驱动电机的冷却单元

摘要

本发明涉及一种驱动电机的冷却单元，包括：固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的流动横截面并彼此连接。

权利要求

1.一种驱动电机的冷却单元，包括：

电机壳体，其以环形形状形成并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述电机壳体包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的流动横截面并彼此连接，其中，电机壳体包括固定构件，所述固定构件以环形形状形成并安装在电机壳体的内壁表面上从而固定驱动电机的定子铁芯，所述流动路径、冷却介质入口以及冷却介质出口在固定构件处形成。

2.根据权利要求1所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径和第二路径具有不同的长度，第一路径的长度比第二路径的长度更长。

3.根据权利要求2所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径的流动横截面比第二路径的流动横截面更大。

4.根据权利要求3所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径和第二路径允许相同流量的冷却介质流动。

5.一种驱动电机的冷却单元，包括：

固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的长度，连接至流动路径的多个通孔沿着固定构件的外周向方向在固定构件的外周表面中形成，帽塞安装在通孔中，所述帽塞以不同的深度插入至通孔中从而各自对应于第一路径和第二路径。

6.根据权利要求5所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径和第二路径具有相同的流动横截面并彼此连接。

7.根据权利要求6所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径的长度比第二路径的长度更长。

8.根据权利要求7所述的驱动电机的冷却单元，其中：对应于第一路径的所述帽塞的插入深度比对应于第二路径的帽塞的插入深度更浅。

9.一种驱动电机的冷却单元，包括：

固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的长度，连接至流动路径的多个通孔沿着固定构件的外周向方向在固定构件的外周表面中形成，帽塞安装在通孔中，所述帽塞以不同的深度插入至通孔中从而各自对应于第一路径和第二路径，帽塞的插入深度通过致动器而改变。

10.根据权利要求9所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径和第二路径具有相同的流动横截面并彼此连接。

11.根据权利要求10所述的驱动电机的冷却单元，其中：第一路径的长度比第二路径的长度更长。

12.根据权利要求11所述的驱动电机的冷却单元，其中：对应于第二路径的所述帽塞的插入深度比对应于第一路径的帽塞的插入深度更深。

13.根据权利要求12所述的驱动电机的冷却单元，其中：所述致动器包括连接至对应于第二路径的帽塞的操作汽缸。

说明书

驱动电机的冷却单元

[0001] 与相关申请的交叉引用

[0002] 本申请根据35U.S.C.§119(a)要求2016年4月18日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请第10-2016-0047095号的优先权权益，并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种用于车辆的驱动电机，更特别地，涉及一种驱动电机的冷却单元，其能够冷却固定在壳体之内的驱动电机的定子铁芯。

背景技术

[0004] 通常，称作环境友好车辆的电动车辆或混合动力车辆可以通过电动电机(在下文中称为“驱动电机”)获得由电池的电力产生的转矩而得到驱动。

[0005] 上述驱动电机包括定子铁芯。定子铁芯固定在壳体之内，转子与驱动电机的电机轴整体地安装。

[0006] 同时，大量的热量由于驱动电机中的定子铁芯中产生的涡流而产生，有必要进行冷却从而防止由于热量造成的损害并持续地确保稳定的可操作性。

[0007] 特别地，驱动电机的冷却(例如永磁体同步电机(PMSM))在电机的效率和铁芯组件(永磁体、缠绕线圈等等)的防护方面起到非常重要的作用。在驱动电机中，当永磁体的温度变成预定水平或者更高水平的时候，产生永磁体退磁，从而磁力的强度变弱，这对电机的效率具有相当不利的影响。

[0008] 对于冷却驱动电机，已主要使用用油的油冷却方案和用冷却剂的水冷却方案。在它们之中，将通过实施例描述基于水冷却方案的驱动电机的冷却单元。在基于水冷却方案的驱动电机的冷却单元中，用于冷却定子铁芯同时将定子铁芯固定至壳体的支撑环安装在壳体与定子铁芯之间。

[0009] 在相关技术中，支撑环包括沿着环方向(周向方向)形成在其中的冷却剂流动路径从而允许冷却剂流动。另外支撑环包括冷却剂入口和冷却剂出口，该冷却剂入口形成为将冷却剂注入冷却流动路径中，该冷却剂出口形成为将冷却剂从冷却剂流动路径中排出。这里，经过冷却剂入口注入的冷却剂可以沿着冷却剂流动路径从冷却剂入口流动至两侧，并经过冷却剂出口而排出。

[0010] 因此，支撑环的冷却剂流动路径可以包括第一路径和第二路径，该第一路径使冷却剂入口和冷却剂出口在一侧彼此连接，该第二路径使冷却剂入口和冷却剂出口在另一侧彼此连接。这里，冷却剂流动路径可以包括横截面面积彼此相同而长度彼此不同的第一路径和第二路径。

