ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ТАКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ
ELECTRICAL MACHINE AND VEHICLE WITH SUCH ELECTRICAL MACHINE

Изобретение относится электрической машине, к которой с целью охлаждения подается воздух, с корпусом, который содержит каналы охлаждения для охлаждающего воздуха. К тому же изобретение относится к транспортному средству с электрической машиной такого типа.
Уровень техники
В описании патента Германии DE 102008033959 B4 раскрыта электрическая машина с корпусом, которая содержит две торцевые поверхности, посредством которых корпус в осевом направлении связан с внутренней частью корпуса, при этом корпус содержит боковую поверхность, посредством которой корпус в радиальном направлении связан с внутренней частью корпуса, при этом шихтованный сердечник ротора содержит проходящие аксиально каналы охлаждения и проходящие радиально каналы охлаждения, при этом проходящие радиально каналы охлаждения шихтованного сердечника ротора открыты радиально наружу и проходят радиально вовнутрь по меньшей мере на такое же расстояние, что и проходящие аксиально каналы охлаждения, при этом шихтованный сердечник статора расположен на осевых ребрах, который электрически взаимодействует с шихтованным сердечником ротора, при этом шихтованный сердечник ротора содержит проходящие радиально каналы охлаждения, открытые радиально вовнутрь и радиально наружу, и сообщаются с проходящими радиально каналами охлаждения шихтованного сердечника ротора. Выложенная патентная заявка Германии DE 19546040 A1 раскрывает систему регулировки мощности электродвигателя, состоящую из пластины, на первой поверхности которой расположен по меньшей мере один электронный компонент, и вторая поверхность которой оснащена охлаждающими ребрами, вокруг которых может проходить поток воздуха, при этом охлаждающие ребра расположены таким образом, что образуется впускная ветвь, к которой подается поток воздуха, и две выпускные ветви, при этом выпускные ветви соединены с впускной ветвью и способны отклонять поток воздуха так, что поток воздуха циркулирует по касательной относительно пластины по Y-образной секции.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является улучшение и/или упрощение охлаждения электрической машины в соответствии с отличительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Эта цель достигается посредством электрической машины, к которой с целью охлаждения подается воздух, с корпусом, содержащим каналы охлаждения для охлаждающего воздуха, поскольку каналы распределения воздуха, которые выходят из общего канала подачи воздуха, выполнены в корпусе. Объемный поток охлаждающего воздуха подают в электрическую машину по общему каналу подачи воздуха. Охлаждающий воздух распределяется и проходит во внутреннюю часть корпуса по каналам распределения воздуха.
Предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что подача воздуха по каналу подачи воздуха происходит по поперечному сечению овальной формы. В результате доступное пространство конструкции можно использовать оптимально. Поперечное сечение подачи воздуха в данном случае по существу имеет форму эллипса, большая ось которого расположена по существу в радиальном направлении. Термин «радиально» относится к оси вращения ротора электрической машины. «Радиально» указывает на перпендикулярное направление относительно оси вращения ротора.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что канал подачи воздуха проходит по существу в направлении по окружности. Термин «направление по окружности» аналогично относится к оси вращения ротора. Канал подачи воздуха по существу выполнен в форме дуги окружности.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что каналы распределения воздуха проходят в камеры распределения воздуха. Охлаждающий воздух выходит из канала подачи воздуха в ряд камер распределения воздуха по каналам распределения воздуха. Каждая камера распределения воздуха преимущественно соединена с каналом распределения воздуха.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что камеры распределения воздуха утоплены во внутренней нижней поверхности чашеобразного корпуса. Камеры распределения воздуха могут быть получены начальным формообразованием, например посредством вставки стержней в приспособление для отливки.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что первая осевая торцевая поверхность ротора направлена к камерам распределения воздуха. Таким образом обеспечивают оптимальную подачу охлаждающего воздуха к ротору.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что вторая осевая торцевая поверхность ротора соединена с рабочим колесом вентилятора для совместного вращения. Рабочее колесо вентилятора преимущественно выполнено и расположено таким образом, что воздух, подаваемый через камеры распределения воздуха, проходит вдоль ротора от первой осевой торцевой поверхности ротора до второй осевой торцевой поверхности ротора.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что каналы удаления воздуха расположены в области рабочего колеса вентилятора. Охлаждающий воздух преимущественно удаляется посредством рабочего колеса вентилятора.
