CN107769418A - 电机端部线匝通道 - Google Patents
电机端部线匝通道 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107769418A CN107769418A CN201710718867.4A CN201710718867A CN107769418A CN 107769418 A CN107769418 A CN 107769418A CN 201710718867 A CN201710718867 A CN 201710718867A CN 107769418 A CN107769418 A CN 107769418A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- passage
- face
- motor
- wire turn
- circular contour
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
- H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/38—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/30—AC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/14—Synchronous machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/50—Structural details of electrical machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/10—Vehicle control parameters
- B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/425—Temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
本公开涉及电机端部线匝通道。一种电机包括定子,所述定子包括具有端面的芯和多个导体,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定具有环形轮廓的端部线匝。所述端部线匝被形成为在所述端部线匝中限定穿过所述端部线匝的至少一个通道,以增加用于流体接触的表面积并引导流体沿着所述环形轮廓流动。
Description
技术领域
本申请总体上涉及电机的热管理。
背景技术
在工业和交通运输中发现电机有许多用途。电机基于经过绕组的电流产生扭矩。当电流经过绕组时,由于绕组的电阻而损失功率。功率损失的形式为产热,该热使电机的温度升高。温度的升高可使电机的操作特性改变。
发明内容
一种电机包括定子。所述定子包括具有端面的芯和多个导体,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定具有环形轮廓的端部线匝。所述端部线匝被形成为限定至少一个通道,所述至少一个通道穿过所述导体,以增加用于流体接触的表面积并引导流体沿着所述环形轮廓流动。
一种电机包括定子。所述定子包括限定端面的芯、多个导体以及绝缘元件和结合元件,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定端部线匝,所述绝缘元件和所述结合元件被设置为与所述导体接触。所述端部线匝被形成为限定至少一个通道,所述至少一个通道穿过包含所述导体、所述绝缘元件和所述结合元件的表面。
一种车辆包括电机。所述电机包括定子,所述定子包括具有端面的芯。所述定子还包括多个导体,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定具有环形轮廓的端部线匝。所述端部线匝被形成为在所述环形轮廓中限定至少一个通道。所述车辆还包括冷却系统,所述冷却系统被构造为将冷却介质分布在所述至少一个通道中。
附图说明
图1是示出典型的传动系和能量存储部件的混合动力车辆的示意图。
图2是示例性电机的截面形式的侧视图。
图3是电机的定子的透视图。
图4是定子叠片的俯视图。
图5示出了用于电机的可行冷却系统。
图6是具有限定在端部线匝的外周表面中的通道的电机的截面形式的侧视图。
图7是具有限定在端部线匝的环形表面中的通道的电机的截面形式的侧视图。
图8是具有限定在端部线匝的内周表面中的通道的电机的截面形式的侧视图。
图9是电机的端部线匝的环形表面的俯视图,其中,多个通道以不同的径向距离限定在该环形表面中。
图10是电机的端部线匝的环形表面的俯视图,其中,多个通道以同一径向距离限定在该环形表面中,并且通道之间具有间隙。
图11是电机的定子的透视图,其中,蛇形通道限定在端部线匝中。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而,应当理解的是,所公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用各种可替代形式。附图不一定按比例绘制;可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此,在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制,而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的,参照任一附图示出和描述的各个特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征进行组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而,与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
