具有横向液体冷却式转子和定子的感应式马达的制作方法

根据本发明的各实施方式的一个或更多个方面涉及电动马达，并且更具体地涉及用于电机冷却的系统。

背景技术：

功率质量比(比功率)是电动马达——尤其是用于电动车辆和混合动力车辆的电动马达——的重要指标。随着比功率增大，马达的质量能够在保证给定的性能水平的同时减小。这提供了直接和间接的经济利益。

功率等于轴的速度与扭矩的乘积，并且功率(并且因此比功率)会因速度和扭矩的增大而增大。就速度而言，最终的极限是离心应力导致转子机械失效的情况。对于不同类型的马达来说，这种极限是不同的。就感应式马达而言，转子结构相对牢固并且因此可以安全地容许相对高的速度。对于一些设计而言，可以实现150米/秒的转子表面速度。

对于不同类型的马达来说，最终的扭矩极限也是不同的。扭矩极限会与间隙磁通密度的平方成比例。其他因素也会影响扭矩。在感应式马达的情况下，漏电感是一种因素，峰值扭矩会随着该参数而反向变化。因此，对于感应式马达而言，通过减少漏电感能实现更大的比扭矩。

产生了与电频率的平方大约成比例的铁损。由于速度(rpm)与电频率成比例，因此，铁损大约随着轴速度的平方而改变。同样，导体耗损与电流大约成比例。另外，扭矩与电流大约成比例(在最大磁通密度的情况下)。因此，导体耗损大约随着扭矩的平方而改变。因此，如果速度与扭矩保持彼此成比例，则效率保持恒定。因此，例如，如果速度和扭矩都翻倍，则损耗和通过功率增大四倍，但效率仍然大约恒定。然而，热传递必然也增大了四倍。因此，存在对用于在电动马达中提供有效冷却的系统的需要。

技术实现要素：

本公开的实施方式的各方面针对的是一种用于冷却感应式马达的系统和方法，该系统和方法使得对于10KW至1000KW的范围内的电机来说能够实现超过10KW/kg的连续比功率水平。为了实现这种非常高的的比功率水平，转子表面速度保持在大约120米/秒，其中，定子和转子的电流密度大约为1500A/cm²。所产生的导体比损耗和铁比损耗的值分别是5W/cm³和1W/cm³。为了处理这些程度高的产热，所需的比热传递约为0.1W/cm³/℃(在电机的整个有功体积内的平均值)。热是利用被称为“横向叠片冷却”的液体冷却的系统和方向去除的，在该系统和方法中，流体(即，冷却剂)横向地流动通过由每个其他磁性叠片中的孔口形成的窄区域。可以将油(AFT或变压器油)用作上述流体来实现所需水平的热传递。

根据本发明的实施方式，提供了一种电机，该电机包括：定子，定子具有定子绕组和定子芯，定子芯具有多个堆叠的磁性叠片，定子芯的叠片中的每一叠片均具有多个孔口，所述孔口重叠以形成多个定子流体通道，所述多个定子流体通道中的定子流体通道不是完全沿轴向；转子，转子具有轴和转子芯，转子芯具有多个堆叠的磁性叠片，转子芯的叠片中的每一叠片均具有多个孔口，所述孔口重叠以形成多个转子流体通道；以及旋转式液力耦合器，该旋转式液力耦合器与转子流体通道流体连通，其中，转子和定子构造成形成磁回路，该磁回路包括转子与定子之间的气隙。

在一个实施方式中，定子芯的叠片的多个孔口落在与轴同轴的螺旋线上，并且/或者转子芯的叠片的多个孔口落在与轴同轴的螺旋线上。

在一个实施方式中，所述多个转子流体通道中的转子流体通道不是完全沿轴向。

在一个实施方式中，电机包括下述各者中的至少一者：定子歧管，定子歧管具有与定子流体通道流体连通的定子歧管流体通道；以及转子歧管，转子歧管具有与转子流体通道流体连通的转子歧管流体通道。

在一个实施方式中，定子芯的叠片包括第一孔口和第二孔口，第一孔口与第二孔口在形状和/或尺寸方面不同，并且/或者转子芯的叠片包括第一孔口和第二孔口，第一孔口与第二孔口在形状和/或尺寸方面不同。

在一个实施方式中，定子芯和转子芯中的至少一者包括：第一叠片，第一叠片具有第一轴向取向并且包括多个大致相同的第一孔口；以及第二叠片，第二叠片具有第二轴向取向并且包括多个大致相同的第二孔口，其中，第一孔口中的一个第一孔口与第二孔口中的一个第二孔口在形状和/或尺寸方面不同，并且/或者第一轴向取向与第二轴向取向不同。

