用于电机的定子冷却转让专利
申请号 : CN201710277307.X
文献号 : CN107306056B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : 普拉萨德·黛芙·哈努玛拉古提 , 迈克尔·W·德格内尔 , 佛朗哥·伦纳迪
申请人 : 福特全球技术公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种车辆电机,包括:
转子;
定子,包括具有端面的芯和从所述端面延伸的端部绕组;
冷却通道,具有包围端部绕组的拱形横截面,在端部绕组的相对两侧密封住所述端面,并限定被构造为接收冷却剂的入口,所述冷却通道被布置为包含经过端部绕组期间的冷却剂并将冷却剂朝向出口引导,其中,所述端部绕组呈大致矩形的截面,所述大致矩形的截面的靠近所述端面的一侧的一部分与所述端面间隔开。
2.根据权利要求1所述的车辆电机,其中,所述冷却通道限定所述出口。
3.根据权利要求2所述的车辆电机,其中,所述出口在所述冷却通道的与所述入口相对的端部处。
4.根据权利要求1所述的车辆电机,其中,所述冷却通道完全地围绕端部绕组的边缘延伸。
5.一种车辆电机,包括:
转子;
定子,包括具有端面的芯和从该端面延伸的端部绕组,冷却通道,包括多个通道区段,所述多个通道区段包围端部绕组,并在端部绕组的相对两侧和所述通道区段的每端处密封住该端面,并且每个通道区段限定被构造为接收冷却剂的入口,所述通道区段被布置为包含经过端部绕组期间的冷却剂并将冷却剂朝向出口引导,
其中,所述端部绕组呈大致矩形的截面,所述大致矩形的截面的靠近所述端面的一侧的一部分与所述端面间隔开。
6.根据权利要求5所述的车辆电机,其中,每个通道区段限定所述出口。
7.根据权利要求6所述的车辆电机,其中,每个出口位于每个通道区段的与所述入口相对的端部处。
8.根据权利要求6所述的车辆电机,其中,所述多个通道区段包括第一通道区段和第二通道区段,第一通道区段的入口和出口分别定位在所述端面的第一象限和第四象限中,第二通道区段的入口和出口分别定位在所述端面的第二象限和第三象限中。
9.一种车辆电机,包括:
转子;
定子,包括具有端面的芯和从所述端面延伸的端部绕组;
冷却管道,包围端部绕组并具有冷却通道部分和冷却槽部分,所述冷却通道部分在端部绕组的相对两侧密封住所述端面,所述冷却槽部分仅在端部绕组的其中一侧密封住所述端面,所述冷却管道限定被构造为接收冷却剂的入口,所述冷却槽部分限定出口,所述冷却管道被布置为保持经过端部绕组期间的冷却剂并将冷却剂朝向出口引导,其中,所述端部绕组呈大致矩形的截面,所述大致矩形的截面的靠近所述端面的一侧的一部分与所述端面间隔开。
说明书 :
用于电机的定子冷却
技术领域
背景技术
施加限制。
发明内容
并限定被构造为接收冷却剂的入口。冷却通道可被布置为在经过端部绕组期间包含冷却剂
并将冷却剂朝向出口引导。
形横截面。
的每端处密封住所述端面,并且每个冷却通道限定被构造为接收冷却剂的入口,所述冷却
通道被布置为在经过端部绕组期间包含冷却剂并将冷却剂朝向出口引导。
通道部分在端部绕组的相对两侧密封住所述端面,所述冷却槽部分在端部绕组的其中一侧
密封住所述端面,所述冷却管道限定被构造为接收冷却剂的入口,所述冷却管道被布置为
在经过端部绕组期间保持有冷却剂并将冷却剂朝向出口引导。
附图说明
具体实施方式
示特定部件的细节。因此,在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制,而仅作为用
于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理
解的,参考任一附图示出和描述的各种特征可与一幅或更多其它附图中示出的特征组合以
形成未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而,
与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
钢或具有相对高的磁导率的材料形成的芯。多个槽沿着定子的内径分布并具有可容纳能够
携带电流的绕组的尺寸。绕组可被构造为支持三相以改善产生的磁场。可通过定子绕组供
给交流三相电流以感应磁场。电流会引起定子绕组的电阻加热。定子绕组会加热芯和周围
区域。由于热限制,电阻加热会不必要地限制电机的机械输出或引起电机的退化。冷却系统
可用于减小电阻加热并增加电机的寿命和机械能量输出。
热器和冷却剂泵。在一些情况下,冷却剂回路可被加压。
turns)的冷却。端匝可从定子芯延伸,允许进入和离开各个定子槽同时保持连续性。冷却通
