KR20240038107A

KR20240038107A - 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리

Info

Publication number: KR20240038107A
Application number: KR1020247007553A
Authority: KR
Inventors: 라익 게르스텐; 슈테판 레너; 다비드 뵈르츨러; 슈테판 슈퓔러; 마틴 크리스티안스; 마틴 옐리네브스키; 볼프강 휘블러
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2024-03-22
Also published as: WO2023017077A1

Abstract

본 발명은, 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1)에 관한 것이며, 이러한 냉각 어셈블리는 제1 전기 기계(2)를 포함하고, 제1 전기 기계(2)는, 회전축(R)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제1 회전자(3) 및 출력 샤프트(14)를 포함하고, 제1 회전자(3)는 회전축(R)을 중심으로 축방향(A)으로 연장되고, 이러한 제1 전기 기계는 제1 회전자(3)를 주변에서 둘러싸는 제1 고정자(3)를 더 포함하고, 냉각 어셈블리(1)는, 제1 전기 기계(2)에 대해 축방향으로 인접하도록 장착된 제2 전기 기계(2a)를 더 포함하고, 제2 전기 기계(2a)는, 회전축(R)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제2 회전자(3a) 및 출력 샤프트(14)를 포함하고, 이러한 제2 전기 기계는 제2 회전자(3a)를 주변에서 둘러싸는 제2 고정자(4a)를 더 포함하고, 냉각 어셈블리(1)는, 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)를 위한 케이싱부를 형성하는 공동 하우징(6)을 포함하고, 출력 샤프트(14)는 하우징(6)을 통해 축방향(A)으로 연장되고, 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)는 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계(2, 2a)의 냉각을 위한 제1 냉각제를 갖는 제1 냉각제 회로를 포함하고, 제1 냉각제 회로는 제1 회전자(3) 및 제2 회전자(3a)의 냉각을 위한 적어도 하나의 제1 냉각제 가닥(12)과; 그리고 제2 냉각제 가닥(13)을 통한 제1 고정자(4) 및 제2 고정자(4a)의 별도 냉각을 위하여 제1 냉각제 가닥(12)에 대해 평행한 제2 냉각제 가닥(13);을 포함한다. 또한, 본 발명은 차량 냉각 어셈블리에 관한 것이다.

Description

하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리

본 발명은 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리에 관한 것으로서, 이러한 냉각 어셈블리는 제1 전기 기계를 포함하고, 제1 전기 기계는, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제1 회전자를 포함하고, 제1 회전자는 출력 샤프트와 동축으로 배열되고, 회전축은 축방향을 형성하고, 제1 회전자는 회전축을 중심으로 축방향으로 연장되고, 이러한 제1 전기 기계는 제1 회전자를 주변에서 둘러싸는 제1 고정자를 더 포함하고,

냉각 어셈블리는, 제1 전기 기계에 대해 축방향으로 인접하도록 장착된 제2 전기 기계를 더 포함하고,

제2 전기 기계는, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제2 회전자를 포함하고, 제2 회전자는 출력 샤프트와 동축으로 장착되고, 제2 회전자는 회전축을 중심으로 축방향으로 연장되고, 이러한 제2 전기 기계는 제2 회전자를 주변에서 둘러싸는 제2 고정자를 더 포함하고,

냉각 어셈블리는, 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계를 위한 케이싱부를 형성하는 공동 하우징을 포함하고, 출력 샤프트는 하우징을 통해 축방향으로 연장되고, 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계는 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계의 냉각을 위한 제1 냉각제를 갖는 제1 냉각제 회로를 포함한다.

또한, 본 발명은 차량 냉각 어셈블리에 관한 것이다.

전기 기계들은 작동 중에 전기적 손실 및 기계적 손실을 통한 폐열을 생성한다. 이는 전기 기계의 원하는 효율적인 작동을 보장하기 위해 전기 기계의 냉각을 필요로 한다. 전기 기계의 과열은 전기 기계, 예를 들어 모터 베어링이나 고정자 절연부의 손상을 야기할 수 있다. 일반적으로, 전기 기계들은, 전기 기계를 완전히 봉입하고 오염물들, 예를 들어, 먼지, 오일 또는 증기로부터 보호하는 하우징 내에 배열된다. 냉각부는 일반적으로 하우징 내부에 배열되거나, 예를 들어 워터 재킷으로서 형성될 수 있다.

이 경우 하이브리드 차량으로서 또는 순수 전기 차량으로서 형성될 수 있는 전기 차량의 냉각 시스템은 내연 기관에 의해서만 구동되는 자동차의 냉각 시스템과는 크게 다르다.

DE 10 2019 110 432 A1호는, 전기 기계 및 오일-냉각제 열 교환기를 통해 오일을 순환시키도록 배열된 오일 냉각 시스템과; 인버터, 히터 코어 및 열 교환기를 통해 냉각제를 순환시키도록 배열된 라인을 갖는 냉각제 시스템과; 그리고 전기 기계 및 인버터로부터의 폐열에 의해 객실을 가열하기 위해 히터 코어를 통한 공기 흐름을 순환시키도록 배열된 공조 시스템;을 개시한다.

DE 10 2015 221 777 A1호는, 고정자 수용 영역을 갖는 하우징과; 하우징의 고정자 수용 영역 내에 배열된 전기 기계의 고정자와; 그리고 고정자의 액체 냉각을 위한, 고정자를 둘러싸는 냉각 재킷;을 포함하는, 전기 기계를 위한 하우징 어셈블리를 개시하고, 고정자 외부 벽부는 동시에 내부 냉각 재킷면을 형성한다.

따라서, 본 발명의 과제는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 개선된 냉각 어셈블리를 제공하는 것이다. 또한, 개선된 차량 냉각 어셈블리를 제공하는 것이 또 다른 과제이다.

이러한 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 냉각 어셈블리와, 청구항 제15항의 특징들을 갖는 차량 냉각 어셈블리를 통해 해결된다.

종속 청구항들에는, 추가의 장점들을 달성하기 위해 서로 적절하게 조합될 수 있는 추가의 바람직한 조치들이 나열되어 있다.

상기 과제는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리를 통해 해결되고, 이러한 냉각 어셈블리는 제1 전기 기계를 포함하고, 제1 전기 기계는, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제1 회전자를 포함하고, 제1 회전자는, 적어도 부분적으로 중공 샤프트로서 형성될 수 있는 출력 샤프트와 동축으로 배열되고, 회전축은 축방향을 형성하고, 제1 회전자는 회전축을 중심으로 축방향으로 연장되고, 이러한 제1 전기 기계는 제1 회전자를 주변에서 둘러싸는 제1 고정자를 더 포함하고,

냉각 어셈블리는, 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계를 위한 케이싱부를 형성하는 공동 하우징을 포함하고, 출력 샤프트는 하우징을 통해 축방향으로 연장되고, 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계는 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계의 냉각을 위한 제1 냉각제를 갖는 제1 냉각제 회로를 포함하고,

제1 냉각제 회로는, 제1 회전자 및 제2 회전자의 냉각을 위한 적어도 하나의 제1 냉각제 가닥(coolant strand)과; 그리고 제2 냉각제 가닥을 통한 제1 고정자 및 제2 고정자의 별도 냉각을 위하여 제1 냉각제 가닥에 대해 평행한 제2 냉각제 가닥;을 포함한다.

회전축을 통해서는 축방향이 형성된다. 이 경우, 반경 방향(반경측 방향)은 회전축에 대해 직교한다.

