CN115023883A - 用于电机的具有冷却剂的壳体以及电机 - Google Patents

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毛里齐奥·韦达尼
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Abstract

一种用于电机的具有冷却剂的壳体，该电机优选用于汽车使用，该具有冷却剂的壳体包括中空本体(2)，该中空本体围绕其自身的中央轴线(A)延伸并且设置有径向内壁(3)和径向外壁(4)，其中径向内壁界定电机的接收体积部(5)。该壳体还包括界定在径向内壁(3)与径向外壁(4)之间的腔(6)和布置在所述腔(6)内的至少一个潜热储存元件(7)。

Description

用于电机的具有冷却剂的壳体以及电机
本发明涉及一种用于电机的具有冷却剂的壳体，该电机优选地用于汽车使用。
本发明因此应用于移动工具领域，具体地，持续性移动工具的领域，更具体地，应用于高性能电动车辆的构造中，高性能电动车辆对于电牵引单元要求高并且造成了压力。
事实上，在这种应用中，电动马达通常经受性能的严重不平衡，从而导致机器的温度曲线以非常不规则的趋势分布，该温度曲线的特征是在加热状态和冷却状态下快速转变。
因此，即使在没有吸热式发动机的情况下，最极端的汽车应用也需要采用特殊的冷却系统和设备，尽管存在明显的温差，但这些冷却系统和设备类似于用于内燃机的冷却系统和设备。
因此，在本领域中，对提供能够管理高性能电动车辆中的温度转变的系统由此防止性能退化、失灵或故障的需要日益增长。
例如，已知一种系统，其中，通常由铝制成的金属外壳围绕电机的定子布置并且液体冷却管道延伸穿过该金属外壳的内部。
液体冷却系统显然可用于其中温度转变通常非常慢的吸热式发动机，但非常不适于在高性能汽车应用中调节电机的温度，在高性能汽车应用中，如上所述，温度转变通常短且非常快。
此外，设置有使冷却液体围绕电机循环的通道引起与尺寸、安全性和消耗/排放相关的问题，这是市场要求其增长受限的原因。
因此，本发明的目的是提供一种用于电机的具有冷却剂的壳体(coolanthousing)，该电机优选用于汽车使用，该具有冷却剂的壳体克服了上述现有技术的缺点。
更确切地说，本发明的目的是提供一种用于电机的具有冷却剂的壳体，该具有冷却剂的壳体在管理温度转变方面是高效的。
本发明的另一目的是提供一种用于电机的具有冷却剂的壳体，该具有冷却剂的壳体能够根据马达的运行状态来优化温度控制。
所述目的通过具有所附权利要求所述的一个或多个特征的用于电机的具有冷却剂的壳体来实现，并且通过具有权利要求19所述的特征的优选地用于汽车使用的电机来实现。
具体地，壳体包括中空本体，该中空本体围绕其自身的中央轴线延伸并且设置有径向内壁和径向外壁，其中径向内壁界定电机的接收体积部。
换言之，中空本体具有至少部分地围绕中央轴线的管状的构造，从而界定用于接收电机的中央体积部。
此外，优选地在径向内壁与径向外壁之间限定有腔。
因此，中空本体的两个壁之间的厚度不是完全“充满的”，而是具有至少部分地由所述腔表示的一个或多个空隙部分。
根据本发明的一个方面，壳体包括布置在腔内的至少一个潜热储存元件。
有利地，由此，马达的突然温度变化可被吸收，同时保持具有冷却剂的壳体的温度基本不变，从而改进系统的稳定性并防止温度控制系统持续进行不稳定的参考。
在这方面，应注意，在本文中使用的表述“潜热储存元件”旨在限定能够在预定温度下从源吸收/释放热量，同时保持其自身的温度不变但是通过相变响应于这种储存或释放的任何材料或部件。
优选地，至少一个潜热储存元件包括分布在腔中的预定量的相变材料(PCM)。
有利地，由此，将相变材料与电动马达(具体地定子)结合，从而在不影响壳体的温度的情况下吸收和释放热量，从而使温度转变缓和。
优选地，相变材料(PCM)包括至少两种具有不同熔化温度的蜡的混合物(或组合物)，这些蜡属于相变材料(或蜡基PCM)的类型，该混合物作为电机(优选地用于汽车使用)中的潜热储存元件。