在一个实施方式中，定子芯和转子芯中的每一者均包括：第一叠片，第一叠片具有第一轴向取向并且包括多个大致相同的第一孔口；以及第二叠片，第二叠片具有第二轴向取向并且包括多个大致相同的第二孔口，其中，第一孔口中的一个第一孔口与第二孔口中的一个第二孔口在形状和/或尺寸方面不同，并且/或者第一轴向取向与第二轴向取向不同。

在一个实施方式中，定子芯和转子芯中的至少一者包括：第一叠片，第一叠片具有孔口；以及第二叠片，第二叠片与第一叠片相邻，第二叠片具有在形状和/或尺寸方面与第一叠片的孔口不同的孔口。

在一个实施方式中，定子芯和转子芯中的至少一者包括：第一叠片；以及第二叠片，第二叠片与第一叠片相邻且与第一叠片大致相同，并且具有与第一叠片大致相同的轴向取向。

在一个实施方式中，定子的叠片中的第一叠片与定子的叠片中的第二叠片大致相同，并且/或者转子的叠片中的第一叠片与转子的叠片中的第二叠片大致相同。

在一个实施方式中，电机包括紧固至定子芯的流动导向器和/或紧固至转子芯的流动导向器。

在一个实施方式中，电机包括下述各者中的至少一者：具有延伸到转子的叠片的孔口中的突出部的流动导向器，以及具有延伸到定子的叠片的孔口中的突出部的流动导向器。

在一个实施方式中，转子芯包括位于转子芯的一端处的第一叠片并且包括第二叠片，第一叠片具有至少一个孔口，并且第二叠片具有不与第一叠片的任何孔口重叠的孔口，并且/或者定子芯包括位于定子芯的一端处的第一叠片并且包括第二叠片，第一叠片具有至少一个孔口，并且第二叠片具有不与第一叠片的任何孔口重叠的孔口。

在一个实施方式中，定子芯和转子芯中的至少一者包括：第一叠片，第一叠片位于该芯的第一端部处且具有至少一个孔口；以及第二叠片，第二叠片位于该芯的与第一端部相反的端部处且具有至少一个孔口，第二叠片具有不与第一叠片的任何孔口重叠的孔口，并且第一叠片具有不与第二叠片的任何孔口重叠的孔口。

在一个实施方式中，定子芯包括导热系数大于约0.4W/m/℃的电绝缘树脂，该树脂以小于约10％的空隙率填充以下空间：定子芯与定子绕组之间的空间和/或定子歧管与定子绕组的端部线圈之间的空间。

在一个实施方式中，定子歧管与旋转式液力耦合器流体连通。

在一个实施方式中，定子歧管流体通道包括多个堆叠的定子歧管冷却器叠片，其中，定子歧管冷却器叠片中的每一叠片均具有多个定子冷却器孔口，定子冷却器孔口重叠以形成多个定子歧管冷却器流体通道。

在一个实施方式中，多个定子歧管冷却器流体通道中的定子歧管冷却器流体通道不是完全沿轴向。

在一个实施方式中，电机包括：转子歧管，转子歧管具有与转子流体通道流体连通的转子歧管流体通道，其中，转子歧管流体通道具有构造成加强转子歧管与转子歧管流体通道中的流体之间的热传递的内部结构，其中，转子还包括具有多个轴向杆和两个端环的转子鼠笼，并且其中，转子歧管具有嵌入在所述两个端环中的端环内的突出部。

在一个实施方式中，转子歧管具有构造成紧固平衡材料的突出部、凹部或孔。

在一个实施方式中，电机包括：轴承，轴承构造成支承轴的端部；以及端盖，端盖构造成支承轴承，其中，轴承不形成轴与端盖之间的导电路径的一部分。

在一个实施方式中，定子芯的外表面和/或转子芯的外表面通过树脂被密封。

在一个实施方式中，电机包括封闭定子芯的封闭件，封闭件构造成防止流体从电机泄漏。

在一个实施方式中，电机包括定子流体通道中的和转子流体通道中的流体，该流体选自包括自动传输流体、变压器油和水基溶液的组。

在一个实施方式中，电机包括构造成使泄漏的流体返回至主流体回路的扫气泵。

根据本发明的实施方式中，提供了一种电机，该电机包括：转子；定子；用于冷却定子的第一冷却装置；以及用于冷却转子的第二冷却装置，其中，第一冷却装置包括多个定子流体通道，定子流体通道中的一个定子流体通道不是完全沿轴向，并且其中，第二冷却装置包括多个转子流体通道。

