電感器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電感器組件。提供一種車輛，所述車輛具有：變速器，具有腔室，在腔室中具有流體。車輛包括：芯和導(dǎo)體，安裝在腔室內(nèi)。芯包括沿縱軸布置為面向彼此的一對元件。每個元件包括底座，柱和至少兩個突起從底座縱向地延伸。導(dǎo)體布置在柱上并且被構(gòu)造為通過形成在相鄰的突起之間的開口接收流體。
【專利說明】電感器組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一個或多個實施例涉及一種DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器組件。
【背景技術(shù)】
[0002]如這里所使用的術(shù)語“電動車輛”包括具有用于車輛推進的電機的車輛，例如電池電動車輛(BEV)、混合動力電動車輛(HEV)和插電式混合動力電動車輛(PHEV)。BEV包括電機，其中用于電機的能量源是可從外部電網(wǎng)再充電的電池。在BEV中，電池是用于車輛推進的能量源。HEV包括內(nèi)燃發(fā)動機和一個或多個電機，其中用于發(fā)動機的能量源是燃料并且用于電機的能量源是電池。在HEV中，發(fā)動機是用于車輛推進的主要能量源，電池提供用于車輛推進的補充能量(電池緩沖燃料能并以電的形式回收動能)。PHEV類似于HEVJM是PHEV具有可從外部電網(wǎng)再充電的更大容量電池。在PHEV中，電池是用于車輛推進的主要能量源，一直至電池消耗至低能量水平，此時，PHEV與HEV類似地操作以進行車輛推進。
[0003]電動車輛可包括連接在電池和電機之間的電壓轉(zhuǎn)換器(DC-DC轉(zhuǎn)換器)。具有AC電機的電動車輛還包括連接在DC-DC轉(zhuǎn)換器和電機之間的逆變器。電壓轉(zhuǎn)換器增加(“升高”)或減小(“降低”)電壓電勢以方便扭矩容量優(yōu)化。DC-DC轉(zhuǎn)換器包括電感器(或電抗器)組件、開關(guān)和二極管。典型的電感器組件包括圍繞磁芯纏繞的導(dǎo)電線圈。當(dāng)電流流經(jīng)線圈時，電感器組件產(chǎn)生熱量。在Jaura等人的第2004/0045749號美國專利公布中公開了通過使流體在鄰近電感器的管道中循環(huán)來冷卻DC-DC轉(zhuǎn)換器的已有方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，提供一種車輛，所述車輛具有:變速器，具有腔室，在腔室中具有流體。車輛包括:芯和導(dǎo)體，安裝在腔室內(nèi)。芯包括沿縱軸布置為面向彼此的一對元件。每個元件包括底座，柱和至少兩個突起從底座縱向地延伸。導(dǎo)體布置在柱上并且被構(gòu)造為通過形成在相鄰的突起之間的開口接收流體。
[0005]在另一實施例中，提供一種電感器組件，所述電感器組件具有芯和導(dǎo)體。芯包括沿縱軸布置為面向彼此的一對元件，每個元件具有底座，柱和至少兩個突起從底座縱向地延伸。突起與柱徑向地分隔開并且彼此有角度地分隔開。導(dǎo)體布置在柱上并且被構(gòu)造為通過形成在相鄰的突起之間的開口接收流體。
[0006]一種電感器組件包括:芯，具有沿縱軸布置為面向彼此的一對元件，每個元件具有底座、柱和至少兩個突起，所述柱和至少兩個突起從底座縱向地延伸，所述突起與柱徑向地分隔開并且彼此有角度地分隔開；導(dǎo)體，布置在柱上并且被構(gòu)造為通過形成在相鄰的突起之間的開口接收流體。
[0007]所述電感器組件還包括:絕緣體，布置在導(dǎo)體和柱之間。
[0008]所述絕緣體還包括一對線軸,每個線軸包括:管，具有從管的末端徑向地延伸的至少一個凸緣，其中，線軸布置為面向彼此并且布置在柱上。
