CN1258254C - 多轴、多层电机的定子冷却结构 - Google Patents

多轴、多层电机的定子冷却结构 Download PDF

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Abstract

一个多轴、多层电机具有一个同轴地设在内、外转子之间的定子，转子由一个复合电流单独驱动。为了冷却定子线圈，所有冷却剂分支通道均环绕中心轴线设置。沿着离开公共引入口方向连续沿周向在周向分配通道上设置所有分支通道的上游端，把冷却剂引入到周向分配通道中，以及沿着朝向公共排出口方向连续沿周向在周向收集通道上分布所有分支通道下游端，从周向收集通道排出冷却剂。

Description

多轴、多层电机的定子冷却结构
技术领域
本发明涉及了用于电机的一种冷却结构，更具体地说，涉及了可用于混合式车辆驱动装置的多轴、多层电机的定子冷却结构。
背景技术
已发布的日本专利申请Kokai No.2000-14086表示了一种多轴、多层电机的定子冷却结构。在该结构中，定子组件包括了填充良好导热效率树脂的区域，并且设有冷却通道，依靠冷却树脂来冷却通过树脂的定子。
发明概述
本发明的一个目的是提供一个冷却结构，用于更均匀地冷却电机的定子。
按照本发明的一个方面，一个多轴、多层电机包括：一个同轴地设在内、外转子之间的定子组件，它包括：多个环绕电机中心轴线等间隔地设置的叠合件，每个叠合件设有一个线圈；一个确定冷却剂引入通道的区域，引入冷却剂来排出线圈产生的热量；一个环形的冷却剂分配盖，包括把第一周向冷却剂通道和第二周向冷却剂通道分开的周向分隔壁，第一周向冷却剂通道包括一个与引入通道连接的入口端，从引入通道接受冷却剂；一个冷却剂分配板，设有与第一周向冷却剂通道连通的第一分配孔，以及与第二周向冷却剂通道连通的第二分配孔；多个确定第一轴向冷却剂通道的区域，沿着电机轴线方向，每个区域从与一个第一分配孔连通的第一轴向端延伸到第二轴向端；多个确定第二轴向冷却剂通道的区域，沿着电机轴线方向，每个区域从第二轴向端延伸到从与一个第二分配孔连通的第一轴向端；一个转向盖，设有多个连接区，每个连接环绕中心轴线沿周向相互邻近的一个第一轴向通道和一个第二轴向通道的第二端；以及一个确定冷却剂排出通道的区域，冷却剂排出通道与第二周向通道出口端连接，并且设置成从第二周向通道的出口端排出冷却剂。
按照本发明的另一个方面，一个多轴、多层电机包括：一个内转子；一个包围着内转子的外转子；以及一个同轴地设在内、外转子之间的定子组件，定子组件包括：多个环绕电机中心轴线设置的定子块，每个定子块包括一个定子线圈；确定了环绕中心轴线设置的所有分支通道的区域，每个分支通道从上游端延伸到下游端以冷却定子线圈；以及一个分配区，确定了从一个公共引入口把冷却剂送到所有分支通道上游端的周向分配通道，以及一个从所有分支通道下游端把冷却剂送到公共排出口的周向收集通道。周向分配通道和周向收集通道环绕中心轴线沿周向延伸。沿着离开公共引入口的方向，所有分支通道的上游端沿周向分配通道连续地设置。沿着朝向公共排出口的方向，所有分支通道的下游端沿周向收集通道连续地分布。
根据参照附图的以下描述，将会理解本发明的其他目的和特性。
附图简述
图1是一个示意图，表示了一个混合式动力系统，包括一个按照本发明第一实施例的多轴、多层电机。
图2是一个纵向剖视图，表示了一个按照本发明第一实施例的多轴、多层电机。
图3是一个横向剖视图，表示了前视的图2多轴、多层电机的一部分。
图4是一个横向剖视图，表示了后视的图2多轴、多层电机的一部分。
图5是一个纵向剖视图，表示在图1混合式动力系统中一个Ravigneaux行星齿轮链G和一个驱动输出机构D。
图6是一个纵向剖视图，表示了图2多轴、多层电机的定子和电机壳。
图7A和7B是剖视图，表示了图2多轴、多层电机中定子冷却结构的一个分支通道。
图8是一个剖视图，取自图7A所示的线F8-F8，表示冷却剂分配盖91。
图9是一个剖视图，取自图7A所示的线F9-F9，表示冷却剂分配板92。
图10是一个剖视图，取自图7A所示的线F10-F10，表示交替设置的轴向冷却剂通道93和94。
图11是一个剖视图，取自图7A所示的线F11-F11，表示设在转向盖95中的连接区95a。
图12是说明在分配盖91中冷却剂流动的视图。
