專利名稱：電機冷卻系統(tǒng)和方法
電機冷卻系統(tǒng)和方法相關專利申請該國際申請要求2010年9月29日提交的美國專利申請N0.12/893，698的優(yōu)先權，該專利申請的整個以引用方式并入本文中。
背景技術：
常規(guī)的油冷電機模塊包括鋼罐，電機安裝到該鋼罐中。鋼罐繼而安裝到鑄造鋁殼體中。在鋼罐的外徑和鑄造鋁殼體的內(nèi)徑之間有意存在幾毫米的徑向間隙。這形成油套，油套在傳統(tǒng)上圍繞定子疊片堆的外徑。油從單個入口流入到該套區(qū)域中，分成兩股流動，繞油套周向地流動，然后通過鋼罐中一系列孔離開油套?？淄ǔＶ赶螂姍C的定子端線匝，從而油噴射到每個定子端線匝上。然后油通過重力作用向下流到圍繞電機底部的排出裝置。

發(fā)明內(nèi)容
一些實施例提供電機模塊，其包括具有定子的電機和至少部分地包圍電機的殼體。殼體包括至少兩個殼體構(gòu)件，這兩個殼體構(gòu)件聯(lián)接在一起并且基本上將電機固定在殼體內(nèi)。電機模塊還可以包括冷卻劑套，該冷卻劑套至少部分地由定子的外徑和殼體的內(nèi)徑部分限定。一些實施例提供電機模塊，其包括具有定子的電機和至少部分地包圍電機的殼體。殼體包括至少兩個殼體構(gòu)件，這兩個殼體構(gòu)件聯(lián)接在一起并且基本上將電機固定在殼體內(nèi)。殼體還包括壓痕部，該壓痕部在定子的軸向端部附近基本上沿著定子的周邊定位。壓痕部提供基本上順著定子的外徑的一部分的軸向流動路徑和基本上順著定子的軸向側(cè)部的一部分的徑向流動路徑。—些實施例提供一種用于冷卻電機模塊的方法。該方法可以包括:提供電機，該電機包括具有定子端線匝的定子；以及提供殼體，該殼體限定了電機腔體并且至少部分地包圍電機。殼體可以包括聯(lián)接在一起的至少兩個殼體構(gòu)件，其中至少兩個殼體構(gòu)件中的至少一個可以包括冷卻劑入口和冷卻劑通路。該方法還可以包括:提供冷卻劑套，該冷卻劑套至少部分地由定子的外徑和殼體的內(nèi)徑部分限定；以及繞冷卻劑套基本上沿周向定位多個孔口。冷卻劑通路可以流體地連接冷卻劑入口和冷卻劑套，并且多個孔口可以與至少電機腔體和冷卻劑套流體連通。該方法還可以包括:將冷卻劑引入到冷卻劑入口中；使冷卻劑循環(huán)通過冷卻劑通路且循環(huán)到冷卻劑套中；以及使得冷卻劑的至少一部分通過多個孔口進入到電機腔體中。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電機模塊的前橫截面圖。圖2A為圖1的電機模塊的側(cè)橫截面圖。圖2B為圖2的電機模塊沿著線段A-A的局部前橫截面圖。圖2C為圖2的電機模塊沿著線段B-B的局部前橫截面圖。
圖2D為圖2的電機模塊沿著線段C-C的局部前橫截面圖。
具體實施例方式在詳細說明本發(fā)明的任何實施例之前，應當理解本發(fā)明在其應用中并不受限于在下文描述中提及的或下列附圖中所示的結(jié)構(gòu)細節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠具有其他實施例并能夠以各種方式實踐或?qū)嵤?。另外應當理解的是，本文中所用的用語和術語的目的是為了進行說明，不應被認為是限制性的。本文中所用的“包括”、“包含”或“具有”以及它們的變化形式意在涵蓋其后所列舉的項目及其等同項目以及附加項目。