CN115668703A - 用于电动马达的冷却*** - Google Patents

Abstract

一种用于电动马达的冷却护套包括流体通路，该流体通路布置成与定子相邻并且构造成输送冷却流体。冷却护套在流体通路内邻近定子的轴向端部包括流动混合增强器。流动混合增强器包括挡板、多孔纤维结构和/或开孔泡沫，以便在与轴向端部相邻的区域处提供的导热率比在轴向端部之间的中央区域处提供的导热率大。在冷却流体在围绕定子的中央区域的中央流动路径中循环之前，流动桥接部将冷却流体引导通过与轴向端部中的两者相邻的周向流动路径。一个或更多个喷嘴将冷却流体的射流引导在定子端部绕组、转子端部绕组和/或印刷电路板上。环形冷却剂集管可以将冷却流体供应至喷嘴。

Description

用于电动马达的冷却***

相关申请的交叉引用

该PCT国际专利申请要求于2020年5月18日提交的标题为“Enhanced LiquidJacket Cooling For Electric Motors(用于电动马达的增强液体护套冷却)”、序列号为63/026,472的美国临时专利申请和于2020年7月13日提交的标题为“Direct LiquidCooling System For Electric Motors(用于电动马达的直接液体冷却***)”、序列号为63/051,119的美国临时专利申请的权益和优先权，这两个美国临时专利的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于冷却电动马达的***。更具体地，本公开涉及使用冷却护套和/或一个或更多个流体冲击射流来冷却电动马达比如电动车辆中的牵引马达的定子和/或转子。

背景技术

由于全球在致力于减少CO₂排放、促进可持续能源消耗、改善空气质量等，因此混合动力或全电动汽车的市场份额已经在过去十年里在增加。一些国家也已经实施了下述政策：在未来5年至30年内逐步淘汰使用矿石燃料型车辆。只有通过提高电动马达的效率才能够真正实现用于从传统汽油或柴油动力马达至电动马达的过渡的这些根本目标。在驱动循环的不同阶段期间，在当前电动马达中的若干部分——包括定子/转子绕组和层压件——通常产生2kW至20kW或更多的热。用于移除该热的有效热管理、以及马对达的子部件的精确温度控制构成机器的整体效率的基础。在马达的不同部分中的热产生率可以在驱动循环的不同阶段期间显著改变，这取决于使用的马达的类型、比如AC同步马达。对于增加电动马达的寿命和可靠性并且对于降低用于这些电动马达的维护成本而言，除了最佳的机械效率以外，确保马达绕组维持在安全的操作温度内也是至关重要的。

电动马达的有效冷却中的复杂性在于下述事实：在马达周围的热产生是不对称且不均匀的，其中，在定子、转子和有源绕组的周围具有显著的热产生和显著较大的总体热损失。在定子护套周围的传统螺旋冷却通道是次佳的，并且导致显著较大的部件温度和压降。这反过来也不利地影响包装设计、材料成本等。此外，仅采用定子护套的常规冷却***意味着，在转子部件中产生的所有热也通过护套来移除。这始终导致在转子中不期望地较高的温度。最终，不合理的热管理设计导致逆变器的过大尺寸、冷却剂和/或冷却***部件的过度使用、和/或对马达的电气硬件的损坏、并且因此降低马达的性能。这需要开发改善的热管理和包装设计。大多数基于常规定子护套的冷却***是笨重的，而这种AC马达冷却***的成本和体积的降低可以有助于电动车辆的整体重量降低。车辆重量减少10％可以产生高达多6％的行驶里程，这取决于驱动循环和车辆类型。

发明内容

根据本公开的方面，电动马达包括定子，该定子具有定子芯并且在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸。电动马达还包括冷却护套，该冷却护套围绕定子芯周向地布置并且构造成将冷却流体输送通过冷却护套。冷却护套在第一轴向端部与第二轴向端部之间的区域处具有第一导热率，以用于将热从定子传递至冷却流体。冷却护套还在与定子的第一轴向端部或第二轴向端部中的至少一者相邻的区域处具有第二导热率。第二导热率大于第一导热率。

