CN100583600C - 混合式传动装置的定子冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种供传动装置内安置的环状定子用的冷却系统，包括一个第一弯管，当该管安置在该外壳中时，其尺寸足以至少部分地沿圆周外接该定子。该第一弯管有多个沿周边间隔设置的流体孔。一根进气导管将该第一管连接在传动装置外壳上而将流体输送通过该管，以便流过流体孔而冷却该定子。最好是，还提供一个相同的第二弯管，而一个连接器管连接该第一和第二管，从而允许流体在两管之间流动。本发明也提供一种装配一冷却系统的方法。

Description

混合式传动装置的定子冷却系统
技术领域
本发明涉及一种供混合式电动机械传动装置中的电动机/发电机的定子的冷却系统和一种装配该冷却系统的方法。
背景技术
混合式电动机械车辆的传动装置利用相互作用的不同的齿轮装置，它们在操作关系连接到发动机和通常两个电动机/发电机上。有选择地利用转矩传递装置能将动力通过不同的齿轮装置从发动机和/或电动机/发电机输送到传动装置的输出部件上。
在共同拥有的2004年7月22日申请的题为“带有选择的固定的无线电操作的可调电传动装置”的美国临时申请书No.60/590,427中描述了一种电动机械传动装置中的动力传动装置，该文件的全部内容参考合并于此。
混合式系统的电动机/发电机，特别是那些用于强力的混合式系统的，必须供给大的动力。因为在传动装置结构内可以利用的封装空间很有限，所以电动机/发电机需要极高的动力密度。在运转期间高动力密度的电动机/发电机产生大量的热。带有其高密度电绕组的电动机/发电机的定子产生大量的热，导致需要控制定子的温度，以便保证连续而稳定的操作。
发明内容
希望有一种只需要最少的附加装配步骤、附加部件和最少的或不增加泵的容量的定子冷却系统。因此，提供一种定子冷却系统来允许有效地冷却电动机/发电机定子。一种用于安置在传动装置外壳内的环状定子的冷却系统包括一个第一弯管，当该管置于传动装置外壳内时，其尺寸足以至少部分地沿圆周外接该定子。该弯管可以形成一个完全的圆或一个弧或其它不完全沿圆周外接该定子的弯曲部分。该弯管有多个沿周边间隔设置的流体孔。一个进气导管连接在该弯管上并将冷却流体从传动装置外壳内部输送通过该弯管，以便流过这些流体孔而冷却该定子。因为该弯管至少部分地沿圆周外接该定子，所以流体通过这些流体孔而围绕定子很好地分布。
该定子冷却系统中也可以包括一个第二弯管，其尺寸也足以至少部分地沿圆周外接该定子，并且也有多个沿周边间隔装置的流体孔。一个连接器管连接在该第一弯管上并延伸在第一和第二弯管之间，以便在两管之间形成流体连通。当由该连接器管连接时，第一和第二弯管沿轴向彼此隔开。第二弯管中的流体孔将提供的冷却流体通过该连接器管而输送到定子，以便进一步冷却它们。
第一和第二弯管中的至少一个最好具有紧固支架，每个支架有一紧固孔，用以装入一个紧固件，以便将弯管固定在传动装置外壳上。该紧固支架也可以有一定位器孔，用于使该紧固支架与该传动装置外壳通过一个定位器如榫销而合适地对准。在某些实施例中，第一和第二弯管两者具有带紧固器孔的紧固支架，并在隔开的几组凸起部(即置于不同轴向的平面上的几组凸起部)处通过穿过紧固支架的紧固件而固定于传动装置外壳上，也即第一弯管固定在大体上靠近第一弯管设置的第一组凸起部上，而第二弯管固定在与第一组凸起部沿轴向间隔的大体上靠近第二弯管设置的第二组凸起部上。在其它实施例中，提供一个环状定子座体，它使整个冷却系统能够固定在大体上在一轴向平面中的传动装置外壳的凸起部(即一组凸起部)上。
在某些实施例中，定子由一个沿圆周外接该定子的环状定子座体支承。当在第一和第二弯管之间装配时，该环状定子座体安置在它们之间。该定子座体有一带装配销孔的定子座体支架。该定子座体最好有一带装配销孔的定子座体支架。在这些实施例中，该弯管紧固支架也有一个装配销孔，使得该定子座体支架和紧固支架可以通过相应的销孔而装入一个装配销，从而在插入传动装置外壳中之前预先装置该定子座体和弯管。
在某些实施例中，提供一根或多根细长的撑杆，它们预张紧而将第二管固定在第一管上。可以任选地，这些细长的撑杆可以固定(如焊接)在第一管上并从其大体上沿轴向伸出，以便在操作上连接于第二管上。