组合物的特征在于具有60至120℃(优选地70至105℃)的大熔化温度范围。
所述组合物包括至少两种蜡基PCM的混合物，这些蜡基PCM选自由以下项组成的组：
-熔化温度为60至75℃，优选地约70℃的蜡(“蜡1”)，
-熔化温度为76至85℃，优选地约80℃的蜡(“蜡2”)，
-熔化温度为86至102℃，优选地约100℃的蜡(“蜡3”)，
-熔化温度为103至120℃，优选地约105℃的蜡(“蜡4”)，
以及它们的组合。
具体地，组合物可以包括两种、三种或四种上述蜡的混合物，并且可以用作具有大温度范围的潜热储存元件，其中温度范围是由其中所使用的蜡的熔化温度限定的。
通过以下对在附图中示出的用于电机(优选用于汽车使用)的具有冷却剂的壳体的优选因此非排他的实施例的示例性并且因此非限制性的说明，这些特征和固有的技术优点将变得更加显而易见，在附图中：
-图1示出了设置有根据本发明的具有冷却剂的壳体的电机的立体图；
-图2示出了根据本发明的用于电机的具有冷却剂的壳体的立体图；
-图3示出了图2的具有冷却剂的壳体，其中，一些部分被移除以突出其他部分；
-图4示出了图2的具有冷却剂的壳体的侧视图；
-图5示出了沿图4中的线V-V截取的纵截面图；
-图6示出了在具有冷却剂的壳体的平面图中沿图5中的线VI-VI部分地截取的横截面图；
-图7示出了在具有冷却剂的壳体的平面图中沿图5中的线VII-VII部分地截取的横截面图；
-图8示出了关于通过差示扫描量热法(DSC)技术在一个或两个加热循环后获得的单种蜡基PCM(在实例1中的表I中示出)的图；
-图9示出了关于通过差示扫描量热法(DSC)技术在一个或两个加热循环后获得的至少两种蜡基PCM的混合物(在实例2的表II中示出)的图；
-图10示出了通过使金属容器经受加热循而环获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物1；
-图11示出了通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物2；
-图12示出了通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物3；
-图13示出了通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物4；
-图14示出了通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物5；
-图15对通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线进行比较，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的蜡基PCM的混合物1至5；
-图16示出了根据本发明的具有冷却剂的壳体的可能的实施例；
-图17详细示出了壳体的部件；
-图18示出了具有冷却剂的壳体的可能的可替换实施例。
参考附图，标号1表示根据本发明的用于电机100的具有冷却剂的壳体。
为了本发明的目的，术语“固体石蜡”、“石蜡”或“石蜡烃”被用作完全可互换的同义词并且表示一类碳原子数大于20并且具有通式CnH2n+2的饱和脂肪烃(正烷烃)。示例性固体石蜡是费托蜡，即，通过费托合成法生产的饱和脂肪烃的混合物，费托合成法包括使一氧化碳在170至220℃的温度和1至10个大气压的压力的条件下聚合。
用作完全可互换的同义词的术语“蜡”或“蜡基PCM”是指如上定义的属于相变材料(PCM)的类型的蜡。
在本文中使用的术语“相变材料(PCM)”旨在限定储存潜热的材料(具体地蜡)，相变材料使用相变现象来吸收进入的能量流，因此储存大量的能量并且保持其自身的温度基本上不变。
为了本发明的目的，术语“熔化温度”和“活化温度”在涉及蜡基PCM时被用作可完全互换的同义词。
