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用于机动车辆、特别是汽车的驱动装置以及具有这种驱动装置的机动车辆

文献发布时间:2023-06-19 10:36:57


用于机动车辆、特别是汽车的驱动装置以及具有这种驱动装置的机动车辆

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于机动车辆、特别是用于汽车的驱动装置。本发明还涉及一种根据专利权利要求13的前序部分所述的机动车辆、特别是汽车。

背景技术

DE 102010026682A1公开了一种电机,其具有转子和定子,该定子具有由导电材料制成的周向布置的定子绕组。此外,壳体设置有沿周向方向延伸的第一开口和第二开口,其中鼓风机布置在转子的端面上。

从EP 0418027B1中已知一种用于旋转电机的风扇。风扇包括可旋转轴和连接到轴的转子。此外,提供通风的壳体以用于容纳轴和转子。

从EP 1627458B1中已知一种旋转电机。电机包括壳体,该壳体设置有至少一个前轴承和设置有后轴承。在壳体的内部中布置有定子,在该定子上安置有至少一个定子绕组。

此外,EP 1929611B1公开了一种用于旋转电机的通风系统。

发明内容

本发明的目的是改进开头所提及类型的用于机动车辆的驱动装置以及机动车辆,使得可以以在结构空间方面特别有利的方式实现特别高的性能。

根据本发明,该目的通过具有专利权利要求1的特征的驱动装置以及通过具有专利权利要求13的特征的机动车辆来实现。在其它权利要求中详细说明了本发明的带有有利改进的有利改良设计。

本发明的第一方面涉及一种用于机动车辆的驱动装置,该机动车辆优选地可设计为汽车并且特别是客车。驱动装置包括至少一个电机,借助于该电机可以驱动机动车辆,特别是电动地驱动机动车辆。因此,机动车辆例如设计为混合动力车辆或电动车辆,特别是电池电动车辆(BEV)。电机具有至少一个定子和至少一个转子,所述转子能够由定子驱动并且由此能够相对于定子绕电机旋转轴线旋转。电机例如可以经由转子提供转矩,以便特别是电驱动机动车辆。例如,机动车辆的至少一个车轮或多个车轮可以借助于转矩来驱动。

此外,电机具有可由转子驱动的至少一个鼓风机叶轮,并且借助于鼓风机叶轮,通过驱动鼓风机叶轮,空气可被输送,即空气可被输送,以冷却电机的至少局部区域。例如,通过绕鼓风机叶轮的旋转轴线驱动鼓风机叶轮,鼓风机叶轮可相对于定子旋转。鼓风机叶轮的旋转轴线例如与电机的旋转轴线重合,使得例如鼓风机叶轮相对于转子同轴地布置。特别地,可以想到的是,鼓风机叶轮连接至转子以与其一起旋转,特别是连接至转子的转子轴以与其一起旋转,并且因此,只要转子由定子驱动并且由此绕电机的旋转轴线旋转,鼓风机叶轮就绕鼓风机叶轮的旋转轴线相对于定子旋转。因此,借助于鼓风机叶轮输送空气。借助于空气冷却电机的至少局部区域。

为了现在能够以在结构空间方面特别有利的方式实现特别高的性能,根据本发明,驱动装置具有至少一个电气部件,经由该电气部件能够为电机供应电能或电流。因此,电气部件是功率电子单元或功率电子单元的一部分,经由该功率电子单元或功率电子单元的一部分可以为电机供应电能。通过向电机供应电能,电机例如可以在马达模式下操作,并且因此作为电动马达操作,借助于该电动马达可以驱动机动车辆。在马达模式中,转子由定子驱动。

此外,根据本发明的驱动装置包括至少一个热交换器,借助于鼓风机叶轮输送的空气能够围绕该热交换器流动。换句话说,如果空气借助于鼓风机叶轮输送,则空气例如流过局部区域,或者空气围绕局部区域流动,由此,电机的至少局部区域借助于空气被冷却。此外,借助于鼓风机叶轮输送的空气围绕热交换器流动,使得例如热量能够从热交换器传递到围绕热交换器流动的空气或者从热交换器传递到围绕热交换器流动的空气。

