CN103427522B - 电机转子冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连接至车辆的从动装置的电动马达。该电动马达包括转子和连接至转子的轴。该转子具有至少一个径向定向腔和至少一个流体通道。所述流体通道沿大致轴向方向延伸。所述流体通道流体连接至所述至少一个径向定向腔。所述轴在其中具有流体通路，所述至少一个径向定向腔具有至所述流体通路的流体连接。所述至少一个径向定向腔引导到来自所述转子的、用于来自所述转子的流体的流动的径向出口。

Description

电机转子冷却方法

技术领域

本发明涉及电动马达和发电机，并且更特别地，涉及用于冷却电机的转子的方法和设备。

背景技术

电动马达是将电能转换成机械能的电磁/机械装置。反过来，发电机是将机械能转换成电能的电磁/机械装置。诸如马达和发电机之类的电机通过磁场的交互作用运行，并且载流导体分别产生作用力或电力。发现电动马达应用在多种情况中，诸如泵、吹风机、风扇、机床、家用电器、动力工具、计算机中的磁盘驱动器等。电动马达以多种尺寸出现，从用在水表中的小型马达到用在机车发动机中的相当大的电动马达/发电机。

电动马达的转子通常是马达的转动部分，并且由于在马达中设置磁场使得围绕转子的轴线形成转矩，因此转子旋转。电力系统通常包括发电机和具有永磁铁或电磁铁转子的马达。在转子中由于变化磁场产生热量，变化磁场存在在转子中引起转子中的温度升高。希望冷却转子以保护磁铁或电磁铁免受损坏，并且增加电机功率密度，以允许从较小物理尺寸的电动马达获得更多的动力。

常规冷却方法包括通过马达的对流空气或油循环。在美国专利No.5,283,488中说明了转子冷却结构，其中圆筒形热管用来冷却转子。热管包括具有蒸发器端、冷凝器端和在热管的圆周上均匀隔开的多个径向散热片的内部蒸汽腔。每个散热片限定与蒸汽腔连通并从蒸汽腔径向延伸的内腔。可汽化液体设置在热管内，并且热交换器与热管的冷凝器端热接触。

同样已知的是通过利用具有凸起的形状的、穿过转子的冷却孔冷却转子，如在美国专利No.7,705,503中示出的那样，其中冷却孔被设置为与该对永磁铁隔开预定间距。冷却剂流过冷却孔以去除传导至冷却剂的热量。

所引用的技术的冷却方法的问题是，它们不能根据需要有效地类却转子。

在现有技术中需要的是用于直接冷却电动马达的磁铁或电磁铁的有效冷却方法和设备。

发明内容

本发明提供用于冷却电机中的转子的方法和设备。

本发明在一种形式中涉及一种车辆，该车辆具有从动装置和连接至所述从动装置并驱动所述从动装置的电动马达。该电动马达包括转子和连接至所述转子的轴。该转子具有至少一个径向定向腔和至少一个流体通道。所述流体通道沿大致轴向方向延伸。所述流体通道流体连接至所述至少一个径向定向腔。所述轴在其中具有流体通路。所述至少一个径向定向腔具有至所述流体通路的流体连接。所述至少一个径向定向腔引导到来自所述转子的、用于来自所述转子的流体流的径向出口。

本发明在另一种形式中涉及一种连接至车辆的从动装置的电动马达。该电动马达包括转子和连接至所述转子的轴。该转子具有至少一个径向定向腔和至少一个流体通道。所述流体通道沿大致轴向方向延伸。所述流体通道流体连接至所述至少一个径向定向腔。所述轴在其中具有流体通路，所述至少一个径向定向腔具有至所述流体通路的流体连接。所述至少一个径向定向腔引导到来自所述转子的、用于来自所述转子的流体流的径向出口。

