CN104901469A - 电机中的绝缘 - Google Patents

Abstract

本发明公开电机中的绝缘。通常来说，在电机中使用壳体作为散热器来排除电机的能量。然而，在一些应用中，壳体接收来自热元件的能量。例如，在电控涡轮增压器中，过热的涡轮壳体辐射和传导能量给电机壳体恶化了电机内部的温度环境。为了减少传输到电机的热量，在定子和定子外面的壳体之间提供空隙。在一个可选择的实施例中，该空隙充满绝缘材料。在另一实施例中，该空隙是空气间隙，定子通过周向环或者相应凹槽中的轴向棒设置在壳体之中。在又一实施例中，散热剂在顶端被提供给空隙并且在底端在重力的作用下排出散热剂。

Description

电机中的绝缘

技术领域

本发明一般涉及电机组件，其中在壳体和电机之间提供绝缘。

背景技术

电机可以***作为电动机或者发电机。在电能转换为机械能或者机械能转换为电能的任一变换中，都会产生能量损耗而导致电机发热。通常，电机所在的壳体被设置成散热器，在这种情况下，电机和壳体之间的分界面被设计成促进热量传输。有时，壳体在其外表面设置鳍状物以便增强其将热量传输给周围环境。在一些应用中，电机处于温度高于壳体温度的元件附近，以致于能量被传输到电机使得机器的过热进一步恶化以及在冷却该机器上施加额外的应力。在这些应用中，需要减少电机与壳体之间的热量传输。一种热元件靠近电机的壳体的配置是电控涡轮增压器(ECT)，其中，涡轮壳体可以达到超过1000℃的温度。当电机壳体的温度低于涡轮壳体温度时，涡轮壳体发散热量给电机壳体。

发明内容

为了克服现有技术中的至少一个问题，提供一种电机，其壳体具有内表面、第一端空腔和第二端空腔，至少部分内表面形成大致柱形空腔；第一和第二轴承安装在壳体中；轴被安装在第一和第二轴承中；转子附结于轴并且位于第一和第二轴承之间；并且定子设置在壳体中。定子具有大致柱形外表面。在壳体的大致柱形空腔和定子的大致柱形外表面之间具有空隙。该空隙存在于大致柱形外表面的大部分上。第一端空腔流体连通该空隙。第二端空腔流体连通该空隙。

在一些实施例中，组件可以进一步包括***空隙的衬套，其中该衬套由导热率低的材料组成。

在一些实施例中，壳体的内表面具有第一周向凹槽和第二周向凹槽，在第一周向凹槽中设置有第一开口环以及第二周向凹槽中设置有第二开口环，其中定子的大致柱形外表面接触第一开口环和第二开口环的内表面。在另一实施例中，壳体的内表面具有第一轴向凹槽、第二轴向凹槽和第三轴向凹槽，第一棒设置在第一凹槽中；第二棒设置在第二凹槽中；以及第三棒设置在第三凹槽中，其中定子的基本柱形外表面接触第一棒、第二棒和第三棒的内表面。该棒可具有多边形的横截面形状。

在一些实施例中，多个壳体元件联接在一起形成该壳体。

在一些可选择的实施例中，壳体的内表面的至少一部分和定子的大致柱形外表面的至少一部分具有防潮涂层应用。在另外一些可选的实施例中，反射涂层被提供在至少：壳体的内表面的一部分或者定子的大致柱形外表面的一部分上。

本发明利于用于电控涡轮增压器(ECT)中，电控涡轮增压器包括：涡轮、压缩机轮和电机转子附结在其上的轴；具有大致柱形内表面、第一端空腔和第二端空腔的壳体；安装在轴上的第一轴承和第二轴承，壳体安装在第一轴承和第二轴承上；以及设置在壳体中的定子。定子具有大致柱形外表面。空隙存在于壳体的大致柱形内表面和定子的大致柱形外表面之间，覆盖定子的大致柱形外表面的大部分。该空隙流体连通第一端空腔。该空隙流体连通第二端空腔。

在一些实施例中，该ECT可具有***该空隙中的低导热率的衬套。

在一些实施例中，壳体的柱形内表面具有第一周向凹槽和第二周向凹槽，在第一周向凹槽中设置第一开口环以及在第二周向凹槽中设置第二开口环。定子的外表面接触第一开口环和第二开口环的内表面。在可选择实施例中，壳体的柱形内表面具有第一轴向凹槽、第二轴向凹槽和第三轴向凹槽，第一棒设置在第一凹槽中，第二棒设置在第二凹槽中，以及第三棒设置在第三凹槽中。

