TWI621772B - 發動機冷卻系統及裝置 - Google Patents
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Abstract
一種用於冷卻包含一定子總成及經構形以使一轉子軸旋轉之一轉子總成之一發動機單元之發動機冷卻系統，其包含一定子外殼及一臂外殼。該定子外殼包含一定子外殼本體，該定子外殼本體具有：一定子外殼壁，其具有用以接納該發動機單元之一內部腔；及一肋，其中一溝槽界定於該肋之毗鄰部分之間。該臂外殼包含一臂外殼本體，該臂外殼本體具有用以接納該定子外殼之一內部腔及與該溝槽流體連通之一口。
Description
本發明大體上係關於電裝置，且更特定言之係關於電動機冷卻系統及裝置。
對未來可用的化石燃料之量及成本之擔憂助長了電動裝置之增殖，該等電動裝置包含車輛，諸如汽車、卡車、機車、小輪機踏車、高爾夫球車及實用運貨車，以及諸如割草機、鏈鋸等之其他裝置。在操作期間驅動此等車輛及其他電動裝置之發動機歸因於銅能量損耗、鐵能量損耗及機械損耗及其他損耗而產生熱。
隨著對更快速驅動裝置之更強大發動機之需求之增加，在更多加速度及電力之情況下，對有效率地冷卻此等發動機而不增加噪音、重量及複雜性之需要將增加。用以冷卻電動機之技術之實例包含：將發動機總成封圍於殼體中且使冷卻液體通過殼體以促進熱消散，或提供風扇以提供增加的氣流給發動機之內部或外部組件。雖然此等技術可對一電動機之冷卻有貢獻，但其等各自具有缺點，諸如增加的重量、增加的噪音、低效率及增加的複雜性。
例如，利用習知殼體之冷卻系統可包含圍繞間隔開之同心肋(concentric rib)形成的複數個溝槽。冷卻液體經排放而流動於各溝槽周圍以冷卻一發動機總成。然而，此等殼體之熱交換係數通常歸因於較低流動速率及積垢效應等而折衷。另外，此等殼體增加重量、製造
成本及低效率空間使用。此外，此等殼體通常包括多個組件，此導致耗時的組裝程序而導致高製造及勞動成本。例如，此等殼體大體上包含各別內部構件及外部構件以及用以密封內部構件及外部構件之相對端之上蓋及下蓋，例如，在美國公開案第2013/0342046號中。組裝此習用殼體需要多個步驟以將各組件緊固至另一組件。
在對降低對化石燃料之依賴性且改良環境之日益擴展的關注之情況下，電動車輛及電動裝置之普及性將持續增加。車輛及裝置擁有者及此等物項之製造商將對容易組裝、拆卸、改良熱交換效率、降低製造及勞動成本且可靠的發動機冷卻系統感興趣。
作為一概述，本發明中描述發動機冷卻系統及裝置。所描述之發動機冷卻系統及裝置提供對發動機總成之熱傳遞效率之改良。發動機冷卻系統及裝置例如提供增加的冷卻液體流動速率及熱傳遞表面積。此外，發動機冷卻系統及裝置(本文中描述其之例示性實施例)具有緊緻、剛性且有助於簡化且高效製造及組裝程序之結構。
一種用於冷卻包含一定子總成及經構形以使一轉子軸旋轉之一轉子總成之一發動機單元之發動機冷卻系統之一實施例包含一定子外殼及一臂外殼。該定子外殼包含具有一縱向軸之一大致圓柱形定子外殼本體。該定子外殼本體包含於該定子外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸的一定子外殼壁，該定子外殼壁包含一內表面及一外表面。該定子外殼壁之該內表面可界定該定子外殼中之一內部腔，其經構形以接納該發動機單元。該定子外殼壁之該外表面包含沿該定子外殼壁之該外表面延伸之一肋，其中該肋之毗鄰部分界定一溝槽。該臂外殼包含一大致圓柱形臂外殼本體。該臂外殼本體包含於該臂外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸以界定一臂外殼腔且經構形以接納該定子外殼之一臂外殼壁。該臂外殼本體進一步包含：一端壁，其毗
