本發明涉及一種帶有定子并帶有轉子的電機，其中，定子具有帶有至少一個在端側的繞組頭的繞組。轉子具有至少一個至少部分螺旋狀延伸的冷卻通道，冷卻通道軸向地朝該繞組頭的方向敞開，從而冷卻劑在轉子旋轉時從冷卻通道和轉子朝該繞組頭的方向輸送。本發明還涉及一種帶有這樣電機作為牽引驅動器的車輛驅動系。

背景技術：

由DE 10 2011 079 165 A1公知了這種電機。由DE 11 2010 005 824 T5公知了另一種帶有液體冷卻的轉子的電機，其中，在那里，在轉子中沒有設置螺旋狀地延伸的冷卻通道。在公知的電機中的缺點是，來自冷卻通道的冷卻劑到達定子或定子的繞組頭，從而冷卻劑也可以輕松地到達轉子與定子之間的氣隙中。到達氣隙中的冷卻劑引起轉子與定子之間的剪切力，其將制動力矩產生到轉子上并且由此降低電機的效率。

技術實現要素：

因此，本發明的任務是提供一種電機，其中，較少的或沒有冷卻劑可以從轉子到達轉子與定子之間的氣隙中。

該任務利用帶有權利要求1的特征的電機解決。其優選的實施方式能從從屬權利要求得出。

相應地提出了一種帶有定子并帶有轉子的電機，其中，定子具有帶有至少一個端側的繞組頭的電繞組，并且其中，轉子具有至少一個至少部分螺旋狀延伸的冷卻通道。該冷卻通道至少軸向地朝該繞組頭的方向敞開，從而冷卻劑在轉子旋轉時從冷卻通道和轉子朝該繞組頭的方向輸送。

在此設置的是，轉子和至少一個冷卻通道按如下方式實施，即，在轉子旋轉時，冷卻劑從冷卻通道和轉子沿軸向超越(jenseits)該繞組頭地拋出。

冷卻通道尤其是按如下方式實施，即，在電機的常見的運行轉速下或者在電機的近似的額定轉速的情況下的拋出作用是該情況。通過冷卻通道的拋出作用，因此不再將冷卻劑向繞組頭拋出，由此，較少的直至沒有冷卻劑到達轉子與定子之間的氣隙中。取而代之的是，冷卻劑超越繞組頭地拋出。冷卻通道可以完全在軸向上沿著轉子螺旋狀地實施，或者其還可以取而代之地僅區段性地螺旋狀地實施。冷卻通道可以在其長度上完全地或區段性地沿徑向方向封閉?；蛘呃鋮s通道可以徑向地在其整個長度上沿徑向方向敞開。冷卻通道尤其是可以螺旋狀地圍繞轉子的旋轉軸線延伸。尤其是，轉子的軸向延伸尺寸小于定子的軸向延伸尺寸。因而，定子的一個或多個繞組頭軸向地凸出超過轉子。

本發明特別適用于使用在快速轉動的電機中。冷卻通道的導程尤其是按如下方式(根據特性)實施，即，使冷卻劑在電機運行時常見的轉動方向的情況下穿過冷卻通道朝冷卻通道的軸向開口的方向輸送。

在優選的改進方案中，冷卻通道的螺旋狀延伸的部分的導程沿軸向朝繞組頭的方向增加。因此，冷卻通道的導程朝轉子的端側的方向增加。處在冷卻通道中的冷卻劑由此朝繞組頭的方向或者轉子的端側的端部的方向加速，并且因此特別有效地在離開冷卻通道后超越繞組頭地拋出。導程例如可以線性地或指數性地增加。

在改進方案中，轉子具有內部部件，在其徑向內壁上布置有冷卻通道。冷卻通道在此通過內部部件中的徑向向內敞開的槽構造。內部部件尤其可以是鍋狀的內部部件。其尤其是可以由疊片組成，并且/或者其尤其可以是深沖部件。通過這些措施，冷卻通道可以特別簡單并且成本低廉地引入到轉子中。優選地，轉子具有疊片組，其徑向在外地牢固地布置在內部部件上。由此可以特別成本低廉地制造轉子。