附图说明

从以下参照相关附图对实施方式示例的描述得出本发明的设计的其他细节、特征和优点。

图1A示出了根据本公开的电动马达的立体剖视图；

图1B示出了图1A的电动马达的另一立体剖视图；

图1C示出了图1A的电动马达的截面图；

图2示出了电动马达的定子的截面图；

图3示出了电动马达的放大截面；

图4示出了根据本公开的用于电动马达的冷却护套的立体图，其中，部分透明；

图5示出了在图4的冷却护套内的通路的立体图；

图6示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第一流动混合增强器的展开视图；

图7示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第二流动混合增强器的展开视图；

图8示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第三流动混合增强器的展开视图；

图9示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第四流动混合增强器的展开视图，

图10示出了根据本公开的方面的具有第一构型的电动马达的横截面图；

图11示出了根据本公开的方面的具有第二构型的电动马达的横截面图；

图12示出了根据本公开的方面的具有第三构型的电动马达的横截面图；以及

图13示出了包括针对常规冷却护套的内部护套温度的图和针对根据本公开的冷却护套的内部护套温度的图的曲线图。

具体实施方式

参照附图，在附图中，贯穿若干视图，相同的附图标记表示对应的部件，公开了用于电动马达10的冷却护套40。本公开的冷却护套40特别地通过将新的无源热传递增强单元结合到马达定子护套中以及对冷却剂流动路径进行修改来解决和减少可能由电动马达中的次佳冷却产生的问题。

对转子绕组和相关内部件的直接冷却可以有助于显著地降低整体操作温度并且提高马达的效率和寿命。本公开特别地通过下述方式来解决和减少电动马达热管理的这些问题：通过在定子端部绕组和转子端部绕组、即产生马达中生成的总体热量的最大部分的这些部件上引入直接液体冲击冷却，并且使用尺寸减小大约30％或更多的定子护套(覆盖定子芯层压件)进行辅助冷却或者不使用该定子护套进行辅助冷却。在典型定子护套冷却***中，其中与端部绕组相邻的冷却剂回路或通道通常由于用于从绕组至护套的直接热传递的高热阻力而是低效的。这也适用于围绕绕组可能具有或可能不具有热传导性环氧树脂的大多数机器。这导致大部分热流动通过定子层压件至液体冷却护套，从而导致在典型马达中护套的大约30％或更多有助于仅移除总热量的一小部分。在本公开的各种不同的构型中，护套的这30％或更多可以单独地减少至大约定子层压件的尺寸；以下给出了进一步的细节。

对用于电动马达的热管理***的优化导致部件温度的降低可以有助于使功率密度、可靠性和效率最大化。因此，本公开的热管理***可以有利于用于电动车辆和混合动力车辆的各种在路上和开发中的马达。这种新的技术可以直接地应用至任何电动马达，而不管转子类型如何。例如，本公开的热管理***可以与感应马达、绕线磁极式同步马达(woundfield synchronous motor)、永磁同步马达等一起使用。

图1A至图1C示出了根据本公开的电动马达10的不同剖视图。电动马达10可以例如是典型的自动AC电动马达。具体地，图1A至图1C示出了电动马达10包括转子20和定子30，转子20构造成绕轴线旋转，定子30布置成环状地围绕转子20并且在第一轴向端部30a与第二轴向端部30b之间延伸。这仅仅是示例，并且本公开的冷却护套40可以与其他马达装置结合使用，其他马达装置比如为具有布置在定子30外部的外部转子的马达。附图中示出的电动马达10为永磁同步马达(PMSM)，其中，转子20包括多个永磁体22，每个永磁体布置在转子芯26的凹部24内。然而，这仅仅是示例，并且本公开的冷却护套40可以与其他类型的马达、包括DC马达或AC马达、比如绕线磁极式马达、感应马达等一起使用。

