CN103250331A - 电机冷却系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了电机模块和用于冷却电机的方法。所述电机模块包括：电机，所述电机包括具有定子端匝的定子；贯穿螺栓；和壳体，所述壳体具有至少两个可拆卸联接的框架构件。所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个包括内壁、外壁、限定在所述内壁与所述外壁之间的冷却剂腔体、以及螺栓通道。所述冷却剂腔体能够基本径向围绕所述定子端匝中的至少一个设置。所述螺栓通道穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个的一部分设置并且能够从所述壳体的外部的基本圆形的周缘径向向内设置。

Description

电机冷却系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年12月13日提交的美国申请No.12/966,778的优先权，该申请的全部内容通过参引的方式并入本文。

背景技术

混合动力车辆由于混合动力的改进的燃料经济性和减小的排放而提供了用于使车辆驱动器变得环保的机会。混合动力车辆将常规的内燃发动机与电-机械传送相组合。在电-机械传动内的电马达提供用于推进车辆的能量，从而减小对通过内燃发动机提供能量的需求，由此增大燃料的经济性并且减小排放。

如同任意的电机一样，混合动力传动的电机以热量的形式排放一些能量。热量从电马达中的有效去除能够改进电机的寿命并且提高电机的操作效率。

发明内容

本发明的一些实施例提供了一种电机模块。所述电机模块能够包括：电机，所述电机包括具有定子端匝的定子；贯穿螺杆；以及壳体，所述壳体具有至少两个可拆卸联接的框架构件。所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个包括内壁、外壁、限定在所述内壁与所述外壁之间的冷却剂腔体、以及螺栓通道。所述冷却剂腔体能够基本轴向围绕所述定子端匝中的至少一个设置。所述螺栓通道能够穿过所述至少两个可拆卸联接的构件中的每一个的一部分设置，并且能够接收所述贯穿螺栓的至少一部分以将所述至少两个可拆卸联接的框架构件联接到一起。所述螺栓通道也能够从所述壳体的外部的基本圆形的周缘径向向内设置。

本发明的一些实施例提供了一种包括电机的电机模块，所述电机包括联接到转子毂上的转子。至少一个外壳构件能够联接到所述转子毂上并且能够包括位于至少一些部分上的翅片。所述至少一个外壳构件能够由第一材料形成，而所述转子毂能够由第二材料形成。所述电机模块还能够包括具有多个可拆卸联接的构件的壳体。所述可拆卸联接的框架构件中的每一个能够包括内壁，所述内壁至少部分地限定电机腔体并且能够部分地包封所述电机。在一些实施例中，所述内壁能够包括具有翅片的部分以与位于外壳构件上的翅片匹配接合。

本发明的一些实施例提供了用于冷却电机的方法。所述方法能够包括设置所述电机，所述电机包括转子、围绕所述转子的定子、联接到所述转子上的转子毂、和联接到所述转子毂上的至少一个外壳构件；并且还包括在所述至少一个外壳构件的表面的至少一部分上设置翅片。所述方法还能够包括设置包括多个可拆卸联接的框架构件的壳体，每个框架构件包括内壁和外壁。所述内壁能够限定用于至少部分地容置所述电机的电机腔体。在一些实施例中，所述方法还能够包括使所述至少一个外壳构件的所述翅片与位于所述内壁的壁表面上的内壁翅片匹配接合、设置介于所述内壁与所述外壁之间的冷却剂腔体、将冷却剂引入到所述冷却剂腔体内、以及使所述冷却剂循环通过整个所述冷却剂腔体以将热能从所述电机中移除。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的电机模块的局部正视截面图。

图2A为根据本发明的一个实施例的电机模块的局部正视截面图。

图2B为根据本发明的一个实施例的电机模块的局部后视截面图。

图3为图2A和2B的电机模块的框架构件的立体图。

图4A为图1的电机模块的局部侧视截面图。

图4B为图1的电机模块的局部侧视截面图。

图5A为电机模块的局部正视截面图。

图5B为电机模块的内壁沿着图5A的截面A-A的截面图。

图6为图示了根据本发明的一个实施例的、贯穿图1的电机模块的热排放的截面图。

图7为图1的电机模块的框架构件的立体图。

图8A为根据本发明的一个实施例的电机模块的一部分的局部立体图。

图8B为电机模块的螺栓通道沿着图8A的截面A-A的局部截面图。

图8C为电机模块的螺栓通道沿着图8A的截面B-B的局部截面图。

图8D为电机模块的螺栓通道沿着图8A的截面C-C的局部截面图。

图9A为图8A的电机模块的外壁的局部侧视图。

图9B为电机模块沿着图9A的截面A-A的局部截面图。

图10为根据本发明的一个实施例的外壳构件和转子毂的立体图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任意实施例之前，应当理解的是，本发明并非在其应用方面限制于在以下描述中阐释或在以下附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明能够为其他实施例并且能够以多种方式实施或执行。而且，应当理解的是，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应该视为限制。“包括”、“包含”、或“具有”、及其变型在本文的使用意为包括在其后所列的物件及其等同以及另外的物件。除非另外规定或限制，术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变型被宽广地使用并且包括直接和间接的安装、连接、支承和联接。另外，“连接”和“联接”并非限于物理的或机械的连接件或联接件。

