專利名稱：電機(jī)冷卻系統(tǒng)及方法
電機(jī)冷卻系統(tǒng)及方法
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力車輛由于混合動(dòng)力的改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性和減少的排放而向車輛駕駛者提供了從事環(huán)保意識(shí)行為的機(jī)會(huì)?；旌蟿?dòng)力車輛將常規(guī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)電傳動(dòng)相結(jié)合。設(shè)置在機(jī)電傳動(dòng)內(nèi)的電馬達(dá)提供能量以推進(jìn)車輛，減小對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的能量的需求，從而提高燃料經(jīng)濟(jì)性且減小排放。就任意電機(jī)而言，混合動(dòng)力傳動(dòng)的電馬達(dá)以熱形式排放一些能量。熱從電馬達(dá)中的有效去除能夠提聞電機(jī)的壽命且改進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了能夠通過冷卻劑冷卻的電機(jī)模塊。所述電機(jī)模塊能夠包括電機(jī)和包封所述電機(jī)的殼體，其中所述電機(jī)包括具有定子端匝的定子。所述殼體的內(nèi) 壁能夠限定機(jī)腔。所述電機(jī)模塊還能夠包括聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)的蓋。所述蓋和所述定子端匝能夠限定與所述機(jī)腔流體連通的定子腔。在一些實(shí)施例中，所述電機(jī)模塊能夠包括電機(jī)，所述電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和具有定子端匝的定子。所述電機(jī)模塊還能夠包括包封所述電機(jī)的殼體。所述殼體的內(nèi)壁能夠限定機(jī)腔。所述電機(jī)模塊還能夠包括聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)的蓋、以及可操作地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子上且沿著所述定子端匝的軸向長度的至少一部分基本向外延伸的攪拌器環(huán)。所述蓋、所述攪拌器環(huán)和所述定子端匝能夠限定定子腔，所述定子腔與所述機(jī)腔流體連通。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于冷卻電機(jī)的方法。所述方法能夠包括設(shè)置包括轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子具有大致相對(duì)的端面，所述定子基本包圍所述轉(zhuǎn)子且包括定子端匝。所述方法還能夠包括將所述電機(jī)的至少一部分基本包封在殼體內(nèi)且利用所述殼體的內(nèi)壁限定機(jī)腔的至少一部分。所述方法還能夠包括設(shè)置聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)的蓋，將冷卻劑引入所述機(jī)腔內(nèi)，并且使用所述蓋使所述冷卻劑集中到所述定子端匝附近以冷卻所述定子端匝。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)模塊的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有攪拌器構(gòu)件的電機(jī)的局部截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)模塊的另一截面圖。圖4是圖2的電機(jī)的一部分的立體圖。圖5是圖2的電機(jī)的一部分的局部立體圖。圖6是圖2的電機(jī)的截面圖。圖7A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電機(jī)模塊的截面圖。圖7B是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的電機(jī)模塊的截面圖。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任意實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并非在其應(yīng)用方面限制于在以下描述中闡釋或在以下附圖中圖示的構(gòu)造的細(xì)節(jié)和部件的布置。