定子30包括定子芯32和定子绕组34，定子芯32可以由金属层压件制成，定子绕组34在轴向端部30a、30b中的每一者处的绕组端部36之间的槽(未示出)中延伸穿过定子芯32。更具体地，定子芯32以规则的周向间隔限定了一系列齿38，其中，齿38中的每个齿径向向内延伸并且在齿38中的相邻齿之间限定了用于接纳定子绕组34的槽。冷却护套40限定有流体通路42，流体通路42布置成与定子30相邻并且构造成输送冷却流体以将来自定子30的热移除。绕组端部36可以产生显著的热，该显著的热将需要使这些部件与冷却护套40之间的热阻力减少。其他区域、比如定子芯层压件等通常与冷却护套40具有金属性接触。

冷却护套40在第一轴向端部30a与第二轴向端部30b之间的区域处具有第一导热率，以用于将热从定子传递至冷却流体。冷却护套40还在与定子30的轴向端部30a、30b中的一者或两者相邻的区域处具有大于第一导热率的第二导热率。换言之，冷却护套40构造成从轴向端部30a、30b中的一者或两者提供的热传递比从轴向端部30a、30b之间的中央区域提供的热传递大。这种更大的热传递可以改善对绕组端部36的冷却，否则绕组端部36可能具有相对高的温度。

根据马达10的几何形状，绕组与冷却护套40之间的导热率可以通过以下方式增加：使金属护套40单元的厚度在绕组34的附近充分地径向向内延伸并且使用电绝缘热传导材料、比如电子灌封环氧树脂(或其他合适的材料)填充剩余的空隙，或者使用这种环氧树脂填充整个区域。然后，这将导致更大的热流动至护套40的与绕组端部36更靠近的区域，这与大部分热通过定子芯层压件传递的常规***不同。因此，马达中电气硬件与冷却护套40之间的总体热阻力降低。通过增加整体热传递面积，随后利用护套壁上平均热通量的空间分布和平均热通量的减少，以在护套中形成有效流动长度减小的冷却回路，从而减少压降或泵工作，如图4至图5中示出的。

在一些实施方式中，并且如图1A至图1C中示出的，电动马达10包括马达壳体50，马达壳体50限定了用于将电动马达安装至结构、比如车辆底盘的一个或更多个安装孔52或者其他结构。马达壳体50可以由金属、比如铝或钢制成。然而，马达壳体50可以由其他材料制成或者由具有不同材料的复合材料制成。在一些实施方式中，并且如图1A至图1C中示出的，冷却护套40与马达壳体50一体地形成。例如，马达壳体50限定了冷却护套40的流体通路42。

在一些实施方式中，冷却护套40在与定子30的轴向端部30a、30b中的一者或两者相邻的区域处沿径向方向的厚度比在轴向端部30a、30b之间的中央区域处沿径向方向的厚度大。这种更大的厚度从轴向端部30a、30b中的一者或两个者提供的热传递比从轴向端部30a、30b之间的中央区域提供的热传递大。

在一些实施方式中，冷却护套40包括具有高导热率的电绝缘材料，电绝缘材料位于流体通路42与定子绕组34的和定子30的轴向端部30a、30b中的一者相邻的绕组端部36之间。具有高导热率的电绝缘材料可以例如是电子灌封环氧树脂。

图2示出了根据本公开的一些实施方式的定子30的横截面图。具体地，图2图示了限定有多个齿38的定子芯32，所述多个齿38以规则的间隔周向地彼此间隔开并且每个齿38径向向内延伸。齿38中的每个齿限定了通道44、比如管，通道44沿径向方向延伸穿过齿，以用于承载冷却流体以从其移除热。冷却流体可以是自动传输流体(ATF)，然而也可以使用不同的冷却流体，包括气体、液体或相变制冷剂。

图3示出了包括定子30的电动马达10，并且示出了在齿38之间穿过的定子绕组34。图3还示出了在定子绕组34周围以及在绕组端部36与定子芯32之间的可用敞开空间。

在一些实施方式中，冷却护套40包括流体通路42，流体通路42构造成在将流体输送通过轴向端部30a、30b之间的区域之前将冷却流体输送通过与定子30的第一轴向端部30a和第二轴向端部30b中的每一者轴相邻的区域。这参照图4至图5最佳地示出。