以下讨论被提供以使本领域的技术人员能够制造和使用本发明的实施例。图示实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且本文的一般原理能够被应用到其他实施例和应用中而不偏离于本发明的实施例。因此，本发明的实施例并非旨在受限于所示实施例，而是应当被赋予与本文所公开的原理和特征相一致的最宽范围。以下详细描述应当参照附图进行阅读，在不同附图中的相似元件具有相同的附图标记。并非必然按比例绘制的附图描绘了选取实施例而非旨在限制本发明的实施例的范围。技术人员将认识到，本文所提供的示例具有落在本发明的实施例的范围内的很多有用的替代。

图1图示了根据本发明的一个实施例的电机模块10的一部分。电机模块10能够包括壳体12，壳体12包括两个或更多个可拆卸联接的框架构件，例如扭转端部框架构件14和冠顶端部框架构件16。电机18能够被容置在至少部分地由可拆卸联接的框架构件14、16所限定的电机腔体20内。例如，在一个实施例中，扭转端部框架构件14和冠顶端部框架构件16能够经由一个或多个螺栓19和螺母21（穿过由可拆卸联接的框架构件14、16制造的唇缘23）相联以将电机18包封在电机腔体20内。在其他实施例中，如下文所述，扭转端部框架构件14和冠顶端部框架构件16能够通过其他合适的联接方法相联。

电机18能够包括转子22、定子24、定子端匝26、和轴承28，并且能够绕主输出轴30设置。定子24能够包围转子22，而在转子22与定子24之间能够设有径向气隙31。在一些实施例中，电机18还能够包括转子毂32或者能够具有“无毂”设计（未示出）。电机18能够为（不限于）电马达，例如混合动力电马达、发电机、或车辆交流发电机。在一个实施例中，如图1所示，电机18能够为感应带发电机起动器（BAS）。在另一实施例中，电机18能够为用于在混合动力车辆中使用的高电压发夹式（HVH）电马达。另外，在一些实施例中，电机18能够包括内部永磁体（IPM）电马达。

电机18的部件（例如但不限于定子端匝26和转子22）能够在电机18的操作期间产生热量。这些部件能够被冷却以增强电机18的性能和提高电机18的寿命。另外，在一些实施例中（包括那些其中的电机18包括IPM电机的实施例），冷却位于转子18中的磁体也能够辅助增强电机18的性能和提高电机18的寿命，这是由于当IPM的温度增大时，磁体退磁的可能性能够增大，这能够导致电机18的失效。

在一些实施例中，如图1中所示，扭转端部框架构件14和冠顶端部框架构件16能够类似地制造或者基本相同，通常提供壳体12的沿着中央唇缘23分开的两个半部。框架构件14、16能够由诸如铝、钢、不锈钢等之类的材料通过诸如消失模铸造、熔模铸造等之类的工艺制成。例如，在一个实施例中，框架构件14、16能够由铸铝通过消失模铸造（lost foamcasting）制成。扭转端部框架构件14的外壁34能够配置为与其他机器（例如传动本体（未示出））相接合。扭转端部框架构件14的内壁36能够配置为在电机腔体20内接收电机18。另外，冠顶端部框架构件16能够限定外壁38和内壁40，外壁38和内壁40能够分别配置为与其他机器相接合并且将电机18接收在电机腔体20内。在一些实施例中，扭转端部框架构件14和/或冠顶端部框架构件16能够分别包括外壁延伸部35、37。外壁延伸部35、37能够包括如图1-2B中所示的孔39、41。常规的紧固件（未示出）能够穿过孔39、41使用以将壳体12联接到传动本体上。

定子24能够包括基本实心堆叠的定子叠片。在一些实施例中，定子叠片沿径向长度能够为一致的，使得定子叠片堆叠具有平滑的外径。在其他实施例中，一个或多个定子叠片43（例如，如图1中所示的在中心设置的定子叠片）能够径向延伸经过定子叠片堆叠的剩余部分。在一个实施例中，如图1中所示，延伸的定子叠片43能够向上延伸穿过介于扭转端部框架构件14与冠顶端部框架构件16之间的中央唇缘23的整个长度。由此，穿过中央唇缘23的一个或多个螺栓19和螺母21也能够穿过延伸的定子叠片43以将定子24联接到壳体12上。在另一实施例中，延伸的定子叠片43能够向上延伸到中央唇缘23内，但不穿过中央唇缘23的整个长度。

延伸的定子叠片43能够提供基准平面以用于在组装期间沿轴向方向堆叠电机模块10的部件。由延伸的定子叠片43生成的基准平面能够帮助紧密控制电机18的轴向设置。另外，基准平面能够更准确地垂直于电机18的中央旋转轴线45。由此，当与使用定子24的外边缘对准的电机模块进行比较时，部件能够与中央轴线45更准确地对准。