[0009]每個柱以縱軸為中心并且彼此縱向地分隔開以限定氣隙。[0010]在另一實施例中，提供一種電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器具有:電感器組件，安裝在變速器內(nèi)；至少兩個開關(guān)，安裝在變速器的外部。電感器組件包括形成為線圈的導(dǎo)體和具有沿縱軸布置為面向彼此的一對元件的芯。每個元件具有底座，柱從底座縱向地延伸并且延伸到線圈中。
[0011]一種電壓轉(zhuǎn)換器包括:電感器組件，安裝在變速器內(nèi)，電感器組件包括形成為線圈的導(dǎo)體和具有沿縱軸布置為面向彼此的一對元件的芯，每個元件具有底座和柱，所述柱從底座縱向地延伸并且延伸到線圈中；至少兩個開關(guān)，安裝在變速器的外部并且與電感器組件連通。
[0012]所述線圈限定圓柱形空腔。
[0013]所述電壓轉(zhuǎn)換器還包括:絕緣體，布置在線圈的一部分上以在物理上分離線圈與芯。
[0014]所述電壓轉(zhuǎn)換器還包括:至少兩個突起，從底座縱向地延伸并且與柱徑向地分隔開以形成用于容納線圈的空腔。
[0015]所述突起彼此有角度地分隔開以限定開口，所述開口的尺寸適合于接收流體，其中，流體流經(jīng)開口并且流經(jīng)線圈以方便熱傳遞。
[0016]所述突起還包括圍繞底座的外周分隔開的一組突起。
[0017]如此，電感器組件通過方便導(dǎo)體和芯的直接冷卻來提供相對于已有的電感器組件的優(yōu)點。另外，電感器組件提供簡化結(jié)構(gòu)，而沒有灌封料或另外的殼體和冷板。另外，這種結(jié)構(gòu)通過利用磁芯基本上包圍導(dǎo)體來簡化電感器組件在變速器內(nèi)部的安裝和封裝并且使電磁干擾(EMI)和漏電感最小化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)一個或多個實施例的變速器和具有安裝在變速器內(nèi)的電感器組件的可變電壓轉(zhuǎn)換器(WC)的正視圖；
[0019]圖2是包括圖1的變速器和VVC的車輛的示意圖；
[0020]圖3是圖1的VVC的電路圖；
[0021]圖4是根據(jù)另一實施例的電感器組件的剖視圖；
[0022]圖5是圖1的電感器組件的分解側(cè)向透視圖；
[0023]圖6是圖1的電感器組件的側(cè)向透視圖；
[0024]圖7是沿剖面線7-7獲得的圖6的電感器組件的剖視圖；
[0025]圖8是在沒有芯元件的情況下示出的圖1的電感器組件的正向透視圖；
[0026]圖9是圖1的變速器的頂部透視圖。
【具體實施方式】
[0027]根據(jù)需要，在這里公開本發(fā)明的詳細(xì)實施例；然而，應(yīng)該理解，公開的實施例僅僅是可按照各種和替代的形式實施的本發(fā)明的示例。附圖未必按照比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在這里公開的特定結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為是限制性的，而僅僅解釋為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。[0028]參照圖1，示出了根據(jù)一個或多個實施例的DC-DC轉(zhuǎn)換器并且DC-DC轉(zhuǎn)換器總體上由標(biāo)號10表示。DC-DC轉(zhuǎn)換器10也可被稱為可變電壓轉(zhuǎn)換器(VVC) 10。VVClO是具有安裝在變速器12的內(nèi)部和外部的部件的組件。VVClO包括安裝在變速器12的內(nèi)部的電感器組件14和安裝在變速器12的外部的多個開關(guān)和二極管(圖3中示出)。通過在變速器12內(nèi)安裝電感器組件14，電感器組件14可由變速器流體直接冷卻，這允許簡化的設(shè)計。
[0029]參照圖2，描述插電式混合動力電動車輛(PHEV) 16內(nèi)的變速器12，PHEV16是在內(nèi)燃發(fā)動機20的輔助下由電機18推進的電動車輛并且可連接到外部電網(wǎng)。根據(jù)一個或多個實施例，電機18是AC電動機，并且在圖1中被描述為“電動機”18。電機18接收電功率并提供用于車輛推進的驅(qū)動扭矩。電機18還用作用于通過再生制動將機械功率轉(zhuǎn)換成電功率的發(fā)電機。