Другой предпочтительный вариант осуществления электрической машины, приведенный в качестве примера, отличается тем, что каналы удаления воздуха проходят радиально наружу. Таким образом обеспечивается преимущество, которое заключается в том, что охлаждающий воздух может выходить радиально наружу практически беспрепятственно.
Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, содержащему описанную выше электрическую машину. Транспортное средство, например, представляет собой автомобиль с электрическим приводом или автомобиль с гибридным приводом, в котором электрическую машину можно применять для приведения транспортного средства в движение.
Краткое описание графических материалов
Другие преимущества, признаки и детали изобретения вытекают из приведенного ниже описания, в котором со ссылками на графические материалы подробно описаны различные приведенные в качестве примера варианты осуществления, где:
на фиг.1 показано упрощенное изображение в перспективе транспортного средства с электрической машиной, к которой подается воздух с целью охлаждения;
на фиг.2 показано увеличенное повернутое изображение электрической машины, показанной на фиг.1;
на фиг.3 показано в перспективе изображение в разрезе электрической машины, показанной на фиг.2;
на фиг.4-6 показаны аналогичные изображения электрической машины, показанной на фиг.2, с различными устройствами подачи воздуха;
на фиг.7 показан увеличенный фрагмент по фиг.3, и
на фиг.8 показано изображение в перспективе корпуса электрической машины.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано в перспективе охлаждающее устройство 1 для охлаждения электрической машины 5 посредством охлаждающего воздуха. Охлаждающий воздух подается в электрическую машину 5 через отверстие 6 для впуска воздуха. Охлаждающий воздух нагревается в ходе работы электрической машины 5. Нагретый охлаждающий воздух выходит из электрической машины через отверстие 8 для выпуска воздуха.
Электрическая машина 5 преимущественно оснащена вращающимся рабочим колесом вентилятора, посредством которого охлаждающий воздух может втягиваться через отверстие 6 для впуска воздуха. Стрелкой 11 указано направление движения транспортного средства 22, оснащенного охлаждающим устройством 1. Относительный поток воздуха, подаваемый в форме воздушного потока 15 в отверстие 6 для впуска воздуха, указан другой стрелкой 12.
Воздушный поток 15 проходит через впускное отверстие 18 для воздуха, выполненное в или на части 20 кузова транспортного средства 22, в воздушный резервуар 24. Воздушный поток выходит из воздушного резервуара 24 через кожух 25 чистого воздуха и магистраль 26 охлаждающего воздуха в отверстие 8 для впуска воздуха электрической машины 5.
Рабочее колесо вентилятора электрической машины 5 представляет активный элемент потока и может использоваться в качестве альтернативы или в дополнение к относительному потоку 12 воздуха для создания средства воздушного охлаждения. Относительный поток 12 воздуха способствует созданию во впускном отверстии 18 для воздуха избыточного давления или динамического давления, воздействие которого передается в воздушный резервуар 24 и в кожух 25 чистого воздуха.
Магистраль 26 охлаждающего воздуха преимущественно выполнена из эластомера для уменьшения колебаний трансмиссии и относительных перемещений от кузова транспортного средства 22. Альтернативно магистраль 26 охлаждающего воздуха может содержать трубопровод, например изготовленный из соединения эластомера с волокнами, или гофрированную или гибкую трубу.
На фиг.2 и 3 видно, что электрическая машина 5 содержит корпус 40 с отверстием 6 для впуска воздуха и отверстием 8 для выпуска воздуха. Статор 41 и ротор 42 расположены в корпусе 40. Ротор 42 расположен радиально снаружи статора 41. Гаситель 44 крутильных колебаний и отсоединяющее устройство 45 расположены радиально в статоре 41. Отсоединяющее устройство 45 предназначено для приведения в действие отсоединительной муфты 46, которая также встроена в корпус 40 электрической машины 5.
