用于车辆、尤其用于电动车的具有轴流式风机的冷却模块

权利要求书： 1.一种用于车辆的具有轴流式风机(2)的冷却模块(1)，其特征在于，冷却模块覆盖件(5)包围所述轴流式风机(2)和流动偏转区域(13)，并且冷却气流(6)在入口处平行于出流平面(9)进入所述冷却模块(1)中，穿过抽吸平面(11)并穿过所述出流平面(9)离开所述冷却模块(1)，其中所述抽吸平面(11)和所述出流平面(9)彼此成角α地定向，并且所述角α作为所述抽吸平面(11)相对于所述出流平面(9)的倾角构成为大于或等于55°，并且所述冷却模块覆盖件(5)具有后壁(8)，其中所述后壁(8)相对于所述出流平面以最大90°的角β设置，使得在所述抽吸平面(11)和所述出流平面(9)和所述后壁(8)之间，流动偏转区域(13)构成在所述冷却模块覆盖件(5)中，

其中至少一个壳体定子(10)作为空气引导元件构成为所述冷却模块覆盖件(5)的部分并设置在所述流动偏转区域(13)中，并且指向到所述流动偏转区域(13)中并构成为肋状，其中所述壳体定子(10)具有壳体定子始端(15)和壳体定子末端(18)，其中所述壳体定子始端(15)沿壳体定子入口气流方向(17)的切线(19)的方向定向，而所述壳体定子末端(18)垂直于所述出流平面(9)构成，并且其中所述壳体定子入口气流方向(17)具有与流出所述轴流式风机(2)的空气相同的方向。

2.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，多个壳体定子(10)构成为所述冷却模块覆盖件(5)的部分，其中每个壳体定子(10)具有根据其位置的曲率和长度，使得所述冷却气流(6)垂直于所述出流平面(9)定向。

3.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，多个壳体定子(10)的壳体定子末端(18)彼此平行地构成在所述冷却模块覆盖件(5)的后壁(8)的区域中。

4.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述轴流式风机(2)还构成有定子翼片(3)作为所述轴流式风机(2)的支架(12)的部分。

5.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述角β为85°。

6.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述冷却模块覆盖件(5)多件式地构成。

7.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述壳体定子(10)单独地制成，并且构成为能插入所述冷却模块覆盖件(5)中。

8.根据权利要求7所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述壳体定子(10)能卡入所述冷却模块覆盖件(5)中。

9.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述壳体定子(10)具有定子壳体头部(20)，所述定子壳体头部具有10mm的半径。

10.根据权利要求1所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述壳体定子(10)具有定子壳体颈部(21)，所述定子壳体颈部具有10mm的厚度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述车辆是电动车。

说明书： 用于车辆、尤其用于电动车的具有轴流式风机的冷却模块技术领域[0001] 本发明涉及一种用于车辆、尤其用于电动车的具有轴流式风机的冷却模块。背景技术[0002] 本发明的应用领域优选在电动车冷却领域，所述电动车必须借助相比于内燃机在结构设计上改变的冷却模块来冷却。

[0003] 从US2004/0146400A1中得知一种用于内燃发动机的具有改善的流动特性的发动机冷却风扇。冷却模块由定子和设置在风扇和发动机之间的扩散器组成。定子在输送空

气的旋转部件减少的情况下提高作用于轴流式风扇的静压。内燃机的这种冷却模块没有冷

却模块覆盖件也行，因为被冷却的发动机关于湿度相容性相比于电动机是鲁棒的。

[0004] 用于电动车的这种类型的冷却模块具有轴流式风扇，用于冷却电动驱动装置、电池或者说蓄电池并且用于驱动用于乘客舱的空调设施。不同于根据现有技术的用于内燃机