图1示出了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)。典型的插电式混合动力电动车辆112可包括机械地连接到混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114可以作为马达或发电机运转。此外,混合动力传动装置116机械地连接到发动机118。混合动力传动装置116还机械地连接到传动轴120,传动轴120机械地连接到车轮122。在发动机118开启或关闭时,电机114可提供推进和减速能力。电机114还可用作发电机并且可以通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失的能量而提供燃料经济性效益。电机114还可通过允许发动机118以更高效的转速运转并允许混合动力电动车辆112在特定条件下以发动机118关闭的电动模式运转而减少车辆排放。
牵引电池或电池组124存储可由电机114使用的能量。车辆电池组124通常提供高电压直流电(DC)输出。牵引电池124可电连接到一个或更多个电力电子模块。一个或更多个接触器142可在断开时将牵引电池124与其它部件隔离并在闭合时将牵引电池124连接到其它部件。电力电子模块126还可电连接到电机114并在牵引电池124和电机114之间提供双向传递能量的能力。例如,牵引电池124可提供DC电压,而电机114可利用三相交流电(AC)运转以起作用。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电压以使电机114运转。在再生模式中,电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电压转换为与牵引电池124兼容的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆,混合动力传动装置116可以是连接到电机114的齿轮箱,并且发动机118可以不存在。
牵引电池124除了提供用于推进的能量之外,还可为其它车辆电气系统提供能量。车辆112可包括将牵引电池124的高电压DC输出转换为与低电压车辆负载兼容的低电压DC供应的DC/DC转换器模块128。DC/DC转换器模块128的输出可电连接到辅助电池130(例如,12V电池)。低电压系统可电连接到辅助电池。其它高电压负载146(诸如,压缩机和电加热器)可连接到牵引电池124的高电压输出。电负载146可具有相关联的控制器,其在适当时操作和控制电负载146。
车辆112可以是电动车辆或插电式混合动力车辆,其中,牵引电池124可通过外部电源136进行再充电。外部电源136可连接到电插座。外部电源136可电连接到充电器或电动车辆供电设备(EVSE)138。外部电源136可以是由电力公司提供的配电网络或电网。EVSE138可提供调节和管理电源136和车辆112之间的电能传输的电路和控制。外部电源136可向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE 138可具有用于插入车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传输到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电连接到充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可调节从EVSE138供应的电力以将合适的电压和电流水平提供至牵引电池124。电力转换模块132可以与EVSE 138交互以协调至车辆112的电力输送。EVSE连接器140可具有与充电端口134的对应凹入(recess)匹配的插脚。可选地,被描述为电联接或电连接的各个部件可利用无线感应耦合传输电力。
一个或更多个车轮制动器144可设置用于使车辆112减速和防止车辆112运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或它们的一些组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括用于操作车轮制动器144的其它部件。为简单起见,附图示出了制动系统150和车轮制动器144中的一个的单个连接。制动系统150和其它车轮制动器144之间的连接被隐含。制动系统连接可以是液压的和/或电动的。制动系统150可包括用于监测和协调车轮制动器144的操作的控制器。制动系统150可监测制动部件和控制用于使车辆减速的车轮制动器144。制动系统150可对驾驶员命令作出响应并且还可自主地操作以实现诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可实现当另一控制器或子功能请求制动力时施加所请求的制动力的方法。
车辆112中的电子模块可经由一个或更多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是诸如控制器局域网(CAN)的串联总线。车辆网络的信道中的一个可包括由电气与电子工程师协会(IEEE)802标准族定义的以太网。车辆网络的其它信道可包括模块之间的离散连接,并且可包括来自辅助电池130的电力信号。不同的信号可通过车辆网络的不同信道进行传输。例如,视频信号可通过高速信道(例如,以太网)进行传输,而控制信号可通过CAN或离散信号进行传输。车辆网络可包括协助在模块之间传输信号和数据的任何硬件组件和软件组件。车辆网络未在图1中示出,但是可隐含了车辆网络可连接至在车辆112中存在的任何电子模块。可存在车辆系统控制器(VSC)148来协调各个组件的操作。