图13是一个剖视图，表示了本发明第二个实施例的定子冷却结构。
图14是一个横向剖视图，取自图13所示的线F14-F14，表示第二实施例的冷却剂分配盖101。
图15是一个横向剖视图，取自图13所示的线F15-F15，表示第二实施例的冷却剂分配板102。
图16是一个横向剖视图，取自图13所示的线F16-F16，表示交替设置的轴向冷却剂通道103和104。
图17是一个横向剖视图，取自图13所示的线F17-F17，表示设在第二实施例转向盖105中的连接区105a。
图18是一个曲线图，表示了供应到第一和第二实施例多轴、多层电机定子线圈的复合电流。
实现本发明的模式
图1～12表示了本发明的第一实施例。图13～17表示了第二实施例。
图1表示了一个混合式驱动系统或设备，包括一个按照第一实施例的多轴、多层电机M。图1的混合式驱动设备包括一个发动机E、一个多轴、多层电机M、一个Ravigneaux型复合行星齿轮链G，以及一个驱动输出机构D。如图1所示，该系统包括一个电机盖1、一个电机壳2、一个齿轮箱体3和一个前盖4。
发动机E是该例混合式驱动系统中的主动力源。通过一个吸收转动脉动的阻尼系统6和一个多片离合器7，发动机E的发动机输出轴5与Ravigneaux复合行星齿轮链G的第二环形齿轮R2连接。
多轴、多层电机M是该例混合系统中一个次动力源。尽管它的外形像一个单电机装置，但多轴、多层电机M可以起到两个电机/发电机的作用。该例的多轴、多层电机M包括一个定子S、一个被定子S同轴包围的内转子IR、以及一个同轴包围定子S的外转子OR。因此，该例的多轴、多层电机M具有一个同轴的三层结构。定子S固定到电机壳2上，并且设有线圈。内转子IR包括嵌在其中的永久磁铁。外转子OR包括嵌在其中的永久磁铁。
与内转子IR固定的第一电机空心轴8连接到Ravigneaux型复合行星齿轮链G的第一恒星齿轮S1。与外转子OR固定的第二电机轴9连接到Ravigneaux复合行星齿轮链G的第二恒星齿轮S2。
Ravigneaux复合行星齿轮链G是一种行星齿轮系统，控制多轴、多层电机M的两个电机速度，可以以无级方式连续地改变速度比。公共的行星齿轮架C支持第一小齿轮P1和每个与一个第一小齿轮P1啮合的第二小齿轮P2。该例的Ravigneaux复合行星齿轮链G具有以下五个主动转动件：公共齿轮架C；与第一小齿轮P1啮合的第一恒星齿轮S1；与第二小齿轮P2啮合的第二恒星齿轮S2；与第一小齿轮P1啮合的第一环形齿轮R1；以及与第二小齿轮P2啮合的第二环形齿轮R2。一个多片闸10连接在第一环形齿轮R1和齿轮箱体3之间。公共齿轮架C与一个输出齿轮11连接。
驱动输出机构D包括与公共齿轮架C连接的输出齿轮11、一个第一副轴齿轮12、一个第二副轴齿轮13、一个驱动齿轮14、一个差动装置15、以及左、右驱动轴16L和16R。从输出齿轮11，通过第一副轴齿轮12→第二副轴齿轮13→驱动齿轮14→差动装置15传递输出扭矩，再进一步通过左、右驱动轴16L和16R传递到车辆的驱动轮。
在该混合式驱动系统中，第二环形齿轮R2与发动机输出轴5连接；第一恒星齿轮S1与第一电机空心轴8连接；第二恒星齿轮S2与第二电机轴9连接；以及公共齿轮架C与输出齿轮11连接。
图2、3和4表示了具有第一实施例定子冷却结构的多轴、多层电机M。在图2所示电机盖1和电机壳2封闭的电机室17中，设有由内转子IR、定子S和外转子OR组成的多轴、多层电机M。
内转子IR固定到第一电机空心轴8上。在该例中，把内转子IR的圆柱形内表面压配(或热压配合)在第一电机空心轴8的台阶轴端上，由此把内转子IR固定到第一电机空心轴8。十二个内转子磁铁21(永久磁铁)设置成产生希望的磁通量，并且沿轴向嵌入内转子IR的转子基体20中，如图3所示。在该例中，两个磁铁21以V形方式配对，并且极化成相同极性，从而有三个磁极对。
定子S包括一个由定子薄片40叠成的定子片叠合件41；线圈42；冷却剂(分支)通道43；内螺钉44；外螺钉45；以及一个树脂模制区46。定子S前端通过前端板47和定子轴48固定到电机壳2上。
在该例中有十八个线圈42。这些线圈以三个重复的六相线圈形式设置在一个圆上。通过馈电端50、汇流条径向叠片51、馈电连接器52和汇流条轴向叠片53，把图18所示的复合电流从一个变流器(图中未示)供应到六相线圈42。该复合电流由驱动外转子OR的三相交流电流和驱动内转子IR的六相交流电流组成。