[0030]根據(jù)一個或多個實施例，變速器12具有動力分配構(gòu)造。變速器12包括第一電機18和第二電機24。根據(jù)一個或多個實施例，第二電機24是AC電動機，并且在圖1中被描述為“發(fā)電機”24。與第一電機18類似，第二電機24接收電功率并提供輸出扭矩。第二電機24還用作用于將機械功率轉(zhuǎn)換成電功率并優(yōu)化經(jīng)過變速器12的功率流的發(fā)電機。
[0031]變速器12包括行星齒輪單元26，行星齒輪單元26包括太陽齒輪28、行星架30和環(huán)形齒輪32。太陽齒輪28連接到第二電機24的輸出軸以接收發(fā)電機扭矩。行星架30連接到發(fā)動機20的輸出軸以接收發(fā)動機扭矩。行星齒輪單元26組合發(fā)電機扭矩和發(fā)動機扭矩并且提供圍繞環(huán)形齒輪32的組合的輸出扭矩。行星齒輪單元26用作無級變速器，而沒有任何固定或“階梯”比率。
[0032]根據(jù)一個或多個實施例，變速器12還包括單向離合器(0.ff.C.)和發(fā)電機制動器33。0.W.C.結(jié)合到發(fā)動機20的輸出軸以僅允許輸出軸沿一個方向旋轉(zhuǎn)。0.W.C.防止變速器12反向驅(qū)動發(fā)動機20。發(fā)電機制動器33結(jié)合到第二電機24的輸出軸。發(fā)電機制動器33可被致動以“制動”或阻止第二電機24和太陽齒輪28的輸出軸旋轉(zhuǎn)。在其它實施例中，去除0.W.C.和發(fā)電機制動器33并且由用于發(fā)動機20和第二電機24的控制策略替代
0.ff.C.和發(fā)電機制動器33。
[0033]變速器12包括具有中間齒輪的中間軸，所述中間齒輪包括第一齒輪34、第二齒輪36和第三齒輪38。行星輸出齒輪40連接到環(huán)形齒輪32。行星輸出齒輪40與第一齒輪34嚙合以在行星齒輪單元26和中間軸之間傳遞扭矩。輸出齒輪42連接到第一電機18的輸出軸。輸出齒輪42與第二齒輪36哨合以在第一電機18和中間軸之間傳遞扭矩。變速器輸出齒輪44連接到驅(qū)動軸46。驅(qū)動軸46通過差速器50結(jié)合到一對驅(qū)動車輪48。變速器輸出齒輪44與第三齒輪38嚙合以在變速器12和驅(qū)動車輪48之間傳遞扭矩。
[0034]車輛16包括能量儲存裝置，例如用于儲存電能的電池52。電池52是能夠輸出電功率以操作第一電機18和第二電機24的高壓電池。電池52還在第一電機18和第二電機24操作為發(fā)電機時從第一電機18和第二電機24接收電功率。電池52是由多個電池模塊(未不出)構(gòu)成的電池組，其中每個電池模塊包含多個電池單體(未不出)。車輛16的其它實施例預(yù)計到補充或替代電池52的不同類型的能量儲存裝置，例如電容器和燃料電池(未示出)。高壓總線將電池52電連接到第一電機18和第二電機24。
[0035]車輛包括用于控制電池52的電池能量控制模塊(BECM) 54。BECM54接收指示車輛狀況和電池狀況(例如，電池溫度、電壓和電流)的輸入。BECM54計算并估計電池參數(shù)，例如電池荷電狀態(tài)(BSOC)和電池功率容量。BECM54將指示BSOC和電池功率容量的輸出(BSOC, Pcap)提供給其它車輛系統(tǒng)和控制器。
[0036]變速器12包括VVClO和逆變器56。VVClO和逆變器56電連接在主電池52和第一電機18之間；并且電連接在電池52和第二電機24之間。根據(jù)一個或多個實施例，VVClO“升高”或增加由電池52提供的電功率的電壓電勢。VVClO還“降低”或減小由電池52提供的電功率的電壓電勢。逆變器56將由主電池52(通過VVC10)提供的DC功率轉(zhuǎn)換成用于操作電機18、24的AC功率。逆變器56還將由電機18、24提供的AC功率整流為用于對主電池52充電的DC。變速器12的其它實施例包括多個逆變器(未示出)，例如與每個電機18、24關(guān)聯(lián)的一個逆變器。
