液体冷却式电机的制作方法

1.本发明涉及旋转电机，并且更特别地涉及由液体流通进行冷却的旋转电机，所述液体尤其是油并且至少部分地沿所述电机的轴流通。
2.本发明更特别地涉及交流式同步或异步电机。本发明尤其涉及电气(battery electric vehicle(电池电动汽车))和/或混动(hybrid electric vehicle-plug-in hybrid electric vehicle(混合动力电动汽车-插电式混合动力电动汽车))机动车辆，例如乘用车、货车、卡车或公交车，的牵引或推进机器。本发明还应用于用于工业和/或能源生产的旋转电机，尤其应用于是海军、航空或风力。


背景技术：

3.已知由冷却液体冷却定子的绕组线圈头部，该冷却液体在所述电机的运行期间由所述转子弹出在这些绕组线圈头部上。
4.申请jp2003324901描述了一种具有永恒磁体式转子的电机，其中，所述冷却液体通过在所述回转轴线上居中的轴向管道经带至所述转子，并且由径向管道流通成直到沿所述磁体轴向延伸的其他管道，以冷却这些磁体。所述液体在所述磁体的这些冷却管道的端部处离开所述转子，以喷射成在所述定子的绕组线圈头部上。所述转子具有特别排布，其中外围冠体在自身的中心与所述轴联结。
5.申请us2010/0194220描述了另一种液体冷却式电机，所述液体冷却式电机涉及在所述转子之内的液体流通以冷却磁体。该请求提到了在溅射在这些绕组线圈头部上的情形下发生所述冷却液体从所述绕组线圈头部去除绝缘(层)的风险。为降低该风险，所述转子包括经添加在转子金属板堆叠体(转子板组)上的端部零件，因而组合地形成用于所述液体的通道，该通道由出口通向外部，所述出口径向地位于成从所述转子的径向向外表面后撤。这样一种排布增加了机器的构成零件数量并使其生产复杂化。此外，所述绕组线圈头部的较少冷却对于该电机的性能是不利的。
6.us2019/0068012公开了一种由液体流通冷却的转子。该液体流通由经实施在端部法兰中的贯穿开口排出。


技术实现要素：

7.本发明旨在改善由液体流通进行冷却的电机的冷却。
8.本发明旨在满足该需要并且通过一种液体冷却式旋转电机达到该需要，所述液体冷却式旋转电机包括磁体式转子和绕线定子，所述转子包括：
9.(i)至少一个转子金属板堆叠体，
10.(ii)容置在所述金属板堆叠体中的磁体，
11.(iii)与所述金属板堆叠体相邻的前部及后部法兰，
12.所述电机经配置用于确保所述冷却液体在所述转子金属板堆叠体之内的交叉形流通。
13.特别地，所述液体可流通在所述转子金属板堆叠体的冷却管道中，所述冷却管道围绕所述回转轴线成角度地偏移，其中液体朝着后方流通的冷却管道优选地与其中液体朝着前方流通的冷却管道交替，这些冷却管道优选地与所述转子的分别的磁极平行且关联。
14.优选地，所述电机包括以冷却液体供给前部和后部法兰的供给系统，用于供给所述前部法兰的液体在由至少一个排放管道离开所述转子之前，从该前部法兰起由至少一个冷却管道穿过所述金属板堆叠体流向所述后部法兰，所述至少一个排放管道至少部分地由所述后部法兰限界出，并且用于供给所述后部法兰的液体在由至少一个排放管道离开所述转子之前，从该后部法兰起由所述金属板堆叠体的至少一个冷却管道流向所述前部法兰，所述至少一个排放管道至少部分地由所述前部法兰限界出。
15.所述排放管道优选地通往成与所述定子的绕组线圈头部相对，以便使所述经喷射液体能够将这些绕组线圈头部冷却。
16.本发明能够冷却所述电机同时限制所述冷却流体冲击所述定子的冲击力。所述电机的制造仍然很简单，并且法兰可简单地实施(如果需要，实施成单独零件)。本发明能够沿所述电机的纵向轴线获得经平衡冷却。