图4至图5示出了根据本公开的用于电动马达的冷却护套40。具体地，冷却护套40包括流体通路42，流体通路42构造成将冷却流体从入口管道60输送至出口管道62。入口管道60和出口管道62与一个或更多个外部装置、比如泵和/或热交换器或制冷机流体连通，以将热从冷却流体移除。冷却护套40包括用以限定流体通路42的壁64。流体通路42包括第一周向路径66，第一周向路径66构造成环绕与定子30的第一轴向端部30a相邻的区域。流体通路42还包括第二周向路径68，第二周向路径68构造成环绕与定子30的第二轴向端部30b相邻的区域。流体通路42还包括中央流动路径70，中央流动路径70环绕定子30的轴向端部之间的中央区域。中央流动路径70可以具有阶梯式螺旋路径，如图4中示出的。中央流动路径70可以具有其他构型、比方说例如具有连续斜坡的螺旋路径、或者蛇形路径。

如图5中最佳地示出的，流体通路42还包括将第一周向路径66连接至第二周向路径68的流动桥接部72。流动桥接部72使得冷却流体在流动通过中央流动路径72之前流动通过周向路径66、68中的每一者，由此将最冷的流体提供至周向路径66、68并且使从轴向端部30a、30b进行的热传递增加。

在一些实施方式中，并且如图4和图5中示出的，周向路径66、68中的一者或两者可以包括构造成增加流体通路42的导热率的流动混合增强器80、82、84、86。在一些实施方式中，并且如图4A至图4B中示出的，流动混合增强器80、82、84、86可以是第一流动混合增强器80或第二流动混合增强器82中的一者，第一流动混合增强器80或第二流动混合增强器82具有构造成使冷却流体的层流中断的一个或更多个挡板90a、90b、92a、92b。更具体地，挡板90a、90b、92a、92b可以包括一个或更多个第一挡板90a、90b，所述一个或更多个第一挡板90a、90b构造成使冷却流体的流冲击到一个或更多个第二挡板92a、92b上。如图6至图7中示出的，第一挡板90a、90b与第二挡板92a、92b沿流动方向间隔开，其中，第二挡板92a、92b和第一挡板90a、90b中的相邻挡板在垂直于流动方向的方向上彼此偏移。在一些实施方式中，并且如图6至图7中示出的，挡板90a、90b、92a、92b沿着流动方向以重复模式构造。例如，挡板90a、90b、92a、92b可以以下述交替模式布置：第一挡板90a、90b之后是第二挡板92a、92b、第二挡板92a、92b之后是另一组第一挡板90a、90b。然而，也可以使用其他布置。例如，流动混合增强器80、82、84、86可以包括与第一挡板90a、90b和第二挡板92a、92b中的每一者偏移的第三组挡板。

可以使用结合到定子冷却护套40中的如图6至图9中示出的无源湍流发生器或流动混合单元80、82、84、86来实现通过冷却护套40使靠近绕组的热传递率增加。具有如图6中示出的矩形挡板的代表性流动混合增强器可以使用螺钉安装至如图4至图5中示出的护套中、或者铸造到护套中。在一些实施方式中，流动混合单元80、82、84、86中的一者或更多者可以位于中央流动路径70内和/或与定子30的轴向端部中的一者或两者相邻，这可以为由定子30的端部绕组36和/或转子20的端部绕组136产生的热提供增强的冷却。

其他混合增强单元80、82、84、86可以包括(不限于)针对减小压降和混合增强进行优化的曲线形状件、以及多孔***件、比如纤维状的或开孔的泡沫。这些单元自然地用作热扩散器并且可以是金属、陶瓷或其他复合材料，以便还通过增加的表面面积和导热率来促进进一步的热传递增强。在其中操作条件为使得混合增强单元80、82、84、86的传导率不会显著影响整体冷却性能的马达中，也可以使用其他非金属材料、比如聚合物或高温塑料来减小重量和制造成本。