[0037]變速器12包括用于控制電機18、24、VVClO和逆變器56的變速器控制模塊(TCM)58。TCM58被構(gòu)造為監(jiān)測(例如)電機18、24的位置、速度和功耗。TCM58還監(jiān)測在VVClO和逆變器56內(nèi)的各個位置的電參數(shù)(例如，電壓和電流)。TCM58將與這種信息對應(yīng)的輸出信號提供給其它車輛系統(tǒng)。
[0038]車輛16包括車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 60，VSC60與其它車輛系統(tǒng)和控制器通信以協(xié)調(diào)它們的功能。雖然VSC60被示出為單個控制器，但是VSC60可包括可用于根據(jù)總的車輛控制邏輯控制多個車輛系統(tǒng)的多個控制器或軟件。
[0039]車輛控制器(包括VSC60和TCM58)通常包括任何數(shù)量的微處理器、ASIC、1C、存儲器(例如，F(xiàn)LASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPR0M)和軟件代碼，它們彼此協(xié)作以執(zhí)行一系列操作。控制器還包括基于計算和測試數(shù)據(jù)并存儲在存儲器內(nèi)的預(yù)定數(shù)據(jù)或“查找表”。VSC60使用通用總線協(xié)議(例如，CAN和LIN)經(jīng)一個或多個有線或無線車輛連接與其它車輛系統(tǒng)和控制器(例如，BECM54和TCM58)通信。VSC60接收表示變速器12的當(dāng)前位置(例如，駐車、倒車、空檔或駕駛)的輸入(PRND)。VSC60還接收表示加速踏板位置的輸入(APP)。VSC60將表示期望車輪扭矩、期望發(fā)動機速度和發(fā)電機制動命令的輸出提供給TCM58 ;并且將接觸器控制提供給BECM54。
[0040]車輛16包括制動系統(tǒng)(未不出)，該制動系統(tǒng)包括制動踏板、增壓器、王缸以及與驅(qū)動車輪48的機械連接，以實施摩擦制動。該制動系統(tǒng)還包括位置傳感器、壓力傳感器或其某種組合，以提供與駕駛員對制動扭矩的請求對應(yīng)的信息(例如，制動踏板位置(BPP))。該制動系統(tǒng)還包括制動系統(tǒng)控制模塊(BSCM) 62，BSCM62與VSC60通信以協(xié)調(diào)再生制動和摩擦制動。根據(jù)一個實施例，BSCM62將再生制動命令提供給VSC60。
[0041]車輛16包括用于控制發(fā)動機20的發(fā)動機控制模塊(ECM) 64。VSC60將基于多個輸入信號(包括APP)并與駕駛員對車輛推進的請求對應(yīng)的輸出(期望發(fā)動機扭矩)提供給ECM64。
[0042]根據(jù)一個或多個實施例，車輛16被構(gòu)造為插電式混合動力電動車輛(PHEV)。電池52周期性地經(jīng)充電端口 66從外部電源或電網(wǎng)接收AC能量。車輛16還包括車載充電器68，充電器68從充電端口 66接收AC能量。充電器68是將接收的AC能量轉(zhuǎn)換成適合于對電池52充電的DC能量的AC/DC轉(zhuǎn)換器。進而，充電器68在再充電期間將DC能量提供給電池52。
[0043]雖然在上下文中示出并描述了 PHEV16，但是應(yīng)該理解，可在其它類型的電動車輛(例如，HEV或BEV)上實現(xiàn)VVClO的實施例。[0044]參照圖3，VVClO包括用于升高輸入電壓(Vbat)以提供輸出電壓(Vde)的第一開關(guān)單元78和第二開關(guān)單元80。第一開關(guān)單元78包括與第一二極管84并聯(lián)連接但是極性改變(反向并聯(lián))的第一晶體管82。第二開關(guān)單元80包括與第二二極管88反向并聯(lián)連接的第二晶體管86。