具有轉(zhuǎn)子冷卻組件的電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種電機(jī)，并且更具體地，涉及一種具有轉(zhuǎn)子冷卻組件的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的電機(jī)被用來響應(yīng)于電氣輸入產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力或者響應(yīng)于機(jī)械輸入產(chǎn)生電力。在機(jī)械動(dòng)力和電力產(chǎn)生期間，馬達(dá)和發(fā)電機(jī)內(nèi)部的磁損耗、電阻損耗和機(jī)械損耗造成熱量積累，這種積累需要消散以避免電機(jī)的故障和/或失效。電機(jī)動(dòng)力輸出方面的限制之一在于電機(jī)消散這種熱量的能力。
[0003]用于消散電機(jī)內(nèi)部熱量的一種不例性布置公開于2011年4月14日公開的Swales等人的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.2011/0084561 (’561公開文件)中。具體來說，’ 561公開文件公開了一種用于汽車動(dòng)力系的油冷馬達(dá)/發(fā)電機(jī)。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)包括定子、被定子環(huán)繞的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子安裝于其上的馬達(dá)軸、包圍定子和轉(zhuǎn)子的外殼組件、和設(shè)置在位于轉(zhuǎn)子相對(duì)端的外殼組件和馬達(dá)軸之間的軸承。轉(zhuǎn)子端環(huán)在每一端緊鄰轉(zhuǎn)子軸向定位并圍繞馬達(dá)軸，壩狀元件與每個(gè)轉(zhuǎn)子一體形成或者分別附接到每個(gè)轉(zhuǎn)子。壩狀元件軸向向外和徑向向內(nèi)延伸，以在離心力使冷卻油向外溢出壩狀元件之前暫時(shí)圈住并分配圍繞轉(zhuǎn)子端環(huán)周向的冷卻油液流。
[0004]雖然’ 561公開文件的布置可通過在轉(zhuǎn)子端環(huán)處暫時(shí)圈住油來改善冷卻，但這種布置仍不太理想。特別是，作為如何將油引入端環(huán)的壩狀元件的結(jié)果，這種布置在某些應(yīng)用中可提供不一致的油覆蓋。具體來說，進(jìn)入油會(huì)在入口位置處擾亂油在壩狀元件上方溢出，在定子油覆蓋中留下空白。這可導(dǎo)致繞線定子馬達(dá)的不當(dāng)冷卻。
[0005]公開的冷卻組件針對(duì)克服如上所述的一個(gè)或多個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一方面，本發(fā)明針對(duì)一種用于轉(zhuǎn)子的端蓋。端蓋可包括環(huán)狀體，該環(huán)狀體具有大體是平的并能夠接合轉(zhuǎn)子的內(nèi)部軸向表面和與內(nèi)部軸向表面相對(duì)定位的外部軸向表面。端蓋還可包括在外部軸向表面內(nèi)形成的環(huán)形槽，該環(huán)形槽具有帶有凹曲度的內(nèi)部徑向側(cè)表面。
[0007]另一方面，本發(fā)明針對(duì)一種與電機(jī)一起使用的冷卻組件，所述電機(jī)具有軸承、由軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐的軸、連接到軸的轉(zhuǎn)子、和環(huán)狀地圍繞轉(zhuǎn)子的定子。冷卻組件可包括端蓋，其被配置為接合轉(zhuǎn)子端部和軸從而使轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸軸向定位。端蓋可具有形成在其中的環(huán)形槽以接收冷卻油流。冷卻組件還可包括軸向連接到端蓋端部并徑向向內(nèi)延伸至少部分地穿過環(huán)形槽的開口的環(huán)形擋板，以及與端蓋相對(duì)軸向連接到環(huán)形擋板的擋油環(huán)。擋油環(huán)形成能夠在冷卻油流過環(huán)形擋板之后圈住冷卻油的凹部。
[0008]又一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)一種冷卻電機(jī)的方法。該方法可包括將冷卻油軸向引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子端蓋中的環(huán)形槽內(nèi)，以及引導(dǎo)冷卻油在環(huán)形槽內(nèi)徑向向外循環(huán)。該方法還可包括引導(dǎo)冷卻油軸向流出環(huán)形槽并進(jìn)入徑向通道中，以及允許冷卻油徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)并在位于徑向通道的軸向端部的唇部溢出。