본 발명을 통해, 제1 회전자 및 제2 회전자뿐만 아니라 2개의 고정자들도 2개의 별도 냉각제 가닥들을 통해 냉각된다. 이를 통해, 예를 들어 워터 재킷이 생략될 수 있고, 더욱 컴팩트한 구조가 달성될 수 있다.

이 경우, 회전자는 예를 들어 회전자 캐리어와, 실제 회전자, 예를 들어 적층 코어를 포함한다.

이 경우, 제1 냉각제는 특히, 윤활을 위해서도 사용될 수 있는 오일일 수 있다.

회전자들뿐만 아니라 고정자들도 별도로 냉각됨으로써, 개선된 냉각이 달성될 수 있다.

또한, 병렬 냉각을 통해서는 기계 내부의 핫스팟들이 방지될 수 있고, 회전자뿐만 아니라 고정자들의 균일한 냉각이 달성될 수 있다.

별도의 냉각을 통해서는, 회전자 또는 고정자의 폐열이 전기 기계의 내부에 도달하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 예를 들어 회전자들의 과도한 냉각과, 냉각제의 가열을 통하여, 고정자들의 너무 적은 냉각이 이어질 수 있는 것이 방지될 수 있다. 이를 통해, 더욱 높은 또는 더욱 안정적인 성능이 달성될 수 있다.

이 경우, 복수의 전기 기계들, 특히 2개의 전기 기계들이 제공될 수도 있다.

특히, 2개의 전기 기계들은 크기/형태 및 성능에 있어 동일하게 형성된다.

또 다른 실시예에서, 제1 냉각제 회로는, 제1 회전자 및 제2 회전자의 냉각 이후의 제1 냉각제 가닥이 제1 고정자 및 제2 고정자의 냉각 이후의 제2 냉각제 가닥과 결합하여 공동 냉각제 가닥을 형성하는 방식으로 형성된다.

또한, 제1 냉각제 회로는, 공동 냉각제 가닥의 냉각제의 공동 냉각 이후, 제1 냉각제 가닥 및 제2 냉각제 가닥으로의 공동 냉각제 가닥의 분할이 실행되는 방식으로 형성된다.

이러한 어셈블리를 통하여, 제1 냉각제 회로의 냉각제의 간단한 냉각이 실행될 수 있다. 예를 들어 오일 냉각제는 유체 저장기, 바람직하게는 오일 섬프 내로 재이송될 수 있고, 오일 펌프에 의하여 오일 섬프로부터 공동 냉각제 가닥으로서의 공동 냉각부로 전달될 수 있다. 이를 통해, 제1 냉각제 회로 내의 냉각제의 간단한 냉각이 달성될 수 있다. 냉각제의 냉각 이후에는, 공동 냉각제 가닥의 분할이 실행된다.

이 경우, 결합 시에는, 특히 냉각제로서의 오일에서 냉각제 손실이 포함될 수 있는데, 이는 오일이 윤활제로서도 사용될 수 있기 때문이다. 이를 통해, 말하자면 제1 냉각제 가닥/제2 냉각제 가닥은 기계들의 냉각 이후에 냉각제 손실을 갖는다.

이 경우, 제1 냉각제 가닥 및 제2 냉각제 가닥에 대한 공동 냉각제 가닥의 필요한 분할량은, 회전자들/고정자들을 위한 요구되는 냉각제 량에 따라 발생할 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 전기 기계들을 구비한 전기 차량/하이브리드 차량의 실시예에 따라, 회전자들/고정자들을 위해 상이한 냉각제 량이 요구될 수 있다. 이러한 상이한 분할은 예를 들어 냉각제가 관류하는 상이한 라인 섹션들을 통해 간단히 달성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 제1 공동 냉각제 가닥은 냉각제의 냉각을 위한 열 교환기와 연결되고, 열 교환기는 공동 냉각제 가닥을 통해 유동하는 제1 냉각제를 제2 냉각제를 통해 냉각하기 위하여, 제2 냉각제를 갖는 별도의 제2 냉각제 회로와 연결된다.

따라서, 제2 냉각제는 전체 제1 냉각제, 특히 오일을 냉각하기 위해 사용된다.

또 다른 실시예에서, 출력 샤프트는 2개의 회전자들을 향하는 출력 샤프트 외부 측면을 포함하고, 하우징 내에는, 하우징 내부 공간 내로 그리고 출력 샤프트 외부 측면으로 제1 냉각제를 공급하기 위하여 바람직하게는 반경 방향으로 하우징을 통해 출력 샤프트로 연장되는 공급 채널이 제공되고, 출력 샤프트 외부 측면에는, 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부를 출력 샤프트 외부 측면을 따라 제1 회전자로 그리고 제2 회전자로 안내하는, 축방향으로 연장된 통로들이 제공된다. 냉각제의 일부가 출력 샤프트 외부 측면을 따라 축방향으로, 제공된 디퍼렌셜에 이르기까지 안내될 수 있음으로써, 그곳에서도 냉각 및 윤활 기능이 실행될 수 있다.

또 다른 일 실시예에서, 출력 샤프트는 축방향 보어를 포함하거나, 적어도 부분적으로 중공 샤프트로서 형성되고, 제1 냉각제 가닥의 냉각제는 공급 채널을 통해 출력 샤프트 내부 공간 내로 그리고 축방향으로 출력 샤프트를 통해 안내될 수 있다. 이 경우, 출력 샤프트 내에는 원주 방향으로, 예를 들어 보어의 형태를 갖고 반경 방향으로 연장된 적어도 하나의 관통 개구가 배열되고, 이러한 관통 개구는, 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부를 출력 샤프트 외부 측면으로 통과시킴으로써, 이러한 통과 이후에 냉각을 위해 출력 샤프트 외부 측면 상에 제1 냉각제 가닥의 추가적인 유체 유동이 형성 가능하도록 하기 위하여 출력 샤프트 내부 공간으로부터 출력 샤프트 외부 측면으로 안내를 실행한다.

바람직하게, 원주 방향으로 반경 방향 연장되는 복수의 관통 개구들이 출력 샤프트 내에 존재할 때, 관통 개구들은 원주에 걸쳐 등거리로 배열된다.

또 다른 실시예에서, 원주 방향으로 배열된 복수의 또 다른 관통 개구들이 출력 샤프트 내에, 또는 하우징 내부에 배열된, 제1 회전자와 제2 회전자 사이의 또 다른 구성 요소들 내에 배열됨에 따라, 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부가 출력 샤프트 외부 측면을 따른 그리고/또는 출력 샤프트를 통한 통과 이후에 출력 샤프트 외부 측면에서, 제1 하부 냉각제 경로를 통한 제1 회전자의 냉각을 위하여 제1 하부 냉각제 경로로 분기 가능하고, 제2 하부 냉각제 경로를 통한 제2 회전자의 냉각을 위하여 제2 하부 냉각제 경로로 분기 가능하다. 이를 통해, 제1 회전자와 제2 회전자의 균일한 냉각이 가능하다.

하우징을 통한 공급 채널은 예를 들어 보어로서 형성될 수 있다. 하우징 내로의, 구동 샤프트 외부 측면을 따른 그리고/또는 출력 샤프트를 통한 유입은 펌프에 의해 실행될 수 있는 반면, 출력 샤프트 외부 측면으로의 또는 회전자들로의 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부의 통과는 작동 중에 발생하는 원심력에 의해 실행된다. 제1 냉각제가 오일인 경우, 베어링들 또는 톱니들과 같은 특히 응력을 받는 구성 요소들에, 관류하는 오일의 일부를 윤활제로서 직접적으로 공급하기 위하여, 원주 방향으로 반경 방향 연장되는 또 다른 통로들 또는 관통 개구들이 제공될 수 있다.