鄰該臂外殼本體之該第二端且自該臂外殼壁朝向該縱向軸向內徑向延伸；及一口，其定位於該臂外殼壁中，該口與該溝槽流體連通。
本文中描述之例示性實施例包含一種包含用於促進一電動機單元與自一冷卻劑源接收之一冷卻劑之間的熱交換之一冷卻系統之電動機。該電動機包含一定子外殼及一臂外殼。該定子外殼包含具有一縱向軸之一大致圓柱形定子外殼本體。該定子外殼本體包含於該定子外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸的一定子外殼壁，該定子外殼壁包含一內表面及一外表面。該定子外殼壁之該內表面可在該定子外殼中界定一內部腔，該內部腔經構形以接納該電動機單元。該定子外殼壁之該外表面包含沿該定子外殼壁之該外表面實質上螺旋地延伸之一肋，其中該肋之毗鄰部分界定一溝槽。該臂外殼包含一大致圓柱形臂外殼本體。該臂外殼本體包含於該臂外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸的一臂外殼壁，該臂外殼本體在該臂外殼本體中界定一臂外殼腔。該臂外殼腔經構形以將該定子外殼接納於其中。
10‧‧‧發動機冷卻系統
12‧‧‧電裝置
14‧‧‧定子總成
16‧‧‧轉子總成
18‧‧‧轉子軸
20‧‧‧定子外殼
22‧‧‧臂外殼總成
24‧‧‧定子外殼本體
26‧‧‧定子外殼壁
28‧‧‧第一端
30‧‧‧第二端
31‧‧‧縱向軸
32‧‧‧內表面
34‧‧‧外表面
36‧‧‧內部腔
38‧‧‧開口
40‧‧‧肋
42‧‧‧溝槽
44‧‧‧入口端
46‧‧‧末端
48‧‧‧中心部分
50‧‧‧出口
52‧‧‧入口
54‧‧‧定子外殼壁孔口
56‧‧‧外殼緊固件
58‧‧‧外部圓頂
59‧‧‧臂外殼接納表面
60‧‧‧凸緣
62‧‧‧連接器開口
63‧‧‧電連接器
64‧‧‧臂外殼本體
66‧‧‧臂外殼壁
68‧‧‧第一端
70‧‧‧第二端
72‧‧‧內表面
74‧‧‧外表面
76‧‧‧內部腔
78‧‧‧開口
80‧‧‧端壁
82‧‧‧端壁孔口
84‧‧‧第一軸開口
86‧‧‧臂外殼凸緣
87‧‧‧外部周邊表面
88‧‧‧接納表面
89‧‧‧內部周邊表面
90‧‧‧半圓形溝槽
91‧‧‧凸緣表面
92‧‧‧接納孔口
94‧‧‧緊固件
96‧‧‧端蓋
98‧‧‧端蓋本體
100‧‧‧埋頭凹部
102‧‧‧端蓋孔口
104‧‧‧周邊凸緣
106‧‧‧第二軸開口
108‧‧‧箭頭/流動路徑
在圖式中，相同元件符號標示類似元件。圖式中元件之大小及相對位置不一定按比例繪製。例如，各種元件之形狀及角度並未按比例繪製，且此等元件中之一些者經任意放大及定位以改良圖式可讀性。此外，如所繪製之元件之特定形狀並非意欲傳達關於特定元件之實際形狀之任何資訊，且其等僅為在圖式中便於辨識而選擇。
圖1係根據本發明之一項實施例之一發動機冷卻系統之一分解圖。
圖2係圖1之發動機冷卻系統之一透視圖。
圖3係圖1之發動機冷卻系統之一定子外殼之一透視圖。
圖4係沿圖2之線4-4取得之圖1之發動機冷卻系統之一剖面視圖。
將明白，儘管在本文中為繪示之目的已描述本申請案之標的物之特定實施例，然在不脫離所揭示之標的物之精神及範疇之情況下，可進行各種修改。因此，本申請案之標的物除受隨附申請專利範圍限制外不受限制。