17.所述前部法兰可是位于所述转子的轴所在侧面的法兰，该法兰实施成与从动元件机械抓握，并且所述轴的该侧面可包括驱动小齿轮，该驱动小齿轮例如与所述轴一起加工出。
18.优选地，前部和后部法兰各自轴向地实施成在端部处抵靠所述转子金属板堆叠体。因此，前述排放管道可凹入形成在所述法兰的经转向成朝着所述转子金属板堆叠体的的面上。每个法兰可包括至少一个供给管道，用于供给所述法兰的液体由所述至少一个供给管道送达至少一个冷却管道。该供给管道可凹入形成在所述法兰的经转向成朝着所述转子金属板堆叠体的面上。所述供给管道可各自具有y形或t形形式，或任何其他合适的形式。
19.优选地，前部和后部法兰是完全相同的并且成角度地偏移以便供给不同冷却管道，由从所述前部法兰朝着所述后部法兰流通的液体流经的冷却管道优选地经实施在奇数磁极之内，并且由相反方向的液体流经的冷却管道，优选地位于在偶数磁极之内。
20.优选地，所述冷却管道由用于接收所述磁体的容置部形成，由由所述一个或多个磁体在这些容置部中自由留出的空间形成。该自由留出的空间可尤其用作于管道(引导)在所述堆叠体的金属板中的磁通量。
21.在变型中，所述冷却管道可不是用于接收所述磁体的容置部。所述冷却管道可例如经形成在凹槽中，所述凹槽经使用用于冷却，或用于其他用途，例如用于制造过程。
22.优选地，所述排放管道具有具有向外张开的形式。所述排放管道可由凹口形成，所述凹口的深度随着接近于所述法兰的外部周边而增加。每个排放管道可具有基本梯形形式。所述排放管道的形式可限制所述液体的弹出速度同时能够浇洒所述定子的绕组线圈头部的(较)大范围。
23.优选地，所述供给和排放管道在每个法兰上沿周向方向交替。
24.对所述法兰的供给由所述转子的轴执行，该轴可包括中央管道和通往在前部和后部法兰的前述供给管道上的径向管道。用于供给所述前部法兰的径向管道可相对于用于供给所述后部法兰的径向管道成角度地偏移，以考虑到在法兰之间的角度偏移。
25.所述电机可包括至少一个用于朝着所述或法兰分配所述冷却流体的轴向管道的
轴向管道，所述至少一个轴向管道可沿所述轴形成在所述转子质量块中或在所述转子质量块与所述轴之间，。该或这些轴向分配管道可轴向地穿过所述转子质量块的至少一部分。这些轴向分配管道可例如经安置在所述金属板堆叠体中并且延伸成与述轴齐平。
26.法兰可由用于分配所述冷却流体的轴向管道供给以冷却液体，所述轴向管道沿所述轴形成在所述转子质量块中。优选地，每个法兰是铸造零件，并且尤其尤其由铝或铝合金制成。带有经形成在在所述法兰与所述转子金属板堆叠体之间的接口处的供给或排放管道的法兰的几何尺寸，允许非常简单的制造而无需重新加工或钻孔。可使用铝以外的其他材料，例如其他磁性较小的材料。
27.本发明的目的还在于一种用于冷却旋转电机的冷却方法，所述旋转电机的转子包括金属板堆叠体和容置在该金属板堆叠体中的磁体，并且所述旋转电机的转子在具有绕组线圈头部的定子之内旋转，所述旋转电机尤其是如上文所述的电机，其中，使所述液体在所述转子之内沿双向流通以冷却所述磁体，然后使所述液体在穿过所述转子的金属板堆叠体(11)之后喷射在所述定子的绕组线圈头部上。
28.穿过所述金属板堆叠体地实施的流通可尤其交叉地发生在所述金属板堆叠体的整个长度上，该流通经执行在前部和后部法兰之间。
29.本发明能够冷却所述定子同时限制所述冷却流体冲击所述定子的冲击作用力。所述排放管道的出口的经扩大截面避免了形成定向成朝着所述定子的强大射流。优选地，所述液体轴向地流通在所述堆叠体之内，然后径向地经弹出。在位于所述转子金属板堆叠体与法兰之间的交界部处形成的肘部会破坏流动，并且因此降低所述液体冲击所述绕组线圈的冲击速度。
