电性轴向磁通机和具有电驱动器的车轴的制作方法

1.本发明涉及一种电性轴向磁通机(elektrische axialflussmaschine，又叫轴向磁通电机)，包括：定子；转子，带有转子轴和至少一个不可相对转动且不可移动地布置在转子轴上的盘形构造的第一转子体；以及用于冷却轴向磁通机的冷却装置。此外，本发明还涉及一种带有集成的电性轴向磁通机的所谓的电性车轴(elektrische achse)或者说电驱动车轴。


背景技术：

2.从de 10 2014 222 121 a1中已知了一种电性轴向磁通机，其具有带径向走向的槽的定子，且定子还具有在径向方向上彼此叠置的螺旋形走向的带式片层。定子在此在其内部具有通道状的空腔，用于引导用于冷却定子的冷却液。
3.此外，在ep 2 396 871 b1中描述了另一种轴向磁通机，其具有带冷却装置的定子。
4.本发明的任务是，提出一种带冷却装置的轴向磁通机，该冷却装置在由于最大允许的持续负荷引起的热输入方面被进一步优化。特别是应通过冷却装置的设计尽可能少地负面影响轴向磁通机的其他部件。


技术实现要素：

5.本发明的任务通过一种具有权利要求1的特征的电性轴向磁通机以及通过一种具有权利要求12的特征的用于机动车的可电驱动的车轴解决。
6.根据本发明的轴向磁通机包括：定子；转子，带有转子轴的和至少一个不可相对转动且不可移动地布置在转子轴上的盘形构造的第一转子体；以及用于冷却轴向磁通机的冷却装置。根据本发明，冷却装置包括用于接收冷却剂的第一冷却通道模块，其中，该冷却通道模块被构造为单独的构件且能够在背离定子的一侧轴向地紧邻转子体布置。由此提出了一种带有冷却装置的轴向磁通机，该冷却装置制造简单且可以被安装到轴向磁通机的现有结构空间中或者可以针对将要建造的轴向磁通机中的相应结构空间而设计。
7.首先对本发明所要求保护的主题的各个要素进行解释，随后对本发明主题的特别优选的设计方案进行描述。
8.电性轴向磁通机(afm)-比如机动车的被构造为轴向磁通机的电驱动机-中的磁通量，在定子和转子之间的气隙中轴向地指向轴向磁通机转子的旋转方向。存在不同类型的轴向磁通机。一种已知的类型是所谓的i型布置，其中转子被轴向地布置在定子旁边或两个定子之间。另一种已知的类型是所谓的h型布置，其中两个转子被布置在定子的相对的轴向侧。
9.电性轴向磁通机的定子具有带多个沿周向方向布置的定子绕组的定子体。定子体可以沿周向方向看一件式地或分段式地构造。定子体可以由具有多个层压电片的定子片组形成。替换地，定子体也可以由压制的软磁材料形成，如所谓的smc(软磁化合物)材料。
10.电机的可旋转支承的轴被称为转子轴，转子或转子体不可相对转动地与转子轴联接。
11.电性轴向磁通机的转子可以至少部分地被构造为片状转子。片状转子沿轴向方向分层地构造。在此，轴向磁通量必须克服堆叠的单个电片之间的粘合剂层或绝缘层，由此使磁路经历剪切(额外的气隙)并失去效率。替换地，轴向磁通机的转子也可以具有转子载体，其相应地构造有磁片和/或smc材料并且装备有被构造为永磁体的磁性元件。
12.本发明的有利设计方案在从属权利要求中说明。在从属权利要求中单独列举的特征可以以技术上合理的方式相互结合，并可以定义本发明的进一步实施方案。此外，权利要求中说明的特征在说明书中得到了更详细的定义和解释，其中介绍了本发明的进一步优选的实施方案。