在以下描述中，闡述某些具體細節以提供對所揭示之標的物之各種態樣之一透徹理解。但是，所揭示之標的物可在無此等具體細節的情況下實踐。在一些例項中，未詳細描述包括本文中揭示之標的物之實施例之將結構附接至彼此之熟知結構及方法，以免致使對本發明之其他態樣之描述不清楚。
除非上下文另有要求，否則在以下整個說明書及申請專利範圍中，字詞「包括(comprise)」及其變型(諸如「包括(comprises)」及「包括(comprising)」)應解釋為一開放、包含性意義，即，如「包含，但不限於」。
在整個說明書中，對「一項實施例」或「一實施例」之引用意謂結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性包含於至少一項實施例中。因此，在整個說明書中在各處出現片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」不一定皆指代相同態樣。此外，在本發明之一或多個態樣中，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式組合。
在整個說明書中，對電裝置之引用包含電動機、發電機等。片語「電裝置」不應狹義地解釋為將其限制於所繪示之電動機，而實情係，片語「電裝置」用以廣泛地涵蓋可自一機械輸入產生電能或自一電輸入產生機械能之全部類型的結構。
在圖中，相同元件符號標示類似特徵或元件。
一般而言，本發明係關於電裝置12之實例，諸如電動機單元及總成，其包含一定子總成14及一轉子總成16。定子總成14大體上包括具有繞組之一定子及堆疊在一起以形成一定子鐵心之複數個疊層，且
該等繞組插入穿過該複數個疊層。當繞組經賦能時，其等產生一電磁場及熱能。轉子總成16大體上安裝於定子總成14之一孔內。電磁場產生一磁力，其引起轉子總成16及耦合至其之一輸出端或轉子軸18之旋轉。為使藉由操作電裝置12而產生的熱消散，藉由本文中描述之以一高效、穩健、緊緻外觀尺寸且以一合理的成本有利地促進熱交換的冷卻系統及裝置之各項實施例冷卻電裝置12。
現參考圖1至圖4，其中展示根據一項實施例之用於冷卻一電裝置12之一發動機冷卻系統10，該電裝置12包括一定子總成14、一轉子總成16及由電裝置12以可旋轉方式驅動之一轉子軸18。電裝置12接納於一定子外殼20及一臂外殼總成22中。
如圖1及圖3中所繪示，定子外殼20包含一實質上圓柱形定子外殼本體24。定子外殼20之定子外殼本體24可包括適合鋁合金、鋼或適合鋼合金、鐵或具有適合導熱性質及電磁性質之任何其他材料。定子外殼20之定子外殼本體24可經由各種製造方法形成，諸如(舉例而言)各種機械加工、鑄造、鍛造或模製程序。定子外殼本體24包含沿一縱向軸31於一第一端28與一第二端30之間延伸的一定子外殼壁26。縱向軸31實質上與轉子軸18及定子外殼20之定子外殼本體24同軸。定子外殼壁26包含界定定子外殼壁26之一內部表面之一內表面32，及界定定子外殼壁26之一外部表面之一外表面34。內表面32大體上界定用於接納電裝置12之一圓柱形內部腔36。在其第一端28處，定子外殼壁26包含一開口38。開口38及內部腔36經設計大小且經塑形以接納電裝置12。更特定言之，定子總成14包含界定定子總成14之一內部表面之一內表面，及界定定子總成14之一外部表面之一外表面。因此，當電裝置12接納於內部腔36中時，定子總成14之外表面經定位而接近定子外殼壁26之內表面32以促進其之間的熱交換。
定子外殼壁26之外表面34包含自接近第一端28延伸至接近第二
