CN113141075A - 使用冷却剂节流孔板进行电机冷却 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“使用冷却剂节流孔板进行电机冷却”。一种用于电动车辆马达的冷却系统可包括：定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组；以及至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板包括被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂的多个喷嘴。

Description

使用冷却剂节流孔板进行电机冷却

技术领域

本文公开了用于电机冷却的冷却剂节流孔板。

背景技术

包括发电机、马达、警报器等的电机可包括围绕转子的定子。定子可附接到壳体，并且能量可通过定子流向转子或从转子流出。定子可以包括铁芯和铜绕组。在操作期间，铜绕组可以承载电流，所述电流继而可以产生热量。

发明内容

一种用于电动车辆马达的冷却系统可包括：定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组；以及至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板包括被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂的多个喷嘴。

一种用于电动车辆马达的冷却系统可包括：定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组；至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂；以及外壳，所述外壳围绕所述定子并且在所述端部绕组处限定开口以在其中维持所述至少一个节流孔板。

一种用于电动车辆马达的冷却系统可包括外壳，所述外壳被配置成围绕定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组，所述外壳被配置成限定至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述外壳在所述节流孔板处进一步限定在所述端部绕组之间供应冷却剂的多个喷嘴。

附图说明

在所附的权利要求中特别指出了本公开的实施例。然而，通过结合附图参考以下具体实施方式，各种实施例的其他特征将更加显而易见，并将得到最好的理解，在附图中：

图1示出了用于机动车辆的电动马达的定子的示例冷却系统的透视图；

图2示出了图1的示例冷却系统的横截面透视图；

图3示出了布置在外壳内的示例冷却系统的侧视图；

图4示出了图3的示例系统的剖视透视图，未示出端部绕组；

图5示出了另一示例冷却系统的侧视图；

图6示出了以两排布置的多个喷嘴170；

图7示出了图6的喷嘴配置的侧视图，其示出了冷却剂流；

图8示出了具有另一喷嘴配置的节流孔板的俯视图；

图9示出了具有至少一个半圆形喷嘴的节流孔板140的俯视图；

图10示出了图9的喷嘴配置的冷却剂流；

图11示出了其上布置有喷射喷嘴188的节流孔板140的俯视图；

图12示出了图11的喷射喷嘴的透视图，其示出了到端部绕组上的喷射模式；并且

图13示出了另一示例冷却系统的侧视图。

具体实施方式

根据需要，本文中公开了本发明的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅仅是可以各种形式和替代形式体现的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅是解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

包括发电机、马达、警报器等的电机可包括围绕转子的定子。定子可附接到壳体，并且能量可通过定子流向转子或从转子流出。定子可以包括铁芯和铜绕组。铜绕组的一部分可以从铁芯突出，称为端部绕组。在操作期间，铜绕组可以承载电流，所述电流继而可以产生热量。铁芯也可以产生热量。然而，这种热量可能导致马达效率低下。为了减少这种低效率，可以通过例如变速器油、润滑剂、冷却剂、其他液体等冷却介质来冷却定子。这种冷却介质可以降低绕组的温度，并且因此提高绕组承载电流的能力。可以通过冷却介质来冷却端部绕组。

通常，通过使汽车变速器油(ATF)穿过变速器外壳中的孔口滴到端部绕组上来冷却电机。也可以使用来自转子端板的空间配置或离心冲击冷却。然而，此类冷却方案可能导致端部绕组上的冷却介质的稀疏或参差不齐的覆盖。冷却剂流的这种不均匀性可能导致端部绕组中具有极高温度的局部热点或区域。

本文公开了一种冷却系统，其具有布置在端部绕组处的至少一个节流孔板，以在端部绕组处提供更均匀的冷却剂覆盖。至少一个节流孔板可以包括在铁芯的每一侧上的一对板。板可以布置在每个端部绕组的旁边或上方，以提供更好的冷却剂流控制。板可以形成被配置成对准或覆盖端部绕组的圆形形状或盘状形状。在一些示例中，板的直径可以大于端部绕组的直径，以允许在端部绕组的顶部处注入冷却剂并考虑冷却剂的圆周方向。