內部部件(在其徑向內壁上布置有冷卻通道)的核心思想是，通過在轉子旋轉時產生的離心力，冷卻劑被壓入到冷卻通道中。冷卻通道具有一定的導程，其將冷卻劑朝冷卻通道的處在轉子的軸向端側上的端部的方向輸送。在此，熱量從轉子導出。通過朝繞組頭或冷卻通道的端側的端部的方向提高冷卻通道的導程，冷卻劑離開轉子的軸向的排出速度提升。因此，冷卻劑可以特別遠地從繞組頭拋離。通過冷卻通道深度的提高，冷卻通道中的冷卻劑的速度可以提升，這同樣導致冷卻劑離開轉子的排出速度提升，并且因此引起在從冷卻通道排出時的拋出作用的改進以及轉子中的冷卻效率的提高。為此的背景是，通過冷卻通道深度的提高導致對冷卻通道中的冷卻劑的旋轉壓力的提高，其最終導致冷卻通道中的冷卻劑的速度的提升。

在改進方案中，電機具有傳動級，其設置在內部部件的徑向內部。電機此外還具有從動軸，電機的轉矩能在從動軸上截取。傳動級在此按如下方式實施，即，傳動級將轉子的旋轉速度轉換為從動軸的另外的旋轉速度。傳動級在此可以將轉子的旋轉速度以加速方式轉換，即，使從動軸的旋轉速度比轉子的旋轉速度更快，或者以減速方式轉換，即，使從動軸的旋轉速度比轉子的旋轉速度更小。由此可以提供帶有集成的傳動級的特別緊湊的電機。

在此優選的是，傳動級構造為行星級。該行星級尤其是由齒圈、一個或多個行星齒輪和太陽輪組成，它們以已知的方式彼此咬合。內部部件在此可以至少抗相對轉動地與行星級的齒圈連接，或者本身形成齒圈。從動軸則可以與行星級的行星架或太陽輪至少抗相對轉動地連接。從動軸尤其是與傳動級的行星架抗相對轉動地連接。通過實施為行星級的傳動級，可以以特別緊湊的方式獲得的高傳動比。在此優選的是，冷卻劑同時用于潤滑傳動級。因此，冷卻劑具有如下任務，即，冷卻轉子并潤滑傳動級。因此，冷卻劑尤其是油或潤滑油，尤其是變速器油。

在轉子的改進方案中，轉子經由內部部件和在徑向上布置在內部部件內的第一軸承可轉動地支承。作用到轉子上的徑向力因此經由內部部件和布置在內部部件中的第一軸承支撐，例如支撐到電機的從動軸上。備選地或附加地，轉子可以經由內部部件和在徑向上布置在內部部件外部的第二軸承可轉動地支承。因此，作用到轉子上的徑向力經由內部部件和在徑向上布置在內部部件外的第二軸承支撐，優選支撐到電機的殼體上。假如設置兩個軸承，那么因此，轉子可以可轉動地支撐在從動軸以及電機的殼體上。優選地，轉子的支承僅借助布置在轉子的內部部件上的一個或多個軸承進行。

優選地，第一軸承實施為固定軸承，并且因此支撐轉子的徑向力和軸向力。第二軸承則實施為浮動軸承，并且因此僅支撐轉子的徑向力。這具有以下優點，即，轉子的熱膨脹不引起定子相對于轉子的明顯的位置改變。

可以設置的是，通向冷卻通道的冷卻劑入口在轉子的第一端側的區域中，其中，該端側與轉子的在其上冷卻通道朝繞組頭敞開的那一端側對置。因此，冷卻劑通過冷卻通道近似在轉子的整個軸向長度上輸送。因此，通過冷卻通道產生的冷卻作用是特別良好的。