端30之一肋40。肋40沿定子外殼壁26之外表面34以一實質上螺旋方式延伸。在肋40中間或毗鄰肋40，形成以一實質上盤旋(spiraling)或螺旋方式自毗鄰第二端30之一入口端44延伸至毗鄰第一端28之一末端46之一盤旋溝槽42。盤旋溝槽42包含佈置於入口端44與末端46之間的一中心部分48。入口端44經構形以流體耦合至一入口52，且末端46經構形以流體耦合至一出口50，如本發明中在別處更詳細論述。更特定言之，在入口端44處，盤旋溝槽42具有一特定寬度。在盤旋溝槽42自入口端44過渡至中心部分48時，盤旋溝槽42之寬度逐漸增加且在平行於縱向軸31之一方向上向外漸縮。朝向末端46，盤旋溝槽42自中心部分48過渡至末端46，其中盤旋溝槽46之寬度逐漸減低而在平行於縱向軸之一方向上向內漸縮，終止於末端46處。接近入口端44之盤旋溝槽42的逐漸漸縮或加寬及接近末端46之盤旋溝槽42的逐漸漸縮或變窄經選擇以最大化可用空間，以在定子外殼20接納於臂外殼總成22中時，有利於入口52與盤旋溝槽42以及出口50與盤旋溝槽42之對準。
在定子外殼壁26之第一端28處，定子外殼壁26包含複數個定子外殼壁孔口54。定子外殼壁孔口54相對於縱向軸31角度隔開。在一些實施例中，定子外殼壁孔口54可規則地隔開，諸如(舉例而言)等角地，或在其他實施例中，可不規則地隔開。此外，定子外殼壁孔口54之數目可不同且可基於強度要求(例如，保持臂外殼總成22所需之固持力)、空間考量或類似物而選擇。如圖4中所見，定子外殼壁孔口54延伸至定子外殼壁26中達一特定深度。例如，在圖1至圖4中所繪示之實施例中，定子外殼壁孔口54經攻螺紋(tap)至定子外殼壁26中，且經構形以接納對應外殼緊固件56。另一選擇係，在其他實施例中，定子外殼壁26可包含相對於縱向軸31向內徑向延伸之一凸緣且包含延伸至凸緣中之孔口。以此方式，定子外殼壁26有利地經構形以藉由避免突出部等(其用以將習知電裝置冷卻系統之殼體耦合在一起)而提供重量
節省(例如避免突出部、多個緊固件等之增加的重量)、組裝簡單、改良製造及組裝程序之效率、製造成本節省以及其他優點。
定子外殼20進一步包含毗鄰定子外殼壁26之第二端30之一外部圓頂58。在定子外殼壁26之第二端30處，外部圓頂58之一凸緣60相對於縱向軸31自定子外殼壁26之外表面34向外徑向延伸，且界定一臂外殼接納表面59。外部圓頂58之一外表面包括一實質上半球(semi-hemispherical)形狀。半球形狀提供定子外殼20之第二端30處之一平滑輪廓化表面。外部圓頂58進一步包含定位於外部圓頂58之外部之一周邊部分的一連接器開口62。連接器開口62經構形以接納電裝置12之一電連接器63。連接器63可包含但不限於一個三相電連接器或經構形以耦合至一電力供應源之任何其他電連接器。
繼續參考圖1至圖4，臂外殼總成22經構形以上覆且接納定子外殼20。臂外殼總成22包含一實質體上圓柱形臂外殼本體64。臂外殼總成22之臂外殼本體64可包括適合鋁合金、鋼或適合鋼合金、鐵或具有適合導熱及電磁性質之任何其他材料。臂外殼總成22之臂外殼本體64可經由各種製造方法形成，諸如(舉例而言)各種機械加工、鑄造、鍛造或模製程序。臂外殼總成22之臂外殼本體64包含沿縱向軸31於一第一端68與一第二端70之間延伸的一臂外殼壁66。當定子外殼20接納於臂外殼總成22中時，臂外殼總成22之臂外殼本體64實質上與縱向軸31及轉子軸18同軸。臂外殼壁66包含界定臂外殼壁66之一內部表面之一內表面72，及界定臂外殼壁66之一外部表面之一外表面74。內表面72大體上界定用於接納定子外殼20之臂外殼總成22之一圓柱形內部腔76。更特定言之，在其第二端70處，臂外殼壁66包含一開口78。開口78及內部腔76經設計大小且經塑形以接納定子外殼20，使得當接納定子外殼20時，定子外殼壁26之外表面34經定位而實質上接近臂外殼壁66之內表面72，以有利於其等之間的熱交換。