除非指明或另外限定，術語“安裝”、“連接”、“支撐”和“聯(lián)接”及其變型按廣義使用，均涵蓋直接和間接的安裝、連接、支撐和聯(lián)接。另外，“連接”和“聯(lián)接”不限于物理或機械連接或聯(lián)接。以下的描述是為了使得本領域技術人員能夠制造和利用本發(fā)明的實施例。對所示實施例的各種修改對于本領域技術人員而言將是顯而易見的，并且在不脫離本發(fā)明的實施例的情況下，本文的一般性原理可以應用于其它實施例和應用。因此，本發(fā)明的實施例并不是被限制為所示的實施例，而是具有與本文所公開的原理和特征一致的最寬泛的范圍。下面的詳細描述應參考附圖來閱讀，其中不同附圖中的相同元件具有相同的附圖標記。未必按比例繪制的各附圖示出了所選的實施例，并不意在限制本發(fā)明的實施例的范圍。本領域技術人員將會認識到，本文所提供的例子具有許多有用的替代形式并且落在本發(fā)明的實施例的范圍內(nèi)。圖1不出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電機模塊10的一部分。電機模塊10可以包括殼體12,該殼體12包括第一殼體構(gòu)件14和第二殼體構(gòu)件16。在一些實施例中,可以米用多于兩個的殼體構(gòu)件(未示出)。電機18可以容納在電機腔體20中，該電機腔體20至少部分地由殼體構(gòu)件14、16限定。殼體12可以至少部分地包圍電機18。殼體構(gòu)件14、16可以經(jīng)由一個或多個緊固件(未示出)或另外的合適聯(lián)接方式聯(lián)接，以將電機18包封在電機腔體20內(nèi)。在一些實施例中，殼體構(gòu)件14、16可以包括鑄造鋁。另外，在一些實施例中，殼體構(gòu)件14、16可以為傳動裝置殼體(未不出)的部分。電機18可以包括轉(zhuǎn)子22、定子24、定子端線匝26和軸承28，并且可以繞主輸出軸30設置。定子24可以包圍轉(zhuǎn)子22，并且在轉(zhuǎn)子22和定子24之間可以存在徑向氣隙31。在一些實施例中，電機18還可以包括轉(zhuǎn)子轂32，或者可以具有“無轂”設計(未示出)。電機18可以(非限制性地)為電動馬達(例如混合式電動馬達)、發(fā)電機或車輛交流發(fā)電機。在一個實施例中，如圖1所示，電機18可以為感應式皮帶-交流發(fā)電機-啟動器(BAS)。在另一個實施例中，電機18可以是用于混合電動車的高壓發(fā)針(HVH)電動馬達。電機18的各個部件，例如但不限于定子24、定子端線匝26和轉(zhuǎn)子22，在電機18操作期間可能產(chǎn)生熱。這些部件可以被冷卻，以增強電機18的性能并且提高電機18的使用壽命。如圖1所示，電機模塊10可以包括冷卻劑套34。在一些實施例中，冷卻劑套34的一部分可以被鑄造到各個殼體構(gòu)件14、16中。例如，如圖1和2B-2D所示，冷卻劑套34可以形成在定子24的外徑和殼體構(gòu)件14、16的內(nèi)徑部分之間。冷卻劑(例如馬達油、液壓流體油或類似流體)可以循環(huán)通過冷卻劑套34，以幫助冷卻定子24。在一些實施例中，利用定子和殼體構(gòu)件14、16形成冷卻劑套34可以不需要如某些常規(guī)電機模塊中所用的單獨罐或套筒構(gòu)件。冷卻劑可以通過冷卻劑通路36被引入到冷卻劑套34中。更具體地，冷卻劑通路36可以將冷卻劑套34與冷卻劑入口 38流體地連接。在一些實施例中，冷卻劑通路36和冷卻劑入口 38可以與殼體構(gòu)件14、16之一形成為一體。