在一些可选择实施例中，至少三个螺柱(standoff)从壳体的内表面向内延伸，并且定子的外表面通过该螺柱被支承在壳体内。

也公开了一种电机，具有壳体；安装在该壳体中的第一轴承和第二轴承；安装在第一和第二轴承中的轴；附结到轴并且位于第一轴承和第二轴承之间的转子；设置在壳体内的定子；以及设置在定子和壳体之间的材料。壳体的内表面的至少一部分是大致柱形的；定子的外表面的至少一部分是大致柱形的；以及，在一些实施例中，该材料是具有低导热率的衬套。在一个非限制性实施例中，该材料是陶瓷。在一些实施例中，该材料被喷涂在壳体的基本柱形内表面的至少一部分上，比如具有热等离子体喷涂。该材料具有低导热率和/或高反射率。

根据这里公开的实施例，通过辐射传输以及从外部、高温元件，比如涡轮增压器的涡轮壳体传导到电动机的能量，可以通过定子绝缘或者在定子和壳体之间滴散热剂吸取能量来大大减轻。

附图说明

图1是电控涡轮增压器(ECT)的横截面视图，其包括高速电机；以及

图2、3和5是电机的几个实施例的横截面视图；以及

图4是用于电机壳体一部分的轴向横截面的视图。

具体实施方式

正如本领域普通技术人员将理解的那样，参考任意一个附图阐述和描述的实施例的各个特征可以与在一个或多个其他附图中阐述的特征进行组合以便产生可选择的实施例，其未被明确阐述或描述。所示特征的组合为示例性应用提供示例性实施例。然而，根据本发明的教义的特征的各种组合和修改可以根据需要用于特定应用或者设备。那些本领域普通技术人员可以认识相似的应用或者设备是否明确描述或阐述。

本发明可以被应用于任何接近高温元件的电机，比如电控涡轮增压器(ECT)。ECT 40在图1中以ECT 40的横截面视图示出。ECT包括压缩机部分50、电机部分52和涡轮部分54。联接到公共轴60的是：压缩机轮62(其通过螺母64轴向固定连接)、电机的转子66和涡轮68(焊接)。可选择地，涡轮68可以螺纹连接到轴60。

图1中实施例包括联接到一起的四个壳体部分：压缩机壳体部分70、两个电机壳体部分72和73以及涡轮壳体部分74。在另一应用中，壳体可以包括更多或更少的部分。旋转轴60在壳体中由轴承76和78支承。在压缩机和壳体之间提供止推轴承58。电连接器56，其与高功率电子器件(未示出)耦接，脱离ECT 40。

加压润滑剂(在一个实施例中其为机器润滑油)通过入口80提供给ECT 40。来自入口80的润滑剂填充歧管82。歧管82流体连通润滑油通道84和86，同时通道84提供润滑剂给轴承76以及通道86提供润滑剂给轴承78。在通道84的外端部提供插头85以便封闭钻孔形成通道84。电机的冷却更加困难，因为涡轮壳体部分74辐射热量到电机壳体部分72和73。

在图2中，电机100的横截面视图示出了轴112，转子110附接在轴112上。定子106被安装在其中的壳体102具有低导热率的衬套104，在壳体102的内表面和定子106的外表面之间提供该低导热率的衬套104。空隙108被提供在转子110和定子106之间。低导热率衬套104在壳体102和定子106之间提供热能屏障。衬套104可以由低导热的陶瓷或任意合适材料形成。

在图3中所示的另一实施方式的横截面视图中，在定子106的外表面126和壳体122的内表面130之间提供空隙124。壳体122具有多个轴向凹槽132。矩形棒136被示于凹槽之一中。在可选择的实施例中，所有的凹槽被填充矩形棒状物136。图3中所示的另外的凹槽具有三角形棒134。在这种情况下，凹槽可以是具有凹角的，棒134滑入具有凹角的凹槽而不会从凹槽中移出，除非将其从一端滑出。在另一实施例中，所有的凹槽的横截面都是相同的以便接收三角形棒。在这样的实施例中，定子106被支承在三角形棒的顶端，相比于矩形棒，三角形棒与定子106接触的区域小。

在图3中的实施例中，具有三个凹槽。需要这三个凹槽填充棒以便保持定子106就位。为了正确的抑制定子106，三个或更多个凹槽和棒成对提供。进一步地，需要这三个凹槽的横截面形状相同。示出两种凹槽的图3仅示出在一个实施例中两个可选择方式而不是为了以任何方式对其进行限制。