在另一实施例中，不是预张紧以便通过弹簧作用来连接第一和第二弯管，而是这些细长的撑杆有一个带一紧固器孔的撑杆支架，它可以与定子座体上的定子座体支架对准而装一紧固器，从而将第一和第二管及定子座体于一单独的凸起部处固定在传动装置外壳上。
尤其在可以于单独一组凸起部处连接在传动装置外壳上的实施例中，可以获得一种有效地装配冷却系统的方法。该方法包括提供第一和第二弯管，并使第二弯管在定子座体的一侧处与定子座体基本上同心地对准。该方法还包括使第一弯管在定子座体的另一侧处与定子座体基本上同心地对准，从而在第一和第二弯管之间形成流体连通。最好是，该流体连通是通过上述连接器管而形成的。该方法然后包括将对准的弯管和定子座体紧固在传动装置上。如上所述，在某些实施例中，该第二弯管有一带紧固器孔的紧固器支架。在这些实施例中，对准第二弯管包括对准第二弯管与定子座体和定子座体的相应支架中的紧固器孔。在其中该细长的撑杆包括一紧固器支架的实施例中，对准第一弯管包括使第一弯管的支架中的紧固器孔与第二弯管和定子座体的预先对准的紧固器孔对准。或者是，在其中该细长的撑杆被预张紧而将第二管固定在第一管的实施例中，对准第一弯管包括将第一弯管固定在第二弯管上，也即通过细长撑杆中的弹簧张紧作用。
通过提供一个沿圆周外接或至少部分沿圆周外接该定子的第一弯管(最好还有一第二弯管)，能获得定子的有效冷却。一种装配方法保证合适地对准部件和减少部件之间的尺寸容差的堆叠，由此尽可能减小必要的封装空间和增加传动装置尺寸的需要。
联系附图阅读下列实施本发明的最佳方式的详细描述，将容易地清楚本发明的上述特点和优点及其它特点和优点。
附图说明
图1是一种混合式电动机械传动装置的示意的局部部分截面图，包括一种本发明的支承在一传动装置外壳上的定子冷却系统；
图2是图1的定子冷却系统的示意透视图；
图3是在本发明范围内的一种定子冷却系统的第二实施例的示意的局部部分截面图；
图4是图3的定子冷却系统的示意透视图；
图5是图4的定子冷却系统的另一示意透视图；
图6是在本发明的范围内的一种定子冷却系统的第三实施例的示意透视图；以及
图7是图6的定子冷却系统的示意端视图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的标号指相同的部件，混合式电动机械传动装置10有一个包括一可转动的转子14和一静止的定子16的电动机/发电机12。如该技术的专业人员容易理解的，转子14和定子16是环状的，而转子14围绕传动装置的中心线(未示出)转动。定子16包括定子绕组18A和18B。当电动机/发电机12起发电机作用时，转子14的转动在定子绕组18A、18B内部产生电流；相反，当电动机/发电机12起电动机作用时，从电源如电池(未示出)来的电能通过定子绕组18A、18B流动，以便为转子14提供动力。电动机/发电机12罩在传动装置的外壳20中，外壳20可以包括若干部件如端盖22和包含液压阀体26的外壳部分24，阀体26可由一控制单元(未示出)控制，用于将流体选择地输送到传动装置10以便将其冷却和润滑。
图1和2中例示用以冷却环状定子16特别是定子绕组18A、18B的冷却系统18的第一实施例。传动装置10可以包括一个第二电动机/发电机，此时可利用一第二冷却系统28来冷却第二电动机/发电机的定子。参照图2，第一弯管30和第二弯管32通过连接管34而连接，连接管34用T形接头36A、36B与弯管30、32形成界面。连接管34有一从T形接头36A伸出的第一部分38，后者与一从T形接头36B伸出的第二部分40相互配合而在第一管30和第二管32之间形成流体连通。管30、32中的孔(未示出)与相应的连接管部分38、40形成界面，从而使得流体能够从第一管30通过连接管34流到第二管32。每个管30、32形成或机加工而具有多个沿周边间隔设置的流体孔42。在图2中，流体孔42可在管30、32的一部分上看到。但是，流体孔42最好是在弯管30、32的径向内表面上环绕弯管的圆周设置。或者是，流体孔42可以仅仅设置在弯管30、32的一部分上，当安装时孔42大体上设置在定子16上方。在这种情况下，定子绕组18A、18B的下半部是通过从定子绕组上半部滴下的流体而冷却的。因此，不需要额外的泵容量来强迫流体从弯管30、32的下半部向上向着附近的定子16和定子绕组18A、18B流动。
