MX2012014211A - Sistema de refrigeracion de maquinas electricas y metodo. - Google Patents

Abstract

Las modalidades de la invención proveen un módulo de máquina eléctrica y un método para refrigerar una máquina eléctrica. El módulo de máquina eléctrica incluye la máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas de estator y un alojamiento que encierra la máquina eléctrica. Una pared interna del alojamiento define una cavidad de máquina. El módulo de máquina eléctrica también incluye una cubierta acoplada al alojamiento y extendiéndose radialmente hacia adentro en la cavidad de la máquina. La cubierta y las curvas extremas del estator definen una cavidad de estator que está en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina.

Description

SISTEMA. DE REFRIGERACIÓN DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y MÉTODO ANTECEDENTES Los vehículos híbridos ofrecen una oportunidad para que los conductores de vehículos participen en comportamiento consciente del medio ambiente a causa de la economía de los híbridos de combustible y emisiones reducidas. Los vehículos híbridos combinan motores de combustión interna tradicionales con una transmisión electro-mecánica. Los motores eléctricos situados dentro de la transmisión electromecánica proporcionan energía para propulsar el vehículo, reduciendo la necesidad de energía proporcionada por el motor de combustión interna, lo que incrementa la economía de combustible y reduce las emisiones.

Como con cualquier máquina eléctrica, el motor eléctrico de transmisión híbrida rechaza algo de energía en forma de calor. La eliminación eficaz de calor desde el motor eléctrico puede mejorar la vida útil de la máquina eléctrica, así como mejorar la eficiencia de la máquina eléctrica de funcionamiento .

SUMARIO Algunas modalidades de la invención proporcionan un módulo de máquina eléctrica capaz de ser refrigerado por un líquido refrigerante. El módulo de la máquina eléctrica puede incluir una máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas del estator y un alojamiento que encierra la máquina eléctrica. Una pared interior del alojamiento puede definir una cavidad de la máquina. El módulo de la máquina eléctrica también puede incluir una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina. Las curvas extremas de la cubierta y el estator pueden definir una cavidad de estator que está en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina .

En algunas modalidades, el módulo de la máquina eléctrica puede incluir una máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas del estator y un rotor. El módulo de la máquina eléctrica también puede incluir un alojamiento que encierra la máquina eléctrica. Una pared interior del alojamiento puede definir una cavidad de la máquina. El módulo de la máquina eléctrica puede incluir además una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina y un anillo de agitador acoplado operativamente al rotor y que se extiende sustancialmente hacia el exterior ' a lo largo de al menos una porción de una longitud axial de las curvas del estator. La cubierta, el anillo de agitador y las curvas extremas del estator pueden definir una cavidad del estator, cavidad del estator en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina .

Algunas modalidades de la invención proporcionan un método para la refrigeración de una máquina eléctrica. El método puede incluir proporcionar la máquina eléctrica que incluye un rotor generalmente con las caras opuestas de extremo y un estator que circunscribe sustancialmente el rotor y el estator incluyendo curvas finales. El método también puede incluir encerrar sustancialmente al menos una parte de la máquina eléctrica sustancialmente dentro de un alojamiento y definiendo al menos una porción de una cavidad de la máquina con una pared interior del alojamiento. El método puede incluir proporcionar una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina, introducir un refrigerante dentro de la cavidad de la máquina y concentrar el liquido refrigerante cerca de las curvas extremas del estator utilizando la cubierta con el fin de enfriar las curvas extremas del estator.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección transversal de un módulo de la máquina eléctrica de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2 es una vista parcial en sección transversal de una máquina eléctrica con un miembro de agitador, de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 3 es otra vista en sección transversal del módulo de máquina eléctrica de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de una parte de la máquina eléctrica de la Figura 2.

La Figura 5 es una vista en perspectiva parcial de una parte de la máquina eléctrica de la Figura 2.

La Figura 6 es una vista en sección transversal de la máquina eléctrica de la Figura 2.

La Figura 7A es una vista en sección transversal de un módulo de la máquina eléctrica de acuerdo con otra modalidad de la invención.

