA0002818895840000175
的和形成,第一热流和第二热流相互间可以具有不同的比例关系。电机的冷却系统设计成用于与热流
Figure BDA0002818895840000176
Figure BDA0002818895840000177
的比例无关地导出总热流
Figure BDA0002818895840000178
其方式是,使冷却流体6在沿纵轴线3的区域内绕定子支座4流动,定子7和所述电力电子器件8都设置在这个区域内,以便吸收和导出热量。
冷却通道5具有冷却通道几何形状9,所述冷却通道几何形状基本上对应于冷却套筒2的几何形状。在横截面较小的区域内,就是说,在其波谷的区域中,冷却套筒2与定子支座4接触并且在接触部位具有接合区域10,在所述接合区域中,冷却套筒与定子支座4材料锁合地连接。所述连接设计成材料锁合的钎焊连接,但在本发明的范围内,同样可以通过压接连接力锁合地实现,以及通过材料锁合和力锁合的接合方法的组合实现。通过所述连接,冷却通道5相邻的通路相互密封地或流体密封地分开,由此避免了通路之间的冷却流体6发生混合(所谓“串扰”)并且可以在冷却系统中实现最佳的温度分布。
定子7基本上构造成套筒形的并包围能转动地支承在其内腔中的转子13。所述转子13通过第一滚子轴承L1支承在设置于电机的A侧的轴承护罩11上并通过第二滚子轴承L2支承在设置在电机的B侧的轴承护罩12上。除了其支承功能,第一轴承护罩11还用于构成壳体的一部分,所述壳体包围机械地与转子13连接的传动装置部件(未示出)。
第二轴承护罩12沿纵轴线3在轴向上设置在定子7和电力电子器件8之间并且被压入定子支座4中,由此,第二轴承护罩机械地且导热地与定子支座连接。盖D在端侧封闭定子支座4的内部区域。
图2示出冷却系统1的第二实施例,所述冷却系统除了图1中所示的部件之外在轴承护罩12中具有第一轴向通孔14和第二轴向通孔15。
第一轴向通孔14构造成用于将定子7和电力电子器件8导电地连接。在要冷却的电机的情况下,通孔14由此可以用于将由电力电子器件8转换的交流电压施加到定子7的电导体上。轴向通孔14可以设计成密封的,以便将电力电子器件7与在支承定子7的过程中使用的润滑剂分开。
第二轴向通孔15构造成用于通过这里未示出的转换器将电力电子器件8与转子13连接,以便特别是实现用于电机的转速调节。第二轴向通孔15也可以设计成密封的。
图3示出冷却系统1的第三实施例,在这个实施例中,定子支座4部分地在一些区域中具有不同的横截面。定子7和电力电子器件8相对于纵轴线3沿径向具有不同的尺寸。相应地,定子支座4具有第一横截面区域35和第二横截面区域36,定子7设置在所述第一横截面区域35中,电力电子器件8设置在第二横截面区域36中。
在横截面区域35和横截面区域36之间,定子支座4具有横截面过渡部K,在所述横截面过渡部中,定子支座4构造成锥形的。这个构造成锥形的过渡区域在定子支座4的内侧4i上用于沿纵轴线3相对于纵轴线3在轴向上支承轴承护罩12。这是有利的,因为轴承护罩12可以形状配合地将轴向力传递到定子支座4上,由此,特别是轴承护罩12与定子支座4之间的压接连接可以设计得尺寸较小。此外,简化了轴承护罩12在定子支座4中的安装,因此,所述轴承护罩可以定位在定子支座4的构造成锥形的内侧4i形式的机械止挡上。
冷却套筒2仅在第一横截面区域35中沿纵轴线3构成或布置。对应于在将轴承护罩12安装在横截面过渡部K中得到的优点,也可以将定子支座4的横截面分布中的扩展部用作用于安装冷却套筒2的支承面。来自电力电子器件8的热流
Figure BDA0002818895840000191
的传递经由定子支座4进行,所述定子支座用作导热结构。
此外,定子支座4具有法兰面28,在所述法兰面上用盖D密封地或者说流体密封地封闭定子支座4。这减少了装配工作。
图4示出冷却系统1的第四实施例。根据图4,冷却套筒2既在第一横截面区域35中延伸,也在第二横截面区域36中延伸。由此,与根据图3的第三实施例相比,提高了冷却效果,特别是在设置了电力电子器件8的第二横截面区域36中。
此外,在冷却套筒的外侧37上,在轴承护罩12的高度上设置保持构件34,所述保持构件构造成力矩支撑件。由此,可以直接支撑在转子13和轴承护罩12之间作用的力,由此避免了力偏转和总体上降低了冷却系统的变形。所述保持构件34具有贯通孔34d,利用所述贯通孔能将电机可拆卸地固定在车辆上,特别是通过螺纹连接结构。
图5示出冷却系统1的第五实施例,该实施例包括轴承护罩12,所述轴承护罩构造成弯曲的、深冲的金属板件。类似于图2和图3,所示的轴承护罩13包括第一轴向通孔14和第二轴向通孔15。将轴承护罩12构造成变形成型的金属板件,在具有更高的可实现的形状稳定性的同时还实现了较小的构件重量。
