MX2012014209A - Sistema y metodo de enfriamiento para maquina electrica. - Google Patents

Sistema y metodo de enfriamiento para maquina electrica.

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MX2012014209A
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Bradley D Chamberlin
Clemens Burger
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Abstract

Las modalidades de la invención proporcionan un módulo de máquina eléctrica que incluye un alojamiento que define una cavidad de la máquina. En algunas modalidades, una máquina eléctrica puede colocarse dentro de la cavidad de máquina e incluir un cubo de rotor acoplado a laminaciones del rotor. El cubo de rotor puede incluir primer y segundo extremos axiales y las laminaciones de rotor pueden incluir un rebajo. En algunas modalidades, los rebajos pueden alinearse para definir una porción de una pluralidad de canales de refrigerante que pueden estar en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina. En algunas modalidades, el cubo de rotor puede incluir primera y segunda entradas de cubo de rotor en comunicación de fluido al menos con una porción de los canales de refrigerante. La primera y segunda entradas de cubo de rotor pueden ser adyacentes a los extremos axiales del cubo del rotor. En algunas modalidades, los canales de refrigerante que se encuentran en comunicación de fluido con las entradas de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.

Description

SISTEMA Y MÉTODO DE ENFRIAMIENTO PARA MÁQUINA ELÉCTRICA SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama la prioridad para la Solicitud de Patente Provisional Estadounidense No. 61/352,757 presentada el 8 de junio de 2010, los contenidos completos de la cual se incorporan en la presente para referencia .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cuando la topología de la máquina eléctrica utiliza imanes permanentes, debe controlarse la temperatura del imán. Los imanes más fríos pueden conducir a un rendimiento de máquina mejorada. Además, el mantenimiento de imanes a temperaturas más frías puede reducir su riesgo de desmagnetización. Debido a que, en algunas máquinas eléctricas convencionales, los imanes permanentes se colocan en el ensamble de rotor, el enfriamiento de los imanes puede ser difícil. Algunos métodos convencionales de enfriamiento para máquinas eléctricas pueden incluir la circulación de un refrigerante alrededor de una porción de un perímetro exterior de la máquina eléctrica. Debido a que el ensamble de rotor puede colocarse radialmente hacia dentro desde el perímetro exterior de la máquina, la transmisión de la energía térmica producida por el ensamble de rotor al refrigerante puede ser difícil.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Algunas modalidades de la invención proporcionan un módulo de máquina eléctrica que incluye un alojamiento que define una cavidad de máquina. En algunas modalidades, una máquina eléctrica puede colocarse dentro de la cavidad de máquina y puede incluir un cubo de rotor acoplado a las laminaciones del rotor. En algunas modalidades, el cubo de rotor puede incluir primer y segundo extremos axiales opuestos y las laminaciones del rotor pueden incluir al menos un rebajo. En algunas modalidades, los rebajos pueden alinearse sustancialmente para definir al menos una porción de una pluralidad de canales de ref igerante que pueden estar en comunicación de fluido con la cavidad de máquina. En algunas modalidades, el cubo de rotor puede incluir al menos primera y segunda entradas de cubo de rotor en comunicación de fluido al. menos con una. porción de los canales de refrigerante. En algunas modalidades, la primera y segunda entradas de cubo de rotor pueden localizarse adyacente al primer y segundo extremos axiales del cubo del rotor, respectivamente. En algunas modalidades, los .canales de refrigerante en comunicación de fluido con la primera y segunda entradas de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
Algunas modalidades de la invención proporcionan un módulo de máquina eléctrica que incluye un alojamiento que define una cavidad de máquina. En algunas modalidades, una máquina eléctrica puede colocarse dentro de la cavidad de máquina y puede incluir un ensamble de rotor. En algunas modalidades, el ensamble de rotor puede acoplarse operativamente a un árbol de salida, que puede incluir al. menos un canal de refrigerante del árbol de salida, y al menos una salida del refrigerante del árbol de salida en comunicación de fluido con el canal de refrigerante del eje de salida. En algunas modalidades, el ensamble de rotor puede incluir al menos un imán, un primer extremo axial, y un segundo extremo axial. En algunas modalidades, el primer extremo axial puede oponerse sustancialmente al segundo extremo axial. En algunas modalidades, el ensamble de rotor puede incluir una pluralidad de canales de refrigerante que se extienden desde el primer extremo axial al segundo extremo axial, y la pluralidad de canales de refrigerante puede estar en comunicación, de fluido con la cavidad de máquina. En algunas moda 1 idades , al menos un canal de cubo de rotor puede colocarse a través de una porción del ensamble de rotor de manera que el canal de cubo de rotor se encuentra en comunicación de fluido con la salida de refrigerante del árbol de salida y la pluralidad de canales de refrigerante. En algunas modalidades, al menos una primera entrada de cubo de rotor puede colocarse a través de una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al primer extremo axial y al menos una segunda entrada de cubo de rotor puede colocarse a través de una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al segundo extremo axial. En algunas modalidades, la primer entrada. de cubo de rotor puede estar en comunicación de fluido al menos con una porción de la pluralidad, de canales de refrigerante y la segunda entrada de cubo de rotor puede estar en comunicación de fluido al menos con una porción de la pluralidad de canales de refrigerante. En algunas modalidades, la porción de los canales de refrigerante que se encuentran en comunicación de fluido con la primera entrada de cubo de rotor, la porción de los canales de refrigerante que se encuentran en comunicación de fluido con la segunda entrada de cubo de rotor, y la porción de los canales de refrigerante que se encuentran en comunicación de fluido con el canal de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de un módulo de máquina eléctrica de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIGURA 2A y 2B son vistas de l minaciones de rotor de acuerdo con una modalidad de la invención.
La FIGURA 3 es una vista en perspectiva de un ensamble de rotor de acuerdo con una modalidad de la invenció .