还应该注意的是，在本文中使用的表述“具有冷却剂的壳体”并非旨在是指具有绝对温度值的壳体，而是优选地旨在限定一种这样的壳体,该壳体能够在抵消电机的温度的增加的同时将其自身的温度保持在最佳操作值附近。
具有冷却剂的壳体1优选地用于汽车应用中的电机100，该电机包括至少一个定子101，转子102在该定子内部同轴地旋转。
这种电机100的实例可以是电动车的牵引装置。
具有冷却剂的壳体1包括围绕其自身的中央轴线“A”延伸的至少一个中空本体2。
中空本体2具有沿着所述中央轴线“A”位于第一端部部分2a与第二端部部分2b之间的轴向延伸部。
优选地，中空本体2成形为在内部容纳电机100的定子101。
因此，在优选实施例中，中空本体2具有基本上管状的形状。
具体地，中空本体2设置有径向内壁3和径向外壁4，其中术语“径向”优选地是指将中央轴线“A”定义为中央参考。
径向内壁3围绕中央轴线“A”延伸并且周向地界定用于电机100的接收体积部5。
换言之，中空本体2的径向内壁界定中央开口5a，该中央开口优选为通孔，该中央开口的尺寸设定为在内部容纳电机100。
在优选实施例中，径向内壁3具有与电机100的定子101互补的基本上柱形的形状。
径向外壁4也围绕中央轴线“A”延伸并且优选地具有基本上柱形的形状，径向外壁的直径比径向内壁3的直径大。
在所示实施例中，径向内壁3和径向外壁4彼此同轴。
应注意的是，优选地，中空本体2由金属材料制成，优选地由铝制成。
其他可用于壳体的构造的材料是例如为导热率大于或等于90W/mK的铝合金、金属和合金。
在径向内壁3与径向外壁4之间优选形成至少一个腔6。
在本文中使用的术语“腔”是指在径向内壁3与径向外壁4之间的没有任何材料的部分，以便限定适于容纳与中空本体2的材料不同的材料的空间。
根据本发明的一个方面，事实上，壳体1包括布置在腔6内部的至少一个潜热储存元件7。
有利地，储存潜热允许壳体通过相变吸收热转变而不影响壳体1自身的温度，并且因此不影响电机的温度。
优选地，潜热储存元件7包括分布在腔6中的预定量的相变材料(或PCM组合物)。
PCM组合物优选地在室温下处于固态，但是当温度升高并且超过特定转变阈值时，该组合物通过储存从电机移除的热量而熔化(熔化潜热)。类似地，当温度下降时，熔化的组合物固化并释放热量(固化潜热)。
此外，相变材料可以与例如石墨(具体地片状石墨)的导热添加剂混合，从而能够在使用相变材料期间进一步提高并优化其潜热储存容量。
在结构上，(在本文中描述的任何一个实施例中)壳体1的腔6填充有PCM组合物，该PCM组合物因此具有成形为与腔6自身互补的布置。
根据可能的实施例，具体地在图16至图18中示出，腔6具有填充有相变材料的至少一个外壳20，该外壳可以被制成例如优选地平行于中央轴线“A”延伸的线性外壳的形式。
换言之，外壳20限定内部可以放置相变材料的座部。
优选地，为了优化壳体1的热交换能力，优选多个外壳20以均匀的方式围绕中央轴线“A”分布。
每一个外壳都填充有相变材料。
更优选地，这些外壳围绕中央轴线“A”等角度地间隔开。
根据具体方面，壳体1包括用于容纳相变材料的至少一个盒22，该至少一个盒联接或可联接至相应的外壳20。
换言之，壳体1优选地包括一个或多个盒22，每个盒都插入在相应的外壳20中以允许相变材料被正确地容纳在外壳中并且/或者对其进行优化。
具体地，每个盒22优选地成形为与相应的外壳20互补，以便与其一起限定能够联接在壳体1的使用构造中的形状。
因此，每个盒22都可以通过机械干涉(通过前述形状联接进行)或者通过胶合或焊接以可逆的方式和不可逆的方式联接并约束到相应的轴向的外壳20。
例如，壳体1可以被加热，因此使得外壳20膨胀并且允许相应的盒22插入外壳中。
在外壳20返回到其原始温度时，盒22变得通过机械干涉约束而没有分离的可能性。
在结构上，每个盒22在内部包括限定多个间隙的网状或网格结构23以用于保持相变材料。
根据优选实施例，网状或网格结构23具有限定多个单元的蜂窝形状以用于保持相变材料。