图6示出冷却系统1的第六实施例,在这个实施例中,定子支座4具有径向通孔18。在所示实施例中,所述径向通孔18仅穿过定子支座3的壁部形成;但同样在本发明的范围内的是,所述径向通孔设置在定子支座4端侧的边缘区域中,从而所述通孔在与另外的壳体元件(未示出)配合作用时才环绕地封闭。
此外,轴承护罩12设计成组件,所述组件具有第一轴承护罩部件23和第二轴承护罩部件24。这第一轴承护罩部件23和第二轴承护罩部件24在轴承L2的轴承座的区域内密封地接合并且部分地相互隔开间距,使得在这两个轴承护罩部件之间构成冷却通道延续部19,所述冷却通道延续部导流地与径向通孔18连接。
第一轴承护罩部件23和第二轴承护罩部件24可以构造成深冲的金属板件和/或实心的铸造件,它们可以可拆卸地、材料锁合地或通过变形成型相互接合。
图7示出冷却系统1的第七实施例,在该实施例中,轴承护罩12具有第一轴承护罩部件23和第二轴承护罩部件24,所述第一轴承护罩部件和第二轴承护罩部件类似于根据图6的实施例构造成配合作用的,以便构成冷却通道延续部。与第六实施例不同,第二轴承护罩部件24具有比第一轴承护罩部件23更高的机械刚度。这优选是这样来实现的,即,第二轴承护罩部件24构造成具有在某些区域比第一轴承护罩部件23更大的壁厚的铸造件,而所述第一轴承护罩部件构造成金属板件。由此,第二轴承护罩部件24的尺寸可以设计成使得第二轴承护罩部件与第一轴承护罩部件23相比承受支承转子13的力的更大部分。
此外,根据图7所示,所述盖D具有颈部开口25形式的开口,通过所述开口,电力电子器件8可以经由电导体26与未示出的供能系统,特别是电池接通。
图8示出冷却系统1的第八实施例,在这个实施例中,定子支座4具有径向通孔18,冷却通道延续部19与所述径向通孔导流地连接。与图1至7不同,定子支座4沿纵轴线3基本上仅在也设置有定子7的区域上延伸。与定子支座分开地构成的壳体27设置在定子支座4的前端侧并用于包围电力电子器件8。
冷却通道延续部19通过壳体27的外侧29和轴承护罩的外侧30形成。电力电子器件8通过电力电子器件与壳体27的内侧的直接的导热连接实现冷却。由此,壳体构成导热结构的一部分。为了使冷却效果最大化,壳体27的内侧部分地对应于电力电子器件8的几何形状地构成。在这个区域内,壳体27的内侧与电力电子器件8直接地导热接触。通过相同的几何形状,增大了壳体27与电力电子器件8之间的接触面积。
图9示出冷却系统1的第九实施例,在该实施例中,壳体27包围电力电子器件8,使得在壳体27的壁部和电力电子器件8之间形成中间空间32。为了通过所述中间空间32实现热传递,而不必在电力电子器件8和壳体27之间形成直接接触,所述壳体27具有连接口31,通过所述连接口电力电子器件8或壳体27的内腔导流地与冷却通道延续部19连接。
图10示出冷却系统1的第十实施例,该实施例具有用于冷却介质或冷却流体的入口E和出口A,并且在这个实施例中,入口E沿纵轴线3直接设置在电力电子器件8的区域内。由此可以实现的是,冷却流体6在流到要冷却的电力电子器件8时不会被定子7的热流
Figure BDA0002818895840000221
预先加热。
图11示出冷却系统1的第十一实施例,在这个实施例中,电力电子器件8具有导流区域33,所述导流区域33与设置在端侧的入口E和冷却通道5导流地连接。类似于涉及根据图10的第十实施例的设计方案,由于冷却流体6没有被其它热源预热,因此通过利用(新鲜的)冷却流体6对电力电子器件8的直接冲流可以在电力电子器件8上实现改进的冷却效果。
图12示出冷却系统的第十二实施例,在该实施例中,轴承护罩12具有冷却通道延续部19,所述冷却通道延续部整体地在轴承护罩中或与轴承护罩12整体地构成。轴承护罩12可以通过原形成型的制造方法一件式地制造,由此可以降低装配工作并降低由此带来的成本。此外,由此可以制造复杂的通道几何结构。
此外,轴承护罩12还具有机械式的接口S1,通过所述接口,包围电力电子器件8的壳体27可以通过螺纹连接结构固定在轴承护罩12上。此外,电力电子器件8可以设置在支承板17上,所述支承板同样可以利用螺栓通过机械式的第二接口S2设置在轴承护罩12上。导热膏16用于在电力电子器件8或支承板17与轴承护罩12之间建立导热的接触。由此,可以实现热源与任意导热介质的机械连接和热连接之间的功能分离。