La FIGURA 4 es una vista en sección transversal en perspectiva del ensamble de rotor de la FIGURA 3.
La FIGURA 5 es una. vista en sección transversal frontal, del. ensamble de rotor de la FIGURA 3.
La. FIGURA 6 es una. vista en sección transversal, frontal del ensamble de rotor de acuerdo con otra modalidad de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Antes de que cualesquier modalidades de la invención se expliquen en detalle, se entenderá que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y disposición de componentes establecidos en la siguiente descripción o ilustrada en los siguientes dibujos. La. invención es capaz de otras modalidades y de ponerse en práctica o de llevarse a. cabo en diversas maneras. También, se entenderá que la fraseología y terminología utilizada en la presente es para el propósito de descripción y no debe considerarse como limitante. El uso de "que incluye", "que comprende" o "que tiene" y variaciones de las mismas en la presente se entiende que abarca los artículos listados después de estos equivalentes de los mismos así como artículos adicionales. A menos que se especifique o se limite de otra forma, los términos "montado", "conectado", "soportado" y "acoplado" y variaciones de los mismos se utilizan ampliamente y abarcan tanto montajes directos e indirectos, conexiones, soportes y acoplamientos. Además, "conectado" y "acoplado" no se restringen a conexiones físicas o mecánicas o acoplamientos.
La. siguiente discusión se presenta para permitir a una persona con experiencia en la técnica hacer y utilizar modalidades de la invención. Diversas modificaciones a las modalidades ilustradas serán fácilmente aparentes para aquellos con experiencia en la técnica, y los principios genéricos en la presente pueden aplicarse a otras modalidades y aplicaciones sin apartarse de las modalidades de la invención. De este modo, las modalidades de la invención no se pretenden para limitarse a las modalidades mostradas, sino que están de acuerdo con el alcance más amplio consistente con los principios y características descritos en la presente. La siguiente descripción detallada se leerá con referencia a las figuras, en las cuales elementos similares en las diferentes figuras tienen números de referencia similares. Las figuras, las cuales no necesariamente son a escala, representan modalidades seleccionadas y no se pretende para limitar el alcance de las modalidades de la invención. Los técnicos experimentados reconocerán que los ejemplos proporcionados en la presente tienen muchas alternativas útiles que caen dentro del alcance de las modalidades de la invención.
La FIGURA 1 ilustra un módulo 10 de máquina eléctrica de acuerdo con una modalidad de la invención. El módulo 10 puede incluir un alojamiento 12 de módulo que comprende u miembro 14 de manguito, una primera tapa 16 extrema, y una segunda tapa 18 extrema.. Una. máquina. 20 eléctrica puede alojarse dentro de una cavidad 22 de máquina al menos parcialmente definida por el miembro 14 de manguito y las tapas 16, 18 extremas . Por ejemplo, el miembro 14 de manguito y las tapas 16, 18 extremas pueden acoplarse mediante sujetadores convencionales (no mostrados), u otro método de acoplamiento adecuado, para encerrar al menos una porción de la máquina 20 eléctrica dentro de la cavidad 22 de máquina. En algunas modalidades, el alojamiento 12 puede comprender un recipiente sustancialmente cilindrico y una tapa, extrema simple (no mostrada). Además, en algunas modalidades, el aloj miento 12 del módulo, que incluye el miembro 14 de manguito y las tapas 16, 18 extremas, pueden fabricarse de materiales que pueden incluir generalmente propiedades térmicamente conductivas, tales como, pero no limitadas a aluminio u otros metales y materiales capaces de soportar en general temperaturas de operación de la máquina eléctrica. En algunas modalidades, el alojamiento 12 puede fabricarse utilizando métodos diferentes incluyendo fundición, moldeo, extrusión y otros métodos de fabricación similares .
La máquina 20 eléctrica puede incluir un rotor 24, un ensamble 26 de estator, que incluye vueltas 28 extremas del estator, y los cojinetes 30, y pueden disponerse alrededor de un árbol 34 de salida. Como se muestra en la FIGURA 1, el ensamble 26 de estator puede circunscribir sustancialmente el rotor 24. En algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor también puede incluir un cubo 32 de rotor o puede tener un diseño "sin cubo" de diseño (no mostrado) .
En algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede acoplarse operativamente al árbol 34 de salida de modo que los dos elementos pueden en forma sustancial y sincrónica moverse juntos. En algunas modalidades , el árbol 34 de salida puede comprender una pluralidad de ranuras (no mostradas) configuradas y dispuestas pa.ra. acoplar una pluralidad de ranuras 36 sobre el cubo 32 de rotor. En algunas modalidades, el acoplamiento de las acanaladuras puede conducir al menos parcialmente al acoplamiento del ensamble 24 de rotor y el árbol 34 de salida. Por ejemplo, en algunas modalidades, durante la operación de la máquina 20 eléctrica, cuando la salida de las acanaladuras del árbol se acopla con las acanaladuras 36 del cubo de rotor, el par de torsión generado por la máquina 20 eléctrica puede transferirse desde el ensamble 24 de rotor hasta el árbol 34 de salida. En algunas modalidades, el árbol 34 de salida puede acoplarse operativamente a un retén positivo (no mostrado) sobre el cubo 32 de rotor para transferir el par de torsión. En algunas modalidades, el árbol 34 de salida puede acoplarse operativamente al retén positivo sobre el cubo 32 de rotor utilizando un perno (no mostrado) o cualquier otro sujetador convencional. Además, en algunas modalidades, el árbol 34 de salida puede comprender un conjunto de acanaladuras macho configuradas y en otra modalidad, el árbol 34 de salida puede comprender un conjunto de acanaladaras hembra configuradas.