13.根据本发明的一种有利的实施方案可以规定，冷却通道模块被构造为多件式的，且包括至少一个用于接收冷却剂的冷却通道元件和用于装配的底板，其中，冷却通道元件可以布置在底板上，且其中，带有冷却通道元件的底板可以布置在轴向地邻近转子体布置的壳体壁上。这种实施方案的优点特别是体现在模块化结构和简单的装配上。
14.根据本发明的进一步优选的改进方案也可以规定，冷却通道元件被构造为在周向上非闭合的环或弧，或以马蹄形或u形或类似的形状来构造，并在其面向底板的一侧在一端具有冷却剂流入开口并且在另一端具有冷却剂流出开口，并且底板具有与此相对应的通道开口。由此提供了一种设计简单且在转子冷却方面被优化的冷却装置。
15.此外，根据本发明的一种同样有利的实施方案可以规定，冷却通道元件被构造为扁平的环元件，其具有一轴向厚度，该轴向厚度在尺寸上小于其径向厚度。这种实施方案的有利效果在于可以在狭窄的结构空间上提供被优化的冷却表面。为此，冷却通道元件有利地具有一轴向厚度，该轴向厚度在尺寸上最大为径向厚度的一半。
16.此外，本发明也可以这样进一步改进，即底板和/或冷却元件被构造为，使得转子和冷却通道模块之间的轴向气隙的尺寸小于或等于3mm。特别是转子和冷却通道模块之间的轴向气隙的尺寸最小为1mm且最大为2mm。由此可以在持续运行中产生的最大热量的导出方面实现轴向磁通机的进一步改进的冷却。
17.在本发明的一种同样优选的实施变型中也可以规定，冷却通道模块被构造成一件式的，这又进一步使得冷却通道模块的制造及其装配变得容易。
18.优选冷却通道模块具有用于接收冷却剂的贮存室，其中，冷却通道模块在贮存室的始端具有冷却剂流入开口并且在贮存室的末端具有冷却剂流出开口。冷却通道模块在此被布置在轴向地邻近轴向磁通机的转子体布置的壳体壁的凹陷中，使得在凹陷之内的冷却剂流入开口和冷却剂流出开口与构造在凹陷中的冷却剂流入通道和冷却剂流出通道的开口相对应。有利的是，冷却通道模块在周向上或在其面向壳体的一侧具有定位器具，该定位器具与壳体或者说凹陷的相对应的定位器具配合，从而确保冷却剂模块在凹陷之内的一对一(eindeutige)定位和固定。由此可以实现的优点特别是电性轴向磁通机在轴向延伸上的减少的结构空间。
19.最后本发明也可以以有利的方式被实施为，使得冷却通道模块被联接在用于冷却机动车之内的其他部件的液体冷却回路上。特别是冷却通道模块被联接到用于冷却机动车之内的内燃机的液体冷却回路上。由此可以进一步减少针对轴向磁通机的冷却装置所需的
费用。
20.有利的是，轴向磁通机以h型布置来构造，具有：不可相对转动且不可移动地布置在转子轴上的盘形构造的第一转子体；不可相对转动且不可移动地布置在转子轴上的盘形构造的第二转子体；以及布置在两个转子体之间的轴向中心的定子。冷却装置在此包括用于接收冷却剂的第一冷却通道模块，其中，第一冷却通道模块被构造成单独的构件且可在背离定子的一侧轴向地紧邻第一转子体布置，冷却装置还包括用于接收冷却剂的第二冷却通道模块，其中，第二冷却通道模块类似于第一冷却通道模块被构造成单独的构件且可在背离定子的一侧轴向地紧邻第二转子体布置。由此能够提供一种在转子体的冷却性能方面进一步改善的h型布置的轴向磁通机。
21.此外，本发明的任务通过机动车的一种可电驱动的车轴解决，其具有集成的轴向磁通机，如根据本发明构造的轴向磁通机。
附图说明
22.下面参照附图更详细地解释本发明以及技术环境。需要指出的是，本发明不应受到所示实施例的限制。特别是，除非明确提出，也可以提取图中解释的事实的部分方面，并将其与本说明和/或附图中的另外的组成部分和认知相结合。特别要指出的是，这些附图且特别是图示的尺寸比例只是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象，因此必要时可以使用其他附图的解释作为补充。