参照图2、图3和图4,示例性电机200包括具有多个叠片208的定子202。每个叠片208包括前侧210和背侧。当堆叠时,前侧和背侧被设置为抵靠相邻的前侧和背侧以形成定子芯212。每个叠片208可以呈环形或圈状,并且可限定中空中心。每个叠片208限定外径214和内径216。外径214配合以限定定子芯212的外表面218,内径216配合以限定形成腔222的壁的内表面220。
每个叠片208包括朝向内径216径向向内延伸的多个齿224。相邻的齿224配合以限定槽226。每个叠片208的齿224和槽226与相邻的叠片的齿和槽对齐以限定延伸穿过相对的端面230之间的定子芯212的定子槽228。端面230限定芯212的相对的端部并由定子芯212的第一个叠片和最后一个叠片形成。每个端面230具有在外表面218和内表面220之间测量的径向长度。多个导体形成缠绕定子芯212并设置在定子槽228内的多个绕组234(也称为线圈、导线或导体)。绕组234通常由铜制成,但其它导电材料可以是适合的。端部线匝236可围绕与转子轴206重合的中心轴线256形成环形形状。绕组234的多个部分总体上沿着定子槽228在轴向方向(例如,平行于中心轴线256)上延伸。在定子芯的端面230处,绕组弯曲以绕着定子芯212的端面230周向地延伸,从而形成端部线匝236。
绝缘元件250可设置在绕组234的一些导体上或之间以将导电表面彼此隔离。例如,绝缘元件250可在定子芯212和槽226中的导体234之间提供绝缘,并且可在由绕组234形成的相之间提供绝缘。绝缘元件250可由非导电材料组成。结合元件252可设置为与绕组234的一些导体和绝缘元件250接触以将组件保持为预定形状或保持在预定位置。结合元件252可以由非导电材料组成。
转子204设置在腔222内。转子204固定到可操作地连接齿轮箱的转子轴206。当电流被供应至定子202的绕组234时,产生磁场使转子204在定子202内旋转,从而产生扭矩,扭矩经由一个或更多个轴供应至齿轮箱。
每个叠片208可包括限定在外径214和槽226的谷部242之间的轭区238。多个流体孔240可限定在每个叠片208的轭区238中。孔240可在前侧210和背侧之间延伸以提供完全穿过叠片208的空隙。孔240可以是狭槽(如所示出的)或可以是其它形状。当堆叠时,每个叠片208的孔240可以与相邻叠片的孔对齐以限定延伸穿过端面230之间的定子芯212的冷却通道。
由端部线匝236形成的总体表面形状可以被描述为环形形状。端部线匝236的表面可限定环形轮廓。环形形状/轮廓的描述旨在覆盖端部线匝236形成的任何环类形状。端部线匝236可限定大体上平行于端面230的侧面或环形表面260。环形表面260的面可沿着背离电机的端面230的方向定向。外周表面262和内周表面264可基于距中心轴线256的径向距离限定。内周表面264可以是面向或总体上最接近于转子204和中心轴线256的径向表面。外周表面262可以是背离转子204和中心轴线256或总体上距转子204和中心轴线256最远的径向表面。外周表面262和内周表面264可以定向为使得外周表面和内周表面总体上垂直于相关联的端面230。外周表面262和内周表面264可以是同心的。
在操作期间,电机200在定子芯212和绕组234内产生热。通过电流流动通过导体/绕组234而在绕组234中产生热。为了防止电机过热,期望用于去除操作期间产生的热的机构。图5示出了示例性的电机冷却系统。电机200可安装在变速器壳体290内。可采用冷却介质286(例如,变速器油)以促进从电机200的热传递。冷却介质286可以是经过绕组234以传递来自绕组234的热的油或流体。在一些构造中,可使用泵280来对冷却介质286进行加压并将冷却介质286喷射到绕组234上。孔或喷嘴(例如,284)可相对于绕组234限定在各个位置以将冷却介质286滴落或喷射到绕组234上。注意,图5仅示出了用于将冷却介质286引导到变速器壳体290中的单个孔或喷嘴,但是可以存在额外的孔或喷嘴。在一些构造中,可以利用转子轴206的旋转以利用冷却介质286溅射绕组234。冷却介质286在与绕组234接触之后可最终流到变速器壳体290内的收集点288。收集点288可位于变速器壳体290的最低位置,以确保冷却介质286有效地循环。此外,变速器壳体290内的表面可朝向收集点288倾斜以使冷却介质286朝向收集点288移动。收集点288可包括允许泵280将冷却介质286从变速器壳体290汲取走的孔。冷却介质286可从收集点288流动到散热器282或其它冷却机构以降低冷却介质286的温度。泵280可使冷却介质286流动通过冷却系统的管线以将热传递到冷却介质286或传递来自冷却介质286的热。
可通过与端部线匝236接触而使热传递到冷却介质286。当冷却介质286流经端部线匝236时,热传递到冷却介质286。由于端部线匝236从端面230延伸,因此端部线匝236可以有比绕组234的其它部分更多的暴露表面积。冷却介质286可被喷射、滴落或以其它方式流动到端部线匝236上。端部线匝236可被构造为使端部线匝236的表面积最大化,以确保最大的冷却效果。