La máquina 20 eléctrica puede ser, sin limitación, un motor eléctrico, tal como un motor eléctrico híbrido, un generador eléctrico, o un alternador de vehículo. En una modalidad, la máquina 20 eléctrica puede ser un motor-eléctrico con Horquilla de Alto Voltaje (HVí-í) o un motor eléctrico de imán permanente interior para aplicaciones de vehículo híbrido.
Los componentes de la máquina 20 eléctrica tales como, pero no limitados a, el rotor 24, el ensamble 26 de estator 26, y las vueltas 28 de extremo de estator pueden generar calor durante la operación de la máquina 20 eléctrica. Estos componentes pueden enfriarse para incrementar el rendimiento y la vida útil de la máquina 20 eléc rica .
Como se muestra en la FIGURA 1, en algunas modalidades, el miembro 14 de manguito puede comprender una camisa 38 de refrigerante. Por ejemplo, en algunas modalidades, el miembro 14 de manguito puede incluir una pared 4.0 interna y una pared 4.2 externa, y la camisa. 38 de refrigerante puede colocarse sustancialmente entre las paredes 40, 42. En algunas modalidades, la camisa 38 de refrigerante puede circunscribir sustancialmente al menos una porción de la máquina 20 eléctrica. Más específicamente, en algunas modalidades, la camisa 38 de refrigerante puede circunscribir sustancialmente al menos una porción de un diámetro exterior del ensamble 26 de estator, que incluye las vueltas 28 de extremo de estator.
Además, en algunas modalidéides , la camisa 38 de refrigerante puede contener un refrigerante que puede comprender fluido de transmisión, etilenglicol , una mezcla de etilenglicol/agua, agua, aceite, aceite de motor, vapor, un gas, u otra sustancia capaz de recibir energía, térmica. producida, por el módulo 10 de la máquina eléctrica. La camisa 38 de refrigerante puede estar en comunicación de fluido con una fuente de refrigerante (no mostrada) que puede presurizar el refrigerante antes de, o a medida que se dispersa en la * camisa 38 de refrigerante, de modo que el refrigerante presurizado puede circular a través de la camisa 38 de refrigerante .
También, en algunas modalidades, la pared 40 interna puede incluir aberturas 44 de refrigerante de modo que la camisa 38 de refrigerante puede estar en comunicación de fluido con la cavidad 22 de la máquina. En algunas modalidades, las aberturas 44 de refrigerante pueden colocarse sustancialmente adyacente a las vueltas 28 de extremo de estator. Por ejemplo, en algunas modalidades, a medida que el refrigerante presurizado circula a través de la camisa 38 de refrigerante, al menos una porción del refrigerante puede salir de la camisa 38 de refrigerante a través de las aberturas 44 de refrigerante e ingresar a la cavidad 22 de máquina. También, en algunas modalidades, el refrigerante puede entrar en contacto con las vueltas 28 de extremo de estator, que puede conducir a al menos un enfriamiento parcial . Después de salir de las aberturas 44 de refrigerante, al menos una porción del refrigerante puede fluir a través de la porción de la cavidad 22 de máquina y puede entrar en contacto con. diversos elementos del módulo 10, las cuales, en algunas modalidades, pueden conducir a al menos un enfriamiento parcial del módulo 10.
Como se muestra en las Figuras 1-2B, en algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede comprender una pluralidad de laminaciones 46 de rotor. En algunas modalidades, las laminaciones 46 de rotor pueden comprender una pluralidad de estructuras generalmente en forma anular, configuradas y dispuestas para acoplar al menos una porción del cubo 32 de rotor. En algunas modalidades, las laminaciones 46 de rotor pueden comprender otras configuraciones que son capaces de acoplar el cubo 32 de rotor (por ejemplo, de modo que las configurac.ion.es de los dos elementos son sustancialmente similares). En algunas modalidades, cada una. de las laminaciones de rotor puede comprender un diámetro 48 interno y un diámetro 50 externo y pueden acoplarse juntos para formar al menos una porción del ensamble 24 de rotor.
En algunas modalidades, como se muestra en las Figuras 2A y 2B, las laminaciones 46 de rotor pueden comprender elementos múltiples. En algunas modalidades, al menos una porción de las laminaciones 46 puede incluir una pluralidad de aberturas 52 que se configuran y disponen para soportar al menos una porción de una pluralidad de imanes 54. Por ejemplo, en algunas modalidades, después de ensamblar las laminaciones 46, las aberturas 52 pueden alinearse sustancialmente en una dirección, generalmente axial de modo que los imanes 54 pueden colocarse dentro del ensamble 24 de rotor en una dirección sustancialmente axial. Además, en algunas modalidades, los imanes 54 pueden disponerse dentro del ensamble de rotor de modo que al menos una porción de los imanes no se alinean sustancialmente en forma axial. Por ejemplo, en algunas modalidades, los imanes 54 pueden colocarse de modo que algunos de los imanes 54 se colocan aproximadamente a dos grados separados (por ejemplo, oblicuos) .
Adicionalmente, en algunas modalidades, al menos una porción de las laminaciones 46 pueden comprender al menos un rebajo 56, como se muestra en la FIGURA. 2B. En. algunas modalidades, algunas de las laminaciones 46 pueden, comprender una pluralidad de rebajos 56. En algunas modalidades, los rebajos 56 pueden formarse durante la fabricación de la laminación 46 de rotor (por ejemplo, estampación, moldeo, fundición, etc.) y en otras modalidades, los rebajos 56 se pueden mecanizar en las laminaciones 46 después de la fabricación para adaptarse a los requerimientos del usuario final y/o del fabricante. Haciendo referencia a la FIGURA 2'B, en algunas modalidades, los rebajos 56 se pueden colocar a lo largo del diámetro 48 interno de las laminaciones 46. Por ejemplo, en algunas modalidades, los rebajos pueden disponerse en un patrón sustancialmente regular a lo largo de la circunferencia del diámetro 48 interno. En otras modalidades, los rebajos 56 pueden disponerse en intervalos sustancialmente irregulares.