外转子OR配合在外转子壳62中，并且用钎焊或胶接固定到外转子壳62上。外转子壳62包括一个固定前连接壳63的前侧，以及一个固定后连接壳64的后侧。第二电机轴9用花键连接到后连接壳64。如图3所示，外转子磁铁(永久磁铁)61被设置成产生磁通量和嵌在转子基体60中。每个外转子磁铁61沿轴向延伸，在两侧具有空心区。在该例中，设有十二个外转子磁铁61。与内转子磁铁21不同，极性逐个改变，形成六个极性对。
如图2所示，前、后轴承80和81把外转子OR支持在电机壳2和电机盖1上。一个轴承82把内转子IR支持在电机壳2上。一个轴承83把定子S支持在外转子OR上。一个轴承84是设在第一空心轴8和第二电机轴9之间的中间轴承。
如图2所示，一个内转子解算器85是检测内转子IR转动位置的装置。一个外转子解算器86是检测外转子OR转动位置的装置。
如图5所示，Ravigneaux行星齿轮链G和驱动输出机构D设在由电机壳2、齿轮箱体3和前盖4封闭的齿轮室30中。
当多片离合器7啮合时，通过吸收转动脉动的飞轮阻尼机构6、传动输出轴31和离合器转筒32，把发动机E的驱动扭矩输入到Ravigneaux行星齿轮链G的第二环形齿轮R2。第一恒星齿轮S1用花键与第一电机空心轴8连接。内转子IR与第一恒星齿轮S1连接，使得根据电机工作点位置把第一扭矩和第一转速的转动从内转子IR输入到第一恒星齿轮S1。第二恒星齿轮S2用花键与第二电机轴9连接。外转子OR与第二恒星齿轮S2连接，使得根据电机工作点位置把第二扭矩和第二转速的转动从外转子OR输入到第二恒星齿轮S2。
多片闸10设在第一环形齿轮R1和齿轮箱体3之间。例如，在起动车辆的工作时闸10被啮合，由闸10阻止第一环形齿轮R1。公共恒星齿轮架C用花键与输出齿轮11连接，输出齿轮可转动地用轴承支持在定子轴48上。
驱动输出机构D包括与输出齿轮11啮合的第一副轴齿轮12、设在第一副轴齿轮12轴段上的第二副轴齿轮13、以及与第二副轴齿轮13啮合的驱动齿轮14。最后减速比由第二副轴齿轮13齿数和驱动齿轮14齿数之比来确定。
前盖4设有一个离合器压力油通道34，用于对多片离合器7的离合器活塞33供应流体压力。前盖4还设有一个闸压力油通道36，用于对多片离合器10的闸活塞35供应流体压力。在前盖4的内侧，离合器活塞33被闸活塞35包围。另外，传动输入轴31设有一个轴向延伸的中心油通道37，通过设在前盖4上的润滑油通道38对它供应润滑油。
定子S具有以下结构。图6表示了多轴、多层电机M的定子S，以及在纵向截面中的电机壳。
定子S由沿一个圆设置的定子块组成。每个定子块包括一个由定子片40沿轴向叠成的定子片叠合件41，以及在叠合件41上缠绕带状铜线形成的线圈42，从而铜线沿轴向来回延伸。
前后支架70和71分别支持设有线圈42的定子片叠合件41的前、后轴向端，使得叠合件41以等间隔设置在绕电机中心轴线的一个圆上。叠合件41沿轴向夹在前、后支架70和71之间。
前、后端板47和49分别位于前、后支架70和71之外。前、后支架70和71沿轴向位于前、后端板47和49之间。定子轴48固定到前端板47上。
内、外螺钉44和45插入前、后端板47和49中，并且用螺母拧紧，这些零件紧固一起形成定子S的骨架结构。
每个确定了一个轴向冷却剂通道的每个定子冷却管道72沿周向位于两个相邻定子片叠合件41之间。每个冷却管道72从由前支架70支持的前管道沿轴向延伸到由后支架71支持的后管道。
把熔融树脂灌注在一个模子中形成树脂模制区46，模子具有适应定子S形状的空腔，在空腔中包括支持定子冷却管道72的骨架结构。电机壳2设有一条冷却剂引入通道74和一条冷却剂排出通道74′。螺钉77把定子S固定到电机壳2上。
定子冷却结构如图7A、7B和8～11所示。定子S沿轴向位于内、外转子IR和OR之间，设有线圈42，缠绕在沿一个圆等间隔设置的定子片叠合件41上，并且设有冷却剂(分支)通道43，以去除线圈42产生的热量。
冷却结构由冷却剂引入通道90、冷却剂分配盖91、冷却剂分配板92、第一冷却剂通道(向外轴向通道)93、第二冷却剂通道(返回轴向通道)94、转向盖95、以及冷却剂排出通道96。