图13示出冷却系统1的第十三实施例,在该实施例中,所述冷却通道延续部19包括第一分延伸部20和第二分延伸部21。电力电子器件8的连接类似于根据图11的实施例,通过螺纹连接结构和导热膏16连接。在根据图13的实施例中,所述第一分延伸部20和第二延伸部21相互导流地连接,这种导流的连接关于根据图14的纵轴线3不对称地构成。
图15示出冷却系统1的实施例,在这个实施例中,定子支座4的径向通孔18构成冷却通道5和电力电子器件8之间导流的连接。
图16示出电动车辆F,所述车辆具有电机M(特别是为了驱动目的),所述电机具有冷却系统1。所述冷却系统1包括冷却套筒2,所述冷却套筒沿纵轴线3定向。所述电机M包括沿纵轴线3布置的定子7和电力电子器件8。定子支座4设置在电机M的所述部件和冷却套筒2之间并与冷却套筒2配合作用地形成冷却通道5。通过电动泵P将冷却介质(冷却流体)6从容器T输送到热交换器WT中,在所述热交换器WT中使得冷却流体6到达适当的额定温度,以便导出通过定子7和电力电子器件8产生的热。

Claims (35)

1.冷却系统(1),特别是用于电动车辆(F)中的驱动电机(M)的冷却系统,所述冷却系统(1)具有带有纵轴线(3)的冷却套筒(2)和导热结构(4),所述冷却套筒(2)沿所述纵轴线(3)在一个区域内包围导热结构(4),由此在所述冷却套筒(2)与所述导热结构(4)之间形成冷却通道(5),以便在所述冷却通道(5)中引导冷却流体(6),所述导热结构(4)构造成并限定为用于在所述区域内容纳第一热源(7),对于电动车辆(F)来说所述第一热源特别是驱动电机(M)的定子,
其特征在于,
所述导热结构(4)构造成用于导热地接触第二热源(8),所述第二热源(8)特别是电动车辆(F)中的用于驱动电机(M)的电力电子器件,所述第二热源(8)沿所述纵轴线(3)与所述第一热源(7)轴向地相对设置。
2.根据权利要求1所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)至少部分地构造成并限定为用于容纳第二热源(8)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)包括用于驱动电机(M)的定子支座,所述定子支座特别是套筒状的定子支座。
4.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却套筒(2)至少部分地构造成波状的,所述冷却套筒(2)优选是由金属材料制成的,并且所述冷却通道(5)至少部分地具有对应于所述冷却套筒(2)的波状几何形状的冷却通道几何形状(9)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却通道(5)沿所述纵轴线(3)和/或绕所述纵轴线(3)至少部分地构造成螺线状或螺纹状的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却套筒(2)材料锁合地与所述导热结构(4)连接,特别是连接为在至少一个连接区域(10)中密封所述冷却通道(5)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)包括轴承护罩(12),特别是用于电动车辆(F)中的驱动电机(M)的轴承护罩(12),所述轴承护罩(12)在所述纵轴线(3)上设置在所述第一热源(7)和所述第二热源(8)之间。
8.根据权利要求7所述的冷却系统(1),其特征在于,所述轴承护罩具有至少一个轴向通孔(14、15),所述轴向通孔设置和构造成用于接触所述第一热源和/或所述第二热源,特别是用于电接触所述第一热源和/或所述第二热源。
9.根据权利要求7或8所述的冷却系统(1),其特征在于,所述轴承护罩(12)至少部分地通过成型的方式构造而成,特别是通过深冲成型和/或通过原形成型的方式构造而成,特别是通过铸型成型或通过生成式制造的方式构造而成。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述轴承护罩(12)构造成用于导热地接触所述第二热源(8),其方式是,所述轴承护罩(12)构造成至少部分地与所述第二热源(8)的几何形状相对应。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述第二热源(8)通过导热的中间层(16)与所述轴承护罩连接,特别是所述第二热源(8)通过导热膏与所述轴承护罩连接。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述第二热源设置在支承板(17)上,所述支承板(17)机械地与所述轴承护罩(12)连接,特别是可拆卸地与所述轴承护罩(12)连接,优选通过螺栓与所述轴承护罩(12)连接,最为优选地所述第二热源设置在所述轴承护罩(12)背向于所述第一热源(7)的侧面上。