例如，如圖1和2B所示，冷卻劑通路36和冷卻劑入口 38可以形成在第一殼體構(gòu)件14內(nèi)。冷卻劑入口 38可以經(jīng)由常規(guī)連接軟管或類似物(未示出)與流體源流體連通。在一些實施例中，殼體構(gòu)件14、16可以具有基本上相同的軸向長度。因此，殼體構(gòu)件14、16可以沿著定子24的軸向長度在中心點附近聯(lián)接在一起。在其它實施例中，殼體構(gòu)件14、16可以具有不同的軸向長度。殼體構(gòu)件14、16可以沿著定子24的軸向長度在中心點處或不同點處聯(lián)接，使得殼體構(gòu)件14、16兩者均可以與定子形成冷卻劑套34。殼體構(gòu)件
14、16均可以靠著定子24的軸向端部和/或軸向側(cè)部進行壓配合或摩擦配合，如圖1所示，以大致提供冷卻劑套34和電機腔體20之間的密封件，并且?guī)椭鷮㈦姍C18固定或軸向定位在電機腔體20內(nèi)。更具體地,殼體構(gòu)件14、16可以具有:第一內(nèi)徑40,其小于定子24的外徑(例如形成電機腔體20內(nèi)側(cè)的內(nèi)壁)；第二內(nèi)徑42，其基本上等于定子24的外徑(例如大致形成冷卻劑套34和電機腔體20之間的密封件);以及第三內(nèi)徑44，其大于定子24的外徑(例如形成冷卻劑套34的壁)。如圖1所示，O形環(huán)46可以定位成提供殼體構(gòu)件14、16之間的密封件，從而基本上防止冷卻劑套34內(nèi)的冷卻劑泄露到殼體12外側(cè)。在一些實施例中，殼體構(gòu)件14、16可以包括定位在冷卻劑套34的軸向端部處的多個鑄造壓痕部47，如圖1、2A和2D所示。當電機18定位在殼體12中時，壓痕部47可以在殼體構(gòu)件14、16和定子24之間提供多個噴射狹槽或孔口 48。如圖2A所示，多個孔口 48可以繞冷卻劑套34沿周向定位。如圖1和2D所示，多個孔口 48中的每個孔口都沿著定子24的外邊緣從冷卻劑套34沿軸向延伸，然后沿徑向向內(nèi)延伸，以允許冷卻劑套34和電機腔體20之間的流體連通。由于多個孔口 48中每個孔口中的沿徑向向內(nèi)的線匝，使得流過孔口48的冷卻劑可以被散布到定子端線匝26上或附近，以幫助冷卻定子端線匝26。由于多個孔口 48中每個孔口中的沿徑向向內(nèi)的線匝的90度彎曲，使得多個孔口 48兩側(cè)的壓降可以遠高于直的孔口或狹槽。因此，殼體12可以包括更多的孔口 48，以便與具有直的孔口的殼體相比，更加均勻地冷卻定子端線匝26。在電機18操作期間，冷卻劑可以通過冷卻劑入口 38和冷卻劑通路36散布到冷卻劑套34中。冷卻劑可以分為兩股流動，并且繞冷卻劑套34沿周向流動，以幫助冷卻定子
24。冷卻劑的至少一部分可以通過孔口 48而強制(即通過冷卻劑套34的流體壓力)從冷卻劑套34離開，并且噴射到定子端線匝26上或附近，以幫助冷卻定子端線匝26。在散布到電機腔體20中定子端線匝26上或附近之后，冷卻劑可以由于重力作用而朝向電機腔體20的底部流動，從而隨著其向下流動而冷卻電機的各個部件，例如但不限于轉(zhuǎn)子22、定子24、轉(zhuǎn)子轂32和軸承28。排出裝置(未示出)可以定位在電機腔體20的底部附近，以將冷卻劑排出而回到流體源，冷卻劑在該流體源處可以被冷卻并且循環(huán)回到冷卻劑套34。本領域技術人員將會理解，雖然以上已經(jīng)結(jié)合具體實施例和例子描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受限于此，所附的權利要求涵蓋了從實施例、例子和用途衍生的其它實施例、例子、用途、修改和變更。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點在下列權利要求書中給出。