有利地，由此，材料甚至在固液转变期间保持在位，从而防止该材料在容器内部迁移危及将来的性能。
更详细地，每个盒22的所有部分(即，限定盒22自身的壁以及容纳在其中的网状或网格结构)优选地由铝或铝合金或二者的组合制成。
此外，优选地，壳体1包括与腔6互补的至少一个流体冷却回路12。
换言之，中空本体2优选在径向外壁4与径向内壁3之间包括沿着中央轴线“A”分布的冷却回路12和腔6。
有利地，由此优化壳体的性能，从而在使用相变材料和液体冷却系统时最大化它们的优点。
根据可能的实施例，如图16所示，冷却回路12包括环绕部13，该环绕部在冷却流体的入口端口与冷却流体的出口端口之间延伸，并且该环绕部被制成为包括与外壳20对准的多个轴向部分21(即，每个轴向部分沿着相应的外壳延伸)。
此外，为了限定冷却回路12，每个轴向部分21在相应的相对两个端部处与相邻的轴向部分21接合。
换言之，环绕部13延伸以围绕外壳20，从而以最佳方式与外壳交换热量。
因此，冷却回路12限定冷却流体可以围绕外壳20流动的回路，以使得与外壳的热量交换最大化。
根据另一方面，冷却回路12包括多个环绕部13，每个环绕部都在入口端口13a和出口端口之间延伸并且包括一个或多个轴向部分21。
通常，冷却回路12被制成具有围绕中央轴线“A”布置并分布的多个轴向部分21(这些轴向部分属于相同或不同的环绕部13)，这些轴向部分优选地以均匀的方式并且彼此等距地间隔开。
优选地，外壳20和冷却回路12布置成使得每个外壳20介于环绕部13的两个相邻的轴向部分21之间。
由此，事实上，这两种冷却系统彼此互补并且在定子的共用区域上精确地工作，从而使性能最大化。
根据图18所示的另一可能的实施例，壳体1包括远离径向外壁4延伸(优选地在径向方向上延伸)的多个翼片24。
因此，翼片24从径向外壁4辐射，每个翼片都在径向-纵向平面中延伸，优选地平行于中央轴线“A”。
因此，径向外壁承载显著地增加交换表面的翼片，从而允许冷却流体(通常为空气)从壳体1有效地移除热量。
具体地，这些散热的翼片24布置成与至少一个外壳20对准(优选平行)，并且在径向外壁4的相对的两个端部之间延伸，也就是说，这些翼片在其整个长度上都沿中央轴线“A”延伸。
根据本发明的另一方面，腔6具有围绕中央轴线“A”延伸的至少一个环形通道8。该环形通道8填充有所述潜热储存元件7，具体地填充有PCM组合物。
应注意的是，表述“环形通道”不一定指该通道延伸并通过其两个端部接合成圆形，而是简单地旨在指该通道完全或部分地围绕中央轴线“A”延伸。
优选地，环形通道8在内部具有沿所述通道8的长度分布的并排的多个径向突出部9。
这些径向突出部9限定对应的多个间隙9a以用于保持PCM组合物。
换言之，环形通道8具有齿状(或梳状)侧壁，使得每对连续的径向突出部9界定用于保持由PCM组合物构成的材料的部分，所述部分防止PCM组合物沿着通道迁移，即使在后续的固-液转变中。
在优选实施例中，每个径向突出部9与相邻的径向突出部的距离都小于1cm、优选地小于5mm或6mm。
有利地，考虑到在汽车中使用的电机要经受强推力，这种“梳状”结构有利于使PCM组合物保持初始分布，并且因此使马达的性能和效率保持不变。
优选地，腔6包括沿中央轴线“A”连续布置的多个环形通道8(或环绕部)，每个环形通道都填充有PCM组合物。
有利地，这使得在中空本体2中分布有多个小尺寸(即，具有有限的截面尺寸)的环形通道8，因此有利于其中的材料的稳定性。
优选地，环形通道8具有直径/宽度为10至30mm(优选地约20mm)的区段。
更优选地，这些环形通道8(或环绕部)彼此连接并且限定围绕环形通道沿中央轴线“A”延伸的螺旋通道10。
有利地，由此，腔6沿着中空本体2连续延伸，从而最大化热方面的性能。
在此方面，应注意的是，PCM组合物优选地以液体的形式从填充端口11引入到腔6中，以使得PCM组合物在凝固之前完全填充腔。
优选地，通过重力来用相变材料填充腔。
在这种情况下，具有冷却剂的壳体1还包括与所述腔6互补的至少一个流体(具体地液体)冷却回路12。
