CN103299517B - 用于电力机器的流体冷却的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供利用增强的流体注入系统来冷却和润滑高功率密度电力机器的系统和方法。在电力机器内可提供多个流体流动通道，其可包括定子与机器外壳之间的定子流体流动路径。该定子流体流动路径可包括可允许流体直接接触定子和转子的一个或多个通道。一种用于冷却电力机器的方法可包括引导流体流过定子与外壳之间的一个或多个通道，其可提供从定子和转子向流体传热的机会，从而冷却该定子和转子。

Description

用于电力机器的流体冷却的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年8月25日提交的序列号12/868,712以及在2010年12月1日提交的序列号12/958,321的优先权，序列号12/958,321为2010年8月25日提交的序列号12/868,712的部分继续申请，上述所有申请通过引用而全文并入于此。

背景技术

电力机器由于内部组件的过热而具有功率限制。在常规系统中，通常经由外部冷却来冷却电力机器。举例而言，可在电力机器的外表面上提供散热器以协助冷却。在一些示例中，流体可流过电力机器的外部壳体或在机器的外表面上流动。例如，参见美国专利号7,550,882；美国专利号5,939,808；美国专利号5,670,838；以及美国专利号4,700,092，上述专利通过引用而全文并入于此。在一些情况下，流体可提供于电力机器内以协助冷却，但可包含在该机器内。例如，参见美国专利号4,644,202；以及美国专利号7,352,090，上述专利通过引用而全文并入于此。

利用内部组件的改进的冷却及润滑，有可能将电力机器设计成在相比于传统机器设计紧凑得多且重量更低的封装中产生高功率。改进的冷却及润滑有利于增加机器的操作电流和速度，而这直接转化成更高的扭矩、更高的功率，并从而转化成更高的功率密度。

因此，存在对于改进的电力机器系统和方法的需要，其可利用可在内部流过电力机器的流体来进行冷却和润滑。

发明内容

本发明提供利用增强的流体注入系统来冷却及润滑高功率密度电力机器的系统和方法。本文描述的本发明的各个方面可应用于下文阐述的任何特定应用，或者用于任何其他类型的电力机器。本发明可应用作为独立系统或方法，或者作为综合系统(诸如载具)的一部分。应当理解，本发明的不同方面可单独地、集合地或彼此组合地领会。

本发明的一个方面可关于一种电力机器，该电力机器包括：转子，其固定于可旋转轴，并通过一个或多个轴承的方式得到支撑；定子，其相对于可旋转转子及轴静止，在转子与定子之间具有间隙；外壳，其包围机器的全部或部分；以及流体分配歧管，其具有至少一个入口和多个分配开口，所述多个分配开口通向与至少一个出口流体连通的该机器内的多个流体流动通道。在一些实施方式中，该多个流体流动通道可包含：定子与外壳之间的定子流体流动路径；沿可旋转轴朝向转子及定子的转子流体流动路径；以及接触至少一个轴承的轴承流体流动路径。定子流体流动路径可包括可允许流体直接与定子的外表面相接触的一个或多个流体流动通道。一个或多个凹槽或其他表面特征可形成定子的外表面与外壳的内表面之间的通道。在一些实施方式中，一个或多个流体流动通道可与排放箱流体连通，该排放箱与至少一个出口流体连通。该排放箱可配置成使得离开流体流动通道的流体在通过出口离开电力机器之前可被收集于该箱内。在一些实施方式中，排放箱可用作热交换器，藉此提供冷却该箱内的流体的机会。

本发明的另一方面可提供一种电力机器，该电力机器包括：转子，其固定于可旋转轴，并通过一个或多个轴承的方式得到支撑；定子，其相对于可旋转转子及轴静止，在转子与定子之间具有间隙；以及通向流体注入器喷嘴的至少一个流体流动通道，其可引导流体沿可旋转轴朝向转子和定子。在一些实施方式中，流体注入器喷嘴和/或可旋转轴可包含可并入有助于流体的流动及分配的离心泵的特征。该电力机器还可包含通向接合处的流体流动通道，其中该流体流动通道可分岔以接触轴承并且还接触转子。此外，该电力机器可在轴承与通向转子的流体流动路径之间包含计量器件，其中该计量器件配置用于确定流至轴承的流体与流至转子的流体的相对量。在一些实施方式中，可移除、替换及/或调节该计量器件，使得机器可在不具有计量器件的情况下操作，可用不同配置的不同计量器件替换该计量器件，或者可调节该计量器件，从而改变流至轴承的流体与流至转子的流体的相对量。备选地，在其他实施方式中，该流体流动路径在轴承与转子之间可不分岔，取而代之的是，可引导流体首先接触轴承，流过该轴承，并于随后流动以接触转子。

根据本发明的另一方面，可提供一种用于冷却电力机器的方法。该方法可包含：提供固定于可旋转轴的转子；提供相对于该可旋转转子及轴为静止的定子，在转子与定子之间具有间隙；以及提供包围该机器的全部或部分的外壳。该方法还可包含引导流体流过定子与外壳之间的一个或多个通道，其可提供定子及转子与流体直接接触以及从定子及转子向流体传递热量的机会，从而冷却定子和转子。

本发明的一个额外方面可关于用于冷却电力机器的系统。该系统可包含与泵流体连通的电力机器，以及与该电力机器及该泵流体连通的热交换器。该电力机器可具有：流体密封壳体，其具有至少一个入口和至少一个出口；一个或多个流体流动通道，其与入口和出口流体连通；以及压强均衡器件，其可维持该机器内的压强处于预定范围内。在一些实施方式中，该机器还可包含用以确定该机器内的流体位准的器件。此外，结合该流体密封壳体，一些实施方式可利用导电材料来构成围绕电力机器的可旋转轴的接触密封件，其可抵消由可存在于电力机器中的同极通量路径所产生的循环电流的负面效应。

当结合以下描述和附图一起考虑时，将会进一步领会和理解本发明的其他目的和优点。虽然下面的描述中可能包含描述本发明特定实施方式的具体细节，但这不应被解释为对本发明范围的限制，而是应解释为优选实施方式的范例。本领域普通技术人员可知，本文中提出的针对本发明每个方面的许多变化都是可能的。在不脱离本发明的精神的前提下，可在本发明的范围内做出各种改变和修改。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均在此通过引用而并入本文，其程度如同各个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指示为通过引用而并入。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐明。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐释的以下详细描述和附图，将会获得对本发明特征和优点的更好的理解，在附图中：

图1示出根据本发明的实施方式的电力机器。

图1A示出根据本发明的实施方式的具有流体流动的电力机器的概念图示。

图1B示出用于根据本发明的实施方式的电力机器的流体分配歧管的概念图示。

图1C示出可提供在电力机器内的流体流动路径的示例图。

图1D示出可提供在电力机器内的流体流动路径的替代示例图。

图1E示出可提供在电力机器内的流体流动路径的替代示例图。

图2示出根据本发明的实施方式的轴承流体流动路径。

图2A示出根据本发明的实施方式的轴承流体流动路径和轴承组装件的放大图。

图3示出根据本发明的实施方式的转子流体流动路径。

图4示出可用于使流体循环流过电力机器的系统的概念图示。

图5示出根据本发明的实施方式的机器轴。

图6示出根据本发明的实施方式的流体密封机器壳体。

图7示出根据本发明的实施方式的电力机器的分解图。

图8示出电力机器的导电轴密封件以及同极通量路径的概念图示。

具体实施方式

虽然本文已示出并描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员来说，仅通过示例的方式提供此类实施方式是显而易见的。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现将设想到多种变化、改变和替换。应当理解，针对本文描述的本发明实施方式的各种替代方案均可用于实施本发明。

I.流体注入系统说明

图1示出根据本发明的实施方式的电力机器。在本发明的一些实施方式中，该电力机器可为马达，比如三相交流感应马达。备选地，电力机器可为任何类型的马达、发电机，或者可能需要某种形式的电气和机械连接的任何类型的机器。

该电力机器还可以是可为流体冷却式或可在其内部具有任何类型流体的任何机器。在一些实施方式中，机器可具有用于冷却和/或润滑的流体。电力机器内的流体可以流动或者可以基本上静止。在一些实施方式中，电力机器内的流体可循环穿过电力机器，并可来自于电力机器外部的源。在一些实施方式中，机器可以是流体密封的或者部分流体密封的。

该电力机器可用在系统中。举例而言，该电力机器可用在载具中，诸如汽车、摩托车、卡车、货车、公共汽车或其他类型的载客、商用或工业载具；火车或其他类型的铁路载具；船只、飞机或任何其他类型的载具；或者任何其他类型的商用或工业机械或设备。并入根据本发明实施方式的流体注入系统的电力机器对于封闭、受控或恶劣环境下的应用可能特别有用，在该环境中机器外部或内部的局部冷却均不可能，并且/或者可能需要密封的机器壳体。

该电力机器可于高电流水平和高旋转速度操作，并且可产生比相同尺寸和重量的常规马达更高的功率。流体注入系统可通过允许直接冷却内部热源以及润滑高速度轴承而使这样的功率密度成为可能。

图1A示出根据本发明的实施方式的具有流体流动的电力机器的概念图示。来自外部源的流体可进入电力机器。该流体可经由一个或多个入口进入机器。来自电力机器内的流体可离开该电力机器。流体可经由一个或多个出口离开机器。在一些实施方式中，流体可从流体源提供并可离开机器，使得不断使用新流体来补充该电力机器内的流体。在其他实施方式中，流体可循环，使得离开该电力机器的流体的至少一些或全部循环进入同一电力机器。因此，流体注入系统可应用于该电力机器。