이 경우, 통로들은 오일이 통해 흘러야 하는 구조적으로 제공된 틈들 또는 누설부들이다. 관통 개구들은, 예를 들어 구성 요소 윤곽 내부의 그리고/또는 구성 요소 윤곽을 통한 보어들 또는 채널들과 같은, 특별히 구성 요소들 내에 제공된 개구들이다.

특히, 제1 냉각제 가닥의 냉각제, 특히 오일은 중앙의 중심에서, 반경 방향으로 연장되는 통로 또는 관통 개구를 통해 축방향으로 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 유입되고, 그곳으로부터 회전자 캐리어를 통해, 2개의 회전자들 내에서 발생하는 열의 소산을 위해 유동한다. 따라서, 2개의 회전자들의 회전자 냉각이 제1 냉각제 가닥을 통해 실행될 수 있다. 이 경우, 제1 하부 냉각제 경로로의 그리고 축방향으로 반대 방향으로 연장되는 제2 하부 냉각제 경로로의 제1 냉각제 가닥의 분기는 반경 방향으로 연장되는 통로 개구 또는 통로의 관류 직후에 실행될 수 있고, 제1 하부 냉각제 경로는 제1 회전자의 냉각을 위하여 축방향으로 제1 회전자의 방향으로 안내되고, 제2 하부 냉각제 경로는 제2 회전자의 냉각을 위하여 축방향으로 제2 회전자의 방향으로 안내된다.

이어서, 냉각제, 특히 오일은 (마찬가지로 원심력을 통하여) 2개의 회전자들의 정면들을 따라, 각각의 회전자를 향하는 각각의 고정자의 고정자 하부 측면으로 흐를 수 있고, 이에 따라 각각의 고정자를 회전자 측면에 의해 냉각할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 하나 이상의 시프팅 요소를 갖는 시프팅부를 구비한 제1 변속기 부품 및 적어도 하나의 기어 세트를 구비한 제2 변속기 부품을 포함하는 수동 변속기가 제공되고, 적어도 하나의 기어 세트는 특히 복수의 결합된 유성 기어 세트들로 형성될 수 있고, 이러한 기어 세트는 적어도 부분적으로 제2(또는 제1) 회전자 내부에 배열되고, 하나 이상의 시프팅 요소는 적어도 부분적으로 제1(또는 제2) 회전자 내부에 배열된다.

회전축과 동축으로 배열된 회전자들은 대략 원통형의 내부 공동을 포함하고, 이러한 내부 공동 내에는 바람직하게 2개의 변속기 부품들, 유성 기어 세트들 및 시프팅 요소들, 그리고 경우에 따라서는 적어도 부분적으로 디퍼렌셜이 배열될 수 있는데, 이는 구조 공간 절감을 유도한다.

예를 들어, 제1 전기 기계 또는 제2 전기 기계는 필요한 경우에만 연결 가능할 수도 있다. 또한 바람직하게, 시프팅 요소들은 클로(claw)들로서 형성되고, 즉 시프팅 과정들 중에 견인력 중단이 발생한다. 제2 전기 기계를 통한 지원을 통해, 부하 시프팅이 구현될 수 있다.

유성 기어 세트는 적어도 하나의 선 기어, 하나 이상의 유성 기어 및 하나의 링 기어를 더 포함한다. 시프팅부는 2단-, 3단- 또는 다단 수동 변속기로서 형성될 수 있다.

이 경우, 각각 하나의 전력 전자 장치가 전기 기계와, 즉 이러한 전기 기계의 제어용 시프팅부와 연결된다.

또 다른 일 실시예에서, 원주 방향으로 (반경 방향으로 연장되도록) 배열된 관통 개구들 또는 통로들은, 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부가 출력 샤프트 외부 측면으로부터, 반경 방향으로 연장된 하나 이상의 관통 개구 및/또는 통로의 관류 이후에 제1 하부 냉각제 경로로 분기되고, 제1 하부 냉각제 경로를 통해 제1 회전자를 냉각하기 위하여, 제1 하부 냉각제 경로가 제1 변속기 부품을 지나쳐 직접적으로 제1 회전자로 유동하고, 또한 제2 하부 냉각제 경로를 통해 제2 회전자를 냉각하기 위하여, 제1 하부 냉각제 경로에 대해 반대 방향으로 흐르는 제2 하부 냉각제 경로로 분기되고, 제2 하부 냉각제 경로는 제2 회전자로 유동하도록, 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 배열된다.

적어도 부분적으로 회전자들 내부에 배열된 2개의 변속기 부품들을 갖는 또 다른 실시예에서, 원주 방향으로 (반경 방향으로 연장되도록) 배열된 관통 개구들 또는 통로들은, 제1 냉각제 가닥의 냉각제의 적어도 일부가 출력 샤프트 외부 측면에서, 제1 변속기 부품, 특히 시프팅부의 냉각 또는 윤활을 위한 제1 하부 냉각제 경로로 분기되고, 제1 변속기 부품의 냉각 이후에 제1 하부 냉각제 경로는 제1 하부 냉각제 경로를 통한 제1 회전자의 냉각을 위하여 제1 회전자로 유동하고, 또한 제2 회전자의 냉각을 위하여 제1 하부 냉각제 경로에 대해 반대 방향으로 흐르는 제2 하부 냉각제 경로로 분기되고, 냉각제는 제2 변속기 부품, 특히 기어 세트들을 지나쳐 안내되고, 제2 하부 냉각제 경로는 제2 변속기 부품의 우회 하에 제2 하부 냉각제 경로를 통해 제2 회전자를 냉각하기 위하여 제2 회전자로 유동함으로써, 변속기로부터 전기 기계들, 특히 회전자들 내로의 열 입력이 방지될 수 있도록, 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 위치하여 배열된다.

이 경우, 제2 회전자로의 제2 하부 냉각제 경로의 냉각제의 유동뿐만 아니라, 제1 회전자로의 제1 하부 냉각제 경로의 냉각제의 유동도 실질적으로 원심력을 통해 실행된다. 이 경우, 제1 변속기 부품은 또한 적어도 부분적으로 제2 전기 기계 내부에 배열될 수 있고, 제2 변속기 부품은 적어도 부분적으로 제1 전기 기계 내부에 배열될 수 있다.

또한, 냉각제는 오일일 수 있고, 출력 샤프트는 오일의 일부를 통과시키기 위한 하나 이상의 반경 방향 관통 개구를 포함하므로, 2개의 전기 기계들 내에 배열된 다양한 베어링들 및/또는 구성 요소들의 직접적인 윤활이 가능하다.

이에 따라, 제1 냉각제 가닥을 통한 2개의 회전자들 및 변속기의 효율적인 냉각은 물론, 개별 구성 요소들, 예를 들어 관련 마모 요소들의 윤활도 가능하다.

또 다른 일 실시예에서, 제1 고정자는 각각 축방향 정면측에 제1 권선 헤드들을 포함하고, 제2 고정자는 각각 축방향 정면측에 제2 권선 헤드들을 포함함으로써, 제1 하부 냉각제 경로는 제1 회전자의 냉각 이후에 회전을 통해 생성되는 원심력을 통하여 제1 권선 헤드들로 유동하므로, 제1 고정자의 제1 권선 헤드들의 냉각이 실행되고, 제2 하부 냉각제 경로는 제2 회전자의 냉각 이후에 원심력을 통하여 제2 권선 헤드들로 유동하므로, 제2 고정자의 제2 권선 헤드들의 냉각이 실행된다.