道可在端部绕组的每侧上密封住定子的端面。冷却通道可具有出口和入口,以允许冷却剂
进入和流出其它电机部件。
一侧上的所有端部绕组的环形形状。冷却通道可以是整体件或被布置为充分冷却端部绕组
的一组分体件。冷却通道可包围所有端部绕组。在另一实施例中,冷却通道可具有在端面的
相对的象限中的两个不同的区段。在又一实施例中,冷却通道可仅占据端面的右半边或左
半边的一部分。通道还可包围端面的位于30°与150°之间以及210°与330°之间的相对的区
段。在重力供给实施例中,通道可围绕端面定向,使得重力从入口经过或通过端部绕组汲取
冷却剂使之到达出口。
重力供给入口汲取冷却剂通过所述通道部分,槽部分从通道部分接收冷却剂以将冷却剂引
导到出口。开放的槽部分可通过对流冷却增加对端部绕组和冷却剂的冷却。
的,或者采用上述实施例中的一个以解决电机的各个端部之间的不对称性。这意味着,在每
个面上具有两个单独的通道的构造可被定向为覆盖端匝的一半,但共同包围所有绕组。
进。电机18可以是在图1中被描绘为“马达”18的交流(AC)电动马达。电机18接收电力并提供
用于车辆推进的扭矩。电机18还用作发电机,用于通过再生制动将机械能转换为电能。
马达。与第一电机18类似,第二电机24接收电力并提供输出扭矩。第二电机24还用作发电
机,用于将机械能转换为电能并优化通过传动装置12的功率流。在其它实施例中,传动装置
不具有功率分流式构造。
到发动机20的输出轴,以接收发动机扭矩。行星齿轮单元26将发电机扭矩与发动机扭矩组
合,并提供环形齿轮32上的组合输出扭矩。行星齿轮单元26用作无级变速器,不具有任何固
定传动比或“阶梯”传动比。
20。发电机制动器33连接到第二电机24的输出轴。发电机制动器33可被启用以进行“制动”
或者防止第二电机24的输出轴和中心齿轮28的旋转。可选地,O.W.C和发电机制动器33可被
去除并由用于发动机20和第二电机24的控制策略来代替。
齿轮34啮合,以在行星齿轮单元26与中间轴之间传递扭矩。输出齿轮42连接到第一电机18
的输出轴。输出齿轮42与第二齿轮36啮合,以在第一电机18与中间轴之间传递扭矩。传动装
置输出齿轮44连接到驱动轴46。驱动轴46通过差速器50连接到一对驱动轮48。传动装置输
出齿轮44与第三齿轮38啮合,以在传动装置12与驱动轮48之间传递扭矩。
机运转时,电池52还从第一电机18和第二电机24接收电力。电池52是由多个电池模块(未示
出)组成的电池组,其中,每个电池模块包括多个电池单元(未示出)。车辆16的其它实施例
考虑不同类型的能量储存装置,诸如,补充或替代电池52的电容器和燃料单元(未示出)。高
电压总线将电池52电连接至第一电机18和第二电机24。
如,电池荷电状态和电池功率容量。BECM 54向其它车辆系统和控制器提供指示电池荷电状
态(BSOC)和电池功率容量(Pcap)的输出(BSOC,Pcap)。
升”或增大由电池52提供的电力的电压电位(voltage potential)。根据一个或更多个实施
例,VVC 10还“拉低”或减小由电池52提供的电力的电压电位。逆变器56将由主电池52(通过
VVC 10)供应的DC电力转换为用于运转电机18和24的AC电力。逆变器56还将由电机18和24
提供的AC电力整流为DC电力,以对牵引电池52进行充电。传动装置12的其它实施例包括多
个逆变器(未示出),诸如,每个电机18、24均与一个逆变器相关联。VVC 10包括电感器组件
14。
58还监测VVC 10和逆变器56内的多个位置处的电参数(例如,电压和电流)。TCM 58将与该
信息对应的输出信号提供给其它车辆系统。
器可用于根据整个车辆控制逻辑或软件来控制多个车辆系统。
码。控制器还包括预定数据或“查找表”,所述预定数据或“查找表”是基于计算和测试数据
的并被存储在存储器中。VSC 60使用通用总线协议(诸如,CAN和LIN)通过一个或更多个有
线或无线车辆连接与其它车辆系统和控制器(例如,BECM 54和TCM 58)通信。VSC 60接收表
示传动装置12的当前位置(例如,驻车挡,倒车挡,空挡或行驶挡)的输入(PRND)。VSC 60还
接收表示加速踏板位置的输入(APP)。VSC 60向TCM 58提供表示期望的车轮扭矩、期望的发
动机转速和发电机制动命令的输出,并且向BECM 54提供接触器控制。
辆推进的请求相对应。
器,所述AC/DC转换器将接收到的AC能量转换为适合于对电池52进行充电的DC能量。进而,
充电器68在再充电期间将DC能量供应给电池52。尽管以PHEV 16的背景示出和描述,但是应
该理解的是,电机18、24可在其它类型的电动车辆(诸如,混合动力电动车辆或纯电动车辆)
上实现。