23.其中：
24.图1在示意图中示出了根据本发明的轴向磁通机的部分轴向截面，该轴向磁通机被集成在机动车的车轴中，
25.图2示出了根据图1的轴向磁通机的细节部分截面的放大图，以及
26.图3示出了两部分构造的冷却通道模块，上部在分解图中示出且下部在透视图中示出。
具体实施方式
27.图1在示意图中示出了根据本发明的轴向磁通机1的部分轴向截面。所示的电性轴向磁通机1包括：轴向居中布置的定子2；转子3，带有转子轴30和在转子轴30上不可相对转动且不可移动地在一侧轴向地邻近定子2布置的盘形构造的第一转子体31；以及在转子轴30上不可相对转动且不可移动地布置在定子2的相对的轴向侧的盘形构造的第二转子体32。转子轴30在此被实施为空心轴，其中，在空心轴之内至少区域式地伸入一从动轴50，该从动轴经由齿部(从动轴的外齿部和转子轴30的相对应的内齿部)与转子轴30联接用于传递转矩。在所示的例子中，在所述一侧转子轴30被布置为经由滚动轴承w1可旋转地支承在壳体壁5中且在所述相对的轴向侧从动轴50被布置为经由另一滚动轴承w2支承在壳体壁5中。所示的轴向磁通机1还包括冷却装置4，其具有用于接收冷却剂的第一冷却通道模块41且具有第二冷却通道模块42，其中，每个冷却通道模块41、42被构造为单独的构件且能够分别在背离定子2的一侧轴向地紧邻各自的转子体31、32布置。优选冷却通道模块41、42分别被构造成多件式的(参见图3的上部)且包括至少一个用于接收冷却剂的冷却通道元件410、420和底板411、421。在此冷却通道元件410、420分别在其配属的底板411、421上被布置用于
装配在壳体的壳体壁5上，其中，底板411、421与冷却通道元件410可布置在轴向地邻近转子体31布置的壳体壁5上。
28.图2示出了根据图1的轴向磁通机12的细节部分截面的放大图。在图2的图示结合图3的图示中可较好地看到，冷却通道元件410、420分别被构造成在周向上非闭合的环，并且在其面向底板411、421的一侧在一端具有冷却剂流入开口410a、420a且在另一端具有冷却剂流出开口410b、420b，且底板411、421具有与此相对应的通道开口411a、411b。如在图2和3中所示，冷却通道元件410被构造为扁平的环元件，其具有一轴向厚度，该轴向厚度在尺寸上小于其径向厚度。
29.图3示出冷却通道模块41、42被构造为两部分的组件，其中，该组件在上部以分解图示出且在下部以透视图示出。
30.本发明不限于附图中所示的实施方式。因此前面的描述不被视为用于限制，而应被视为用于解释。随后的权利要求应被理解为，所提到的特征存在于本发明的至少一个实施方式中。这不排除其他特征的存在。如果权利要求和前面的说明书限定了“第一”和“第二”特征，那么，这种命名是为了区分两个同类的特征，而不设定等级顺序。
31.附图标记列表
32.1轴向磁通机
33.2定子
34.3转子
35.30转子轴
36.31第一转子体
37.32第二转子体
38.4冷却装置
39.41第一冷却通道模块
40.410冷却通道元件
41.410a冷却剂流入开口
42.410b冷却剂流出开口
43.411底板
44.42第二冷却通道模块
45.420冷却通道元件
46.420a冷却剂流入开口
47.420b冷却剂流出开口
48.421底板
49.w1滚动轴承
50.w2滚动轴承