更均匀的覆盖将显著降低端部绕组的最高和平均操作温度，这进而可以减小所需的电机尺寸。更均匀的覆盖还可以增加电机扭矩密度。

图1示出了用于机动车辆的电动马达的定子105的示例冷却系统100的透视图。图2示出了图1的示例冷却系统100的横截面透视图。参考图1和图2，机动车辆可以是电动车辆(EV)的部件，包括由燃料和电力两者提供动力的混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)。在电动车辆中，马达的效率可能是非常重要的，并且马达的低效率可能会导致行驶里程减少。

定子105可以被配置成充当磁体，以允许能量在马达中形成并流过。定子105可由铁、铝、钢、铜等制成。定子105可由多个叠片(未单独标记)制成，所述多个叠片并行放置并堆叠以形成盘状圆形形式的定子105。叠片可形成定子105的铁芯120或背铁。铁芯120可以是围绕定子105的外周的实心部分。每个叠片还可形成从背铁径向向内延伸到定子105的中心的齿形件125。当对准并堆叠时，齿形件125沿着定子105的长度轴向延伸。定子齿形件125可以被配置成将线圈130保持在其间。

线圈130可以包括多根线并且可以从定子105的轴向端部向外延伸。这些端部部分被称为端部绕组135并且包括线圈130的暴露部分。这些端部绕组135可以接收冷却介质或冷却剂，例如变速器油或其他液体，以从铁芯120耗散或提取热量。

至少一个节流孔板140可以布置在端部绕组135中的至少一者处或旁边。在图1和图2所示的示例中，冷却系统100中包括一对节流孔板140，然而，冷却系统中可以包括一个节流孔板140。节流孔板140可以形成圆形形状，所述圆形形状具有与端部绕组135的直径类似或接近的直径。在一个示例中，节流孔板140可以具有略大的直径，以便完全覆盖并延伸超过端部绕组135。节流孔板140可以限定产生环状形状的中空中心开口。板140作为单件可以是外壳的一部分，或者可以由多件构成并且逐件地插入外壳中。

图3示出了布置在外壳110内的示例冷却系统100的侧视图。图4示出了图3的示例系统100的剖视透视图，未示出包括端部绕组135在内的定子105。外壳110可以是被配置成围绕并容纳定子105的壳体。外壳110可以固定到定子105，使得壳体可以将定子105保持在固定位置，同时转子(未示出)可以相对于定子105旋转。外壳110可以围绕定子105的背铁120。

外壳110可以限定至少一个开口160，所述至少一个开口被配置成接收节流孔板140的至少一部分。开口160可以模拟节流孔板140的总体形状和尺寸，并且有助于在操作期间将节流孔板保持在外壳110内。开口160可以将节流孔板140相对于端部绕组135保持在固定位置。

图5示出了另一示例冷却系统100的侧视图。在该示例中，壳体110通过围绕端部绕组形成孔口165来形成节流孔板。孔口165可以限定原本由节流孔板140限定的空间。外壳110还可以限定至少一个喷嘴170，所述喷嘴被配置成向端部绕组135提供冷却剂。

图6至图9示出了喷嘴配置的各种示例。图6示出了以两排172布置的多个喷嘴170。尽管示出了两排172，但是在节流孔板140上可以包括更多或更少的排。每个喷嘴170可以限定喷嘴开口174，所述喷嘴开口被配置成允许冷却剂从其流动。在图6的示例中，喷嘴170可以朝向端部绕组135向内延伸，并且在其中、在其间以及在其上提供冷却剂以促进冷却剂更均匀地覆盖到端部绕组135。

图7示出了图6的喷嘴配置的侧视图，包括冷却剂流180。如所解释的，喷嘴170可以向内并且在端部绕组135之间延伸。冷却剂流180可以延伸穿过端部绕组135，以更均匀地涂覆端部绕组。

图8示出了具有另一喷嘴配置的节流孔板140的俯视图。在此配置中，喷嘴170包括横跨节流孔板140的半径延伸的纵长喷嘴。喷嘴170包括冷却剂槽182或纵长槽，所述槽被配置成从其供应冷却剂。类似于图6中的示例，喷嘴170可以在端部绕组135之间延伸，以将冷却剂输送到端部绕组135并在所述端部绕组之间输送冷却剂。

