CN113498572A - 具有内部冷却通路的电机 - Google Patents

Abstract

一种电机，其包括具有相对的第一端面和第二端面的定子芯、位于端面之间的外表面以及限定在定子芯内的多个流体通路。每个流体通路包括限定在外表面中的进入孔和沿着芯的长度延伸并与进入孔流体连通的内侧通道。每个流体通路还包括外侧通道和互连通道，外侧通道沿着芯的长度延伸并且具有限定在第一端面中的第一离开孔，互连通道将内侧通道与外侧通道流体连通地连接。

Description

具有内部冷却通路的电机

技术领域

本公开涉及电机，并且更具体地涉及限定在定子芯中的内部冷却通路。

背景技术

电机通常包括具有定子芯和铜绕组的定子。已知不同的绕组布置，比如分布式、集中式和发夹式。电机的转子被支承以用于在定子芯内旋转。定子和转子协作以将电能转化为机械运动，或者将机械运动转化为电能。电机在用于从电能产生机械运动时可以被称为马达，并且在用于从机械运动产生电能时可以被称为发电机。电机在使用期间产生热。许多电机包括用以使定子、转子或者定子和转子两者冷却的热管理***。喷射冷却是汽车应用中常见的热管理***类型。喷射冷却***可以包括电机外部的喷嘴，该喷嘴将油输送至电机。油在其成瀑布式下落到电机上时吸收热，从而实现冷却。

发明内容

根据一个实施方式，电机包括定子芯，该定子芯具有相对的第一端面和第二端面、位于端面之间的外表面以及限定在定子芯内的多个流体通路。每个流体通路包括限定在外表面中的进入孔和沿着芯的长度延伸并与进入孔流体连通的内侧通道。每个流体通路还包括外侧通道和互连通道，外侧通道沿着芯的长度延伸并且具有限定在第一端面中的第一离开孔，互连通道将内侧通道与外侧通道流体连通地连接。

根据另一实施方式，电机包括定子芯，该定子芯具有多个堆叠的叠片，多个堆叠的叠片包括不同的至少第一组叠片和第二组叠片。第一叠片中的每个第一叠片限定流体开口的第一图案，并且第二叠片中的每个第二叠片限定流体开口的第二图案，第二图案与第一图案不同。第一组叠片在开口对准的情况下堆叠在一起以形成通过其的流体通道的第一布置，并且第二组叠片在开口对准的情况下堆叠在一起以形成通过其的流体通道的第二布置。

根据又一实施方式，电机包括定子外壳，该定子外壳具有限定凹入的环形流体室的内表面。定子芯接纳在定子外壳中并且具有抵靠内表面布置的外表面。定子芯限定了至少一个流体通路，该至少一个流体通路具有限定在外表面中并通入环形流体室的进入孔。通路还具有限定在定子芯中且大致轴向延伸的第一通道。

附图说明

图1是出于说明目的没有示出转子的电机的端视图。

图2是电机的沿着剖切线2-2的横截面图。

图3是以实线示出的电机的冷却通路的示意性立体图。图3示出的冷却通道的通道和室不是布置在定子芯内的实际结构部件。相反，定子芯限定了通路的边界，该通路是其中的空隙空间。

图4是示出第一组叠片的处于第一轴向位置的定子芯的横截面图。

图5是示出第二组叠片的处于第二轴向位置的定子芯的横截面图。

图6是示出第三组叠片的处于第三轴向位置的定子芯的横截面图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施方式。然而，应当理解的是，所公开的实施方式仅仅是示例并且其他实施方式可以采用各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文中所公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教示本领域的技术人员以各种方式采用这些实施方式的代表性基础。本领域的普通技术人员将理解的是，参考附图中的任一附图示出并描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施方式。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施方式。然而，可以期望符合本公开的教示的特征的各种组合和改型用于具体应用或实现方式。

本发明不限于下面描述的特定实施方式和方法，因为特定部件和/或条件当然可以改变。此外，本文中使用的术语仅用于描述本发明的特定实施方式的目的，并且不旨在以任何方式进行限制。

如说明书和所附权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指示物。例如，对单数部件的提及也旨在包括多个部件。

术语“大致”或“大约”在本文中可以用来描述所公开的或要求保护的实施方式。术语“大致”或“大约”可以修饰本公开中公开或要求保护的值或相关特性。在这种情况下，“大致”或“大约”可以表示其修饰的值或相关特性在该值或相关特性的±2％内。