在一些实施方式中，新流体可持续进入电力机器，并且/或者旧流体可持续离开电力机器。在其他实施方式中，流体可间歇地或分批地供应至电力机器中使得可添加新流体和/或移除旧流体，继而在一段时间之后，可添加更多新流体和/或移除更多旧流体。新流体能够以与移除旧流体的速率基本上相同的速率添加，或者能够以不同的和变化的速率添加新流体和/或移除旧流体。可相应地以期望速率添加新流体和/或移除旧流体，以提供期望程度的冷却和/或润滑。在一些情况下，可期望增加流体流动的速率以增加电力机器的冷却和/或润滑，或者期望降低流体流动的速率以降低电机机械的冷却和/或润滑。

在其他实施方式中，流体可包含在电力机器内并且可在该电力机器内循环。在一些实施方式中，流体可包含在电力机器的特定部分内，而在其他部分中，流体可在电力机器的各个部分之间自由流动。可以使用本领域中已知的用于各种流体冷却式电力机器的任何组件、特征、特性或步骤。例如，参见美国专利公开号2006/0066159；美国专利公开号2004/0113500；美国专利号5,181,837；美国专利号5,997,261；美国专利号6,355,995；美国专利号5,578,879，上述文献全文通过引用而并入于此。

冷却和/或润滑流体可以是本领域中已知的任何流体。流体可包括液态或气态流体。在一些实施方式中，冷却和/或润滑流体可为气体，诸如空气；或液体，诸如水、油或某种类型的液态介电流体；或任何此类流体的蒸气或雾；或任何其他类型的流体。可采用本领域中已知的任何类型的冷却剂和/或润滑剂。例如，可使用诸如自动传动液(ATF，AutomaticTransmission Fluid)之类的传动流体。可根据期望的热特性、电特性、化学特性或流动特性来选择流体。举例而言，流体可具有落入期望范围内的比热，或者可为具有高于期望值的电阻率的非导电流体，或者可为对构成电力机器的元件有化学惰性或反应性的流体，或者可为具有高粘度或低粘度的流体。

在一些实施方式中，可在电力机器内提供流体的组合。举例而言，冷却和/或润滑流体可为提供于亦含有气态流体的机器内的液体。在一些实施方式中，电力机器可完全充满液态流体，可部分地填充液态流体，或者可具有在其中流动的低位准的液态流体。

供应至电力机器的流体可经加压或不经加压。在一些情况下，可通过正压力源(诸如泵或压缩机)来加压流体。该正压力源可在电力机器外部(例如，在电力机器的入口侧)，或者可以是该电力机器的一部分。在其他实施方式中，可通过负压力源(诸如真空)来加压流体。该负压力源可在电力机器外部(例如，在电力机器的出口侧)，或者可以是该电力机器的一部分。在一些情况下，压力源可与电力机器成为一体，并且可有助于机器内的流体流动。可创造出可有助于流体流动的任何压差。在其他实施方式中，其他的力——诸如重力或机器内移动部件所产生的力——可有助于流体流动。

电力机器的全部或部分可由外壳包围。该机器外壳可包含为了容纳、支撑和/或保护目的或任何其他类似功能而包围电力机器的全部或部分的任何结构或组件。结构或组件可用作机器外壳，或者可构成机器外壳的一部分，并且可额外执行其他不相关功能。该外壳可包围机器组装件的全部或部分，或者可包围该机器的任何单个组件(诸如定子或转子)的全部或部分。包围机器的一个或多个单个组件的全部或部分的一个或多个单个结构或组件可分别用作机器外壳，并且还可共同构成机器外壳。对于本领域中技术人员而言显而易见的是，在不脱离本文提供的描述的情况下，本文所指的机器外壳亦可由其他术语所指代，包括机器壳、框架、壳体或其他类似术语。机器外壳(如本文所称)可集体地包括可针对电力机器或该电力机器的任何单个组件执行容纳、支撑和/或保护功能或任何其他类似功能的任何及全部单个结构和/或组件(例如，机器端盖)。在一些实施方式中，机器外壳的全部或部分可流体密封。

电力机器可利用高功率电气连接。可靠的高功率连接可能需要具有可接受电流密度的低电阻电接触。在铜直流电源连接中，典型的最大电流密度可在2.2×10⁶A/m²数量级。这通常可在超过40℃的环境温度下将连接的温升限制在30℃以下。例如，参见ANSIC37.20C-1974，IEEE标准27-1974。在铜三相交流电源连接中，传统上已可靠地在电力机器中使用7×10⁶A/m²的最大峰值电流密度。在本发明的一些实施方式中，可将流体冷却引入一个或多个连接器表面，这可增强连接可靠性并且可使超过7×10⁶A/m²的值成为可能。

图1示出向电力机器内的各个通道供应流体的本发明实施方式。流体可经加压或不经加压。流体可通过流体分配歧管42的入口端口41进入机器，并且可分配至位置1、位置2和位置3处的通道。这些通道可将该流体引导至位置8处的一个或多个轴承7，引导至位置10处的包围机器轴11的一个或多个注入器喷嘴9，以及引导至位置6处在外壳4与定子组装件5之间的一个或多个空腔中。因此，歧管可将流体相应地分配至轴承流体流动路径、转子流体流动路径以及定子流体流动路径。

在一些实施方式中，位置1、2和3处的通道可定向在机器的顶部附近，或者在其他实施方式中，这些通道可定向在机器的底部附近，或者可定向在机器的任一侧上的任何地方。在一些情况下，位置1、2和3处的通道可各自定向在基本上相同的一侧上或机器周围的类似位置，而在其他情况下，所述通道可各自个别地定向在机器周围的任何位置处。在其他实施方式中，任何数目的通道可定位在机器周围的任何位置处。

进入位置1、2和3处的通道的流体可在机器内分岔成多个路径。一个路径可引导该流体中的一些流体流过轴承7，其可润滑和冷却该轴承(即，轴承流体流动路径)；并且可分岔以便还引导一些流体经过注入器喷嘴9与机器轴11之间的间隙10朝向转子和定子流动，此处该流体可冷却转子和定子(即，转子流体流动路径)。已分岔成流过轴承流体流动路径和转子流体流动路径的流体可相应地通过经机器外壳4的主内部空腔37流至排放通道20和流入排放箱22中而完成每个路径。注意，在机器的每一端部的两个位置1、3处可重复这些路径。因此，在一些实施方式中，可在机器内提供两个或更多个轴承流体流动路径以及两个或更多个转子流体流动路径。

另一路径可引导流体在位置6处的、外壳4与定子叠片5的外表面之间围绕和/或沿定子组装件5流动，此处该流体可冷却定子并且还可从定子流出以冷却转子(即，定子流体流动路径)。因此，在一些实施方式中，相同流体可流过定子流体流动路径以同时接触和冷却定子及转子。在一些实施方式中，可圆周地或周边地围绕定子组装件引导流体。可备选地或附加地沿定子组装件的长度引导流体。在一些情况下，可圆周地或周边地围绕定子组装件以及/或者沿该定子组装件的长度以任何期望角度引导流体。外壳4的内表面可具有位置6处的一个或多个圆周或周边凹槽，所述凹槽可形成定子组装件5的外表面与外壳4的内表面之间的一个或多个空腔。流体可流过这些空腔中的一个或多个空腔以冷却定子5，并且继而在一些实施方式中，该流体可通过一个或多个排放通道21流入排放箱22中。备选地或附加地，外壳4的内表面和/或定子组装件5的外表面可具有一个或多个凹槽或其他表面特征，所述一个或多个凹槽或其他表面特征在定子组装件的外表面与外壳的内表面之间可沿定子组装件的长度形成一个或多个通道。流体可流过这些通道中的一个或多个通道以冷却定子5，并且继而在一些实施方式中，该流体可在定子叠片的边缘处离开这些通道中的一个或多个通道。流体继而可流动以接触和冷却定子端匝和转子端环，并可继而通过机器外壳的主内部空腔37流至一个或多个排放通道20并流入排放箱22中。在一些实施方式中，可在机器内提供一个定子流体流动路径。备选地，在其他实施方式中，可提供两个或更多个定子流体流动路径。

在一些实施方式中，已流过定子流体流动路径的流体、已流过转子流体流动路径的流体以及已流过轴承流体流动路径的流体可在排放箱22中全部收集在一起，此处该流体可通过出口端口46离开机器。优选地，相同流体可用于机器内所有的流体流动路径。在其他实施方式中，不同流体或其组合可用于不同的流体流动路径。

A.流体分配歧管

如先前所描述，图1示出根据本发明实施方式的入口端口41和流体分配歧管42，流体可通过该入口端口41和流体分配歧管42进入电力机器。在一些实施方式中，入口端口可定向在电力机器的一侧上。在其他实施方式中，入口端口可定向成来自电力机器的顶部或电力机器的底部。在一些情况下，入口端口可定向成使得流体水平地流至流体分配歧管。备选地，入口端口可垂直地定向，或成角度地定向，该角度可包括但不限于10度角、15度角、30度角、45度角、60度角、75度角或80度角。在一些情况下，可提供一个、两个、三个或更多个入口端口，其中每个入口端口可具有如所描述的任何配置、位置或定向。每个入口端口可连接至相同流体分配歧管或者可备选地连接至不同歧管，所述不同歧管彼此可流体连通或者可不流体连通。每个入口端口可接受相同流体或不同类型的流体。入口端口可提供在使用或不使用歧管的电力机器的外壳的任何部分上。在一些实施方式中，可提供歧管提供作为电力机器的外壳的一部分以及/或者包含在该外壳内。在其他实施方式中，可提供歧管作为单独部件并附接至电力机器的外壳。在其他实施方式中，可提供歧管使得该歧管的一部分被提供作为附接至机器的单独部件而该歧管的另一部分被提供作为机器的一部分和/或包含在该机器内。