이를 통해, 제1 냉각제 가닥은 완전히, 베어링들과 같은 개별 구성 요소들뿐만 아니라, 제1 회전자 및 제2 회전자는 물론, 고정자들의 권선 헤드들도 냉각하기 위해 사용된다. 이어서, 냉각제, 이 경우 예를 들어 오일은 오일 섬프 내로 복귀되거나, 그곳에 수집되고, 공동 냉각제 가닥으로서 오일 섬프로부터 나오도록 펌핑된다.

또 다른 실시예에서, 제1 고정자는 하우징을 향하는 제1 고정자 상부 측면을 포함하고, 제2 고정자는 하우징을 향하는 제2 고정자 상부 측면을 포함하고, 제1 고정자 상부 측면은, 회전자 축에 대해 평행하게 그리고 제1 고정자의 축방향 길이에 걸쳐서는 물론, 고정자 원주에 걸쳐서도 분배되도록 연장되는 복수의 제1 고정자 채널들을 포함한다. 이 경우, 제1 고정자 채널들은 각각 반경 방향으로 관통되는 제1 유입 개구들을 제1 고정자 상부 측면 내에 포함할 수 있다. 또한, 바람직하게 제2 고정자 상부 측면은, 회전자 축에 대해 평행하게 그리고 제2 고정자의 축방향 길이에 걸쳐서는 물론, 고정자 원주에 걸쳐서도 분배되도록 연장되는 복수의 제2 고정자 채널들을 포함하고, 제2 고정자 채널들은 각각 반경 방향으로 관통되는 제2 유입 개구들을 제2 고정자 상부 측면 내에 포함한다. 또한, 제2 냉각제 가닥으로서 제1 냉각제 회로의 냉각제를 공급하기 위하여 적어도 하나의 분배기 채널이 제공될 수 있고, 분배기 채널은 하우징 내에 배열되고, 제1 상부 냉각제 경로로서의 제1 유입 개구들 및 제2 상부 냉각제 경로로서의 제2 유입 개구들로 제2 냉각제 가닥의 냉각제를 분배하기 위하여 하우징을 통해 제1 유입 개구들뿐만 아니라 제2 유입 개구들로도 연장된다.

따라서, 제2 냉각제 가닥의 냉각제는 고정자들을 둘러싸는 하우징으로 이송되고, 그곳으로부터 하우징 내의 분배기 채널을 통해 제1 고정자 및 제2 고정자로 이송된다. 유입 개구들을 통하여 냉각제, 바람직하게는 오일은 제1 고정자 채널 및 제2 고정자 채널 내로 유입되고, 고정자들의 폐열을 흡수 및 운반하거나, 냉각시킨다.

이를 통해, 제2 냉각제 가닥에 의하여, 제1 고정자 및 제2 고정자의 외부 측면을 냉각시키는 제1 상부 냉각제 경로 및 제2 상부 냉각제 경로가 생성된다.

또 다른 실시예에서, 냉각제가 균일하게 분배되어 제1 고정자 채널들 및 제2 고정자 채널들 내로 유입되도록 제1 유입 개구들은 제1 고정자 상부 측면 내에 배열되고, 제2 유입 개구들은 제2 고정자 상부 측면 내에 배열된다.

따라서, 회전자들 및 고정자들을 평행하게 그리고 서로 독립적으로 냉각하는 2개의 냉각제 가닥들을 통하여, 개선된 효율적인 냉각이 달성될 수 있다.

바람직하게, 제1 고정자는 복수의 제1 그루브들 및 제1 웨브들을 포함하고, 제1 고정자 채널의 수는 제1 웨브의 수와 동일하고, 제2 고정자는 복수의 제2 그루브들 및 제2 웨브들을 포함하고, 제2 고정자 채널의 수는 제2 웨브의 수와 동일하다.

이를 통해, 고정자들의 의도한 그리고 양호한 냉각이 달성된다.

또 다른 실시예에서, 제1 고정자는 각각 축방향으로 단부측에 제1 권선 헤드들을 포함하고, 제1 고정자 상부 측면 내의 제1 고정자 채널들은 각각 제1 권선 헤드들에 이르기까지 연장되고, 제1 권선 헤드들을 향하여 개구들을 포함하므로, 제1 고정자 채널들을 통한 제1 냉각제의 관류 이후에 제1 냉각제가 제1 권선 헤드들 상으로 유출 가능하고, 제2 고정자는 각각 축방향으로 단부측에 제2 권선 헤드들을 포함하고, 제2 고정자 상부 측면 내의 제2 고정자 채널들은 각각 제2 권선 헤드들에 이르기까지 연장되고, 제2 권선 헤드들을 향하여 개구들을 포함하므로, 제2 고정자 채널들을 통한 제1 냉각제의 관류 이후에 제1 냉각제가 제2 권선 헤드들 상으로 유출 가능하다.

이를 통해, 고정자들의 완전한 냉각이 가능하다. 권선 헤드들의 냉각 이후, 오일은 예를 들어 오일 섬프 내로 환류하고, 이러한 오일 섬프로부터 열 교환기를 통해 냉각을 위한 공동 냉각제 가닥으로서 제2 냉각제 회로와 연결된다. 이를 통해, 가열된 오일의 효율적인 냉각이 가능하다.

또 다른 실시예에서, 제1 고정자 채널들 및 제2 고정자 채널들은 표면적을 증가시키는 단면 형상을 가지므로, 더 많은 열 방출이 가능하다. 이는 예를 들어 꽃 형상, 별 형상 또는 다른 회전 대칭 형상일 수 있다. 이를 통해, 각각의 고정자의 열 방출이 증가될 수 있다.

또한, 공동 냉각제 가닥으로부터 분리되거나, 제1 냉각제 가닥 또는 제2 냉각제 가닥으로부터 분리되는 제3 냉각제 가닥이 제공될 수 있다. 이러한 제3 냉각제 가닥은 하우징 및/또는 하우징 고정식 구성 요소들 내의 관통 개구들 그리고 경우에 따라서는 또 다른 통로들 및 관통 개구들을 통해 제2 변속기 부품, 즉 기어 세트에 공급될 수 있음으로써, 이러한 제2 변속기 부품은 별도로 냉각될 수 있다. 이어서, 제3 냉각제 가닥의 냉각제는 오일 섬프 내에 수집될 수 있고, 공동 냉각제 가닥에 재공급될 수 있다.

이를 통해, 가능한 한 작은 구조 공간을 가능한 한 유지하면서 변속기 및 2개의 회전자들을 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

또한, 본원의 과제는, 상술한 바와 같은 냉각 어셈블리를 구비한 차량 냉각 어셈블리를 통해 해결되고, 이러한 차량 냉각 어셈블리는 제2 냉각제를 포함하는 별도의 제2 냉각제 회로를 포함하고, 제2 냉각제 회로 내에는 제2 냉각제 회로의 제2 냉각제에 의해 냉각 가능한 적어도 2개의 전력 전자 장치들이 배열되고, 이러한 2개의 전력 전자 장치들은 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계를 구동하기 위해 형성되고, 제2 냉각제 회로 내에는 열 교환기가 더 배열되고, 이러한 열 교환기가 제2 냉각제 회로 내에서 적어도 2개의 전력 전자 장치들 하류에 배열됨에 따라, 먼저 적어도 2개의 전력 전자 장치들의 냉각이 실행된다.

이 경우, 제1 전력 전자 장치는 제1 전기 기계를 구동하고, 제2 전력 전자 장치는 제2 전기 기계를 구동한다.