30.优选地，使所述冷却流体在所述转子金属板堆叠体之内轴向地流通成穿过该转子金属板堆叠体的凹槽，所述凹槽经实施在用于容置所述磁体的容置部中。还优选地，由沿方向的流通冷却所有奇数磁极并且由沿相反方向的流通冷却所有偶数磁极。
附图说明
31.本发明的其他目的、特征和优点将在阅读以下非限制性描述并参考附图时显示地更加清楚，在所述附图中：
[0032]-图1的纵向剖视图部分性且示意性地示出了根据本发明的电机，
[0033]-图2单独地示出了图1的转子，并且示出所述冷却流体在所述转子金属板堆叠体之内沿双向的流通，
[0034]-图3的横向剖视图部分性且示意性地示出了在自身的厚度中显示出了法兰的转子，
[0035]-图4示出了所述转子金属板堆叠体的细节，
[0036]-图5单独地示出了法兰，并且
[0037]-图6示出通过由法兰的排放管道喷射在这些线圈头部上的经喷射液体冷却所述线圈头部的冷却。
具体实施方式
[0038]
在图1部分地示出了根据本发明的电机1，其包括转子10，该转子在定子20内部围
绕回转轴线x旋转。
[0039]
定子20包括(内含有转子金属板的)定子金属板堆叠体21，该定子金属板堆叠体安置有用于绕组的电气导体的缺口。这些导体轴向地超出金属板堆叠体21以形成绕组线圈头部22，还称作发髻部。
[0040]
转子10包括至少一个转子金属板堆叠体11，该至少一个转子金属板堆叠体由轴40携带，该轴由轴承(未示出)引导。该轴40在前部处携带小齿轮48，该小齿轮与未示出的从动元件啮合。携带有小齿轮48的轴40的端部还称作“驱动端(driveend)”。
[0041]
还如图4可见，堆叠体11包括容置部13，在这些容置部中布置有永恒磁体14，这些永恒磁体的磁化在必要情形下可在(他们)自身安装在容置部13中之后执行。
[0042]
转子10包括前部和后部两个端部法兰30a和30b，该两个端部法兰经布置成抵靠堆叠体11的(两个)对应端部。
[0043]
两个法兰30a和30b在所考虑的示例中是完全相同的，并且如图5所示在(他们)自身的经转向成朝着堆叠体11的面31上具有一组具有凹入的凸出部并且限定出用于流通冷却流体的流通通道。
[0044]
该冷却流体，其优选地是一种油，由轴40的中央管道41带来，如图2所示。
[0045]
该管道41由径向管道42与前部法兰30a连通并且由其他径向管道43与后部法兰30b连通，在图2上观察到其通向在央管道41中的开口，这些管道43相对于管道42成角度地偏移。
[0046]
如果参照图5，可观察到每个法兰30a或30b包括具有大体y形形式的供给管道32，和排放管道33，所述排放管道与供给管道33发生交替并且通往成在所述法兰的外部周边上。
[0047]
如图3可见，供给管道32各自具有径向分支32a，该径向分支与轴40的径向管道42对齐并且通往成在该径向管道上，和两个倾斜分支32b，在分支32a中流通的液体通量分布成在所述两个倾斜分支中。
[0048]
分支32b至少部分地叠置成在经实施在堆叠体11的金属板中的凹槽16处，并形成穿过堆叠体11的纵向冷却管道17，如图1和图6所示。
[0049]
凹槽16由对带有用于容置磁体14的容置部13的金属板的切割制成，并且在磁平面上用作于管道(引导)在堆叠体11的金属板中的磁通量。排放管道33叠置成在磁极凹槽16处，这些磁极凹槽位于在由供给管道32供给的凹槽之间。
[0050]