La Figura 7B es una vista en sección transversal de un módulo de la máquina eléctrica de acuerdo con otra modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Antes de que las modalidades de la invención se expliquen en detalle, se debe entender que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y disposición de componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos siguientes. La invención es capaz de otras modalidades y de ponerse en práctica o de ser llevada a cabo de varias maneras. También, se debe entender que la fraseología y terminología utilizada en la presente es para el propósito de descripción y no deben considerarse como limitantes. El uso de "incluyendo", "que comprende" o "que tiene" y variaciones de los mismos en la presente memoria se entiende que abarca los artículos enumerados a partir de entonces y equivalentes de los mismos así como artículos adicionales. Salvo que se especifique lo contrario o limitada, los términos "montado", "conectado", "apoyo" y "acoplado" y variaciones de los mismos se utiliza en sentido amplio y abarcar tanto los montajes directos e indirectos, conexiones, soportes y acoplamientos. Además, "conectado" y "acoplado" no están restringidos a conexiones físicas o mecánicas o acoplamientos.

La siguiente discusión se presenta para permitir a una persona experta en la técnica haga y use las modalidades de la invención. Diversas modificaciones de las modalidades ilustradas serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica y los principios genéricos en la presente descripción se pueden aplicar a otras modalidades y aplicaciones sin apartarse de las modalidades de la invención. Por lo tanto, no se pretende que las modalidades de la invención estén limitadas a las modalidades que se muestran, sino que tienen que ser de acuerdo con el alcance más amplio consistente con los principios y características descritos en este documento. La siguiente descripción detallada se debe leer con referencia a las figuras, en las que los elementos similares en las diferentes figuras tienen los mismos números de referencia. Las figuras, que no están necesariamente a escala, representan modalidades seleccionadas y no se pretende que limiten el alcance de las modalidades de la invención. Los expertos en la técnica reconocerán los ejemplos proporcionados en este documento tienen muchas alternativas útiles y están dentro del alcance de las modalidades de la invención.

La Figura 1 ilustra un módulo de la máquina eléctrica 10 de acuerdo con una modalidad de la invención. El módulo de la máquina 10 puede incluir una máquina eléctrica 12 y un alojamiento 14. La máquina eléctrica 12 puede estar dispuesta dentro de una cavidad 16 de la máquina definida al menos parcialmente por una pared interior 18 del alojamiento 14. La máquina eléctrica 12 puede incluir un rotor 20, un estator 22 que circunscribe sustancialmente el rotor 20, las curvas extremas del estator 24 y los cojinetes 26 y pueden estar dispuestas alrededor de un eje de salida principal 28. En algunas modalidades, la máquina eléctrica 12 puede también incluir un rotor de maza 30 o puede tener un "eje menor" de diseño (no mostrado) .

La máquina eléctrica 12 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 eléctrica 12 puede ser un estator alternador de banda (BAS) de inducción. En otra modalidad, la máquina eléctrica 12 puede ser un motor eléctrico de horquilla de alto voltaje (HVH) para su uso en un vehículo híbrido .

Los componentes de la máquina eléctrica 12 tal como, pero no limitado a, las curvas extremas del estator 24, el rotor 20, y la maza de rotor 30 puede generar calor durante el funcionamiento de la máquina eléctrica 12. Estos componentes pueden ser enfriados para mejorar el rendimiento de y aumentar la vida útil de la máquina eléctrica 12.

Como se muestra en la Figura 1, el rotor 20 puede incluir generalmente opuestas caras de los extremos 32, 34. Un anillo de equilibrio 36 puede ser acoplado al rotor 20 y/o la maza de rotor 30 en una ubicación proximal a las caras extremas generalmente opuestas 32, 34. En algunas modalidades, el anillo de equilibrio 36 puede ser acoplado al rotor del maza 30 utilizando hilos, una pluralidad de elementos de sujeción roscados, un accesorio de fricción, soldadura, o de otra manera acoplamiento convencional de manera que el anillo de equilibrio 36 puede girar sustancialmente sincrónica con el rotor 20 y la maza de rotor 30 durante el funcionamiento del motor eléctrico 12. Además, el anillo de equilibrio 36 puede ser "fijado" a un labio 35 en un diámetro interior del maza del rotor 30 y una porción del anillo de equilibrio 36 puede ser presionado a calor a una pila de laminación del rotor 20 (por ejemplo, para soporte axial), como se muestra en la Figura 3. Los componentes adicionales, tales como piezas de inserción de acero, también se pueden utilizar para ayudar a sujetar el anillo de equilibrio 36 para la maza de rotor 30 alrededor del labio 35. El anillo de equilibrio 36 puede extenderse axialmente desde la maza de rotor 30 en la cavidad 16 de la máquina y puede proporcionar estabilidad para ' el rotor 20 y la maza de rotor 30 durante el funcionamiento de la máquina eléctrica 12. En una modalidad, el anillo de equilibrio 36 comprende aluminio fundido.