如圖1及圖4中所繪示，臂外殼壁66包含毗鄰臂外殼壁66之第一端68之一端壁80。端壁80相對於縱向軸31向內徑向延伸，且包含相對於縱向軸31角度隔開的複數個端壁孔口82。在一些實施例中，端壁孔口82可規則地隔開，諸如等角地，或在其他實施例中，可不規則地隔開。此外，端壁孔口82之數目可不同且可基於強度要求(例如，保持臂外殼總成22所需之固持力)、空間考量或類似物而選擇。更特定言之，端壁孔口82經構形以當定子外殼20接納於臂外殼總成22中時實質上與定子外殼壁孔口54同軸。當定子外殼20接納於臂外殼總成22中時，端壁孔口82與定子外殼壁孔口54同軸地對準，且一起與外殼緊固件56協作以將臂外殼總成22緊固至定子外殼20。端壁80包含一第一軸開口84，其實質上定位於端壁80之一中心處。第一軸開口84經構形以在電裝置12接納於定子外殼20中且定子外殼20接納於臂外殼總成22中時容許轉子軸18穿過其突出。
臂外殼本體64視情況可包含一框架底座。框架底座可經構形以將臂外殼總成22耦合至(例如)可由電裝置12操作的一車輛之一框架。
在其第一端68處，臂外殼本體64進一步包含在平行於縱向軸31之一方向上延伸遠離第一端68及第二端70之一臂外殼凸緣86。臂外殼凸緣86係一環形部件，其包含一外部周邊表面87、一內部周邊表面89及一凸緣表面91，其與臂外殼總成22之第一端68隔開。凸緣表面91於與臂外殼總成22之第一端68隔開的外部周邊表面87與內部周邊表面89之端之間延伸。外部周邊表面87具有小於臂外殼總成22之外表面74之直徑之一直徑，且內部周邊表面89具有小於外部周邊表面87之直徑之一直徑。外表面74與外部周邊表面87之直徑中間的差界定一接納表面88。臂外殼凸緣86之外部周邊表面87包含相對於縱向軸31角度隔開的複數個半圓形溝槽90。更特定言之，半圓形溝槽90經定位而接近端壁孔口82，且經構形以容許外殼緊固件56(諸如螺絲、螺栓或類似物)之
柄行進穿過臂外殼凸緣86且接納至端壁孔口82中。以此方式，可避免外殼緊固件56干擾臂外殼凸緣86。
在半圓形溝槽90中間或毗鄰於半圓形溝槽90，凸緣表面91包含複數個角度隔開的接納孔口92。接納孔口92經攻螺紋至臂外殼凸緣86中，且經構形以接納對應緊固件94。此外，在一些實施例中，接納孔口92可規則地隔開，諸如等角地，或在其他實施例中，可不規則地隔開。又此外，接納孔口92之數目可不同且可基於強度要求(例如，保持臂外殼總成22所需之固持力)、空間考量或類似物而選擇。
如圖1及圖2中所繪示，臂外殼本體64包含用於接納至臂外殼本體64中之一冷卻流體之一入口52，及用於接納來自臂外殼本體64之冷卻流體之一出口50。入口52及出口50定位於臂外殼壁66之外表面74處。入口52及出口50可包括一管子(pipe)、一管(tube)、一軟管(hose)或經構形以輸送一冷卻劑或其他冷卻介質之其他類型的導管。如上文指示，入口52流體耦合至一冷卻劑源，諸如(舉例而言)一泵(未展示)。冷卻劑源可供應乾態液體、濕態液體、冷凍劑或具有適合導熱性質之任何其他類型的可流動介質，以吸收且保持由電裝置12產生的熱能。此外，出口50亦可流體耦合至冷卻劑源以使冷卻劑返回至冷卻劑源。更特定言之，入口52經配置以在定子外殼20接納於臂外殼總成22中且與其流體連通時實質上上覆盤旋溝槽42之入口端44。類似地，出口50經配置以在定子外殼20接納於臂外殼總成22中且與其流體連通時實質上上覆盤旋溝槽42之末端46。