一个进气管或导管44通过另一T形接头36C而与第一管30成流体连通。再参照图1，进气管44压配合或密封配合在传动装置外壳20的一个通道或膛孔46内，以接受从阀体26来的冷却流体，以便分布到第一管30中。再参照图2，然后使流体从第一管30经过连接管34流到第二管32。然后该流体从弯管30、32通过流体孔42分布到定子16和定子绕组18A、18B上。这些流体孔的孔径可以做成使流体以喷雾形式分布。孔中可以插入喷嘴，以控制流体的分布。
在图1和2的实施例中，冷却系统28在两个分开的传动装置外壳的凸起部处受支架48A、48B、48C的支承，这两个凸起部大体上安置在如下所述的两个分开的轴向平面上。此处所说的“凸起部”是外壳20的延伸部或内表面，其上支承冷却系统28。冷却系统28是在移去端盖22的情况下和安装电动机/发电机12之前通过将第二管32枢轴式转入传动装置10中而装配的。在图2中所示，第二管32有两种类型的紧固支架48A和48B，它们可以焊接或以别的方式固定在弯管32上。每个支架48A有一紧固件孔50，用以接受一个螺栓或其它类型的紧固件来将第二弯管32于第一组凸形部(未示出，但大体上安置在第二弯管32附近)处固定在传动装置外壳20上。再参照图2，第二弯管32也有紧固支架48B，它们有紧固孔50和定位孔54。
定位孔54装入一个榫销，以便沿径向和在传动装置10内合适地对准第二弯管32。该榫销与外壳20内第一组凸形部处形成的榫销孔啮合。一旦通过榫销安置，紧固件如类似于下面相对于图3描述的螺栓被插入紧固孔50中并装入传动装置外壳20中的互补的螺孔内。一旦第二管32这样安装好，第一管30可以通过啮合连接管部分38和连接管部分40而与第二管32流体连通。然后这能将第一管30合适地对准在传动装置外壳20中。通过连接管部分38、40，具有紧固孔50的第一管支架48C由此与传动装置的第二组凸形部内的螺孔(未示出，大体上安置在第一管30附近)自动对准，从而可以将紧固件装入而将第一管30固定在传动装置外壳20上。
冷却系统的第二示范实施例
参照例示冷却系统128的第二实施例的图3～5。冷却系统128包括第一和第二弯管130和132与细长撑杆160及定子座体162，这些将在下面相对于图3～5描述。如在图3中最清楚地示出的，冷却系统128支承于传动装置外壳120的凸起部152的一个单独的平面上。
参照图4，冷却系统128相应地包括第一和第二管130和132，进气导管144从管130伸出并与其成流体连通而接受从传动装置外壳120中的阀体来的流体，类似于图1的进气导管44(进气导管144没有在图3的截面位置中示出)。与第一实施例那样，连接管134包括一个从第一管130伸出的第一部分138，后者与从第二管132伸出的第二部分140成干涉配合或密封配合而在第一管130和第二管132之间建立流体连通。第一管130和第二管132包括孔142，其位置和功用与第一实施例的流体孔42相同。第二管132包括两种类型的管支架148A和148D，它们通过焊接或其它固定机构固定于管上，在图5中最清楚地示出。管支架148有一紧固件孔150，用于装入一个螺纹紧固件164而与传动装置外壳120中形成的螺孔166啮合(在图3中清楚示出)。第二管132也包括管支架148D，每个有三个孔，分别是紧固器孔150、装入榫销159的定位器孔或榫销孔154及装入装配销169的装配销孔168。
细长的撑杆160用焊接或其它机构固定在第一管上并包括大体上从其沿径向向外伸出的撑杆支架170。支架170有一装入螺纹紧固件164的紧固件孔150。如图4中最清楚地示出的，定子座体162还有沿径向伸出的定子座体支架172D，支架172D有装配销孔168、定位器孔154和紧固件孔150，它们大体上可与第二管132的管支架148D中的那些相应的孔对准。定子座体162还有沿径向伸出的支架172A(夹在管支架148A和撑杆支架170之间)，支架172A具有紧固件孔150，可与管支架148A和撑杆支架170中的紧固件孔150对准。