전력 전자 장치들의 우선적인 냉각을 통하여, 인버터와 같은 민감한 전자 장치가 먼저 냉각되고, 즉 우선에 열 교환기가 접근 유동되는 경우보다 더 강하게 냉각된다. 이를 통해, 매우 민감한 전력 전자 장치들이 너무 높은 온도를 통한 손상으로부터 보호될 수 있다. 제2 냉각제로서, 물-글리콜 혼합물/합성 냉각액과 같은 냉매가 사용될 수 있지만, 공기도 사용될 수 있다.

따라서, 전력 전자 장치들의 냉각 이후에서야 비로소 제2 냉각제가 사용됨으로써, 제1 냉각제, 특히 오일이 냉각될 수 있다. 이러한 배열을 통해, 우선적으로 매우 민감한 전력 전자 장치들을 우선 냉각하는 효율적인 냉각이 성취될 수 있다. 또한, 제2 냉각제 회로 내에서는 연속적으로 열 교환기 하류에 히터, 사용자 장치 및 냉각부가 배열될 수 있다. 마찬가지로, 제2 회로의 대류를 야기하기 위하여 워터 펌프가 존재할 수 있다.

본 발명의 추가적인 특성들 및 장점들은 첨부 도면들의 참조 하에 하기 설명으로부터 얻어진다. 도면들은 개략적으로 도시된다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 어셈블리를 본 발명에 따라 도시한 도면이다.
도 2는 열 교환기를 구비한 본 발명에 따른 차량 어셈블리를 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 어셈블리(1)를 본 발명에 따라 도시한다.

본 발명에 따른 냉각 어셈블리(1)는 제1 전기 기계(2)를 포함한다. 제1 전기 기계(2)는 제1 회전자(3) 및 제1 고정자(4)를 포함한다. 제1 회전자(3)는, 축방향(A)을 형성하는 회전자 축(R)을 중심으로 동축으로 그리고 회전 가능하게 장착된다. 또한, 고정자(4)는 제1 회전자(3)와 동축으로 장착된다.

제1 고정자(4)는 각각 축방향으로 단부측에(정면측에) 제1 권선 헤드(5)를 포함한다. 제1 회전자(3)는 바람직하게는 회전자 캐리어(34) 상의 적층 코어로서 형성된다.

또한, 제1 전기 기계(2)에 대해 평행하게 배열된 제2 전기 기계(2a)가 제공된다. 이러한 제2 전기 기계는 마찬가지로, 회전자 축(R)을 중심으로 동축으로 그리고 회전 가능하게 장착된 제2 회전자(3a) 및 고정자(4a)를 포함한다. 이 경우, 제1 회전자(3)와 제2 회전자(3a)는 각각 회전자 캐리어(34)와 일체로 회전되도록 연결된다.

제2 고정자(4a)는 각각 축방향으로 단부측에(2개의 정면들 상에) 제2 권선 헤드(5a)를 포함한다.

제1 기계(2)와 제2 기계(2a)는 하우징(6) 내에 함께 수용된다. 이 경우, 하우징(6)은 하나 이상의 부품으로 구성될 수 있고, 특히 양측에 고정 가능한 하우징 커버들을 구비한 하우징 링으로서 형성된다.

또한, 제1 고정자(4)는 제1 고정자 적층 코어(7)(고정자 백이라고도 불림)를 포함하고, 이러한 제1 고정자 적층 코어는 제1 회전자(3)로부터 멀어지는 방향으로, 즉 하우징(6)을 향하는 방향으로 배열된다.

또한, 제2 고정자(4a)는 제2 고정자 적층 코어(7a)(고정자 백이라고도 불림)를 포함하고, 이러한 제2 고정자 적층 코어는 제2 회전자(3a)로부터 멀어지는 방향으로, 즉 하우징(6)을 향하는 방향으로 배열된다.

이 경우, 제1 고정자 적층 코어(7)와 제2 고정자 적층 코어(7a)는 하우징(6)에 고정될 수 있다.

또한, 냉각 어셈블리(1)는 출력 샤프트(14)를 포함하고, 출력 샤프트(14)는 하우징(6)을 통해 축방향(A)으로 연장되고, 축방향 중심에서 연장되는 냉각 보어(35)를 통해 부분적으로 중공 샤프트로서 형성된다. 이 경우, 출력 샤프트(14)는 제1 회전자/제2 회전자(3, 3a)를 향하는 출력 샤프트 외부 측면(17)을 포함한다.

또한, 냉각 어셈블리(1)는 시프팅부를 구비한 제1 변속기 부품(9)을 갖는 수동 변속기를 포함한다. 이 경우, 이러한 시프팅부는 하나 이상의 시프팅 요소를 포함한다. 또한, 시프팅 요소들은 클로들로서 형성될 수 있다.

또한, 냉각 어셈블리(1)는 적어도 하나의 기어 세트를 구비한 제2 변속기 부품(10)을 포함하고, 제2 변속기 부품(10)은 특히 복수의 결합된 유성 기어 세트들로 형성될 수 있다.

회전축(R)과 동축으로 배열된 회전자(2, 2a)들은 대략 원통형의 내부 공동을 포함하고, 이러한 내부 공동 내에는 바람직하게는 제1 변속기 부품(9), 즉 시프팅 요소들을 구비한 시프팅부와, 제2 변속기 부품(10), 즉 기어 세트, 그리고 경우에 따라서는 액슬 디퍼렌셜(36)이 배열될 수 있는데, 이는 구조 공간 절감을 유도한다.

냉각 어셈블리(1)는 제1 냉각제로서 오일을 갖는 제1 냉각제 회로를 포함한다.

제1 냉각제 회로는, 적어도 2개의 냉각제 가닥들, 즉 제1 냉각제 가닥(12) 및 제2 냉각제 가닥(13)으로 분할되는 공동 냉각제 가닥(11)을 포함한다.

제1 냉각제 가닥(12)은, 출력 샤프트(14)에 그리고 그 내부에 오일을 공급하기 위하여 반경 방향으로 하우징(6)을 통해 출력 샤프트(14)로 연장되는 공급 채널(15)을 통해 유동한다. 이를 위해, 출력 샤프트(14)는 적어도 부분적으로 중공 샤프트로서 형성된다. 이는, 중앙에서 연장되는 냉각 보어(35)를 통해 구현된다.

공급 채널(15)이 하우징(6)의 정면에 배열됨에 따라, 용이한 공급이 가능하고, 이를 통해 오일이 구동 샤프트 외부 측면(17)을 따라 그리고 출력 샤프트(14)을 통해 유동함으로써, 출력 샤프트(14)의 측면들에 의한 제1 회전자(2) 및 제2 회전자(2a)의 효율적인 냉각이 가능하다.

출력 샤프트(14) 내에는, 제1 냉각제 가닥(12)의 냉각제의 적어도 일부를 출력 샤프트 외부 측면(17)으로 통과시키기 위해 냉각 보어(35)로부터 출력 샤프트 외부 측면(17)으로의, 원주 방향으로 배열되고, 반경 방향으로 연장되는 관통 개구(16)들이 제공된다.

또한, 출력 샤프트(14)의 출력 샤프트 외부 측면(17)을 따라 오일의 일부를 통과시키기 위한, 추가로 배열되는, 축방향으로 연장되는 통로(24)들이 제공되므로, 오일이 축방향으로 출력 샤프트 외부 측면(17)을 따라, 반경 방향으로 연장되는 관통 개구(16)들로 그리고 액슬 디퍼렌셜(36)에 이르기까지 안내될 수 있다.

이 경우, 관통 개구(16)들은 실질적으로 제1 변속기 부품(9)과 제2 변속기 부품(10) 사이에 제공된다. 이 경우, 관통 개구(16)들을 통한 통과는 실질적으로 작동 시 발생하는 원심력을 통해 실행된다.