所描述的電機特別適用于推進車輛，例如載客汽車或貨車，即，適用于作為車輛的牽引驅動器。本發明因此還涉及一種帶有作為牽引驅動器的如上述那樣實施的電機的驅動系。

附圖說明

以下借助其他示例闡述本發明，由這些示例能得出本發明的其他優選的實施方式。在附圖中：

圖1示意性地示出穿過電機的縱剖面圖；

圖2示意性地示出轉子的冷卻通道的展開的型面；

圖3示意性地示出車輛驅動系中的電機的縱剖面圖。

相同的或至少功能相同的構件或元件在圖中設有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1示出穿過電機1的縱剖面。電機1具有定子3和轉子2。轉子2與電機1的從動軸6牢固地連接。轉子2和從動軸6經由軸承7、7’能轉動地支承在電機1的殼體8中。定子3與殼體8牢固地連接。定子3具有電導體、例如銅線的多個電繞組，并且定子3在每個軸向端側上具有繞組頭4、4’。轉子2布置在定子3的徑向內部，因而電機1是內動子機。

轉子2具有液體冷卻部，其至少具有處在轉子2中的冷卻通道5。液體冷卻部設置的是，冷卻劑從從動軸6出發徑向朝轉子2的方向導入到冷卻通道5中。冷卻劑通過流動通道5沿著轉子2的徑向內側朝轉子2的軸向端側流動，即，朝定子3的繞組頭4、4’的方向流動。

如在圖1的左側所示出的那樣，在此可以存在的是，冷卻劑從轉子2到達定子3的其中一個繞組頭4、4’上。在此，冷卻劑可以從繞組頭4、4’彈回并且到達定子3與轉子2之間的氣隙中，在那里引起轉子2與定子3之間的剪切力。由此，在轉子2與定子3之間產生制動力矩并且降低了電機1的效率。

因此設置的是，冷卻通道5至少部分地沿軸向方向螺旋狀地延伸。冷卻通道5因此形成圍繞轉子2的旋轉軸線X的螺旋。冷卻通道5軸向地朝定子的其中一個繞組頭4、4’的方向敞開，從而冷卻劑在轉子2旋轉時從冷卻通道5朝該繞組頭4、4’的方向輸送。這按如下方式進行，即，冷卻劑沿軸向超越該繞組頭4、4’地被拋出。冷卻通道5與之相應地實施。這在圖1的右側象征性地示出。通過在轉子2旋轉時的離心力，處在轉子2的徑向內部的冷卻劑被壓到冷卻通道5中，即，旋轉壓力作用到冷卻通道5中的冷卻劑上。通過冷卻通道5的螺旋形狀和軸向開口，冷卻劑于是在轉子2旋轉時得到軸向方向分量，并且在從冷卻通道5或轉子2出來時軸向地從轉子2被拋離。冷卻通道5的導程相應地尤其是具有如下特性(Vorzeichen)，從而使冷卻劑在電機1運行時常見的轉動方向的情況下通過冷卻通道5朝冷卻通道5的軸向開口的方向輸送。

設置的是，該軸向方向分量足夠用來尤其是在電機1的常規的運行轉速下將冷卻劑的大部分超越相應的繞組頭4、4’地拋出。由此，沒有冷卻劑或至少明顯更少的冷卻劑到達轉子2與定子3之間的氣隙中。要注意的是，轉子2具有比定子3更小的軸向延伸尺寸。因此，定子3的一個或多個繞組頭4、4’從定子3起沿軸向方向凸出超過轉子2。

如在圖1中所示的那樣，冷卻通道5為此可以在轉子2的徑向內壁上實施為槽。槽例如在其整個長度上徑向向內敞開，并且在軸向上通入到轉子2的端側。備選于此，槽可以至少區段性地徑向向內封閉。冷卻通道5在此可以單線或多線地沿著轉子2的徑向內壁延伸。冷卻通道5的導程沿軸向朝繞組頭4、4’或轉子2的相應端側的方向增加。因此，導程隨著與轉子2的端側逐漸接近而增大，冷卻劑從該端側離開冷卻通道5(冷卻劑出口10)。