本發(fā)明能夠?yàn)槠渌麑?shí)施例并且能夠以多種方式實(shí)施或執(zhí)行。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的并且不應(yīng)該視為限制?！鞍ā?、“包含”、或“具有”、及其變型在本文的使用意為包括在其后所列的物件及其等同以及另外的物件。除非另外規(guī)定或限制，術(shù)語“安裝”、“連接”、“支承”和“聯(lián)接”及其變型被寬廣地使用并且包括直接和間接的安裝、連接、支承和聯(lián)接。另外，“連接”和“聯(lián)接”并非限于物理的或機(jī)械的連接件或聯(lián)接件。以下討論被提供以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明的實(shí)施例。圖示實(shí)施例的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的，并且本文的一般原理能夠被應(yīng)用到其他實(shí)施例和應(yīng)用中而不偏離于本發(fā)明的實(shí)施例。因此，本發(fā)明的實(shí)施例并非旨在受限于所示實(shí)施例，而是應(yīng)當(dāng)被賦予與本文所公開的原理和特征相一致的最寬范圍。以下詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)參照附圖進(jìn)行閱讀，在不同附圖中的相似元件具有相同的附圖標(biāo)記。并非必然按比例繪制的附圖描繪了選取實(shí)施例而非旨在限制本發(fā)明的實(shí)施例的范圍。技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到，本文所提供的示例具有落在本發(fā)明的實(shí)施例的范圍內(nèi)的很多有用的替代。圖I圖不了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)模塊10。電機(jī)模塊10能夠包括電機(jī)12和殼體14。電機(jī)12能夠設(shè)置在至少部分地由殼體14的內(nèi)壁18限定的機(jī)腔16內(nèi)。電機(jī)12能夠包括轉(zhuǎn)子20、基本包圍轉(zhuǎn)子20的定子22、定子端匝24、和軸承26，并且能夠繞主輸出軸28設(shè)置。在一些實(shí)施例中，電機(jī)12也能夠包括轉(zhuǎn)子轂30或能夠具有“無轂”設(shè)計(jì)(未示出)。電機(jī)12能夠?yàn)?但不限于)電馬達(dá)例如混合動(dòng)力電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、或車輛交流發(fā)電機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)12能夠?yàn)楦袘?yīng)帶式交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器(BAS)。在另一實(shí)施例中，電機(jī)12能夠?yàn)橛糜谠诨旌蟿?dòng)力車輛中使用的高電壓發(fā)夾式(High Voltage Hairpin, HVH)電馬達(dá)。電機(jī)12的部件(例如但不限于定子端匝24、轉(zhuǎn)子20和轉(zhuǎn)子轂30)能夠在電機(jī)12的操作期間產(chǎn)生熱。這些部件能夠被冷卻以增強(qiáng)電機(jī)12的性能且增加電機(jī)12的壽命。如圖I中所示，轉(zhuǎn)子20能夠包括大致相對(duì)端面32、34。平衡環(huán)36能夠在靠近大致相對(duì)端面32、34的位置聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20和/或轉(zhuǎn)子轂30上。在一些實(shí)施例中，平衡環(huán)36能夠使用螺紋、多個(gè)螺紋緊固件、摩擦配合、焊接或其它常規(guī)聯(lián)接方式聯(lián)接到轉(zhuǎn)子轂30上，使得平衡環(huán)36能夠在電馬達(dá)12的運(yùn)行期間與轉(zhuǎn)子20和轉(zhuǎn)子轂30基本同步地旋轉(zhuǎn)。另外，平衡環(huán)36能夠“樁定”(stake)到位于轉(zhuǎn)子轂30的內(nèi)徑上的凸緣35上，并且如圖3中所示，平衡環(huán)36的一部分能夠被熱壓到轉(zhuǎn)子20的疊片上(例如，用于軸向支承)。