本发明在又一个方面中涉及一种冷却连接至车辆中的从动装置的电机的方法，该方法包括移动流体的步骤、继续流动的步骤、转向流动的步骤和引起流体离开转子的步骤。所述移动步骤包括移动流体通过轴中的流体通路。所述轴与从所述动装置连接在一起。所述继续步骤包括继续流体从所述流体通路到连接至所述轴的转子的至少一个径向定向腔的运动。所述转向步骤包括将流体的至少一部分转向到所述转子的至少一个流体通道中。所述流体通道沿大致轴向方向延伸。所述流体通道流体连接至所述至少一个径向定向腔。所述引起步骤包括通过所述转子中的至少一个径向出口使流体从所述转子离开。

附图说明

通过参照本发明的实施例的结合附图的以下描述，本发明的上述的和其它的特征和优点以及获得它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解本发明本身，其中：

图1图示利用采用本发明的冷却方法的电动马达的实施例的车辆；

图2是用在图1的车辆中的电动马达；以及

图3是图2的电动马达的示意性剖视图。

相应的附图标记贯穿几个视图表示相应的部件。在此提出的示例说明本发明的一个实施例，并且该示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参照附图，并且更特别地参照图1，图示了车辆10，车辆10可以为农用机械、工程机械、林业机械或另一种类型的车辆的形式。车辆10包括带有地面接合装置14的底盘12，地面接合装置14由被图示为电动马达16的至少一个电机直接或间接地驱动，电动马达16由诸如带有连接到其上的发电机的发动机18之类的电源供给电力。在机器操作者的控制下将来自电源的电力施加至电动马达16以驱动从动装置14。

现在，还参照图2和3，图示了电动马达16的更详细地的细节，为清楚起见，省略了电连接。来自电动马达16的机械动力可以补充至提供动力至从动装置14的机械装置，或者电动马达16可以是从动装置14的唯一的驱动装置。电动马达16由从其供给流体22的流体冷却剂源20冷却，并且可以包括未被单独图示的外部泵、供给罐和冷却系统。

电动马达16包括轴24、转子26和定子28。壳体包围这些元件，从而包含流体22，并帮助提供返回流体流径。轴24具有流体通路30，流体通路30允许流体22沿轴向方向38流入电动马达16和流过轴24的一部分。转子26连接至轴24并沿大致径向方向54从轴24向外延伸。转子26包括径向定向腔32和34、流体通道36、流体出口40和42、叠片44以及转子端盖46和48。定子28包括定子叠片50和线圈端部52。径向定向腔32和34分别由转子端盖46和48形成，转子端盖46和48分别接触叠片叠层44的端部叠片。径向定向腔32和34可以大致围绕对应的端部叠片延伸。径向定向腔32和34中的流体22的流动沿大致径向方向54，虽然蜿蜒通路也是可预期的。径向定向腔32和34的形状可以用来在流体22接近流体出口40和42分配流体22的流动。

流体通道36从径向定向腔32延伸穿过叠片叠层44到达径向定向腔34。径向定向腔32和34可以大致类似。流体22通过流体通道36的流动沿大致轴向方向38，但沿与进入轴24并通过流体通路30的流体22的流动方向相反的方向。流体22沿大致垂直于流体22在径向定向腔32和34中的流动的方向流过流体通道36。流体出口40和42可以围绕转子26的圆周分布，并且在转子端盖46和48与叠片44之间可以形成分段或为狭缝的形式。此外，流体出口40和42可以为转子端盖46和48中的穿孔或一些其它结构。流体出口40和42的尺寸可以形成为控制流体22的流动，使得流体22将流过流体通道36。流体出口40和42的尺寸可以不同地形成以控制通过流体通道36的流体22的量。多个流体通道36可以围绕转子26隔开。进一步，流体通道36可以沿螺旋方向或以沿大致轴向方向38行进的一些其它类似蜿蜒形式从径向定向腔32行进通过叠片44到达径向定向腔34。

转子26的运动可以以马达速度增加时更多的流体被吸引通过转子26的方式增强流体22通过流体通路30、径向定向腔32、流体通道36和径向定向腔34的流动。

当流体22从流体出口40和42离开时，一些流体接触定子线圈端部52以及定子叠片50。流体22随后大致位于电动马达16的壳体内并从壳体离开，携带在其通过电动马达16的行程中拾取的热量，用于通过常规手段借助于流体冷却剂源20耗散累积的热量。