通过使用穿过中央唇缘23的延伸的定子叠片43将电机18设置在壳体12内，间隔空气47能够设置在定子24的一个或两个轴向端部与壳体12之间。另外，通过利用中央唇缘12将延伸的定子叠片43联接到壳体12上，由电机18产生的扭矩能够被传递到壳体12上。通过使用定子24将电机18固定到壳体12上，扭矩传动能够较少地依赖于在壳体12与定子24的外径之间的压配合。

在一些实施例中，冷却剂腔体42、44能够设置在框架构件14、16内（即，至少部分地在外壁34、38与内壁36、40之间）。如图1中所示，冷却剂腔体42、44中的每一个能够径向围绕电机18（即，基本包围定子24）和与电机18轴向相邻地（即，沿着电机18的任意侧）设置。冷却剂腔体42、44能够经由分别与框架构件14、16成一体（如图2A、2B和3中所示）的入口46、48和出口50、52与流体源（未示出）流体连通。在一些实施例中，如图3中最佳示出的，入口46和出口50（以及入口48和出口52，未示出）能够被容置在相应的单个本体54、56中。在一个实施例中，单个本体54、56能够为压配合到外壁34、38上的钢本体。在本体54、56与外壁34、38之间的界面能够利用树脂例如环氧树脂或另一合适的密封件进行密封。

在一些实施例中，扭转端部框架构件14和冠顶端部框架构件16能够具有基本不同的轴向长度。由此，框架构件14、16能够在沿着壳体12的不同轴向长度处（例如在由框架构件14、16生成的与中央唇缘23相对的周缘唇缘（未示出）处）联接到一起。在一个实施例中，扭转端部框架构件14（或者冠顶端部框架构件16）能够延伸跨过壳体12的轴向长度的大部分，从而基本作为至少部分地围绕电机18的罐型模块，而冠顶端部框架构件16（或扭转端部框架构件14）能够作为包封该罐型模块的盖。在其中框架构件14、16具有基本不同长度的实施例中，冷却剂腔体42或44中的至少一个能够径向围绕电机18且与电机18轴向相邻地设置，而冷却剂腔体42或44中的另一个能够至少与电机18（或者径向围绕电机18且轴向相邻于电机18）轴向相邻地设置。

如图3、4A和4B中所示，在一些实施例中，冷却剂腔体42、44的内表面能够包括冷却剂腔体翅片58、60。冷却剂腔体翅片58、60能够沿径向和轴向方向突出到冷却剂腔体42、44内。冷却剂腔体翅片58、60能够配置为形成在冷却剂腔体42、44中的连续通道62、64，通道62、64能够接收流动的流体（由图4A和4B中的箭头表示）。例如，冷却剂能够以往复编织的方式从入口46、48经过连续通道62、64流向出口50、52。在另一实施例中，冷却剂腔体翅片58、60能够沿径向方向或沿轴向方向突出到冷却剂腔体42、44内。在又一实施例中，冷却剂腔体42、44不包括冷却剂腔体翅片58、60，冷却剂能够从入口46、48直接流向出口50、52而没有往复编织。

当与基本平坦的表面进行比较时，通过突出到冷却剂腔体42、44内，冷却剂腔体翅片58、60能够提供更大的表面积以接收冷却剂，并且由此能够容许从电机18向冷却剂的更大的热能传递并且减小热阻。另外，通过使引导流体而非具有直线流体路径，冷却剂的平均流动速度能够被增大，这能够辅助热传递。另外，流体的往复编织模式能够迫使冷却剂以湍流的方式刷擦冷却剂腔体42、44的表面，从而进一步增强从电机18朝向冷却剂的热能传递。冷却剂腔体翅片58、60能够提供从内部36、40到外壁34、38的传导路径，使得从电机18传导到内壁36、40的热量能够被传导到外壁34、38。外壁34、38能够提供另外的表面积以有助于移除从电机18传导的热量。

在一些实施例中，如上述，冷却剂能够通过入口46、48引入到冷却剂腔体42、44内并且能够通过出口50、52离开冷却剂腔体42、44，从而导致通过电机模块10的两个并行流动路径。在另一实施例中，入口46、48中的一个或多个能够作为出口，而出口50、52中的一个或多个能够作为入口。例如，出口52能够作为用于冷却剂腔体44的入口并且能够与另一出口50流体连通。由此，冷却剂能够通过入口46被引入到冷却剂腔体42内并且通过出口50离开冷却剂腔体42，随后通过冷却剂腔体44流动到出口52内，并且通过入口48离开冷却剂腔体44，从而导致穿过电机模块10的单个串联流动路径。