图1B示出根据本发明实施方式的用于电力机器的流体分配歧管的概念图示。如图所示，流体可从一个或多个入口进入歧管。流体分配歧管可具有一个或多个分配开口，所述分配开口可通向机器内的一个或多个流体流动通道。在一个示例中，可提供三个分配开口和/或流体流动通道I、IIA、IIB。在其他实施方式中，可提供任何数目的分配开口和/或流体流动通道，其可包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个或更多个分配开口和/或流体流动通道。

在一些情况下，可提供相同数目的分配开口和/或流体流动通道。备选地，可提供不同数目的分配开口和/或流体流动通道。举例而言，可从单一分配开口或从其他流体流动通道分叉出多个流体流动通道。

流体分配歧管可具有任何形状或定向。在一些情况下，该歧管可具有细长或扁平的形状。举例而言，该歧管可具有扁平圆形、正方形、矩形、三角形、六边形、八边形或任何其他形状。在一些情况下，可水平地定向该歧管，使得最小尺寸在垂直方向上延伸。备选地，可垂直地定向该歧管，使得最小尺寸在水平方向上延伸。在其他实施方式中，可以成角度地定向该歧管。

分配开口可定位在沿歧管的任何地方。举例而言，分配开口可定位在歧管的底面上。这可使重力能够协助导致流体流过该开口。在其他实施方式中，分配开口可定位在歧管的一侧或顶部上。

图1示出在本发明的实施方式中，流体可通过流体分配歧管42的入口端口41进入机器并可分配至位置1、2及3处的通道。流体流动通道可由沟道、封闭空间、非封闭空间、扁平空间、管道、导管或任何其他形状或配置所形成。如先前所讨论，可以为电力机器提供任何数目的流体流动通道。

图1C示出可提供于电力机器内的流体流动路径的示例图。第一流体流动路径I可为定子流体流动路径。该定子流体流动路径可提供在电力机器的外壳与定子组装件之间。在一实施方式中，可提供一个定子流体流动路径。备选地，可在电力机器内提供多个定子流体流动路径。在一些实施方式中，定子流体流动路径可造成流体在基本上为圆柱形的电力机器的基本上弯曲的表面上围绕该机器的旋转轴线流动。举例而言，如果圆柱形状的机器提供在其侧面，使得该机器的可旋转转子和轴的旋转轴线平行于地面，则流体可从该圆柱形机器上方流动，并且围绕圆柱体的弯曲表面向下流动，使得该流体基本上圆周地围绕定子组装件流动。在其他实施方式中，电力机器不必基本上为圆柱形，并且因此，定子流体流动路径可备选地造成流体围绕任何形状的一个表面或多个表面流动，使得流体可围绕任何形状的定子的周边流动。备选地或附加地，在其他实施方式中，流体可在围绕定子的任何一个方向或多个方向上流动。在一些实施方式中，定子流体流动路径可造成流体沿电力机器的长度(与该机器的旋转轴线基本上平行)在定子的表面上流动。举例而言，流体可从定子组装件的中心附近的通道流动，并且可沿定子的长度向外流动，使得该流体与电力机器的可旋转转子和轴的旋转轴线基本上平行地流动。在其他实施方式中，定子流体流动路径可造成流体沿着或围绕定子组装件以任何角度或方向流动。举例而言，该流体可相对于旋转轴线以大约5度、大约10度、大约15度、大约20度、大约30度、大约45度、大约60度、大约75度或大约90度流动。

还如图1C中所示，可在电动机器内提供额外的流体流动路径。举例而言，可提供转子流体流动路径IIA、IIB及轴承流体流动路径IIIA、IIIB。可提供如下转子流体流动路径：其可引导流体接触转子和定子组装件。可提供如下轴承流体流动路径：其可造成流体接触轴承组装件。在一些实施方式中，可提供一个、两个或更多个转子流体流动路径和/或轴承流体流动路径。在一些实施方式中，可提供两个转子流体流动路径和两个轴承流体流动路径，包括处于电力机器的每一相对侧上的一个。举例而言，它们可沿基本上为圆柱形的电力机器的基本上扁平的端部提供。备选地，可围绕电力机器提供任何数目的转子流体流动路径和轴承流体流动路径。举例而言，如果电力机器具有圆形横截面形状，则可围绕该电力机器的圆周的多个点提供多个转子流体流动路径和多个轴承流体流动路径。在一些实施方式中，转子流体流动路径和轴承流体流动路径可起始于相同流体流动通道IIA+IIIA、IIB+IIIB，并且可分叉成单独的转子流体流动路径IIA、IIB和单独的轴承流体流动路径IIIA、IIIB。

在本发明的替代实施方式中，诸如图1D中的流体流动路径的示例图所示，转子流体流动路径IIA、IIB和轴承流体流动路径IIIA、IIIB不必共用相同的起始流体流动通道。取而代之的是，转子流体流动路径IIA、IIB和轴承流体流动路径IIIA、IIIB可具有来自歧管的单独的个别分配开口，所述分配开口通向单独的个别流体流动通道。

在其他替代实施方式中，诸如图1E中的流体流动路径的示例图所示，转子流体流动路径IIA、IIB和轴承流体流动路径IIIA、IIIB可起始于相同流体流动通道IIA+IIIA、IIB+IIIB，并且可不分叉成单独的转子流体流动路径IIA、IIB和单独的轴承流体流动路径IIIA、IIIB。取而代之的是，单一流体流动通道IIA+IIIA、IIB+IIIB可引导流体按顺序流过轴承流体流动路径IIIA、IIIB并继而循序流过转子流体流动路径IIA、IIB。

在一些实施方式中，定子流体流动路径与转子流体流动路径和/或轴承流体流动路径可共用或者可不共用流体流动通道的任何部分。根据一个实施方式，电力机器可具有五个流体流动路径：一个定子流体流动路径、两个转子流体流动路径以及两个轴承流体流动路径。

电力机器可包含一个或多个流体分配歧管。每个歧管可具有类似配置或不同配置。在一些情况下，每个歧管可提供通往每个流体流动路径的分配开口。备选地，各个歧管可提供通往不同流体流动路径的分配开口。

B.定子流体流动路径

在一些实施方式中，流体可流过定子流体流动路径。图1示出根据本发明实施方式、可导引流体在电力机器外壳4与定子组装件5之间流动的冷却流体路径。流体可进入位置2处的一个或多个流体流动通道，并且可流过由外壳4的内表面上的圆周或周边凹槽所形成的一个或多个空腔6。备选地或附加地，流体可流过由外壳4的内表面和/或定子组装件5的外表面上的凹槽或其他特征所形成的沿定子长度的一个或多个通道。因此，在一些实施方式中，流体可在任何一个方向或多个方向上流过围绕定子的圆周或周边的一个或多个通道，并且/或者流过沿定子长度的一个或多个通道。在一些情况下，流体可在定子叠片的边缘处离开沿定子长度的一个或多个通道，从而允许流体在定子端匝上流动和/或流过该定子端匝以及流至转子端环上。因此，定子流体流动路径可包括一个或多个流体流动通道，所述通道可允许流体直接接触定子组装件5的外表面、定子端匝以及转子端环。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本文描述的发明的情况下，本文所指的定子叠片、定子端匝和转子端环可包括任何类型电力机器中的任何其他类似结构或组件。

冷却流体与定子叠片、定子端匝及转子端环之间的直接接触可增强从定子及转子热源向冷却流体的传热。可由机器壳体的密封构造来实现该流体流动路径。因此，在一些实施方式中，可流体密封电力机器的外壳，或者可流体密封与冷却流体相接触的外壳的部分，然而，在一些实施方式中机器可不必流体密封。

在一些实施方式中，进入位置2处的流体流动通道的流体可流过围绕定子组装件5的整个圆周或周边的空腔6，并继而可通过排放通道21离开该空腔并流入排放箱22中，此处流体可通过流体出口端口46离开机器。在其他实施方式中，进入位置2处的流体流动通道的流体可流过围绕定子组装件5的圆周或周边的一部分的空腔6。备选地或附加地，进入位置2处的流体流动通道的流体可流过沿定子组装件5的长度的一个或多个通道，并且继而在一些实施方式中，流体可离开定子叠片的边缘处的一个或多个通道。离开定子叠片的边缘处的一个或多个通道的流体可继而流动以接触定子端匝和转子端环，并且继而可通过机器外壳的主内部空腔37流至排放通道20并流入排放箱22中，此处流体可通过流体出口端口46离开机器。在一些实施方式中，流体可接触机器的一端或该机器的全部两端处的一个或多个位置中的定子端匝和/或转子端环。

图7示出根据本发明实施方式的电力机器的分解图。提供定子组装件5的透视图。流体可围绕和/或沿着所示的中心弯曲区域，沿定子组装件5的外表面流动。在其他实施方式中，定子组装件的外表面不必为弯曲的，并且因此，流体可围绕和/或沿着任何形状的一个定子表面或多个定子表面流动。在一些实施方式中，流体可围绕定子组装件5的整个圆周向下流动，并且在一些情况下，可由可定位在定子下方的排放箱22来收集该流体。在其他实施方式中，流体可围绕定子组装件5的圆周的一部分流动。在一些实施方式中，流体可沿定子组装件5的长度流动，并且可在从定子的中心向外的方向上朝向该定子的一个或多个边缘流动。在其他实施方式中，流体可从定子的一个边缘朝向中心以及/或者从定子的一个边缘向该定子的另一边缘沿该定子的长度流动。在一些情况下，在朝向定子的边缘的通道中流动的流体可在定子叠片的边缘处离开该通道，并且流入机器的主内部空腔中。在定子叠片的边缘处离开通道之后，流体可附加地流动以接触定子端匝，并且可围绕和/或穿过定子端匝继续流动以接触转子端环。流体可继而向下流过机器外壳的主内部空腔，并且在一些情况下，由可定位在定子和转子下方的排放箱22来收集该流体。