图6和图8中的示例就降低最高和平均端部绕组温度而言能改善冷却性能。喷嘴170可以插入铜焊接点或铜线匝之间，以减小出口—目标间隙大小，如图7所示。冷却剂可以通过喷嘴170直接注入到每个端部绕组中，这可以最大程度地利用冷却剂并且还大大提高了端部绕组温度均匀性。

图9示出了具有至少一个半圆形喷嘴184a、184b的节流孔板140的俯视图。半圆形喷嘴184a、184b可以沿着节流孔板140的一半延伸。在图9所示的示例中，节流孔板140包括两个半圆形喷嘴，所述两个半圆形喷嘴包括外半圆形喷嘴184a和往复式内半圆形喷嘴184b。冷却剂可以从这些喷嘴184a、184b中输送出来。外喷嘴184a可以在外径处覆盖端部绕组的上半部，并且内喷嘴184b可以沿往复式内径覆盖内半部。当转子旋转时，冷却剂可以在通过喷嘴184a、184b注入之后立即沿着端部绕组135移动。槽(图9中未标记)可以形成连续槽，或者包括多个槽。

图10示出了用于图9的喷嘴配置的冷却剂流180。例如，冷却剂流180可以从外喷嘴184a延伸并围绕端部绕组135的外径形成冷却剂帘。离心力可以允许冷却剂然后均匀地涂覆端部绕组135。由转子旋转产生的重力和气流可以允许冷却剂然后均匀地涂覆端部绕组135。

图11示出了其上布置有喷射喷嘴188的节流孔板140的俯视图。喷射喷嘴188可以是被配置成喷射冷却剂的高压喷嘴。

图12示出了图11的喷射喷嘴188的透视图，其示出了到端部绕组135上的喷射模式180。在图11的示例中，围绕节流孔板140等距地布置六个喷射喷嘴188。喷射流或冷却剂流180可以具有60度角间隔以覆盖大部分端部绕组外表面。此示例利用具有相对小的喷嘴到目标间隙和低压降的冷却。然而，可以包括更多或更少的喷嘴188，并且不一定以等距间隔。

图13示出了另一示例性冷却系统200的侧视图，其中孔板140形成围绕端部绕组153的环。在此示例中，节流孔板140可以包括类似于图11的喷嘴的喷嘴，以将冷却剂输送到端部绕组135的侧面。

因此，本文公开了在端部绕组处实现均匀冷却剂覆盖的冷却剂节流孔板。这允许比传统的油滴更高的冷却性能，从而使最高和平均操作温度显著降低。这种改进的冷却剂方法降低了给定扭矩输出的电机尺寸要求，增加了电机扭矩密度，并提高了效率。

虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本发明的所有可能形式。相反，本说明书中所使用的字词为描述性而非限制性的字词，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可将各种实施的实施例的特征进行组合，以形成本发明的另外的实施例。

根据本发明，提供一种用于电动车辆马达的冷却系统，其具有：定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组；以及至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板包括被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂的多个喷嘴。

根据实施例，所述节流孔板是被配置成覆盖所述端部绕组的环状形状。

根据实施例，所述喷嘴中的每一个包括被配置成输送所述冷却剂的至少一个槽。

根据实施例，所述喷嘴围绕所述节流孔板等距且径向地布置，并且每个喷嘴横跨所述节流孔板的直径延伸且限定用于输送所述冷却剂的纵长槽。

根据实施例，所述喷嘴沿着所述节流孔板在至少一排中彼此相邻地布置。

根据实施例，所述喷嘴是高压喷射喷嘴，其被配置成将冷却剂喷射到所述端部绕组上。

根据实施例，所述喷嘴包括两个往复式喷嘴，一个沿着所述节流孔板的外径的一半延伸，且另一个沿着所述节流孔板的内径的往复式另一半延伸。

根据实施例，所述喷嘴中的每一个包括一个以上的开口，所述开口被配置成将所述冷却剂供应到所述端部绕组。

根据本发明，提供一种用于电动车辆马达的冷却系统，其具有：定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的每个端部处形成端部绕组；至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂；以及外壳，所述外壳围绕所述定子并且在所述端部绕组处限定开口以在其中维持所述至少一个节流孔板。