并行流动路径或串联流动路径例如能够被选取以适于在最终用户应用中的冷却剂的流动和压力特征。例如，如果最终用户应用由冷却剂的流动速率限制，则电机模块10能够结合有并行流动路径，这能够容许减小的流动速率和增大的压力。在另一示例中，如果最终用户应用由冷却剂的压力限制，则电机模块10能够结合并行流动路径，这能够减小冷却剂压力。通过将流动路径分成两个并行路径，当与具有仅仅单个流动路径的电机模块进行比较时，流动阻力由于流动阻力与流动速率的平方根成比例而能够减小大约75%。

在一些实施例中，冷却剂能够为水、乙二醇、水和乙二醇的混合物、马达油、液压流体油、防冻剂或相似的流体。冷却剂能够在其进入壳体12内时被加压。在经由出口50、52离开壳体12之后，冷却剂能够朝向在壳体12的外侧的热传递元件（未示出）流动，这能够移除由冷却剂所接收的热能。热传递元件能够为散热器或者能够移除热能的类似热交换器装置。

根据本发明的一些实施例，中央唇缘23能够潜在地提高模块10的径向直径。径向直径的增大可能使模块10的尺寸对于一些应用和用途而言太大。在一些实施例中，如下述，框架构件14、16能够在基本不会增大、或者最小限度地增大模块10的径向直径的情况下联接到一起。

在本发明的一些实施例中，模块10能够包括基本缺少中央唇缘23的框架构件14、16。由此，能够减小用于将模块10安装到不同装置（包括传动本体）内所需的径向空间。例如，在一些实施例中，如图8A-9B中所示，模块10能够包括贯穿螺栓104。贯穿螺栓104能够至少部分地辅助将框架构件14、16联接和/或轴向夹持到一起。在一些实施例中，如图8A中所示，贯穿螺栓104的一个或两个端部能够包括螺纹105。此外，在一些实施例中，贯穿螺栓104能够包括大于或基本等于壳体12的轴向长度的轴向长度。在其他实施例中，例如如由制造者和最终用户需求所需的，贯穿螺栓104的轴向长度能够小于壳体12的轴向长度。在其中贯穿螺栓104的长度基本等于壳体12的轴向长度的实施例中，框架构件14、16的轴向夹持能够比使用较短的螺杆或贯穿螺栓的模块更坚硬。例如，更大长度的贯穿螺栓104能够更容易地适于改变的热膨胀并且也能够减小对实际紧固扭矩变化的敏感性。另外，模块10能够包括多于一个的贯穿螺栓104，例如四个至八个贯穿螺栓104（例如，围绕壳体12的周缘间隔开）。

在一些实施例中，框架构件14、16中的每一个能够包括一个或多个螺栓构件106（例如，基本等于贯穿螺栓104的数目）。每个螺栓通道106能够定尺寸为接收贯穿螺栓104的一部分。更具体地，螺栓通道106能够从定子叠片堆叠的中心在框架构件14、16中的每一个中径向向外延伸。在一些实施例中，在使用例如消失模铸造制造框架构件14、16期间，螺栓通道106能够与框架构件14、16一起铸造，使得螺栓通道106能够基本完全从壳体12的一个轴向端部延伸到壳体12的相对轴向端部。在一些实施例中，螺栓通道106能够延伸壳体12的轴向距离的全部或一部分。

另外，螺栓通道106能够从壳体12的基本外部周缘径向向内设置。例如，螺栓通道106能够被包在冷却剂腔体42、44内或者至少部分地在冷却剂腔体42、44内形成，使得螺栓通道106不会从壳体12的外径向外延伸比功能性所需地更远（例如，通过冷却剂腔体42、44）。更具体地，包括螺栓通道106可以不会增大壳体12的任意区域的径向长度。常规地，电机模块包括外“凸耳”，凸耳突出到壳体的本体之外以适于轴向夹持贯穿螺栓，这增大在最终使用应用中包装壳体所需的总区域。在一些实施例中，通过在壳体直径内形成由冷却剂腔体42、44的功能性需求所需的贯穿螺栓106，当与常规的电机模块进行比较时，电机模块10能够显著地减小尺寸，从而容许电机模块10被包装在较小的区域内。

如上述，螺栓通道106能够径向向内延伸到冷却剂腔体42、44的一部分内。在框架构件14、16的一些区域中，例如在螺栓通道106能够与冷却剂腔体42、44的结构或功能相干扰的位置，壁108能够被设置在螺栓通道106与冷却剂腔体42、44之间（例如，以确保冷却剂腔体42、44和冷却剂的流动路径的整体性）。例如，在一些实施例中，壁108能够包括铸造金属合金（例如，铸铝）并且能够基本沿着螺栓通道106的轴向长度的一部分延伸。如上述，壁108能够仍然容许流动的冷却剂沿着穿过冷却剂腔体42、44的路径流动。在一些实施例中，螺栓通道106能够整体地设置在实心结构或壁设置在常规的壳体中的区域中。由此，包括贯穿螺栓104和螺栓通道106以及壁108能够提供对穿过冷却剂腔体42、44的流动的冷却剂路径的最小破坏。