제1 냉각제 가닥(12)은 적어도 부분적으로 중앙 관통 개구(16)들을 통해 흐르고, 제1 회전자의 방향으로의 제1 하부 냉각제 경로(18)와, 반대 방향, 즉 제2 회전자의 방향으로 안내되는 제2 하부 냉각제 경로(19)로서 분기된다.

또한, 출력 샤프트(14)로부터 출력 샤프트 외부 측면으로 오일의 일부를 통과시키기 위한, 반경 방향으로 연장되는 관통 개구(16)들도 제공될 수 있으므로, 제1 전기 기계(2) 및/또는 제1 전기 기계(2a) 내에 배열된 다양한 베어링들 및/또는 구성 요소들의 직접적인 윤활이 가능하다. 이러한 베어링은 예를 들어 니들 베어링(20)이다.

제1 변속기 부품(9), 즉 시프팅 요소들의 냉각 이후, 바람직하게는 생성되는 원심력을 통해 제1 하부 냉각제 경로(18)는 제1 하부 냉각제 경로(18)를 통한 제1 회전자(3)의 냉각을 위해 제1 회전자(3)로 유동한다. 그곳에서 오일은 회전자 정면을 따라 유동하고, 이에 따라 제1 회전자(3)를 냉각한다. 이 경우, 제1 하부 냉각제 경로(18)의 냉각제의 일부가 제1 변속기 부품(9)을 지나쳐 직접적으로 제1 회전자(3)로 흐를 수 있다.

바람직하게, 발생하는 원심력을 통해 제2 하부 냉각제 경로(19)는 제2 회전자(3a)의 냉각을 위해 제2 회전자(3a)로 흐른다. 그곳에서 오일은 회전자 정면을 따라 유동하고, 이에 따라 제2 회전자(3a)를 냉각한다.

제1 회전자(3)의 냉각 이후, 제1 하부 냉각제 경로(18)의 오일은 제1 고정자(4)의 제1 권선 헤드(5)들 상으로 유출됨으로써, 이러한 제1 권선 헤드들은 냉각될 수 있다.

제2 회전자(3a)의 냉각 이후, 제2 하부 냉각제 경로(19)의 오일은 제2 고정자(4a)의 제2 권선 헤드(5a)들 상으로 유출됨으로써, 이러한 제2 권선 헤드들은 냉각될 수 있다.

또한, 오일은 더욱이 회전자(3, 3a)들뿐만 아니라 권선 헤드(5, 5a)들도 냉각하기 위해 사용된다. 또한, 제1 냉각제 가닥(12)의 관류하는 오일은 제1 변속기 부품(9) 및/또는 마찬가지로 예를 들어 기존의, 예를 들어 니들 베어링(20)과 같은 베어링들의 윤활을 위해 사용된다. 이 경우, 보어들의 형태를 갖는 추가적인 별도의 관통 개구(16)들이 출력 샤프트(14) 내에 배열됨으로써, 오일이 윤활을 위하여 출력 샤프트(14)로부터 의도한 대로 이러한 베어링들/구성 요소들로 안내될 수 있다. 이 경우, 유동은 특히, 작동 시 발생하는 원심력을 통해 실행되므로, 실질적으로 이러한 지점에서 오일 펌프가 생략될 수 있다.

권선 헤드(5, 5a)들의 냉각 이후, 남은 오일은 오일 섬프(21) 내에 수집된다.

제2 냉각제 가닥(13)은 2개의 고정자(4, 4a)들의 냉각을 위해 사용된다.

이 경우, 제1 고정자 적층 코어(7) 내의 제1 고정자(4)는, 하우징(6)을 향한 측면에 제1 고정자 상부 측면(22)을 포함하고, 제2 고정자 적층 코어(7a) 내의 제2 고정자(4a)는, 하우징(6)을 향한 측면에 제2 고정자 상부 측면(22a)을 포함한다.

또한, 제1 고정자(4)의 축방향 길이에 걸쳐 연장되고, 회전자 축(R)에 대해 평행하게 제1 고정자(4) 내에서 연장되는 제1 고정자 채널들이 제공되고, 이러한 제1 고정자 채널들은 제1 유입 개구(23)들을 포함하고, 각각 단부측에 제1 권선 헤드(5)들을 향해 배향된 배출부들을 포함한다.

또한, 제2 고정자(4a)의 축방향 길이에 걸쳐 연장되고, 회전자 축(R)에 대해 평행하게 제2 고정자(4) 내에서 연장되는 제2 고정자 채널들이 제공되고, 이러한 제2 고정자 채널들은 제2 유입 개구(23a)들을 포함하고, 각각 단부측에 제2 권선 헤드(5a)들을 향해 배향된 배출부들을 포함한다.

이 경우, 제1 고정자 채널들과 제2 고정자 채널들은 각각의 고정자(4, 4a)의 원주에 걸쳐 각각 거의 등거리로 분배되어 있다. 특히, 제1 고정자 채널의 수는, 제1 고정자(4)가 포함하는 제1 웨브 및 제1 그루브의 수와 동일하고, 제2 고정자 채널의 수는, 제2 고정자(4a)가 포함하는 제2 웨브 및 제2 그루브의 수와 동일하다. 이를 통해, 양호하고 충분한 냉각이 달성될 수 있다.

또한, 제2 냉각제 가닥(13)의 오일을 하우징(6)을 통해 제1 상부 냉각제 경로(25)로서의 제1 유입 개구(23)들 및 제2 상부 냉각제 경로(25a)로서의 제2 유입 개구(23a)들로 안내하는 적어도 하나의 분배기 채널(미도시)이 제공된다. 그곳으로부터 오일은 제1 유입 개구(23)들 내로 그리고 제2 유입 개구(23a)들 내로 유동한다.

제1 고정자 채널들을 통하여, 오일은 이어서 각각 축방향으로 일측의 배출 개구들로 유동하고, 그곳으로부터 2개의 제1 권선 헤드(5)들 상으로 유동함으로써, 이러한 제1 권선 헤드들은 냉각될 수 있다. 이어서, 오일은 오일 섬프(21) 내로 귀환하도록 흐른다.

제2 고정자 채널들을 통하여, 오일은 이어서 각각 축방향으로 일측의 배출 개구들로 유동하고, 그곳으로부터 2개의 제2 권선 헤드(5a)들 상으로 유동함으로써, 이러한 제2 권선 헤드들은 냉각될 수 있다. 이어서, 오일은 오일 섬프(21) 내로 귀환하도록 흐른다.

또한, 공동 냉각제 가닥(11)으로부터 분리되거나, 제1 냉각제 가닥(12) 또는 제2 냉각제 가닥(13)으로부터 분리되는 제3 냉각제 가닥(26)이 제공된다. 이러한 제3 냉각제 가닥은 직접적으로 제2 변속기 부품(10), 즉 기어 세트로 안내될 수 있음으로써, 이러한 제2 변속기 부품은 별도로 냉각될 수 있다. 이를 위해, 냉각제가 축방향으로 제2 변속기 부품(10)으로 안내되도록 하는 관통 개구들 또는 특별한 냉각제 채널들이 하우징(6) 또는 하우징 고정식 구성 요소들에 또는 그 내부에 제공될 수 있다. 이어서, 제3 냉각제 가닥(26)은 마찬가지로 다시 오일 섬프(21) 내에 수집될 수 있다.

오일 섬프(21)로부터 나오도록 안내된 공동 냉각제 가닥(11)은 열 교환기(27) 및 제2 냉각제 회로에 의해 냉각된다.

오일 섬프(21) 내에 수집된 오일은 제2 냉각제 회로를 사용하여 열 교환기(27)를 통해 냉각하기 위하여 오일 펌프(30)에 의해 공동 냉각제 가닥(11)으로서 나오도록 안내된다.