Adicionalmente, en algunas modalidades, al menos una porción de las laminaciones 46 del ensamble 24 de rotor pueden comprender cada una rebajos 56 en posiciones sustancialmente similares de modo que después del montaje, los rebajos 56 se pueden alinear sustancialmente para formar al menos una porción de al menos un canal 58 de refrigerante, como se muestra en las Figuras 4-6. En algunas modalidades, que comprenden las laminaciones 46 que incluye una pluralidad de rebajos 56, más de un canal 58 de refrigerante puede formarse. Por ejemplo, en algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede ensamblarse sustancialmente de modo que el diámetro 48 interno de las laminaciones 46 es inmediatamente adyacente a un diámetro 60 externo del cubo 32 de rotor. Como resultado, en algunas modalidades, los canales 58 de refrigerante pueden definirse sustancialmente por los rebajos 56 y el diámetro 60 externo del cubo 32 de rotor. En algunas modalidades, el cubo 32 de rotor puede comprender los rebajos 56 en una manera similar a las laminaciones 46 de rotor (por ejemplo, formado sustancialmente integral con el cubo 32 de rotor, maquinado en el diámetro 60 externo del cubo 32 de rotor, etc.) Además, en algunas modalidades, después del ensamble 24 de rotor, los rebajos 56 pueden configurarse y disponerse de modo que los canales 58 de refrigerante pueden estar en comunicación de fluido con la cavidad 22 de máquina. Como se describe en más detalle en lo siguiente, en algunas modalidades, los canales 58 de refrigerante pueden configurarse y disponerse para guiar el refrigerante a través del ensamble 24 de rotor y en la cavidad 22 de la máquina para auxiliar en la refrigeración de algunos elementos del ensamble 24 de rotor, que incluye los imanes 54. Además, en algunas modalidades, los canales 58 ele refrigerante puede ser sustancialmente lineales y en otras modalidades, el cubo 32 de rotor y/o las laminaciones 46 pueden configurarse y disponerse de modo que al menos una. porción de los canales 58 de refrigeran e so sustancialmente no lineales (es decir, oblicuos, helicoidales, curvados, etc.).
En algunas modalidades, además de la camisa 38 de refrigerante y las aberturas 44 de refrigerante, el refrigerante puede dispersarse de un punto general y radialmente central con respecto al módulo 10 de máquina eléctrica. En algunas modalidades, la fuente de refrigerante (no mostrada) puede localizarse ya sea interna o adyacente a un árbol 34 de salida de modo que el refrigerante puede fluir ya sea dentro de, o adyacente al árbol 34 de salida. Por ejemplo, en algunas modalidades, el árbol 34 de salida puede incluir al menos un canal. 62 de árbol de salida y al menos una salida. 64 de refrigerante de árbol de salida de modo que el refrigerante puede salir del canal 62 de eje de salida a través de la salida 64 de refrigerante de árbol de salida. En algunas modalidades, la salida 62 de refrigerante de árbol de salida puede comprender una pluralidad de salidas 64 de refrigerante de árbol de salida. También, en algunas modalidades, la salida 64 de refrigerante de árbol de salida puede colocarse a lo largo de la longitud axial del árbol 34 de salida de modo que el refrigerante puede dispersarse a diferentes áreas del módulo 10, incluyendo los cojinetes 30.
Como se muestra en las Figuras 4 y 6, algunas modalidades de la invención pueden incluir al menos un canal 66 de cubo de rotor. Aunque, en algunas modalidades, el cubo 32 de rotor puede incluir una. pluralidad de canales 66 de cubo de rotor. Por ejemplo, en algunas modalidades, los canales 66 de cubo de rotor pueden colocarse dentro del cubo 32 de rotor y pueden ser generalmente perpendiculares a un eje horizontal del árbol 34 de salida. Por ejemplo, en algunas modalidades, el canal 66 de cubo de rotor puede comprender un pasaje que puede extenderse desde el diámetro 60 externo del cubo 32 de rotor hasta un diámetro 68 interno del cubo 32 de rotor, aunque el canal 66 de cubo de rotor no necesitan extenderse en la longitud radial completa del cubo 32 de rotor. Además, en algunas modalidades, los canales 66 de cubo de rotor pueden estar en comunicación de fluido al menos con una porción de la salida 64 de refrigerante de árbol de salida. En algunas modalidades, la fuerza centrífuga creada por el movimiento del ensamble 24 de rotor operante pueden provocar que al menos parte del refrigerante fluya desde la salida 64 del refrigerante del eje de salida radialmente hacia fuera a través de al menos una porción de los canales 66 del cubo de rotor.
En algunas modalidades, al menos una porción de los canales 66 de cubo de rotor pueden estar en comunicación de fluido al menos con una porción de los canales 58 de refrigerante. Por ejemplo, como se muestra por las flechas en la FIGURA 6, en algunas modalidades, al menos parcialmente, debido a la fuerza centrífuga, el refrigerante puede fluir radialíñente hacia fuera a través de los canales 66 de cubo de rotor y puede ingresar al menos una porción de los 58 canales de refrigerante. En algunas modalidades, después de ingresar los canales 58 de refrigerante, al menos una porción del refrigerante puede fluir en una de, o ambas de las direcciones axiales de los canales 58 de refrigerante, como se muestra en la FIGURA 6. Por ejemplo, en algunas modalidades, también se ingresan al menos una porción de los canales 58 de refrigerante, el refrigerante puede fluir en la dirección de ambos extremos axiales del ensamble 24 de rotor y entonces pueden ingresar a la cavidad 22 de la máquina. En algunas modalidades, al menos uno de los extremos axiales de una porción de los canales 58 de refrigerante puede sellarse susta craímente de modo que el refricjerante fluye hacia la cavidad 22 de máquina a través de solamente un extremo axial de los canales 58 de refrigerante. En algunas modalidades, un anillo 70 extremo puede acoplarse en al menos una de, o tanto una de, o ambas caras axiales del ensamble 24 de rotor. En algunas modalidades, el anillo 70 extremo puede funcionar al menos parcialmente para. guiar, empujar y/o dirigir el refrigerante hacia otros elementos del módulo 10, tal como las vueltas 28 de extremo de estator. En algunas modalidades, el anillo 70 extremo puede comprender un anillo de equilibrio, un anillo agitador, una guia de refrigerante, u otra estructura similar.