在一些实施例中，部分地由于围绕壳体12的周缘的贯穿螺栓104和螺栓通道106的位置，冷却剂腔体42、44能够在一些区域中包括不同配置。如上述且如图9B中所示，贯穿螺栓104和螺栓通道106能够围绕壳体12的周缘间隔开。在未设置贯穿螺栓104和螺栓通道106的区域110中，如图9B中所示；当与设置贯穿螺栓104和螺栓通道106的区域112相比时，冷却剂腔体42、44能够朝向外壁34、38延伸更大的轴向间距并且能够包括大很多的表面区域，如图8A中所示。如图9A中所示，不包括贯穿螺栓104的区域110能够比包括贯穿螺栓104的区域112大很多。由此，冷却剂腔体42、44的大部分能够包括与图9B的配置基本相似的配置。

在一些实施例中，如图8A中所示，定子叠片的至少一部分能够沿径向长度为一致的。由此，定子24能够包括基本平滑的外径并且能够完全或至少部分地由框架构件14、16包封。例如，如图8A和9A中所示，内壁36、40能够基本接触定子24的外径和轴向侧部以帮助将定子24设置在电机腔体20内（例如，通过在框架构件14、16与定子24之间的压配合）。

在其他实施例中，定子24能够包括延伸的定子叠片43，如上述，其能够径向延伸经过定子叠片堆叠的剩余部分，并且其可以延伸穿过或者可以不延伸穿过壳体12。

在一些实施例中，穿过框架构件14、16的螺栓通道106的配置能够不同。例如，在一些实施例中，如图8A中所示，每个螺栓通道106能够包括敞开端部114和闭合端部116。更具体地，在一些实施例中，冠顶端部框架构件16能够包括敞开端部114，而扭转端部框架构件14能够包括闭合端部116。另外，框架构件14、16均能够包括开口118，从而容许螺栓通道106延伸穿过框架构件14、16（例如，在框架构件14、16均包括螺栓通道106的至少一部分的情况下）。由此，当框架构件14、16在联接之前彼此基本相邻设置时，贯穿螺栓104的至少一部分能够被插入到壳体12内并且能够基本延伸穿过框架构件14、16。

每个螺栓通道106能够延伸穿过扭转端部框架构件14一段距离，该距离显著小于扭转端部框架构件14的轴向长度并且能够终止在闭合端部116处。例如，贯穿螺栓104能够为自攻贯穿螺栓，其中螺纹部105由闭合端部116接收以用于将贯穿螺栓104基本固定在闭合端部116处。由此，当框架构件14、16相对于彼此设置以用于联接（即，彼此基本相邻，使得位于扭转端部框架构件14上的开口118与位于冠顶端部框架构件16上的开口118对准）时，贯穿螺栓104能够穿过位于冠顶端部框架构件16中的敞开端部114插入到每个螺栓通道106内，直到其抵达扭转端部框架构件14的闭合端部116为止。在一些实施例中，闭合端部116能够包括螺纹部（未示出），其能够用来与在贯穿螺栓104上的螺纹部105相接合以至少部分地辅助将框架构件14、16轴向夹持到一起。在其他实施例中，冠顶端部框架构件16能够包括敞开端部114，而扭曲端部框架构件14能够包括闭合端部116。

另外，在一些实施例中，贯穿螺栓104能够延伸整体上比模块10的轴向长度大的轴向长度，而框架构件14、16能够均包括敞开端部116（未示出）。由此，贯穿螺栓104能够从框架构件14、16向外延伸。螺母（未示出）能够在敞开端部116中的一个处联接到贯穿螺栓104的一部分上以辅助将贯穿螺栓104固定到螺栓通道106内。在一些实施例中，敞开端部中的一个能够包括腔体或铸造袋室（未示出），其在螺母和贯穿螺栓104联接到一起时接收螺母。在一些实施例中，上述贯穿螺栓和螺母联接方法能够用于较大尺寸的模块10。

如图1中所示，在一些实施例中，转子毂32的至少一部分能够包括轴向转子毂翅片68。轴向转子毂翅片68还能够通过提供另外的表面区域而增大从电机18的热能散发。轴向转子毂翅片68能够与转子毂32相联、安装到转子毂32上或者与转子毂32成一体，并且能够与内壁36、40形成界面（例如，以基本纵向的方式）。轴向转子毂翅片68能够使用联接技术（包括单不限于紧固件、压配合、焊接、钎焊、粘合剂等）联接到转子毂32上。例如，轴向转子毂翅片68能够被迫压到转子22上。在一个实施例中，内壁36、40的至少一部分能够包括配置为与轴向转子毂翅片68相互交叉或匹配接合的轴向内壁翅片70、72。在一个实施例中，空气腔体74能够被限定在轴向内壁翅片70、72与轴向转子毂翅片68之间。在另一实施例中，轴向内壁翅片70、72和轴向转子毂翅片68能够彼此物理接触并且润滑剂能够用来在轴向转子毂翅片68旋转时减小在它们之间的摩擦。