繼續參考圖1至圖4，發動機冷卻系統10進一步包含毗鄰臂外殼總成22之第一端68之一端蓋96。端蓋96包含一端蓋本體98。端蓋本體98具有一實質上半球形狀。應明白，在其他實施例中，端蓋本體98可包括其他形狀，包含一圓柱形狀、圓錐形狀或類似物。端蓋本體98包含相對於縱向軸31角度隔開的埋頭凹部100。各凹部100上覆延伸穿過
端蓋本體98之一對應端蓋孔口102。端蓋孔口102經構形以當端蓋96耦合至臂外殼總成22時實質上與臂外殼凸緣86之接納孔口92同軸。
特定言之，端蓋96包含平行於縱向軸31自端蓋本體98之一邊緣延伸之一周邊凸緣104，當端蓋96耦合至臂外殼總成22時該邊緣毗鄰於臂外殼壁66之第一端68。周邊凸緣104包含實質上與臂外殼本體64之一外徑相同的一外徑。毗鄰周邊凸緣104的當端蓋96耦合至臂外殼總成22時毗鄰於臂外殼壁66之第一端68之邊緣的周邊凸緣104之端具有與接納表面88配合的一輪廓。，毗鄰周邊凸緣104的當端蓋96耦合至臂外殼總成22時毗鄰於臂外殼壁66之第一端68之邊緣的周邊凸緣104之內表面具有與臂外殼凸緣86之輪廓配合的一輪廓。因此，當端蓋96耦合至臂外殼總成22時，周邊凸緣104之一端實質上鄰接或接觸端壁80之接納表面88，且端蓋96及臂外殼總成22形成一平滑連續外部。另外，端蓋本體98包含實質上定位於端蓋本體98之中心處之一第二軸開口106，當電裝置12及定子外殼20接納於臂外殼總成22中時，其實質上與轉子軸18同軸。第二軸開口106經構形以容許轉子軸18在端蓋96耦合至臂外殼總成22時穿過其突出。
本文中所繪示且描述之實施例提供製造及組裝簡單、在自電裝置移除熱能時高效且緊緻之發動機冷卻系統及裝置。例如，當電裝置12接納於定子外殼20中且臂外殼總成22上覆於定子外殼20及電裝置12上方時，臂外殼壁66之第二端70實質上鄰接或接觸外部圓頂58之凸緣60。臂外殼壁66之外徑實質上等於外部圓頂58之凸緣60之外徑，因此提供與不具有一平滑且連續外表面之電裝置殼體相比較不易於累積不當的碎屑之一平滑且連續外表面。當組裝時，臂外殼總成22透過自端壁孔口82延伸至定子外殼壁孔口54之外殼緊固件56耦合至定子外殼20。定子外殼臂孔口54定位於定子外殼壁26之第一端28處且定位於其中，其中其能夠可逆地接納且緊固外殼緊固件56而無需增加重量且需
要折衷發動機冷卻系統10之緊緻度之空間的額外結構，諸如肋、凸緣、突出部或其他元件。當臂外殼總成22耦合至定子外殼20時，外部圓頂58之半球形狀及發動機冷卻系統10之平滑且連續外部有利地改良拖曳係數及因此作用於電裝置12上之拖曳力。例如，在諸如電動小輪機踏車之某些應用中，電裝置12曝露於周圍空氣，因此降低或限制拖曳力，此導致改良的效能，諸如增加的速度及里程(range)。平滑且連續外部導致電裝置12上之不當的碎屑、原本將增加電裝置12之重量且阻礙電裝置12與周圍環境之間的熱能之交換的碎屑之較少累積。
端蓋96上覆於臂外殼總成22及電裝置12上方，且周邊凸緣104之一端實質上鄰接或接觸端壁80之接納表面88。周邊凸緣104之外徑實質上等於臂外殼本體64之外徑，因此提供與不具有一平滑且連續外表面之電裝置殼體相比較不易於累積不當的碎屑之一平滑連續外表面。