在一些实施方式中，流体流动可约束在定子5与外壳4之间的特定区域。在一些情况下，流体流动可约束在空腔、沟道、腔室、区域或任何其他流体约束结构内。可提供一个或多个受约束的流体流动通道。在其他实施方式中，流体可在定子与外壳之间的空间中的任何地方自由流动。在一些实施方式中，流体可在定子与外壳之间的任何空间或空间组合中，在任何一个方向或多个方向上流动。流体可在宽广区域上自由流动并且/或者可局限于一或个多个特定路径。在一些实施方式中，可在可造成流体在一个方向或多个方向上流动的路径中引导流体。此外，流体流动路径可在任何点改变流体流动的方向，并且可以做出任何次数的改变。在一些实施方式中，流体可沿连续路径流动，或者可分叉成不同路径。从零个、一个、两个或更多个点可分叉出零个、一个、两个或更多个路径。流体可沿单一的限定路径流动，并且/或者可沿多个平行路径流动。多个流体流动路径可以彼此平行或者可以不平行。

在外壳的内表面和/或定子组装件的外表面上可提供一个或多个特征，所述特征可形成配置用于引导定子与外壳之间的流体流动的一个或多个通道。附加地或备选地，所述一个或多个特征可增加定子的外表面和/或外壳的内表面的暴露表面积，而这可有助于任一或两个表面与流体之间的热传递。在一些实施方式中，外壳的内表面可包含一个或多个凹槽、沟道、隆起、凸出、鳍片、凸块、凹口、图案、纹理表面或任何其他表面特征。在一些情况下，这些特征可在定子组装件的外表面与外壳的内表面之间形成一个或多个通道，所述一个或多个通道配置用于引导围绕或沿着定子表面的流体流动。附加地或备选地，这些特征可增加外壳的暴露内表面积，而这可增加与流体接触的一个或多个流体流动通道的表面积量。有利地，这可允许流体与外壳表面之间更大程度的热传递。备选地，在其他实施方式中，外壳的内表面可为光滑的或基本上光滑的。在一些实施方式中，定子组装件的外表面可包含一个或多个凹槽、沟道、隆起、凸出、鳍片、凸块、凹口、图案、纹理表面或任何其他表面特征。在一些情况下，这些特征可在定子组装件的外表面与外壳的内表面之间形成一个或多个通道，所述一个或多个通道配置用于引导围绕或沿着定子表面的流体流动。附加地或备选地，这些特征可增加定子的暴露表面积，而这可增加与流体接触的一个或多个流体流动通道的表面积量。有利地，这可允许定子表面与流体之间更大程度的热传递。备选地，在其他实施方式中，定子表面可为光滑的或基本上光滑的。

在一些情况下，流体可沿定子流体流动路径的全部或部分向下流动，并且可由重力驱动或帮助流体流动。在其他情况下，可利用泵、压缩机或其他机构来主动迫使流体以期望方式流过定子流体流动路径的全部或部分。这样的强制流体流动可允许流体在围绕和/或沿着定子流体流动路径的任何方向上行进，这可包括允许流体向上、向下、侧向或以任何角度行进。因此，流体可由于以下各项中的一项或多项而流过定子流体流动路径：重力、流体流动路径的起点处或沿该流体流动路径的某点处的正压力、流体流动路径的终点处或沿该流体流动路径的某点处的负压力、或者可在电力机器外部或作为电力机器的组成部分的一个或多个移动部件或其他机构。

C.转子流体流动路径

本章节描述用于冷却可旋转转子(或其他类型电力机器中的类似动态组件，诸如电枢)及固定定子组装件的流体流动路径的实施方式。

图3提供电力机器的剖面的放大细节，并示出根据本发明实施方式的转子流体流动路径。流体可从流体通道1流至流体注入器喷嘴9附近的空腔45中，流过注入器喷嘴9与机械轴11之间的间隙10，并继而流出注入器喷嘴9与转子35的表面之间的垂直间隙16。在与转子35的表面相邻的注入器喷嘴9的端部处的较大直径特征可造成流体在其离开间隙16时由于正在旋转的转子35的离心力而增加速度。因此，形成与转子的表面相邻的垂直元件的注入器喷嘴的部分还可用作离心泵盘34。

一旦流体从间隙16喷出，其可冲击表面17处的转子的端环15，并且可冷却该端环15。转子端环15可代表用于具有笼式转子的感应式机器中的转子条的、绕线转子型机器中的端匝的、永磁型机器中转子的端部结构的或任何类型的电力机器中的任何类似结构的短路环。

转子端环15(特别是绕线式机器或笼式机器上)可由高导电性材料制成。在一些实施方式中，端环还可由高导热性材料制成。此类导热材料的一些示例可包括但不限于金属(诸如铜、铝、黄铜、银、金、铁、钢、铅)、金刚石、碳或者任何合金、混合物或其组合。利用流体流动冷却端环15可造成来自该转子中心的热量通过热传导而移除至较低温度端环和流体。在一些实施方式中，可将可以是导电性或非导电性的导热材料或器件(诸如热管)添加至转子组装件，并且可与转子结构和/或端环热连通以改善热传递。

一旦流体通过离心力从端环15喷出，该流体可被甩向定子端匝18，此处可发生额外冷却。定子端匝可为定子组装件5的绕组的端部，其可包含高导电性及导热性材料，因此可从定子5的中心向流体有效地传导热量。在一些实施方式中，定子组装件的绕组可由铜、铝或任何其他高导电性材料形成。在一些情况下，定子组装件的绕组还可由高导热性材料形成。在一些类型的电力机器中，定子组装件可含有永久磁铁而不是绕组，比如电刷式通用马达的情况那样。在一些实施方式中，可将可以是导电性或非导电性的导热材料或器件(诸如热管)添加至定子组装件，并且可与定子结构和/或端匝热连通以改善热传递。

如图1中所示，一旦流体冲击定子端匝18，该流体可因重力的作用而从该端匝流走，并流至机器外壳4的主内部空腔37的排放通道20。机器外壳或者与冷却流体相接触的外壳的部分可为流体密封式，这可使该流体能够在不从外壳泄漏的情况下流动，然而，在一些实施方式中该机器不必为流体密封式。从排放通道20起，该流体可流入排放箱22中，并通过流体出口端口46离开机器。

在电力机器内可提供一个或多个转子流体流动路径。举例而言，如图1C中所示，可提供两个类似的流体流动路径IIA+IIIA和IIB+IIIB。这两个类似的流体流动路径可提供在电力机器的相对端部处。在其他实施方式中，可存在任何数目的转子流体流动路径，并且它们可具有电力机器内的任何位置。

如图3中所示，流体可从流体流动通道1流至空腔45。该空腔可以是接合处，在该接合处一些流体可分叉至转子流体流动路径中并且一些流体可分叉至轴承流体流动路径中。该空腔可形成具有分叉成任何数目的流体流动路径的任何数目的配置的接合处。备选地，该空腔不必形成接合处，但可引导所有的流体沿特定路径流动。

流体可从空腔45沿注入器喷嘴9与机器轴11及转子35的表面之间的通道流动。流体可沿转子流体流动路径的第一部分10在基本上水平的方向上流动，并且可沿转子流体流动路径的第二部分16在基本上垂直的方向上流动。在其他实施方式中，这些流体流动通道可具有任何定向，无论是成角度(例如，5度、15度、30度、45度、60度、75度、85度)或水平或垂直。流体流动路径区段还可为基本上笔直，或者可弯折或弯曲。在一些情况下，流体流动路径的第一部分10可通过可成角度的或弯曲的中间区段过渡至流体流动路径的第二部分16。在其他情况下，流体流动路径的第一部分可在不具有中间区段的情况下直接过渡至流体流动路径的第二部分。在其他实施方式中，流体流动路径的第一部分和第二部分可合并成一个通道。

流体可需要或者可不需要压力以沿注入器喷嘴与机器轴之间的流体流动通道流动。该压力可由正压力源(诸如泵)、负压力源(诸如真空)或任何其他压差生成器件来造成。压力可由外部源或与机器集成的源来造成。在一些情况下，重力可造成或有助于该压力。

在一些实施方式中，注入器喷嘴9与机器轴11或转子35的表面之间的间隙可改变。举例而言，在一些情况下，注入器喷嘴与转子的表面之间的间隙可大于注入器喷嘴与机器轴之间的间隙，或者反之亦然。在一些情况下，间隙可在0.5至1.0毫米的数量级，然而，间隙的大小可根据流体流动及压强要求、流体类型和/或机器的大小而相应地改变。

离开流体流动通道16的流体可冲击转子端环15。在一些实施方式中，该转子端环可具斜角或者可具有任何其他形状。该转子端环可按照期望为水平的或者可成角度或弯曲。这将在下文更详细地讨论。如先前所描述，流体可以可选地冲击定子端匝18并从该端匝流走。备选地，流体可冲击提供在定子和转子附近的区域中的任何其他表面。流体可因重力的作用而向下流至排放通道20。流体可流下定子和转子附近或作为其组成部分的任何表面。在一些实施方式中，在任何所述表面上可存在沟道或表面特征，所述沟道或表面特征可有助于引导流体向下流动和/或流至期望位置。备选地，所述表面可基本上光滑。

如图3中所示，可定位在转子流体流动路径附近的其他组件可包括用于电力机器的外壳4。空腔45可定位在轴承7附近，该轴承可由轴承外座圈31和轴承内座圈32固持就位。这将在下文中进一步详细讨论。此外，可提供轴密封件13。

D.轴承流体流动路径

根据本发明的实施方式还可提供轴承流体流动路径。通往轴承的流体路径可允许流体流过轴承以便进行润滑和冷却。这可有助于更高的操作速度、更长的连续操作、更高的机器耐久性和可靠性以及更长的机器寿命。增加的操作速度可以是从电力机器产生更高功率和实现更高功率密度的关键促成因素。