在一些实施例中，如图10中所示，轴向转子毂翅片68能够使用螺纹紧固件120联接到转子毂32上。例如，外壳构件122能够联接到转子毂32上，而外壳构件122的至少一部分能够包括轴向转子毂翅片68。位于外壳构件122上的轴向转子毂翅片68能够与模块10的部分以与上述相似的方式相互作用。外壳构件122能够联接到转子毂32上，例如使得其在转子毂旋转32时旋转以进一步辅助冷却电机18。在其他实施例中，外壳构件122能够使用其他联接技术（包括其他紧固件、压配合、焊接、钎焊、粘合剂等）联接到转子毂32上。另外，在一些实施例中，外壳构件122能够包括联接到转子毂32的一个轴向侧部上的外壳构件部分123和联接到转子毂32的另一轴向侧部上的外壳构件部分124，这能够至少部分到增强电机18的冷却。

另外，在一些实施例中，转子毂32和外壳构件122能够由铝、钢、不锈钢、或其他合适的金属、金属合金、或材料制成。在一些实施例中，用来制造转子毂32和外壳构件122的材料能够基于电机18的尺寸和期望用途等选取。在一些实施例中，转子毂32和外壳构件122能够由基本相同的材料或相似的材料制成。例如，转子毂32和外壳构件122能够均由铝制成并且能够被压配合到一起。在一些实施例中，铝部件（即，铝转子毂32和铝外壳构件122）能够由于在铝部件与钢转子22之间的中等扭矩和热膨胀的中等差异而用于相对较小的电机。

在一些实施例中，转子毂32和外壳构件122能够由基本不同的材料制成。所述材料能够包括铝、钢、不锈钢、或其他合适的金属、金属合金或材料。例如，转子毂32能够由钢或不锈钢制成，而外壳构件122能够由铝制成，或者反之。当与铝转子毂32进行比较时，基本由钢制成的转子毂32能够提供用于转子22（例如，用于转子22的堆叠转子叠片）的更坚固的结构支承件并且能够向主输出轴30更好地传递较大量的扭矩。另外，转子毂32能够包括与转子22相似的热膨胀特性。另外，当与钢外壳构件122进行比较时，基本由铝制成的外壳构件122能够提供轴向远离于转子22的更好的热能传导以及朝向局部环境或流过冷却剂腔体42、44的冷却剂的更好的热能对流。

其中，术语匹配地接合和匹配接合能够指的是（但不限于）在接合的翅片之间的物理接触或者在接合的翅片之间的无接触（例如，通过润滑剂或气隙隔开）。另外，其中，术语相互交叉不限于使单数数目的接合的翅片交错，而是能够指的是使双数数据的接合的翅片交错、使单数和双数数目的接合的翅片交错等。

在电机18的操作期间，当与常规的电机模块进行比较时，在轴向转子毂翅片68与轴向内壁翅片70、72之间的匹配相互作用能够提供在旋转的转子22与转子毂32以及固定的内壁36、40之间增大的热能传递，这是由于由这些结构所生成的较大表面积。在从轴向转子毂翅片68传递给轴向内壁翅片70、72之后，热能能够被传递给冷却剂腔体翅片58、60（即，通过内壁36、40）。从冷却剂腔体翅片58、60，热能能够被传递给循环的冷却剂。冷却剂随后能够通过出口50、52流向热传递元件。另外，一些热能能够由于在该区域中存在的较高的对流系数（由于较小的空气腔体74和旋转的转子毂32）而在空气腔体74内散发。

在一些实施例中，如图5A和5B中所示，径向内壁翅片76、78能够在转子毂32的径向内部部分附近（即，在转子毂32的内径附近）沿着内壁36、40安装或者与内壁36、40成一体。当与常规的电机模块进行比较时，热能传递由于由径向内壁翅片76、78所提供的另外的表面区域而能够在转子毂32与径向内壁翅片76、78之间更有效地发生。径向内壁翅片76、78能够提供另外的表面区域以用于从转子毂32通过在电机腔体20中的气隙80向内壁36、40的热传递。一些热能能够从气隙80通过整个电机腔体20散发，而其他热能能够通过内壁36、40传递给冷却剂腔体42、44，热能在那里能够被传递给冷却剂并且随后通过热传递元件被移除。另外，一些热能能够由于在该区域中存在的较高的对流系数（由于较小的气隙80和旋转的转子毂32）而能够在气隙80内散发。

如上述，框架构件14、16能够提供径向和轴向均包围电机18的液体冷却的壳体12，使得冷却剂能够被带至电机18的热产生部件的附近。另外，径向内壁翅片76、78能够帮助利用液体冷却的壳体12在三侧（即，轴向外部、径向内部和径向外部）包围定子端匝26。通过最大限度地减小从热产生部件到冷却剂的间距，热阻能够被减小，并且由此冷却能够被增强。例如，图6图示了热能从电机18到冷却剂的流动路径。