在此背景下，冷却回路12包括螺旋环绕部13，该螺旋环绕部在冷却流体的入口端口13a与所述冷却流体的出口端口之间延伸并且设置有围绕所述中央轴线“A”布置的多个环形匝13c。
还设置有泵单元14，该泵单元与冷却回路12相关联并且配置成使冷却流体在螺旋环绕部13内移动。
优选地，冷却回路12的螺旋环绕部13和腔6的螺旋通道10彼此成角度地偏移，以便限定双螺旋结构，从而使结构的均匀度和通道的分布沿中空本体2的长度最大化。
换言之，腔6和冷却回路12布置成使得腔6的每个环形通道8在轴向上介于螺旋环绕部13的两个环形匝13c之间，反之亦然。
可替代地，在这种情况下，壳体1还可以通过以上文类似或等同地在径向外壁4上设置翼片来促进冷却。
在优选实施例中，PCM组合物中使用的相变材料是有机型的，更优选的为石蜡或石蜡混合物。
优选地，PCM组合物包括至少两种具有不同熔化温度的蜡基PCM的混合物。因此所述组合物具有大熔化温度范围。
所述熔化温度范围被包括在60至120℃之间，优选地在70至105℃之间。
在本发明的一个实施例中，PCM组合物包括至少两种具有不同熔化温度的蜡基PCM的混合物，这些蜡基PCM选自由以下项组成的组：
-熔化温度为60至75℃，优选地约70℃的蜡(“蜡1”)，
-熔化温度为76至85℃，优选地约80℃的蜡(“蜡2”)，
-熔化温度为86至102℃，优选地约100℃的蜡(“蜡3”)，
-熔化温度为103至120℃，优选地约105℃的蜡(“蜡4”)，
以及它们的组合。
在优选的实施例中，所述蜡选自由以下项组成的组：
-由碳原子数为20至50的直链石蜡烃构成的蜡，该蜡的熔化温度为60至75℃，优选地约70℃(“蜡1”)；
-主要由平均分子量为500至700道尔顿的线性烃链构成的完全氢化的费托蜡，该费托蜡的熔化温度为76至85℃，优选地约80℃(“蜡2”)；
-主要由平均分子量为800至1000道尔顿的线性烃链构成的完全氢化的费托蜡，该费托蜡的熔化温度为86至102℃，优选约100℃(“蜡3”)；
-由通过费托合成法生产的平均分子量为1000至1200道尔顿的饱和正烷烃的多组分混合物构成的蜡，该蜡的熔化温度为103至120℃，优选地约105℃(“蜡4”)。
在本发明的一个实施例中，组合物是包括以上列出的蜡基PCM中的两种蜡基PCM的混合物的“两种蜡的组合物”。
因此，所述两种蜡的组合物可有利地用作具有大温度范围的潜热储存元件，其温度范围由其中使用的蜡的熔化温度限定。
例如，如果组合物包括“蜡1”与“蜡2”的混合物，所述组合物可以用作温度范围为60至85℃(优选地约70至约80℃)和其他可能的组合等的潜热储存元件。
在优选的实施例中，组合物包括“蜡2”与“蜡3”的混合物。因此，所述组合物可以有利地用作温度范围为76至102℃(优选地约80至约100℃)的潜热储存元件。
在另一优选的实施例中，组合物包括“蜡2”与“蜡4”的混合物。因此，所述组合物可以有利地用作温度范围为76至120℃(优选地约80至约105℃)的潜热储存元件。
优选地，根据本发明使用的两种蜡的组合物所包括的一种蜡按重量计量为40至60％(优选地按重量计量为45至55％)，并且所包括的另一种蜡按重量计量互补地为40至60％(优选地按重量计量为45至55％)。
在本发明的一个实施例中，组合物是包括以上列出的蜡基PCM中的三种蜡基PCM的混合物的“三种蜡的组合物”。
因此，所述三种蜡的组合物可以有利地用作具有大温度范围的潜热储存元件，其温度范围由其中使用的蜡的熔化温度限定。
例如，如果组合物包括“蜡1”、“蜡2”和“蜡3”的混合物，所述组合物可以用作温度范围为60至102℃(优选地约70至约100℃)和其他可能的组合等的潜热储存元件。
在优选的实施例中，组合物包括“蜡2”、“蜡3”和“蜡4”的混合物。因此，所述组合物可以有利地用作温度范围为76至120℃(优选地约80至约105℃)的潜热储存元件。
