CN113454878A - 集成式定子冷却护套系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动机器,其包括定子,该定子由布置在第一叠片组和第二叠片组中的多个定子叠片形成,该第二叠片组与第一叠片组周向偏移。第一叠片组和第二叠片组形成轴向延伸穿过定子的曲折流动路径。第一叠片组的多个定子叠片中的每一个包括具有内表面部段和外表面部段的主体。内表面部段包括多个定子齿。多个冷却通道限定构件与外表面部段一体形成并且从外表面部段径向向外延伸。该多个冷却通道限定构件中的每一个与该多个冷却通道限定构件中的其他冷却通道限定构件间隔相应的间隙。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月16日提交的美国临时申请序列号62/793,215的较早提交日期的权益,其全部公开内容通过引用结合于本文。
技术领域
示例性实施例涉及电动机(electric motor)领域,更具体地,涉及具有集成式定子冷却系统的电动机。
背景技术
在运行期间,电动机产生热量。通常,电动机的旋转部件可以支撑风扇构件,该风扇构件引导空气流动通过内部电机部件。空气的流动可能有助于较小的系统(例如交流发电机),以及安装在开放区域中的系统(例如发电机)。在高输出系统中,空气的流量并不总是充足的,特别是那些安装在封闭区域中的系统,例如机动车辆发动机室。
在机动车辆中用作原动机的电动机通常包括液体冷却剂系统。电动机包括由多个定子叠片形成的定子和转子。液体冷却系统可以包括接收冷却剂的入口和将冷却剂引导至热交换系统的出口。冷却剂可以在布置在电动机的定子的径向外侧的护套中流动。具体而言,冷却剂可以通过壳体中的小开口向下流到定子绕组的端匝上。冷却剂流过端匝,并且流向出口。将热量从端匝传递到冷却剂减少了电动机的整体热信号的一部分。然而,相对于定子的整体尺寸,端匝具有相对较小的表面积,从而限制了冷却效率。
其他系统依赖于定子的外表面和电机壳体的内表面之间的直接接触。在一些情况下,冷却护套可以限定在壳体的内表面处。热量可以从定子流动通过壳体、进入穿过冷却护套的冷却剂中。冷却剂和待冷却表面之间的间接接触限制了热传递能力。在其他系统中,热量可以从定子的外表面传送到流过壳体的冷却剂中。当相对于定子叠片的整体面积考虑时,定子的外表面拥有相对较小的表面积。因此,行业中将接受电动机冷却系统,该电动机冷却系统将热量从定子的较大表面积直接转移到冷却剂中,以增加冷却效率。
发明内容
本公开公开了一种电动机器,其包括具有外表面、内表面、冷却剂入口和冷却剂出口的壳体。定子安装在壳体中。定子由布置成第一叠片组和第二叠片组的多个定子叠片形成,该第二叠片组与第一叠片组周向地偏移。第一叠片组和第二叠片组形成轴向延伸通过定子的曲折流动路径。第一叠片组的多个定子叠片中的每一个包括具有内表面部段和外表面部段的主体。内表面部段包括多个定子齿。多个冷却通道限定构件与外表面部段一体地形成并且从外表面部段径向向外延伸。所述多个冷却通道限定构件中的每一个冷却通道限定构件与所述多个冷却通道限定构件中的其他冷却通道限定构件间隔相应的间隙。
还公开了一种定子叠片,其包括具有内表面部段和外表面部段的主体,内表面部段包括多个定子齿。多个冷却通道限定构件与外表面部段一体地形成并且从外表面部段径向向外延伸。所述多个冷却通道限定构件中的每一个冷却通道限定构件与所述多个冷却通道限定构件中的其他冷却通道限定构件间隔相应的间隙。
附图说明
以下描述不应以任何方式被视为限制性的。参考附图,相似的元件编号相似:
图1描绘了根据示例性实施例的一个方面、包括由多个定子叠片形成的定子的电动机;
图2描绘了图1的定子的定子叠片;
图3描绘了根据示例性实施例的一个方面、布置在与第二叠片组的定子叠片径向偏移的第一叠片组中的定子叠片;
图4描绘了由多个定子叠片组形成的蛇形冷却剂通路,这些定子叠片组限定了图1的定子;以及
图5描绘了根据示例性实施例的一个方面、由定子端环联结的定子叠片形成的定子。
具体实施方式
参考附图,通过示例而非限制的方式,本文给出了所公开的设备和方法的一个或更多个实施例的详细描述。
首先参考图1,根据示例性实施例的电动机总体上以10表示。电动机10包括具有外表面16和内表面18的壳体14。壳体14也包括冷却剂入口22和冷却剂出口24。冷却剂入口22和冷却剂出口24的具体位置和取向可以变化。电动机10包括布置在壳体14中的定子30。定子30联接到壳体14的端壁(未单独标记)。定子30包括第一端匝32和第二端匝34。