另外的部件(例如鋼嵌件)也能夠用來幫助將平衡環(huán)36繞凸緣35夾持到轉(zhuǎn)子轂30上。平衡環(huán)36能夠從轉(zhuǎn)子轂30軸向延伸到機(jī)腔16內(nèi)且能夠在電機(jī)12的運(yùn)行期間向轉(zhuǎn)子20和轉(zhuǎn)子轂30提供穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，平衡環(huán)36包括鑄鋁。在其他實(shí)施例(例如包括無轂設(shè)計(jì)的那些)中，如圖2中所示，平衡環(huán)36能夠靠近大致相對(duì)端面32、34地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20上。平衡環(huán)36能夠使用螺紋、多個(gè)螺紋緊固件、摩擦配合、焊接或其它常規(guī)聯(lián)接方式聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20上，使得平衡環(huán)36能夠在電馬達(dá)12的運(yùn)行期間與轉(zhuǎn)子20基本同步地旋轉(zhuǎn)。平衡環(huán)36能夠在電機(jī)12的運(yùn)行期間向轉(zhuǎn)子20提供穩(wěn)定性。在無轂設(shè)計(jì)或包括轉(zhuǎn)子轂30的實(shí)施例中，平衡環(huán)36由于其能夠在電機(jī)的運(yùn)行期間與轉(zhuǎn)子20 —起旋轉(zhuǎn)的事實(shí)而能夠可操作地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20上(例如，通過直接聯(lián)接或經(jīng)由轉(zhuǎn)子轂30相聯(lián))。在一些實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠?yàn)榭拷笾孪鄬?duì)端面32、34地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20、轉(zhuǎn)子轂30和/或平衡環(huán)36上的環(huán)形構(gòu)件。更具體地，攪拌器構(gòu)件38的至少一部分能夠聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20、轉(zhuǎn)子轂30和/或平衡環(huán)36上，使得攪拌器構(gòu)件38在電機(jī)12運(yùn)行時(shí)與轉(zhuǎn)子20和轉(zhuǎn)子轂30同步旋轉(zhuǎn)。攪拌器構(gòu)件38能夠使用螺紋、一個(gè)或多個(gè)螺紋緊固件、摩擦配合、焊接或其它常規(guī)聯(lián)接方式聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20、轉(zhuǎn)子轂30和/或平衡環(huán)36上。在一個(gè)實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠樁定到位于轉(zhuǎn)子轂20的內(nèi)徑上的凸緣(未示出)上，而另外的軸向支承能夠通過將攪拌器構(gòu)件34的一部分熱壓到包圍轉(zhuǎn)子20的疊片中而提供。在另一實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠在轉(zhuǎn)子的制造期間鑄造為轉(zhuǎn)子20的一部分，使得攪拌器構(gòu)件38和轉(zhuǎn)子20成一體。在又一實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠與平衡環(huán)36成一體。攪拌器構(gòu)件38能夠軸向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20和/或轉(zhuǎn)子轂30延伸到機(jī)腔16內(nèi)。在一些實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠利用或不利用平衡環(huán)36聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20和/或轉(zhuǎn)子轂30上。