En otras modalidades, tales como las que incluyen el diseño de concentrador menos, el anillo de equilibrio 36 puede ser acoplado al rotor 20 proximal a las caras extremas generalmente opuestas 32, 34, como se muestra en la Figura 2. El anillo de equilibrio 36 puede ser acoplado al rotor 20 mediante roscas, una pluralidad de elementos de sujeción roscados, un accesorio de fricción, soldadura, o de otra manera acoplamiento convencional de manera que el anillo de equilibrio 36 puede girar sustancialmente de manera sincrónica con el rotor 20 durante la operación del motor eléctrico 12. El anillo de equilibrio 36 puede proporcionar estabilidad al rotor 20 durante el funcionamiento de la máquina eléctrica 12. Ya sea en diseño sin maza o las modalidades que incluyen la maza del rotor 30, el anillo de equilibrio 36 pueden estar acoplados operativamente al rotor 20 (es decir, mediante el acoplamiento directo o acoplamiento a través del maza del rotor 30) debido al hecho de que puede girar con el rotor 20 durante el funcionamiento de la máquina eléctrica .

En algunas modalidades, un miembro agitador 38 puede ser un miembro en forma de anillo acoplado al rotor 20, la maza de rotor 30, y/o el anillo de balance proximal al extremo opuesto 36 próximo a las caras extremas generalmente opuestas 32, 34. Más específicamente, al menos una porción del miembro agitador 38 puede estar acoplada al rotor 20, la maza de rotor 30 y/o el anillo de equilibrio 36 de tal manera que el miembro agitador 38 sincrónicamente gira con el rotor 20 y la maza de rotor 30 cuando el máquina eléctrica 12 está en funcionamiento. El miembro agitador 38 puede estar acoplado al rotor 20, el rotor de maza 30, y/o el anillo de balance 36 utilizando hilos, uno o más elementos de fijación roscados, un accesorio de fricción, soldadura, o de otra manera de acoplamiento convencional. En una modalidad, el miembro agitador 38 puede ser replanteado a un labio (no se muestra) en el diámetro interior del maza del rotor 20 y el apoyo axial adicional puede ser proporcionado por calor presionando una porción del miembro agitador 34 en una pila de laminación que rodea el rotor 20. En otra modalidad, el miembro agitador 38 se puede lanzar como parte del rotor 20 durante la fabricación del rotor de manera que el miembro agitador 38 y el rotor 20 son parte integral. En aún otra modalidad, el miembro agitador 38 puede ser integral con el anillo de balance 36. El miembro agitador 38 puede extenderse axialmente hacia afuera desde el rotor 20 y/o la maza de rotor 30 en la cavidad 16 de la máquina.

En algunas modalidades, el elemento agitador 38 puede estar acoplado al rotor 20 y/o la maza de rotor 30 con o sin el anillo de equilibrio 36. Si el anillo de balance 36 está presente, de una longitud axial del elemento agitador 38 puede ser sustancialmente igual o más larga que una longitud axial del anillo de equilibrio 36. Por ejemplo, en una modalidad, al menos una porción del miembro agitador 38 puede extenderse axialmente más allá del anillo de equilibrio 36 (es decir, axialmente alejándose del rotor 20) . Además, el elemento agitador 38 se puede extender sustancialmente paralelo al extremo del estator 24 se convierte a lo largo de al menos una porción de una longitud axial de las curvas extremas del estator 24. En algunas modalidades, el miembro agitador 38 se puede extender sustancialmente axialmente hacia fuera lo más lejos que gira el extremo del estator 24.

En otras modalidades, la longitud axial del elemento agitador 38 puede ser más corto o más largo que la longitud axial de las curvas extremas del estator 24.

En cualquiera del diseño sin maza o modalidades que incluyen maza del rotor 30, el miembro agitador 38 puede estar acoplado operativamente al rotor 20 (es decir, mediante el acoplamiento directo o acoplamiento a través del maza del rotor 30 o el anillo de balance 36) debido al hecho de que puede girar con el rotor 20 durante el funcionamiento de la máquina eléctrica.

En algunas modalidades, el elemento agitador 38 y el anillo de equilibrio 36 puede ser una estructura integral, tal como se describió anteriormente. En otras modalidades, el anillo de balance 36 y el miembro agitador 38 pueden comprender dos o más componentes independientes. El anillo de equilibrio 36 y el miembro agitador 38 pueden estar fabricados de aluminio, acero, acero inoxidable, u otros materiales similares. En algunas modalidades, el miembro agitador 38 puede estar orientado de modo que se extiende sustancialmente paralela a un eje de rotación 40 del rotor 20. En otras modalidades, el miembro agitador 38 puede estar orientado en sentido positivo o negativo con relación al eje del rotor de rotación 40.