冷却剂也可以流过热交换器,其中冷却剂可以被冷却,也就是说,冷却剂可以借助于围绕热交换器流动的空气经由热交换器被冷却。为此,例如,热量从流经热交换器的冷却剂传递到热交换器,并且发生先前描述的从热交换器到围绕热交换器流动的空气的传递,其结果是,冷却剂借助于围绕热交换器流动的空气经由热交换器被冷却或者能够被冷却。可以借助于冷却剂来冷却电气部件。因此,例如,热量可以从电气部件传递到冷却剂,其结果是,电气部件借助于冷却剂并且最终借助于空气被冷却。由此,电机可以特别高效、有效且以在结构空间方面有利的方式被冷却,由此可以以在结构空间方面有利的方式制造电机的特别高的性能且因此驱动装置的整体特别高的性能。

冷却剂例如可以直接流到部件的至少一部分上和/或围绕部件的至少一部分流动,并且因此可以直接与其接触,使得可以实现从部件到冷却剂的高效且有利的热传递。此外,可以想到的是,设置冷却剂可以流过的传热介质。传热介质例如是与部件和/或与热交换器分开形成的成分,并且除了热交换器和/或除了部件之外被提供,其中部件可以借助于冷却剂经由传热介质被冷却。为此,例如将热量从部件传递到传热介质,特别是传导地传递。另外,热量从传热介质传递到冷却剂。

驱动装置、特别是电机例如具有至少一个或正好一个空气路径,借助于鼓风机叶轮输送或待输送的空气能够流过该空气路径。这意味着当空气借助于鼓风机叶轮被输送时,空气流过空气路径。至少局部区域和热交换器布置在空气路径中。例如,该局部区域相对于流经空气路径的空气的流动方向布置在热交换器的上游或下游。优选地,热交换器设置在局部区域的上游,以便能够特别有效且高效地冷却电气部件。

总之,可以看到,在根据本发明的驱动装置的情况下,电机的空气冷却与电气部件的液体冷却相结合。一方面,驱动装置的部件数量、成本、重量和结构空间要求由此可以保持特别低。另一方面,可以避免局部区域或电机和电气部件两者的温度过高,因此可以产生特别高的性能。本发明特别基于以下发现:

现代车辆,特别是电动车辆,配备有电动马达或电动马达装置并且可以借助于这些电动马达装置来驱动。相应的电动马达装置例如包括至少一个或正好一个电机,用于特别是电驱动相应的车辆。此外,相应的电动马达装置通常包括用于为相应的电机提供电相电流的功率电子单元。因此,相应的电机可以经由相应的功率电子单元被供给电相电流。由于相应的电机和功率电子单元的物理特性,在相应的电动马达装置的操作期间在电机和功率电子单元中发生功率损耗,其中,呈废热形式的功率损耗可能导致电动马达装置中的温度升高。相应的电动马达装置的高的固有温度会导致电机中的功率损失,并且在极端情况下甚至导致功率电子单元的故障。

为了避免这种情况,在电动马达装置的操作期间,在废热可能导致电动马达装置的损坏之前,必须消散废热。这种特别有利的散热可以在根据本发明的驱动装置中以在结构空间方面特别有利的方式并且以特别高效和有效的方式实现。换句话说,上述空气冷却和冷却剂冷却的组合使得能够有效且高效地消散废热。

通常提供纯空气冷却或纯冷却剂冷却。与此相反,在根据本发明的驱动装置的情况下,提供空气冷却和冷却剂冷却的组合,因为电机的至少局部区域借助于空气冷却并且电气部件借助于冷却剂冷却。由此,可以实现电机和电气部件的高效冷却,同时需要特别小的空间。电机优选地设计为异步电机或同步电机。