Además, en algunas modalidades, después de ingresar a la cavidad 22 de máquina, el refrigerante puede circular a través de las porciones de la cavidad 22 de máquina en donde puede entrar en contacto con diferentes elementos del módulo 10 para recibir al menos una porción de la energía térmica producida, que puede ayudar en el enfriamiento. Adicionalmente , en algunas modalidades, mientras que fluye a través de los canales 58 de refrigerante, el refrigerante puede recibir al menos una porción de la energía térmica producida por los imanes 54 y otros elementos del ensamble 24 de rotor, que pueden conducir al enfriamiento de al menos una porción del. ensamble 24 de rotor. Por ejemplo, en algunas modalidades, cuando la temperatura alrededor de los imanes 54 se encuentra al menos parcialmente reducida, la máquina 20 eléctrica puede operar en niveles más altos de rendimiento. Además, al extraer el calor de los imanes 54, la propensión de desmagnetización de los imanes 54 es al menos parcialmente reducida .
En algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor, que incluye canales 58 de refrigerante puede comprender diferentes configuraciones. En algunas modalidades, al menos una porción de los canales 58 de refrigerante pueden conectarse en forma fluida a la cavidad 22 de máquina mediante al menos una entrada 72 de cubo de rotor. A modo de ejemplo solamente, en algunas modalidades, como se muestra en las Figuras 4 y 5, la entrada 72 de cubo de rotor puede colocarse a través de una porción del cubo 32 de rotor de modo que al menos una porción del refrigerante en la cavidad 22 de máquina que se encuentra próxima al cubo 32 de rotor puede ingresar a al menos una porción de los canales 58 de refrigerante mediante las entradas 72 de cubo de rotor.
En algunas modalidades, las entradas 72 de cubo de rotor pueden colocarse cerca de los bordes axiales del cubo 32 de rotor, como se muestra en las Figuras 4 y 5. Además, en algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede configurarse y disponerse de modo que las porciones del refrigerante pueden fluir en sustancialmente ambas direcciones axiales. Por ejemplo, en algunas modalidades, el cubo 32 de rotor puede comprender una pluralidad de entradas 72 de cubo de rotor adyacentes a los lados axiales del cubo 32 de rotor. En algunas modalidades, las entradas 72 de cubo de rotor sobre los lados axiales pueden desplazarse de modo que al menos una porción de las entradas 72 de cubo de rotor se encuentran en comunicación fluida con solamente un canal 58 de refrigerante (por ejemplo, una entrada 72 de cubo de rotor por el canal 58 de refrigerante. Adicionalmente, en algunas modalidades, al menos una porción de los canales 58 de refrigerante pueden ser sustancialmente unidireccionales. Por ejemplo, en algunas modalidades, al menos un extremo axial de al menos una porción, de los canales 58 de refrigerante pueden sellarse sustancialmente de modo que cualquier refric/erante que ingresa en el canal 58 de refrigerante podría solamente fluir fuera del canal 58 en el extremo axial opuesto al extremo sellado. A modo de ejemplo, en algunas modalidades, la laminación 46 extrema puede configurarse de manera diferente de modo que el canal 58 de refrigerante no se extienda a través de esa laminación 46. En otras modalidades, el anillo 70 de equilibrio sobre el extremo sustancialmente cerrado puede extenderse una distancia radial para sellar sustancialmente el canal 58 de refrigerante, como se muestra en la FIGURA 5.
Como resultado, en algunas modalidades, el ref igerante puede circular en al. menos dos diferentes direcciones axiales. Por ejemplo, en algunas modalidades, una primera porción del refrigerante puede ingresar al menos una entrada 72 de cubo de rotor sobre un primer lado axial (por ejemplo, ya sea el lado izquierdo o el lado derecho del cubo 32 de rotor) adyacente a donde el canal 58 de refrigerante se sella. Como resultado, en algunas modalidades, debido al menos en parte a la fuerza centrífuga, el refrigerante puede circular a través del canal 58 de refrigerante hacia un segundo lado del cubo 32 de rotor (es decir, el lado opuesto del cubo 32 de rotor) , y después ingresar a la cavidad 22 de máquina, como se muestra por las flechas en la FIGURA 5. Además, en algunas modalidades, otra, porción del refrigerante puede ingresar al menos una entrada 72 cubo de rotor sobre el segundo lado axial, el cual se encuentran en comunicación de fluido al menos con un canal 58 de refrigerante diferente adyacente a donde el canal 58 de refrigerante está sellado. Como resultado, en algunas modalidades, debido al menos en parte a la fuerza centrífuga, el refrigerante puede circular a través del canal 58 de refrigerante hacia el primer lado del cubo 32 de rotor y después ingresar a la cavidad 22 de máquina, como se muestra por las flechas en la Figura 5. Por consiguiente, en algunas modalidades, al menos una porción del refrigerante puede fluir a través de los diferentes canales 58 de refrigerante en direcciones sustancialmente opuestas. En algunas modal.ida.des , este flujo bidireccional puede incrementar al menos parcialmente la transferencia de energía térmica desde los imanes 54 y otras porciones del ensamble 24 de rotor. Al pasar el refrigerante en ambas direcciones, la temperatura media del imán promedio en cada extremo del ensamble 24 de rotor puede mantenerse en un nivel generalmente comparable.