Además, el elemento agitador 38 puede incluir una superficie radialmente distal 42 y una superficie radial proximal 44. La ubicación radial de la superficie radialmente distal 42 y la superficie radialmente proximal 44 puede variar. Por ejemplo, la superficie radialmente distal 42 puede tener un radio más corto que el rotor 20 (por ejemplo, por una longitud "x", tal como se muestra en la Figura 4) o puede tener un radio igual a un radio del rotor 20 (tal como se muestra en la Fig. 2). En algunas modalidades, la superficie radialmente distal 42 puede tener un radio menor que el radio del rotor 20 para proporcionar la separación radial sustancial entre un lado inferior de las curvas extremas del estator 24 y el miembro agitador 38.

En algunas modalidades, como se muestra en la Figura 4, una pluralidad de postes 46 puede proporcionar soporte para el miembro agitador 38. La pluralidad de postes 46 se puede lanzar o formar de alguna manera en el elemento agitador 38, de modo que los postes 46 y el elemento agitador 38 es un cuerpo unitario.

En algunas modalidades, al menos una parte del alojamiento 14 puede incluir una pluralidad de aberturas de refrigerante 48. Las aberturas de refrigerante 48 pueden estar en comunicación de fluido con, por ejemplo, una camisa de refrigerante 50 situada sustancialmente alrededor de la máquina eléctrica 12 (por ejemplo, dentro de una pared interior del alojamiento 14 o a lo largo de la parte exterior o en el interior del alojamiento 14 que rodea sustancialmente a un diámetro exterior del estator 22) y la máquina de la cavidad 16. Un refrigerante, tal como fluido de transmisión, glicol de etileno, una mezcla de etilenglicol/agua, agua, aceite, o una sustancia similar, puede proceder de una fuente de fluidos (no mostrada) , el flujo a través de la camisa de refrigerante 50 y se puede dispersar a través las aberturas de refrigerante 48 en la cavidad 16 de la máquina.

En una modalidad, las aberturas 48 de refrigerante pueden ser colocadas de manera que el refrigerante se puede dispersar en las curvas extremas del estator 24, como se muestra en la figura. 2. Después de alcanzar las curvas extremas del estator 24, el refrigerante puede recibir energía térmica desde las curvas extremas del estator 24, lo cual puede resultar en el enfriamiento de la máquina eléctrica 12. Algo del refrigerante puede ser dispersado más allá de las curvas extremas del estator 2 o, por ejemplo, salpicadura o goteo desde las curvas extremas del estator 24 se convierte en la superficie radialmente distal 42 del miembro de agitador 38. Además, algunos de los que el refrigerante que entra en contacto con las curvas extremas del estator 24 puede continuar fluyendo hacia la superficie radialmente distal 42. A medida que el líquido refrigerante alcanza la superficie radialmente distal 42, el refrigerante puede ser colgado sustancialmente radialmente hacia el exterior sobre las curvas extremas del estator 24 debido a la rotación del elemento agitador 38 en sincronía con el rotor 20. El proceso de lanzado radialmente del refrigerante hacia las curvas extremas del estator 24 que puede servir para reciclar el líquido de refrigeración, y por lo tanto, maximizar el potencial de refrigeración del líquido refrigerante .

En algunas modalidades, el proceso de lanzado radialmente el refrigerante hacia las curvas extremas del estator 24 mediante el miembro agitador 38 puede considerarse como un método de refrigeración de "pasos múltiples", ya que el líquido refrigerante puede llegar al final las curvas extremas del estator 24 múltiple veces para proporcionar un enfriamiento adicional. Las máquinas convencionales eléctricas utilizan un método de refrigeración de "un solo paso" en donde el refrigerante sólo alcanza el extremo del estator 24 que se convierte una vez y después se descarga fuera de la máquina eléctrica 12 sin necesidad de otros beneficios de refrigeración. Además, el método de un solo paso sólo permite que el refrigerante alcance las superficies radialmente exteriores de las curvas extremas de estator 24, mientras que el método de paso múltiple permite que refrigerante para sea lanzado de nuevo hacia las superficies radialmente interior de las curvas extremas del estator 24. Como resultado, el método de refrigeración de múltiples pasos permite que el refrigerante llegue tanto a la superficie radialmente exterior, así como la superficie radialmente interiores de las curvas extremas del estator 24, y por lo tanto, proporciona una refrigeración mejorada.