在本发明的有利实施例中,热交换器布置在闭合冷却回路中,冷却剂可以流过该闭合冷却回路。由此,可以以在结构空间方面有利的方式确保特别有效和高效的冷却。

为了能够在短时间内从热交换器中并因此从电气部件中消散特别高的热量,在本发明的另一改良设计中规定,驱动装置具有至少一个用于输送冷却剂的输送元件。因此,输送元件优选地布置在上述冷却回路中。通过驱动输送元件,冷却剂可借助于输送元件被输送通过冷却回路并因此通过热交换器。

为了能够确保特别有效和高效的散热,优选地提供的是,输送元件特别至少部分地或优选地至少主要地或特别优选地完全地布置在热交换器内。

为了能够以特别简单且成本有效的方式并且有利地在结构空间方面驱动输送元件,并且因此能够确保有效且高效的冷却,在本发明的实施例中提供了,为了输送冷却剂,输送元件能够借助于磁力由转子无接触地驱动,并且因此能够相对于热交换器绕旋转轴线旋转,旋转轴线也被称为输送元件的旋转轴线。输送元件的旋转轴线优选地与电机的旋转轴线和/或与鼓风机叶轮的旋转轴线重合,使得输送元件例如相对于转子同轴地和/或相对于鼓风机叶轮同轴地布置。

已经表明,如果驱动装置具有至少一个或正好一个磁体,该磁体连接到转子,特别是连接到转子轴,以与转子一起旋转,则是特别有利的,借助于该磁体能够提供或提供用于驱动输送元件的磁力。磁体优选地设计为永磁体。替代地或附加地,磁体被设计为环形磁体。磁体例如连接到转子,特别是连接到转子轴,以随其旋转。特别是在磁体构成为环形磁体时,磁体例如布置在转子轴上,由此可以将特别是在电机的轴向方向上对结构空间的需求保持得特别小。

磁体被设计成提供磁力。输送元件设计成与由磁体提供的磁力相互作用,因此,每当转子,特别是转子轴,以及因此磁体被驱动并因此相对于定子旋转,特别是绕电机的旋转轴线旋转时,输送元件就借助于磁力被驱动。因此,输送元件以化学领域中已知的搅拌棒的方式被磁性地驱动,而在输送元件和转子之间没有提供机械连接。输送元件可借助于磁力由转子无接触地驱动的特征应理解为是指输送元件至少相对于输送元件和转子无接触地驱动。再换句话说,输送元件可由转子借助于磁力驱动,而转子不与输送元件接触,也就是说,输送元件不与转子机械联接。

通过输送元件能够无接触地被驱动,所述输送元件能够以特别简单且成本有效的方式并且在结构空间方面有利地布置在热交换器内,并且能够由布置在热交换器外部的转子驱动,而不需要在结构空间和成本方面密集的密封措施。

为了以在结构空间方面有利的方式实现特别有效和高效的冷却,在本发明的进一步改良设计中,提供了热交换器与电气部件的壳体直接接触。由此,例如可以实现从电气部件的特别有效和高效的散热,因为例如热量可以通过从壳体的传导直接传递到热交换器。

另一实施例的特征在于,驱动装置具有至少一个接触元件,该接触元件与电气部件和与热交换器分开地形成,除了热交换器之外和电气部件之外还提供所述接触元件,并且所述接触元件与热交换器以及与电气部件的壳体直接接触。因此,热交换器通过例如设计为接触板的接触元件以传热的方式联接到壳体,因此热交换器不与壳体直接接触。

在上述实施例中,如果热交换器与部件的壳体直接接触,则热交换器以传热方式直接联接到壳体,即不使用附加元件,因此对结构空间和部件数量的要求可以保持特别低。然而,经由为此附加设置的接触元件将热交换器与壳体热耦合,能够实现热交换器经由接触元件与壳体的特别大的并且因此特别有利的热传递耦合,使得能够在短时间内从部件中带走特别大量的热量。

热交换器或接触元件优选地与壳体的面向热交换器或接触元件的表面的至少主要部分接触,其中优选地设置成热交换器或接触元件与壳体的面向热交换器或接触元件的整个表面接触。

替代地或附加地,优选地设置成,接触元件与热交换器的面向接触元件的表面的至少主要部分接触。接触元件优选地与热交换器的面向接触元件的整个表面接触。由此可以确保特别高效和有效的冷却。