的设计方案，冷却模块借助冷却模块覆盖件包封，以便使必要时具有增加的含湿量的或可

含有水滴的冷却空气不会不受控地与电驱动系统或电池系统接触，因为湿气会对所述系统

造成负面影响。

[0005] 对于电动车的驱动系统的冷却模块，冷却模块覆盖件导致较高的压力损失。采用内燃机的轴流式风扇能够导致由于提高的反压在冷却电动车时空气量不够进而不能足够

地进行冷却。

[0006] 因此，电动车辆中的问题在于，内燃发动机车辆的标准化的动力传动系冷却模块不能满足于纯电动车的量的需求。这一方面原因在于，与在传统的内燃发动机中相比，冷却

液中温差变小，因为废热温度水平明显低于内燃发动机的水平。因此，将热量传递给环境空

气是困难的。此外，在电动车中的动力传动系冷却模块，如前面已经说明，由封闭的壳体包

围，所述壳体将空气从入口引导至出口。相比于不具有这种壳体的传统的用于内燃发动机

的冷却模块，该壳体显示出压降的进一步提高。但是，冷却模块壳体是必需的，因为冷却空

气必要时载有湿气和水滴并且冷却空气流禁止与电器接触。

[0007] 由于较低的温差导致的提高的冷却空气量的需求和由于冷却模块覆盖件导致的提高的压力损失引起风扇模块的必需的结构设计上的改变，使得不能够毫无问题地使用内

燃发动机的传统的模块。因此，改变尤其用于电动汽车的部件设计以完全满足冷却功能性

是必需的。

发明内容[0008] 本发明的目的在于，提供一种具有轴流式风机的冷却模块，所述冷却模块能够实现在减少压力损失和调整尽可能少地旋转的气流的情况下冷却气流的改善的穿流。

[0009] 所述目的通过根据本发明的一种用于车辆、尤其用于电动车的具有轴流式风机的冷却模块实现。在下文中给出改进形式。

[0010] 本发明尤其通过一种用于车辆、尤其用于电动车的具有轴流式风机的冷却模块实现，所述冷却模块具有冷却模块覆盖件，所述冷却模块覆盖件包围轴流式风机和流动偏转

区域。冷却气流穿过抽吸平面进入冷却模块中并穿过出流平面离开冷却模块。抽吸平面和

出流平面彼此成角α定向，其中角α构成为大于或等于55°。在抽吸平面和出流平面之间，流

动偏转区域构成在冷却模块覆盖件中，其中冷却模块覆盖件具有后壁。后壁相对于出流平

面以最大90°的角β设置，使得在抽吸平面、出流平面和后壁之间，流动偏转区域构成在冷却

模块覆盖件之内。在侧视图中，流动区域构成由抽吸平面、出流平面和后壁形成的三角形。

[0011] 此外有利地，至少一个壳体定子作为空气引导元件构成为冷却模块覆盖件的部分并且设置在流动偏转区域中。壳体定子在此关于冷却模块覆盖件向内指向到流动偏转区域

中并且构成为肋状。壳体定子与轴流式风机共同起作用并且促进冷却气流在流动偏转区域

内的偏转。壳体定子将冷却气流相对于出流平面沿朝向该出流平面的垂直方向定向，使得

冷却气流垂直于出流平面离开冷却模块。

[0012] 优选地，壳体定子三维弯曲地构成，其中壳体定子分别在端侧具有壳体定子始端和壳体定子末端，其中壳体定子始端沿壳体定子入口气流方向的切线方向定向。壳体定子

末端垂直于冷却模块的出流平面定向。壳体定子入口气流方向在此相应于在轴流式风机出

口处的带有涡旋的气流方向。在轴流式风机出口下游的气流被引导到冷却模块覆盖件的流

动偏转区域中并且在那里撞到至少一个且优选多个壳体定子上，所述壳体定子将气流向下

引导。

[0013] 在本发明的一个尤其优选的设计方案中，壳体定子作为三维的圆弧段形带在冷却模块覆盖件中向下指向地设置。

[0014] 此外，一个有利的设计方案在于，将壳体定子构成为冷却模块覆盖件的肋。壳体定子的作为肋的设计方案除了在流体方面的改进外还起到提高冷却模块覆盖件的机械强度