每個晶體管82、86可以是任何類型的可控開關(guān)(例如，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或場效應(yīng)晶體管(FET))。另外，每個晶體管82、86由TCM58單獨控制。電感器組件14被描述為串聯(lián)連接在主電池52和開關(guān)單元78、80之間的輸入電感器。當(dāng)提供電流時，電感器14產(chǎn)生磁通量。當(dāng)流經(jīng)電感器14的電流改變時，產(chǎn)生時變磁場，并且感應(yīng)出電壓。VVClO的其它實施例包括不同的電路構(gòu)造(例如，超過兩個開關(guān))。
[0045]返回參照圖1，變速器12包括變速器殼體90，變速器殼體90被示出為沒有蓋以示出內(nèi)部部件。如上所述，發(fā)動機20、電動機18和發(fā)電機24包括與行星齒輪單兀26的對應(yīng)齒輪嚙合的輸出齒輪。在變速器殼體90的內(nèi)部腔室92內(nèi)發(fā)生這些機械連接。電力電子殼體94安裝到變速器12的外表面。逆變器56和TCM58可安裝在電力電子殼體94內(nèi)。VVClO包括安裝在電力電子殼體94內(nèi)的部件(例如，圖3中示出的開關(guān)78、80和二極管84、88)和安裝在變速器殼體90的腔室92內(nèi)的電感器組件14。
[0046]變速器12包括用于潤滑并冷卻位于變速器腔室92內(nèi)的齒輪(例如，中間齒輪34、36,38)的流體96 (例如油)。變速器腔室92被密封以保留流體96。變速器12還包括用于使流體96循環(huán)的泵和管道(未示出)。變速器12可包括用于將流體96直接噴射在殼體90內(nèi)的部件上的噴嘴(未示出)。另外，旋轉(zhuǎn)元件(例如，第二齒輪36)可將流體96濺射到其它部件上。此外，流體96在腔室92的下部蓄積。因此，部件可安裝到殼體90的下部，使得部件浸沒在流體96中。電感器組件14安裝在變速器腔室92內(nèi)，使得電感器組件由變速器流體96通過噴射、濺射和/或浸沒來直接冷卻。
[0047]圖4示出了根據(jù)已有方法的被構(gòu)造為間接冷卻的電感器組件100。這種電感器組件100安裝在變速器殼體90的外部(例如，安裝在圖1的電力電子殼體94內(nèi))。電感器組件100包括圍繞磁芯112纏繞的導(dǎo)體110。磁芯112包括多個芯元件，所述多個芯元件分隔開以限定氣隙114。陶瓷分隔件可放置在芯元件之間以保持氣隙114。電感器組件100包在電感器殼體116 (例如，鋁殼體)內(nèi)部，并且在電感器組件100周圍的空的空間被導(dǎo)熱、電絕緣的灌封料(potting compound) 118填充。電感器殼體116固定到冷板120,并且熱油脂122施加在電感器殼體116和冷板120之間。通道124形成為貫穿冷板120。冷的流體或冷卻液(例如，50%水和50%乙二醇)流經(jīng)通道124。熱量通過傳導(dǎo)而從導(dǎo)體110和芯112傳遞到灌封料118，然后傳遞到殼體116、熱油脂122并最終傳遞到冷板120中。來自冷板120的熱量通過對流傳遞到流經(jīng)通道124的冷卻液中。另外，冷板120可包括用于通過對流將熱量傳遞到周圍空氣中的翅片126。
[0048]從導(dǎo)體110到流經(jīng)冷板120的通道124的冷卻液的熱傳遞路徑的熱阻較高。熱油脂122、灌封料118和冷板120大大加劇了這個熱阻。結(jié)果，灌封的電感器組件100的熱性能受到限制，并且在各位置的電感器組件100的溫度增加并且可能在高電功率負(fù)載時超過預(yù)定溫度界限。在一個或多個實施例中，如果電感器組件100的溫度超過這種預(yù)定界限，則控制器(例如，圖1的TCM)可限制電感器組件100的性能。