在冷却护套40中流动的冷却剂的温度在其吸收来自内部件的热时升高，并且重要的是确保较冷的流体接触冷却护套40的与绕组端部36靠近的部段。这对于确保马达10中的空间温度均匀性也很重要，否则可能导致部件温度在与马达的轴线平行的方向(或冷却剂流动的总体方向)上的轴向增加。这通过以下方式实现：将冷却剂通过回路中更靠近绕组端部36中的一个绕组端部(在本示例中为后部绕组)的如图2至图3中示出的入口分配、并且随后将冷却剂通过如图4至图5中示出的绕过中央流动路径的桥接部而传递至更靠近另一端部绕组的护套区域。随后，冷却剂在通过出口管道62离开冷却护套40之前流动通过中央部段，从而吸收通过定子层压件而损失的热，如附图中示出的。

在一些实施方式中，并且如图6中示出的，挡板90a、90b、92a、92b中的一者或更多者具有矩形横截面。在一些实施方式中，并且如图7中示出的，挡板90a、90b、92a、92b中的一者或更多者具有不规则表面。这种不规则表面可以构造成在冷却流体中产生湍流并且使流体通路与流体通路中的冷却流体之间的导热率增加。在一些实施方式中，并且如图8中示出的，流动混合增强器80、82、84、86包括多孔纤维结构94。在一些实施方式中，并且如图9中示出的，流动混合增强器80、82、84、86包括开孔泡沫结构96。在一些实施方式中，流动混合增强器80、82、84、86可以包括挡板90a、90b、92a、92b中的一者或更多者与多孔纤维结构94和/或开孔泡沫结构96一起的组合。流动混合增强器80、82、84、86中的一个或更多个部分可以由金属、陶瓷和/或复合材料制成，以在流体通路与流体通路中的冷却流体之间传导热。

在一些实施方式中，冷却护套40通过将冷却流体从位于轴向端部30a、30b处或附近的一个或更多个喷嘴104、106排出来向定子30的轴向端部30a、30b中的一者或两者提供增加的导热率。

图10至图12示出了具有三种不同类型的冷却***的电动马达10a、10b、10c。图10示出了根据本公开的方面的具有第一构型的电动马达10a的横截面图。具体地，电动马达10a包括联接至轴100的转子芯26，其中，转子芯26由定子芯32环绕。定子护套102环绕定子芯32，以用于承载冷却流体。定子护套102可以由金属构成，但是也可以使用其他材料来形成定子护套102的全部或部分。定子护套102轴向地延伸超出定子芯32并且限定有一个或更多个第一喷嘴104，每个第一喷嘴构造成将冷却流体的第一射流105喷射离开定子护套102，以冲击到定子端部绕组36上。定子护套102可以是液体冷却式，并且也可以用于将热从定子芯32移除。定子护套32的尺寸可以与定子芯32大致相同。第一喷嘴104可以包括围绕轴100周向地安置的第一喷嘴104的阵列。

图10还示出了第二喷嘴106，第二喷嘴106构造成将冷却流体的第二射流107喷射离开定子护套102，以冲击到转子端部绕组136上。第二射流107中的一个或更多个第二射流可以延伸通过定子齿38中的对应的一个定子齿内的通道44(参见例如图2)。替代性地或附加地，第二射流107中的一个或更多个第二射流可以邻近于定子齿38中的对应的一个定子齿延伸，并且因此在定子绕组34中的对应的定子绕组之间延伸。图10示出了喷嘴104、106中的每一者中的两个喷嘴。然而，可以具有围绕定子芯32周向布置的任意数目的喷嘴104、106。喷嘴104、106中的至少一些喷嘴可以与冷却护套102流体连通以用于向其供应冷却流体。在一些实施方式中，射流105、107可以包括液体冷却剂。替代性地或附加地，射流105、107可以包括气体和/或流体、比如制冷剂，其配置成从液体或固体变成气体并且由此将热从端部绕组36、136中的对应的一个端部绕组移除。在一些实施方式中，第一喷嘴106构造成将第一射流105喷射通过定子芯32的齿之间的间隙。冷却流体可以在将热从马达10a中的部件移除之后排放，并且通过重力排放至底壳，冷却流体在适当的热交换器中进行热移除之后被从底壳泵送回。由定子护套102使用的用于冷却定子30的冷却流体可以与用于对定子绕组和转子绕组进行直接冷却的冷却流体相同或不同。如果在护套中和用于对绕组的直接冷却两者中使用相同的流体，则冷却流体可以是合适的介电液体、比如(但不限于)传输油。替代性地，如果在护套中使用两种单独的流体，则在直接冷却中使用的流体将仍然是合适的介电液体、比如(但不限于)传输油，而定子护套中的冷却剂也可以包括其他流体，包括水或水与乙二醇的混合物。在使用两种单独的流体的情况下，可以设置通向定子护套102的单独的流体入口以向喷嘴104、106提供冷却剂供应。