另一实施例的特征在于,热交换器与支承板直接接触,转子可旋转地安装在支承板上。由此,热量可以有利地从热交换器传递到支承板上,例如借助于传导,并且因此能够以节省空间的方式产生特别有效和高效的冷却。

为了能够将对结构空间的需求保持得特别小,在本发明的另一改良设计中规定,鼓风机叶轮构造为径向鼓风机叶轮。换句话说,鼓风机叶轮形成泵,该泵被设计为径向泵并且空气能够借助于该泵被输送。在鼓风机叶轮设计为径向鼓风机叶轮的情况下,在借助于鼓风机叶轮输送空气时,空气从鼓风机叶轮在鼓风机叶轮的径向方向上流动。例如,如果空气在借助于鼓风机叶轮输送时在鼓风机叶轮的轴向方向上朝向鼓风机叶轮流动,则空气例如被偏转,使得空气然后在鼓风机叶轮的径向方向上流动离开鼓风机叶轮。由此可以将对结构空间的要求保持得特别低。

在本发明的特别有利的实施例中提供的是,冷却剂至少包括水,特别是蒸馏水。这允许在短时间内去除特别大量的热量。替代地或附加地,冷却剂包括至少一种油和/或至少一种醇,特别是乙二醇。特别地,可以想到的是,冷却剂至少几乎完全由水或油形成。通过呈油的形式的冷却剂,可以避免冷却剂的不期望的导电性。上述醇,特别是乙二醇是添加剂,其例如可以防止冷却剂在低环境温度下不期望地过早凝固。

最后,已经表明,如果电气部件被设计为功率转换器,特别是逆变器,则是特别有利的。该实施例基于这样的发现,即,特别是诸如功率转换器的电气部件在电机的操作期间会变得特别热,因此,这种功率转换器的冷却剂冷却是特别有利的,以便能够以在结构空间方面有利的方式确保特别高的性能。

本发明的第二方面涉及一种优选地设计为汽车、特别是客车的机动车辆。该机动车辆具有至少一个或正好一个驱动装置,特别是根据本发明的第一方面的根据本发明的至少一个或正好一个驱动装置。驱动装置具有至少一个电机,用于特别是电驱动机动车辆。电机包括定子和转子,转子可由定子驱动并由此可相对于定子旋转。此外,驱动装置包括至少一个可由转子驱动的鼓风机叶轮,并且借助于鼓风机叶轮,通过驱动鼓风机叶轮,空气可被输送以用于冷却电机的至少局部区域。

现在为了能够以在结构空间方面特别有利的方式实现特别有效和高效的冷却,并因此以在结构空间方面有利的方式实现特别高的性能,在本发明的第二方面中,提供的是,驱动装置具有至少一个电气部件,该电气部件特别地分配给电机,并且经由该电气部件能够向电机供应电能。此外,在本发明的第二方面中,设置至少一个热交换器,借助于鼓风机叶轮输送的空气能够围绕该热交换器流动,并且借助于围绕热交换器流动的空气经由热交换器待冷却的冷却剂能够流过该热交换器,借助于该冷却剂可以冷却电气部件。本发明的第一方面的优点和有利改良设计被认为是本发明的第二方面的优点和有利改良设计,并且反之亦然。

电机优选是高压部件,其电压、特别是操作电压优选地大于12伏(V),并且例如至少为48V或大于48V、特别是大于50V。电压、特别是操作电压优选是几百伏,以便能够实现特别高的电功率,用于电驱动机动车辆。

本发明所基于的进一步发现是:在空气冷却的情况下,可以利用简单的原理。一种例如由金属材料形成的散热器与待冷却的表面接触,所述表面例如特别是设计为逆变器的功率转换器的电子部件的表面。在电子部件中产生的热量大部分被散热器吸收,使得部件不会过热。因此可以提供的是,电气部件被设计为电子部件。然后,热量被分布在散热器的材料中,散热器也被称为冷却器。然后,热量可以在侧表面处释放到周围空气中。通常,然后仍然使用鼓风机来使空气运动,使得热空气可以移动,并且可以引入新的较冷的空气。为了提高冷却性能,通常使用与待冷却的部件具有直接接触的类型的基座,并且实际的散热器放置在所述基座上,该散热器可以具有例如许多板条和/或冷却翅片。