En algunas modalidades, el cubo 32 del rotor y/o el ensamble 24 de rotor pueden configurarse y disponerse para permitir y/o mejorar el flujo de refrigerante a través de las entradas 72 de cubo de rotor. Por ejemplo, en algunas modalidades, una pestaña 74 anular puede colocarse sus tancialmente en, o adyacente a. los bordes axiales del. cubo 32 de rotor. En algunas modalidades, la pestaña. 74 puede maquinarse en el cubo 32 de rotor y en otras modalidades de la pestaña 74 que puede acoplarse al cubo 32 de rotor, o el cubo 32 de rotor puede formarse de modo que la pestaña 74 es sustancialmente integral con el cubo 32 de rotor.
En algunas modalidades, la pestaña 74 puede configurarse y disponerse para guiar el refrigerante hacia la entrada 72 de cubo de rotor. Por ejemplo, en algunas modalidades, una porción del refrigerante exi la 'cavidad 22 de máquina que se origina a partir de las 44 aberturas de refrigerante, los canales 58 de refrigerante, y/o cualquier otra fuente, pueden forzarse a fluir a. lo largo de una. superficie interior del cubo 32 de rotor, debido a. la fuerza centrífuga. Como resultado, al menos una porción del refrigerante puede fluir a través de las entradas 72 de cubo de rotor, como se menciona previamente. Sin embargo, en algunas modalidades, la pestaña 74 puede retener al menos una porción del refrigerante restante que no fluye fácilmente a través de las entradas 72 de cubo de rotor de modo que más refrigerante puede dirigirse a través de las entradas 72 de cubo de rotor 72 en relación con las modalidades que funcionan sin la pestaña 74.
También, en algunas modalidades, el cubo 32 de rotor y/o el ensamble 24 de rotor puede comprender otras configuraciones en la entrada del refrigerante a al .menos parcialmente mejorar en las entradas 72 de cubo de rotor. En algunas modalidades, al menos una porción de cubo 32 de rotor inmediatamente adyacente a la entrada 72 de cubo de rotor puede configurarse y disponerse para guiar, impulsar y/o dirigir el refrigerante a través de la entrada del cubo de rotor 72 y en los 58 canales de refrigerante. Por ejemplo, en algunas modalidades, una porción del cubo 32 de rotor inmediatamente adyacente a la entrada 72 de cubo de rotor puede comprender una configuración sustancialmente ahusada, angulada, y, o en forma de embudo de modo que una combinación de fuerzas centrífugas y la configuración puede, al menos parcialmente dirigir al. refrigerante hacia los canales 58 de refrigerante mediante las entradas 72 de cubo de rotor. Adicionalmente , en algunas modalidades, una porción del cubo 32 de rotor adyacente a las entradas 72 de cubo de rotor puede comprender estructuras, tales como, pero no limitadas a muescas, ranuras, guías, etc. que se configuran y disponen para dirigir al refrigerante hacia las entradas 72 de cubo de rotor. Por ejemplo, en algunas modalidades, una región del cubo 32 de rotor puede comprender al menos una muesca alimentadora (no mostrada) que puede recibir el refrigerante y, en combinación con la fuerza centrifuga debido al movimiento del cubo 32 de rotor, dirige el refrigerante hacia las entradas 72 de cubo de rotor.
En algunas modalidades, diferentes con.ficjuracion.es de enfriamiento del ensamble 24 de rotor pueden emplearse en imanes 54 al menos parcialmente optimizados y enfriamiento del ensamble 24 de rotor. A modo de ejemplo solamente, en algunas modalidades, el refrigerante puede ingresar al ensamble 24 de rotor mediante múltiples rutas. Por ejemplo, en algunas modalidades, un módulo 10 de máquina eléctrica, puede incluir la trayectoria de flujo del refrigerante que se origina con el canal 62 de refrigerante de árbol de salida y de salida 64 y que fluye a través del canal 66 de cubo de rotor antes de ingresar al canal 58 de refrigerante. Adicionalmente, en algunas modalidades, el mismo módulo 10 puede también comprender las entradas "72 de cubo de rotor y los canales de refrigerante sus tancialíñen e unidireccionales 58 previamente mencionados. Como resultado, en algunas modalidades, un módulo 10 simple puede comprender refrigerante que fluye a través del ensamble 24 de rotor en ambas direcciones a través de canales 58 de refrigerante en comunicación de fluido con el canal 66 de cubo de rotor y en dos diferentes direcciones axiales a través de los canales 58 de refrigerante en comunicación de fluido con las entradas 72 de cubo de rotor en forma adyacente a los bordes axiales del cubo 32 de rotor.
Además, en algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede comprender canales 58 de refrigerante múltiples, que incluye las configuraciones previamente mencionadas. A modo de ejemplo solamente, y no a modo de limitar el alcance de la descripción, en algunas modalidades, el ensamble 24 de rotor puede comprender canales 58 de refrigerante en comunicación de fluido con los canales 66 de cubo de rotor en varios puntos alrededor de la circunferencia del cubo 32 de rotor (por ejemplo, 0 grados, 90 grados, 180 grados, 270 grados, etc.) y los canales 58 de refrigerante en comunicación de fluido con las entradas 74 de cubo de rotor en intervalos regulares o irregulares entre los otros canales 58 de refrigerante. Como resultado, en algunas modalidades, el refrigerante puede fluir a través de los canales 58 de refrigeran e múltiples en direcciones axiales para mejorar el enfriamiento del ensamble 24 de rotor, incluyendo el enfriamiento de los imanes 54.