为了提高从端部线匝236到冷却介质286的热传递,端部线匝236可被构造为使可与冷却介质286接触的表面积最大化。在一些构造中,一个或更多个通道或沟槽可形成在端部线匝236的表面上。可在电机200的装配期间形成所述通道。所述通道可穿过导体234、结合元件252和绝缘元件250。可通过对导体234、绝缘元件250和结合元件252的一部分进行重新排布、移位或去除而在端部线匝236中形成通道。例如,端部线匝236可被放置在设备(例如,液压机)中。通道可被构造为引导沉积在端部线匝236上的冷却介质286以预定路径流动。此外,通道可被构造为控制冷却介质286与端部线匝236接触的时间量。通过控制冷却介质286的路径和流动时间,可优化冷却性能。
图6至图8示出了端部线匝通道的多个可行构造的截面视图。图6示出了第一电机构造300,第一电机构造300包括形成在端部线匝236的外周表面262中的单个外周通道500。外周通道500可穿过外周表面262的整个圆周。在一些构造中,外周通道500可仅穿过外周表面262的一部分。外周通道的深度600可限定为外周表面262与通道底板之间的距离。沿着外周通道500的长度,外周通道的深度600可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着外周通道500的长度,外周通道的深度600可以是变化的。例如,在外周通道500仅穿过外周表面262的一部分的构造中,外周通道的深度600可以在外周通道500的端部处逐渐变小或减小,以防止冷却介质286汇集。外周通道的宽度602可被限定为在外周表面262上横跨外周通道500的距离。沿着外周通道500的长度,外周通道的宽度602可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着外周通道500的长度,外周通道的宽度602可以是变化的。图6示出了单个外周通道500,但可形成额外的通道,使得沿着外周表面262有多个外周通道。
图7示出了第二电机构造320,第二电机构造320包括形成在端部线匝236的环形表面260中的单个环形通道502。环形通道502可穿过环形表面260的整个圆周(例如,在环形表面260上形成圆圈)。在一些构造中,环形通道502可仅穿过环形表面260的圆周的一部分。环形通道的深度606可限定为环形表面260与通道底板之间的距离。沿着环形通道502的整个长度,环形通道的深度606可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着环形通道502的长度,环形通道的深度606可以是变化的。环形通道的宽度604可被限定为在环形表面260上横跨环形通道502的距离。沿着环形通道502的长度,环形通道的宽度604可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着环形通道502的长度,环形通道的宽度604可以是变化的。图7示出了单个环形通道502,但可形成额外的通道,使得沿着环形表面260有多个环形通道。
图8示出了第三电机构造340,第三电机构造340包括形成在端部线匝236的内周表面264中的单个内周通道504。内周通道504可穿过内周表面264的整个圆周。在一些构造中,内周通道504可仅穿过内周表面264的一部分圆周。内周通道的深度610可限定为内周表面264与通道底板之间的距离。沿着内周通道504的长度,内周通道的深度610可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着内周通道504的长度,内周通道的深度610可以是变化的。内周通道的宽度608可被限定为在内周表面264上横跨内周通道504的距离。沿着内周通道504的长度,内周通道的宽度608可以是大体上恒定的。在一些构造中,沿着内周通道504的长度,内周通道的宽度608可以是变化的。图8示出了单个内周通道504,但可形成额外的通道,使得沿着内周表面264有多个内周通道。
与所形成的通道中的任何通道相关联的宽度(例如,602、604、608)可在相关联的通道的长度上变化。例如,端部线匝236的热分析可识别端部线匝236上的预期热点。通道(例如,500、502、504)可被构造为在所识别的热点处具有增加的宽度,以提供与冷却介质286更多的接触。对于没有完全围绕圆周延伸的通道,通道深度可以在端部处逐渐变小。即,在通道的每个端部处,自端部线匝表面的通道深度斜坡变化。调节通道深度可控制冷却介质286与端部线匝236接触的时间量,允许以更多或更少的时间将热传递到冷却介质286。
与所形成的通道中的任何通道相关联的深度(例如,600、606、610)可基于沿着端部线匝236的相对位置而变化。例如,端部线匝236的一些部分可以利用较深的通道而被更好的冷却。其它部分可被构造为具有较浅的通道以促进冷却介质286在端部线匝236上更快地移动。可基于电机的热分析来确定形成的通道的深度。热分析可提供识别电机的各个位置处(包括端部线匝236)的预期的最坏情况下的温度的电机的热分布图。
在端部线匝表面的任何表面上,通道可被限定为围绕表面的整个圆周的连续通道。例如,在环形表面260上,通道可被限定为沿着环形表面260的连续通道。例如,通道可在环形表面260上形成同心圆。图9示出了具有多个环形通道的端部线匝通道构造。第一通道620可相对于中心轴线256在第一径向位置处形成在环形表面260中。第二通道622可相对于中心轴线256在第二径向位置处形成在环形表面260中。第三通道624可相对于中心轴线256在第三径向位置处形成在环形表面260中。