В дополнение к средству воздушного охлаждения охлаждающее устройство 1 электрической машины 5 содержит средство 48 водяного охлаждения, которое, например, содержит водяную рубашку, которая расположена радиально в статоре 41. Средство водяного охлаждения содержит рабочее колесо 50 вентилятора, которое показано в приведенном в качестве примера варианте осуществления, соединенное с ротором 42 электрической машины 5 для совместного вращения.
На фиг.4-6 показано, как воздух, в частности относительный поток 12 воздуха, может быть подан в корпус 40 электрической машины 5 посредством различных устройств 61, 62, 63 подачи воздуха. Как и в приведенном в качестве примера варианте осуществления, показанном на фиг.1, стрелкой 11 в каждом случае указано направление движения. Стрелка 12 символизирует относительный поток воздуха. Устройства 61-63 подачи воздуха соединены с отверстием 6 для впуска воздуха на электрической машине 5 посредством гибких или жестких соединительных воздуховодов 65.
Устройство 61 подачи воздуха, показанное на фиг.4, представляет собой воронку, раскрытую в направлении относительного потока 12 воздуха. Устройство 61 подачи воздуха встроено, например, в кузов транспортного средства, оснащенного электрической машиной 5.
Устройство 62 подачи воздуха, показанное на фиг.5, выполнено в форме спойлера, посредством которого относительный поток 12 воздуха отклоняется приблизительно на 90 градусов. Устройство 62 подачи воздуха также преимущественно встроено в кузов транспортного средства.
Устройство 63 подачи воздуха, показанное на фиг.6, выполнено по существу в виде воронки и встроено в корпус 40 электрической машины 5. Устройство 63 подачи воздуха в данном случае может быть преимущественно выполнено с возможностью поворота. Таким образом обеспечивают преимущество, которое заключается в том, что устройство 63 подачи воздуха можно быстро и простым способом приспосабливать для различных установочных положений.
Если скорость транспортного средства и окружающего воздуха отличаются, воздушный поток, показанный стрелкой 12, приближающийся к транспортному средству, создается относительным потоком воздуха. Значительного влияния на массовый поток охлаждающего воздух можно достичь посредством использования указанного приближающегося воздушного потока. Такой эффект можно применять отдельно или в дополнении к другим активным элементам потока.
На фиг.7 и 8 видно, что охлаждающий воздух подается в корпус 40 по каналу 70 подачи воздуха. Канал 70 подачи воздуха имеет овальное поперечное сечение в отверстии 6 для впуска воздуха. Овальное поперечное сечение обеспечивает оптимальное использование существующего пространства конструкции.
Каналы 71 распределения воздуха проходят в осевом направлении от канала 70 подачи воздуха. Термин «аксиально» относится к оси вращения ротора. «Аксиально» указывает на направление, параллельное оси вращения ротора или в ее направлении.
На фиг.7 видно, что канал 71 распределения воздуха проходит в камеру 73 распределения воздуха. Камера 73 распределения воздуха утоплена в нижней поверхности 80 по существу чашеобразного корпуса 40.
На фиг.8 видно, что несколько камер 73-79 распределения воздуха утоплены в нижней поверхности 80 чашеобразного корпуса 40. Камеры 73-79 распределения воздуха по существу имеют одинаковый размер в радиальном направлении. Камеры 73-79 распределения воздуха имеют разные размеры в направлении по окружности. Камера 77 распределения воздуха имеет наибольший размер в направлении по окружности.
Первая осевая торцевая поверхность ротора 42 направлена к камерам 73-79 распределения воздуха. Вторая осевая торцевая поверхность ротора 42 направлена в сторону от камер 73-79 распределения воздуха. Рабочее колесо 50 вентилятора соединено со второй осевой торцевой поверхностью ротора 42 для совместного вращения.
В области рабочего колеса 50 вентилятора корпус 40 содержит каналы 81-86 удаления воздуха, которые проходят по существу радиально наружу через корпус 40. Воздух, нагретый в ходе работы электрической машины 5, удаляется по каналам 81-86 удаления воздуха.