도 2는 열 교환기(27)를 구비한 따른 차량 어셈블리(28) 및 제2 냉각제 회로를 도시한다.

이러한 제2 냉각제 회로는 냉각제로서 예를 들어 물-글리콜 혼합물 또는 여타 합성 냉각액을 포함한다.

또한, 제2 냉각제 회로는 2개의 전기 기계(2, 2a)들의 제어를 위한 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들을 포함한다. 이를 위해, 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들은 각각 인버터를 포함한다.

또한, 제2 냉각제 회로는 연속적으로 히터(33), 사용자 장치(31) 및 적어도 하나의 차량 라디에이터(32)뿐만 아니라, 제2 냉각제 회로 내에서 냉각제를 순환시키기 위한 워터 펌프(8)를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 제2 냉각제 회로 내에서는 열 교환기(27)가 적어도 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들 하류에 배열됨에 따라, 먼저 냉각제를 통한 적어도 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들의 냉각이 실행된다.

이를 통해, 냉각제는 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들의 냉각 이후에 열 교환기(27)로 유동하고, 그곳에서 냉각제 가닥(11)과 연결된다. 이러한 냉각제는 오일 펌프(30)에 의해 오일 섬프(21)로부터 열 교환기(27)로 안내되고, 열 교환기(27)에 의해 냉각된다. 이어서, 냉각제 가닥(11)의 냉각 이후, 이러한 냉각제 가닥은 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)의 냉각을 위하여 적어도 하나의 제1 냉각제 가닥(12) 및 적어도 하나의 제2 냉각제 가닥(13)으로 분할된다.

1 냉각 어셈블리
2 제1 전기 기계
2a 제2 전기 기계
3 제1 회전자
3a 제2 회전자
4 제1 고정자
4 제2 고정자
5 제1 권선 헤드들
5a 제2 권선 헤드들
6 하우징
7 제1 고정자 적층 코어
7a 제2 고정자 적층 코어
8 워터 펌프
9 제1 변속기 부품
10 제2 변속기 부품
11 공동 냉각제 가닥
12 제1 냉각제 가닥
13 제2 냉각제 가닥
14 출력 샤프트
15 공급 채널
16 관통 개구들
17 출력 샤프트 외부 측면
18 제1 하부 냉각제 경로
19 제2 하부 냉각제 경로
20 니들 베어링
21 오일 섬프
22 제1 고정자 상부 측면
22a 제2 고정자 상부 측면
23 제1 유입 개구들
23a 제2 유입 개구들
24 통로들
25 제1 상부 냉각제 경로
25a 제2 상부 냉각제 경로
26 제3 냉각제 가닥
27 열 교환기
28 차량 어셈블리
29 제1 전력 전자 장치
29a 제2 전력 전자 장치
30 오일 펌프
31 사용자 장치
32 차량 라디에이터
33 히터
34 회전자 캐리어
35 냉각 보어
36 액슬 디퍼렌셜
R 회전자 축
A 축방향