的作用。因此，也降低覆盖件对于振动进而伴随着的不希望的噪音生成的易受性。

[0015] 有利地，多个壳体定子构成为冷却模块覆盖件的部分，其中每个壳体定子具有根据其位置的曲率和长度，使得冷却气流垂直于出流平面定向。这遵循如下构想：在投影图中

在风扇叶轮的上部环周上分布的壳体定子分别具有壳体定子始端的不同位置和定向。相

反，相应的壳体定子末端总是具有相同的方向，即优选垂直地朝向出流平面。

[0016] 尤其有利的是，多个壳体定子因此关于壳体定子末端彼此平行地构成在冷却模块覆盖件的后壁的区域中。壳体定子末端因此梳状地向下定向并且将冷却气流向下朝向出流

平面引导。同时，借此减少或阻止冷却气流的旋转。

[0017] 优选地，除了冷却模块覆盖件的壳体定子之外，轴流式风机本身也构成有定子翼片作为轴流式风机的支架的部分。在风扇叶轮处的定子翼片和沿冷却气流方向位于下游的

附加的壳体定子的组合显著改善流动特性。提高或改善冷却气流的体积流和定向性。

[0018] 有利地，角β以85°构成，使得后壁近似垂直于出流平面地设置。[0019] 尤其有利地，角α作为抽吸平面相对于出流平面的倾角以大于或等于55°的角度构成。角α最佳地以90°构成，也就是说，模块垂直竖立，但是这在通常的安装情况下大多不存

在。

[0020] 冷却模块覆盖件根据轴流式风机的支架的设计方案也有利地多件式地构成。这在如下情况下是有利的，轴流式风机的支架对于轴流式风机已经承担覆盖件的功能进而流动

偏转区域直接通过邻接于轴流式风机的冷却模块覆盖件构成。定子的单独制造和在装配期

间进行定子在冷却模块覆盖件中的定位在制造方面有利于：少量的用于制造冷却模块覆盖

件的复杂模具。尤其有利的是，壳体定子与冷却模块覆盖件的后壁通过卡上或卡入连接。壳

体定子由此甚至可更换进而也可通过改变风扇转速例如匹配于改变的运行条件。

[0021] 优选地，壳体定子在横截面中具有近似圆形的壳体定子头部，所述壳体定子头部过渡为壳体定子颈部。优选地，壳体定子头部具有10mm的半径并且壳体定子颈部具有10mm

的厚度。如此结实地构造的壳体定子相比于薄壁的设计方案不大容易导致功率下降。壳体

定子头部通过圆形的成型引起空气的最佳的切向流入。

[0022] 根据本发明的构思，第一步，保留轴流式风机的风扇叶轮的设计并且仅将定子或者定子叶片添加到冷却模块覆盖件中。定子叶片起到扩散器的作用并且能够在轴流式风机

下游将空气的一部分动压转换为静压。因为在模块出口处的静压是环境压力并且在轴流式

风机的导向叶片下游的静压等于该静态的环境压力，所以相比于不具有导向叶片的风扇，

静压直接在风扇叶轮下游通过导向叶片下降。

[0023] 如果静压在风扇叶轮下游下降，那么与不具有导向叶片的风扇相比，具有导向叶片的风扇能够抵抗略高的静压工作。一个问题在于，定子叶片是昂贵的，因为用于模块覆盖

件的模具是较复杂的。通过将附加的定子叶片添加至壳体能够进一步改善风扇功率。根据

一个有利的设计方案，壳体定子叶片插入冷却模块覆盖件中。

[0024] 借助本发明能够得到多个优点。在流动偏转区域中在冷却模块覆盖件上的附加的壳体定子，也称为壳体定子叶片，减少冷却气流的转动或涡旋，降低冷却模块覆盖件的反压