这样,可以在相对小的空间中产生非常大的散热器表面。这特别是与使用固体块相比更高效。通过使用冷却翅片,可以产生与空气接触的大面积,而不改变散热器的基本尺寸。表面越多,就有越多的热量可能释放到空气中。这种空气冷却可以成本有效地实现。冷却剂冷却,也称为水冷却的原理基于这样的事实,即热量例如经由冷却回路,也称为冷却剂回路,特别是经由水回路被运走。泵可以确保例如实施为水或者至少或仅包括水的冷却剂到达紧固到待冷却的部件的至少一个散热器。水从部件或从散热器吸收热量,然后流到热交换器上。

热交换器从冷却剂吸收热量,冷却剂例如实施为水,并且冷却剂先前已经从实际待冷却的部件吸收热量。然后水朝泵回流并再次到达散热器。然后回路被完成或闭合。热交换器将从水中已经获取的热量转而释放到空气中,特别是释放到环境空气中。通常由一个或多个鼓风机辅助,因为热交换器周围的热量最终必须被运走。根据本发明提供的空气冷却与冷却剂冷却的组合使得能够以在结构空间方面有利且成本有效的方式产生对驱动装置的有效且高效的冷却。

在传统的空气冷却的情况下,电子部件、特别是功率转换器加热具有呈冷却翅片形式的大表面的足够尺寸的散热器。风扇将空气流吹过所述表面以尽可能快地散热。空气在日常环境中可无限量地获得,并且可以使用风扇容易地供应和去除。与空气相比,诸如水的冷却剂是特别有利的,因为它具有特别高的热容量,因此可以比相同量的空气吸收更多的热能。例如,为了将1升水加热1℃,需要4180J。为了利用空气吸收相同的能量,已经需要1.18m³的空气,其必须借助于鼓风机或风扇输送。

热交换器代表了至电气部件的特别有利的接口。热交换器例如在部件的壳体外部在空气路径中良好地通风,该空气路径也称为空气流,借助于鼓风机叶轮输送的空气可以流过该空气路径。因此,热量可以特别有利地从冷却剂传递到热交换器,并且从热交换器传递到空气。

例如,为了能够特别有利地借助于冷却剂冷却电气部件,冷却剂例如至少流过电气部件的一部分,并且因此热量能够从电气部件传递到冷却剂。作为对此的替代方案,可以想到的是,设置冷却剂可以流过的至少一个传热介质,所述传热介质至少间接地、特别是直接地与电气部件、特别是与壳体以传热的方式连接,并且冷却剂可流过所述传热介质。因此,例如,热量可以从电气部件,特别是从电气部件的壳体传递到传热介质,并且从传热介质传递到冷却剂,其结果是,电气部件被冷却并且冷却剂被加热。然后,被加热的冷却剂可以流到热交换器并通过热交换器。然后,热量可以从冷却剂传递到热交换器,并且从热交换器传递到围绕热交换器流动的空气,其结果是,冷却剂可以被冷却。由此可以确保以在结构空间方面有利的并且成本有效的方式特别有效和高效地冷却所述部件。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节将从下面优选示例性实施例的描述并参考附图而显现。在不背离本发明的范围的情况下,在以上描述中提及的特征和特征组合以及在以下附图描述中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别陈述的组合使用,而且可以以其他组合或单独使用。

在附图中:

图1示出了根据本发明的用于机动车辆的驱动装置的示意图;

图2示出了驱动装置的示意性分解图;

图3示出了驱动装置的示意性和截面侧视图;

图4示出了驱动装置的示意性和截面侧视图的一部分;