因此，为了装配冷却系统128，通过对准经第二管支架148D和定子座体支架172两者中的装配销孔168而伸出的装配销168，使第二管132与定子座体162啮合。然后将这样预装配的第二管132和带有附接于其上的定子的定子座体162通后榫销159而在传动装置120内沿径向枢轴式转动(该榫销159通过定子座体支架172和管支架148D两者中的定位孔154而伸出)，直到榫销159与传动装置外壳120中的装入孔(未示出)啮合，从而合适地对准管132和定子座体162，以便通过支架172、148D中的定位孔150装入螺孔紧固件164。但是，在插入螺纹紧固件164之前，将第一管130沿轴向向内向着装配的第二管132和定子座体162枢轴式转动，使得连接器管134的第一部分138与第二部分140啮合，撑杆支架170内的紧固器孔150与定子座体支架172中的紧固器孔150和管支架148D中的那些对准。细长撑杆160的其它自动地与支架148A中的紧固件孔对准，使得螺孔紧固件164可以通过对准的紧固件孔150而插入。如图3～5中显见的，支架170、172、148A、148D与一个单独平面中的一组凸起部152沿轴向对准，使得螺纹紧固件164可以在图3的凸起部152处支承冷却系统128。
冷却系统的第三示范实施例
参照图6和7中的冷却系统228的第三实施例。第一和第二弯管230、232具有设置在其间的定子座体262。第一管230有从其伸出的进气导管244，类似于图1和2的第一实施例的进气导管44。连接器管234有一从第一管230伸出的第一部分238，它与从第二管232伸出的第二部分240配合或啮合，允许管230和232之间形成流体连通。管230、232有流体孔242，其位置和其它类似于第一实施例的流体孔42。在该实施例中，细长的撑杆260通过焊接或其它刚性固定机构而固定在第一管230上。撑杆260可以(但不一定必须)焊接在第一管230上；撑杆260可以通过将管230、232对着定子座体262固定的同一弹簧作用而保持在第一管230上。每个细长的撑杆260被预先张紧，使得它可以安装在第二管232上而相对于第一管230来固定第二管232。值得注意的是，细长的撑杆260从不包括一个撑杆支架和不可用紧固件直接连接在传动装置外壳上。第二管232有用焊接或其它方式固定于其上的管支架248A。管支架248A有紧固件孔250。此外，第二管232有管支架248E，后者有定位孔254和紧固件孔250。
如图7中清楚看到的，定子座体262包括定子座体支架272A和272B。定子座体支架272A包括紧固件孔250和定位器孔254。每个定子座体支架272B仅包括一个紧固件孔250。有两个每种类型的定子座体支架272A、272B围绕定子座体262沿周边设置。为了将冷却系统228装配在一个传动装置外壳如图3的传动装置120中，将管支架248E中的定位孔254与定子座体支架272A中的定位孔254对准。然后通过联接连接器管部分230A和240并在第二管232上面滑动预先张紧的细长撑杆260而将第一管230附接在对准的定子座体262和第二管232上。现在可以将整个装配件沿轴向向内枢轴式转动到传动装置外壳20中，使榫销259通过定位孔254。然后可以将紧固件264通过支架248A、248E和272A、272B中的紧固件孔250并通过相应的对准的孔250而插入传动装置外壳中的螺孔内，从而在单独一组凸起部处支承整个冷却系统228。
虽然已详细描述了实施本发明的最佳方式，但与本发明有关的本技术的专业人员将理解，用于实施本发明的各种替代的设计和实施例均在附属的权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种被安置在传动装置外壳内的环状定子的冷却系统，包括：
一个第一弯管，当所述弯管被置于该传动装置外壳内时，该弯管的尺寸足以至少部分地沿圆周外接该定子，所述弯管有多个沿周边间隔设置的流体孔；以及
一个被连接在所述弯管上的进气导管，可操作来将冷却流体从该传动装置外壳输送到所述弯管中，以便使所述冷却流体流过所述流体孔而冷却该定子。
2.权利要求1的冷却系统，其特征在于还包括：
一个第二弯管，其尺寸足以至少部分地外接该定子，并有多个沿周边间隔设置的流体孔；以及
一个连接器管，可连接在所述第一和第二管之间，用于在两管之间形成流体连通，当由所述连接器管连接时，所述第一和第二管沿轴向彼此隔开；
所述第二管中的所述流体孔可操作来经所述连接器管将提供的冷却流体输送到所述定子，以便进一步冷却它们。
3.权利要求2的冷却系统，其特征在于，所述第一和第二管均具有一紧固支架，该紧固支架内有一紧固件孔用于装入一紧固件，以分别将所述第一和第二管固定到该传动装置外壳上。