图2A提供根据本发明实施方式的轴承流体流动路径和轴承组装件的放大视图。流体可进入轴承7的一侧上的空腔45中，继而可流过计量器件29，流过轴承组装件中的间隙，并流入轴承与轴密封件13之间的该轴承7的另一侧上的空腔12。

轴承7可由外座圈31和内座圈32支撑，其可构成轴承组装件。流体可在轴承与一个或多个所述座圈之间流动。备选地，一些或全部流体可围绕轴承流动而不在该轴承与座圈之间流动。

图2图示了排漏通道14可允许流体离开空腔12以及流出至机器外壳4的主内部空腔中。图1示出流体可如何通过机器外壳4的主内部空腔37流至排放通道20。从排放通道20起，可引导流体至排放箱22，此处该流体可通过流体出口端口46离开机器。机器外壳或者与冷却流体相接触的该外壳的部分可流体密封，这可使流体能够在不从外壳泄满的情况下流动，然而，在一些实施方式中机器可不必流体密封。

如图8中所示，可围绕电力机器的轴11提供接触密封件13，并且其可阻止流体通过旋转的轴11与机器外壳4之间的界面离开机器。在一些实施方式中，轴密封件13可包含导电材料，所述导电材料可完成转子35与定子5之间的电路径。在传统机器中，轴承可能需要与机器外壳及转子电绝缘以阻止循环电流43流过轴承7——这可因电蚀而造成过早的轴承失效。通过使用导电密封件13，电流43可流过该导电密封件13而不是轴承7，其可起到阻止过早轴承失效的作用。轴密封件13可提供在旋转的轴的一个或全部两个端部，或在该轴延伸穿过机器外壳4的任何位置处。因此，一个或多个轴密封件可导电，然而，在一些实施方式中轴密封件可不必导电。下文将更详细地讨论导电密封件。

在电力机器内可提供一个或多个轴承流体流动路径。举例而言，在一些实施方式中，两个轴承流体流动路径可提供在电力机器的相对端部处。在一些情况下，轴承流体流动路径可从可提供于电力机器内的一个或多个流体通道分叉。举例而言，如图1C中所示，可提供两个类似的流体流动路径IIA+IIIA和IIB+IIIB。这两个类似的流体流动路径可提供在电力机器的相对端部处。轴承流体流动路径IIIA、IIIB可从这两个流体流动路径分叉。在其他实施方式中，可从每个流体流动路径分叉出任何数目的轴承流体流动路径，或者轴承流体流动路径IIIA、IIIB不必从另一流体流动路径分叉，而是如图1D中所示可直接连接至流体分配歧管。在其他实施方式中，可存在任何数目的轴承流体流动路径，并且它们可具有电力机器内的任何位置。

1.分岔用于轴承润滑和冷却的流体流动的方法

图2A示出根据本发明实施方式的轴承流体流动路径的放大视图。在流体注入系统的轴承流体流动路径中，可引导流体至空腔45中，此处该流体可在轴承7与流体注入器喷嘴9之间分岔。因此，该空腔45可形成接合处，此处流体可在两个或更多个方向上分岔。在一些实施方式中，流体流动可分岔成轴承流体流动路径，该路径可引导一些流体穿过轴承7以润滑和冷却轴承；并且可分岔成转子流体流动路径，其还可引导一些流体穿过注入器喷嘴9与机器轴11之间的间隙10朝向转子和定子。

在一些实施方式中，注入器喷嘴9可需要或者可不需要用于使流体注入系统正常工作的流体压强，但可期望调整或计量前往轴承7的流体流动对穿过通向转子和定子的路径的流体流动量的相对量。这可以通过使用锁定在注入器喷嘴9与轴承组装件之间的流体流动计量器件29来实现，该轴承组装件可包括一个或多个轴承7、轴承内座圈32和轴承外座圈31。轴承组装件7、31、32和计量器件29可由注入器喷嘴9固定，该注入器喷嘴9可用以锁定计量器件29并将其固定就位，以及将轴承组装件7、31、32夹持就位。将轴承组装件夹持就位可避免轴承组装件在机器外壳4温度增高时由于轴承组装件材料与外壳材料之间的热膨胀性质中的差异而移位或自旋。

上文提到的任何组件均可由任何期望性质的材料形成。举例而言，轴承可以是钢轴承，其制造成本可相对低于一些其他类型的轴承。虽然钢对于滚动元件轴承是优选的，但还可使用其他金属、塑料、玻璃和/或陶瓷或者其任何组合。外壳可由(但不限于)铝、钢、铁、铜、黄铜、银、金、铅或任何其他金属或其他材料(诸如塑料、玻璃、陶瓷)或任何合金、混合物或其组合形成。

为外壳4使用高导热性材料(诸如铝)可产生相对于例如可由钢形成的轴承7、轴承内座圈32和/或轴承外座圈31的材料的热膨胀失配。轴承组装件7、31、32所坐落在其中的外壳镗孔30的大小可比轴承组装件更快地随温度升高而扩张，这可允许轴承组装件7、31、32在外壳4中移位或自旋。由于这种效应，可期望将轴承组装件7、31、32夹持就位。这可以利用注入器喷嘴9来实现，该注入器喷嘴9除了其流体分配功能之外还可充当轴承夹具，从而消除对于用以执行每一功能的额外硬件的需要。

为了控制流经轴承7的流体流动，可抵靠轴承外座圈31夹紧计量器件29。在一个实施方式中，计量器件29与轴承内座圈32之间的小间隙33可用于管理流经轴承7的流体流动的速率，以便维持通入注入器喷嘴9中的流体压强，还提供足够的流体来润滑和冷却轴承7。

在一些实施方式中，计量器件29可具有孔洞、沟道或通道，或者可由穿孔的、多孔的、渗透性的或半渗透性的材料构成，这可使流体能够从计量器件的一侧穿过计量器件流至另一侧。在此类情况下，针对计量器件29可提供或者可不提供间隙33。备选地，计量器件29可以是实心的，并且在其内可不具有孔洞、沟道或通道。计量器件29可由对于可穿其流过的流体为不可渗透、半渗透或可渗透的材料形成。在一些实施方式中，计量器件可以是板，或者可具有任何其他形状或配置。

在一些实施方式中，计量器件29可移除、可替换和/或可调节，使得机器可在不具有计量器件的情况下操作，计量器件可用不同大小和/或配置的不同计量器件来替换，或者可调节该计量器件，从而改变流至轴承7的流体与流至注入器喷嘴9的流体的相对量。因此，使用计量器件29可允许可互换器件，每个器件具有不同大小或配置的流体通道以匹配期望的流体流动速率或适应不同类型流体的使用。

举例而言，小间隙33或孔洞可用于气态流体，而较大间隙33或孔洞可用于较高粘度液体。还可调节计量器件的大小和/或配置以确定流至轴承7的流体与流至注入器喷嘴9的流体的相对量。举例而言，如果期望相对更多的流体流入轴承流体流动路径，则可调节计量器件的大小或配置从而使得间隙33或孔洞的大小可增加，这可允许更多流体通过该计量器件流入轴承流体流动路径。

在一些实施方式中，计量器件29可以是可调节的。举例而言，该计量器件的大小可以是可调节的，其可改变间隙33的大小。备选地，穿过计量器件的孔洞、沟道或路径的数目或大小可以是可变的。可提供一个或多个阀门。可提供可适应不同流体和/或流动速率的其他可调节特征。

计量器件29可具有基本上垂直的配置。在其他实施方式中，该计量器件可成角度。该计量器件可成期望量的角度，以便允许期望速率或比例的流体流入轴承流体流动路径。

使用计量器件29可有利地允许随不同类型的流体使用相同的电力机器。可互换计量器件并且/或者可控制可调节特征以适应不同流体，但是可不必对电力机器做出其他改变。这可对比于传统电力机器设计——其可能需要完全不同的配置并且/或者可能需要完全替换以适应不同类型的流体。

2.用于轴承润滑/冷却及转子冷却的流体流动的替代方法

在本发明的另一实施方式中，可提供用于轴承流体流动路径及转子流体流动路径的流体流动的、相比于前述方法的替代方法。如图1E中所示，转子流体流动路径IIA、IIB和轴承流体流动路径IIIA、IIIB可起始于相同的流体流动通道IIA+IIIA、IIB+IIIB，并且可不分叉成单独的转子流体流动路径IIA、IIB和单独的轴承流体流动路径IIIA、IIIB。相反，单一流体流动通道IIA+IIIA、IIB+IIIB可引导流体按顺序流过轴承流体流动路径IIIA、IIIB并继而循序流过转子流体流动路径IIA、IIB。该方法提出独特的流体流动路径，该流体流动路径可允许流体流过一个或多个轴承以便进行润滑和冷却，继而可于随后允许流体流过转子流体流动路径以便冷却转子和定子组装件。该方法可特别适用于使用较大的轴承时，但其可以可选地随任何大小的轴承来使用。

图2示出根据本发明的一个实施方式的轴承流体流动路径的示例。如图2A中所示，在替代实施方式中，流体可首先注入定位在12处的空腔中，而不注入定位在45处的空腔中。流体可首先经由可连接至流体分配歧管的一个或多个流体流动通道而流入定位在12处的空腔。该流体流动通道在到达空腔12之前还可分叉成或者可不分叉成转子流体流动路径。在优选实施方式中，该流体流动通道不单独地分叉成转子流体流动路径。在该方法中可去掉或者可不去掉排漏通道14和/或计量器件29。如果去掉排漏通道，则来自轴承流动路径的流体可全部被引导穿过轴承7。