参照图1和图2，示例电机20包括具有多个叠片24的定子22。电机20可以是马达、发电机或马达和发电机两者。叠片24中的每个叠片包括前侧和后侧。当完全形成和堆叠时，前侧和后侧抵靠且邻近于前侧和后侧布置以形成定子芯26。定子芯26通常由铁制成，但是也可以由其他材料形成。定子芯26是管状的，并且限定中空中心。定子芯26具有外表面28，该外表面限定外径和内径30。定子芯26限定多个齿34，所述多个齿朝向内径30径向向内延伸。绕线架36接纳在齿34上。绕线架36支承绕组40，所述绕组围绕绕线架36缠绕。所示的实施方式示出了集中式绕组，但是在其他实施方式中，电机20可以是发夹式绕线机或分布式绕线机。所示的实施方式还示出了二十四个齿和绕线架，但是可以使用更多或更少的齿和绕线架。

转子(未示出)被支承以用于在定子芯26内旋转。转子可以固定至轴或其他输出件。当电流被供应至定子22时，产生了磁场，使转子在定子22内转动，从而产生被供应至负载的电力。

定子26由定子外壳42(有时称为定子边缘)支承。定子外壳42可以是大致筒形的，并且包括抵靠定子芯26的外表面28布置的内表面44以及外表面46。定子外壳42安装在壳体50中。壳体50可以是变速器壳体等。壳体50限定内表面52，该内表面抵靠定子外壳42的外表面46布置。

在操作期间，电机20在定子芯26和绕组40内产生热。为了防止电机20过热，可以提供流体回路以移除在操作期间产生的热。流体回路输送诸如油等冷却介质。油可以是自动变速器流体(ATF)。流体回路可以行进通过壳体50、定子外壳42、定子芯26及其组合。

根据一个实施方式，流体回路60包括主供应通路62，该主供应通路限定在壳体50中。通路62可以包括大致轴向延伸的通道64和大致径向延伸的通道66。壳体50限定了凹入到内表面52中的环形流体室68。通道66在通道64与流体室68之间延伸。流体室68可以完全环绕定子外壳42并且配置成在其中积聚流体并将流体供应至定子芯26。定子外壳42限定了在内表面44与外表面46之间延伸的多个孔48。孔48与室68流体连通并且允许室68内的流体流动至定子芯26。孔48可以彼此轴向对准并且以至少部分地环绕外壳42的阵列周向布置。定子外壳42还限定了凹入到内表面44中的环形流体室70。孔48将流体供应至室70。室70可以比室68小。环形室68和70以及孔48可以位于与环绕内环形室70的外环形室68相同的轴向位置处。

定子芯26限定了作为流体回路60的一部分的至少一个内部流体通路72。通路72的数量取决于电机20的冷却需求。通路72相对于彼此周向间隔开。在所示的实施方式中，设置了二十四个流体通路72，即，每个绕线架36包括相关联的通路72，并且流体通路72是等距间隔开的。在其他实施方式中，可以使用更多或更少的通路，并且间隔可以相等或不相等。通路72构造成使流体循环通过定子芯26，并将流体供应到绕组40上，这使热从电机20移除。重力使流体从电机20移除，该流体被收集在水池中以用于再循环。

环形室70至少部分地环绕定子芯26的外表面28并且用作用于将流体供应至至少一个通路72的歧管。每个通路72包括限定在外表面28中的进入孔74。进入孔74与流体室70轴向对准并且构造成从流体室接纳流体。进入孔74可以围绕外表面28周向布置以至少部分地环绕定子芯26。在所示的实施方式中，进入孔74完全环绕定子芯26。

参照图1、图2和图3，每个通路72还包括内侧通道76，该内侧通道沿着芯26的长度大致轴向延伸并与进入孔74流体连通。通道76可以完全延伸通过芯26，在这种情况下，第一孔78限定在芯26的第一端面80中，并且第二孔82限定在第二端面81中。孔78和孔82被绕线架36覆盖。绕线架36通常防止流体流动通过孔78和孔82，但是可能不完全密封，并且一些油可能流动通过这些孔78、82。

每个通路72还包括至少一个外侧通道，该至少一个外侧通道沿着芯26的长度大致轴向延伸并且与通道76流体连通。(术语“内侧”和“外侧”是指相对于定子芯的内径的相对位置。内侧是指靠近内径的项，并且外侧是指远离内径的项)例如，通路72包括第一外侧通道84和第二外侧通道86。通道84可以完全延伸通过芯26，并且具有限定在第一端面80中的第一离开孔88和限定在第二端面81中的第二离开孔90。通道86也可以完全延伸通过芯26，并且具有限定在第一端面80中的第一离开孔92和限定在第二端面81中的第二离开孔94。离开孔88、90、92、94形成通路72的末端并与绕线架36周向对准以将油供应到绕组40上。