4.权利要求3的冷却系统，其特征在于，所述紧固支架中还有一个定位器孔，用于通过一个定位器使所述紧固支架与该传动装置外壳对准。
5.权利要求4的冷却系统，其特征在于还包括：
一个用于至少部分地支承所述定子的环状定子座体，所述定子座体有一定子座体支架，该定子座体支架内有一装配销孔；
其中所述紧固支架中也有一个装配销孔，所述相应的两个装配销孔可以对准而装入一个穿过其间的装配销，用以预先装配所述第一和第二管中的所述至少一个与所述定子座体。
6.权利要求2的冷却系统，其特征在于还包括：
一根细长撑杆，其尺寸当所述第一和第二管由所述连接器管连接时能足以跨越在所述第一和第二管之间，并被预先张紧来彼此相对地固定所述第一和第二管两者。
7.权利要求6的冷却系统，其特征在于，所述细长撑杆被固定在所述第一管上，并大体上沿轴向从其伸出，用于跟所述第二管操作连接。
8.权利要求6的冷却系统，其特征在于还包括：
一个用于至少部分地支承该定子的环状定子座体，所述定子座体被安置在所述第一和第二管之间，其中所述细长的撑杆跨越所述定子座体。
9.权利要求8的冷却系统，其特征在于，所述第二管有一个在其中带一紧固件孔的紧固支架；其中所述定子座体有一个在其中带一紧固件孔的定子座体支架；其中所述细长的撑杆有一个在其中带一紧固件孔的撑杆支架，所述相应的孔可以对准，以便装入一个紧固件而将所述第一和第二管与所述定子座体固定在该传动装置外壳上。
10.一种被安装在一传动装置外壳内的环状定子的冷却系统，包括：
一个第一和一个第二弯管，当弯管被置于传动装置外壳内时，每个弯管的尺寸足以至少部分地沿圆周外接该定子，而且每个弯管有多个沿周边间隔设置的流体孔；
一个用于至少部分地支承该定子的定子座体，其中所述定子座体沿轴向被安置在所述第一和第二管之间；
一个被连接在所述第一管上的进气导管，可操作来将冷却流体从传动装置外壳输送到所述第一管，以便流过该第一管的所述流体孔，由此冷却该定子；以及
一个可以在所述第一和第二管之间连接的连接器管，用于在其间形成流体连通，当用所述连接器管连接时，所述第一和第二管沿轴向彼此隔开，所述第二管中的所述流体孔可操作来将提供的冷却液从所述第一管经所述连接器管输送到该定子，以便进一步冷却该定子。
11.权利要求10的冷却系统，其特征在于，所述第二管有一在其中带一紧固件孔的紧固支架，用于装入一紧固件而将所述第二管固定在该传动装置外壳上。
12.权利要求11的冷却系统，其特征在于，所述紧固支架在其中还有一个定位器孔，用于通过一定位器使所述紧固支架与该传动机构外壳对准。
13.权利要求11的冷却系统，其特征在于还包括：
一根细长撑杆，其尺寸当所述第一和第二管被所述连接器管连接时足以在所述第一和第二管之间跨越，并被预先张紧来彼此相对地将所述第一和第二管两者固定。
14.权利要求13的冷却系统，其特征在于，所述细长撑杆被固定在所述第一管上，大体上沿轴向从其伸出，其长度足以跨越所述定子座体。
15.权利要求13的冷却系统，其特征在于，所述第二管有一个在其中有一紧固件孔的紧固支架；其中所述定子座体有一个在其中有一紧固件孔的定子座体支架；其中所述细长撑杆有一个在其中有一紧固件孔的撑杆支架；所述相应的紧固件孔可以对准，以便装入一紧固件而将所述第一和第二管与所述定子座体固定在该传动装置外壳上。
16.一种装配一个可安置在一传动装置外壳内并由一环状定子座体可至少部分地支承的环状定子冷却系统的方法，包括：
提供第一和第二弯管；
在所述第一管上提供进气导管；
在所述第一和第二管之间提供连接器管；
使该第二弯管与该定子座体在其一侧基本上同心地对准；
使该第一弯管与该定子座体在其相对一侧基本上同心地对准，由此在第一和第二弯管之间形成流体连通；以及
将该对准的弯管和定子座体固定在该传动装置外壳上。
17.权利要求16的方法，其特征在于，所述对准该第二弯管的步骤包括对准该第二弯管和该定子座体的相应支架中的紧固件孔。
18.权利要求17的方法，其特征在于，所述对准第一弯管的步骤包括：在所述对准该第二弯管的步骤后，使该第一弯管的支架中的紧固件孔与该第二弯管和该定子座体的被对准的紧固件孔对准。
19.权利要求16的方法，其特征在于，所述对准该第一弯管的步骤包括将所述第一弯管通过弹簧张力固定在所述第二弯管上。
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