这种流体流动方法可类似于先前描述的方法，区别在于流体通道1可在轴承与轴密封件的相同侧上进入定位在12处的空腔，并且还可去掉排漏通道14。流体可从定位在12处的空腔流过轴承7并流入定位在45处的空腔中。如图3中所示，流体接着可继续穿过注入器喷嘴9与机器轴11之间的间隙10，并继而经注入器喷嘴9与转子35的表面之间的垂直间隙16流出，以便如先前所述地接触转子端环15和定子端匝18。因此，利用用于轴承润滑/冷却及转子冷却的流体流动的这种替代方法，流体流动路径在轴承7与注入器喷嘴9之间可不分岔，而是相反，流体可连续流动直接流过轴承7并继而流入注入器喷嘴9与机械轴11之间的间隙10。

在这种替代方法中，流体可流过轴承流体流动路径，并且继而循序流过转子流体流动路径。这可使轴承和转子能够循序地而非如先前方法中所提供的并行地得到冷却和/或润滑。因此，在所描述的任何实施方式或变化形式中，特定流体可首先接触一个或多个轴承，流过该一个或多个轴承，并继而流过转子流体流动路径。这可对比于如下方法——其中流体流动路径可分叉，使得流体可并行流过轴承流体流动路径和转子流体流动路径，以单独的流体接触轴承和转子。

II.流体从注入器喷嘴的离心泵送

图3示出根据本发明的实施方式的转子流体流动路径。可相邻于转子35的表面提供离心泵送盘34。该离心泵送盘可由注入器喷嘴9整体形成。备选地，该离心泵送盘可与注入器喷嘴相分离。泵送盘和转子可形成间隙16，该间隙16可以是转子流体流动路径的一部分。对于流体注入系统的转子流体流动路径，在注入器喷嘴9的输出端上使用较大直径的平行离心泵送盘34(其相对于旋转的转子35可为静止的)可造成流体在径向方向上流过盘34与转子35的表面之间的间隙16，并且可增大流体速度。当流体速度增大时，流体的压强可下降，并且盘34可充当离心泵以协助流体的流动和分配。该方法可有利地并入离心泵作为机器设计的组成部分，这在本发明的一些实施方式中可增加或增强机器内的流体流动，以及/或者可消除或减小对于外部流体泵送的需要。

从伯努利方程(Bernoulli’s equation)可知：

P+1/2ρV²+ρgh＝K，其中

P为压强，

ρ为密度，

V为流体速度，

g为重力加速度，

h为高度变化，

K为常数。

假设恒定温度，流体速度V由于转子的旋转动作而增大，因此造成流体压强P降低。这样的压降可允许注入器喷嘴发挥离心泵的作用。

增加离心泵送盘34的大小可增大泵送效应。在盘34上使用基本上光滑的表面可减小机器上的阻力损失。如果需要更大的泵送效应，则在旋转离心泵送盘34的表面上添加叶片可因流体速度的额外变化而增大泵送压强，但可能需要来自机器的更多功率来操作。此外，如图5中所图示，可通过在机器轴11上提供诸如叶片36之类的特征而实现额外的离心泵送力。如图3中所示，这些叶片可位于轴11与流体注入器喷嘴9之间的间隙10的区域中。这些叶片36可发挥作用以泵送流体穿过间隙10。叶片可成角度以协助在期望方向上引导流体。举例而言，叶片可成角度使得流体朝向电力机器的中心流动(即，穿过第一间隙10并继而过渡至第二间隙16)。备选地，可提供凹槽、隆起、沟道或任何其他表面特征来协助引导流体以及影响泵送压强。

离心泵送盘34可由可提供期望机械和/或表面性质以有助于泵送效应的任何材料形成。如先前所述，可能期望离心泵送盘的表面基本上光滑。在一些其他实施方式中，离心泵送盘可具有纹理表面，或者具有可影响穿过相邻于该盘的间隙16的流体流动的诸如沟道、隆起、凹口或叶片等其他表面特征。与转子35的表面相邻的盘表面可垂直定向，或者可具有能够以期望方式引导流体的某一角度。

因为可不总是需要额外的流体流动，所以这种借助于离心泵送来增强流体流动的方法可在最需要额外冷却时自动支持增加流体流动。当机器的旋转速度增大时，该机器的功率亦可增大，因此，来自该机器的热损失亦可增大。整体式离心泵送方法可相对于机器的旋转速度成比例地增加流体流动的速率，其可同时增加高功率操作时冷却系统的热传递速率。因此，当对于机器内的热传递的需求增加时，可借助于该离心泵送方法来提供增加的流体流动和热传递。

III.增强转子端环上的流体流动和热传递的方法

在传统机器中，通常用鳍片制成电力机器的转子端环以使空气在机器外壳中循环以及增加对流热传递。

在流体注入冷却式机器中，热传递机制可依靠向注入流体的传导和/或对流。如图3中所示，该注入流体可离开间隙16，喷射在转子端环15的内径上，并在该端环上及其周围流动以喷射在定子端匝18上。

转子端环15可提供在距流体注入器喷嘴9(和/或离心泵送盘34)与转子35的表面之间的间隙16的开口的期望距离处。举例而言，可相应调节间隙16的开口与转子端环15之间的距离以提供期望的流体流动量和/或控制流体流动的方向。此外，在一些实施方式中，流体注入器喷嘴9和/或离心泵送盘34可经配置和/或包含特征，使得离开间隙16的流体被以期望的方式导向转子端环15。

为了增强转子端环上的热传递和流体流动，转子端环可包含一个或多个特征，所述特征可增加暴露于已离开间隙16的流体的表面积并且/或者可有助于引导流体在转子的表面上流动并继而通过离心力而朝向定子流动。在一些实施方式中，转子端环表面可基本上平坦或者可包含斜角特征17。在端环15的内径上添加斜角特征17可增加暴露于冷却流体的表面积。在一些实施方式中，转子端环表面可基本上光滑，或者可包含表面特征，诸如沟道、隆起、凸出、叶片、凹口或任何其他特征等，所述特征可增加可暴露于流体的转子端环的表面积并且/或者可增强流体在端环上及其周围的流动。所述特征能够以如下方式对准：该方式可促进沿转子端环15的长度的流体流动以朝向定子端匝18喷射流体。

斜角特征17还可因离心力的方向而增加流体流动的速率，因此，可增加从转子端环15到流体的热传递的速率。由于离心力将具有轴向速度分量，因此在端环的内径上添加斜角特征17可增强流体流动。该特征可减小流体膜厚度，并且可增大横跨端环表面的流体速度，从而增加热传递速率，同时最小化机器中的绕组损失(wind loss)。

期望的斜角度数可为任何角度N，其中N为相对于水平线介于0与90之间的数字。举例而言，该斜角特征可为大约1度、2度、3度、5度、7度、10度、12度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、60度、70度或大约80度或者更大或更小。

在一些情况下，斜角表面可基本上光滑。备选地，可并入任何数目的额外表面特征，该特征可进一步增加暴露于流体的表面积，可进一步增强转子表面上的流体流动速率，以及/或者可有助于引导转子端环上朝向定子的流体流动。

IV.利用导电密封件密封机器轴

图8示出电力机器的导电轴密封件以及可存在于由AC逆变器驱动的电力机器中的同极通量路径的图示。这些通量路径可在转子35、定子5及外壳4之间生成循环电流43。如果转子不与定子和/或外壳电绝缘，则这些电流可流过机器轴承7，特别是当轴承为金属或以其他方式导电时情况尤为如此。

在一些实施方式中，轴承可为金属滚动元件轴承，诸如滚珠或滚柱轴承，并且电流43可流过轴承的滚动接触件。这些滚动接触件可为小表面积接触件，诸如点接触件或线接触件，其中可存在高电流密度并且电弧可在轴承座圈31、32上产生凹坑。

由于滚珠或滚柱可能以高速滚动，轴承与轴承座圈之间的滚动接触可能是间歇接触。这些间歇接触，连同高电流密度，可造成轴承每转发生许多次电弧，并且最终可造成轴承组装件材料的表面上的破坏性凹坑。轴承组装件的表面上的凹坑可导致轴承失效，并且可大幅缩短机器轴承的寿命。

对于该问题的传统解决方案包括使用特殊的电绝缘轴承，诸如具有陶瓷滚动元件的轴承，或者机器轴11、内轴承座圈32或外轴承座圈31上的电绝缘体。这些解决方案可能昂贵和/或不可靠。

根据本发明的实施方式，具有内部流体注入系统的机器可要求关于机器轴11的密封方法以阻止从机器的流体泄漏。这可通过使用接触密封件13来实现，该接触密封件13可阻止流体在机器轴11与外壳4之间的界面处离开机器。在一些实施方式中，接触密封件可接触外壳和/或机器轴。如果接触密封件13由导电材料制成，则该密封件还可提供机器轴11与外壳4之间的电连接。

这种新颖密封方法可提供用于使电流流过导电轴密封件13的替代路径43，并因此可提出针对循环电流问题的解决方案。密封件13可具有比轴承大得多的表面区域接触，并且因此，循环电流43可能大多流过密封件13。因此，当轴承与轴承座圈间歇接触时，由于密封件可为循环电流43提供替代路径，在轴承与座圈之间可不发生电弧。

在一些实施方式中，可选择用于接触密封件的材料使得其具有高电导率。在一些实施方式中，接触密封件可由比被选择用于轴承和/或轴承座圈的材料具有更大电导率的材料形成。举例而言，如果接触密封件13具有第一电导率E1，且轴承7具有第二电导率E2，则E1可大于E2。因此，循环电流43可优选地流过接触密封件13而不是流过该轴承7。然而，在一些实施方式中，由于密封件可相对于轴承的表面区域接触(其可基本上为点接触或线接触)具有大得多的表面区域接触，因此E1可不必大于E2来使循环电流优选地流过接触密封件而不是流过轴承。密封件的较大表面区域接触可造成该密封件的有效电导率在操作于电力机器中时大于轴承和/或轴承座圈的有效电导率。