如果設(shè)有平衡環(huán)36，則攪拌器構(gòu)件38的軸向長度能夠基本等于或長于平衡環(huán)36的軸向長度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38的至少一部分能夠軸向延伸經(jīng)過平衡環(huán)36 (B卩，軸向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20)。另外，攪拌器構(gòu)件38能夠沿著定子端匝24的軸向長度的至少一部分基本平行于定子端匝24延伸。在一些實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠盡可能遠(yuǎn)地繞定子端阻24基本軸向向外延伸。在其他實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38的軸向長度能夠短于或長于定子端匝24的軸向長度。在無轂設(shè)計(jì)或包括轉(zhuǎn)子轂30的實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38由于其能夠在電機(jī)的運(yùn)行期間與轉(zhuǎn)子20 —起旋轉(zhuǎn)的事實(shí)而能夠可操作地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子20上(B卩，通過直接聯(lián)接或經(jīng)由轉(zhuǎn)子轂30或平衡環(huán)36相聯(lián))。在一些實(shí)施例中，如上所述，攪拌器構(gòu)件38和平衡環(huán)36能夠?yàn)橐惑w式結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，平衡環(huán)36和攪拌器構(gòu)件38能夠包括兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立部件。平衡環(huán)36和攪拌器構(gòu)件38能夠由鋁、鋼、不銹鋼或其他類似材料制造。在一些實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠定向?yàn)槭沟闷浠酒叫杏谵D(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸線40延伸。在其他實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠定向?yàn)橄鄬?duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線40的正方向或負(fù)方向。
另外，攪拌器構(gòu)件38能夠包括徑向遠(yuǎn)端表面42和徑向近端表面44。徑向遠(yuǎn)端表面42和徑向近端表面44的徑向位置均能夠變化。例如，徑向遠(yuǎn)端表面42能夠具有比轉(zhuǎn)子20短的半徑(例如，如圖4中所示，通過長度“X”)，或者能夠具有與轉(zhuǎn)子20的半徑相等的半徑(如圖2中所示)。在一些實(shí)施例中，徑向遠(yuǎn)端表面42能夠具有比轉(zhuǎn)子20的半徑短的半徑，以提供在定子端匝24的底側(cè)與攪拌器構(gòu)件38之間的明顯徑向分離。在一些實(shí)施例中，如圖4中所示，多個(gè)支柱46能夠向攪拌器構(gòu)件38提供支承。多個(gè)支柱46能夠在攪拌器構(gòu)件38中鑄造或以其他方式形成,使得支柱46和攪拌器構(gòu)件38為整體式本體。在一些實(shí)施例中，殼體14的至少一部分能夠包括多個(gè)冷卻劑孔48。冷卻劑孔48能夠與例如機(jī)腔16和基本繞電機(jī)12設(shè)置(例如，位于殼體14的內(nèi)壁內(nèi)或沿著殼體14的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，從而基本包圍定子22的外徑)的冷卻劑套50流體連通。冷卻劑例如傳動(dòng)流體、乙二醇、乙二醇/水的混合物、水、油或類似物質(zhì)能夠源自流體源(未示出)，流過冷卻劑套50，并且能夠穿過冷卻劑孔48分散到機(jī)腔16內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2中所示，冷卻劑孔48能夠設(shè)置為使得冷卻劑能夠分散到定子端匝24內(nèi)。在抵達(dá)定子端匝24之后，冷卻劑能夠從定子端匝24接收熱能，這能夠?qū)е码姍C(jī)12的冷卻。冷卻劑中的一些能夠分散經(jīng)過定子端匝24或者例如從定子端匝24飛濺或滴落到攪拌器構(gòu)件38的徑向遠(yuǎn)端表面42上。另外，與定子端匝24相接觸的一些冷卻劑能夠繼續(xù)朝向徑向遠(yuǎn)端表面42流動(dòng)。