權利要求
1.一種電機模塊,其包括: 電機，所述電機包括定子； 殼體，所述殼體至少部分地包圍所述電機，所述殼體包括至少兩個殼體構(gòu)件，所述至少兩個殼體構(gòu)件聯(lián)接在一起并且將所述電機大致固定在所述殼體內(nèi)；以及 冷卻劑套，所述冷卻劑套至少部分地由所述定子的外徑和所述殼體的內(nèi)徑部分限定。
2.根據(jù)權利要求1所述的電機模塊，其還包括多個孔口，所述多個孔口形成在所述定子和所述殼體之間，并且繞所述冷卻劑套的至少一部分大致沿周向定位； 所述多個孔口與所述冷卻劑套流體連通；并且 所述多個孔口至少沿大致軸向向外的方向和大致徑向向內(nèi)的方向延伸離開所述冷卻劑套。
3.根據(jù)權利要求2所述的電機模塊，其中所述至少兩個殼體構(gòu)件中的每一個都包括至少第一內(nèi)徑、第二內(nèi)徑和第三內(nèi)徑； 所述第一內(nèi)徑小于所述定子的外徑； 所述第二內(nèi)徑大致等于所述定子的外徑；并且 所述第三內(nèi)徑大于所述定子的外徑，其中至少部分地限定了所述冷卻劑套的所述殼體的所述內(nèi)徑部分包括所述第三內(nèi)徑。
4.根據(jù)權利要求2所述的電機模塊，其中所述殼體包括冷卻劑入口和冷卻劑通路，所述冷卻劑通路流體地連接所述冷卻劑套和所述冷卻劑入口。
5.根據(jù)權利要求2所述的電機模塊，其中所述至少兩個殼體構(gòu)件包括第一殼體構(gòu)件和第二殼體構(gòu)件， 所述第一殼體構(gòu)件和所述第二殼體構(gòu)件具有大致相等的軸向長度；并且 所述第一殼體構(gòu)件和所述第二殼體構(gòu)件沿著所述定子的軸向長度在中心點附近聯(lián)接在一起。
6.根據(jù)權利要求2所述的電機模塊，其中所述殼體至少部分地限定了電機腔體，所述多個孔口至少與所述電機腔體和所述冷卻劑套流體連通。
7.根據(jù)權利要求6所述的電機模塊，其還包括排出裝置，所述排出裝置定位在所述電機腔體的底部附近。
8.根據(jù)權利要求6所述的電機模塊，其中冷卻劑能夠從所述冷卻劑入口，穿過冷卻劑通路，散布到所述冷卻劑套中，并且能夠穿過所述多個孔口散布到所述電機腔體中。
9.根據(jù)權利要求8所述的電機模塊，其中所述定子包括定子端線匝，并且所述孔口被定位成將冷卻劑大致散布到所述定子端線匝上或者大致散布到所述定子端線匝附近。
10.一種電機模塊，其包括: 電機，所述電機包括定子；以及 殼體，所述殼體至少部分地包圍所述電機，所述殼體包括至少兩個殼體構(gòu)件，所述至少兩個殼體構(gòu)件聯(lián)接在一起并且將所述電機大致固定在所述殼體內(nèi)， 所述殼體包括壓痕部，所述壓痕部大致沿著所述定子的周邊定位在所述定子的軸向端部附近，所述壓痕部提供基本上順著所述定子的外徑的一部分的軸向流動路徑和基本上順著所述定子的軸向側(cè)部的一部分的徑向流動路徑。