每个通路72包括至少一个互连通道，该至少一个互连通道将至少一个外侧通道流体连接至内侧通道。在所示的实施方式中，第一互连通道100连接在外侧通道84与内侧通道76之间，并且第二互连通道102连接在外侧通道86与内侧通道76之间。通道100包括连接至内侧通道76的第一端部104和连接到外侧通道84的第二端部106。通道102包括连接至内侧通道76的第一端部108和连接到外侧通道86的第二端部110。互连通道从内径朝向外径大致向外延伸。在一些实施方式中，互连通道可以径向延伸，在其他实施方式中，互连通道可以以例如图3所示的斜角延伸。例如，如图3所示，互连通道的取向可以包括轴向部件，或者可以仅包括径向部件和周向部件。

参照图3和图4，第一互连通道和第二互连通道可以是单个室的一部分(如所示出的)，或者可以是两个单独的通道。例如，定子芯26可以限定包括第一通道100和第二通道102的V形室112。在不同的实施方式中，室112可以具有其他形状。室112可以在中间部分或芯26内布置成相对于端面80、81轴向偏移。在所示的实施方式中，室112更靠近端面80，然而，室112可以位于定子芯26内的任何位置。内侧通道76经由入口开口114和出口开口116与室112流体连通(参见图2)。如图所示，内侧通道76可以连续通过室112，或者可以是不连续的。室112经由开口118和120与外侧通道84流体连通，并且室112经由开口122和124与外侧通道86流体连通。

参照图3和图5，通路72包括从进入孔74延伸至内侧通道76的供应通道。供应通道可以大致径向延伸。供应通道可以是由定子芯26中的切口131限定的矩形室130。供应室130从进入孔74延伸至底部138。内侧通道76在底部138上方与供应室130相交，使得供应室130具有水池部分132。内侧通道76经由限定在相对的壁140和142中的开口134和136与供应室130流体连通。如在所示的实施方式中示出的，内侧通道76可以是不连续的。通道76在供应室130和V形室112处可以是不连续的。也就是说，内侧通道76可以具有彼此流体连通的三个部段150、152和154。

在操作期间，内环形室70中的流体经由进入孔74流动至通路72。对于每个通路72，流体经由开口134、136流动到供应室130中并随后流动至内侧通道76。然后，流体通过轴向流动通过定子芯26传递至室112，这将热从定子芯26传递至流体。室112分别经由互连通道100和102将流体分配至外侧通道84和86。外侧通道84和86将流体输送通过定子芯26并输送至离开孔88、90、92、94，在离开孔处，流体离开定子芯26并滴落到绕组40上。

参照图4、图5和图6，叠片24可以通过冲压形成。冲压工艺可以在叠片中形成一个或更多个流体开口，当叠片堆叠以形成芯26时，一个或更多个流体开口协作以限定通路72。芯26可以包括具有不同的流体开口图案的一组或更多组叠片。不同的图案可以具有共同的开口和不同的开口。开口可以在位置、大小、形状等方面不同。叠片24堆叠成使得流体开口中的一个或更多个流体开口旋转地对准以形成通路72。不同组的叠片可以形成通路72的通道和/或室的不同布置。

在所示的实施方式中，定子芯26包括三组不同的叠片160、162和164。第一组叠片160在堆叠时具有协作以限定一个或更多个V型室112的开口166的第一图案。开口166的第一图案可以包括V形开口168。

第二组叠片162具有协作以限定供应室130和外侧通道84和86的开口170的第二图案。开口170的第二图案可以包括矩形槽172和布置在槽172的相对侧上的一对孔174和176。矩形槽172协作以限定供应室130，并且孔174和176分别限定通道84和86的一部分。

第三组叠片164具有协作以限定内侧通道76、外侧通道84和外侧通道86的开口180的第三图案。第三图案可以包括第一孔182、第二孔184和第三孔186。孔182和184与孔174和176相同。第一孔182限定通道86的一部分，第二孔184限定通道84的一部分，并且孔186限定通道76。

第三叠片164的孔182与第二叠片162的孔174以及与V型开口168的端部部分190对准，以形成通道86。第三叠片164的孔184与第二叠片162的孔176以及V型开口168的端部部分192对准，以形成通道84。第三叠片164的孔186与V型开口168的底部部分194以及槽172对准，以形成内侧通道76。