Como se apreciará por aquellos con experiencia en la técnica, que aunque la invención se ha descrito en lo anterior junto con las modalidades y ejemplos particulares, la invención no es necesariamente tan limitada, y otras numerosas modalidades, ejemplos, usos, modificaciones y desviaciones de las modalidades, ejemplos y usos se pretenden para abarcarse por las reivindicaciones anexas al mismo. La descripción completa de cada patente y publicación citada en la presente se incorpora para referencia, como si cada una de tal patente o publicación puedan incorporarse individualmente para referencia en la presente. Diversas características y ventajas de la invención se establecen en las siguientes reivindicaciones .

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de máquina eléctrica que comprende: un alojamiento que define al menos parcialmente una cavidad de máquina; y una máquina eléctrica colocada sus ancialmente dentro de la cavidad de la máquina y encerrada al menos parcialmente por el alojamiento, la máquina eléctrica, que incluye un ensamble de rotor que incluye un cubo de rotor-acoplado a una pluralidad de laminaciones del rotor, el cubo de rotor que incluye un primer extremo axial y un segundo extremo axial , el primer extremo axial sus ancialmente opuesto al segundo extremo axial, al menos una porción de las laminaciones de rotor que comprenden al menos una abertura de modo que cuando la pluralidad de laminaciones de rotor se acoplan al cubo de rotor, las aberturas de las laminaciones de rotor se configuran y se disponen para soportar al menos un imán, el ensamble de rotor que comprende una. pluralidad de canales de refrigerante acoplados de manera fluida con la cavidad de máquina, al menos una primera entrada de cubo de rotor dispuesta en una porción del cubo de rotor sus ancialmente adyacente al primer extremo axial, y al menos una segunda entrada de cubo de rotor dispuesta en una porción del cubo de rotor sustancialmente adyacente al segundo extremo axial, la primera entrada de cubo de rotor fluidamente acoplada al menos con uno de la pluralidad de canales de refrigerante y la segunda entrada de cubo de rotor fluidamente acoplada al menos con uno de la pluralidad de canales de refrigerante, y en donde por menos un canal de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplado con la primera entrada del cubo de rotor y por lo menos un canal de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplado con la segunda entrada de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
2. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1 y que además comprende al menos un anillo extremo acoplado a uno del primer extremo axial y el segundo extremo axial del ensamble de rotor.
3. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 2, en donde al menos un anillo de equilibrio se configura y se dispone para guiar un refrigerante hacia la cavidad de la máquina desde la pluralidad de canales de refrigerante .
4. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde al menos un canal de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplado con la primera entrada de cubo de rotor se sella sustancialmente, en forma inmediata adyacente al primer extremo axial de modo que el canal de re rigerante se encuentra fluidamente acoplado con la cavidad de la máquina solamente en el segundo extremo a ial .
5. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 4, en donde al menos un canal de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplado con la segunda entrada de cubo de rotor se sella sustancialmente en forma inmediata adyacente al segundo extremo axial de modo que el canal de refrigerante se encuentra fluidamente acoplado con la cavidad de máquina solamente en el primer extremo.
6. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1, y que además comprende una camisa de refrigerante colocada dentro del alojamiento y una pluralidad de aberturas de refrigerante colocadas a través de una porción del alojamiento de modo que la camisa de refrigerante se encuentran en comunicación de fluido con la cavidad de máquina .
7. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde el ensamble de rotor comprende una primera pestaña colocada sustancialmente adyacente al primer extremo axial y una segunda pestaña colocada sustancialmente adyacente al segundo extremo axial, en donde la primera-pestaña y la segunda pestaña se configuran y disponen para guiar al menos una porción del refrigerante hacia la primera y segunda entradas de rotor de cubo, respectivamente.
8. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la máquina eléctrica además comprende un ensamble de estator que circunscribe sustancialmente al menos una porción del ensamble de rotor.
9. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 1 y que además comprende una pluralidad de las primeras entradas de cubo de rotor colocadas sustancialmente adyacentes al primer extremo axial y cada uno de la pluralidad de la. pri mera entrada de cubo de rotor fluidamente acoplada al menos con uno de la pluralidad de canales de refrigerante, y un pluralidad de segundas entradas de cubo de rotor colocadas sustancialmente adyacentes al segundo extremo axial y cada uno de la pluralidad de segundas entradas de cubo de rotor se encuentran fliidamente acopladas al menos con uno de la pluralidad de canales de refrigerante.
10. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 9, en donde los canales de refrigerante fluidamente acoplados con la pluralidad de las primeras entradas de cubo de rotor se encuentran fluidamente acopladas con la. cavidad de la. máquina, solamente en el segundo extremo axial y los canales de refrigerante fluidamente acoplados con una pluralidad de las segundas entradas de cubo de rotor se encuentran fluidamente acopladas con la cavidad de la máquina solamente en el primer extremo axial .
11. Un módulo de máquina eléctrica que comprende: un alojamiento que define al menos parcialmente una cavidad de la máquina; y una máquina eléctrica colocada sus ancialmente dentro de la cavidad de máquina y al menos parcialmente encerrada por el alojamiento, la máquina eléctrica que incluye un ensamble de rotor, incluyendo un cubo de rotor, el ensamble de rotor operativamente acoplado a un árbol de salida, el árbol de salida que incluye al menos un canal de refrigerante del árbol de salida, y al menos una salida del refrigerante del árbol de salida en comunicación de fluido con el canal del refrigerante del árbol de salida, el ensamble de rotor que incluye al menos un imán, un primer extremo axial, y un segundo extremo axial, el primer extremo axial sustancialmente opuestos del segundo extremo axial, el ensamble de rotor que incluye una pluralidad de canales de refrigerante que se extienden desde el primer extremo axial hasta el segundo extremo axial, la pluralidad de canales de refrigerante en comunicación de fluido con la cavidad, de 1.a máquina, al menos un canal de cubo de rotor colocado a. través de una porción del ensamble de rotor, al menos un canal de cubo de rotor fluidamente acopla al menos una salida de refrigerante del árbol de salida en al menos una porción de la pluralidad de canales de refrigerante, al menos una primera entrada de cubo de rotor dispuesta en una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al primer extremo axial, y al menos una segunda entrada de cubo de rotor dispuesta en una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al segundo extremo axial, la primera entrada de cubo de rotor se encuentra fluidamente acoplada al menos con una porción de la pluralidad de canales de refrigerante y la segunda entrada cubo de rotor se encuentra, fluidamente acoplada al menos con una porción de la pluralidad de canales de refrigerante, y en donde la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con la primera entrada de cubo rotor, la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplada con la segunda entrada de cubo de rotor, y la porción de la pluralidad ele canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados al menos con un canal de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
12. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 11 y que además comprende al menos un anillo de equilibrio acoplado en al menos uno del primer extremo axial y el segundo extremo axial del ensamble de rotor.
13. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 12, en donde al menos un anillo de equilibrio se configura y se dispone para guiar un refrigerante hacia la cavidad de máquina desde la pluralidad de canales de refrigeran e .
14. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 11, en donde la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con la primera entrada de cubo de rotor se sella sustancialmente en forma inmediata adyacente al primer extremo axial de modo que la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con la cavidad de máquina solamente en el segundo extremo axial.
15. La máquina eléctrica de la reivindicación 14, en donde la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con la segunda entrada de cubo de rotor se sella sustancialmente de forma inmediata adyacente al segundo extremo axial de modo que el canal de refrigerante se encuentra fluidamente acoplado con la cavidad de máquina solamente en el primer extremo axial .
16. La máquina eléctrica de la reivindicación 11 y que además comprende una camisa refrigerante colocada dentro del alojamiento y una pluralidad de aberturas de refrigerante colocadas a través de una porción del alojamiento de modo que la camisa de refrigerante se encuentra en comunicación de fluido con la cavidad de máquina.
17. El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 11, en donde el ensamble de rotor comprende una primera pestaña colocada sustancialmente adyacente al primer extremo axial y una segunda pestaña colocada sustancialmente adyacente al segundo extremo axial, en donde la primera pestaña y la segunda pestaña se configuran y disponen para, guiar al menos una porción del refrigerante a través de la primera y segunda entradas de cubo de rotor, respectivamente .
18. El módulo de máquina eléctrica de la reivindicación 11 y que además comprende una pluralidad de canales de cubo de rotor fluidamente acoplando una pluralidad de salidas de refrigerante del árbol de salida y una porción de la pluralidad de canales de refrigerante.
19. Un método para enfriar un módulo de máquina eléctrica, el método comprende: proporcionar un alojamiento que define al menos parcialmente una cavidad de máquina; colocar una máquina eléctrica sustancialmente dentro de la cavidad de máquina y, al menos parcialmente encerrada por el alo amiento, la máquina eléctrica que incluye un ensamble de rotor, incluyendo un cubo de rotor, al menos un imán, un primer extremo axial, y un segundo extremo axial, y el primer extremo axial sustancialmente opuestos del segundo extremo axial; acoplar operativamente el ensamble de rotor a un árbol de salida, el árbol de salida incluyendo al menos un canal de refrigerante de árbol de salida y al menos una salida del refrigerante de árbol de salida en comunicación de fluido con el canal de refrigerante de árbol de salida; colocar una pluralidad de canales de refrigerante dentro del ensamble de rotor de modo que la pluralidad de canales de refrigerante se extienden desde el primer extremo axial hasta, el segundo extremo axial, la pluralidad de canales de refrigerante se encuentran fluidamente acoplados con la cavidad de la máquina; colocar al menos un canal de cubo de rotor a través de una porción del ensamble de rotor, en al menos un canal de cubo de rotor se encuentra flaidamente acoplado con la al menos una salida de refrigerante del árbol de salida y al menos una porción de la pluralidad de canales de refrigerante ; disponer al menos una primera entrada de cubo de rotor en una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al. primer extremo axial; y disponer al menos una segunda entrada de cubo de rotor en una porción del ensamble de rotor sustancialmente adyacente al segundo extremo axial, la primera entrada de cubo de rotor se encuentra fluidamente acoplada al menos con una porción de una pluralidad, de canales de refrigerante y la segunda entrada de cubo de rotor se encuentra fluidamente acoplada al menos con una porción de la pluralidad de canales de refrigerante, y en donde la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentra fluidamente acoplado con la primera entrada de cubo de rotor, la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se acopla fluidamente con la segunda entrada de cubo de rotor, y la porción de la pluralidad de canales de refrigerante que se encuentra previamente acoplado al menos con un canal de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
20. El método de la reivindicación 19 y que además comprende sustancialmente sellar al menos parte de la porción de los canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con las primeras entradas de cubo de rotor adyacentes al primer extremo axial, y sellar sustancialmente al menos parte de la porción de los canales de refrigerante que se encuentran fluidamente acoplados con las segundas entradas de cubo de rotor adyacentes al segundo extremo axial . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la invención proporcionan un módulo de máquina eléctrica que incluye un alojamiento que define una cavidad de la máquina. En algunas modalidades, una máquina eléctrica puede colocarse dentro de la cavidad de máquina e incluir un cubo de rotor acoplado a laminaciones del rotor. El cubo de rotor puede incluir primer y segundo extremos axiales y las laminaciones de rotor pueden incluir un rebajo. En algunas modalidades, los rebajos pueden alinearse para definir una porción de una pluralidad de canales de refrigerante que pueden estar en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina. En algunas modalidades, el cubo de rotor puede incluir primera y segunda entradas de cubo de rotor en comunicación de fluido al menos con una porción de los canales de refrigerante. La primera y segunda entradas de cubo de rotor pueden ser adyacentes a los extremos axiales del cubo del rotor. En algunas modalidades, los canales de refrigerante que se encuentran en comunicación de fluido con las entradas de cubo de rotor no son los mismos canales de refrigerante.
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