當組裝時，端蓋96透過自端蓋孔口102延伸至接納孔口92之緊固件94耦合至臂外殼本體64。接納孔口92定位於臂外殼總成22之臂外殼凸緣86處且定位於其中，其中其能夠可逆地接納且緊固緊固件94而無需增加重量且需要折衷發動機冷卻系統10之緊緻度之空間的額外結構，諸如肋、突出部或其他元件。當端蓋96耦合至臂外殼總成22時，端蓋96之半球形狀及發動機冷卻系統10之平滑且連續外部有利地改良拖曳係數及因此作用於電裝置12上之拖曳力。如上文指示，在諸如電動小輪機踏車之某些應用中，電裝置12曝露於周圍空氣，因此降低或限制拖曳力，此導致改良的效能，諸如增加的速度及里程。平滑且連續外部導致電裝置12上之不當的碎屑、原本將增加電裝置12之重量且阻礙電裝置12與周圍環境之間的熱能之交換的碎屑之較少累積。
在使用中，如上文描述，入口52可流體耦合至一冷卻劑源，諸如與一冷卻劑貯槽(例如，一水箱(radiator))流體連通之一泵。在將冷卻劑供應至發動機冷卻系統10時，其自冷卻劑入口52流動至盤旋溝槽
42中且遵循圖3中由箭頭108指示之一流動路徑。盤旋溝槽42之具體大小及形狀(例如，節距、寬度、深度等)有利地經選擇以將自旋及剪切應力加諸於冷卻劑流中，且額外地最大化熱傳遞表面積、改良流動速率及因此發動機冷卻系統10之熱傳遞效率。例如，加諸於冷卻劑流中之自旋及剪切應力可引起紊流擾動(turbulent fluctuation)，此增強熱傳遞速率。由紊流邊界層處之紊流擾動產生之大的表面剪切應力可導致一大的表面溫度梯度，此增強對流熱傳遞速率，因此改良發動機冷卻系統10之熱傳遞效率。冷卻劑沿流動路徑繼續流動，而促進冷卻劑與電裝置12之間的熱交換，終止於末端46處且透過出口50離開。出口50可流體耦合至冷卻劑源以使冷卻劑返回至例如與泵流體連通之冷卻劑貯槽。
上述各項實施例可組合以提供進一步實施例。
根據本文中描述之標的物，繪示用於冷卻包含一定子總成及經構形以使一轉子軸旋轉之一轉子總成之一發動機單元之發動機冷卻系統之實施例包含：根據上述描述之一定子外殼，其經構形以接納發動機單元；及根據上述描述之一臂外殼總成，其經構形以接納定子外殼。
可根據上文詳細描述對實施例進行此等及其他改變。例如，本文中呈現之闡釋性實施例不應限於對如同定子總成、轉子總成、定子外殼、臂外殼總成、端蓋及外部圓頂之特徵以及其等組件之具體描述或繪示。一般而言，在以下申請專利範圍中，所使用之術語不應解釋為將申請專利範圍限於本說明書及申請專利範圍中所揭示之具體實施例，而應解釋為包含全部可能實施例以及此等申請專利範圍含括之等效物之全面範疇。因此，申請專利範圍不受限於本揭示內容。
Claims (15)
- 一種用於冷卻包含一定子總成及經構形以使一轉子軸旋轉之一轉子總成之一發動機單元之發動機冷卻系統，該發動機冷卻系統包括：一定子外殼，其包含具有一縱向軸之一大致圓柱形定子外殼本體，該定子外殼本體包含：一定子外殼壁，其於該定子外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸，該定子外殼壁包含一內表面及一外表面，該定子外殼壁之該內表面界定該定子外殼中之一內部腔，該內部腔經構形以接納該發動機單元；及一肋，其在該定子外殼壁之該外表面上且沿該定子外殼壁之該外表面延伸，一溝槽界定於該肋之毗鄰部分之間；一臂外殼，其包含一大致圓柱形臂外殼本體，該臂外殼本體包含：一臂外殼壁，其於該臂外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸，該臂外殼本體界定該臂外殼本體中之一臂外殼腔，該臂外殼腔經構形以將該定子外殼接納於其中；一端壁，其毗鄰該臂外殼本體之該第二端且自該臂外殼壁朝向該縱向軸向內徑向延伸；及一入口以及一開口，其定位於該臂外殼壁中，該入口、該開口與該溝槽流體連通，其中該定子外殼本體之該第二端包含一半球形的外部圓頂，該外部圓頂包含一凸緣，該凸緣相對於該縱向軸向外徑向延伸，該凸緣具有實質上等於該臂外殼之一外徑之一外徑。