图11示出了根据本公开的方面的具有第二构型的电动马达10b的横截面图。图11的电动马达10b类似于图10的电动马达10a，但是增加了一个或更多个第一径向管道110，所述一个或更多个第一径向管道110在其端部上且在从定子护套102径向向内的位置处限定有第二喷嘴106。换言之，第一径向管道110构造成在来自定子护套102的冷却流体作为第二射流107被朝向转子端部绕组136排出之前输送该冷却流体。第一径向管道110可以轴向地位于定子芯32与绕组端部36之间，如图11中示出的。然而，第一径向管道110可以具有不同的布置。例如，第一径向管道110中的一个或更多个第一径向管道可以延伸穿过绕组端部36和/或在定子芯32内延伸。第一径向管道110中的一个或更多个第一径向管道可以延伸穿过定子齿38中的对应的一个定子齿内的通道44(参见例如图2)。替代性地或附加地，第一径向管道110中的一个或更多个第一径向管道可以邻近于定子齿38中的对应的一个定子齿延伸并且因此在定子绕组34中的对应的定子绕组之间延伸。这些第一径向管道110使得能够根据马达的热产生特征以精确限定的流量和速度分布来将冷却剂更优化地供应至转子部段。

在一些实施方式中，第一径向管道110可以具有长形的或平坦的横截面。在一些实施方式中，第一径向管道110可以具有矩形、圆形或其他横截面形状。在一些实施方式中，第一径向管道110可以布置成与定子齿38中的对应的一个定子齿相邻。在一些实施方式中，第一径向管道110中的一个或更多个第一径向管道可以采取定子齿38中的对应的一个定子齿内的通道44的形式。图11示出了喷嘴104、106中的每一者中的两个喷嘴。然而，可以具有围绕定子芯32周向布置的任意数目的喷嘴104、106。喷嘴104、106中的至少一些喷嘴可以与冷却护套102流体连通以用于向其供应冷却流体。在一些实施方式中，射流105、107可以包括液体冷却剂。替代性地或附加地，射流105、107可以包括气体和/或流体、比如制冷剂，其配置成从液体或固体变成气体并且因此将热从端部绕组36、136中的对应的一个端部绕组移除。在一些实施方式中，第一喷嘴106构造成将第一射流105喷射通过在定子芯32的齿之间的间隙。图11示出了第一径向管道110中的两个第一径向管道。然而，可以具有围绕定子芯32周向布置的任意数目的第一径向管道110。

图12示出了根据本公开的方面的具有第三构型的电动马达10c的横截面图。图12的电动马达10c类似于图10的电动马达10a，但是增加了第二径向管道112，第二径向管道112将冷却流体从定子护套102输送至冷却剂集管114，冷却剂集管114限定有一个或更多个第三喷嘴116，所述一个或更多个第三喷嘴116构造成将对应的第三射流117沿轴向方向朝向转子26喷射。例如，并且如图12中示出的，第三射流117可以构造成冲击到转子26的转子端部绕组136上。在一些实施方式中，冷却剂集管114可以具有环绕轴100并与轴100同轴的环形形状。在一些实施方式中，并且如图12中示出的，第二径向管道112可以布置在定子端部绕组36的外部，其中，定子端部绕组36在定子芯32与第二径向管道112之间。替代性地，第二径向管道112中的一个或更多个第二径向管道可以延伸穿过定子端部绕组36。

