CN117461245A - 用于与负载点相关地冷却电机的转子的冷却*** - Google Patents
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Abstract
一种冷却***，其用于与负载点相关地冷却电机的转子(2)，其中冷却***具有至少一个冷却剂路径(1)，所述冷却剂路径至少部分地延伸到电机的转子(2)中并且其中至少一个被动阀(3)设置在冷却剂路径(1)中，所述被动阀调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却***，其用于与负载点相关地冷却电机的转子，其中冷却***具有至少一个冷却剂路径，所述冷却剂路径至少部分地延伸到电机的转子中并且其中至少一个被动阀设置在冷却剂路径中，被动阀调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量。
背景技术
上述类型的电机用于将电能转换为机械能并且相反地转换并且作为电动机和/或发电机多重地在机动车技术的领域中使用。
电机包括固定的定子和可运动的转子，其中转子在电机的最常见的构型中可旋转地安装在环形构成的定子内。
由于介电损耗，电机在运行过程中产生热量，这一方面导致电机的效率下降，并且另一方面也对电机在其使用寿命内的可靠运行产生负面影响。因此，通常在具有电机的驱动装置中设置冷却设备，所述冷却设备将电机的待冷却的部件冷却。
用于电机的传统的冷却装置采用循环的气态或液态冷却剂。例如，冷却剂在电机的壳体中或在构成为空心轴的转子轴中循环，电机的转子设置在所述转子轴上。由于冷却剂的热容量，冷却剂吸收热量并将其带走。
在DE 10 2016 004 931A1中已知具有转子轴的电机。转子轴具有位于内部的空腔，冷却喷枪***其中。根据冷却剂管路中的压力经由冷却喷枪中的开口向空心轴的内部供应冷却剂。
在DE 10 2018 121 348 A1中已知了一种对定子而非转子进行可变冷却的电动马达。在此使用与转速相关的阀，所述阀根据转速打开和关闭流向定子的冷却剂流。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于电机的转子的改进的冷却***，所述冷却***的特征在于与负载点相关地冷却转子。
所述需求可以通过本发明的根据独立权利要求1的主题实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。
根据本发明的冷却***用于与负载点相关地冷却电机的转子。电机以本领域普遍已知的方式构成并且包括转子作为旋转的部件和定子作为固定的部件。
冷却***具有至少一个冷却剂路径，所述冷却剂路径至少部分地延伸到电机的转子中。
根据本发明，在冷却剂路径中设置至少一个被动阀，所述被动阀调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量。
优选地，至少部分地穿通转子的转子轴的中央空腔是冷却剂路径的一部分。
此外，至少一个与中央空腔和转子轴的外环周连接的横向孔是冷却剂路径的另一部分。
被动阀可以设置在中央空腔的区域中和/或设置在横向孔的区域中。
被动阀根据转子的温度、冷却剂路径中的压力和/或转子的转速来调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量。
在一个有利的实施方案变型形式中，被动阀根据转子的温度来调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量，其中被动阀对此具有至少一个SMA(“Shape Memory Alloy形状记忆合金”)元件。
在另一优选的实施方案变型形式中，被动阀根据冷却剂路径中的压力来调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量，其中被动阀对此具有膜片或板，所述膜片或板与冷却剂的流方向相反地经由弹性元件预紧。
冷却剂路径中的压力优选与冷却***的冷却剂泵的转速相关。
在另一有利的实施方案变型形式中，被动阀根据转子的转速来调节冷却剂穿过冷却剂路径的流量，其中被动阀对此具有球，所述球与通过转子的旋转所引起的离心力相反地经由弹性元件预紧。
不言而喻，在冷却剂路径中可以设置多个被动阀，所述被动阀相同地或不同地构成。
借助于根据本发明的冷却***可以通过电机的转子的冷却来实现降低机械的和液压的附加损耗，由此实现在电机的效率和热学可用性方面的优化。
附图说明
下面示例性地参照附图描述本发明。
图1示出具有与温度相关的被动阀的冷却***的冷却剂路径的第一实施方案变型形式的示意横截面图。
图2示出具有替选的与温度相关的被动阀的冷却***的冷却剂路径的第二实施方案变型形式的示意横截面图。
图3示出根据图2的SMA元件的等距视图。
图4示出具有与转速相关的被动阀的冷却***的冷却剂路径的非发明的实施方案变型形式的示意横截面图。
图5a示出具有封闭的与压力相关的被动阀的冷却***的冷却路径的非发明的实施方案变型形式的示意横截面图。
图5b示出具有敞开的与压力相关的被动阀的冷却***的冷却剂路径的非发明的第四实施方案变型形式的示意横截面图。
具体实施方式
在图1至图3中示意地示出在根据本发明的冷却***的冷却路径1中的被动阀3的不同的创造性的实施方案变型形式。
冷却***用于与负载点相关地冷却电机的转子2。冷却***具有冷却剂槽、冷却剂泵和冷却剂冷却器，其中冷却剂泵将冷却剂从冷却剂槽中经由冷却剂冷却器泵送到不同的冷却剂路径中，尤其泵送到用于冷却转子2的冷却剂路径1中。冷却剂泵在此是电驱动或机械驱动的。冷却剂在本实施例中是油。其他冷却剂路径例如可以引向变速器区域或储存供应装置。