定子30由多个定子叠片37形成,这将在本文中更全面地描述。定子叠片37布置成多个叠片组,包括第一叠片组39和第二叠片组41。叠片组的数量可以变化。第二叠片组相对于第一叠片组39径向偏移。在一种实施例中,第二叠片组41可以与第一叠片组39径向偏移大约30°。
现将参考图2描述定子叠片48。该定子叠片48可以形成第一叠片组39的部分。定子叠片48包括具有内表面部段56和外表面部段58的主体54。内表面部段56支撑多个径向向内突出的定子齿60。根据示例性实施例,外表面部段58支撑多个冷却通道限定构件,其中一个以64表示。
在一种实施例中,每个冷却通道限定构件64与相邻的冷却通道限定构件64径向偏离大约30°。应当理解,冷却通道限定构件的数量可以随着相邻冷却通道限定构件之间的偏移而变化。此外,该偏移可以不同于相邻叠片组之间的偏移,或者可以与相邻叠片组之间的偏移基本相同。
根据示例性实施例,每个冷却通道限定构件64包括第一周向延伸部分68和第二周向延伸部分70。第一周向延伸部分68与第二周向延伸部分70间隔间隙71。第一周向延伸部分也与外表面部段58间隔开,以建立第一冷却通道部分72,第二周向延伸部分70与外表面部段58间隔开,以建立第二冷却通道部分73。第三冷却通道部分80在相邻的第一周向延伸部分68和第二周向延伸部分70之间延伸。
每个定子叠片48包括形成在多个冷却通道限定构件64中的每个中的开口83和形成在第三冷却通道部分80中的部分开口85。第一叠片组39和第二叠片组41可以相对于彼此偏移,并且如图3所示地联结。在一种实施例中,每个周向延伸部分68、70可以包括外表面部分(没有单独标记)上的凹槽(也没有单独标记)。凹槽形成结合元件接收区,该结合元件接收区可以帮助将定子30联结到壳体14的内表面18。
在一种实施例中,若干定子叠片,例如六(6)个定子叠片,可以联结以形成第一叠片组39。类似地,若干定子叠片,例如六(6)个定子叠片,可以联结以形成第二叠片组41。可以形成附加的叠片组并且将其联结在一起,每个叠片组相对于另一叠片组偏移以形成定子30,例如图4中所示。
可以安装第一端环87和第二端环88,并且通过多个机械紧固件连接叠片,其中一个机械紧固件以91表示,其延伸通过相应的开口83和部分开口85,如图5中显示的。以这种方式,第一冷却通道部分72、第二冷却通道部分73和第三冷却通道部分80可以连结以形成轴向延伸穿过定子30的蛇形冷却通道(未单独标记)。冷却流体可以穿过外表面部段58和壳体14的内表面18之间的冷却通道。
在这一点上,应该理解的是,示例性实施例描述了一种定子,该定子包括径向向外延伸的突出部,每个突出部包括周向延伸的部分,这些部分建立了曲折或蛇形的冷却通道。通过这种布置,定子叠片的附加表面积暴露于冷却流体,从而增强了散热能力。与现有系统相比,散热能力可以增加高达50%或更高。此外,增加的定子叠片表面积提供了增加的定子通量承载能力,这可以使性能增加高达5%。因此,本发明不仅提供了附加的冷却,而且增加了电动机的整体运行效率。
术语“大约”意在包括与基于提交申请时可获得的设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如,“大约”可以包括给定值的±8%或5%、或2%的范围。
本文使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的,而不是意在在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”意在也包括复数形式,除非上下文另有明确说明。将进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”表示所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或添加。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本发明,但是本领域中的技术人员将理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种改变,并且等同物可以替代其元件。此外,在不脱离本发明的基本范围的情况下,可以进行许多修改以使特定的情形或材料适应本发明的教导。因此,本发明不限于作为用于实施本发明的最佳模式而公开的特定实施例,而是本发明将包括落入各权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (16)