冷却剂引入通道90形成在树脂模制区46中，如图7A所示，并且设置成从外部把冷却剂引入到在定子S一端的冷却剂入口。
冷却剂分配盖91为环形，如图8所示，设有一个周向分隔壁91c，它沿周向延伸，分隔第一和第二(分配和收集)周向通道91a和91b。冷却剂从冷却剂引入通道90引导到第一(分配)周向通道91a的通道开始区91d。
形成径向壁的冷却剂分配板92设有第一(分配)孔92a和第二(收集)孔92b，第一孔沿一个第一圆设置成与第一(分配)周向通道91a连通；第二孔沿稍小于第一圆的第二圆设置成与第二(收集)周向通道91b连通。在该例中，第一和第二孔92a和92b沿周向拉长，如图9所示。
每个第一(向外)轴向通道93形成在定子S的树脂模制区46中，如图10所示。每个第一轴向通道93沿轴向延伸，并且具有与板92上一个第一(分配)孔92a连通的前侧轴向端。
每个第二(返回)轴向通道94形成在定子S的树脂模制区46中，如图10所示。每个第二轴向通道94沿轴向延伸，并且具有与板92上一个第二(分配)孔92b连通的前侧轴向端。
如图11所示，U形转向盖95设有九个下凹的连接区95a，与相互邻近的第一和第二轴向通道93和94的后侧轴向端连接。因此，每个第一轴向通道93与相邻的一个第二轴向通道94连接，形成以U形延伸的单个连续分支通道43。(九个)分支通道43的每一个由沿轴向相互邻近的第一和第二轴向通道93和94以及一个下凹连接区95a所确定。
冷却剂排出通道96设置成从冷却剂分配盖91的第二周向通道91b的端区91e排出冷却剂。从每个轴向第二(返回)通道94，冷却剂流经相应的一个收集孔92b进入第二周向通道91b，并且进一步从第二周向通道91b的端区91e流入排出通道96。
第一和第二轴向通道93和94交替设置，如图10所示，每个第一和第二轴向通道93和94位于沿周向相互邻接的两个相邻线圈42之间。在图10中，有九个第一轴向通道①～⑨和九个第二轴向通道①′～⑨′，九个第一轴向通道①～⑨的每一个与九个第二轴向通道①′～⑨′的唯一一个配对，从而形成九对：第一对①和①′到第九对⑨和⑨′。
在该实施例中，冷却剂分配盖91的周向分隔壁91c为沿周向延伸的圆柱形壁，从而每个第一和第二周向通道91a和91b的截面积从通道一端到另一端保持不变。第一周向通道91a以均匀截面尺寸沿周向延伸，从与引入通道90连接的开始端91d附近的第一通道端到第二通道端，几乎通过了360°。第二周向通道91b以均匀截面尺寸沿周向延伸，从第一通道端到通向排出通道96的第二通道端91e。在该例中，第一周向通道91a在分隔壁91c的径向外侧，第二周向通道91b在分隔壁91c的径向内侧。第二周向通道91b第二端位于靠近第一周向通道91a第一端的位置。
[多轴、多层电机的基本功能]多轴、多层电机M具有由两个转子和一个定子组成的同轴结构，用于产生外转子磁力线和内转子磁力线。因此，线圈42和线圈变流器共同用于内转子IR和外转子OR。对线圈42供应由叠加驱动内转子IR的第一电流和驱动外转子OR的第二电流形成的复合电流，如图18所示，电机控制系统可以独立地控制内外转子IR和OR。多轴、多层电机M在外观上是单个电机，但该多轴、多层电机M可以起到能单独控制的两个电机/发电机作用。与包括一个具有转子和定子的电机以及一个具有转子和定子的发动机的设置相比，由此构成的电机M在尺寸、成本和重量上是有利的。另外，内、外转子公用定子线圈对降低损耗，如铜损耗和开关损耗是有效的。控制复合电流，电机控制系统可以在各种模式下灵活控制多轴、多层电机M，包括电机加发电机模式、电机加电机模式以及发电机加发电机模式。特别是，如在第一实施例中用于一个混合式车辆的动力系统时，可以按照车辆的工作条件最实际和有效地控制多轴、多层电机M。在美国专利6,049,152中公布了这种具有一个公共定子和多个转子的电动机器。美国专利6,049,152对转动电动机器或电机/发电机的说明和附图、以及驱动机器的驱动线路和方法结合这里作为参考。
[多轴、多层电机的定子冷却功能]当把大电流供应到线圈42来驱动多轴、多层电机M时，线圈42和定子片40产生热量。该热量可以损害电机的电效率和机械效率。在多轴、多层电机M中，线圈形式的热发生器在定子S中以转动对称的方式环绕电机中心轴线等角间隔设置。按照本实施例的冷却结构设置成环绕电机中心轴线沿周向提供均匀的冷却效果。