在一些实施例中，转子毂32能够包括比常规的转子毂基部厚的基部82。更厚的转子毂基部82能够辅助热能轴向和径向传导离开转子22。另外，根据本发明的一些实施例，如图10中所示，外壳构件122能够提供更厚的基部82以用于相同的目的。

在一些实施例中，如图1中所示，定子端匝26能够被封装到封装材料84中。封装材料84能够为环氧树脂或相似的材料。内壁36、40能够配置为限定热腔体86、88以接收封装的定子端匝26。例如，定子端匝26能够在被插入到电机腔体20内之前被封装到模具中。模具能够被定形为使得其围绕定子端匝26形成与热腔体86、88形状相似的腔体。

在一个实施例中，导热材料90能够填充在封装的定子端匝26与内壁36、40之间的热腔体86、88中的任意气隙。导热材料90能够增大通过热腔体86、88的热能散发（即，当与通过气隙散发热能进行比较时）。导热材料90能够为可传导热能的化合物，例如热胶、热漆或类似的材料。热能能够从封装的定子端匝26通过导热材料90传递给内壁36、40。热能随后能够通过冷却剂腔体翅片58、60传递给冷却剂并且能够经由离开出口50、52的冷却剂从壳体12中移除。

在一个实施例中，两个框架构件14、16能够在定子端匝26的附近向内成阶梯以减小热腔体86、88的尺寸，并且由此减小封装材料的厚度，从定子端匝26的热能必须行进穿过该厚度以抵达内壁36、40。另外，通过将定子端匝26封装在外部模具中并且随后使用导热材料90填充在定子端匝26与框架构件14、16之间的空隙，与将定子端匝26封装在框架构件14、16的内侧相反，电机18能够从框架构件14、16中拆卸以用于将来的服务、修复等。另外，由于定子端匝26被封装在外部模具中，因此壳体12能够包括两个分开的框架构件14、16，每个均能够轴向和径向围绕电机18，其中常规的壳体必须另外地配置，使得所插入的定子端匝26能够由封装材料接近。

在一些实施例中，包括两个框架构件14、16的壳体12能够需要比一些常规的电机壳体设计少的紧固件。例如，当与需要两个分开的接头用于组装的壳体进行比较时，两个框架构件14、16能够在单个接头（即，中央唇缘23）处联接到一起。另外，两个框架构件14、16能够比常规的电机壳体元件强很多并且能够更好地维持电机18的对准，正如上述。由此，当与常规的电机壳体元件进行比较时，框架构件14、16能够容许在紧固件之间的更大的角度跨度。另外，中央唇缘23能够提供用于待使用的较大螺栓或固定件的较大径向空间。当与在常规结构中使用的较小紧固件（这通常受限于壳体的厚度）进行比较时，较大的螺栓能够提供更大的夹持压力。

在一些实施例中，冠顶端部框架构件16能够包括位于外壁38的区域中的凹部92。电子部件能够被设置在该凹部92内，例如端子块96、位置传感器98等，正如图1、2A-2B和6中所示。由于部件存储在凹部92中，壳体12的添加的轴向长度（这在很多应用中常常是非期望的）并非必要。盖板94能够被可拆卸地联接到外壁38上，从而包封凹部92以将电子部件固定在凹部92内。在一些实施例中，位置传感器98能够为用于电机18的角位置传感器并且能够在电机腔体20的外侧（如图1中所示）或者在电机腔体20的内侧（未示出）设置在凹部92内。设置在电机腔体20的外侧的位置传感器98能够容许更大的接近性以用于服务、维护或其他目的。

另外，在一些实施例中，端子块96能够为模制成型塑料端子块，其能够经由铜端子将定子相引脚100连接到外部布线连接部上。定子相引脚100能够为从定子24的铜导体相引脚。端子块96能够配置为以轴向或径向方式连接到外部布线连接部上。如图7中所示，冠顶端部框架构件16还能够包括通道102以容纳定子相引脚100。在一个实施例中，在冠顶端部框架构件16的铸造期间，外壁38能够被浸没到内壁40的深度以生成通道102。

应当由本领域的技术人员理解的是，尽管已经在上面结合具体的实施例和示例描述了本发明，但是本发明并非必然地如此限制，并且各种其他实施例、示例、使用、修改以及与该实施例、示例和使用的偏离旨在由所附权利要求包括。本文引述的每篇专利和公布的全部公开内容通过参引的方式并入，如同每篇这种专利或公布通过参引的方式单独地并入一样。本发明的不同特征和优点在以下权利要求中阐释。

Claims (20)

1.一种电机模块，包括：

电机，所述电机包括具有定子端匝的定子；

贯穿螺栓；以及

壳体，所述壳体包括至少两个可拆卸联接的框架构件，所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个包括：