13.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)具有径向通孔(18),所述冷却通道(5)与所述径向通孔(18)导流地连接。
14.根据权利要求7至12中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述轴承护罩(12)包括导流的冷却通道延续部(19),所述冷却通道延续部(19)直接地或间接地与所述冷却通道(5)导流地连接。
15.根据权利要求14所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却通道延续部(19)整体地构成在所述轴承护罩内部。
16.根据权利要求14或15所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却通道延续部(19)包括第一部分延续部(20)和第二部分延伸部(21),以便分别引导冷却流体的第一分流或第二分流,所述第一分流和所述第二分流优选分别具有第一流体温度或第二流体温度。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述轴承护罩(12)设计成组件,所述组件包括第一轴承护罩部件(23)和第二轴承护罩部件(24),所述第一轴承护罩部件(23)和所述第二轴承护罩部件(24)设置成相互配合以构成所述冷却通道延续部(19)。
18.根据权利要求17所述的冷却系统(1),其特征在于,所述第一轴承护罩部件(23)或所述第二轴承护罩部件(24)具有比相应的另一个轴承护罩部件更高的机械刚度。
19.根据权利要求18所述的冷却系统(1),其特征在于,所述更高的机械刚度通过相应的轴承护罩部件(23、24)的提高的材料刚度和/或通过提高的几何惯性矩来形成,优选通过肋部和/或卷边来形成。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却通道延续部(19)设置在所述轴承护罩(12)和壳体(27)之间,所述壳体沿轴向设置在所述导热结构(4)上,以用于沿纵轴线(3)轴向地封闭所述第二热源(8)。
21.根据权利要求20所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)具有法兰面(29),所述法兰面构造成用于所述壳体(27)可拆卸地设置在所述导热结构(4)上,特别是所述壳体(27)通过螺纹连接结构可拆卸地设置在所述导热结构(4)上。
22.根据权利要求20或21所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却通道延续部(19)通过所述壳体的外侧(29)和所述轴承护罩的外侧(30)构成。
23.根据权利要求22所述的冷却系统(1),其特征在于,所述壳体(27)具有连接口(31),以便将所述壳体(27)的内部区域导流地连接于所述冷却通道延续部(19)。
24.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述第二热源(8)具有导流区域(33),所述导流区域(33)与所述冷却通道(5)导流地连接。
25.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,在所述冷却套筒背向所述导热结构(4)的外侧(37)上设置有保持构件(34),所述保持构件(34)特别是转矩支撑件。
26.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述导热结构(4)沿所述纵轴线(3)包括具有第一直径的第一横截面区域(35)和具有第二直径的第二横截面区域(36),所述第一直径构造成用于包围所述第一热源(7),而所述第二直径构造成用于包围所述第二热源(8)。
27.至少根据权利要求8和25所述的冷却系统(1),其特征在于,所述保持构件沿所述纵轴线(3)设置在所述轴承护罩(12)的区域内。
28.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却套筒具有至少一个入口区域(E)和至少一个出口区域(A),所述入口区域(E)构造成用于将所述冷却流体(6)导入所述冷却通道(5)中,所述出口区域(A)构造成用于将所述冷却流体(6)从所述冷却通道(5)中导出。