根據圖1，冷卻劑入口9可以設置在轉子2的軸向的中間區域中。在此，轉子2尤其是可以在冷卻劑入口9的每個軸向側上具有至少一個冷卻通道5，其使冷卻劑從中間區域或冷卻劑入口9出發朝轉子2的相應處在該側的端側的方向輸送。因而，這兩個冷卻通道5引起沿相反方向的輸送作用，即，每個朝轉子2的處在相應的軸向側的端側輸送。備選地可以設置的是，冷卻劑入口9設置在轉子2的軸向端側的區域中，該軸向端側與轉子2的冷卻劑從那里離開冷卻通道5的那個端側對置。因此，冷卻通道5按如下方式實施，即，使冷卻劑輸送到轉子2的對置的軸向端側上，并且從那里拋離轉子2。

圖2示出了轉子2的展開的徑向內側，轉子帶有處在其上的冷卻通道5。在此，其可以是圖1的冷卻通道5。冷卻通道5僅象征性地示出為線。根據圖2，冷卻通道5的導程沿軸向方向從冷卻劑入口9出發朝冷卻劑出口10增加，也就是朝相應的繞組頭或冷卻通道5的端側的端部的方向增加。冷卻劑入口9在此設置在轉子2的第一軸向端側的周圍(在圖2中在右側)，其中，冷卻劑出口10設置在轉子2的對置的第二端側上。由此實現的是，冷卻劑在被拋離轉子2之前幾乎穿流過轉子2的整個軸向長度。冷卻劑入口9例如可以實施為電機1的從動軸6中的開口，冷卻劑通過該開口穿過從動軸6能引導或引導至轉子2上。

圖3示出穿過車輛驅動系中的電機1的縱剖面圖。電機1在那里充當車輛的牽引驅動器。然而，這種電機1還可以用于每個其他適當的使用目的，例如用于驅動車床、升降機等。

根據圖3，電機1安置在殼體8中，例如變速器殼體或離合器罩中。定子3位置固定地布置在殼體8上。定子3例如由疊片組組成，沿軸向方向延伸的電導體作為繞組置入到其中。在定子3的軸向端側的區域中，電導體發生彎曲并且形成所謂的繞組頭4、4’。電機1的轉子2設置在定子3的徑向內部。因而，電機1為內動子機。轉子2能轉動地驅動電機1的從動軸6。定子3在軸向方向上具有比轉子2更大的伸展度。具體而言，定子3以其繞組頭4、4’沿軸向方向凸出超過轉子2。因此存在以下風險，即，冷卻劑從轉子2到達繞組頭4、4’，并且從那里到達轉子2與定子3之間的氣隙中。

轉子2具有鍋狀的內部部件11，在其上徑向在外地緊固有轉子2的疊片組。視電機1的結構類型而定地，轉子2例如還可以具有永磁體或由電導體組成的保持架。在內部部件11的徑向內側設置有轉子2的液體冷卻部的冷卻通道5。冷卻通道5螺旋狀地從轉子2的第一軸向半部朝轉子2的端側延伸，在那里，冷卻通道5通入到電機的內部空間中。其在圖3中是轉子的左端側。冷卻通道5根據圖3實施為徑向向內敞開的槽。然而能想到的是，冷卻通道至少區段性地徑向封閉。冷卻通道5的導程朝其通口方向增加，即朝圖3的左側方向增加。由此，在冷卻通道5中穿流過轉子2的冷卻劑朝軸向的排出開口(冷卻劑出口10)的方向加速。為了防止冷卻劑從轉子2到達轉子2與定子3之間的氣隙中，冷卻通道5按如下方式實施，即，穿流該冷卻通道5的冷卻劑沿軸向超越相應的繞組頭4、4’地被拋出。因而在圖3中，穿流過冷卻通道5的冷卻劑的大部分向左超過繞組頭4’地被拋出。