[0011] 因此，在根据相关技术的支撑环的冷却剂流动路径中，第一路径和第二路径的流动横截面面积彼此相同而第一路径和第二路径的长度彼此不同，从而更大的流量可以引入至第一路径和第二路径中具有较短长度的路径中。

[0012] 因此，在相关技术中，在支撑环的冷却剂路径中发生沿着第一路径和第二路径流动的冷却剂的流量的不平衡，其可以导致驱动电机的冷却不平衡。

[0013] 公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0014] 本发明提供一种驱动电机的冷却单元，其具有减小沿着支撑环的冷却剂流动路径的冷却剂的流量不平衡的优点。

[0015] 本发明的示例性实施方案提供驱动电机的冷却单元，包括：固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的流动横截面并彼此连接。

[0016] 第一路径和第二路径可以具有不同的长度，第一路径的长度可以比第二路径的长度更长。

[0017] 第一路径的流动横截面可以比第二路径的流动横截面更大。

[0018] 第一路径和第二路径可以允许相同流量的冷却介质流动。

[0019] 本发明的另一个示例性实施方案提供驱动电机的冷却单元，包括：固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的长度，连接至流动路径的多个通孔沿着固定构件的外周向方向在固定构件的外周表面中形成，帽塞安装在通孔中，所述帽塞以不同的深度插入至通孔中从而各自对应于第一路径和第二路径。

[0020] 第一路径和第二路径可以具有相同的流动横截面并彼此连接。

[0021] 第一路径的长度可以比第二路径的长度更长。

[0022] 对应于第一路径的所述帽塞的插入深度可以比对应于第二路径的帽塞的插入深度更浅。

[0023] 本发明的又一个示例性实施方案提供驱动电机的冷却单元，包括：固定构件，其安装在电机壳体的内壁表面上并构造为固定驱动电机的定子铁芯，其中，所述固定构件具有环形形状，所述固定构件包括形成在其中以允许冷却介质流动的流动路径，并包括形成为连接至流动路径的冷却介质入口和冷却介质出口，所述流动路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径使冷却介质入口和冷却介质出口在一侧彼此连接，所述第二路径使冷却介质入口和冷却介质出口在另一侧彼此连接，第一路径和第二路径具有不同的长度，连接至流动路径的多个通孔沿着固定构件的外周向方向在固定构件的外周表面中形成，帽塞安装在通孔中，所述帽塞以不同的深度插入至通孔中从而各自对应于第一路径和第二路径，帽塞的插入深度通过致动器而改变。

[0024] 第一路径和第二路径可以具有相同的流动横截面并彼此连接。

[0025] 第一路径的长度可以比第二路径的长度更长。

[0026] 对应于第二路径的所述帽塞的插入深度可以比对应于第一路径的帽塞的插入深度更深。

[0027] 所述致动器可以包括连接至对应于第二路径的帽塞的操作汽缸。

附图说明

[0028] 将提供附图的简要说明从而更充分地理解用在本发明的详细描述中的附图。

[0029] 图1为示意性地显示根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元的横截面图。

[0030] 图2为显示根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的立体图。

[0031] 图3为显示根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的横截面图。

[0032] 图4为显示根据本发明的另一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的横截面图。

[0033] 图5为显示根据本发明的又一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的横截面图。

具体实施方式

[0034] 应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

[0035] 本文所使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的并且不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。”在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括(comprise)”和变化形式例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“施动的人或物”(“-er”)、“做特定事情的人或物”(“-or”)和“模块”表示用于处理至少一个功能或者操作的单元，并可以通过硬件组件或软件组件以及它们的组合而实现。

[0036] 此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光碟(CD)-ROMS、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布方式存储和执行。

[0037] 下文将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

[0038] 图1为示意性地显示根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元的横截面图。

[0039] 参考图1，本发明的示例性实施方案可以用于在电动车辆或混合动力车辆中所使用的驱动电机3。驱动电机3可以包括永磁体同步电机(PMSM)或绕线转子同步电机(WRSM)。

[0040] 驱动电机3包括定子铁芯10和转子铁芯30，该定子铁芯10固定于电机壳体(在下文中为了方便称为“壳体”)1之内并产生磁通量，该转子铁芯30设置为与定子铁芯10具有预定间隔并绕着旋转轴20(其为驱动轴)旋转。例如，驱动电机3可以在内转子类型同步电机中使用，在该内转子类型同步电机中转子铁芯30设置在定子铁芯10内部。