根据实施例，所述节流孔板包括被配置成将所述冷却剂供应到所述端部绕组的多个喷嘴。

根据实施例，所述喷嘴从所述节流孔板向外并且在所述端部绕组的至少一部分之间延伸。

根据实施例，所述节流孔板是被配置成覆盖所述端部绕组的环状形状。

根据实施例，所述喷嘴中的每一个包括被配置成输送所述冷却剂的至少一个槽。

根据实施例，所述喷嘴沿着所述节流孔板等距且径向地布置，并且每个喷嘴横跨所述节流孔板的直径延伸且限定用于输送所述冷却剂的纵长槽。

根据实施例，所述喷嘴沿着所述节流孔板在至少一排中彼此相邻地布置。

根据实施例，所述喷嘴是高压喷射喷嘴，其被配置成将冷却剂喷射到所述端部绕组上。

根据实施例，所述喷嘴包括两个往复式喷嘴，一个沿着所述节流孔板的外圆周的一半延伸，且另一个沿着所述节流孔板的内圆周的往复式另一半延伸。

根据实施例，所述喷嘴中的每一个包括一个以上的开口，所述开口被配置成将所述冷却剂供应到所述端部绕组。

根据本发明，提供一种用于电动车辆马达的冷却系统，其具有外壳，所述外壳被配置成围绕定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的每个端部处形成端部绕组，所述外壳被配置成限定至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述外壳在所述节流孔板处进一步限定在所述端部绕组之间供应冷却剂的多个喷嘴。

根据实施例，所述节流孔板由被配置成围绕所述端部绕组提供环形的环状形状的开口限定。

Claims (14)

1.一种用于电动车辆马达的冷却系统，其包括：

定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的端部中的每一者处形成端部绕组；以及

至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板包括被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂的多个喷嘴。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述节流孔板是被配置成覆盖所述端部绕组的环状形状。

3.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述喷嘴中的每一个包括被配置成输送所述冷却剂的至少一个槽。

4.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述喷嘴围绕所述节流孔板等距且径向地布置，并且每个喷嘴横跨所述节流孔板的直径延伸且限定用于输送所述冷却剂的纵长槽。

5.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述喷嘴沿着所述节流孔板在至少一排中彼此相邻地布置。

6.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述喷嘴是高压喷射喷嘴，其被配置成将冷却剂喷射到所述端部绕组上。

7.如权利要求1所述的冷却系统，其中所述喷嘴包括两个往复式喷嘴，一个沿着所述节流孔板的外径的一半延伸，且另一个沿着所述节流孔板的内径的往复式另一半延伸。

8.如权利要求7所述的冷却系统，其中所述喷嘴中的每一个包括一个以上的开口，所述开口被配置成将所述冷却剂供应到所述端部绕组。

9.一种用于电动车辆马达的冷却系统，其包括：

定子，所述定子具有多个线圈，所述多个线圈在所述定子的每个端部处形成端部绕组；

至少一个节流孔板，所述至少一个节流孔板布置在所述定子的至少一个端部的所述端部绕组处，所述节流孔板被配置成在所述端部绕组处供应冷却剂；以及

外壳，所述外壳围绕所述定子并且在所述端部绕组处限定开口以在其中维持所述至少一个节流孔板。

10.如权利要求9所述的冷却系统，其中所述节流孔板包括被配置成将所述冷却剂供应到所述端部绕组的多个喷嘴。

11.如权利要求10所述的冷却系统，其中所述喷嘴从所述节流孔板向外并且在所述端部绕组的至少一部分之间延伸。

12.如权利要求9所述的冷却系统，其中所述节流孔板是被配置成覆盖所述端部绕组的环状形状。

13.如权利要求10所述的冷却系统，其中所述喷嘴中的每一个包括被配置成输送所述冷却剂的至少一个槽。

14.如权利要求10所述的冷却系统，其中所述喷嘴沿着所述节流孔板等距且径向地布置，并且每个喷嘴横跨所述节流孔板的直径延伸且限定用于输送所述冷却剂的纵长槽。

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