可用于接触密封件的材料的一些示例可包括但不限于铝、铜、黄铜、镍、钛、石墨、碳、银、金、铁、钢或任何合金、混合物或者其组合。接触密封件可被镀膜、包覆，或者包括各种材料(包括单质金属)的层或组件。接触密封件可由任何塑料或弹性体(诸如聚四氟乙烯)形成，并且可用导电材料填充或部分填充。接触密封件可由单质金属、任何其他导电材料或其任何组合形成，或者可包含单质金属、任何其他导电材料或其任何组合。

通过使用导电接触密封件13，可阻止或减小循环电流43流过轴承7，并且可允许使用更具成本效益的常规金属轴承，而不会发生由于因电弧而在轴承座圈31、32上出现的凹坑而引起的过早轴承失效的问题。因此，通过提供可用以阻止流体从外壳泄漏的密封件，以及通过为该密封件使用导电材料，可在电力机器中可靠地使用具有成本效益的常规金属轴承。

V.作为热交换器的排放箱

图1提供根据本发明的实施方式的电力机器的示例。该电力机器可包含流体注入系统，并且可提供该机器内的各个流体流动路径。流体可用于电力机器的冷却和/或润滑。可通过从机器的热源的热传递来增高流体温度，在此之后可在该机器的基座处收集流体，此处可将流体泵出至外部远程热交换器，诸如图4中所示。

如图1中所示，电力机器内的流体可向下流动并在排放箱22中得到收集。因为在该排放箱22中可收集有一定体积的流体，并且在该流体离开机器之前还可存在一些时间延迟，所以在此位置处可存在从流体排除热量的机会。因此，该排放箱还可发挥集成式本地热交换器的作用。

图1示出根据本发明的一个实施方式的电力机器的排放箱22。可通过对排放箱22应用冷却鳍片23来实现热量排除，这可在流体离开该箱之前对该流体提供额外的冷却。在一些实施方式中，还可对排放箱的外表面应用一个或多个外部散热器。备选地，集成至排放箱的冷却鳍片和/或其他特征可造成该排放箱的外部发挥散热器的作用。冷却鳍片和/或散热器可具有可增加排放箱的外表面上的表面积和/或增强从排放箱的热传递的任何配置。冷却鳍片和/或散热器可由具有高热导率的材料形成。

在一些实施方式中，热量可从冷却鳍片和/或散热器被动消散。在其他实施方式中，可使用诸如风扇之类的器件在冷却鳍片和/或散热器的表面上吹气体，以协助主动冷却。在其他实施方式中，另一流体可在冷却鳍片和/或散热器的表面上流动，在排放箱的任何外表面上流动，或者流过排放箱的任何部分，无论该流体具有气态或液态形式。在风扇、泵、压缩机或产生压差的任何其他器件或任何其他主动冷却机构的帮助下，该另一流体可在冷却表面上主动通过。该另一流体可被引导作为本地热交换器的一部分和/或作为另一远程热传递系统的一部分。根据流体类型，排放箱可用作气体至气体热交换器、液体至气体热交换器、气体至液体热交换器、液体至液体热交换器或者任何其他类型或配置的热交换器。

如图1中所示，根据本发明的一些实施方式，排放箱可具有出口端口46。在其他实施方式中，可提供多个出口端口。备选地，可不提供出口端口，并且流体可在电力机器内再循环。排放箱可经塑形以将流体朝向一个或多个出口汇集。举例而言，该箱的底面可倾斜以允许流体朝向出口排漏。流体可在重力、压差、离心力或任何其他力的驱动下离开出口。

由于排放箱22可发挥作用以收集一定体积的冷却流体(特别是如果使用液体冷却剂)，因此在流体进入箱22的时间与该流体离开箱22的时间之间可存在时间延迟。在一些情况下，该箱可充当流体储集器，使得一定体积的流体可在离开该箱之前被收集在该箱内。可调节该系统中的流体位准，使得一定体积的流体可一致地离开该箱或收集在该箱内。流体可按任何速率进入该箱并且可按任何速率离开该箱，使得流体可按基本上相同的或不同的速率进入和离开该箱。在一些情况下，流体可连续离开该箱，而在其他情况下，流体可收集在该箱内达一段时间，并继而以各种速率或间隔离开。因此，可收集于排放箱内的流体在离开该排放箱之前可得到冷却。

如图4中所示，在一些实施方式中，流体可收集在排放箱内的时间可用于在将流体泵出至热传递系统的其余部分之前预冷却该流体。图4示出可包含与再循环泵25流体连通的排放箱的电力机器24。流体在排放箱内的预冷却可有利地减小用于电力机器的流体循环系统中的再循环泵的操作温度要求。在其他实施方式中，流体可从电力机器中排除而无需再循环。在其他实施方式中，流体可在电力机器内再循环而无需从机器排除。

VI.整体流体循环系统

图4示出根据本发明实施方式可用于使流体循环流过电力机器24的系统的概念示意图。可提供电力机器24使其与泵25流体连通。该泵可与单向止回阀19流体连通，该单向止回阀19可与过滤器26流体连通，该过滤器26可与热交换器27流体连通。热交换器27可与电力机器24流体连通以完成流体流动回路。备选地，泵可与单向止回阀19流体连通，该单向止回阀19可与热交换器27流体连通，该热交换器27可与过滤器26流体连通。过滤器26可与电力机器24流体连通以完成流体流动回路。在其他替代实施方式中，该流体循环系统的组件可在流体流动回路中以任何顺序布置。此外，可将多个(一个或多个)组件包含在该回路中，以及/或者可从该回路中去掉一个或多个组件。

根据如图4中所示的实施方式，流体可通过入口进入电力机器24，以及通过出口离开该电力机器24。已离开电力机器的流体可通过泵25，该泵25可驱动流体流动。流体可通过单向止回阀19，该单向止回阀19可允许流体仅在一个方向上流过该器件并且可阻止流体在反方向上流动和流回至该电力机器中。流体在通过热交换器27之前可通过过滤器26。热交换器27可优选地从流体传递热量，使得流体在离开该热交换器时处于较低温度。从热交换器27起，流体可进入电力机器24的入口。因此，在再循环泵的驱动下，流体可在该系统内再循环。流体可用于冷却和/或润滑电力机器，并且可在处于该电力机器中时被加热。流体可经由外部热交换器在电力机器外部得到冷却，并且因此可在重新进入该电力机器之前冷却。

泵25可为本领域中已知的任何类型的泵，其可造成期望量的流体以期望速率循环流过系统，或者可包括任何其他期望特性。举例而言，该泵可为离心泵、隔膜泵、齿轮泵、叶片泵、叶轮泵、挠性套泵、注入泵、活塞泵、螺杆泵、蠕动泵或凸轮泵或者任何其他类型或配置的泵。此外，该泵可定位成远离机器、附接至机器或包含在机器内。该泵可以是与电力机器相分离或与电力机器相集成的器件，并且可由可与该机器相分离或与该机器相同的任何源供能，并且/或者该泵可从该机器取得功率。

外部热交换器27可为液体至液体、气体至气体或液体至气体热交换器，或者本领域中已知的任何其他类型的热交换器。举例而言，流体可进入该热交换器并可向另一流体传递热量。该另一流体可为气体或液体。热交换器可具有本领域中已知的任何形式或配置。在一些情况下，热交换器可具有板式配置。备选地，热交换器可具有壳式及管式配置。

热交换器的用途可以是从机器冷却流体中提取热量，以便最终将该热量传递至周围空气或其他流体。从机器冷却流体排除热量可提供较低的机器操作温度，因此可改善机器可靠性。此外，较低的机器操作温度可导致定子及转子导电材料的较低电阻值。这可有效减小机器中的电阻损失，其可转化为改善的机器效率。

A.再循环泵回路，以机器外壳作为热膨胀室、增压室及流体储集器

图4示出在本发明的一个实施方式中，再循环泵25可从电力机器24的流体出口，穿过止回阀19，穿过过滤器件26，穿过热交换器27，并继而向电力机器24的流体入口传递流体。再循环泵可驱动系统内的流体流动。在一些情况下，可控制再循环泵以改变流体流动的速度。举例而言，可通过控制该再循环泵来增加、降低或维持流体流动的速度。因此，可基于可控的再循环泵来改变和/或维持流体流动速度。流体流动的速度可影响向电力机器提供热传递的速率。如图1中所示，在该再循环热传递回路中，机器外壳4可充当用于再循环流体的热膨胀室、增压室和/或储集器。

图1示出根据本发明的实施方式的电力机器。含有流体的电力机器通常可配置为流体循环系统中的开放回路(对大气开放)或闭合回路(对大气闭合)。闭合回路机器配置通常可需要单独的膨胀室以阻止由于循环流体的热膨胀而引起的从系统的流体泄漏。

根据本发明的实施方式，部分流体填充的机器可允许机器外壳4发挥热膨胀室的作用，并且允许该机器外壳4的主内部空腔37充当增压室，且向机器添加一个或多个压强均衡特征。如下文更详细描述，该压强均衡特征可包括压强均衡器件28。该方法可允许使用闭合回路流体循环系统，而无需外部膨胀室或流体储集器。当机器外壳4内的压强增大或降低时，使用压强均衡器件可允许该机器和流体循环系统内的压强均衡，并可因此协助阻止从该系统的流体泄漏。