在一些构造中,通道可在距中心轴线的给定径向距离处穿过预定的弧长并且通道之间具有间隙(例如,非连续的通道)。图10示出了具有在距中心轴线256的预定径向距离670处限定在环形表面260中的非连续通道的构造。第一通道650可在距中心轴线256的预定径向距离670处形成在环形表面260中。第一通道650可以是跨越第一角658的弧形形状。第二通道652可在距中心轴线256的预定径向距离670处形成在环形表面260中。第二通道652可以是跨越第二角660的弧形形状。第三通道654可在距中心轴线256的预定径向距离670处形成在环形表面260中。第三通道654可以是跨越第三角656的弧形形状。第一间隙角664可限定第一通道650和第二通道652之间的弧长。第二间隙角666可限定第二通道652和第三通道654之间的弧长。第三间隙角662可限定第一通道650和第三通道654之间的弧长。在一些构造中,第一角658、第二角660和第三角656可以相等,使得第一通道650、第二通道652和第三通道654沿着环形表面260穿过相等的弧长。此外,第一间隙角664、第二间隙角666和第三间隙角662可以相等,以使第一通道650、第二通道652和第三通道654等距地间隔开。在其它构造中,第一间隙角664、第二间隙角666和第三间隙角662可以不同,以使通道之间存在不同的间距。在其它构造中,第一角658、第二角660和第三角656可以不同,使得第一通道650、第二通道652和第三通道654沿着环形表面260穿过不相等的弧长。此外,第一通道650、第二通道652和第三通道654可以限定在距中心轴线256的不同径向距离处。
图9至图10的关于环形表面260的描述以相同的方式应用到外周表面262和内周表面264。即,沿着外周表面262和内周表面264也可形成多个通道。例如,通道可以围绕相应的表面限定在不同的轴向位置处。即,通道可以沿着圆周表面大体上彼此平行地形成。在其它构造中,在圆周的某些部分中,一个或更多个通道可以穿过非线性路径。例如,在外周的预定部分处,通道可以形成之字(zig-zag)图案以增加所述预定部分中的流体接触。此外,可沿着外周表面262和内周表面264形成不连续的通道。即,通道在穿过圆周表面时可以被中断。
图11示出了定子构造700,在定子构造700中,端部线匝236限定蛇形通道。蛇形通道可穿过包括端部线匝的外弧面、端部线匝的环形表面的一部分、端部线匝的内弧面的表面。外弧面可代表外周表面262的弧长。内弧面可代表内周表面264的弧长。蛇形通道可被构造为引导冷却介质从外弧面经过环形表面的一部分至内弧面。蛇形通道可被构造为穿过外周表面262、环形表面260和内周表面264中的每个的至少一部分。
在一些构造中,蛇形通道可限定为从外周表面262延伸至内周表面264。蛇形通道可以包括穿过外周表面262的一部分的第一通道段702(例如,形成在外弧面中)。蛇形通道还可包括穿过内周表面264的一部分的第二通道段706(例如,形成在内弧面中)。蛇形通道还可包括穿过环形表面260的第三通道段704和第四通道段708(例如,形成在环形表面的一部分中)。第一通道段702可限定在外周表面262的最顶部上。第一通道段702可被构造为引导冷却介质286沿着外周表面262朝向第三通道段704和第四通道段708。第一通道段702可被限定为使得在第一通道段的每端处,通道被引导朝向环形表面260。第三通道段704和第四通道段708可穿越跨过外周表面262和内周表面264之间的环形表面260。第三通道段704和第四通道段708可被定位为使得从第一通道段702接收冷却介质286。第二通道段706可被限定为使得在第二通道段的每端处,从第三通道段704和第四通道段708接收冷却介质286。
在此构造中,冷却介质286可沉积(例如,滴落或喷射)在端部线匝236的最顶部的外周表面262上。随后,冷却介质286可流动通过外周表面262中的第一通道段702、再流动通过限定在环形表面260中的第三通道段704和第四通道段708,最后至限定在内周表面264中的第二通道段706。限定在环形表面260中的第三通道段704和第四通道段708可向下倾斜以促进冷却介质286的流动。即,通道段可在外周表面262处以第一角开始并在内周表面264处以第二角结束。蛇形通道的具体构造可取决于电机的预期定向。构成蛇形通道的各个段的布置可被构造为使得重力有助于冷却介质286沿着通道流动。
蛇形通道可被构造为穿过端部线匝236的各个表面的连续通道。蛇形通道允许冷却介质286流过各个表面。例如,第一通道段702可形成在端部线匝236的最顶侧(例如,相对于地面的最高点)中的外周表面262中。最顶部位置可取决于电机在车辆中的实际安装。第一通道段702可以穿过外周表面262达外周表面262(例如,外弧面)的预定弧长。第一通道段702可随后朝向环形表面260排布。第三通道段704和第四通道段708可形成在环形表面260上,使得冷却介质286可流动通过跨过环形表面260的通道段而朝向内周表面264。第二通道段706可形成在内周表面264中。第二通道段706可穿过内周表面264(例如,内弧面)的预定弧长。
对端部线匝236增设通道的优点在于可以提高电机的冷却性能。通道形成可预料的路径,冷却介质通过该可预料的路径经过端部线匝236。先前的端部线匝设计不包括这些有意的通道,并且不能确保冷却介质可预料地流动经过表面。此外,将通道并入到端部线匝236中不需要额外的部件。总之,通过将这些通道并入端部线匝中,提高了电机的热性能。
虽然上文描述了示例性实施例,但是并非意味着这些实施例描述了权利要求涵盖的所有可能的形式。说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语,并且应理解的是,可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如之前所描述的,可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个期望的特征方面优于其他实施例或现有技术实施方式,但是本领域的普通技术人员应该认识到,根据具体应用和实施方式,一个或更多个特征或特性可被折衷,以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此,被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外,并且可以期望用于特定应用。