图5示出了驱动装置的热交换器的示意性截面图;以及

图6示出了驱动装置的接触元件的示意性俯视图。

在附图中,相同或功能相同的元件设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于机动车辆的驱动装置10的示意图,该机动车辆优选地可以设计为汽车并且特别是客车。借助于驱动装置10可以电驱动机动车辆,并且因此机动车辆例如被构造为混合动力车辆或电动车辆。驱动装置10具有至少一个或正好一个电机12,其可以在马达模式下操作并因此作为电动马达。为了在马达模式中操作电机12,电机12被供应电能或电流。为此,机动车辆例如具有用于存储电能的蓄能器,其中,电机12能够被供应存储在蓄能器中的电能。蓄能器和电机12设计为高压部件,其相应的电压、特别是操作电压大于50V并且优选地为多个100V。这样,可以实现特别高的电功率用于电驱动机动车。

电机12具有壳体,该壳体也称为电机壳体14并且电机12的定子16和转子18容纳在该壳体中。转子18可由定子16驱动,从而可绕电机的旋转轴线20相对于定子16和相对于电机壳体14旋转。转子18具有转子轴22,其可绕电机的旋转轴线20相对于定子16和相对于电机壳体14旋转。经由转子18、特别是经由转子轴22,电机12在其马达模式中可以提供至少一个转矩,借助于该转矩可以特别是以电动方式驱动机动车辆。

电机12还具有至少一个支承板24。支承板24可以与电机壳体14一体地构成,或者支承板24是与电机壳体14分开地连接的部件,并且例如至少间接地、特别是直接地与电机壳体14连接,并且可以至少部分地、特别是至少主要地并且完全地布置在电机壳体14中。转子18可旋转地安装在支承板24上并且经由支承板24可旋转地安装在电机壳体14上。

驱动装置10还具有在此设计为径向鼓风机叶轮的鼓风机叶轮26。相应的鼓风机叶轮26可由转子18驱动,并且为此与转子18连接,特别是与其一起旋转,并且因此相应的鼓风机叶轮26可被旋转或在转子18由定子16驱动时相对于定子16和相对于电机壳体14绕电机的旋转轴线20旋转。可以通过驱动相应的鼓风机叶轮26来输送空气。换句话说,如果相应的鼓风机叶轮26被驱动并且因此相对于电机壳体14绕电机的旋转轴线20旋转,则空气借助于相应的鼓风机叶轮26被输送。在图1中,箭头28示出了借助于鼓风机叶轮26输送的空气。换句话说,箭头28示出了借助于相应的鼓风机叶轮26输送的相应的空气流,也就是说,例如引起的空气流。相应的鼓风机叶轮26特别是经由驱动装置10的相应的吸入口吸入空气或空气流。

相应的鼓风机叶轮26因此用作风扇或泵,空气借助于该风扇或泵被输送。由于相应的鼓风机叶轮26例如构造为径流式鼓风机叶轮,因此风扇是径流式风扇或者泵是径流式泵。借助于相应的鼓风机叶轮26输送的空气在鼓风机叶轮26的径向方向上从相应的鼓风机叶轮26流出,这在图1中通过箭头30示出。

为了现在能够以在结构空间方面特别有利的方式实现驱动装置10的特别高的性能,驱动装置10具有至少一个电气部件,该电气部件在此设计为功率转换器32并且优选设计为电子部件。经由例如设计为逆变器的功率转换器32,电机12能够被供应或供应有电能或电流,特别是在电机12的马达模式期间。图1特别示意性地示出了功率转换器32的壳体34,该壳体也被称为部件壳体,其中功率转换器32的至少一个或多个电气或电子部件可以容纳在壳体34中。

此外,驱动装置10具有在图1中特别示意性地示出的至少一个或正好一个热交换器36,借助于至少一个鼓风机叶轮26输送的空气可围绕该热交换器流动,并且借助于围绕热交换器36流动的空气经由热交换器36被冷却的冷却剂可流过该热交换器,借助于该冷却剂,功率转换器32可被冷却。例如,冷却剂流过功率转换器32和/或流过以传热方式耦合到功率转换器32的传热介质。结果,热量可以从功率转换器32传递到冷却剂,特别是经由热交换器,结果功率转换器32被冷却而冷却剂被加热。冷却剂然后可流到并流过热交换器36。经由热交换器36,热量可以从冷却剂传递到围绕热交换器36流动并且借助于至少一个鼓风机叶轮26被输送的空气,其结果是冷却剂被再次冷却。