Claims

하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1)이며,
냉각 어셈블리(1)는 제1 전기 기계(2)를 포함하고, 제1 전기 기계(2)는, 회전축(R)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제1 회전자(3) 및 출력 샤프트(14)를 포함하고, 제1 회전자(3)는 출력 샤프트(14)와 동축으로 배열되고, 회전축(R)은 축방향(A)을 형성하고, 제1 회전자(3)는 회전축(R)을 중심으로 축방향(A)으로 연장되고, 상기 제1 전기 기계는 제1 회전자(3)를 주변에서 둘러싸는 제1 고정자(3)를 더 포함하며,
냉각 어셈블리(1)는, 제1 전기 기계(2)에 대해 축방향으로 인접하도록 장착된 제2 전기 기계(2a)를 더 포함하며,
제2 전기 기계(2a)는, 회전축(R)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 제2 회전자(3a)를 포함하고, 제2 회전자(3a)는 출력 샤프트(14)와 동축으로 장착되고, 제2 회전자(3a)는 회전축(R)을 중심으로 축방향(A)으로 연장되고, 상기 제2 전기 기계는 제2 회전자(3a)를 주변에서 둘러싸는 제2 고정자(4a)를 더 포함하며,
냉각 어셈블리(1)는, 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)를 위한 케이싱부를 형성하는 공동 하우징(6)을 포함하고, 출력 샤프트(14)는 하우징(6)을 통해 축방향(A)으로 연장되고, 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)는 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)의 냉각을 위한 제1 냉각제를 갖는 제1 냉각제 회로를 포함하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리에 있어서,
제1 냉각제 회로는 제1 회전자(3) 및 제2 회전자(3a)의 냉각을 위한 적어도 하나의 제1 냉각제 가닥(coolant strand)(12)과; 제2 냉각제 가닥(13)을 통한 제1 고정자(4) 및 제2 고정자(4a)의 별도 냉각을 위하여 제1 냉각제 가닥(12)에 대해 평행한 제2 냉각제 가닥(13);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항에 있어서, 제1 냉각제 회로는, 제1 회전자(3) 및 제2 회전자(3a)의 냉각 이후의 제1 냉각제 가닥(12)이 제1 고정자(4) 및 제2 고정자(4)의 냉각 이후의 제2 냉각제 가닥(13)과 결합하여 공동 냉각제 가닥을 형성하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제2항에 있어서, 제1 냉각제 회로는, 공동 냉각제 가닥(11)의 냉각제의 공동 냉각 이후, 제1 냉각제 가닥(12) 및 제2 냉각제 가닥(13)으로의 공동 냉각제 가닥(11)의 분할이 실행되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 공동 냉각제 가닥(11)은 냉각을 위한 열 교환기(27)와 연결되고, 열 교환기(27)는 공동 냉각제 가닥(11)을 통해 유동하는 제1 냉각제를 제2 냉각제를 통해 냉각하기 위하여, 제2 냉각제를 갖는 별도의 제2 냉각제 회로와 연결되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 샤프트(14)는 2개의 회전자(3, 3a)를 향하는 출력 샤프트 외부 측면(17)을 포함하고, 하우징(6) 내에는, 출력 샤프트(14)에 그리고 그 내부에 제1 냉각제 가닥(12)으로서 냉각제를 공급하기 위하여 반경 방향으로 하우징(6)을 통해 출력 샤프트(14)로 연장되는 공급 채널(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 냉각제 가닥(12)의 적어도 일부를 출력 샤프트 외부 측면(17)으로 통과시킴으로써, 이러한 통과 이후에 냉각을 위해 출력 샤프트 외부 측면(17) 상에서 제1 냉각제 가닥(12)의 유체 유동이 구현될 수 있게 하기 위하여, 출력 샤프트(14) 내에서 원주 방향으로 배열되고 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 관통 개구(16)가 출력 샤프트 외부 측면(17)으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원주 방향으로 배열된 복수의 관통 개구(16)들 및/또는 통로(24)들이 제1 회전자(3)와 제2 회전자(3a) 사이에 배열됨에 따라, 제1 냉각제 가닥(12)의 냉각제의 적어도 일부가 출력 샤프트 외부 측면(17)으로의 출력 샤프트(14)에 대한 공급 이후에 그리고 원주 방향으로 배열된, 제1 회전자(3)와 제2 회전자(3a) 사이의 복수의 관통 개구(16)들 및/또는 통로(24)들의 관류 이후에, 제1 하부 냉각제 경로(18)를 통해 제1 회전자(3)를 냉각하기 위하여 제1 하부 냉각제 경로(18)로 분기 가능하고, 제2 하부 냉각제 경로(19)를 통해 제2 회전자(3a)를 냉각하기 위하여, 제1 하부 냉각제 경로(18)에 대해 반대 방향으로 흐르는 제2 하부 냉각제 경로(19)로 분기 가능한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 시프팅 요소를 구비한 제1 변속기 부품(9) 및 적어도 하나의 기어 세트를 구비한 제2 변속기 부품(10)을 포함하는 수동 변속기가 제공되고, 적어도 부분적으로 제2 변속기 부품(10)은 제2 회전자(3a) 내부에 배열되고, 적어도 부분적으로 제1 변속기 부품(9)은 제1 회전자(3) 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제8항에 있어서, 원주 방향으로 배열된 관통 개구(16)들은 제1 회전자(3)와 제2 회전자(3a) 사이에 위치하도록 배열되며, 그에 따라 제1 냉각제 가닥(12)의 냉각제의 적어도 일부가 출력 샤프트 외부 측면(17)으로부터 제1 변속기 부품(9)의 냉각을 위한 제1 하부 냉각제 경로(18)로 분기되고, 제1 변속기 부품(9)의 냉각 이후에 제1 하부 냉각제 경로(18)는 제1 하부 냉각제 경로(18)를 통한 제1 회전자(3)의 냉각을 위하여 제1 회전자(3)로 유동하고, 또한 제2 회전자(3a)의 냉각을 위한, 제1 하부 냉각제 경로(18)에 대해 반대 방향으로 흐르는 제2 하부 냉각제 경로(19)로 분기되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제7항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고정자(4)는 각각 축방향 정면측에 제1 권선 헤드(5)들을 포함하고, 제2 고정자(4a)는 각각 축방향 정면측에 제2 권선 헤드(5a)들을 포함함으로써, 제1 하부 냉각제 경로(18)는 제1 회전자(3)의 냉각 이후에 회전을 통해 생성되는 원심력을 통하여 제1 권선 헤드(5)들로 유동하므로, 제1 고정자(4)의 제1 권선 헤드(5)들의 냉각이 실행되고, 제2 하부 냉각제 경로(19)는 제2 회전자(3a)의 냉각 이후에 원심력을 통하여 제2 권선 헤드(5a)들로 유동하므로, 제2 고정자(4a)의 제2 권선 헤드(5a)들의 냉각이 실행되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제는 오일이고, 출력 샤프트(14)는 오일의 일부를 통과시키기 위한 하나 이상의 반경 방향 통로(24)를 포함하므로, 제1 전기 기계(2) 및/또는 제2 전기 기계(2a) 내에 배열된 다양한 베어링들 및/또는 구성 요소들의 윤활이 가능한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고정자(4)는 하우징(6)을 향하는 제1 고정자 상부 측면(22)을 포함하고, 제2 고정자(5)는 하우징(6)을 향하는 제2 고정자 상부 측면(22a)을 포함하고, 제1 고정자 상부 측면(22)은, 회전자 축(R)에 대해 평행하게 그리고 제1 고정자(4)의 축방향 길이에 걸쳐서는 물론, 고정자 원주에 걸쳐서도 분배되도록 연장되는 복수의 제1 고정자 채널들을 포함하고, 제1 고정자 채널들은 각각 반경 방향으로 관통되는 제1 유입 개구(23)들을 제1 고정자 상부 측면(22) 내에 포함하고, 제2 고정자 상부 측면(22a)은, 회전자 축(R)에 대해 평행하게 그리고 제2 고정자(4a)의 축방향 길이에 걸쳐서는 물론, 고정자 원주에 걸쳐서도 분배되도록 연장되는 복수의 제2 고정자 채널들을 포함하고, 제2 고정자 채널들은 각각 반경 방향으로 관통되는 제2 유입 개구(23a)들을 제2 고정자 상부 측면(22a) 내에 포함하고, 제2 냉각제 가닥(13)으로서 제1 냉각제 회로의 냉각제를 공급하기 위하여 적어도 하나의 분배기 채널이 더 제공되고, 분배기 채널은 하우징(6) 내에 배열되고, 제1 상부 냉각제 경로(25)로서의 제1 유입 개구(23)들 및 제2 상부 냉각제 경로(25a)로서의 제2 유입 개구(23a)들로 제2 냉각제 가닥(13)의 냉각제를 분배하기 위하여 하우징(6)을 통해 제1 유입 개구(23)들뿐만 아니라 제2 유입 개구(23a)들로도 연장되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제12항에 있어서, 제1 고정자(4)는 복수의 제1 그루브들 및 제1 웨브들을 포함하고, 제1 고정자 채널의 수는 제1 웨브의 수와 동일하고, 제2 고정자(4a)는 복수의 제2 그루브들 및 제2 웨브들을 포함하고, 제2 고정자 채널의 수는 제2 웨브의 수와 동일한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제12항 또는 제13항에 있어서, 제1 고정자(4)는 각각 축방향으로 단부측에 제1 권선 헤드(5)들을 포함하고, 제1 고정자 상부 측면(22) 내의 제1 고정자 채널들은 각각 제1 권선 헤드(5)들에 이르기까지 연장되고, 제1 권선 헤드(5)들을 향하여 개구들을 포함하므로, 제1 고정자 채널들을 통한 제1 냉각제의 관류 이후에 제1 냉각제가 제1 권선 헤드(5)들 상으로 유출 가능하고, 제2 고정자(4a)는 각각 축방향으로 단부측에 제2 권선 헤드(5a)들을 포함하고, 제2 고정자 상부 측면(22a) 내의 제2 고정자 채널들은 각각 제2 권선 헤드(5a)들에 이르기까지 연장되고, 제2 권선 헤드(5a)들을 향하여 개구들을 포함하므로, 제2 고정자 채널들을 통한 제1 냉각제의 관류 이후에 제1 냉각제가 제2 권선 헤드(5a)들 상으로 유출 가능한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고정자 채널들 및 제2 고정자 채널들은 표면적을 증가시키는 단면 형상을 가지므로, 더 많은 열 방출이 가능한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 공동 냉각제 가닥(11)으로부터 분리되거나, 제1 냉각제 가닥(12) 또는 제2 냉각제 가닥(13)으로부터 분리되는 제3 냉각제 가닥(26)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제16항에 있어서, 제3 냉각제 가닥(26)을 통한 냉각제가 하우징 및/또는 하우징 고정식 구성 요소들 내의 관통 개구(16)들 그리고 경우에 따라서는 또 다른 통로(24)들 및 관통 개구(16)들을 통해 제2 변속기 부품(10)에 공급됨으로써, 이러한 제2 변속기 부품은 별도로 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제16항 또는 제17항에 있어서, 제3 냉각제 가닥(26)의 냉각제가 냉각 과정 이후에 공동 냉각제 가닥(11)에 재공급되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량 또는 전기 구동 차량을 냉각하기 위한 냉각 어셈블리(1).
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 냉각 어셈블리(1)를 구비한 차량 냉각 어셈블리이며, 이 차량 냉각 어셈블리는 제2 냉각제를 포함하는 별도의 제2 냉각제 회로를 구비하고, 제2 냉각제 회로 내에는 적어도 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들이 배열되고, 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들은 제1 전기 기계(2) 및 제2 전기 기계(2a)를 구동하기 위해 형성되고, 제2 냉각제 회로 내에는 열 교환기(27)가 더 배열되고, 상기 열 교환기가 제2 냉각제 회로 내에서 적어도 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들 하류에 배열됨에 따라, 먼저 적어도 2개의 전력 전자 장치(29, 29a)들의 냉각이 실행되는, 차량 냉각 어셈블리.