在一些实施方式中，并且如图12中示出的，冷却剂集管114可以限定有一个或更多个第四喷嘴118，每个第四喷嘴构造成引导对应的第四射流119离开转子26。例如，并且如图12中示出的，第四射流119中的每个第四射流可以被轴向地(即平行于轴100的旋转轴线)朝向旋转印刷电路板(PCB)120引导，旋转印刷电路板(PCB)120被联接成与轴100一起旋转。这些印刷电路板120通常用于保持传感器装置或电力电子器件、比如驱动器，从而向转子20提供激励功率。这些电子装置可以产生大量的热，这些热将必须被有效地且高效地移除以便实现电动马达和这些控制电子器件的安全且最佳的操作。

图12示出了喷嘴104、116、118中的每一者中的两个喷嘴。然而，可以具有任意数目的喷嘴104、116、118。喷嘴104、116、118中的至少一些喷嘴可以与冷却护套102流体连通，以用于向其供应冷却流体。在一些实施方式中，射流105、117、119可以包括液体冷却剂。替代性地或附加地，射流105、117、119可以包括气体和/或流体、比如制冷剂，其配置成从液体或固体变成气体并且因此将热从端部绕组36、136中的对应的一个端部绕组和/或旋转式PCB120移除。图12示出了第二径向管道112中的两个第二径向管道。然而，可以具有围绕定子芯32周向布置的任意数目的第二径向管道112。这些喷嘴104、116、118可以既朝向转子绕组又朝向PCB上的热产生电子部件成角度。

与第一马达构型10a和第二马达构型10b类似，第三马达构型10c中的冷却流体可以排出至底壳，冷却流体通过热交换器从底壳被泵送回。在定子护套102中使用的液体可以与用于对定子绕组36和转子绕组136进行直接冷却的液体相同或不同。如果在护套102中和用于对绕组36、136的直接冷却两者中使用相同的流体，则该流体可以是合适的介电液体、比如(但不限于)传输油。替代性地，如果在护套102中使用两种单独的流体，则在直接冷却中使用的流体将仍然是合适的介电液体、比如(但不限于)传输油，而定子护套102中的冷却剂也可以包括其他流体，包括水或水与乙二醇的混合物。在后者的情况中，可能需要通向下述金属护套部段的单独的流体入口以用于进行冷却剂供应：该金属护套部段容纳通向定子绕组36/转子绕组136和PCB 120的供应管线。

图13示出了曲线图200，曲线图200包括针对常规冷却护套的内部护套温度的第一图202和针对根据本公开的冷却护套40的内部护套温度的第二图204。更具体地，第二图204示出了冷却护套40的内部表面的温度分布，这些温度分布是通过使用图1A至图1C以及图4至图5中图示的代表性构型执行的共轭计算流体动力学和热传递模拟而得到的，代表性构型包括具有矩形形状挡板90a、92a的第一流动混合增强器80。图202、204中的每一者示出了与定子30的第一轴向端部30a对应的在0.01m与0.05m之间的轴向位置处的相对较高的温度。图202、204中的每一者还示出了与定子30的第二轴向端部30b对应的在0.15m与0.19m之间的轴向位置处的相对较高的温度。然而，本公开的冷却护套40的并且在第二图204中示出的内部护套温度沿着定子30的整个定子长度更一致。此外，本公开的冷却护套40在定子30的轴向端部30a、30b处具有更低的温度。第一图202示出了常规冷却护套的轴向端部30a、30b处的最高内部护套温度分别为大约149摄氏度和139摄氏度。第二图204示出了本公开的冷却护套40的轴向端部30a、30b中的每一者处的最高内部护套温度为大约120摄氏度。