并且增大冷却气流。

[0025] 附加的功能性能够容易地集成到待以注塑方式制造的冷却模块覆盖件中，因为其在制造方面指向成型方向(inFormrichtungzeigt)进而可相对简单地实现。

[0026] 壳体定子叶片在壳体上产生附加的刚性。因此能够减少在壳体外部的肋的数量，这降低模具的复杂性进而进一步减少成本。

[0027] 轴流式风机的风扇叶轮和冷却模块覆盖件由于具体的安装位置在实际条件下表现出非常不利的倾斜，因为角α经常小于55°。尽管如此，整个模块是非常紧凑的，因为后壁

相应倾斜地构成。

[0028] 概括而言，本发明的优点在于，减少冷却模块覆盖件的压力损失进而提高轴流式风扇的效率。能够在没有附加成本的情况下达到改进。

附图说明[0029] 本发明的设计方案的其他细节、特征和优点从实施例的下述说明中参考附图得出。其示出：

[0030] 图1示出根据现有技术的轴流式风机；[0031] 图2示出具有冷却模块覆盖件的冷却模块的侧视图；[0032] 图3示出具有作为冷却模块覆盖件的部分的壳体定子的冷却模块的侧视图；[0033] 图4示出具有壳体定子的冷却模块的透视图；[0034] 图5示出轴流式风机和壳体定子的细节图；[0035] 图6示出壳体定子到轴流式风机上的投影；[0036] 图7a示出具有壳体定子和剖面线的冷却模块；[0037] 图7b示出壳体定子横截面；[0038] 图8a示出不具有壳体定子的情况下气流方向的原理图，以及[0039] 图8b示出具有壳体定子的情况下气流方向的原理图。具体实施方式[0040] 在图1中示出根据现有技术的轴流式风机2。轴流式风机2具有风扇叶轮4和围绕流动横截面的环周分布在出口侧的定子翼片3，所述定子翼片直接设置在风扇叶轮4的下游并

且构成为对应于风扇叶轮4的翼片。轴流式风机2具有支架12，所述支架保持用于风扇叶轮4

和定子翼片3的马达。

[0041] 在图2中示出根据本发明的冷却模块1的侧视图，其中适应于冷却模块1的、用于车辆的电动驱动装置的冷却的应用，冷却模块1借助冷却模块覆盖件5包封。被覆盖的进而未

示出的轴流式风机以角α，即抽吸平面11相对于出流平面9的倾角倾斜。冷却模块覆盖件5具

有后壁8，所述后壁设置成相对于出流平面9成角β，其中角β为85°进而近似90°。因此，后壁

8大致垂直于出流平面9设置。根据所示实施例，冷却气流6沿水平的出流平面9的方向，即平

行于该出流平面，进入冷却模块1中，并且作为出口体积流7正交于出流平面9离开冷却模块

1。因此，在冷却气流经由出流平面9作为出口体积流7离开冷却模块1之前，该冷却气流6在

冷却模块1内进行转向和定向。流动偏转区域13因此是冷却模块1的通过抽吸平面11、出流

平面9和后壁8限界的区域。从平行于出流平面9水平进入冷却模块覆盖件5到经由抽吸平面

11进入在该图中由冷却模块覆盖件5覆盖的轴流式风机2，冷却气流6经历第一次转向。冷

却气流6从轴流式风机2进入流动偏转区域13，在所述流动偏转区域中，冷却气流朝出流平

面9引导并且作为出口体积流7离开冷却模块1。

[0042] 在图3中示出根据本发明的冷却模块1的侧视图。与图2相似地，冷却模块1借助冷却模块覆盖件5包封，其中冷却模块覆盖件5具有流动引导元件，所述流动引导元件作为冷