[0041] 如上所述的根据本发明的示例性实施方案的驱动电机3的冷却单元100具有这样的结构，在该结构中驱动电机3的定子铁芯10固定于壳体1之内，且定子铁芯10可以由冷却介质(例如冷却剂)冷却。

[0042] 在本发明的示例性实施方案中，设置驱动电机3的冷却单元100，该冷却单元100可以减少冷却介质流量的不平衡并进一步提高用于驱动电机3的定子铁芯10的冷却性能。

[0043] 出于该目的，根据本发明示例性实施方案的驱动电机3的冷却单元100包括固定构件50，该固定构件50安装于壳体1与定子铁芯10之间。

[0044] 图2为显示根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的立体图，图3为图2的横截面图。

[0045] 参考图1至图3，在本发明的示例性实施方案中，在水冷却方案中，固定构件50的目的为通过冷却剂(冷却剂为冷却介质)来冷却定子铁芯10中所产生的热量，同时在壳体1中支撑并固定驱动电机3的定子铁芯10。

[0046] 固定构件50设置为支撑环并安装在壳体1与定子铁芯10之间，该支撑环的整体形状为环形形状。固定构件50可以由热膨胀系数与定子铁芯10相似的不锈钢材料形成。

[0047] 在本发明的示例性实施方案中，固定构件50包括冷却剂流动路径61使得冷却剂(冷却剂为冷却介质)在环方向(周向方向)中流动从而冷却定子铁芯10。冷却剂流动路径61可以在固定构件50之内与固定构件50整体形成。

[0048] 固定构件50优选地通过型芯型低压铸造制造而成，冷却剂流动路径61在固定构件50之内与固定构件50整体形成。换言之，冷却剂流动路径61可以通过低压铸造模制固定构件50的环状本体而在固定构件50的环状本体之内形成为环形内部空间。

[0049] 另外，连接至冷却剂流动路径61的多个通孔71沿着固定构件50的外周向方向在固定构件50的外周表面中形成。通孔71沿着周向方向在固定构件50的外周表面中形成以便彼此以预定间隔隔开。

[0050] 通孔71可以形成为用于形成在固定构件50之内的冷却剂流动路径61的型芯孔。用于将冷却剂注入至冷却剂流动路径61的冷却介质入口73形成在任一个通孔71中。另外，用于将冷却剂从冷却剂流动路径61中排出的冷却介质出口75形成在另一个通孔71中。

[0051] 用于堵住通孔71的帽塞77安装在通孔71中的除了在其中安装冷却介质入口73和冷却介质出口75之外的通孔中。帽塞77塞住通孔71同时以压配合的方式插入通孔71中。

[0052] 同时，在本发明的示例性实施方案中，由于冷却剂流动的冷却剂流动路径61沿着固定构件50的周向方向(或环方向)形成，因此冷却剂流动路径61包括彼此连接的第一路径81和第二路径82。第一路径81和第二路径82沿着固定构件50的周向方向划分并彼此连接，由此可以形成上述的冷却剂流动路径61。

[0053] 第一路径81使冷却介质入口73和冷却介质出口75基于固定构件50的周向方向在一侧彼此连接，第二路径82使冷却介质入口73和冷却介质出口75基于固定构件50的周向方向在另一侧彼此连接。

[0054] 冷却剂流动路径61的第一路径81和第二路径82设置为具有不同的长度。例如，第一路径81的长度可以比第二路径82的长度相对更长。

[0055] 在本发明的示例性实施方案中，第一路径81和第二路径82具有不同的流动横截面并彼此连接。例如，第一路径81的流动横截面比第二路径82的流动横截面更大。

[0056] 因此，在如上所述构造的根据本发明的示例性实施方案的驱动电机的冷却单元100中，固定构件50安装在壳体1与定子铁芯10之间，冷却剂流动的冷却剂流动路径61形成在固定构件50中，由此可以使得冷却剂流动至冷却剂流动路径61并通过冷却剂冷却在定子铁芯10中产生的热量。

[0057] 在本发明的示例性实施方案中，通过固定构件50的冷却介质入口73注入的冷却剂可以沿着冷却剂流动路径61的第一路径81和第二路径82在两个方向中流动，并通过冷却介质出口75排出。

[0058] 另外，在本发明的示例性实施方案中，由于第一路径81的长度比第二路径82的长度更长且第一路径81的流动横截面比第二流动路径82的横截面更大，因此第一路径81和第二路径82可以允许相同流量的冷却介质流动。

[0059] 换言之，由于长度比第一路径81的长度相对更短的第二路径82的流动横截面比第一路径81的流动横截面更小，因此第二路径82中的冷却剂的流速与第一路径81中的冷却剂的流速相比增大。另外，由于长度比第二路径82的长度相对更长的第一路径81的流动横截面比第二路径82的流动横截面更大，因此第一路径81中的冷却剂的流速与第二路径82中的冷却剂的流速相比减小。