【附圖說明】
[0009]圖1是示例性公開的電機(jī)的橫截面視圖；和
[0010]圖2是圖1中電機(jī)的冷卻組件的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1圖示出示例性電機(jī)10。電機(jī)10可以是發(fā)電機(jī)或馬達(dá)，或選擇性地既用作發(fā)電機(jī)也用作馬達(dá)。例如，電機(jī)10可被驅(qū)動(dòng)(例如由發(fā)動(dòng)機(jī))以產(chǎn)生電，例如在混合動(dòng)力車輛應(yīng)用或者固定發(fā)電應(yīng)用中?？商鎿Q地，電機(jī)10可用電提供動(dòng)力以產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)應(yīng)用或者電動(dòng)絞盤應(yīng)用中?；蛘撸姍C(jī)10可在某些情況下起到發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，而在其他情況下起到馬達(dá)的作用，例如在電氣動(dòng)力系推進(jìn)和制動(dòng)應(yīng)用中。
[0012]無論何種應(yīng)用，電機(jī)10除其他之外可包括外殼12、在相對(duì)端部由軸承16可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼12內(nèi)的軸14、可操作地結(jié)合以與軸14 一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子18、和環(huán)狀地圍繞轉(zhuǎn)子18的固定定子20。當(dāng)軸14和轉(zhuǎn)子18被機(jī)械驅(qū)動(dòng)以在外殼12和軸承16內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，相關(guān)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可在定子20內(nèi)產(chǎn)生電流。同樣地，當(dāng)電流經(jīng)過定子20時(shí)，可以產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子18和軸14旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)?？梢灶A(yù)期的是，電機(jī)10可包括額外的或者不同的部件，舉例來說，例如控制系統(tǒng)、處理器、電力電子設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)傳感器、儲(chǔ)能裝置和/或本領(lǐng)域已知的其他部件。
[0013]外殼12通?？捎蓛刹糠纸M成，包括殼體22和端蓋24。殼體22可以是管狀的，具有封閉的第一端26和敞開的第二端28。殼體22可大體封閉軸14、軸承16、轉(zhuǎn)子18和定子20，并且端蓋24可被配置為接合并封閉殼體22的第二端28?？梢灶A(yù)期的是，如果需要，在某些實(shí)施例中，殼體22可具有兩個(gè)敞開端，而不是一個(gè)敞開端和一個(gè)封閉端，以及封閉敞開端的兩個(gè)端蓋。在第一端26處的殼體22和在第二端28處的端蓋24可各自包括軸向向內(nèi)伸出以為軸承16提供安裝部位的領(lǐng)部29，和允許軸14延伸通過外殼12相對(duì)端的中心定位的通孔30?？梢灶A(yù)期的是，如果需要，軸14可以替代地僅僅通過端蓋24伸出或者僅僅通過殼體22的第一端26伸出。
[0014]轉(zhuǎn)子18可固定連接到軸14以響應(yīng)于軸14的旋轉(zhuǎn)與電機(jī)10內(nèi)的磁場(chǎng)相互作用。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18包括多個(gè)亦被稱為轉(zhuǎn)子齒的徑向伸出部分。隨著每個(gè)伸出部分旋轉(zhuǎn)以與定子20的磁場(chǎng)相互作用，可產(chǎn)生相應(yīng)的電流。
[0015]定子20固定到外殼12以產(chǎn)生與鋼疊片的徑向伸出部分相互作用的磁場(chǎng)。與轉(zhuǎn)子18類似，定子20也可包括形成為齒的鋼疊片。定子20的齒可徑向向內(nèi)地伸向如上所述的向外伸出的轉(zhuǎn)子齒。在某些應(yīng)用中，定子20還可包括環(huán)繞疊層環(huán)的鐵套32和附接到每個(gè)定子齒以形成多個(gè)極點(diǎn)的銅絲繞組34。當(dāng)轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)以與定子20的磁場(chǎng)相互作用時(shí)，順序地從通過多個(gè)電極中的每個(gè)的繞組34產(chǎn)生電流。