[0049]電感器組件100的溫度取決于流經(jīng)導(dǎo)體110的電流的量和橫跨導(dǎo)體110的電壓電勢。電動車輛的最近趨勢包括電感器的更高的電流容量。例如，在PHEV中用于延長電行駛里程的增加的電池功率和在HEV中用于相同功率的減少的電池單體導(dǎo)致電動車輛中的電感器額定電流增加。另外，由于高頻脈動電流的更高的幅度，使得減小的電池電壓還導(dǎo)致電感器ac損失的增加。因此，由于另外的熱量產(chǎn)生，導(dǎo)致電感器組件100的溫度通常將會增力口，并且如果熱量不耗散，則電感器溫度可能超過預(yù)定界限。一種解決方案是增加導(dǎo)體線圈的橫截面積以減小電感器損失并且還改善散熱(由于更大的表面積)。然而，這種變化將會增加電感器組件的總體尺寸。在所有車輛應(yīng)用場合可能難以封裝更大的電感器組件，并且更大的部件影響車輛燃料經(jīng)濟性和成本。
[0050]相較于增加電感器組件100的尺寸，為了增加電感器熱性能和熱容量，如參照圖1所描述的，電感器組件100可安裝在變速器腔室92內(nèi)并使用變速器流體96來直接冷卻。變速器流體96是可用于直接接觸電氣部件(例如，導(dǎo)體110和芯112)的電絕緣體。然而，如果電感器組件100經(jīng)受這種直接冷卻，則可去除與電感器組件100關(guān)聯(lián)的多余部件。例如，灌封料118和鋁殼體116可被去除。然而，灌封料118和殼體116支撐導(dǎo)體110和芯112。另外，與變速器12的外部的振動相比，在變速器12的內(nèi)部振動更嚴(yán)重。因此，修改電感器組件100的總體結(jié)構(gòu)以便去除灌封料118和殼體116并且將該組件安裝在變速器12的內(nèi)部。
[0051]圖5示出了被構(gòu)造為安裝在變速器內(nèi)并且由變速器流體直接冷卻的電感器組件
14。電感器組件14包括導(dǎo)體210、芯212和絕緣體214。
[0052]導(dǎo)體210由導(dǎo)電材料(例如，銅)形成并纏繞為具有圓柱形形狀的螺旋形線圈。根據(jù)一個或多個實施例，通過沿邊緣工藝(edgewise process)使用矩形(或平坦)類型導(dǎo)線形成線圈。輸入和輸出導(dǎo)線從線圈延伸。
[0053]芯212由磁性材料(例如，鐵硅合金粉末)形成。芯212包括沿縱軸(“A_A”)布置為面向彼此的第一芯元件216和第二芯元件218。根據(jù)一個實施例，芯元件216、218相同。每個芯元件216、218包括底座220和柱222，柱222從底座220縱向地延伸。根據(jù)示出的實施例，柱222具有圓柱形形狀并且以縱軸A-A為中心。
[0054]每個芯元件216、218還包括從底座220的外周縱向地延伸的一組突起224。突起224與柱222徑向地分隔開以圍繞柱222形成用于容納導(dǎo)體210的內(nèi)腔226。突起224還彼此有角度地分隔開以在相鄰的突起224之間形成開口 228。在示出的實施例中，每個芯元件216、218包括圍繞底座220等間距地分隔的四個突起224以形成四個開口 228。
[0055]絕緣體214由電絕緣聚合材料(例如，聚苯硫醚(PPS))形成。絕緣體214包括沿縱軸A-A布置為面向彼此的第一線軸230和第二線軸232。每個線軸230、232包括管234和一系列凸緣236,所述一系列凸緣236從管234的一端徑向地延伸。如圖7中所不，圍繞線軸230、232纏繞導(dǎo)體210，并且線軸230、232在物理上分離導(dǎo)體210與芯212并提供電絕緣。電感器組件14的其它實施例預(yù)計到由紙(例如，Nomex?紙)或施加到導(dǎo)體的涂層(未示出)形成的絕緣體。
[0056]參照圖5和圖6，可通過形成在芯212中的開口 228從外部到達(dá)導(dǎo)體210。每個突起224布置為與縱軸A-A軸向相鄰。第一芯元件216的每個突起224的遠(yuǎn)端238接觸第二芯元件218的對應(yīng)突起224的遠(yuǎn)端240，以使電感器組件形成為大體上圓柱形形狀，如圖6中所示。形成在每個芯元件216、218中的開口 228與形成在另一芯元件中的開口 228對齊，以形成跨越導(dǎo)體線圈的高度的大部分的大開口。開口 228共同暴露導(dǎo)體210的外表面區(qū)域。電感器組件14通過開口 228接收用于冷卻導(dǎo)體210的變速器流體。利用更大的開口 228提高了電感器組件14的熱性能，這是因為導(dǎo)體210的更大的表面區(qū)域被暴露。電感器組件14的其它實施例預(yù)計到芯元件具有兩個突起、超過四個突起以及不規(guī)則地分隔開和成形的突起，以提供各種尺寸和形狀的開口(未示出)。