上述描述并非意在是穷举的或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下能够互换，并且可以在选定的实施方式中使用，即使在没有具体地示出或描述的情况下也是如此。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变型不应该被认为是背离本公开，并且所有这样的改型均应包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种电动马达，包括：

定子，所述定子具有定子芯并且在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸；

冷却护套，所述冷却护套围绕所述定子芯周向地布置并且构造成将冷却流体输送通过所述冷却护套；

其中，所述冷却护套在所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域处具有第一导热率，以用于将热从所述定子传递至所述冷却流体；并且

其中，所述冷却护套在与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的至少一者相邻的区域处具有第二导热率，所述第二导热率大于所述第一导热率。

2.根据权利要求1所述的电动马达，其中，所述冷却护套构造成在将所述冷却流体输送通过所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域之前将所述冷却流体输送通过与所述定子的所述第一轴向端部和所述第二轴向端部中的每一者相邻的区域。

3.根据权利要求1所述的电动马达，其中，所述冷却护套在与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者相邻的区域处沿径向方向的厚度比在所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域处沿所述径向方向的厚度大。

4.根据权利要求1所述的电动马达，还包括电子灌封环氧树脂，所述电子灌封环氧树脂是电绝缘体并且具有高导热率、并且位于流体通路与所述定子绕组的定位成与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者相邻的绕组端部之间。

5.根据权利要求1所述的电动马达，还包括流动混合增强器，所述流动混合增强器邻近所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者布置在所述流体通路内并且构造成增加所述流体通路的导热率。

6.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括第一挡板，所述第一挡板构造成使所述冷却流体的流冲击到第二挡板上。

7.根据权利要求6所述的电动马达，其中，所述第一挡板和所述第二挡板沿流动方向彼此间隔开并且沿与所述流动方向垂直的方向彼此偏移。

8.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括沿着所述冷却流体的流动方向呈重复模式的多个第一挡板和多个第二挡板，其中，所述第一挡板中的每个第一挡板构造成使所述冷却流体的流冲击到所述第二挡板中的对应的一个第二挡板上。

9.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括具有不规则表面的至少一个挡板，所述至少一个挡板构造成在所述冷却流体中产生湍流并且使所述流体通路与所述流体通路中的所述冷却流体之间的导热率增加。

10.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括多孔纤维结构或开孔泡沫结构中的一者。

11.根据权利要求1所述的电动马达，还包括：

所述定子在所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的一者处包括定子端部绕组；以及

喷嘴，所述喷嘴与所述冷却护套流体连通并且构造成引导所述冷却流体的射流冲击到所述定子端部绕组上。

12.根据权利要求1所述的电动马达，还包括：

转子，所述转子构造成相对于所述定子旋转并且邻近所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的一者具有转子端部绕组；以及

喷嘴，所述喷嘴与所述冷却护套流体连通并且构造成引导所述冷却流体的射流冲击到所述转子端部绕组上。

13.根据权利要求12所述的电动马达，还包括：

径向管道，所述径向管道与所述冷却护套流体连通并且从所述冷却护套径向向内延伸；并且

其中，所述喷嘴在从所述冷却护套径向向内的位置处布置在所述径向管道的端部上。

14.根据权利要求12所述的电动马达，还包括：

冷却剂集管，所述冷却剂集管与所述冷却护套流体连通并且从所述冷却护套径向向内地布置；并且

其中，所述冷却剂集管将所述喷嘴限定成将所述冷却流体的射流沿轴向方向引导并引导在所述转子端部绕组上。

15.根据权利要求12所述的电动马达，还包括：

旋转式印刷电路板，所述旋转式印刷电路板被联接成与所述电动马达的轴一起旋转；以及

冷却剂集管，所述冷却剂集管与所述冷却护套流体连通并且轴向地布置在所述定子与所述旋转式印刷电路板之间，所述冷却剂集管包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴构造成引导所述冷却流体的射流冲击到所述旋转式印刷电路板上或冲击到布置在所述旋转式印刷电路板上的电子部件上。

Images