当系统温度上升时，机器内的流体可升高温度并膨胀，从而造成机器内的压强增大。为了均衡机器内的压强，机器外壳可包含压强均衡器件28，诸如阀门、活塞、烧结金属孔或可膨胀囊。该压强均衡器件可允许机器外壳发挥热膨胀室和增压室的作用，从而当机器内流体的温度变化时，可将流体密封的机器内的压强与外界环境压强相均衡。压强均衡可保持机器外壳内的压强处于预定范围内。在一些实施方式中，该预定范园可以是小于或等于以及/或者大于或等于一个或多个阈值压强的任何压强。在一些情况下，阈值压强可为环境压强。因此，可在电力机器24上提供压强均衡器件28以允许压强均衡，同时仍维持流体密封壳体的完整性。优选地，一个或多个压强均衡器件可定位在适当促进这样的压强均衡的机器外壳上的任何地方。

根据本发明的实施方式，部分流体填充的机器可允许机器外壳发挥流体储集器的作用。在一些实施方式中，电力机器可具有一个或多个流体位准器件48，所述流体位准器件48可允许使用者或检查员确定机器外壳内部的流体位准。该流体位准器件可以是任何类型的物理、机械、电气、电子、光学、气动、超声波或射频器件或者其任何组合，或者本领域中已知的或今后开发的任何其他类型或配置的感测、测量或指示器件，使得该器件可向使用者或检查员提供关于机器内的流体位准的反馈。

在一些实施方式中，电力机器可具有一个或多个透明窗，所述透明窗可提供关于该机器内的流体位准的视觉反馈。该窗可让使用者或检查员能够在电力机器内查看，以及确定内部的流体位准。该窗可由透明材料形成并且仍可允许电力机器外壳维持流体密封的机器壳体。该窗可为任何形状或大小，并且可让使用者或检查员能够确定机器内的流体位准或流体位准的范围。一个或多个窗可安置在该电力机器的一侧或多侧上与确定机器外壳内的期望流体位准相一致的位置处。一个或多个窗还可安置在排放箱上或其附近以查看该排放箱内的流体位准，该排放箱亦可用作流体储集器的一部分。

B.流体密封机器壳体

图6示出根据本发明的实施方式的流体密封机器壳体。为了实现流体注入系统，机器外壳4可以是密封壳体，其中外壳特征在所有接点及接合处密封，以阻止内部流体从机器泄漏。流体密封构造的使用对于常规机器通常可以是并非必要的，但对于流体注入式机器设计则可能是重要的特征。

密封件可引入在可移除端盖38与外壳4之间、用于功率接触件的介电绝缘体39与端盖38之间、功率接触件40与介电绝缘体39之间以及旋转机器轴11与端盖38及外壳4之间。

用于流体注入器喷嘴9的安装硬件可从机器的外部接近和安装，因此密封件亦可实现于注入器喷嘴与机器外壳4及端盖38之间的位置47处，以禁止流体流至注入器喷嘴安装硬件位置以及阻止流体通过硬件界面泄漏。流体注入器安装硬件可从机器的外部安装，以防止在紧固件松动的情况下对该机器内的旋转组件的损害。在这种设计的实施方式中，如果紧固件脱离，则其可总是在机器的外部上，远离内部旋转组件。

密封外壳4可适应内部流体由于温度变化而产生的热膨胀。可以使用压强均衡方法来阻止机器内部的压强由于流体热膨胀而变得过度。密封外壳设计可并入压强均衡器件28，该压强均衡器件28可允许压强均衡并且可阻止流体由于增大的压强而从机器泄漏。较低的压强可对轴密封件13要求较低，并且可允许使用具有成本效益的、较低密封压强的、标准的轴密封件。

如图1中所示，为了简化与流体流动回路的界面，密封外壳能够以流体分配歧管42和排放箱22为特征，其中可实现前往机器的单一流体入口41和来自机器的单一流体出口46。备选地，可提供任何数目的流体入口或出口。歧管42可允许具有内部增压室的单一流体入口连接，其可将流体分配至机器内的一个或多个流体流动通道。类似地，排放箱22可用于收集通过排放通道20和21离开机器内的流体流动通道的流体。排放箱22可在流体通过单一出口端口46离开机器之前，在该箱内提供对一定体积的流体的收集。

根据以上所述应当理解，尽管已经示出和描述了特定的实现，但对其可做出各种修改，且这些修改在本文中已考虑到。本发明也不旨在由说明书中提供的具体示例所限制。虽然已参照上述说明书描述了本发明，但本文中优选实施方式的描述和说明并不应以限制意义解释。此外，应当理解，本发明的所有各个方面并不限于本文中提出的、取决于各种条件和变量的具体描绘、配置或相对比例。本发明的实施方式在形式和细节上的各种修改对于本领域技术人员将会是显而易见的。因此，认为本发明还应涵盖任何这样的修改、变化和等效方案。

Claims (23)

1.一种电力机器，包括：

转子，其固定于可旋转轴，并且由一个或多个轴承支撑；

定子，其相对于该可旋转转子及可旋转轴静止，在所述转子与所述定子之间具有间隙；

外壳，其包围所述机器的全部或部分；

所述机器内的多个流体流动通道，其中所述流体流动通道包含：

一个或多个定子流体流动路径，其在所述定子与所述外壳之间；

一个或多个转子流体流动路径，其沿着所述可旋转轴朝向所述转子和所述定子；

一个或多个轴承流体流动路径，其接触至少一个轴承；以及

所述一个或多个轴承流体流动路径与所述一个或多个转子流体流动路径之间的计量器件，其中该计量器件配置用于确定流动以接触所述至少一个轴承的流体与流动以接触所述转子的流体的相对量。

2.如权利要求1所述的电力机器，其中定子流体流动路径包括所述外壳的内表面上的圆周或周边凹槽，其中该凹槽形成所述定子的外表面与所述外壳的内表面之间的空腔。

3.如权利要求2所述的电力机器，其中引导流体圆周地或周边地围绕所述定子流过所述定子的外表面与所述外壳的内表面之间的所述空腔。

4.如权利要求3所述的电力机器，其中所述流体直接接触所述定子的外表面。

5.如权利要求1所述的电力机器，其中转子流体流动路径包括流体注入器喷嘴，其中该注入器喷嘴包围所述可旋转轴并且形成所述注入器喷嘴与所述轴之间的间隙。

6.如权利要求5所述的电力机器，其中引导流体沿所述可旋转轴经过所述注入器喷嘴与所述轴之间的所述间隙朝向所述转子流动。

7.如权利要求6所述的电力机器，其中所述流体通过所述注入器喷嘴与所述转子的表面之间的间隙离开所述注入器喷嘴。

8.如权利要求7所述的电力机器，其中引导离开所述注入器喷嘴的所述流体在所述转子的表面上流动，继而在所述转子的端环上及其周围流动，以及继而通过离心力流向所述定子。

9.如权利要求1所述的电力机器，其中至少一个流体流动通道通向接合处，其中所述流体流动通道分岔成用以接触所述轴承的所述轴承流体流动路径和用以接触所述转子的所述转子流体流动路径。

10.如权利要求1所述的电力机器，其中所述外壳的全部或部分被流体密封，使得流体除了在指定的入口端口和出口端口处之外无法进入或离开所述机器。

11.一种用于冷却和润滑电力机器的方法，包括：

提供转子，其固定于可旋转轴；

提供定子，其相对于该可旋转转子及可旋转轴静止，在所述转子与所述定子之间具有间隙；

提供外壳，其包围所述机器的全部或部分；以及

提供所述机器内的多个流体流动通道，其中所述流体流动通道包含：

一个或多个定子流体流动路径，其在所述定子与所述外壳之间；

一个或多个转子流体流动路径，其沿着所述可旋转轴朝向所述转子和所述定子；以及

一个或多个轴承流体流动路径，其接触至少一个轴承；

在所述一个或多个轴承流体流动路径与所述一个或多个转子流体流动路径之间提供计量器件，其中该计量器件配置用于确定流动以接触所述轴承的流体与流动以接触所述转子的流体的相对量。

12.如权利要求11所述的方法，其中定子流体流动路径包括在所述外壳的内表面上提供圆周或周边凹槽，其中所述凹槽形成所述定子的外表面与所述外壳的内表面之间的空腔。

13.如权利要求12所述的方法，还包括使流体圆周地或周边地围绕所述定子流过所述定子的外表面与所述外壳的内表面之间的所述空腔。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述流体直接接触所述定子的外表面并且允许从所述定子向所述流体传热，从而冷却所述定子。

15.如权利要求11所述的方法，其中转子流体流动路径包括提供流体注入器喷嘴，其中该注入器喷嘴包围所述可旋转轴并且形成所述注入器喷嘴与所述轴之间的间隙。

16.如权利要求15所述的方法，还包括使流体沿所述可旋转轴经过所述注入器喷嘴与所述轴之间的所述间隙而朝向所述转子流动。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述流体通过所述注入器喷嘴与所述转子的表面之间的间隙离开所述注入器喷嘴。

18.如权利要求17所述的方法，其中离开所述注入器喷嘴的所述流体在所述转子的表面上流动，继而在所述转子的端环上及其周围流动，以及继而通过离心力流向所述定子。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述流体直接接触所述转子的表面、所述转子的所述端环以及所述定子，并且允许从所述转子向所述流体以及从所述定子向所述流体传热，从而冷却所述转子和所述定子。

20.如权利要求11所述的方法，其中至少一个流体流动通道包括提供接合处，其中所述流体流动通道分岔成用以接触所述轴承的所述轴承流体流动路径和用以接触所述转子的所述转子流体流动路径。

21.如权利要求20所述的方法，还包括使流体流过所述轴承流体流动路径，其中该流体直接接触所述轴承并且流过所述轴承。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述流体提供对于所述轴承的润滑并且允许从所述轴承向所述流体传热，从而冷却所述轴承。

23.如权利要求11所述的方法，其中所述外壳的全部或部分被流体密封，使得流体除了在指定的入口端口和出口端口处之外无法进入或离开所述机器。