[0057]根據(jù)一個或多個實施例，電感器組件14使用托架242而被安裝到變速器殼體90。托架242可包住電感器組件14的一部分，而不覆蓋開口 228。另外，托架242的尺寸可適合于沿軸向?qū)㈩A(yù)載荷施加于電感器組件14以用于保持兩個芯元件216、218之間的連接。例如，托架242包括凹入部分，該凹入部分具有小于電感器組件14的高度的縱向尺寸，以使得當(dāng)托架242安裝到變速器殼體90時托架242彈性變形。在其它實施例中，芯212包括貫穿每個芯元件216、218的柱222形成的軸向地延伸的孔(未示出)，以用于容納用于將電感器組件14安裝到變速器殼體90的螺栓。
[0058]圖7示出了沿圖6的剖面線7-7獲得的電感器組件14的剖視圖。每個芯元件216、218的柱222具有比相鄰的突起224的高度小的高度。這種差異導(dǎo)致兩個柱222沿縱軸A-A彼此縱向地分隔開以限定氣隙244。在一個或多個實施例中，電感器組件14包括布置在氣隙244中的分隔件246。根據(jù)一個實施例，分隔件246由陶瓷材料形成。雖然示出的實施例描述了具有預(yù)定縱向高度的氣隙244，但是電感器組件14的其它實施例預(yù)計到可調(diào)節(jié)的氣隙244。可通過增加柱222之間的總體縱向距離并且使用堆疊在兩個柱222之間的由陶瓷和磁性材料形成的多個分隔件(未示出)來形成可調(diào)節(jié)的氣隙244。這種可調(diào)節(jié)的氣隙244將會允許調(diào)節(jié)電感器組件14的電性能(針對DC電流的電感分布)。
[0059]參照圖5-7，示出了根據(jù)一個或多個實施例的用于組裝電感器組件14的方法。形成成對的芯元件216、218(例如，通過模制成型或鑄造)。還形成線軸230、232(例如，通過模制成型)。導(dǎo)體210由平坦類型導(dǎo)線形成，然后纏繞為具有大體上圓柱形形狀的線圈248。線圈248隨后被放置在線軸230、232上。在一個或多個實施例中，線圈248涂覆有絕緣材料(例如，清漆)以將線圈248固定到線軸230、232。每個芯元件216、218的柱222插入到線圈248的相對端中，直至每個突起224的遠(yuǎn)端238、240接觸對應(yīng)突起224的對應(yīng)遠(yuǎn)端。粘合劑(未示出)可施加于遠(yuǎn)端238、240以保持連接。電感器組件14隨后使用外部托架242而安裝到變速器殼體90。
[0060]參照圖8和圖9，電感器組件14被構(gòu)造為由變速器流體96直接冷卻。電感器組件14在不同的轉(zhuǎn)換器功率水平產(chǎn)生極大的功率損失。導(dǎo)體210可由導(dǎo)電材料(例如，銅或鋁)形成。當(dāng)具有高頻分量或“脈動”的電流流經(jīng)線圈時，產(chǎn)生極大的銅損失和關(guān)聯(lián)的磁通量脈動，這導(dǎo)致功率損失。功率損失可作為熱量而耗散。使用變速器流體96冷卻電感器組件14以方便散熱或熱傳遞。
[0061]根據(jù)示出的實施例，電感器組件14安裝在變速器腔室92內(nèi)，以使電感器組件14由從齒輪(例如，圖1中示出的第二中間齒輪36)濺射的變速器流體96直接冷卻。當(dāng)電流流經(jīng)導(dǎo)體210時，電感器組件14產(chǎn)生熱量。如圖8中的標(biāo)號250所示,熱量徑向地流動離開電感器組件14。變速器流體96通過一個或多個開口 228進入電感器組件14。當(dāng)流體96流經(jīng)電感器組件14時，熱量通過對流而從導(dǎo)體210和芯212傳遞到流體96。加熱的流體252隨后通過一個或多個開口 228離開電感器組件14。