在所考虑的示例中，所述转子具有8个磁极，并且每个法兰30a或30b包括四个供给管道32和四个排放管道33。
[0051]
法兰30a和30b在所考虑的示例中以45
°
成角度地偏移。
[0052]
因此，由奇数磁极的凹槽16在堆叠体11之内形成的管道17在端部处叠置成在前部法兰30a的供给管道32处以及在端部处叠置成在后部法兰30b的排放管道33处，并且由偶数磁极的凹槽形成的管道17在端部处叠置成在前部法兰30a的排放管道33处以及在相反端部处叠置成在与后部法兰30b的供给管道32处。
[0053]
这使得能够在所述转子之内产生所述冷却液体的沿双向的流通。
[0054]
更确切地，如图2和图3所示，达到中央管道41的液体可由径向管道42送达前部法兰30a，并且抵达用于供给奇数磁极的管道17的供给管道32，并且在送达后部法兰30b的排
放管道33之前从前部朝着后部在所述金属板堆叠体之内流通(在图2和图3上的经标记流通1)。
[0055]
在管道42中未通过的液体沿中央通道41流通从而抵达管道43，然后送达后部法兰30b以及用于供给该后部法兰的供给管道32。所述液体于是在送达前部法兰30a的排放管道33之前从后部朝着前部地流通在偶数磁极的管道17中(在图2和图3上的经标记流通2)。
[0056]
每个排放管道33具有基本梯形的一般形式，且带有向外发散的相对的横向边缘36，如图5所示。排放管道33在所述法兰的周边上占据的角度范围例如高于或等于绕轴线x30
°
。
[0057]
排放管道33的深度，也就是说排放管道的实施成相对于所述法兰的面31的平面后撤的距离，可如图6所示随着到所述法兰的中央的距离增加而增加。
[0058]
在图6上，观察到排放管道33的底部37具有远离于堆叠体11地发生倾斜的平面状形式。
[0059]
排放管道33的出口的斜度，以及该排放管道的底部37的斜度，能够使得以所述冷却液体浇洒绕组线圈头部22的(较)大分段，如图6所示。
[0060]
法兰30a和30b优选地由铸造制成，且由铝或铝合金制成，并且可由未示出拉杆体维持成抵靠堆叠体11。
[0061]
法兰30a和30b的面31有利地实施成覆盖磁体14并且因此有助于(他们)自身的在堆叠体31之内的轴向固定。
[0062]
所述电机的运行如下所述。
[0063]
在转子10的旋转期间，所述冷却液体在所述金属板堆叠体之内沿相反方向流通，如上所述，并且冷却所述磁体。从经安置在堆叠体11之内的管道17离开的液体由于离心力由所述排放管道33喷射在绕组线圈头部22上。
[0064]
由于排放管道33的出口的经扩大截面，避免了在高压下形成细小射流，所述细小射流在所述绕组线圈头部上的冲击很可能将他们损坏。
[0065]
在所考虑的示例中，在位于轴向冷却管道17与径向排放管道33之间的交界部处形成的弯曲部的存在，制动了所述液体并且进一步减小了冲击在所述绕组线圈头部上的冲击速度。
[0066]
经喷射在所述定子上的冷却流体可经回收并且经泵送至所述定子的外部以在由凹入轴40进行再注射之前被冷却。
[0067]
当然，本发明不限于刚刚描述的示例。
[0068]
所述转子可经扭转或不经扭转。
[0069]
可将所述转子实施成带有其他的用于冷却流体的通道。在法兰之间的角度偏移可根据所述电机的极性不同于45
°
。
[0070]
通常，该偏移可为360
°
/n加上所述转子的可能的扭转角，其中n表示所述转子的磁极数。该偏移可例如对于6磁极式电机是60
°
。
[0071]
优选地，所有磁极都经实施冷却，但在变型中仅磁极中的某些，例如每两个或每四个磁极中的，经实施冷却。
[0072]
法兰可具有不同于图示的形式。