Claims (20)
1.一种电机,包括:
定子,包括具有端面的芯和多个导体,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定具有环形轮廓的端部线匝,所述端部线匝被形成为限定至少一个通道,所述至少一个通道穿过所述导体,以增加用于流体接触的表面积并引导流体沿着所述环形轮廓流动。
2.如权利要求1所述的电机,其中,所述端部线匝进一步包括绝缘元件和结合元件,所述绝缘元件和结合元件被设置为与所述导体中的至少一些接触,使得至少一个通道穿过绝缘元件、结合元件和所述导体中的一个或更多个的至少一部分。
3.如权利要求1所述的电机,其中,所述环形轮廓部分地由外周表面限定,所述外周表面是所述环形轮廓的总体上距定子的中心轴线最远且大体上垂直于所述端面的表面,其中,所述至少一个通道限定在所述外周表面中。
4.如权利要求1所述的电机,其中,所述环形轮廓部分地由内周表面限定,所述内周表面是所述环形轮廓的总体上距定子的中心轴线最近且大体上垂直于所述端面的表面,其中,所述至少一个通道限定在所述内周表面中。
5.如权利要求1所述的电机,其中,所述环形轮廓部分地由环形表面限定,所述环形表面是所述环形轮廓的大体上平行于所述端面的表面,其中,所述至少一个通道限定在所述环形表面中。
6.如权利要求1所述的电机,其中,所述环形轮廓由(i)大体上彼此同心且垂直于所述端面的外周表面和内周表面以及(ii)大体上平行于所述端面的环形表面限定,其中,所述至少一个通道被限定为使得所述至少一个通道穿过所述外周表面、所述环形表面以及所述内周表面。
7.如权利要求1所述的电机,其中,所述至少一个通道围绕所述环形轮廓的圆周延伸。
8.一种电机,包括:
定子,包括限定端面的芯、多个导体以及绝缘元件和结合元件,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定端部线匝,所述绝缘元件和所述结合元件被设置为与所述导体接触,其中,所述端部线匝被形成为限定至少一个通道,所述至少一个通道穿过包含所述导体、所述绝缘元件和所述结合元件的表面。
9.如权利要求8所述的电机,其中,所述表面是大体上垂直于所述端面且总体上距定子的中心轴线最远的外周表面。
10.如权利要求8所述的电机,其中,所述表面是大体上垂直于所述端面且总体上距定子的中心轴线最近的内周表面。
11.如权利要求8所述的电机,其中,所述表面是大体上平行于所述端面的环形表面。
12.如权利要求8所述的电机,其中,所述表面包括所述端部线匝的外弧面、所述端部线匝的环形表面的一部分、所述端部线匝的内弧面,其中,所述至少一个通道是被构造为将流体从所述外弧面引导跨过所述环形表面的所述一部分并引导至所述内弧面的蛇形通道。
13.如权利要求12所述的电机,其中,所述外弧面是所述端部线匝的最顶部表面,其中,所述内弧面位于所述最顶部表面的下方,使得重力帮助流体从所述外弧面运动至所述内弧面。
14.一种车辆,包括:
电机,包括定子,所述定子包括具有端面的芯和多个导体,所述多个导体形成邻近于所述端面延伸的绕组并限定具有环形轮廓的端部线匝,所述端部线匝被形成为在所述环形轮廓中限定至少一个通道;
冷却系统,被构造为将冷却介质分布在所述至少一个通道中。
15.如权利要求14所述的车辆,其中,所述端部线匝进一步包括绝缘元件和结合元件,所述绝缘元件和所述结合元件被设置为与所述导体中的至少一些接触,使得所述环形轮廓包含所述绝缘元件、所述结合元件和所述导体中的一个或更多个的至少一部分。
16.如权利要求14所述的车辆,其中,所述环形轮廓部分地由大体上垂直于所述端面的外周表面限定,其中,所述至少一个通道限定在所述外周表面中。
17.如权利要求14所述的车辆,其中,所述环形轮廓部分地由大体上垂直于所述端面的内周表面限定,其中,所述至少一个通道限定在所述内周表面中。
18.如权利要求14所述的车辆,其中,所述环形轮廓部分地由大体上平行于所述端面的环形表面限定,其中,所述至少一个通道限定在所述环形表面中。
19.如权利要求14所述的车辆,其中,所述环形轮廓由(i)大体上垂直于所述端面的外周表面和内周表面以及(ii)大体上平行于所述端面的环形表面限定,其中,所述至少一个通道被限定为使得所述至少一个通道穿过所述外周表面、所述环形表面以及所述内周表面。
20.如权利要求19所述的车辆,其中,所述冷却系统被进一步构造为将冷却介质分布在穿过所述外周表面的至少一个通道中,使得冷却介质从所述外周表面流动到所述环形表面,并流动到所述内周表面上。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/243,407 | 2016-08-22 | ||
US15/243,407 US11108303B2 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Electric machine end turn channels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107769418A true CN107769418A (zh) | 2018-03-06 |
CN107769418B CN107769418B (zh) | 2021-06-18 |
Family