与图7A和7B一起，图12说明了按照第一实施例的定子冷却结构的定子冷却工作。
冷却剂从外部引入，通过设在电机壳2中的引入通道74，进入电机冷却结构。然后，如图7A所示，冷却剂流入如下路径：引入通道90→电机盖91中的周向分配通道91a→在板92中打开的分配孔92a→第一(向外)轴向通道93→在转向盖95中的下凹连接区95a。这样，冷却剂从前侧(图7A的右侧)流到后侧(图7A的左侧)。
如图7B所示，从后侧到前侧，冷却剂在以下路径中流动：在转向盖95中的下凹连接区95a→第二(返回)周向通道94→在板92上打开的收集孔92b→在电机盖91中的周向收集通道91b→排出通道96。冷却剂通过设在电机壳2中的排出通道74′从排出通道96排出到外部。
在附图所示的该例中，第一和第二轴向通道93和94以转动对称方式环绕电机轴线等角间隔交替地设置，如图10最好表示。每个第一和第二轴向通道93和94位于两个相邻定子线圈42之间。在图10例中，每个第一轴向通道93与相邻或靠近第一轴向通道93的第二轴向通道94配对，形成单个连续的冷却剂分支通道。环绕电机轴线沿周向相邻的第一和第二轴向通道93和94的一个相邻对，以及在转向盖95中一个下凹连接区95a，形成了每个分支通道。在图10和11所示例中，第一和第二轴向通道93和94位于在环绕电机轴线的一个公共圆上相同径向位置。
周向延伸的分隔壁91c把周向分配通道91a和周向收集通道91b相互分开，如图8所示。周向通道91a和91b环绕电机轴线从位于第一角度位置的相关第一端到位于第二角度位置的相关第二端并排地沿周向延伸，通过一个稍小于360°的角度。在该例中，周向收集通道91b被周向分配通道91a包围。周向分配通道91a的第一端通过被通道区91d确定的入口或冷却剂引入口，在流体上与引入通道90连接。周向收集通道91b的第二端通过被通道区91e确定的出口或冷却剂排出口，在流体上与排出通道96连接。在图8例中，周向分配通道91a的第二端被一个径向延伸壁封闭，周向收集通道91b的第一端被一个径向延伸壁封闭。
在分配板92中，确定了限定周向分配和周向收集通道91a和91b边界的径向壁，每个分配孔92a从周向分配通道91a沿着中心轴线轴向延伸，形成唯一一个分支通道的上游端。每个收集孔92b形成唯一一个分支通道的下游端，通向周向收集通道91b。在图9例中，分配孔92a环绕中心轴线设置在第一圆上，收集孔92b设置在与第一圆同心并且直径小于第一圆的第二圆上。分配和收集孔92a和92b环绕中心轴线交替设置，如图9所示。每个分支通道的第一和第二轴向通道被一个定子块沿周向分开；仅一个定子块沿周向插在每个分支通道的第一和第二轴向通道之间。
在由此构成的冷却结构中，第一到第九的分支通道在整个流动长度上均匀化。在如图12所示由第一轴向通道①和第二轴向通道①′形成的第一分支通道情形中，从由引入通道90和通道区91d确定的冷却剂引入口到与第一轴向通道①连通的分配孔92a，流体通道的长度是短的，而从与第二轴向通道①′连通的收集孔92b到由排出通道96和通道区91e确定的排出口，流体通道的长度是长的。在如图12所示由第一轴向通道⑨和第二轴向通道⑨′形成的第九分支通道情形中，从由引入通道90和通道区91d确定的冷却剂引入口到与第一轴向通道⑨连通的分配孔92a，流体通道的长度是长的，而从与第二轴向通道⑨′连通的收集孔92b到由排出通道96和通道区91e确定的排出口，流体通道的长度是短的。
这样，周向分配通道91a和周向收集通道91b的总流动长度设定为近似等于一个均匀的长度(稍短于分隔壁91c的周向长度，分隔壁沿周向延伸通过稍小于360°的角度)。所以，冷却剂以均匀的总流动距离在分支通道中流动，可以环绕中心轴线均匀地冷却定子，减少冷却效果中的不均匀性。
另外，可以进一步调整板92中分配孔92a和收集孔92b的尺寸来调整流动阻力，由此使通过各分支通道43的流动速率保持均匀。连接区95a中冷却剂的流动沿轴向向外推压了转向盖95。该推力作为预载作用到支持定子S的轴承83上。
这样，按照第一实施例的冷却结构使所有分支通道的流动条件保持均匀。轴向通道93和94以及定子线圈42沿周向交替设置成紧凑和密集方式，从而有效地冷却线圈。第一实施例的周向分隔壁91c是圆柱形壁，使得每个周向通道91a和91b环绕电机轴线从第一端到第二端截面尺寸均匀，由此使流动阻力均匀。