如在图3中看到的那样，流体22被引入电机转子轴24的一端。轴24包含径向孔，该径向孔从流体通路30延伸以将油引入由转子端盖46和叠片44形成的径向定向腔32。一旦流体22位于径向定向腔32中，流体22可以在流体通道36径向地流动随后轴向地流动，流体通道36在转子26的相反端处延伸穿过叠片44进入径向定向腔34。腔32或34中的流体将通过将流体22引向定子24的下侧的浇铸或车削通道径向地流出转子端盖46和48。流体22的这种流动允许从转子26和定子28的至少一部分带走热量，从而以有效的划算的方式有效地冷却电动马达16。

同样在图3中示出的是接口装置56，接口装置56将流体供给管与旋转轴24连接在一起，允许流体22流动通过流体供给管和旋转轴2，用于特别地冷却转子26并且大致地冷却电动马达16。虽然流体流在图示的顶部处的流体出口40和42处被图示为从转子26延伸的弯曲表面，这在图示的底部处未被示出，但流体22还以类似的方式在那里移动。几个流体通道36可以围绕转子26离开，以大致均匀地冷却转子26。流体冷却剂源20被示意性地示出为盒子，并且根据需要可以包括泵、流体储存罐、热交换器和膨胀罐，以冷却流体22并将冷却的流体22供给至电动马达16。

虽然关于至少一个实施例描述了本发明，但在本公开内容的精神和范围内可以进一步修改本发明。因此，本申请意在覆盖本发明的利用其一般原则的任何变化、使用或修改。此外，本申请意在涵盖偏离本公开内容的、如落入本发明所属的技术领域中的已知实践或惯例范围内并且落入所附权利要求的限制内的这种偏离。

Claims (17)

1.一种车辆，包括：

从动装置；和

连接至所述从动装置并驱动所述从动装置的电动马达，所述电动马达包括：

转子，所述转子具有至少第一径向定向腔、第二径向定向腔和至少一个流体通道，所述流体通道沿大致轴向方向延伸，所述流体通道将所述第一径向定向腔流体连接至所述第二径向定向腔，每个所述径向定向腔具有位于流体通道的径向内侧的第一部分及位于流体通道的径向外侧的第二部分；和

连接至所述转子的轴，所述轴在其中具有流体通路，所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔中的每一个均具有至所述流体通路的流体连接，所述第一径向定向腔引导流体流从所述转子到第一径向出口，所述第二径向定向腔引导流体流从所述转子到第二径向出口，所述第一径向定向腔和第二径向定向腔的第二部分分别具有位于流体通道的径向外侧的所述第一径向出口和所述第二径向出口。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述电动马达还包括定子，所述定子定位成遇到从所述转子离开的流体中的至少一些；并且

其中所述第一径向出口和所述第二径向出口的尺寸可以不同地形成以控制通过流体通道的流体的量。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔以及所述至少一个流体通道被构造成使得所述第一径向定向腔中的流体中的至少一些被转向以流过所述流体通道并且所述流体通道中的流体中的至少一些被转向到所述第二径向定向腔。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中流体在所述流体通路中沿第一方向流动，流体在所述流体通道中沿第二方向流动，所述第一方向和所述第二方向是大致相反的。

5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述转子还包括：

至少一个端盖；和

多个叠片，所述流体通道延伸穿过所述多个叠片，所述端盖与所述多个叠片中的至少一个接触，所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔中的至少一个位于所述端盖和所述多个叠片中的所述至少一个之间。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述至少一个端盖包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖与所述多个叠片的一端上的叠片接触，并且所述第二端盖与所述多个叠片的相反端上的叠片接触，所述第一端盖与所述第一径向定向腔相关联，并且所述第二端盖与所述第二径向定向腔相关联。