1.一种电动机器,包括:
壳体,其具有外表面、内表面、冷却剂入口和冷却剂出口;以及
定子,其装配在所述壳体中,所述定子由布置成第一叠片组和第二叠片组的多个定子叠片形成,所述第二叠片组与所述第一叠片组周向地偏移,所述第一叠片组和所述第二叠片组形成轴向地延伸穿过所述定子的曲折流动路径,所述第一叠片组的多个定子叠片中的每一个包括:
主体,其具有内表面部段和外表面部段,所述内表面部段包括多个定子齿;以及
多个冷却通道限定构件,其与所述外表面部段一体地形成并且从外表面部段径向向外延伸,所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件与所述多个冷却通道限定构件中的其他冷却通道限定构件间隔开相应的间隙。
2.根据权利要求1所述的电动机器,其中,所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件包括与所述外表面部段间隔开的第一周向延伸部分和第二周向延伸部分,所述第一叠片组的第一周向延伸部分与所述第二叠片组的第二周向延伸部分重叠以形成至少一个冷却剂通路。
3.根据权利要求2所述的电动机器,其中,所述第一周向延伸部分在第一方向上延伸,并且所述第二周向延伸部分在第二方向上延伸,所述第一周向延伸部分与所述第二周向延伸部分间隔开。
4.根据权利要求2所述的电动机器,还包括:限定在所述外表面部段和所述第一周向延伸部分之间的第一冷却通道部分,限定在所述第二周向延伸部分之间的第二冷却通道部分,以及限定在所述第一冷却通道部分和所述第二冷却通道部分之间的第三冷却通道部分。
5.根据权利要求4所述的电动机器,还包括:限定在所述第三冷却通道部分中的部分开口。
6.根据权利要求5所述的电动机器,还包括:形成在所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件中的开口,所述开口被定位成与第二叠片组中的部分开口对准。
7.根据权利要求2所述的电动机器,还包括:形成在所述第一周向延伸部分的外圆周边缘中的第一凹槽和形成在所述第二周向延伸部分的外圆周边缘中的第二凹槽。
8.根据权利要求1所述的电动机器,其中,每个冷却通道限定构件与相邻的冷却通道限定构件间隔大约30°。
9.一种定子叠片,包括:
主体,其具有内表面部段和外表面部段,所述内表面部段包括多个定子齿;以及
多个冷却通道限定构件,其与所述外表面部段一体地形成并且从外表面部段径向向外延伸,所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件与所述多个冷却通道限定构件中的其他冷却通道限定构件间隔开相应的间隙。
10.根据权利要求9所述的定子叠片,其中,所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件包括与所述外表面部段间隔开的第一周向延伸部分和第二周向延伸部分。
11.根据权利要求10所述的定子叠片,其中,所述第一周向延伸部分在第一方向上延伸,并且所述第二周向延伸部分在第二方向上延伸,所述第一周向延伸部分与所述第二周向延伸部分间隔开。
12.根据权利要求10所述的定子叠片,还包括:限定在所述外表面部段和所述第一周向延伸部分之间的第一冷却通道部分,限定在所述第二周向延伸部分之间的第二冷却通道部分,以及限定在所述第一冷却通道部分和所述第二冷却通道部分之间的第三冷却通道部分。
13.根据权利要求12所述的定子叠片,还包括:限定在所述第三冷却通道部分中的部分开口。
14.根据权利要求13所述的定子叠片,还包括:形成在所述多个冷却通道限定构件中的每个冷却通道限定构件中的开口,所述开口被定位成与另一定子叠片组中的部分开口对准。
15.根据权利要求10所述的定子叠片,还包括:形成在所述第一周向延伸部分的外圆周边缘中的第一凹槽和形成在所述第二周向延伸部分的外圆周边缘中的第二凹槽。
16.根据权利要求9所述的定子叠片,其中,每个冷却通道限定构件与相邻的冷却通道限定构件间隔大约30°。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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