优选地，根据本发明使用的三种蜡的组合物所包括的一种蜡按重量计量为20至60％(优选地30至50％)，其余的量为其他两种蜡，即，其中一种蜡按重量计量为20至60％(优选地按重量计量为20至40％)，并且其中另一种蜡按重量计量为20至60％(优选地按重量计量为20至40％)。
在本发明的一个实施例中，该组合物是包括以上列出的所有四种蜡基PCM的混合物的“四种蜡的组合物”。
因此，所述四种蜡的组合物可有利地用作具有大温度范围的潜热储存元件，其温度范围由其中使用的蜡的熔化温度限定。
在这种情况下，所述四种蜡的组合物可以用作温度范围为60至120℃(优选约70至约105℃)的潜热储存元件。
在优选的实施例中，本发明的组合物所包括的“蜡2”与“蜡4”的混合物按重量计量为40至60％(优选地按重量计量为45至55％)，并且所包括的“蜡1”与“蜡3”的混合物按重量计量为40至60％(优选地按重量计的量为45至55％)。所述组合物因此包括按重量计量为10至30％(优选地按重量计量为15至25％)的蜡1，按重量计量为15至35％(优选地按重量计量为20至30％)的蜡2，按重量计量为20至40％(优选地按重量计量为25至35％)的蜡3，以及按重量计量为15至35％(优选地按重量计量为20至30％)的蜡4。
在又一优选的实施例中，本发明的组合物所包括的“蜡1”与“蜡2”的混合物按重量计量为40至60％(优选地按重量计量为45至55％)，并且所包括的“蜡3”与“蜡4”的混合物按重量计量为40至60％(优选地按重量计量为45％至55％)。所述组合物因此包括按重量计量为10至30％(优选地按重量计量为15至25％)的蜡1，按重量计量为20至40％(优选地按重量计量为25至35％)的蜡2，按重量计量为20至40％(优选按地重量计量为25至35％)的蜡3，以及按重量计量为10至30％(优选按地重量计量为15至25％)的蜡4。
优选地，根据本发明使用的四种蜡的组合物所包括的第一蜡按重量计量为10至40％(优选地按重量计量为15至35％)，其余的量为其他三种蜡，即，其中一种蜡按重量计量为10至40％(优选地按重量计量为15至35％)，另一种蜡按重量计量为10至40％(优选地按重量计量为15至35％)，并且最后一种蜡按重量计量为10至40％(优选地按重量计量为15至35％)。
实例
1.单种蜡基PCM的选择和DSC表征
在下表(表I)中示意性地示出了以下示例性实施例中所使用的蜡的表征。
表I
Figure BDA0003568807100000181
通过差示扫描量热法(DSC)技术对这些蜡进行表征，差示扫描量热法技术能够确定每个转变(加热期间的熔化以及冷却期间的固化)的开始温度和结束温度。
图8示出了在第一加热/冷却循环和第二加热/冷却循环期间关于单种蜡的样品的DSC表征的曲线图。重要地，应注意图中所示的第一循环的曲线和第二循环的曲线的形状仅在熔化阶段轻微改变，而在仅考虑再固化阶段时两个曲线图是相同的。这是由于在第一加热循环期间发生的了内部重排。
2.包括至少两种蜡基PCM的混合物的组合物的选择和DSC表征
在下表(表II)中示意性地示出了根据本发明的一个实施例使用的混合物的表征。
表II
Figure BDA0003568807100000191
通过差示扫描量热法(DSC)技术对本文中所用的多种蜡的混合物(混合物1、混合物2、混合物3、混合物4和混合物5)进行表征以确定每种混合物的活化温度并观察所关注的温度范围(即60至120℃)内的峰值变化。
图9示出了在第一加热/冷却循环和第二加热/冷却循环期间关于至少两种蜡基PCM的混合物的样品的DSC表征的曲线图。同样在这种情况下，对于单种蜡的样品而言，从第一循环到第二循环，图中所示的曲线的形状仅在熔化阶段轻微改变，而在仅考虑再固化阶段时，两个曲线图是相同的。然而，两个图(图8和图9)的比较示出，与在单种蜡的情况下曲线更接近“三角形”的形状相比，在至少两种蜡的混合物的情况下，曲线的形状更接近四边形。这表明至少两种蜡基PCM的混合物在特定范围内一直具有活性，而不像单种蜡那样具有较小范围的转变温度。
3.应用实例
图10至图15示出了通过使金属容器经受加热循环而获得的温度曲线，其中，该金属容器填充有或者不填充有如实例2中所描述的各种蜡基PCM的混合物。该金属容器可以作用在模拟电机(优选地用于汽车的电机)中存在的操作条件下研究如之前所描述的具有冷却剂的壳体的行为和热响应的模型。
图10至图15中的曲线示出了蜡基PCM的混合物允许容器吸收热量但不影响容器自身的温度，这是由于它们具有在一温度范围内以几乎等温的方式储存潜热的能力。
还可以观察到，通过使用具有不同活化温度的蜡基PCM的混合物，根据相对浓度(构成每种混合物的至少两种蜡中每种蜡的量％)以及每种蜡所表征出的熔化温度(在表I和II中示出)，温度曲线以不同的方式发生改变，从而可以针对要管理的热曲线来选择最适合的混合物。
本发明实现了预期的目的并获得重要的优点。
事实上，在壳体的本体内使用潜热蓄能器(具体地相变材料)使得在汽车应用中的电动马达所经历的快速温度转变变慢，从而允许组件的温度尽可能保持在用于驱动的最佳值附近。
此外，具有相变材料的腔与流体冷却回路一起使用并且与流体冷却回路互补，从而优化系统的响应，即使在冷却阶段。
应当注意的是，与使用单种类型的蜡基PCM不同，使用几种蜡混合的PCM组合物具有以下优点：两个(或更多个)不同的熔化温度使发生相变并且混合物吸收系统的潜热的范围变大(参见图8和图9之间的比较)。
熔化峰的形状为“四边形”而不是“三角形”的事实有利地使所述混合物在一温度范围内一直具有活性，而不像使用单种蜡那样在小范围温度下发生转变。
与使用PCM组合物作为潜热储存元件相关的另一个优点是在电机的操作温度范围中，如上所述的至少两种具有不同活化温度的蜡基PCM的组合使得混合物的一部分处于固态，从而保持粘度水平，由此适于在具有冷却剂的壳体内部使用，即使在混合物中一种或多种其他蜡完全熔化的情况下也是如此。
因为根据本发明使用的组合物的粘度取决于混合物中至少两种蜡的类型以及它们的相对浓度(％量)，所以根据不同的要管理的热曲线，可以通过将不同类型的蜡基PCM以不同的量混合来改变根据本发明使用的组合物，如上所述。有利地，这可以限制或甚至完全防止材料的损失和/或混合物中发生分离现象，因此使组合物保持初始且均匀的分布。因此，根据本发明使用的组合物表现出高稳定性并且具有高性能，甚至在几个热循环之后。

Claims (19)

1.一种用于电机的具有冷却剂的壳体，所述电机优选用于汽车使用，所述具有冷却剂的壳体包括：
-中空本体(2)，围绕自身的中央轴线(A)延伸并且设置有径向内壁(3)和径向外壁(4)，其中所述径向内壁界定所述电机的接收体积部(5)；
-腔(6)，被界定在所述径向内壁(3)与所述径向外壁(4)之间；
其特征在于，所述具有冷却剂的壳体包括至少一个潜热储存元件(7)，所述潜热储存元件包括分布在所述腔(6)内部的预定量的相变材料或PCM组合物。
2.根据权利要求1所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述腔(6)具有填充有所述相变材料的至少一个外壳(20)。
3.根据权利要求2所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述外壳(20)是优选地平行于所述中央轴线(A)延伸的线性外壳。
4.根据权利要求2或3所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述腔(6)包括多个所述外壳(20)，这些外壳围绕所述中央轴线(A)分布并填充有所述相变材料。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的具有冷却剂的壳体，包括用于容纳所述相变材料的至少一个盒(22)，所述至少一个盒联接或能联接至相应的外壳(20)。