[0016]同樣如圖1所示，電機(jī)10可包括內(nèi)部冷卻組件36，其能夠引導(dǎo)冷卻油遍及或者靠近電機(jī)10的主要發(fā)熱部件。在一個(gè)實(shí)施例中，油可經(jīng)由分配端口 38進(jìn)入外殼12，并首先流過圍繞套筒32的環(huán)形槽40。在經(jīng)過環(huán)形槽40之后，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道(未示出)將油引至定位在外殼12的相對(duì)端的兩個(gè)冷卻組件36，在那里油起到冷卻轉(zhuǎn)子18的相對(duì)端和定子20的繞組34的作用。替代地，冷卻油可配有從外部供給到外殼12的相對(duì)端的直接路徑(例如，通過外部軌道-未示出)，而非首先經(jīng)過套筒32。在后一個(gè)實(shí)施例中，如果需要，可引導(dǎo)單獨(dú)的冷卻油流經(jīng)過環(huán)形槽40，或者可省略環(huán)形槽40。
[0017]如圖2中放大視圖所示，每個(gè)冷卻組件36除其他之外可包括形成在外殼12內(nèi)的徑向流動(dòng)通道42 (例如，在第一端26處與外殼12的軸向端壁所形成的和在第二端28處在端蓋24內(nèi)形成的)、形成在領(lǐng)部29內(nèi)與徑向流動(dòng)通道42相交的軸向流動(dòng)通道44、轉(zhuǎn)子端蓋46、擋板48、和擋油環(huán)50。徑向流動(dòng)通道42能夠?qū)⒓訅豪鋮s油從套筒32的環(huán)形槽40 (或者替代地從專用外部軌道)徑向向內(nèi)傳遞到軸向流動(dòng)通道44。然后軸向流動(dòng)通道44可重定向冷卻油軸向向內(nèi)流過領(lǐng)部29并經(jīng)過軸承16進(jìn)入轉(zhuǎn)子端蓋46中。冷卻油可在轉(zhuǎn)子端蓋46內(nèi)循環(huán)，然后沿反向向外的軸向方向流過(例如，穿過或圍繞)擋板48并抵靠擋油環(huán)50 (例如，流入至少部分由擋油環(huán)50形成的通道內(nèi))。從擋油環(huán)50處，冷卻油可從擋油環(huán)50的唇部溢出并通過離心力徑向向外地甩到繞組34上。然后冷卻油可以本領(lǐng)域已知的任何方式離開電機(jī)10 (例如，通過貯油槽、一個(gè)或多個(gè)排出口、和/或終端盒)，并被引向換熱器(未示出)。在換熱器內(nèi)，先前吸收的熱量可在返回至電機(jī)10之前傳遞到大氣中。
[0018]如圖2所不，轉(zhuǎn)子端蓋46可包括具有內(nèi)部軸向表面54和外部軸向表面56的環(huán)形主體52。內(nèi)部軸向表面54可基本為平面并被配置為接合轉(zhuǎn)子18的端部(S卩，轉(zhuǎn)子18的鋼制疊片組端部)。外部軸向表面56同樣可基本為平面，并且位于與內(nèi)部軸向表面54相對(duì)的端部。
[0019]環(huán)形槽58可形成在外部軸向表面56內(nèi)。槽58可具有內(nèi)部徑向表面60、外部徑向表面62和平的軸向底部64。槽58可具有不對(duì)稱的橫截面，其中，內(nèi)部徑向表面60具有凹曲度并且在內(nèi)部邊緣與底部64相切，并且外部徑向表面62基本為平面并且軸向向外傾斜?？梢灶A(yù)期的是，內(nèi)部徑向表面60可替換地為大體平面(例如，相對(duì)于中心軸線傾斜)并且僅在其內(nèi)部邊緣彎曲以與底部64切向相交，如果需要的話。
[0020]槽58的幾何結(jié)構(gòu)可促進(jìn)冷卻油循環(huán)而未造成明顯的濺射。特別是，從軸向通道44排出的流體流可直接噴射在內(nèi)部徑向表面60的凹部上，并且沿該表面的平緩彎曲軸向向內(nèi)并徑向向外穿過底部64。內(nèi)部徑向表面60的凹入形狀在進(jìn)油噴射中可造成很少的(如果有)反彈或偏轉(zhuǎn)，允許大多數(shù)進(jìn)油在槽58內(nèi)形成基本一致的容量或水頭(head)。
[0021]盤狀的環(huán)形法蘭66可形成在槽58的內(nèi)部并且可用來相對(duì)于軸14軸向定位端蓋46和轉(zhuǎn)子18。具體來說，卡環(huán)68或其他類似的緊固件可被配置為接合軸14 (例如，接合軸14中的環(huán)形通道)以及鄰接法蘭66 (見圖1中第二端28)?？商鎿Q地，環(huán)形法蘭66自身可被配置為直接鄰接軸14的肩部(見圖1中第一端26)。
[0022]同樣如圖