當(dāng)冷卻劑抵達(dá)徑向遠(yuǎn)端表面42時(shí)，冷卻劑由于攪拌器構(gòu)件38與轉(zhuǎn)子20的同步旋轉(zhuǎn)而能夠基本徑向彈回到定子端匝24上。使冷卻劑朝向定子端匝24徑向彈射的過程能夠用來使冷卻劑循環(huán)，并且由此使冷卻劑的冷卻潛力最大化。在一些實(shí)施例中，使用攪拌器構(gòu)件38使冷卻劑朝向定子端匝24徑向彈回的過程由于冷卻劑能夠多次抵達(dá)定子端匝24以提供另外的冷卻而能夠被視為“多次通過”冷卻方法。常規(guī)的電機(jī)使用“單次通過”冷卻方法，其中冷卻劑僅僅抵達(dá)定子端匝24 —次且隨后遠(yuǎn)離電機(jī)12排放而沒有進(jìn)一步冷卻的益處。另外，單次通過方法僅僅容許冷卻劑抵達(dá)定子端匝24的徑向外表面，而多次通過方法容許冷卻劑朝向定子端匝24的徑向內(nèi)表面彈回。由 此，多次通過冷卻方法既容許冷卻劑抵達(dá)定子端匝24的徑向外表面也抵達(dá)定子端匝24的徑向內(nèi)表面，并且由此提供了增強(qiáng)的冷卻。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4、圖5和圖6中所75，徑向遠(yuǎn)端表面42能夠包括紋理表面52。紋理表面52能夠具有不同的紋理，例如扇形、羅紋、隆起等。在一些實(shí)施例中，紋理表面52能夠形狀不對(duì)稱以增加彈射冷卻劑的力。在另一實(shí)施例中，徑向遠(yuǎn)端表面42能夠缺少紋理且能夠包括基本平坦或平滑的表面。當(dāng)與常規(guī)的平衡環(huán)進(jìn)行比較時(shí)，包括紋理表面52或基本平坦表面的攪拌器構(gòu)件38由于其提供了接收冷卻劑的更大表面區(qū)域而能夠增強(qiáng)冷卻劑的徑向彈射。而且，由于攪拌器構(gòu)件34能夠與轉(zhuǎn)子20和/或轉(zhuǎn)子轂30同步旋轉(zhuǎn)，因此離心力能夠迫使冷卻劑遠(yuǎn)離攪拌器構(gòu)件38，使得冷卻劑能夠分散到定子端匝24上。在一個(gè)實(shí)施例中，在紋理表面52上的紋理的數(shù)量和形狀能夠選取為提供所需的冷卻量而不會(huì)使冷卻劑以能夠可能侵蝕定子端匝24的速度彈射。另外，當(dāng)與常規(guī)的平衡環(huán)進(jìn)行比較時(shí)，攪拌器構(gòu)件38還能夠增大機(jī)腔16內(nèi)的空氣循環(huán)，并且由此增強(qiáng)電機(jī)冷卻，這是由于其更大質(zhì)量(相對(duì)于單獨(dú)的平衡環(huán)的)能夠在冷卻劑構(gòu)件38運(yùn)動(dòng)時(shí)使更多的空氣移位。在一個(gè)實(shí)施例中，紋理表面52能夠定形為類似泵或風(fēng)機(jī)葉片以有助于增加空氣循環(huán)和/或增大冷卻劑的徑向彈射。在一些實(shí)施例中，攪拌器構(gòu)件38能夠包括多個(gè)攪拌器通道54。如圖2和圖5中所示，攪拌器通道54能夠徑向延伸穿過攪拌器構(gòu)件38。多個(gè)攪拌通道54能夠延伸穿過攪拌器構(gòu)件38的任意所需的徑向長度，例如攪拌器構(gòu)件34的整個(gè)長度或攪拌器構(gòu)件38的整個(gè)長度的一部分。攪拌器通道54能夠設(shè)置在沿著攪拌器構(gòu)件38的軸向長度的幾乎任意距離處(例如，更靠近轉(zhuǎn)子20、沿著軸向長度的中央、或更遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20)。例如，如圖5中所示，多個(gè)攪拌器通道54能夠設(shè)置為軸向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子20。多個(gè)攪拌器通道54中的每一個(gè)的位置能夠?yàn)檠刂鴶嚢杵鳂?gòu)件38對(duì)稱或不對(duì)稱的(即，并非每個(gè)攪拌器通道可以設(shè)置在沿著攪拌器構(gòu)件38的軸向長度的相同距離處)。另外，任意數(shù)量的攪拌器通道54能夠被包括在攪拌器構(gòu)件38中，或附接到攪拌器構(gòu)件38上。在一些實(shí)施例中，如圖5中所示，多個(gè)攪拌通道54中的每一個(gè)能夠形狀為圓形的。在其他實(shí)施例中，攪拌器通道54能夠具有相似或不同的形狀，包括圓形、方形、矩形、橢圓形和/或其他形狀。而且，多個(gè)攪拌器通道54能夠包括相似或不同的半徑或直徑。如下述，攪拌器通道54能夠?yàn)樽銐虻某叽缫匀菰S冷卻劑的一部分穿過攪拌器通道54。