却模块覆盖件5的一部分构成为壳体定子10。壳体定子10构成在冷却模块覆盖件5的后壁8

上并且半月形地延伸到流动偏转区域13的空间中，所述空间通过抽吸平面11和出流平面9

之间的角α展开并且由冷却模块覆盖件5围绕。类似于根据图2的实施形式，冷却气流6进入

冷却模块覆盖件5中。在此，冷却气流6在入口处平行于出流平面9进入冷却模块覆盖件5中，

并且撞到轴流式风机2的相对于出流平面9成角α地定向的抽吸平面11上，并流入到该抽吸

平面中。冷却气流6从冷却模块1的轴流式风机2被输送到冷却模块覆盖件5的流动偏转区域

13中，并且通过流动偏转区域13中的壳体定子10，气流经历偏转和涡旋的消除，所述涡旋

由轴流式风机2获得。由此壳体定子10引起气流在冷却模块1的流动偏转中区域13中消除涡

旋、转向和定向。然后，气流以转向和指向出流平面9的方式作为出口体积流7穿过出流平

面9并且垂直于该出流平面离开冷却模块1。出口体积流7随后准备用于在车辆的空调和冷

却系统中的冷却任务。

[0043] 在图4中以透视的方式示出本发明的具有部件组合的基本方案，即从左向右由轴流式风机2和冷却模块5组合成冷却模块1。在轴流式风机2中示出风扇叶轮4及其支架12。轴

流式风机2通过定子翼片3有利地补充，所述定子翼片有助于改善轴流式风机2的功效。部件

轴流式风机2容纳在部件冷却模块覆盖件5中。壳体定子10在冷却模块覆盖件5中可见。两个

部件组合成冷却模块1。冷却模块覆盖件5的壳体定子10在流体力学方面补充具有风扇叶轮

4和定子翼片3的轴流式风机2。

[0044] 在图5中示出具有冷却模块覆盖件5的壳体定子10的冷却模块1的轴流式风机2的相互作用和定位。壳体定子10的弯曲相反于轴流式风机2的风扇叶轮4的翼片以及附加地设

有的定子翼片3的弯曲定向。多个壳体定子10彼此在底部区域中平行地且向下作为流动引

导元件朝向未示出的出流平面9定向。以特别有利的方式，冷却气流6的旋转或者说涡旋在

轴流式风机2的下游通过壳体定子10被尽可能阻止，并且冷却气流指向出流平面9的方向且

增强。

[0045] 在图6中示出沿轴向方向在上游从后壁8观察的轴流式风机2。在此示出四个可选的壳体定子10，每个壳体定子单独地根据其位置弯曲，并且设计为，使得入流能够在尽可能

低的冲击损失的情况下发生。这意味着，壳体定子入口气流方向17具有与在壳体定子始端

15处的切线19相同的倾斜。这在图6中在右侧的壳体定子10处通过切线19和用于壳体定子

入口气流方向17的箭头的描绘以相同的方向示出。通过壳体定子始端15和从轴流式风机2

中流出的具有壳体定子入口气流方向17的空气的相同的定向，使冲击损失最小化。轴流式

风机2的未示出的风扇叶轮4具有转动方向14，所述转动方向相应于壳体定子入口气流方向

17的方向。那么，壳体定子末端18设计为，使得达到最大的压力回收，这通常意味着，壳体定

子末端18垂直于出流平面9伸展，通过虚线表示。优选地，壳体定子10在轴流式风机2的上半

部沿着外环周设置，但是壳体定子10以一定角度范围设置也能够引起有利的改善。通过壳

体定子10进行从轴流式风机2出来的气流的转向，所述气流在壳体定子始端15处以壳体定

子入口气流方向17被接收并且沿着壳体定子10流至壳体定子末端18。在那里，气流垂直于

出流平面9离开冷却模块1。在空气作为出口体积流7离开冷却模块1之前，离开轴流式风机2

的空气的带有涡旋的旋转流动在沿流动方向紧接在下游的流动偏转区域13中借助于壳体

定子10转向为沿出口气流方向16垂直于出流平面9指向的空气流动。

[0046] 在图7a中原理上示出冷却模块1的一部分。示出具有后壁8和壳体定子10的冷却模块覆盖件5。壳体定子10设置有剖面线A?A。在图7b中示出沿着所述剖面线的壳体定子横截