内壁，所述内壁至少部分地限定电机腔体并且能够部分地包封所述电机；

外壁；

冷却剂腔体，所述冷却剂腔体至少部分地限定在所述内壁与所述外壁之间，所述冷却剂腔体基本径向围绕所述定子端匝中的至少一个设置；以及

螺栓通道，所述螺栓通道穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个的一部分形成，所述螺栓通道从所述壳体的外部的基本圆形的周缘径向向内设置，所述螺栓通道能够接收所述贯穿螺栓的至少一部分以将所述至少两个可拆卸联接的框架构件联接到一起。

2.如权利要求1所述的电机模块，其中，所述贯穿螺栓包括自攻贯穿螺栓。

3.如权利要求1所述的电机模块，其中，所述贯穿螺栓包括多个贯穿螺栓，而所述螺栓通道包括多个螺栓通道，其中，所述多个螺栓通道在围绕所述壳体周向间隔开的区域延伸穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个的多个部分。

4.如权利要求1所述的电机模块，其中，所述多个可拆卸联接的框架构件中的每一个还包括与所述冷却剂腔体流体连通的入口和出口。

5.如权利要求8所述的电机模块，其中，冷却剂从所述入口通过所述冷却剂腔体向所述出口流动以冷却所述电机。

6.如权利要求1所述的电机模块，其中，所述冷却剂腔体与所述定子端匝中的至少一个基本轴向相邻地设置。

7.如权利要求1所述的电机模块，其中，所述冷却剂腔体包括内表面，所述内表面包括径向和轴向突出到所述冷却剂腔体内的翅片。

8.如权利要求8所述的电机模块，其中，所述螺栓通道形成为基本完全穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的一个。

9.如权利要求9所述的电机模块，其中，所述螺栓通道形成为基本完全穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的两个。

10.一种电机模块，包括：

电机，所述电机包括具有定子端匝的定子；

贯穿螺栓；以及

壳体，所述壳体包括至少两个可拆卸联接的框架构件，所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个包括：

内壁，所述内壁至少部分地限定电机腔体并且能够部分地包封所述电机，

外壁，

冷却剂腔体，所述冷却剂腔体至少部分地限定在所述内壁与所述外壁之间，所述冷却剂腔体基本径向围绕所述定子端匝中的至少一个设置，以及

螺栓通道，所述螺栓通道形成为穿过所述至少两个可拆卸联接的框架构件中的每一个的一部分，所述螺栓通道径向向内延伸到所述冷却剂腔体的一部分内，所述螺栓通道能够接收所述贯穿螺栓的至少一部分以将所述至少两个可拆卸联接的框架构件联接到一起。

11.如权利要求11所示的电机模块，其中，所述螺栓通道与所述冷却剂腔体通过壁隔开。

12.一种电机模块，包括：

电机，所述电机包括联接到转子毂上的转子；

至少一个外壳构件，所述至少一个外壳构件联接到所述转子毂上并且包括位于其至少一些部分上的翅片，所述至少一个外壳构件包括第一材料，而所述转子毂包括第二材料；以及

壳体，所述壳体包括多个可拆卸联接的构件，所述可拆卸联接的框架构件中的每一个包括：

内壁，所述内壁至少部分地限定电机腔体并且能够部分地包封所述电机，所述内壁的至少一部分包括配置为且布置为与位于所述至少一个外壳构件上的所述翅片匹配接合的翅片。

13.如权利要求12所述的电机模块，其中，所述第一材料为铝，而所述第二材料为钢。

14.如权利要求12所述的电机模块，其中，所述至少一个外壳构件通过螺纹紧固件联接到所述转子毂上。

15.如权利要求12所述的电机模块，其中，所述可拆卸联接的框架构件中的每一个还包括外壁和限定在所述内壁与所述外壁之间的冷却剂腔体。

16.如权利要求15所述的电机模块，其中，所述冷却剂腔体包括内表面，所述内表面包括径向和轴向突出到所述冷却剂腔体内的翅片。

17.如权利要求12所述的电机模块，其中，所述多个可拆卸联接的框架构件中的每一个还包括入口和出口，所述入口和所述出口与所述冷却剂腔体流体连通。

18.如权利要求17所述的电机模块，其中，冷却剂从所述入口通过所述冷却剂腔体向所述出口流动以冷却所述电机。

19.一种用于冷却电机的方法，包括：

设置电机，所述电机包括转子、围绕所述转子的定子、以及联接到所述转子上的转子毂；

至少一个外壳构件联接到所述转子毂上，所述至少一个外壳构件的至少一部分包括翅片；

设置壳体，所述壳体包括多个可拆卸联接的框架构件，每一个包括内壁和外壁，所述内壁限定电机腔体以用于至少部分地容置所述电机并且包括内壁翅片；

使所述至少一个外壳构件的所述翅片与所述内壁翅片匹配接合；

设置介于所述内壁与所述外壁之间的冷却剂腔体；

将冷却剂引入到所述冷却剂腔体内；以及

使所述冷却剂循环穿过整个所述冷却剂腔体以将热能从所述电机中移除。

20.如权利要求19所述的方法，还包括设置突出到所述冷却剂腔体内的所述冷却剂腔体翅片以生成用于所述循环的冷却剂的织网流动路径。

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