ID=61083641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710718867.4A Active CN107769418B (zh) | 2016-08-22 | 2017-08-21 | 电机端部线匝通道 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11108303B2 (zh) |
CN (1) | CN107769418B (zh) |
DE (1) | DE102017118629A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7119955B2 (ja) * | 2018-11-28 | 2022-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | モータユニット |
JP7110974B2 (ja) * | 2018-12-26 | 2022-08-02 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 給電システム及び自動車 |
KR20210094804A (ko) * | 2020-01-22 | 2021-07-30 | 현대모비스 주식회사 | 모터의 코일 냉각장치 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010035691A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-11-01 | Tomoyoshi Yokota | Stator for a commutator motor |
JP2006087165A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機固定子およびその製造方法 |
CN101557143A (zh) * | 2008-04-09 | 2009-10-14 | 利勃海尔比伯拉赫有限公司 | 液冷式电机以及用于冷却这种电机的方法 |
CN102111038A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 株式会社电装 | 具有冷却机构的旋转电机 |
DE102010003686A1 (de) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische Maschine mit Wickelkopf |
US8487489B2 (en) * | 2010-07-30 | 2013-07-16 | General Electric Company | Apparatus for cooling an electric machine |
US8508083B2 (en) * | 2010-07-27 | 2013-08-13 | Nidec Motor Corporation | Cooling tower motor having improved moisture protection |
US8686605B2 (en) * | 2010-06-24 | 2014-04-01 | Nippon Soken, Inc. | Rotary electric machine with improved cooling capability |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6339268B1 (en) | 2000-02-02 | 2002-01-15 | General Electric Company | Cooling ventilation circuit for rotor end winding and slot end region cooling |
US6628020B1 (en) | 2002-05-21 | 2003-09-30 | General Electric Company | Heat transfer enhancement of ventilation grooves of rotor end windings in dynamoelectric machines |
US7705508B2 (en) | 2006-05-10 | 2010-04-27 | Pratt & Whitney Canada Crop. | Cooled conductor coil for an electric machine and method |
US7683509B2 (en) * | 2006-07-19 | 2010-03-23 | Encap Technologies Inc. | Electromagnetic device with open, non-linear heat transfer system |
US8247933B2 (en) * | 2009-04-29 | 2012-08-21 | GM Global Technology Operations LLC | Methods and apparatus for a permanent magnet machine with a direct liquid cooled stator |
-
2016
- 2016-08-22 US US15/243,407 patent/US11108303B2/en active Active
-
2017
- 2017-08-15 DE DE102017118629.8A patent/DE102017118629A1/de active Pending