攪拌器通道54能夠定尺寸為且設(shè)置為使得冷卻劑的抵達(dá)攪拌器構(gòu)件38的另一部分能夠繼續(xù)朝向定子端匝24基本徑向彈射。在一些實(shí)施例中，另外的冷卻劑體積也能夠在轉(zhuǎn)子轂30附近(例如從轉(zhuǎn)子轂30的基部或從主輸出軸28中)排放。在轉(zhuǎn)子轂30附近排出的冷卻劑能夠朝向殼體12徑向向外流動(dòng)(例如，由于離心力)。冷卻劑的一部分能夠抵達(dá)攪拌器構(gòu)件38的徑向近端表面44，并且攪拌器通道54能夠提供用于冷卻劑在徑向近端表面與徑向遠(yuǎn)端表面之間流動(dòng)的的通路。更具體地，徑向向外流動(dòng)到攪拌器構(gòu)件38上的冷卻劑50能夠流過冷卻劑通道54，使得其抵達(dá)徑向遠(yuǎn)端表面42且朝向定子端匝24基本徑向彈射，或者至少集中在定子端匝24附近。另外的冷卻劑體積能夠進(jìn)一步輔助冷卻電機(jī)12，包括定子端匝24。圖7A和圖7B圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電機(jī)模塊10。如圖7A中所示，蓋 56能夠聯(lián)接到內(nèi)壁18上且至少部分地包圍定子端匝24，使得定子端匝24中的每一個(gè)和蓋56限定繞定子端阻24的定子腔58。定子腔58能夠與機(jī)腔16流體連通。蓋56還能夠基本包圍定子22。例如，圖7A圖示了完全包圍定子22且部分包圍定子端匝24的蓋(例如，作為一體式定子殼體環(huán)和蓋組件)。在一些實(shí)施例中，另外的帽(未不出)能夠?qū)⑸w56包封在殼體14內(nèi)。在其他實(shí)施例中，蓋56能夠?yàn)闅んw14的一部分(例如，在定子22的任意端部上從內(nèi)壁18延伸以部分地包圍定子端匝24)。蓋56能夠從內(nèi)壁18延伸所需的徑向距離，并且在一些實(shí)施例中，如圖7A和圖7B中所示，能夠徑向向內(nèi)折回。蓋56也能夠設(shè)置在距殼體14的所需軸向距離處。所需距離能夠沿著電機(jī)12的徑向部分或沿著電機(jī)12的周緣為一致或變化的，并且由此，定子腔58的尺寸能夠沿著徑向部分為一致或變化的。另外，在一些實(shí)施例中，定子腔58可以不繞定子端匝24的整個(gè)360度延伸(B卩，定子端匝24的一些徑向部分未由蓋56包圍)。蓋56能夠包括塑料、鋁、鋼、聚合物材料或類似材料。在一些實(shí)施例中，取決于冷卻劑和制成蓋56的材料的介電性能或者取決于其在電機(jī)模塊10內(nèi)的徑向位置，定子腔58的尺寸能夠變化。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3中所示，定子腔58的尺寸能夠通過以高介電強(qiáng)度材料(例如環(huán)氧樹脂材料60)涂布蓋56的最靠近定子端匝24的區(qū)域而減小。在另一實(shí)施例中，電機(jī)模塊10的上部分能夠包括比電機(jī)模塊10的下部分明顯大的定子腔58。在一些實(shí)施例中，蓋56能夠通過壓配合、摩擦配合、螺紋緊固件或類似聯(lián)接方式聯(lián)接到內(nèi)壁18上。另外，蓋56能夠包括一個(gè)或多個(gè)零件，其中蓋56的一些零件與內(nèi)壁18成一體，而蓋的其他零件聯(lián)接到內(nèi)壁18上。定子腔58能夠從冷卻劑套50和冷卻劑孔48(類似于圖2中所示的那些)、或者通過蓋56的冷卻劑孔61從在蓋56與內(nèi)壁18之間形成的冷卻劑套59接收冷卻劑。冷卻劑套59能夠從如圖6-圖7B中所示的與流體源流體連通的供給端口 62接收冷卻劑。在冷卻劑流入定子腔58內(nèi)之后，蓋56能夠有助于將流動(dòng)的冷卻劑集中在定子腔52內(nèi)，使得冷卻劑能夠保持與定子端匝24相接觸或保持在定子端匝24附近一個(gè)延長的時(shí)間段以有助于傳遞更多的熱能。冷卻劑最后能夠離開定子腔58朝向機(jī)腔16分散。當(dāng)與常規(guī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行比較時(shí)，由于蓋56能夠防止冷卻劑中的至少一些快速遠(yuǎn)離定子端匝24分散且能夠有助于將冷卻劑集中到輻射熱能的定子端匝24附近，蓋56能夠極大地增強(qiáng)定子端匝24的冷卻。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖7B中所示，定子腔58能夠由蓋56和定子端匝24以及攪拌器構(gòu)件38限定。如上述，定子腔58能夠與機(jī)腔16流體連通。