图13～17表示了按照本发明第二实施例的多轴、多层电机M的定子冷却结构。在第二个实施例中，分配盖中的周向分隔壁是台阶螺旋壁形式。
如图16所示，按照第二实施例的多轴、多层电机M定子S包括多个叠合件(定子块)41，每个设有一个线圈42(多极线圈)，以及用于冷却线圈42产生热量的冷却(分支)通道43，如同第一实施例那样。定子块41环绕电机轴线等角间隔设置。
定子冷却结构包括一个冷却剂引入通道100、一个冷却剂分配盖101、一个冷却剂分配板102、第一(向外)轴向通道103、第二(返回)轴向通道104、一个转向盖105、以及一个冷却剂排出通道106。
冷却剂引入通道100形成在树脂模制区46中，如图13所示，并且设计成从外部把冷却剂引入到在定子冷却结构中的冷却剂入口。
冷却剂分配盖101为环形，包括一个周向分隔壁101c，分隔了周向分配通道101a和周向收集通道101b，如图14所示。冷却剂从冷却剂引入通道100引导到由周向通道101a的开始区101d确定的冷却剂引入口。
如图15所示，冷却剂分配板102设有与周向分配通道101a连通的分配孔102a，以及通向周向收集通道101b的收集孔102b。每个分支冷却通道从一个分配孔102a延伸到靠近分配孔102a的收集孔102b。分配孔102a和收集孔102b环绕电机轴线交替设置，如同第一实施例中那样。每个孔102a和102b沿周向插在两个相邻的径向分隔壁102c之间，如图15所示。径向分隔壁102c等间隔地环绕电机轴线设置，如图15所示。
如图13所示，每个第一(向外)轴向通道103从与一个分配孔102a连通的第一轴向端在树脂模制区46中沿轴向延伸。如图13所示，每个第二(返回)轴向通道104从与一个收集孔102b连通的第一轴向端在树脂模制区46中沿轴向延伸。转向盖105设有下凹连接区105a，每个在流体上连接沿周向相邻的第一和第二轴向通道103和104的第二端。
如图14所示，冷却剂排出通道106从分配盖101的周向收集通道101b下游端101e延伸，从周向收集通道101b的下游端101e排出冷却剂。
每个第一和第二轴向通道103和104位于两个相邻定子线圈42之间，如图16所示。每个第一轴向通道103与相邻或靠近第一轴向通道103的第二轴向通道104配对，形成一个冷却剂分支通道。在图14所示例中，有九对①～①′到⑨～⑨′，如同第一实施例中那样。
冷却剂分配盖101的周向分隔壁101c为螺旋壁形式，逐渐增加离中心的径向距离，环绕电机轴线沿周向延伸，如图14所示。在该例中，螺旋分隔壁101c为台阶形，包括多个周向壁段，如第一到第九壁段W1～W9。所以，周向分配通道101a变窄，使得截面积从与引入通道100连接的第一端向着第二端逐渐减少(该例为台阶式减少)。另一方面，周向收集通道101b变宽，使得周向收集通道101b的截面积从第一端到通向排出通道的第二端逐渐增加(该例为台阶式增加)。在其他方面，第二实施例的冷却结构基本上与第一实施例的冷却结构相同。
按照第二实施例的冷却结构设置成提供沿周向环绕电机中心轴线的均匀冷却效果。图13说明了按照第二实施例定子冷却结构的定子冷却工作。
冷却剂从外部引入，通过在电机壳2中形成的引入通道74，进入定子冷却结构。然后，如图13的右侧所示，冷却剂在如下路径中流动：引入通道100→盖101中的周向分配通道101a→板102中打开的分配孔102a→第一(向外)轴向通道103→转向盖105中的下凹连接区105a。这样，冷却剂从前侧(从图13看为上侧)流到后侧(从图13看为下侧)。
如图13的左侧所示，从后侧到前侧，冷却剂在如下路径中流动：转向盖105中的下凹连接区105a→第二(返回)轴向通道104→板102中打开的收集孔102b→盖101中的周向收集通道101b→排出通道106。从排出通道106，冷却剂通过电机盖2中的排出通道74′排出到外部。
在该冷却结构中，第一和第二轴向通道103和104以旋转对称方式环绕电机轴线等角间隔交替地设置，如图16最好表示。每个第一和第二轴向通道103和104位于两个相邻定子线圈42之间。每个第一轴向通道103与相邻或靠近第一轴向通道103的第二轴向通道104配对，形成一个冷却剂分支通道。环绕电机轴线沿周向相邻的第一和第二轴向通道103和104的一个相邻对，以及在转向盖105中一个下凹连接区105a，形成了每个分支通道。