- 2017-08-21 CN CN201710718867.4A patent/CN107769418B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010035691A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-11-01 | Tomoyoshi Yokota | Stator for a commutator motor |
JP2006087165A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機固定子およびその製造方法 |
CN101557143A (zh) * | 2008-04-09 | 2009-10-14 | 利勃海尔比伯拉赫有限公司 | 液冷式电机以及用于冷却这种电机的方法 |
CN102111038A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 株式会社电装 | 具有冷却机构的旋转电机 |
DE102010003686A1 (de) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische Maschine mit Wickelkopf |
US8686605B2 (en) * | 2010-06-24 | 2014-04-01 | Nippon Soken, Inc. | Rotary electric machine with improved cooling capability |
US8508083B2 (en) * | 2010-07-27 | 2013-08-13 | Nidec Motor Corporation | Cooling tower motor having improved moisture protection |
US8487489B2 (en) * | 2010-07-30 | 2013-07-16 | General Electric Company | Apparatus for cooling an electric machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107769418B (zh) | 2021-06-18 |
US20180054107A1 (en) | 2018-02-22 |
US11108303B2 (en) | 2021-08-31 |
DE102017118629A1 (de) | 2018-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107204676B (zh) | 具有增强电机端部绕组传热的整体式嵌入件的包覆成型件 | |
CN106253618B (zh) | 用于永磁电机转子的表面凹槽图案 | |
US11742708B2 (en) | In slot cooling enhancement for coated stator | |
CN108382215B (zh) | 多逆变器的混合动力驱动系统 | |
CN107317411B (zh) | 转子端帽 | |
US10630134B2 (en) | Electric machine cooling passage with internal fin structure | |
CN107769418A (zh) | 电机端部线匝通道 | |
US20190348940A1 (en) | Reconfigurable winding connection for five-phase permanent magnet electric machine | |
US10432047B2 (en) | Asymmetrical surface groove patterns for permanent magnet machine rotors | |
CN107104551A (zh) | 用于电气化车辆的热管理组件 | |
CN115118031A (zh) | 具有带狭槽凹穴的电机定子的电动化车辆 | |
US20220415556A1 (en) | Liquid cooled inductor | |
US11482902B2 (en) | Epoxy-iron mix stator liner system | |
US11018567B2 (en) | Permanent magnet rotor with enhanced demagnetization protection | |
CN114678975A (zh) | 一种电机定子和包含该定子的车辆电机 | |
US20240097514A1 (en) | Hybrid interlock and adhesive rotor cores | |
US20160315509A1 (en) | Electric Machine for a Vehicle | |
CN114629269A (zh) | 一种电机转子和包含该转子的车辆电机 | |
US11901769B2 (en) | Stator with piloting supports | |
US20230238838A1 (en) | Magnetically insulating stator liner system | |
CN108462274B (zh) | 具有减少了转矩波动的定子绕组的电机 | |
US20230231427A1 (en) | Stator with serpentine coolant path on the outer surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |