CN117175860A - 用于电机的热桥 - Google Patents

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Abstract

一种电机包括：壳体，其具有内表面；和定子，其包括安装在壳体中的定子芯体。定子芯体包括多个定子绕组，热桥在定子芯体和壳体的内表面之间延伸。热桥由非磁性材料形成，并包括多个单独的热桥元件。

Description

用于电机的热桥
技术领域
本公开涉及电机领域，并且更特别地涉及将定子芯体连接到电机的壳体以促进热能耗散的热桥。
背景技术
电机包括被支撑在壳体的内表面处的定子和定位在定子内的转子。定子包括被激励以在转子内产生磁场的定子绕组。磁场导致转子旋动并产生功率。在操作期间，定子和转子产生热量。采用多种系统来减少由电机产生的热量，包括使空气流通过壳体或将冷却剂夹套结合到壳体中。
在诸如轴向磁通电机(axial flux machine)的某些电机中，希望通过为壳体使用磁导率非常低的材料来减少磁通泄漏。进一步，通常情况下，诸如环氧树脂的绝缘体可存在于定子绕组和壳体之间。诸如环氧树脂的材料具有差的导热性。照此，定子绕组和壳体之间的热传递可被减少。因此，希望在定子绕组和周围壳体之间形成热流动路径，以便在不增加磁通泄漏的情况下改善热耗散。
发明内容
根据非限制性示例，一种电机包括：壳体，其具有内表面；和定子，其包括安装在壳体中的定子芯体。定子芯体包括多个定子绕组，热桥在定子芯体和壳体的内表面之间延伸。热桥由非磁性材料形成，并包括多个单独的热桥元件。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，定子芯体包括第一侧和与第一侧相对的第二侧，热桥包括在第一侧和内表面之间延伸的第一热桥构件和在第二侧和内表面之间延伸的第二热桥构件。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，所述多个定子绕组包括多个线圈，所述多个线圈中的每一个定位在第一热桥构件和第二热桥构件之间。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥包括沿着定子芯体和壳体的内表面中的一个延伸的基部元件，所述多个单独的热桥元件从基部元件朝向定子芯体和壳体的内表面中的另一个延伸。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与基部元件连接的第一端部和与定子芯体和壳体的内表面中的另一个连接的第二端部，第二端部包括大于第一端部的周向宽度的周向宽度。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，所述多个单独的热桥元件中的每一个的第二端部包括三角形形式。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与基部元件连接的第一端部和朝向定子芯体延伸的第二端部，所述多个热桥元件中的每一个具有均匀的周向截面。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥包括沿着定子芯体延伸的第一基部元件和沿着壳体的内表面延伸的第二基部元件，所述多个单独的热桥元件在第一基部元件和第二基部元件之间延伸。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括均匀的周向宽度。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥由具有至少100 W/m-°C的热导率的材料形成。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥包括不超过形成壳体的材料的磁导率的十分之一(1/10)的磁导率。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥具有在约1-mm和约2-mm之间的轴向厚度。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，定子芯体由多个单独的节段形成，所述多个单独的节段中的每一个通过对应的热桥构件连接到壳体的内表面。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，转子在壳体中安装到轴，其与定子芯体以一定间隙间隔开，该轴限定转子的旋转轴线。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，间隙基本上平行于旋转轴线延伸。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，转子相对于定子的旋转产生具有基本上平行于旋转轴线的方向的磁通。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，壳体包括冷却剂夹套，该冷却剂夹套包括冷却剂入口和冷却剂出口。
根据非限制性示例，还公开了一种用于电机的热桥，该热桥包括由非磁性材料形成的构件，该构件构造成布置在定子芯体和机器壳体的内表面之间并与定子芯体和机器壳体的内表面接触。该构件包括多个单独的热桥元件。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥包括基部元件，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括第一端部和第二端部，该第一端部与基部元件连接，该第二端部包括大于第一端部的周向宽度的周向宽度。
除了这里描述的特征中的一个或多个之外，热桥包括第一基部元件和第二基部元件，所述多个单独的热桥元件在第一基部元件和第二基部元件之间延伸。
当结合附图时，从以下详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点容易显而易见。
本发明还包括以下技术方案：
方案1. 一种电机，包括：
壳体，其具有内表面；
定子，其包括安装在所述壳体中的定子芯体，所述定子芯体包括多个定子绕组；和
热桥，其在所述定子芯体和所述壳体的内表面之间延伸，所述热桥由非磁性材料形成，并包括多个单独的热桥元件。
方案2. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述定子芯体包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述热桥包括在所述第一侧和所述内表面之间延伸的第一热桥构件和在所述第二侧和所述内表面之间延伸的第二热桥构件。
方案3. 根据方案2所述的电机，其特征在于，所述多个定子绕组包括多个线圈，所述多个线圈中的每一个定位在所述第一热桥构件和所述第二热桥构件之间。
方案4. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述热桥包括沿着所述定子芯体和所述壳体的内表面中的一个延伸的基部元件，所述多个单独的热桥元件从所述基部元件朝向所述定子芯体和所述壳体的内表面中的另一个延伸。
方案5. 根据方案4所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与所述基部元件连接的第一端部和与所述定子芯体和所述壳体的内表面中的另一个连接的第二端部，所述第二端部包括大于所述第一端部的周向宽度的周向宽度。
方案6. 根据方案5所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个的第二端部包括三角形形式。
方案7. 根据方案4所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与所述基部元件连接的第一端部和朝向所述定子芯体延伸的第二端部，所述多个热桥元件中的每一个具有均匀的周向截面。
方案8. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述热桥包括沿着所述定子芯体延伸的第一基部元件和沿着所述壳体的内表面延伸的第二基部元件，所述多个单独的热桥元件在所述第一基部元件和所述第二基部元件之间延伸。
方案9. 根据方案8所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括均匀的周向宽度。
方案10. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述热桥由具有至少100 W/m-°C的热导率的材料形成。
方案11. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述热桥包括不超过形成所述壳体的材料的磁导率的十分之一(1/10)的磁导率。
方案12. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述热桥具有在约1-mm和约2-mm之间的轴向厚度。
方案13. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述定子芯体由多个单独的节段形成，所述多个单独的节段中的每一个通过对应的热桥构件连接到所述壳体的内表面。
方案14. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括在所述壳体中安装到轴的转子，所述转子与所述定子芯体以一定间隙间隔开，所述轴限定所述转子的旋转轴线。
方案15. 根据方案14所述的电机，其特征在于，所述间隙基本上平行于所述旋转轴线延伸。
方案16. 根据方案14所述的电机，其特征在于，所述转子相对于所述定子的旋转产生具有基本上平行于所述旋转轴线的方向的磁通。
方案17. 根据方案1所述的电机，其特征在于，所述壳体包括冷却剂夹套，所述冷却剂夹套包括冷却剂入口和冷却剂出口。
方案18. 一种用于电机的热桥，包括：
构件，其由非磁性材料形成，所述构件构造成布置在定子芯体和机器壳体的内表面之间并与所述定子芯体和所述机器壳体的内表面接触，所述构件包括多个单独的热桥元件。
方案19. 根据方案18所述的热桥，其特征在于，所述热桥包括基部元件，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括第一端部和第二端部，所述第一端部与所述基部元件连接，所述第二端部包括大于所述第一端部的周向宽度的周向宽度。
方案20. 根据方案18所述的热桥，其特征在于，所述热桥包括第一基部元件和第二基部元件，所述多个单独的热桥元件在所述第一基部元件和所述第二基部元件之间延伸。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以示例的方式出现在以下详细描述中，该详细描述参考了附图，在附图中：
图1是根据非限制性示例的包括热桥的电机的轴向端视图；
图2是根据非限制性示例的沿着线2-2截取的图1的电机的局部截面透视图；
图3是根据非限制性示例的在图1中的圆3处截取的热桥的平面图；并且
图4是根据另一非限制性示例的热桥的平面图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在各个附图中，对应的附图标记指示相似或对应的部分和特征。
在图1中以10概括地指示根据非限制性示例的电机。电机10包括支撑冷却剂夹套14的壳体12。壳体12包括外表面16和内表面18，在该外表面16和该内表面18之间形成多个通道20，图2，所述多个通道20限定冷却剂夹套14。壳体12还包括冷却剂入口22和冷却剂出口24。在非限制性示例中，诸如油的冷却剂通过冷却剂入口22，循环通过冷却剂夹套14以吸收热量，并且然后从冷却剂出口24通过，其中，冷却剂被处理以除去所吸收的热量。
在非限制性示例中，定子30布置在壳体12内。定子30包括可由多个定子节段34形成的定子芯体32。定子30包括径向向外面向的表面36和径向向内面向的表面38。径向向内面向的表面38限定通道40。定子30还包括第一面向轴向侧44和与第一面向轴向侧44相对的第二面向轴向侧46。每个定子节段34包括形成多个定子绕组部分的线圈48。线圈48设置在第一面向轴向侧44和第二面向轴向侧46之间。
在非限制性示例中，转子50布置成邻近于定子30。转子50安装到轴52，该轴52延伸穿过通道40并限定旋转轴线“A”。转子50通过沿着旋转轴线“A”延伸的间隙54与定子30间隔开。转子50能够相对于定子30旋转。即，通过定子30的电流产生使转子50旋转的磁场。磁场沿着与旋转轴线“A”基本上平行的轴线通过。照此，电机10限定轴向磁通马达60。然而，应当理解，其它电机布置也可受益于本文中所描述的非限制性示例。
在非限制性示例中，热桥62在定子芯体32和壳体12的内表面18之间延伸。如本文中将详述的那样，热桥62将热量从定子芯体32传导朝向内表面18并进入流过冷却剂夹套14的冷却剂中。在非限制性示例中，热桥62包括在第一侧44处的径向向外面向的表面36和内表面18之间延伸的第一热桥构件64以及在第二侧46处的径向向外面向的表面36和内表面18之间延伸的第二热桥构件66。在非限制性示例中，多个定子节段34中的每一个包括对应的第一热桥构件64和第二热桥构件66。
在非限制性示例中，每个热桥构件64和66由具有至少100 W/m-°C的热导率的材料形成。根据另一个非限制性示例，每个热桥构件64和66包括不超过形成壳体的材料的磁导率的十分之一(1/10)的磁导率。在非限制性示例中，每个热桥构件64和66由铝形成。
现在将跟随图3来描述第一热桥构件64，同时理解第二热桥构件66可包括类似的结构。在非限制性示例中，热桥构件64包括基部元件71和多个单独的热桥元件73。在非限制性示例中，基部元件71抵接与多个定子节段34中的一个相对的壳体12的内表面18。多个单独的热桥元件73中的每一个从基部元件71延伸并接合多个定子节段34中的一个的径向向外面向的表面36。
在非限制性示例中，多个单独的热桥元件73中的每一个包括第一端部77和与第一端部77相对的第二端部79。第一端部77联接到基部元件71。在非限制性示例中，第一端部77与基部元件71一体地形成。在非限制性示例中，第二端部79包括大体上的三角形形式，其包括连接到底(未单独标记)的第一和第二成角边(也未单独标记)。用语“三角形形式”应当被理解为意味着第二端部79包括大于第一端部77的周向尺寸的周向尺寸。三角形形式在每个热桥构件64和多个定子节段34中的对应的径向向外面向的表面36之间提供增加的接触面积。此外，多个单独的热桥元件73的使用减少了每个热桥元件64中的涡流产生。
现在将跟随图4来描述根据另一个非限制性示例的热桥构件86。热桥构件86包括第一基部元件88、第二基部元件90、以及在第一基部元件88和第二基部元件90中的每一个之间延伸并连接到第一基部元件88和第二基部元件90中的每一个的多个单独的热桥元件92。在非限制性示例中，第一基部元件88、第二基部元件90和多个单独的热桥元件92一体地形成。第一基部元件88承靠在壳体12的内表面18上。第二基部元件90承靠在定子芯体32的径向向外面向的表面36上。第一基部元件88和第二基部元件90增加与内表面18和径向向外面向的表面36中相应表面的表面接触，以便增加热传递。以类似于在本文中所论述的方式，多个单独的热桥元件92的使用减少了每个热桥构件86中的涡流产生。
虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离其范围的情况下，可进行各种改变，并且针对其元件，等同物可被替代。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，所意图的是，本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种电机，包括：
壳体，其具有内表面；
定子，其包括安装在所述壳体中的定子芯体，所述定子芯体包括多个定子绕组；和
热桥，其在所述定子芯体和所述壳体的内表面之间延伸，所述热桥由非磁性材料形成，并包括多个单独的热桥元件。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子芯体包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述热桥包括在所述第一侧和所述内表面之间延伸的第一热桥构件和在所述第二侧和所述内表面之间延伸的第二热桥构件。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述多个定子绕组包括多个线圈，所述多个线圈中的每一个定位在所述第一热桥构件和所述第二热桥构件之间。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述热桥包括沿着所述定子芯体和所述壳体的内表面中的一个延伸的基部元件，所述多个单独的热桥元件从所述基部元件朝向所述定子芯体和所述壳体的内表面中的另一个延伸。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与所述基部元件连接的第一端部和与所述定子芯体和所述壳体的内表面中的另一个连接的第二端部，所述第二端部包括大于所述第一端部的周向宽度的周向宽度。
6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个的第二端部包括三角形形式。
7.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括与所述基部元件连接的第一端部和朝向所述定子芯体延伸的第二端部，所述多个热桥元件中的每一个具有均匀的周向截面。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述热桥包括沿着所述定子芯体延伸的第一基部元件和沿着所述壳体的内表面延伸的第二基部元件，所述多个单独的热桥元件在所述第一基部元件和所述第二基部元件之间延伸。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述多个单独的热桥元件中的每一个包括均匀的周向宽度。
10. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述热桥由具有至少100 W/m-°C的热导率的材料形成。
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