如從圖3能得出的那樣，轉子2的內部部件11可以至少兩件式地實施。內部部件11的部件11A、11B尤其是彼此牢固地連接，例如彼此擰接、粘合、夾緊或夾持等。內部部件11的第二部件11B尤其是具有用于冷卻通道5的通孔(在圖3中不可見)。第二部件11B在此可以承載第一軸承7，其能轉動地支承轉子2。第一部件11A可以具有冷卻通道5，并且可選地承載第二軸承7’，其同樣可轉動地支承轉子2。通過第一軸承7，在轉子2的徑向內部支撐轉子2，并且通過第二軸承7’，在轉子2的徑向外部支撐轉子2。軸承7、7’示例性地實施為滾動軸承，在此為深溝球軸承和滾針軸承。然而，兩個軸承7、7’也可以分別適當地以其他方式實施，例如實施為滑動軸承。在圖3中，第一軸承7實施為固定軸承，而第二軸承7’實施為浮動軸承。然而固定軸承和浮動軸承可以交換。

在內部部件11的徑向內部設置有傳動級12，其將轉子2的旋轉速度轉換為從動軸6的與之不同的旋轉速度。傳動級12構造為行星級。轉子2的內部部件11在此至少抗相對轉動地與行星級12的齒圈12A連接。為此，內部部件11可以像示出的那樣尤其是具有內齒部，其形狀鎖合地嵌入到齒圈12A的相應的外齒部中。沿軸向方向，齒圈12A則例如通過部件11A的側壁和保險環固定在內部部件11中。顯然，齒圈12A還可以以其他方式緊固在內部部件11上，例如擰接或焊接在其上。行星級12的太陽輪12B抗相對轉動地與殼體8連接。相反地，行星級12的行星架12C(行星級12的行星齒輪12D可轉動地布置在行星架上)抗相對轉動地與從動軸6連接。按已知的方式，行星齒輪12D不僅與齒圈12A，而且與太陽輪12B咬合，并且在轉子2旋轉時使太陽輪12B沿周向方向周轉。在此，行星架12C一起運動，并且由此轉動式地驅動從動軸6。因此，通過行星級12形成了特別緊湊的、減速轉換的傳動級。

如在圖3中示出的那樣可以設置的是，第一軸承7將轉子2能轉動地支撐在行星架12D上，并且由此支撐在從動軸6上。第二軸承7’則按如下方式實施，即，使轉子2能轉動地支撐在電機1的殼體8上。在從動軸6內設置有至少一個通道，通過其引導用于冷卻轉子2的冷卻劑。通道可以按如下方式實施，即，冷卻劑首先到達行星級12并且隨后到達轉子2的內部部件11，或者冷卻劑以平行流體的方式到達內部部件11以及行星齒輪級12，其中，冷卻劑在內部部件11中通過冷卻通道5捕獲或收集并且沿著內部部件11輸送到冷卻劑出口10。這具有以下背景，即，借助冷卻劑不僅潤滑行星齒輪級12，而且也冷卻轉子2。冷卻劑的通向冷卻通道5的至少一個冷卻劑入口9因此處在齒圈12A或行星齒輪12D的區域中。齒圈12A為此尤其是可以具有用于冷卻劑的相應的開口。在圖3中以虛線示出冷卻劑流從從動軸6出發的示例性的走向。

在圖3中示出的電機1的特征在于非常高的功率密度以及高效率和高驅動轉矩。這通過在圖3中示出的措施所導致。該電機1是特別緊湊的并且因此優選在機動車驅動系中適用于作為牽引驅動器，然而其也可以像所闡述的那樣針對其他的驅動目的使用。很明顯的是，在圖3所示的電機1中也可以省略傳動級12。在該情況下，內部部件11可以例如通過其第一或第二部件11A、11B直接與從動軸6至少抗相對轉動地連接。

附圖標記列表

1 電機

2 轉子

3 定子

4、4’ 繞組頭

5 冷卻通道

6 從動軸

7、7’ 軸承

8 殼體

9 冷卻劑入口

10 冷卻劑出口

11 內部部件

11A 內部部件11的部件

11B 內部部件11的部件

12 行星級

12A 齒圈

12B 太陽輪

12C 行星架

12D 行星齒輪

X 轉子2的旋轉軸線