29.根据权利要求28所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却系统具有热交换器(WT),所述热交换器(WT)构造成将所述冷却流体(6)从第一温度调温到第二温度,所述第一温度基本上对应于所述冷却流体在出口区域(A)中的导出温度,所述第二温度基本上对应于在入口区域(E)中的入口温度。
30.根据权利要求28所述的冷却系统(1),其特征在于,所述入口区域沿所述纵轴线(3)轴向地布置成与所述第二热源(8)的距离小于与所述出口区域(A)的距离。
31.根据权利要求28所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却系统具有冷却循环(K),所述冷却循环(K)包括用于吸收和导出总热量输入的冷却流体(6),用于存储所述冷却流体(6)的流体储存容器(T),以及管道系统,所述管道系统构造成在入口区域(E)中将冷却流体导入冷却通道,并且在出口区域(A)中将冷却流体从所述冷却通道(5)中导出。
32.至少根据权利要求31所述的冷却系统(1),其特征在于,所述冷却系统具有泵单元(P),所述泵单元(P)构造成用于将所述冷却流体(6)从所述流体储存容器(T)向所述冷却通道输送和/或构造成用于将所述冷却流体从所述冷却通道输送到所述流体储存容器中。
33.电驱动单元,特别是用于电动车辆(F)的电驱动单元,具有电机(M),所述电机(M)包括转子(13)、定子(7)、定子支座(4)和根据上述权利要求任一项所述的冷却系统(1),其中,所述定子支座(4)构造成所述导热结构。
34.电动车辆,所述电动车辆具有根据权利要求33所述的电驱动单元。
35.用于冷却电驱动单元的方法,包括以下步骤:
a)提供根据权利要求1至32中任一项所述的冷却系统(1);
b)将冷却流体(6)调温到入口温度;
c)将冷却流体(6)输送到冷却通道(5)中;
d)将第一热源(7)和第二热源(8)的热量传递给导热结构(4);
e)将热量从所述导热结构(4)传递给所述冷却流体(6);
f)将所述冷却流体(6)从所述冷却通道(5)中输送出来。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116470689A (zh) * 2023-03-27 2023-07-21 北京通嘉宏瑞科技有限公司 一体轴式真空泵电机

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021106888A1 (de) 2021-03-19 2022-09-22 Witzenmann Gmbh Kühlsystem, elektrische Antriebseinheit, Elektrofahrzeug und Verfahren zum Kühlen einer elektrischen Antriebseinheit
FR3124038B1 (fr) * 2021-06-11 2023-10-27 Valeo Equip Electr Moteur Carter machine électrique tournante et machine électrique tournante
DE102021115702A1 (de) 2021-06-17 2022-12-22 Witzenmann Gmbh Verstärkungskäfig bei einer elektrischen Maschine
DE102022117949A1 (de) * 2022-07-19 2024-01-25 MTU Aero Engines AG Gehäuseflansch für ein Elektromotorgehäuse eines Elektromotors, eine Anordnung umfassend einen Gehäuseflansch und Statorzähne und Verfahren zur Fertigung eines Gehäuseflansches

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909210B1 (en) * 2004-02-06 2005-06-21 Emerson Electric Co. Cooling system for dynamoelectric machine
CN104953767A (zh) * 2014-03-31 2015-09-30 卡特彼勒公司 具有转子冷却组件的电机