11.根據(jù)權利要求10所述的電機模塊，其中所述至少兩個殼體構(gòu)件中的每一個都包括至少第一內(nèi)徑、第二內(nèi)徑和第三內(nèi)徑； 所述第一內(nèi)徑小于所述定子的外徑，并且位于所述定子的軸向外側(cè)； 所述第二內(nèi)徑大致等于所述定子的外徑，并且被定位成與所述定子的軸向端部相鄰；并且 所述第三內(nèi)徑大于所述定子的外徑，并且大致位于所述定子的徑向外側(cè)，其中冷卻劑套至少部分地由所述定子的外徑和所述殼體的所述第三內(nèi)徑限定。
12.根據(jù)權利要求11所述的電機模塊，其中所述殼體的所述壓痕部在所述壓痕部和所述定子之間形成孔口。
13.根據(jù)權利要求10所述的電機模塊，其中所述至少兩個殼體構(gòu)件包括第一殼體構(gòu)件和第二殼體構(gòu)件，所述第一殼體構(gòu)件和所述第二殼體構(gòu)件具有大致相等的軸向長度；并且所述第一殼體構(gòu)件和所述第二殼體構(gòu)件沿著所述定子的軸向長度在中心點附近聯(lián)接在一起。
14.根據(jù)權利要求12所述的電機模塊，其中所述殼體至少部分地限定了電機腔體，并且所述多個孔口與所述電機腔體和所述冷卻劑套流體連通。
15.根據(jù)權利要求14所述的電機模塊，其還包括排出裝置，所述排出裝置定位在所述電機腔體的底部附近。
16.根據(jù)權利要求14所述的電機模塊，其中冷卻劑能夠散布到所述冷卻劑套中，并且所述冷卻劑套中的冷卻劑的至少一部分穿過所述孔口散布到所述電機腔體中。
17.根據(jù)權利要求16所述的電機模塊，其中所述定子包括定子端線匝，并且所述孔口被定位成將冷卻劑大致散布到所述定子端線匝上或者大致散布到所述定子端線匝附近。
18.—種用于冷卻電機模塊的方法,其包括: 提供電機，所述電機包括定子，所述定子包括定子端線匝； 提供殼體，所述殼體限定了電機腔體并且至少部分地包圍所述電機，所述殼體包括聯(lián)接在一起的至少兩個殼體構(gòu)件，并且所述至少兩個殼體構(gòu)件中的至少一個包括冷卻劑入口和冷卻劑通路； 提供冷卻劑套，所述冷卻劑套至少部分地由所述定子的外徑和所述殼體的內(nèi)徑部分限定，所述冷卻劑通路流體地連接所述冷卻劑入口和所述冷卻劑套； 繞所述冷卻劑套大致沿周向定位多個孔口，所述多個孔口至少與所述電機腔體和所述冷卻劑套流體連通； 將冷卻劑引入到所述冷卻劑入口中； 使冷卻劑循環(huán)通過所述冷卻劑通路，并且循環(huán)到所述冷卻劑套中；以及 使冷卻劑的至少一部分通過所述多個孔口進入到所述電機腔體中。
19.根據(jù)權利要求18所述的用于冷卻電機模塊的方法，其還包括:在冷卻劑離開所述多個孔口之后，將冷卻劑至少部分地大致噴射到所述定子端線匝上或大致噴射到所述定子端線匝附近。
20.根據(jù)權利要求19所述的用于冷卻電機模塊的方法，其還設有排出裝置，所述排出裝置定位在所述電機腔體的底部附近。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供一種電機模塊，其包括具有定子的電機和至少部分地包圍電機的殼體。殼體包括至少兩個殼體構(gòu)件，這兩個殼體構(gòu)件聯(lián)接在一起并且基本上將電機固定在殼體內(nèi)。電機模塊還包括冷卻劑套，該冷卻劑套至少部分地由定子的外徑和殼體的內(nèi)徑部分限定。
文檔編號H02K9/19GK103141015SQ201180047089
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者M·D·布拉德菲爾德 申請人:瑞美技術有限責任公司