例如,借助于相应的空气流,电机12的相应的局部区域T1或T2可被冷却。例如,在热交换器36周围流动的空气已经在热交换器36周围流动之后,在热交换器36周围流动的空气流动到局部区域T2并围绕和/或通过局部区域T2。然后,例如,热量可以从局部区域T2传递到在热交换器36周围流动的空气,其结果是局部区域T2被冷却。

从图1中可以特别好地看到,热交换器36布置在冷却剂可以流过的封闭的冷却回路38中。此外,驱动装置10包括至少一个或正好一个输送元件40,其特别地布置在冷却回路38中,并且冷却剂可借助于输送元件被输送或被输送通过冷却回路38。在这种情况下,输送元件40布置在热交换器36内。

为了将冷却剂输送通过也称为冷却剂回路的冷却回路38,输送元件40由转子18借助于磁力驱动并且由此绕电机的旋转轴线20相对于热交换器36并且相对于电机壳体14旋转。为此,设置例如设计为永磁体的至少一个或正好一个磁体42,其连接到转子18,特别是连接到转子轴22,以与其一起旋转。磁体42例如布置在转子轴22上。用于驱动输送元件40的上述磁力是借助于磁体42提供的。由磁体42提供的磁力可与输送元件40相互作用,或者输送元件40可与由磁体42提供的磁力相互作用,使得每当磁体42与转子轴22一起绕电机的旋转轴线20旋转时,输送元件40就经由磁力与磁体42同时旋转。结果,输送元件40绕电机的旋转轴线20旋转,其结果是冷却剂被输送通过冷却回路38。

由于局部区域T1和T2要借助输送的空气冷却或借助输送的空气被冷却,所以电机12本身是空气冷却的,也就是说设计为空气冷却的电机。

图2以示意性分解图示出了驱动装置10。可从图2中特别好地看到热交换器36。也可从图2中特别好地看到例如设计为径向磁性风扇的输送元件40。换句话说,输送元件40例如是径向输送元件,其形成用于输送冷却剂的径向泵。这意味着,冷却剂在每当其借助于输送元件40被输送时,在输送元件的径向方向上从输送元件40流出。相应的径向方向至少基本上垂直于相应的轴向方向延伸,并且因此垂直于电机的旋转轴线20延伸。此外,在图2中可以看到设计为接触板44的接触元件以及环形通道元件46,其中环形通道元件46例如至少部分地、特别是与接触板44一起形成或限定冷却剂可以流过的环形通道。

图3以示意性的和截面的侧视图示出了驱动装置10。电机12不仅具有支承板24,而且具有转子18可旋转地安装在其上的第二支承板48。为此,例如设置轴承50,其在当前情况下设计为滚动接触轴承。转子18经由轴承50可旋转地安装在支承板24和48上。

从图3和图4中可以特别好地看到,磁体42例如设计为环形磁体,其至少间接地布置在转子轴22上,并且例如至少间接地连接到转子轴22以随其旋转。图5以示意性截面图示出了热交换器36。热交换器36具有冷却剂可流过的至少一个收集通道52和冷却剂可流过的至少一个分配通道54,这些通道例如至少经由冷却剂可流过的相应的热交换器管56彼此流体连接。此外,在图5中以58表示的环形通道至少部分地、特别是至少主要地由环形通道元件46界定,并且可以看到冷却剂可以流过该环形通道。在图5中,箭头60示出了输送的空气或空气流,而在图5中,箭头62示出了冷却剂流过热交换器36,并且在该过程中流过冷却回路38。