周向通道101a和101b并排地沿周向延伸，环绕电机轴线通过一个稍小于360°的角度，从位于第一角度位置的相关第一端到位于第二角度位置的相关第二端。周向分配通道101a的第一端通过被开始区101d确定的入口或冷却剂引入口，在流体上与引入通道100连接。周向收集通道101b的第二端通过被结束区101e确定的出口或冷却剂排出口，在流体上与排出通道106连接。
在分配板102中，分配和收集孔102a和102b环绕中心轴线交替设置，如图15所示。每个分支通道的第一和第二通道103和104被一个定子块沿周向分开；仅一个定子块沿周向插在每个分支通道的第一和第二轴向通道103和104之间。
在由此构成的冷却结构中，第一到第九的分支通道在整个流动长度上保持均匀。在如图14所示由第一轴向通道①和第二轴向通道①′形成的第一分支通道情形中，从由引入通道100和通道区101d确定的冷却剂引入口到与第一轴向通道①连通的分配孔102a，流体通道的长度是短的，而从与第二轴向通道①′连通的分配孔102b到由排出通道106和通道区101e确定的排出口，流体通道的长度是长的。在图14所示由第一轴向通道⑨和第二轴向通道⑨′形成的第九分支通道情形中，从由引入通道100和通道区101d确定的冷却剂引入口到与第一轴向通道⑨连通的分配孔102a，流体通道的长度是长的，而从与第二轴向通道⑨′连通的分配孔102b到由排出通道106和通道区101e确定的排出口，流体通道的长度是短的。
这样，周向分配通道101a和周向收集通道101b的总流动长度设定为近似等于一个均匀长度。所以，以均匀的总流动距离在分支通道中冷却剂的流动，可以环绕中心轴线均匀地冷却定子，减少了冷却效果的不均匀性，如同第一实施例那样。
如同第一实施例那样，按照第二实施例的冷却结构使所有分支通道的流动条件保持均匀。轴向通道103和104以及定子线圈42沿周向交替设置成有效冷却线圈的方式。在第二实施例中，周向分隔壁101c是螺旋形壁，使得周向分配通道101a的截面尺寸从上游端到下游端逐渐变小，并且使得周向收集通道101b的截面尺寸从上游端到下游端逐渐变大，从而使这些通道中冷却剂的流速均匀。
在所图示的实施例中，确定分支通道的装置相应于树脂模制区46、定子冷却管道72、以及转向盖95或105中至少一个。确定周向分配和收集通道的装置相应于盖91或101。沿着离开公共引入口方向连续在周向分配通道上设置所有分支通道上游端的装置相应于分配孔92a或102a和板92或102。沿着朝向公共排出口方向连续在周向收集通道上设置所有分支通道下游端的装置相应于收集孔92b或102b和板92或102。
本申请基于先前的日本专利申请号2002-231679。在日本2002年8月8日提出的先前日本专利申请号2002-231679整个内容引入这里作为参考。
虽然以上参照本发明的某些实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例。根据上述说明内容，熟悉该技术的人员会想到上述实施例的修改和变化。在所说明的实施例中，定子冷却结构用于混合式车辆驱动系统中的多轴、多层电机。但是，本发明的冷却结构可以用于其他各种电机。参照以下权利要求来确定本发明的范围。

Claims (10)

1.一种多轴、多层电机包括：
内转子；
包围内转子的外转子；
同轴地设在内、外转子之间的定子组件，该定子组件包括：
多个环绕电机中心轴线等间隔地设置的叠合件，每个叠合件设有线圈；
确定冷却剂引入通道的区域，引入冷却剂来排出线圈产生的热量；
环形的冷却剂分配盖，包括把第一周向冷却剂通道和第二周向冷却剂通道分开的周向分隔壁，第一周向冷却剂通道包括与引入通道连接的入口端，从引入通道接受冷却剂；
冷却剂分配板，设有与第一周向冷却剂通道连通的第一孔，以及与第二周向冷却剂通道连通的第二孔；
多个确定第一轴向冷却剂通道的区域，沿着电机轴线方向，每个区域从与一个第一孔连通的第一轴向端延伸到第二轴向端；
多个确定第二轴向冷却剂通道的区域，沿着电机轴线方向，每个区域从第二轴向端延伸到与一个第二孔连通的第一轴向端；
U形转向盖，设有多个连接区，每个连接区连接了环绕中心轴线沿周向相互邻近的一个第一轴向冷却剂通道和一个第二轴向冷却剂通道的第二端；以及