- 如請求項1之發動機冷卻系統，其中該肋沿該定子外殼壁之該外表面實質上螺旋地延伸。
- 如請求項1之發動機冷卻系統，其中該端壁包含複數個端壁孔口，該等端壁孔口相對於該縱向軸角度隔開。
- 如請求項3之發動機冷卻系統，其中該定子外殼壁包含複數個定子外殼壁孔口，當該定子外殼接納於該臂外殼中時，該等定子外殼壁孔口實質上與對應端壁孔口同軸。
- 如請求項1之發動機冷卻系統，其中該外部圓頂包含一連接器開口，該連接器開口經構形以接納該發動機單元之一電連接器。
- 如請求項1之發動機冷卻系統，其進一步包括：可耦合至該臂外殼本體之該端壁之一端蓋。
- 如請求項6之發動機冷卻系統，其中該端蓋包含相對於該縱向軸角度隔開的複數個端蓋孔口，且該臂外殼本體之該端壁包含複數個接納孔口，當該端蓋耦合至該臂外殼本體之該端壁時，該等接納孔口實質上與對應端蓋孔口同軸。
- 如請求項6之發動機冷卻系統，其中該端蓋包含一周邊凸緣，該周邊凸緣具有實質上等於該臂外殼之一外徑之一外徑。
- 如請求項1之發動機冷卻系統，其中該溝槽包含一入口端、一末端及該入口端與該末端之間的一中心部分，該溝槽向外漸縮以自該入口端平滑地過渡至該中心部分，且該溝槽向內漸縮以自該中心部分平滑地過渡至該末端。
- 一種包含用於促進一電動機單元與自一冷卻劑源接收之一冷卻劑之間的熱交換之一冷卻系統之電動機，該電動機包括：一定子外殼，其包含具有一縱向軸之一大致圓柱形定子外殼本體，該定子外殼本體包含：一定子外殼壁，其於該定子外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸，該定子外殼壁包含一內表面及一外表面，該定子外殼壁之該內表面在該定子外殼中界定一內部腔，該內部腔經構形以接納該電動機單元；一肋，其在該定子外殼壁之該外表面上且沿該定子外殼壁之該外表面實質上螺旋地延伸，一溝槽界定於該肋之毗鄰部分之間；及一臂外殼，其包含一大致圓柱形臂外殼本體，該臂外殼本體包含：一臂外殼壁，其於該臂外殼本體之一第一端與一第二端之間延伸，該臂外殼本體在該臂外殼本體中界定一臂外殼腔，該臂外殼腔經構形以將該定子外殼接納於其中，其中該定子外殼本體之該第二端包含一半球形的外部圓頂，該外部圓頂包含一凸緣，該凸緣相對於該縱向軸向外徑向延伸，該凸緣具有實質上等於該臂外殼之一外徑之一外徑。
- 如請求項10之電動機，其中該臂外殼本體包含一端壁，其毗鄰該臂外殼本體之該第二端且自該臂外殼壁朝向該縱向軸向內徑向延伸。
- 如請求項10之電動機，其中該溝槽與定位於該臂外殼中之一入口及一出口流體連通，該入口及該出口定位於該溝槽之相對端處。
- 如請求項12之電動機，其中該溝槽包含一入口端、一末端及該入口端與該末端之間的一中心部分，該溝槽向外漸縮以自該入口端平滑地過渡至該中心部分，且該溝槽向內漸縮以自該中心部分平滑地過渡至該末端。
- 如請求項10之電動機，其進一步包括：可耦合至該臂外殼本體之一端壁之一端蓋，該端蓋包含一周邊凸緣，該周邊凸緣具有實質上等於該臂外殼之一外徑之一外徑。
- 如請求項10之電動機，其中該臂外殼本體包含一端壁，其毗鄰該臂外殼本體之該第二端且自該臂外殼朝向該縱向軸向內徑向延伸，該端壁包含相對於該縱向軸角度隔開的複數個端壁孔口，該複數個端壁孔口經定位以在該定子外殼接納於該臂外殼中時實質上與對應定子外殼壁孔口對準。
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