从图6中可以特别好地看到具有在轴向方向上彼此背对的至少两个接触表面的接触板44。在这些接触表面中,在图6中可以看到由64表示的并且面对热交换器36的接触表面。另一个接触表面面对功率转换器32,特别是壳体34。例如,接触表面64与热交换器36直接接触,而接触板44的另一个接触表面直接与功率转换器32,特别是壳体34接触,所述另一个接触表面例如可以从图2中看到并且在其中由66表示。因此,例如,特别有利的热传递,特别是通过传导,可以经由接触板44从功率转换器32,特别是从壳体34,传递到借助于所输送的空气冷却的热交换器36。以这种方式,可以确保功率转换器32的特别有效和高效的冷却。

冷却剂优选地至少或仅包括油或水,特别是蒸馏水,并且因此冷却剂也被称为例如水或冷却水。此外,冷却剂可具有至少一种添加剂。在用于水冷却的添加剂的情况下,不仅化学性质是重要的,而且环境相容性也是重要的。乙烯乙二醇,也称为乙二醇,适合于此。乙烯乙二醇是二元醇,化学名为1,2-乙二醇。乙二醇作为腐蚀防护剂是有利的,并且具有介电效应,这导致特别有利的热传输。因此,优选地提供的是,冷却剂至少包括水和乙二醇作为添加剂。

因为冷却剂可以流过热交换器36并且空气可以围绕该热交换器流动,所以热交换器36被设计为空气-液体热交换器。因此,即使在特别极端的环境温度下,也可以使用热交换器36。大量的热量或热负荷可以在非常小的空间中被输送走。通过热交换器36的大表面积和由鼓风机叶轮26形成的强大的鼓风机技术实现了高度的效率。

总之,可以看到,在驱动装置10的情况下,局部区域T1和T2的空气冷却与功率转换器32的液体冷却相结合。这导致驱动装置10整体的高效冷却构思以及紧凑的壳体构思。这节省了空间并且仅需要很小的维护费用。特别地,可以实现两个独立的消耗装置回路。第一个消耗装置回路是闭合的冷却回路38。第二个消耗装置回路是空气可以流过的空气回路,并且优选地是开式回路。

壳体34(也称为功率转换器壳体)例如集成到电机壳体14(也称为马达壳体)中,和/或集成到支承板24中。功率转换器32是功率、控制和调节电子单元或这种功率、控制和调节电子单元的一部分,用于操作,特别是用于控制或调节电机12。

相应的鼓风机叶轮26是马达特定的鼓风机系统,因为相应的鼓风机叶轮26可以由转子18驱动。高效的冷却对于电机12及其部件和功率转换器32的部件是特别重要的。例如,在良好冷却的情况下,可以延长电机12和电子部件的使用寿命。这可以利用驱动装置10来实现。

优选地设计为磁性风扇的输送元件40使得冷却剂能够有利地在闭合冷却回路38中充分混合和输送,其中,由于输送元件40能够借助于磁力驱动的事实,没有提供输送元件40到转子18的机械联接。这样,可以避免密封措施及其问题。

为了驱动输送元件40,例如与转子轴22一起旋转并因此旋转的磁体42使位于热交换器36中的输送元件40在其磁场中移动。冷却剂应当具有低粘度,以便不会由于冷却剂的阻力而过度削弱输送元件40经由磁力与磁体42的有利连接。

附图标记列表

10 驱动装置

12 电机

14 电机壳体

16 定子

18 转子

20 电机的旋转轴线

22 转子轴

24 支承板

26 鼓风机叶轮

28 箭头

30 箭头

32 功率转换器

34 壳体

36 热交换器

38 冷却回路

40 输送元件

42 磁体

44 接触板

46 环形通道元件

48 支承板

50 轴承

52 收集通道

54 分配通道

56 热交换器管

58 环形通道

60 箭头

62 箭头

64 接触表面

66 接触表面

T1 局部区域

T2 局部区域。

相关技术
  • 用于机动车辆、特别是汽车的驱动装置以及具有这种驱动装置的机动车辆
  • 用于具有反向驱动装置的机动车辆的传动单元以及包括所述传动单元的机动车辆
技术分类

06120112618041