當(dāng)冷卻劑進(jìn)入定子腔58內(nèi)時(shí)，冷卻劑能夠流動(dòng)到定子端匝24上且由于蓋56的存在而能夠集中到定子腔58內(nèi)。另外，當(dāng)冷卻劑朝向攪拌器構(gòu)件38流動(dòng)時(shí)，其能夠朝向定子端匝24和蓋56徑向彈回，其中冷卻劑能夠再次變?yōu)槔@定子端匝24集中。蓋56與攪拌器構(gòu)件38的組合能夠通過在定子端匝24附近且繞定子端匝24施加和再循環(huán)冷卻劑而協(xié)同地提高冷卻效率。由于定子腔58在一些實(shí)施例中能夠與機(jī)腔16流體連通，因此冷卻劑中的一些能夠流入機(jī)腔16內(nèi)，而冷卻劑的大部分能夠保持在定子腔58內(nèi)。在一些實(shí)施例中，另外的冷卻能夠使用從轉(zhuǎn)子轂30附近排出的另外體積的冷卻劑實(shí)現(xiàn)。另外體積的冷卻劑能夠穿過多個(gè)攪拌器通道52中的一些且朝向定子腔58徑向向外流動(dòng)，使得其能夠被施加和再施加到定子端匝24上。另外的冷卻劑流動(dòng)由于冷卻劑的交換和冷卻劑在定子端匝24附近的冷卻劑反復(fù)循環(huán)而能夠?qū)е赂行У臒崮軅鬟f。
在流動(dòng)經(jīng)過電機(jī)部件之后，冷卻劑能夠蓄積在殼體12的底部部分處或附近(例如，通過在蓋56的外側(cè)或穿過蓋56的排放端口 64在機(jī)腔16中的流動(dòng))。排放部(未示出)能夠設(shè)置在底部部分處或附近以容許將蓄積的冷卻劑從殼體12中移除。排放部能夠聯(lián)接到可將熱能從所排放的冷卻劑中移除的元件(例如散熱器或其他合適的熱交換器)上，使得其能夠循環(huán)回到流體源。應(yīng)當(dāng)由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，盡管已經(jīng)在上面結(jié)合具體的實(shí)施例和示例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并非必然地如此限制，并且旨在由所附權(quán)利要求包括各種其他實(shí)施例、示例、使用、修改以及與該實(shí)施例、示例和使用的偏離。本文所引述的每個(gè)專利和公布的全部公開內(nèi)容通過參引的方式并入本文，正如每個(gè)該專利或公布通過參引的方式單獨(dú)地并入本文一樣。在下面的權(quán)利要求中闡釋了本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種能夠通過冷卻劑冷卻的電機(jī)模塊，所述電機(jī)模塊包括 電機(jī)，所述電機(jī)包括具有定子端匝的定子； 殼體，所述殼體包封所述電機(jī)，所述殼體的內(nèi)壁限定機(jī)腔；以及蓋，所述蓋聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)，所述蓋和所述定子端匝限定定子腔，所述定子腔與所述機(jī)腔流體連通。
2.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋延伸到所述機(jī)腔內(nèi)，使得當(dāng)冷卻劑分散到所述機(jī)腔內(nèi)時(shí)，所述蓋有助于將所述冷卻劑的至少一部分基本繞所述定子端匝集中到所述定子腔內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋至少部分地包圍所述定子端匝。
4.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋完全包圍所述定子。
5.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋軸向向內(nèi)延伸為至少部分地包圍所述定子端阻。
6.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋設(shè)置在遠(yuǎn)離所述殼體的軸向端部的軸向距離處，其中，所述軸向距離沿著所述殼體的周緣變化。
7.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，其中，所述蓋包括塑料、鋁、鋼和聚合物材料中的至少一種。
8.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)模塊，還包括填充到所述定子端匝與所述蓋之間的所述定子腔的至少一部分內(nèi)的環(huán)氧樹脂材料。