En una modalidad, como se muestra en las Figs. 4, 5, y 6, la superficie radialmente distal 42 puede incluir una superficie con textura 52. La superficie con textura 52 puede tener diferentes texturas como festoneado, nervaduras, protuberancias, etc. En algunas modalidades, la superficie texturizada 52 puede ser asimétrica de forma que aumentar la fuerza con la que se lanza el líquido refrigerante. En otra modalidad, la superficie radialmente distal 42 puede carecer de textura y puede incluir una superficie sustancialmente plana o lisa.

En comparación con los anillos de equilibrio convencionales, el miembro agitador 38, incluyendo la superficie con textura 52 o la superficie sustancialmente plana, puede mejorar el lanzamiento radial del refrigerante, ya que proporciona mayor área superficial para recibir el líquido refrigerante. También, debido a que el miembro agitador 34 puede girar sincrónicamente con el rotor 20 y/o el rotor de maza 30, la fuerza centrífuga puede forzar el líquido refrigerante fuera del miembro agitador 38, de modo que el líquido refrigerante se puede dispersar- en las curvas extremas del estator 24. En una modalidad, la cantidad y la forma de textura de la superficie texturizada 52 puede ser seleccionado para proporcionar una cantidad deseada de enfriamiento sin lanzar el refrigerante a velocidades que posiblemente pueden desgastar las curvas extremas del estator 24. Además, en comparación con los anillos de equilibrio convencionales, el miembro agitador 38 puede aumentar aún más la circulación de aire dentro de la cavidad 16 de la máquina, y por lo tanto, mejorar la refrigeración de la máquina eléctrica, debido a su mayor masa, con relación a un anillo de balance solo, puede desplazar más aire cuando el miembro agitador 38 está en movimiento. En una modalidad, la superficie con textura 52 se puede en forma similar a las paletas de la bomba o ventilador para ayudar a aumentar la circulación de aire y/o incrementar el lanzamiento radial del extremo del estator se vuelve del refrigerante.

En algunas modalidades, el elemento agitador 38 puede incluir una pluralidad de canales 54 del agitador. Como se muestra en las Figs . 2 y 5, los canales 54 del agitador se pueden extenderse radialmente a través del elemento agitador 38. La pluralidad de canales 54 del agitador puede extenderse a través de cualquier longitud deseada radial del elemento agitador 38, tal como una longitud completa del miembro agitador 34 o una porción de la longitud completa del miembro agitador 38. Los canales de agitador 54 se pueden colocar en casi cualquier distancia a lo largo de la longitud axial del elemento agitador 38 (por ejemplo, más proximal al rotor 20, centralmente a lo largo de la longitud axial, o más distal desde el rotor 20) . Por ejemplo, como se muestra en la figura. 5, la pluralidad de canales 54 del agitador se puede colocar axialmente distal del rotor 20. La ubicación de cada uno de la pluralidad de canales 54 del agitador puede ser simétrica o asimétrica a lo largo del miembro agitador 38 (es decir, no cada canal agitador puede estar situado a la misma distancia a lo largo de la longitud axial del elemento agitador 38 ) .

Además, cualquier número de canales 54 del agitador se puede incluir en el elemento agitador 38, o en anexos a la miembro agitador 38. En algunas modalidades, como se muestra en la Figura 5, cada uno de la pluralidad de canales 54 del agitador puede ser de forma circular. En otras modalidades, los canales de agitador 54 pueden tener formas similares o diferentes, incluyendo circular, cuadrada, rectangular, oval, y/u otras formas. Además, la pluralidad de canales 54 del agitador puede incluir radios similares o diferentes o diámetros. Los canales de agitador 54 pueden ser de tamaño suficiente para permitir el paso de una parte del refrigerante a través de los canales de agitador 54, como se describe a continuación. Los canales de agitador 54 puede ser dimensionado y posicionado de modo que otra parte del refrigerante que alcanza el miembro agitador 38 puede seguir siendo sustancialmente radialmente lanzada hacia las curvas extremas del estator 24.

En algunas modalidades, un volumen adicional del refrigerante también puede ser expulsado cerca del centro del rotor 30, por ejemplo, de una base del maza del rotor 30 o desde el eje de entrada principal 28. El refrigerante expulsado cerca del maza de rotor 30 puede fluir radialmente hacia afuera, hacia el alojamiento 12 (por ejemplo, debido a la fuerza centrifuga) . Una parte del liquido refrigerante puede llegar a la superficie radialmente proximal 44 del miembro agitador 38 y los canales de agitador 54 pueden proporcionar una via para el flujo del refrigerante entre la superficie radialmente proximal y la superficie radialmente distal. Más específicamente, el líquido refrigerante 50 que fluye radialmente hacia afuera sobre el elemento agitador 38 puede fluir a través de los canales de agitador 54 para que llegue a la superficie radialmente distal 42 y es lanzada de forma sustancialmente radial hacia las curvas extremas del estator 24, o por lo menos se concentran cerca del extremo del estator 24. El volumen adicional de refrigerante adicional puede ayudar en el enfriamiento de la máquina eléctrica 12, incluyendo las curvas extremas del estator 24.