在图4中，示出了壳体142一部分的横截面。壳体142示出了在壳体中没有定子。箭头示出了在组装期间定子***壳体142的一个示例方向。壳体142在其内部表面具有两个周向凹槽144。开口环146被安装在其中一个凹槽内。在一个实施例中，开口环146的直径大于其被安装在内的凹槽144的直径。将环146中开口的端子会聚，使得环146足够小以便适合进入壳体142。环146沿着壳体142的内表面滑动，然后放入凹槽144。当环146扩张进入凹槽144，两端之间的空隙变大。为了在壳体142中正确支承定子(未示出)，在两个凹槽或者更多个凹槽处提供环。在一个实施例中，两个凹槽处均提供环。

在图5中，提供一种电机150，其具有带内表面160的壳体162，螺柱166从内表面向内延伸。在壳体162和定子106的外表面126之间提供空隙174。

在实施例中，壳体122、142、162的内表面130、148、160与定子106的外表面126之间存在空隙，比如图2、4和5，辐射屏障可以被应用到壳体内表面和定子外表面其中之一或者两者。例如，反射涂层或者护套可以被应用于两个表面或者其中一个表面。

在一些实施例中，可以提供散热剂给空隙以及提供出口用于移除散热剂。在图5中，入口180设置在顶端而出口182设置在壳体162中。在重力的作用下，提供给入口180的散热剂通过出口182排出。能量随着散热剂耗散。

在另外的实施例中，没有特别为空隙提供液体，不需要在空隙中收集停滞液体，因为为能量传导提供了从壳体到定子的路径，其大于充满空气的空隙。可能从提供给电机的其他区域的散热剂和/或润滑剂中泄漏液体到该空间。为了容易地去除不需要的液体，壳体的内表面和定子的外表面可以被涂敷防潮涂层以便使得流体流入空隙内的最低水平。出口182，在图5中，允许不需要的液体排出而不在壳体和定子之间的空隙中积聚。

在另一实施例中，防潮涂层可以被应用于壳体内表面和定子外表面以致于接触表面的任何流体能最大程度的不被吸附力所触及，在该情况中，在重力的作用下流体找到空隙的最低点。可以在壳体中的最低点提供出口以便允许任何游离的流体被排出空隙。

在最佳实施例已经根据特定实施例被详细描述的同时，那些熟悉本领域的技术人员将认识到在以下权利要求的范围内各种可选择的设计和实施例。同时，关于一个或多个所需特征，多个实施例可以被描述为其提供的是有利于或者较佳于其他实施例的，正如本领域技术人员所注意到的那样，一个或多个特征可以被折衷以便实现所需***的属性，其依赖于特定的应用和设备。这些属性包括，但不限于：成本、强度、持久性、成本周期、可销售性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、可制造性、组装的容易程度，等。其特征比其他实施例或者现有技术中的设备更少需要一个或多个特征的实施例落入本公开的范围之内，并且可以为特定应用所需要。

Claims (10)

1.一种电机组件，包括：

壳体，具有内表面、第一端空腔和第二端空腔，至少一部分内表面形成大致柱形空腔；

第一轴承和第二轴承，安装在壳体内；

轴，安装在第一轴承和第二轴承内；

转子，附结于轴并且位于第一轴承和第二轴承之间；以及

定子，设置在壳体中，其中定子具有大致柱形外表面；并且空隙存在于壳体的大致柱形空腔和定子的大致柱形外表面之间，覆盖定子的大致柱形外表面的大部分。

2.根据权利要求1所述的电机组件，进一步包括：***空隙的衬套，其中该衬套由导热率低的材料组成。

3.根据权利要求1所述的电机组件，其中壳体的内表面具有第一周向凹槽和第二周向凹槽，该组件进一步包括：

第一开口环，设置在第一周向凹槽中；以及

第二开口环，设置在第二周向凹槽中，其中定子的大致柱形外表面接触第一开口环和第二开口环的内表面。

4.根据权利要求1所述的电机组件，其中壳体的内表面具有第一轴向凹槽、第二轴向凹槽和第三轴向凹槽，该组件进一步包括：

第一棒，设置在第一凹槽中；

第二棒，设置在第二凹槽中；以及

第三棒，设置在第三凹槽中，其中定子的大致柱形外表面接触第一棒、第二棒和第三棒的内表面。

5.根据权利要求4所述的电机组件，其中棒具有多边形横截面形状。

6.根据权利要求1所述的电机组件，其中壳体由多个壳体元件联接在一起组成。

7.根据权利要求1所述的电机组件，其中壳体的至少一部分内表面和定子的至少一部分大致柱形外表面应用防潮涂层。

8.根据权利要求1所述的电机组件，其中反射涂层提供在以下中的至少一个之上：壳体的内表面的一部分和定子的大致柱形外表面的一部分。

9.根据权利要求1所述的电机组件，其中第一端空腔流体连通空隙并且第二端空腔流体连通空隙。

10.根据权利要求1所述的电机组件，其中电机组件是电控涡轮增压器的部件。