9.一種能夠通過冷卻劑冷卻的電機(jī)模塊，所述電機(jī)模塊包括 電機(jī)，所述電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和具有定子端匝的定子； 殼體，所述殼體包封所述電機(jī)，所述殼體的內(nèi)壁限定機(jī)腔； 蓋，所述蓋聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)；以及攪拌器環(huán)，所述攪拌器環(huán)可操作地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子上且沿著所述定子端匝的軸向長度的至少一部分基本向外延伸； 所述蓋、所述攪拌器環(huán)和所述定子端匝限定定子腔，所述定子腔與所述機(jī)腔流體連通。
10.如權(quán)利要求9所述的電機(jī)模塊，其中，所述電機(jī)還包括轉(zhuǎn)子轂，并且所述攪拌器構(gòu)件通過所述轉(zhuǎn)子轂聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子上。
11.如權(quán)利要求9所述的電機(jī)模塊，其中，所述攪拌器構(gòu)件包括徑向遠(yuǎn)端表面和徑向近端表面，所述徑向遠(yuǎn)端表面包括紋理表面。
12.如權(quán)利要求9所述的電機(jī)模塊,其中，所述攪拌器構(gòu)件的軸向長度為小于、大于或大約等于定子端阻的軸向長度中的一種。
13.如權(quán)利要求9所述的電機(jī)模塊，還包括基本包圍所述電機(jī)的冷卻劑套以及與所述冷卻劑套和所述機(jī)腔流體連通的冷卻劑孔。
14.一種用于冷卻電機(jī)的方法,包括 設(shè)置電機(jī)，所述電機(jī)包括 具有大致相對(duì)的端面的轉(zhuǎn)子；和 基本包圍所述轉(zhuǎn)子且包括定子端匝的定子； 將所述電機(jī)的至少一部分基本包封在殼體內(nèi)； 利用所述殼體的內(nèi)壁限定機(jī)腔的至少一部分；設(shè)置聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)的蓋； 將冷卻劑引入所述機(jī)腔內(nèi)；以及 使用所述蓋將冷卻劑集中到所述定子端匝的附近以冷卻所述定子端匝。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括使用在所述大致相對(duì)端面附近可操作地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)攪拌器構(gòu)件使冷卻劑的流經(jīng)所述定子端匝的一部分返回到所述定子端匝以用于冷卻。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用所述蓋和所述旋轉(zhuǎn)攪拌器構(gòu)件將所述冷卻劑集中到所述定子端匝附近。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，經(jīng)由與所述殼體的冷卻劑套流體連通的冷卻劑孔將冷卻劑從徑向經(jīng)過所述定子端匝的位置引入所述機(jī)腔內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括設(shè)置所述冷卻劑孔以將冷卻劑朝向所述定子端匝引導(dǎo)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將冷卻劑從所述定子端匝的徑向向內(nèi)的位置引入所述機(jī)腔內(nèi)，使得冷卻劑朝向所述定子端匝徑向向外分散。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括設(shè)置穿過所述攪拌器環(huán)的攪拌器通道以將冷卻劑朝向所述定子端匝引導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了電機(jī)模塊和用于冷卻電機(jī)的方法。所述電機(jī)模塊包括電機(jī)和包封所述電機(jī)的殼體，其中所述電機(jī)包括具有定子端匝的定子。所述殼體的內(nèi)壁限定機(jī)腔。所述電機(jī)模塊還包括聯(lián)接到所述殼體上且徑向向內(nèi)延伸到所述機(jī)腔內(nèi)的蓋。所述蓋和所述定子端匝限定與所述機(jī)腔流體連通的定子腔。
文檔編號(hào)H02K9/19GK102934335SQ201180028061
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者M·D·布拉德菲爾德 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司