转子2具有转子轴4和转子组(未示出)，所述转子组固定地设置在转子轴4上。转子轴4在所有实施方案变型形式中部分空心地构成为具有轴向伸展的中央空腔5。中央空腔5是冷却***的冷却路径1的一部分。
此外，转子轴4在所有实施方案变型形式中具有两个与中央空腔5和转子轴4的外周连接的、径向伸展的横向孔6，所述横向孔是冷却剂路径1的另一部分。
方向说明“轴向”对应于沿着或平行于转子2的中央旋转轴线10的方向。方向说明“径向”对应于法向于转子2的中央旋转轴线10的方向。
在所有实施方案变型形式中，在冷却剂路径1中设置有至少一个被动阀3，所述被动阀调节冷却剂穿过冷却剂路径1的流量。
被动阀3可以根据转子2的温度(与温度相关地；图1、图2和图3)调节冷却剂穿过冷却剂路径1的流量。
在图1中示出第一实施方案变型形式，其中经由与温度相关的(温度敏感的)被动阀3调节冷却剂穿过冷却***的冷却剂路径1的流量。
与温度相关的被动阀3具有SMA元件9。SMA元件9在本实施例中构成为薄片或板。此外，与温度相关的被动阀3具有弹性元件8c，即弹簧、阀套筒11以及套筒12c。
与温度相关的被动阀3，即SMA元件9、弹性元件8c、阀套筒11以及套筒12c在此情况下设置在中央空腔5的区域中。
SMA元件9与转子轴4连接，从而转子2的转子组的热量可以直接传递到SMA元件9中。直接与SMA元件9相邻地设置有阀套筒11，所述阀套筒经由设置在套筒12c和阀套筒11之间的弹性元件8c、即弹簧抵靠SMA元件9按压。阀套筒11在其外周处具有两个开口。在外部运行的状态中和在运行温度低的情况下，阀套筒11经由SMA元件9和弹性元件8c保持在位置中，使得在中央空腔5和横向孔6之间的相应接口通过阀套筒11闭锁。在转子2的转子组中的提升的温度造成阀套筒11的移动，其中所述移动与弹性元件8c的力相反地关于图1向左按压，使得在阀套筒11的外周中的相应的开口越来越多地轴向地与相应的横向孔6重叠进而在中央空腔5和横向孔6之间的接口随着温度提升，即冷却需求提升，而越来越大地释放。
在图2中示出第二实施方案变型形式，其中经由与温度相关的(温度敏感的)被动阀3调节冷却剂穿过冷却***的冷却剂路径1的流量。
与温度相关的被动阀3具有SMA元件9。SMA元件9环形地构成。图3示出图2中的SMA元件9的细节示图。此外，与温度相关的被动阀3具有保持环14、套筒12b和迷宫式密封装置15。
在此情况下，与温度相关的被动阀3设置在中央空腔5的区域中以及设置在横向孔6的区域中。SMA元件9和保持环14设置在横向孔6的区域中，套筒12b和迷宫式密封装置15设置在中央空腔5的区域中。
因此，在转子2的转子轴4中的温度提升时，SMA元件9也被加热，这造成穿流横截面增大进而可实现更大的冷却剂流。
在图4中示出非发明的实施方案变型形式，其中经由与转速相关的被动阀3调节冷却剂穿过冷却***的冷却剂路径1的流量。
与转速相关的被动阀3具有套筒12a、球7以及弹性元件8a。
与转速相关的被动阀3在此情况下设置在中央空腔5的区域中以及设置在横向孔6的区域中——球7和弹性元件8a设置在横向孔6的区域中，套筒12a设置在中央空腔5的区域中。在转子2的转速提升时，作用到球7上的力增大，这造成横向孔6的敞开。通过敞开的横向孔6可实现来自转子轴4或穿过转子轴4的冷却剂流。
在图5a和图5b中示出非发明的实施方案变型形式，其中经由与压力相关的被动阀3调节冷却剂穿过冷却***的冷却剂路径1的流量。
在此情况下，与压力相关的被动阀3设置在转子2的转子轴4的中央空腔5的区域中。与压力相关的被动阀3具有膜片13，所述膜片与冷却剂的流方向相反地经由弹性元件8b抵靠转子轴4的中央空腔5中的阶梯部16预紧，进而防止冷却剂从中央空腔5穿流至示出的横向孔6(图5a)。
如果冷却剂路径1中的压力升高至高于限定的压力，则膜片13逆着弹性元件8b的力敞开并且可实现冷却剂从冷却剂路径1的中央空腔5至冷却剂路径1的横向孔6的穿流(图5b)。
附图标记列表
1 冷却剂路径
2 转子
3 被动阀
4 转子轴
5 中央空腔
6 横向孔
7 球
8a、8b、8c 弹性元件
9 SMA元件
10 中央旋转轴线
11 阀套筒
12a、12b、12c套筒
13 膜片
14 保持环
15 迷宫式密封装置
16 阶梯部
Claims (4)
1.一种冷却***，其用于与负载点相关地冷却电机的转子(2)，其中所述冷却***具有至少一个冷却剂路径(1)，所述冷却剂路径至少部分地延伸到电机的转子(2)中并且其中至少一个被动阀(3)设置在所述冷却剂路径(1)中，所述被动阀根据所述转子(2)的温度来调节所述冷却剂穿过所述冷却剂路径(1)的流量，其中存在SMA元件(9)，其中至少部分地穿通所述转子(2)的转子轴(4)的中央空腔(5)是所述冷却剂路径(1)的一部分并且至少一个与所述中央空腔(5)和所述转子轴(4)的外环周连接的横向孔(6)是所述冷却剂路径(1)的另一部分。
2.根据权利要求1所述的冷却***，
其特征在于，
所述被动阀(3)设置在所述中央空腔(5)的区域中和/或设置在所述横向孔(6)的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的冷却***，
其特征在于，
所述SMA元件(9)与所述转子轴(4)连接。
4.根据权利要求1或2所述的冷却***，
其特征在于，
所述SMA元件(9)和保持环(14)设置在所述横向孔(6)的区域中。
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