CN105264752A (zh) * 2013-05-30 2016-01-20 瑞美技术有限责任公司 具有液体冷却壳体的电机
CN105990946A (zh) * 2015-02-17 2016-10-05 八达创新科技股份有限公司 具双重冷却流道的电机外壳组件
CN106849434A (zh) * 2015-11-26 2017-06-13 西门子公司 转子、液体冷却的电机以及车辆
CN107534360A (zh) * 2015-04-24 2018-01-02 罗伯特·博世有限公司 用于电机的冷却体和用于制作这样的冷却体的方法
CN108667228A (zh) * 2018-03-22 2018-10-16 北京亿马先锋汽车科技有限公司 集成式电机及具有其的汽车
DE102018109420A1 (de) * 2017-07-31 2019-01-31 Witzenmann Gmbh Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT216617B (de) * 1960-06-28 1961-08-10 Elin Union Ag Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine
DE19624145A1 (de) * 1996-06-18 1998-01-08 Wilo Gmbh Elektromotor
US7948126B2 (en) * 2007-03-16 2011-05-24 Remy Technologies, L.L.C. Liquid cooling system of an electric machine
DE112012003901B4 (de) * 2011-09-20 2022-05-05 Mitsubishi Electric Corp. Mechanisch und elektrisch integriertes Modul
DE102018201983A1 (de) * 2018-02-08 2019-08-08 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsmodul, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einer Fluidkühlanordnung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909210B1 (en) * 2004-02-06 2005-06-21 Emerson Electric Co. Cooling system for dynamoelectric machine
CN105264752A (zh) * 2013-05-30 2016-01-20 瑞美技术有限责任公司 具有液体冷却壳体的电机
CN104953767A (zh) * 2014-03-31 2015-09-30 卡特彼勒公司 具有转子冷却组件的电机
CN105990946A (zh) * 2015-02-17 2016-10-05 八达创新科技股份有限公司 具双重冷却流道的电机外壳组件
CN107534360A (zh) * 2015-04-24 2018-01-02 罗伯特·博世有限公司 用于电机的冷却体和用于制作这样的冷却体的方法
CN106849434A (zh) * 2015-11-26 2017-06-13 西门子公司 转子、液体冷却的电机以及车辆
DE102018109420A1 (de) * 2017-07-31 2019-01-31 Witzenmann Gmbh Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Elektromoduls
CN108667228A (zh) * 2018-03-22 2018-10-16 北京亿马先锋汽车科技有限公司 集成式电机及具有其的汽车

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116470689A (zh) * 2023-03-27 2023-07-21 北京通嘉宏瑞科技有限公司 一体轴式真空泵电机

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Publication number Publication date
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