确定冷却剂排出通道的区域，冷却剂排出通道与第二周向冷却剂通道的出口端连接，并且设置成从第二周向冷却剂通道出口端排出冷却剂。
2.如权利要求1的多轴、多层电机，其中确定第一和第二轴向冷却通道的区域是树脂模制区；每个第一和第二轴向冷却剂通道形成在两个沿周向相互靠近的相邻线圈之间。
3.如权利要求1或2的多轴、多层电机，其中周向分隔壁为分开第一和第二周向冷却剂通道的圆柱形壁，使得第一周向冷却剂通道从靠近入口端的的上游端到下游端，以均匀截面积环绕电机中心轴线沿周向延伸，以及使得第二周向冷却剂通道从上游端到设有出口端的下游端，以均匀截面积环绕电机中心轴线沿周向延伸。
4.如权利要求1或2的多轴、多层电机，其中周向分隔壁为分开第一和第二周向冷却剂通道的螺旋形壁，使得第一周向冷却剂通道截面积从第一周向冷却剂通道靠近入口端的上游端到下游端逐渐减少，以及使得第二周向冷却剂通道截面积从上游端到设有出口端的下游端逐渐增加。
5.如权利要求1的多轴、多层电机，其中第一孔设置在环绕中心轴线的第一圆中；第二孔设置在与第一圆同心的第二圆中；第一和第二孔环绕中心轴线交替设置；一个第一轴向冷却剂通道、一个第二轴向冷却剂通道和一个连接区形成了分支通道；每个分支通道从一个第一孔到一个第二孔延伸；每个分支通道的第一孔和第二孔沿周向相互靠近。
6.一种多轴、多层电机包括：
内转子；
包围着内转子的外转子；以及
同轴地设在内、外转子之间的定子组件，定子组件包括：
多个环绕电机中心轴线设置的定子块，每个定子块包括定子线圈；
确定环绕中心轴线设置的所有分支通道的区域，每个分支通道从上游端延伸到下游端，以冷却定子线圈；以及
确定周向分配通道和周向收集通道的分配区段，周向分配通道从公共引入口把冷却剂送到所有分支通道的上游端，周向收集通道从所有分支通道下游端把冷却剂送到公共排出口，
周向分配通道和周向收集通道环绕中心轴线沿周向延伸，
沿着离开公共引入口的方向，所有分支通道的上游端在周向分配通道上连续设置，以及
沿着朝着公共排出口的方向，所有分支通道的下游端在周向收集通道上连续分布。
7.如权利要求6的多轴、多层电机，其中周分配向通道和周向收集通道从位于第一周向位置的相关第一端到位于第二周向位置的相关第二端并排地延伸；周向分配通道的第一端与公共引入口连通，使得周向分配通道中的冷却剂沿转动方向从第一端向第二端流动；周向收集通道的第二端与公共排出口连接，使得周向收集通道中的冷却剂沿转动方向从第一端向第二端流动。
8.如权利要求6或7的多轴、多层电机，其中分配区段包括周向分隔壁和径向壁，周向分隔壁沿周向延伸和使周向分配通道和周向收集通道相互分开，径向壁设有分配孔和收集孔，每个分配孔从周向分配通道沿中心轴线轴向延伸并且形成唯一一个分支通道的上游端，每个收集孔且形成唯一一个分支通道的下游端并且通向周向收集通道。
9.如权利要求8的多轴、多层电机，其中每个分支通道包括第一轴向冷却剂通道、第二轴向冷却剂通道和连接区，第一轴向冷却剂通道从确定分支通道上游端的第一轴向端到第二轴向端沿轴向延伸，第二轴向冷却剂通道从第二轴向端到确定分支通道下游端的第一轴向端延伸，连接区连接第一和第二轴向冷却剂通道的第二轴向端；其中分配孔设在环绕中心轴线的第一圆中；收集孔设在与第一圆同心的第二圆中；分配和收集孔环绕中心轴线交替设置；其中每个分支通道的第一和第二轴向冷却剂通道被一个定子块沿周向分开；仅一个定子块沿周向插在每个分支通道的第一和第二轴向冷却剂通道之间。
10.一种多轴、多层电机包括：
内转子；
包围内转子的外转子；以及
同轴地设在内、外转子之间的定子组件，定子组件包括：
多个环绕电机中心轴线设置的定子块，每个定子块包括定子线圈；
确定环绕中心轴线设置的所有分支通道的装置，每个分支通道从上游端到下游端延伸，以冷却定子线圈；
确定周向分配通道的装置，从公共引入口把冷却剂送到所有分支通道上游端，以及确定周向收集通道的装置，从所有分支通道的下游端把冷却剂送到公共排出口；
沿着离开公共引入口方向连续在周向分配通道上设置所有分支通道上游端的装置；以及
沿着朝向公共排出口方向连续在周向收集通道上设置所有分支通道下游端的装置。
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