Las Figuras 7A y 7B ilustran el módulo de la máquina eléctrica 10 de acuerdo con otra modalidad de la invención. Como se muestra en la Figura 7A, una cubierta 56 puede estar acoplada a la pared interior 18 y al menos rodear parcialmente el extremo del estator 24 se convierte de modo que la cubierta 56 y cada uno de las curvas extremas del estator 24 definen una cavidad 58 de estator alrededor de las curvas extremas del estator 24. La cavidad del estator 58 puede estar en comunicación de fluido con la cavidad 16 de la máquina. La cubierta 56 también puede rodear sustancialmente el estator 22. Por ejemplo, la Fig. 7A ilustra la cubierta que rodea completamente el estator 22, asi como rodea parcialmente las curvas extremas del estator 24 (por ejemplo, como un anillo de estator alojamiento integral y conjunto de la cubierta) . En algunas modalidades, las tapas adicionales (no mostrados) pueden incluir la cubierta 56 dentro del alojamiento 14. En otras modalidades, la cubierta 56 puede ser una parte del alojamiento 14 (por ejemplo, que se extiende desde la pared interior 18 en cualquiera de los extremos del estator 22 para rodear parcialmente las curvas extremas del estator 24).

La cubierta 56 se puede extender a una distancia radial deseada desde la pared interior 18 y, en algunas modalidades, puede dar marcha atrás hacia dentro axialmente, como se muestra en las Figs . 7A y 7B. La cubierta 56 también puede ser colocada a una distancia axial deseada del alojamiento 14. Las distancias deseadas pueden ser uniformes o variar a lo largo de porciones radiales de, o a lo largo de la circunferencia de, la máquina eléctrica 12 y, como resultado, la cavidad del estator 58 puede ser uniforme o variar en tamaño a lo largo de las porciones radiales. Además, en algunas modalidades, la cavidad del estator 58 no puede extenderse alrededor de 360 grados de las curvas extremas del estator 24 (es decir, algunas porciones radiales de las curvas extremas del estator 24 no están rodeadas por la cubierta 56) .

La cubierta 56 puede comprender plástico, aluminio, acero, un material polimérico, o un material similar. En algunas modalidades, el tamaño de la cavidad del estator 58 puede variar dependiendo de las propiedades dieléctricas del líquido refrigerante y los materiales de los que se fabrican la cubierta 56 o en función de su posición radial dentro del módulo de la máquina eléctrica 10. En una modalidad, el tamaño de la cavidad del estator 58 se puede reducir mediante el recubrimiento de un área de la tapa 56 más cercana a las curvas extremas del estator 24 con un material de alta resistencia dieléctrica, tal como un material epoxi 60, como se muestra en la Figura 3. En otra modalidad, una porción superior del módulo de máquina eléctrica 10 puede incluir una cavidad del estator sustancialmente más grande que una porción 58 inferior del módulo de la máquina eléctrica 10.

En algunas modalidades, la cubierta 56 puede estar acoplada a la pared interior 18 por fijación por presión, fricción, ajuste de elementos de fijación roscados, o de manera similar acoplamiento. Además, la cubierta 56 puede comprender una o más partes, donde algunas partes de la cubierta 56 son integrales con la pared interior 18 y otras partes de la cubierta se acoplan a la pared interior 18. La cavidad del estator 58 puede recibir el liquido refrigerante de la camisa de refrigeración 50 y las aberturas de refrigerante 48 (similar a la mostrada en la Fig. 2), o de una camisa de refrigeración 59 formada entre la cubierta 56 y la pared interior 18 a través de aberturas de refrigerante 61 de la cubierta 56. La camisa de refrigeración 59 puede recibir el refrigerante desde un puerto de alimentación 62, como se muestra en las Figs. 6-7b, en comunicación de fluido con la fuente de fluido. Después de que el refrigerante fluye en la cavidad del estator 58, la cubierta 56 puede ayudar a concentrar el refrigerante que fluye dentro de la cavidad del estator 52 de manera que el liquido refrigerante puede permanecer en contacto con o cerca de las curvas extremas del estator 24 para un periodo de tiempo prolongado con el fin de ayudar a la transferencia de más energía térmica. El refrigerante puede eventualmente dispersar fuera de la cavidad del estator 58 hacia la cavidad 16 de la máquina. En comparación con los sistemas de refrigeración convencionales, la cubierta 56 puede mejorar enormemente enfriamiento de las curvas extremas del estator 24 porque la cubierta 56 puede evitar que al menos algunos de que el refrigerante rápidamente dispersando distancia desde las curvas extremas del estator 24 y puede ayudar a concentrar el refrigerante cerca de las curvas extremas del estator de radiación de energía de calor 24.