[0062]如此，電感器組件14通過方便導(dǎo)體210和芯212的直接冷卻來提供相對于已有的電感器組件的優(yōu)點。另外，電感器組件14提供簡化結(jié)構(gòu)，而沒有導(dǎo)致低效散熱的灌封料或另外的殼體和冷板。另外，這種結(jié)構(gòu)通過利用磁芯212基本上包圍導(dǎo)體210來簡化電感器組件14在變速器內(nèi)部的安裝和封裝并且使電磁干擾(EMI)和漏電感最小化。
[0063]盡管在上面描述了示例性實施例，但是這些實施例并非意圖描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反地，在本說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出各種修改。另外，各種實現(xiàn)的實施例的特征可被組合以形成本發(fā)明的進一步的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛,包括: 變速器，具有腔室，在腔室中具有流體； 芯，安裝在腔室內(nèi)并且具有沿縱軸布置為面向彼此的一對元件，每個元件具有底座、柱和至少兩個突起，所述柱和至少兩個突起從底座縱向地延伸； 導(dǎo)體，布置在柱上并且被構(gòu)造為通過形成在相鄰的突起之間的開口接收流體。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述突起還包括圍繞底座的外周分隔開的一組突起。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述突起與柱徑向地分隔開以形成空腔，其中，導(dǎo)體形成螺旋形線圈并且布置在所述空腔中。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，每個柱以縱軸為中心并且彼此縱向地分隔開以限定氣隙。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，每個突起布置為與縱軸軸向相鄰，并且每個突起的遠(yuǎn)端接觸另一元件的對應(yīng)突起的遠(yuǎn)端，以使芯形成為大體上圓柱形形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括: 電感器組件，包括所述芯和所述導(dǎo)體； 轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為調(diào)節(jié)在能量儲存裝置和電機之間傳輸?shù)哪芰康碾妷核?，所述轉(zhuǎn)換器包括電感器組件和至少兩個開關(guān)，其中，開關(guān)安裝在變速器的外部。
7.如權(quán)利要求1所述的車輛,其中，流體流經(jīng)芯中的開口并且流經(jīng)導(dǎo)體以方便通過對流傳遞來自導(dǎo)體的熱。
8.如權(quán)利要求7所述的車輛，所述車輛還包括:可旋轉(zhuǎn)元件，結(jié)合到變速器并布置在腔室內(nèi)，所述可旋轉(zhuǎn)元件與流體接觸以在旋轉(zhuǎn)期間使流體移動到芯和導(dǎo)體中的至少一個上。
9.如權(quán)利要求8所述的車輛，其中，所述可旋轉(zhuǎn)元件還包括中間齒輪，所述中間齒輪接合電機的輸出齒輪以使電機結(jié)合到驅(qū)動軸。
10.如權(quán)利要求1所述的車輛，所述車輛還包括電感器組件，所述電感器組件具有所述導(dǎo)體、所述芯和布置在導(dǎo)體的一部分上以在物理上分離導(dǎo)體與芯的絕緣體。
【文檔編號】F16H57/04GK103802649SQ201310552769
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】沙赫拉姆·薩雷, 貝赫扎得·瓦凡卡, 杰里米·理查德·伊克瑞德, 文森特·斯卡斯基 申請人:福特全球技術(shù)公司