[0060] 因此，在根据本发明的示例性实施方案中沿着冷却剂流动路径61的第一路径81和第二路径82流动的冷却剂的流量的不平衡与相关技术(在相关技术中第一路径和第二路径的流动横截面彼此相同，而第一路径和第二路径的长度彼此不同)相比减小。因此，驱动电机3的定子铁芯10的冷却性能可以得到提高。

[0061] 图4为显示根据本发明的另一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的横截面图。

[0062] 参考图4，根据本发明的另一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元可以包括固定构件150，该固定构件150具有冷却剂流动路径161，该冷却剂流动路径161的第一路径181和第二路径182的流动横截面彼此相同且第一路径181的长度比第二路径182的长度相对更长。

[0063] 另外，根据本发明的另一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元可以包括帽塞177，所述帽塞177以不同的插入长度安装在固定构件150的通孔171中从而各自对应于第一路径181和第二路径182。

[0064] 在此，第一路径181中的帽塞177插入至通孔171中，其插入深度比第二路径182中的帽塞177的插入深度更浅。另外，第二路径182中的帽塞177插入至通孔171中，其插入深度比第一路径181中的帽塞177的插入深度更深。

[0065] 因此，在本发明的另一个示例性实施方案中，由于长度比第一路径181的长度相对更短的第二路径182中的帽塞177插入至通孔171中，其插入深度比第一路径181中的帽塞177的插入深度更深，因此第二路径182中的冷却剂的流速与第一路径181中的冷却剂的流速相比增大。

[0066] 另外，在本发明的另一个示例性实施方案中，由于长度比第二路径182的长度相对更长的第一路径181中的帽塞177插入至通孔171中，其插入深度比第二路径182中的帽塞177的插入深度更浅，因此第一路径181中的冷却剂的流速与第二路径182中的冷却剂的流速相比减小。

[0067] 因此，在本发明的另一个示例性实施方案中，各自对应于冷却剂流动路径161的第一路径181和第二路径182的帽塞177的插入深度设定为彼此不同，由此减小沿着第一路径181和第二经182流动的冷却剂的流量的不平衡。因此，可以提高驱动电机的定子铁芯的冷却性能。

[0068] 图5为显示根据本发明的又一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元中使用的固定构件的横截面图。

[0069] 参考图5，根据本发明的又一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元可以包括固定构件250，该固定构件250具有冷却剂流动路径261，该冷却剂流动路径261的第一路径281和第二路径282的流动横截面彼此相同且第一路径281的长度比第二路径282的长度相对更长，与上述根据本发明的另一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元相似。

[0070] 另外，根据本发明的又一个示例性实施方案的驱动电机的冷却单元可以包括帽塞277，所述帽塞177以不同的插入长度安装在固定构件250的通孔271中从而各自对应于第一路径281和第二路径282。

[0071] 在本发明的又一个示例性实施方案中，各自对应于第一路径281和第二路径282的帽塞277的插入深度可以通过致动器290而不同。

[0072] 例如，第二路径282中的帽塞277通过致动器290而插入至通孔271中，其插入深度比第一路径281中的帽塞277的插入深度更深。

[0073] 在此，第一路径281中的帽塞277插入至通孔271中，其插入深度比第二路径282中的帽塞277的插入深度浅例如通孔271的厚度。

[0074] 如上所述的致动器290可以包括例如操作汽缸291，所述操作汽缸291安装为连接至对应于第二路径282的帽塞277且在相关技术中为众所周知的。

[0075] 因此，由于长度比第一路径281的长度相对更短的第二路径282中的帽塞277通过致动器290而插入至通孔271中，其插入深度比第一路径281中的帽塞277的插入深度更深，因此第二路径282中的冷却剂的流速与第一路径281中的冷却剂的流速相比增大。

[0076] 另外，由于长度比第二路径282的长度相对更长的第一路径281中的帽塞277插入至通孔271中，其插入深度比第二路径282中的帽塞277的插入深度更浅，因此第一路径281中的冷却剂的流速与第二路径282中的冷却剂的流速相比减小。

[0077] 因此，在本发明的又一个示例性实施方案中，各自对应于冷却剂流动路径261的第一路径281和第二路径282的帽塞277的插入深度通过致动器290而设定为彼此不同，由此减小沿着冷却剂流动部分261的第一路径281和第二路径282流动的冷却剂的流量的不平衡。因此，可以提高驱动电机的定子铁芯的冷却性能。

[0078] 虽然参考目前被视为是实际的示例性实施方案描述本发明，应理解本发明并不限于所描述的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。