En una modalidad, como se muestra en la Figura 7B, la cavidad del estator 58 puede ser definido por la cubierta 56 y las curvas extremas del estator 24, así como el miembro agitador 38. La cavidad del estator 58 puede estar en comunicación de fluido con la cavidad 16 de la máquina, como se describió anteriormente. Cuando el refrigerante entra en la cavidad del estator 58, el refrigerante puede fluir en las curvas extremas del estator 24 y puede ser concentrado dentro de la cavidad del estator 58 por la presencia de la cubierta 56. Además, cuando el refrigerante fluye hacia el elemento agitador 38, que puede ser colgada radialmente hacia las curvas extremas del estator 24 y la cubierta' 56 en el que puede volver a ser concentrado alrededor de las curvas extremas del estator 24. La combinación de la cubierta 56 y el miembro agitador 38 sinérgicamente puede mejorar la eficiencia de enfriamiento mediante la aplicación y el reciclaje del refrigerante cerca y alrededor de las curvas extremas del estator 24.

Debido a que la cavidad del estator 58 puede estar en comunicación de fluido con la cavidad 16 de la máquina en algunas modalidades, algunas en las que el refrigerante pueda fluir dentro de la cavidad 16 de la máquina, mientras que una parte significativa del refrigerante puede permanecer dentro de la cavidad del estator 58. En algunas modalidades, un enfriamiento adicional se puede lograr usando un volumen adicional de refrigerante expulsado de cerca de la maza del rotor 30. El volumen adicional de liquido refrigerante puede fluir radialmente hacia el exterior, a través de algunos de la pluralidad de canales 52 del agitador, y hacia la cavidad del estator 58 de manera que pueda ser aplicado y vuelva a aplicarse al extremo del estator se convierte en 24. El flujo adicional de refrigerante puede dar lugar a la transferencia de calor más eficiente energéticamente porque de intercambio de liquido refrigerante y el reciclado repetido del refrigerante cerca de las curvas extremas del estator 24.

Después de fluir a través de los componentes de la máquina eléctrica, el liquido refrigerante puede acumularse en o cerca de una porción inferior del alojamiento 12 (por ejemplo, por que fluye en la cavidad 16 de la máquina fuera de la cubierta 56 o a través de los puertos de drenaje 64 de la cubierta 56) . Un drenaje (no mostrado) puede estar situada en o cerca de la parte del fondo en orden de retirada de permiso de puesta en común de refrigerante del alojamiento 12. El drenaje puede ser acoplado a un elemento que se puede quitar la energía de calor del refrigerante drenado, tal como un radiador o intercambiador de calor adecuado otro, de modo que se puede hacer circular de nuevo a la fuente de fluido.

Se apreciará por los expertos en la técnica que, si bien la invención se ha descrito anteriormente en relación con modalidades y ejemplos particulares, la invención no es necesariamente tan limitado, y que las otras numerosas modalidades, ejemplos, usos, modificaciones y desviaciones a partir de las modalidades, ejemplos y usos están destinados a ser abarcados por las reivindicaciones adjuntas. La descripción completa de cada patente y publicación citadas en este documento se incorpora por referencia, como si cada publicación o patente tales fueron incorporadas individualmente por referencia en este documento. Varias características y ventajas de la invención se exponen en las siguientes reivindicaciones.

Claims (20)

RECLAMACIONES

1. - Un módulo de máquina eléctrica capaz de ser refrigerado por un liquido refrigerante, el módulo de la máquina eléctrica que comprende: una máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas del estator; un alojamiento que encierra la máquina eléctrica, una pared interior del alojamiento que define una cavidad de la máquina; y una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina, la cubierta y curvas extremas del estator que define una cavidad del estator, el estator cavidad en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina.

2. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta se extiende en la cavidad de la máquina de manera que, cuando el refrigerante se dispersa dentro de la cavidad de la máquina, la cubierta ayuda a concentrar al menos una porción del refrigerante dentro de la cavidad del estator sustancialmente alrededor de las curvas extremas del estator.

3. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta rodea al menos parcialmente las curvas extremas del estator.

4. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta rodea por completo el estator .

5. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta se extiende axialmente hacia adentro, al menos parcialmente rodeando las curvas finales del estator.

6. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta se encuentra a una distancia axial alejada de los extremos axiales del alojamiento, en donde la distancia axial varia, a lo largo de una circunferencia del alojamiento.

7. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, en donde la cubierta comprende al menos uno de material de plástico, aluminio, acero y polimérico.

8. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 1, y que comprende además un material epoxi llenado dentro de al menos una porción de la cavidad del estator entre las curvas extremas del estator y la cubierta.

9. - Un módulo de máquina eléctrica capaz de ser refriqerado por un liquido refrigerante, el módulo de la máquina eléctrica comprendiendo: una máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas del estator y un rotor; un alojamiento que encierra la máquina eléctrica, una pared interior del alojamiento que define una cavidad de la máquina; una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina; y un anillo agitador acoplado operativamente al rotor y que se extiende sustancialmente hacia el exterior a lo largo de al menos una porción de una longitud axial de las curvas extremas del estator, la cubierta, el anillo de agitador, y las curvas extremas del estator definen una cavidad del estator, la cavidad del estator en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina.

10. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 9, en donde la máquina eléctrica incluye además una maza de rotor y el miembro agitador está acoplado al rotor por la maza del rotor.

11. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 9, en donde el miembro agitador incluye una superficie radialmente distal y una superficie radialmente proximal, la superficie radialmente distal que comprende una superficie con textura.

12. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 9, en donde una longitud axial del elemento agitador es una de menor que, mayor que, y aproximadamente la misma que la longitud axial de las curvas extremas del estator .

13. - El módulo de la máquina eléctrica de la reivindicación 9, que comprende además una camisa de refrigeración que rodea sustancialmente la máquina eléctrica y las aberturas de refrigerante en comunicación de fluido con la camisa de refrigerante y la cavidad de la máquina.

14. - Un método para la refrigeración de una máquina eléctrica que comprende: proporcionando la máquina eléctrica que incluye un rotor con caras generalmente opuestas de los extremos, y un estator que circunscribe sustancialmente el rotor y el estator incluidos curvas finales; sustancialmente encierra al menos una parte de la máquina eléctrica dentro de un alojamiento, que define al menos una porción de una cavidad de la máquina con una pared interior del alojamiento; proporcionar una cubierta acoplada al alojamiento y que se extiende radialmente hacia el interior en la cavidad de la máquina; la introducción de un liquido refrigerante en la cavidad de la máquina, y concentrar el refrigerante cerca de las caras extremas del estator utilizando la cubierta con el fin de enfriar las curvas extremas del estator.

15. - El método de la reivindicación 14, que comprende además devolver una parte del refrigerante que fluye más allá de las curvas extremas del estator hacia el extremo del estator se convierte para la refrigeración utilizando un miembro de agitador giratorio acoplado operativamente al rotor cerca de las caras extremas generalmente opuestas.

16. - El método de la reivindicación 15, en donde el refrigerante que se concentra cerca de las caras extremas del estator utilizando la cubierta y el elemento agitador giratorio.

17. - El método de la reivindicación 14, en donde el liquido refrigerante se introduce en la cavidad de la máquina desde una posición radialmente más allá de las caras extremas del estator a través de aberturas de refrigerante en comunicación de fluido con una camisa de refrigeración del aloj amiento .

18. - El método de la reivindicación 17, y que comprende además el posicionamiento de aberturas refrigerantes para dirigir el refrigerante hacia las curvas extremas del estator.

19. - El método de la reivindicación 15, en donde el liquido refrigerante se introduce en la cavidad de la máquina desde una posición radialmente hacia adentro desde las curvas extremas del estator de manera que el refrigerante se dispersa radialmente hacia fuera, hacia las curvas del estator .

20. - El método de la reivindicación 19, y que comprende además proporcionar canales de agitador a través del anillo de agitador para dirigir el refrigerante hacia las curvas del estator. RESUMEN Las modalidades de la invención proveen un módulo de máquina eléctrica y un método para refrigerar una máquina eléctrica. El módulo de máquina eléctrica incluye la máquina eléctrica que incluye un estator con curvas extremas de estator y un alojamiento que encierra la máquina eléctrica. Una pared interna del alojamiento define una cavidad de máquina. El módulo de máquina eléctrica también incluye una cubierta acoplada al alojamiento y extendiéndose radialmente hacia adentro en la cavidad de la máquina. La cubierta y las curvas extremas del estator definen una cavidad de estator que está en comunicación de fluido con la cavidad de la máquina .