个叠片78可以是圆环(doughnut)形的并且可限定中空的中心。每个叠片78还包括外径(或
外壁)82和内径(或内壁)84。外径82共同限定定子芯80的外表面86,内径84共同限定腔88。
在相对的端面112之间延伸穿过定子芯80。多个绕组(还称为线圈、导线或导体)96围绕定子
芯80缠绕并被设置在定子槽94内。绕组96可被设置在绝缘材料(未示出)中。绕组96的一些
部分大体上沿着定子槽94在轴向上延伸。在定子芯的端面112处,绕组弯曲以围绕定子芯80
的端面112周向地延伸,从而形成端部绕组98。端面112限定定子芯80的相对端并由定子芯
80的第一个叠片和最后一个叠片形成。虽然示出为具有分布式绕组,但绕组还可以是集中
式的。
应到齿轮箱的扭矩。在运转期间,电机70在定子芯80和绕组96内产生热。为了防止电机过
热,可提供流体回路以在运转期间去除产生的热。
使冷却介质传输经过端部绕组98。冷却通道100安装到定子芯80以覆盖端部绕组98。冷却通
道100可密封住端面112a。冷却通道100可包括用于从冷却回路接收冷却剂的入口102。取决
于接收的冷却剂的压力,入口可以是孔、连接管或开口。例如,加压的冷却剂系统可能需要
配件以将冷却剂通道连接到入口102。重力供给系统可能仅需要被构造为捕捉滴落冷却剂
的开口。冷却通道100还可限定出口104。出口可具有不同的构造,也取决于冷却回路是否被
加压。例如,冷却剂可被释放到冷却剂槽(coolant sump)或通过管道或软管连接到冷却剂
回路(coolant return)。入口102和出口104还可被构造为电机70的壳体的一部分。出口104
可相对于入口102定位,从而重力将在入口102处接收的冷却剂(在经过端部绕组98之后)引
导到出口104。
孔。
具有矩形横截面。
机70。区段200a和200b可具有不同的长度以支持充分的冷却。例如,区段200a和200b可位于
端面112a的特定象限230a、230b、230c、230d中。如图所示,区段200a和200b仅在第二象限
230b和第四象限230d包围绕组98a。区段200a和200b的每个分别包括接合部或独立的入口
202a和202b。取决于区段200a和200b的定向,入口202a和202b可从同一通道或分开的通道
供给冷却剂。区段200a和200b的每个包括用于将区段连接到电机的耳214。区段200a和200b
的每个可被定向为分别占据第二象限230b和第三象限230c的一部分以及第一象限230a和
第四象限230d的一部分。在该定向中,第一入口202a位于第一象限230a中,第一出口204a位
于第四象限230d中。第二入口202b位于第二象限230b中,第二出口204b位于第三象限230c
中。该定向可提供这样的益处,入口202a和202b以及出口204a和204b相对更靠近在一起并
被定向用于改善重力供给设计。如图10所示,冷却通道具有拱形横截面。区段200a和200b的
端部处的每个开放区域可使用环氧树脂或类似的物质(未示出)密封,由此密封相对的冷却
通道200和222的端部。
包括入口302。槽303包括出口304。冷却剂通过入口302进入冷却通道并通过槽303的出口
304离开。该构造可为端部绕组提供额外的对流冷却,该对流冷却是利用包围整组的端部绕
组的完整冷却通道无法获得的。
壳体402旋转。转子410被设置在定子内并被固定(例如,花键连接)到轴412。轴412可连接到
齿轮箱。
油经由入口输送到通道100的沟槽中。第二通道122设置在传动装置中,使得通路420的不同
区段将油经由入口输送到通道122的沟槽中。油循环通过沟槽以对端部绕组98b进行冷却。
油通过开放的底部离开沟槽并经由传动装置的通路(未示出)排到传动装置油槽。
能没有明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性,各
个实施例可被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式,但是本领域普通
技术人员认识到,可以折衷一个或更多个特征或特性以实现期望的整体系统属性,这取决
于具体应用和实施方式。这些属性可包括但是不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市
场性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、制造性、易组装性等。因此,关于一个或更多个特性
被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式令人合意的实施例并不在本公开的范围之
外,并且可能期望用于特定应用。