6.根据权利要求5所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述至少一个盒(22)成形为与相应的所述外壳(20)互补。
7.根据权利要求5或6所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述至少一个盒(22)通过机械干涉或者通过胶合或焊接联接至轴向的相应的所述外壳(20)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的具有冷却剂的壳体，其中，每个所述盒(22)在内部具有限定多个间隙的网状或网格结构以用于保持所述相变材料。
9.根据权利要求8所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述网状或网格结构具有限定多个单元的蜂窝形状以用于保持所述相变材料。
10.根据前述权利要求2至9中任一项所述的具有冷却剂的壳体，包括与所述外壳互补的至少一个流体的冷却回路(12)。
11.根据权利要求10所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述冷却回路包括环绕部(13)，所述环绕部在冷却流体的入口端口(13a)与所述冷却流体的出口端口之间延伸，并且所述环绕部设置有与所述外壳(20)对准的多个轴向部分(21)，每个所述轴向部分(21)都在相应的相对两个端部处与相邻的所述轴向部分(21)接合。
12.根据权利要求11所述的具有冷却剂的壳体，其特征在于，所述腔(6)和所述冷却回路(12)布置成使得所述腔(6)的每个轴向的所述外壳(20)都介于所述环绕部(13)的所述轴向部分(21)之间，并且所述环绕部的每个所述轴向部分都介于所述腔的所述外壳之间。
13.根据权利要求10所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述腔(6)包括环形通道(8)，所述环形通道围绕所述中央轴线(A)延伸并且填充有所述相变材料。
14.根据权利要求13所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述腔(6)包括多个所述环形通道(8)，所述多个所述环形通道沿着所述中央轴线(A)连续布置并且填充有所述相变材料。
15.根据权利要求13或14所述的具有冷却剂的壳体，其中，每个所述环形通道(8)在内部都具有沿所述环形通道(8)的长度分布的并排的多个径向突出部(9)，从而限定对应的多个间隙(10)以用于保持所述相变材料。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的具有冷却剂的壳体，包括远离所述径向外壁(4)延伸的多个翼片(24)。
17.根据权利要求16所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述翼片(24)与至少一个所述外壳(20)对准并且优选地在所述径向外壁(4)的相对的两个端部之间延伸。
18.根据前述权利要求中任一项所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述PCM组合物包括至少两种具有不同熔化温度的蜡基PCM的混合物，所述蜡基PCM选自由以下项组成的组：
-熔化温度为60至75℃，优选地约70℃的蜡(“蜡1”)，
-熔化温度为76至85℃，优选地约80℃的蜡(“蜡2”)，
-熔化温度为86至102℃，优选地约100℃的蜡(“蜡3”)，
-熔化温度为103至120℃，优选地约105℃的蜡(“蜡4”)，
以及它们的组合。
19.一种电机，包括：
-定子(101)；
-转子(102)，能旋转地接合至所述定子(101)；
-根据前述权利要求中任一项所述的具有冷却剂的壳体，其中，所述定子(101)容纳在所述中空本体的所述接收体积部(5)内。
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