参照图2，多组叠片以相似叠片的组轴向布置。多组叠片可以包括单个组或多个组。例如，第三组叠片164可以是定子芯26中的主要叠片类型，并且可以布置在三个单独的组(堆叠部)200、202和204中。第一组叠片160可以包括单个组206，该单个组轴向地夹在组200与组202之间。第二组叠片162也可以包括单个组208，该单个组轴向地夹在组202与组204之间。

上述流体回路60有效地冷却定子芯26和绕组40两者。流体回路60的内侧通道76径向地深嵌入芯26中以位于齿34内，以便冷却定子芯26的最热部分，同时还将流体流提供到绕组40上。

尽管上面描述了示例性实施方式，但并不意味着这些实施方式描述了权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性的词语，而不是限制性的词语，并且可以理解的是，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出不同的改型。如先前所描述的，各个实施方式的特征可以被组合以形成本发明的未明确描述或示出的另外的实施方式。尽管可以将各种实施方式描述为相对于一个或更多个期望的特性提供了优点或者优于其他实施方式或者现有技术的实现方式，但是本领域普通技术人员认识到的是，一个或更多个特征或特性可以被折衷以实现期望的整体***属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就任何实施方式被描述为在一个或多个特性方面比其他实施方式或现有技术实现方式不受期望的程度上，这些实施方式不在本公开的范围之外并且可以期望其用于特定应用。

以下是附图中所示的附图标记列表。然而，应当理解的是，这些术语的使用仅出于相对于一个实施方式的说明性目的。并且，对既在附图中所示又在权利要求中存在的与某个术语相关的附图标记的使用并不意在将权利要求限制为仅覆盖所示的实施方式。

零部件列表：

20 电机 22 定子 24 叠片 26 定子芯 28 外表面 30 内径 34齿 36 绕线架 40 绕组 42 定子外壳 44 内表面 46 外表面 48 孔 50壳体 52 内表面 60 流体回路 62 通路 64 通道 66 通道 68 流体室 70环形室 72 通路 74 进入孔 76 通道 78 孔 80 端面 81 端面 82 孔84 通道 86 通道 88 孔 90 孔 92 孔 94 孔 100 互连通道 102 互连通道 104 第一端部 106 第二端部 108 第一端部 110 第二端部 112 室114 入口开口 116 出口开口 118 开口 120 开口 122 开口 124 开口 130供应室 131 切口 132 一些部分 134 开口 136 开口 138 底部 140 壁142 壁 150 部段 152 部段 154 部段 160 第一叠片 162 第二叠片 164第三叠片 166 开口 168 开口 170 开口 172 槽 174 孔 176 孔 180 开口 182 孔 184 孔 186 孔 190 端部部分 192 端部部分 194 底部部分200 组 202 组 204 组 206 组 208 组。

Claims (10)

1.一种电机，包括：

定子芯，所述定子芯包括相对的第一端面和第二端面、位于端面之间的外表面以及限定在所述定子芯内的多个流体通路，每个流体通路包括：

进入孔，所述进入孔限定在所述外表面中，

内侧通道，所述内侧通道沿着所述芯的长度延伸并与所述进入孔流体连通，

外侧通道，所述外侧通道沿着所述芯的长度延伸并且具有限定在所述第一端面中的第一离开孔，以及

互连通道，所述互连通道将所述内侧通道与所述外侧通道流体连通地连接。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述进入孔以至少部分地围绕所述外表面延伸的阵列周向布置。

3.根据权利要求2所述的电机，还包括筒形定子外壳，所述定子外壳具有抵靠所述定子芯的所述外表面布置的内表面，所述定子外壳限定了包围所述进入孔并构造成将流体供应至所述进入孔的环形流体室，其中，所述定子外壳还具有外表面并且限定了从所述外表面延伸至所述环形流体室的至少一个孔。

4.根据权利要求3所述的电机，还包括壳体，所述壳体限定了主供应通路和凹入到所述壳体的内表面中并与所述主供应通路流体连通的第二环形流体室，其中，所述定子外壳的所述孔与所述第二环形流体室流体连通。

5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述进入孔中的所有进入孔具有共同的轴向位置。

6.根据权利要求1所述的电机，其中，每个通路还包括从所述进入孔延伸至所述内侧通道的供应通道。

7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述供应通道大致径向延伸。

8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述外侧通道完全延伸通过所述定子芯并且还具有限定在所述第二端面中的第二离开孔。

9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述内侧通道延伸所述定子芯的整个长度。

10.根据权利要求1所述的电机，其中，每个流体通路还包括：

第二外侧通道，所述第二外侧通道延伸通过所述芯并且具有限定在所述第一端面中的第一离开孔，以及

第二互连通道，所述第二互连通道将所述内侧通道与所述第二外侧通道流体连通地连接。

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