技术特征：
1.一种电性的轴向磁通机(1)，包括：-定子(2)，-转子(3)，带有转子轴(30)和至少一个不可相对转动且不可移动地布置在所述转子轴(30)上的盘形构造的第一转子体(31)，以及-用于冷却所述轴向磁通机(1)的冷却装置(4)，其特征在于，所述冷却装置(4)包括用于接收冷却剂的第一冷却通道模块(41)，其中，所述冷却通道模块(41)被构造成单独的构件且能在背离所述定子(2)的一侧轴向地紧邻所述转子体(31)布置。2.根据权利要求1所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道模块(41)被构造成多件式的且包括至少一个用于接收冷却剂的冷却通道元件(410)和底板(411)，其中，所述冷却通道元件(410)能布置在所述底板(411)上且所述底板(411)连同所述冷却通道元件(410)能布置在轴向地邻近所述转子体(31)布置的壳体壁(5)上。3.根据权利要求2所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道元件(410)被构造为在周向上非闭合的环或弧，且在其面向所述底板(411)的一侧在一端具有冷却剂流入开口(410a)且在另一端具有冷却剂流出开口(410b)，并且所述底板(411)具有与此相对应的通道开口(411a、411b)。4.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道元件(410)被构造为扁平的环元件，所述冷却通道元件的轴向厚度在尺寸上小于其径向厚度。5.根据权利要求4所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道元件(410)的轴向厚度在尺寸上最大为所述径向厚度的一半。6.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述底板(411)和/或所述冷却元件(410)被构造为，使得转子(3)和冷却通道模块(41)之间的轴向气隙的尺寸小于或等于3mm，特别是转子(3)和冷却通道模块(41)之间的轴向气隙的尺寸最小为1mm且最大为2mm。7.根据前述权利要求1或4-6中任一项所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道模块(41)被构造为一件式的。8.根据权利要求7所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道模块(41)具有用于接收所述冷却剂的贮存室，其中，所述冷却通道模块(41)在所述贮存室的始端具有冷却剂流入开口(410a)且在所述贮存室的末端具有冷却剂
流出开口(410b)，且所述冷却通道模块(41)被布置在轴向地邻近所述轴向磁通机(1)的所述转子体(31)布置的壳体壁的凹陷中，使得所述凹陷之内的所述冷却剂流入开口(410a)和所述冷却剂流出开口(410b)与在所述凹陷中构造的冷却剂流入通道和冷却剂流出通道的开口相对应。9.根据权利要求8所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道模块(41)在周向上或在其面向壳体的一侧具有定位器具，所述定位器具与所述壳体或者说所述凹陷的相对应的定位器具配合，从而确保所述冷却剂模块(41)在所述凹陷之内的一对一定位和固定。10.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述冷却通道模块(41)被联接在用于冷却机动车之内的其他部件的液体冷却回路上，特别是被联接在用于冷却机动车之内的内燃机的液体冷却回路上。11.根据前述权利要求中任一项所述的轴向磁通机(1)，其特征在于，所述轴向磁通机(1)被构造成h型布置，具有不可相对转动且不可移动地布置在所述转子轴(30)上的盘形构造的第一转子体(31)和不可相对转动且不可移动地布置在所述转子轴(30)上的盘形构造的第二转子体(32)，其中，所述冷却装置(4)包括用于接收冷却剂的第一冷却通道模块(41)，其中，所述第一冷却通道模块(41)被构造成单独地构件且能在背离所述定子(2)的一侧轴向地紧邻所述第一转子体(31)布置，且其中，所述冷却装置(4)包括用于接收冷却剂的第二冷却通道模块(42)，其中，所述第二冷却通道模块(42)被构造成单独的构件且能在背离所述定子(2)的一侧轴向地紧邻所述第二转子体(31)布置。12.一种用于机动车的能电驱动的车轴，包括根据前述权利要求中任一项所述的电性的轴向磁通机(1)。

技术总结
本发明涉及一种电性的轴向磁通机(1)，包括定子(2)；转子(3)，带有转子轴(30)和至少一个不可相对转动且不可移动地布置在所述转子轴(30)上的盘形构造的第一转子体(31)；以及用于冷却所述轴向磁通机(1)的冷却装置(4)。根据本发明，所述冷却装置(4)包括用于接收冷却剂的第一冷却通道模块(41)，其中，冷却通道模块(41)被构造成单独的构件且能在背离定子(2)的一侧轴向地紧邻转子体(31)布置。一侧轴向地紧邻转子体(31)布置。一侧轴向地紧邻转子体(31)布置。


技术研发人员：雷 C
受保护的技术使用者：梅赛德斯－奔驰集团股份公司
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2023/8/24