7.根据权利要求1所述的车辆，所述转子被配置为使得流体中的至少一些从所述流体通路流入所述第一径向定向腔，随后流入所述流体通道，随后流入所述第二径向定向腔。

8.一种连接至车辆中的从动装置的电机，该电机包括：

转子，该转子具有第一径向定向腔、第二径向定向腔和至少一个流体通道，所述流体通道沿大致轴向方向延伸，所述流体通道将所述第一径向定向腔流体连接至所述第二径向定向腔，每个所述径向定向腔具有位于流体通道的径向内侧的第一部分及位于流体通道的径向外侧的第二部分；和

连接至所述转子的轴，所述轴在其中具有流体通路，所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔中的每一个均具有至所述流体通路的流体连接，所述第一径向定向腔引导流体流从所述转子到第一径向出口，所述第二径向定向腔引导流体流从所述转子到第二径向出口，所述第一径向定向腔和第二径向定向腔的第二部分分别具有位于流体通道的径向外侧的所述第一径向出口和所述第二径向出口。

9.根据权利要求8所述的电机，还包括定子，所述定子定位成遇到从所述转子离开的流体中的至少一些；并且

其中所述第一径向出口和所述第二径向出口的尺寸可以不同地形成以控制通过流体通道的流体的量。

10.根据权利要求9所述的电机，其中所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔以及所述至少一个流体通道被构造成使得所述第一径向定向腔中的流体中的至少一些被转向以流过所述流体通道并且所述流体通道中的流体中的至少一些被转向到所述第二径向定向腔。

11.根据权利要求10所述的电机，其中流体在所述流体通路中沿第一方向流动，流体在所述流体通道中沿第二方向流动，所述第一方向和所述第二方向是大致相反的。

12.根据权利要求11所述的电机，其中所述转子还包括：

至少一个端盖；和

多个叠片，所述流体通道延伸穿过所述多个叠片，所述端盖与所述多个叠片中的至少一个接触，所述第一径向定向腔和所述第二径向定向腔中的至少一个位于所述端盖和所述多个叠片中的所述至少一个之间。

13.根据权利要求12所述的电机，其中所述至少一个端盖包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖与所述多个叠片的一端上的叠片接触，并且所述第二端盖与所述多个叠片的相反端上的叠片接触，所述第一端盖与所述第一径向定向腔相关联，并且所述第二端盖与所述第二径向定向腔相关联。

14.根据权利要求8所述的电机，所述转子被配置为使得流体中的至少一些从所述流体通路流入所述第一径向定向腔，随后流入所述流体通道，随后流入所述第二径向定向腔。

15.一种冷却连接至车辆中的从动装置的电机的方法，该方法包括下述步骤：

移动流体通过轴中的流体通路，所述轴与所述从动装置连接在一起；

继续流体从所述流体通路到连接至所述轴的转子的至少第一径向定向腔和第二径向定向腔的运动；

将流体的至少一部分转向到所述转子中的至少一个流体通道中，所述流体通道沿大致轴向方向延伸，所述流体通道将所述第一径向定向腔流体连接至所述第二径向定向腔，每个所述径向定向腔具有位于流体通道的径向内侧的第一部分及位于流体通道的径向外侧的第二部分；所述第一径向定向腔从所述转子引导到第一径向出口并且所述第二径向定向腔从所述转子引导到第二径向出口；以及

通过所述转子中的至少所述第一径向出口和所述第二径向出口使流体从所述转子离开，其中所述第一径向定向腔和第二径向定向腔的第二部分分别具有位于流体通道的径向外侧的所述第一径向出口和所述第二径向出口。

16.根据权利要求15所述的方法，其中定子定位成遇到从所述转子离开的流体中的至少一些；并且

其中所述第一径向出口和所述第二径向出口的尺寸可以不同地形成以控制通过流体通道的流体的量。

17.根据权利要求16所述的方法，其中流体在所述流体通路中沿第一方向流动，流体在所述流体通道中沿第二方向流动，所述第一方向和所述第二方向是大致相反的。