面22。壳体定子横截面22在上端具有壳体定子头部20，所述壳体定子头部近似圆形地构

成。壳体定子横截面22延伸到壳体定子颈部21为止，所述壳体定子颈部显示出在上边或者

说边缘区域下方的壳体定子厚度。根据实线的设计方案，壳体定子颈部21以不变的厚度构

造。替选于此，虚线表示具有从壳体定子头部20开始壳体定子颈部21的逐渐减小的厚度的

设计方案。根据本发明的所示的有利的设计方案，壳体定子头部20的半径为10mm。增大的

半径改善空气的迎流并且降低对于冷却模块1的最佳工况点的依赖性。形成的凸肩突入流

中，其中壳体定子头部20具有比壳体定子颈部21更大的厚度。在壳体定子10的厚度为10mm

的情况下，避免容易导致功率下降。通过在壳体定子头部20处的半径扩展模块的运行范围，

其方式是：减少在不相应于设计状态的迎流角度的情况下在壳体定子头部20处的冲击损

失，因为较大的半径在刚刚这些工况下减少壳体定子头部20周围的分离。由此，通常峰值效

率降低，然而这通过扩大的运行范围补偿。壳体定子10作为独立部件卡在后壁8上并且因此

能够例如灵活地匹配于所使用的马达的使用条件和参数。

[0047] 替选地，壳体定子10集成到冷却模块覆盖件5的后壁8中并且与该后壁一起作为压铸件一件式地构造。

[0048] 在图8a和图8b中原理上示出空气沿出口气流方向16的流动走向。图8a示出针对在图2中所示的实施形式的情况，而图8b示出针对在图3中所示的冷却模块1的实施形式的情

况。在图8a和8b中分别示出风扇叶轮4和其转动方向14。风扇叶轮轴线23作为分别用于出口

气流方向16的定向的基准线标明。在图8a中，从风扇叶轮4流出的气流的出口气流方向16以

角γ倾斜。角γ在此是用于达到气流的最佳出流方向的量值，并且表示出口气流方向16从

风扇叶轮轴线23的取向的偏离，其在冷却模块覆盖件的后壁进入流动偏转区域的该投影中

观察垂直于出流平面。因为在根据图2的设计方案中的流动偏转区域中不设有附加的流动

引导装置，所以显现在15°至25°之间的带有涡旋的偏移。在图8b中，按照根据图3的设计方

案当前在流动偏转区域中设置有附加的流动引导装置，所述附加的流动引导装置现在附加

地使从轴流式风机中流出的带有涡旋的气流偏转和定向。壳体定子10构造和表示为流动引

导装置。壳体定子10使从风扇叶轮4中流出的气流朝向风扇叶轮轴向23偏转并且角γ下降

到在2°和6°之间的值。出口气流方向16因此从该观察方向近似垂直于出流平面，这意味着

功效的明显改善。因此，壳体定子10附加地设置在冷却模块的流动偏转区域中显著改善冷

却空气的流动剖面。

[0049] 附图标记列表[0050] 1冷却模块[0051] 2轴流式风机[0052] 3定子翼片[0053] 4风扇叶轮[0054] 5冷却模块覆盖件[0055] 6冷却气流[0056] 7出口体积流[0057] 8后壁[0058] 9出流平面[0059] 10壳体定子[0060] 11抽吸平面[0061] 12支架[0062] 13流动偏转区域[0063] 14转动方向[0064] 15壳体定子始端[0065] 16出口气流方向[0066] 17壳体定子入口气流方向[0067] 18壳体定子末端[0068] 19切线[0069] 20壳体定子头部[0070] 21壳体定子颈部[0071] 22壳体定子横截面[0072] 23风扇叶轮轴线[0073] α 倾角抽吸平面?出流平面[0074] β 角出流平面?后壁[0075] γ出流角