根据本发明的实施方式提供了一种电机，该电机包括：定子，定子包括定子绕组和定子芯，定子芯包括多个堆叠的磁性定子叠片，定子叠片中的每一叠片均具有多个定子孔口，定子孔口重叠以形成多个定子流体通道，所述多个定子流体通道中的流体通道不是完全沿轴向；转子，转子包括轴和转子芯，转子芯包括多个堆叠的磁性转子叠片，转子叠片中的每个叠片均具有多个转子孔口，转子孔口重叠以形成多个转子流体通道，所述多个转子流体通道中的流体通道不是完全沿轴向；以及旋转式液力耦合器，旋转式液力耦合器与转子流体通道流体连通；端盖，端盖紧固至定子的端部，端盖包括构造成紧固平衡腻子的特征部；轴承，轴承由端盖支承并且构造成支承轴的端部，轴承包括内圈、外圈和非导电元件，内圈与外圈绝缘；定子歧管，定子歧管包括与定子流体通道流体连通并与旋转式液力耦合器流体连通的定子歧管流体通道；转子歧管，转子歧管包括与旋转式液力耦合器以及与转子流体通道流体连通的转子歧管流体通道；以及扫气泵，扫气泵构造成使泄漏的流体返回至主流体回路。

附图说明

将参照说明书、权利要求书和附图来领会并理解本发明的这些和其他特征及优点，在附图中：

图1a是根据本发明的实施方式的马达的轴向截面图。

图1b是根据本发明的实施方式的马达的沿着图1的线1b-1b截取的横截面图。

图1c是根据本发明的实施方式的马达的沿着图1的线1c-1c截取的横截面图。

图2是根据本发明的实施方式的叠片结构的示意性截面图，其中描绘了流体流。

图3a是根据本发明的实施方式的第一类型的转子叠片的平面图。

图3b是根据本发明的实施方式的第二类型的转子叠片的平面图。

图3c是根据本发明的实施方式的第三类型的转子叠片的平面图。

图4是根据本发明的实施方式的转子芯的分解立体图。

图5a是根据本发明的实施方式的第一类型的定子叠片的平面图。

图5b是根据本发明的实施方式的第二类型的定子叠片的平面图。

图5c是根据本发明的实施方式的第三类型的定子叠片的平面图。

图6a是根据本发明的实施方式的第一类型的定子歧管冷却器叠片的平面图。

图6b是根据本发明的实施方式的第二类型的定子歧管冷却器叠片的平面图。

图6c是根据本发明的实施方式的第三类型的定子歧管冷却器叠片的平面图。

图7a是根据本发明的实施方式的包括定子歧管冷却器的后定子歧管的平面图。

图7b是根据本发明的实施方式的图7a的定子歧管的沿着线A-A截取的截面图。

图7c是根据本发明的实施方式的具有歧管冷却器叠片的后定子歧管的分解立体图。

图7d是根据本发明的实施方式的后定子歧管的平面图，其中示出了形成流动导向器的突出部。

图8a是根据本发明的实施方式的转子歧管的平面图。

图8b是根据本发明的实施方式的图8a的转子歧管的沿着线A-A截取的截面图。

图8c是根据本发明的实施方式的图8a的转子歧管的沿着线B-B截取的截面图。

图8d是根据本发明的实施方式的转子的局部截面图。

图9是根据本发明的实施方式的转子芯和定子芯的分解立体图。

图10是根据本发明的实施方式的具有螺旋形流体通路的转子芯的分解立体图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述意在作为对根据本发明提供的具有横向流体冷却式转子和定子的感应式马达的示例性实施方式的描述，而不意在表示本发明所可以构造或使用的唯一形式。该描述结合示出的实施方式阐述了本发明的特征。然而，应当理解，可以通过也将意在包括于本发明的精神和范围内的不同的实施方式来实现相同或等同的功能和结构。如文中其他地方所标记的，相同的附图标记意在指示相同的元件或特征。

图1a是电机100——例如，包括定子163和转子170的感应式马达——的轴向截面图。在一个实施方式中，马达具有两个并联的流体流动回路——一个用于定子芯101的流体流动回路和一个用于转子芯127的流体流动回路。在另一实施方式中，用于电子芯101的流体流动回路与用于转子芯127的流体流动回路可以串联地设置。定子163包括具有绕组105的叠片式定子芯101、前定子歧管103、后定子歧管135、前定子歧管冷却器104和后定子歧管冷却器160。转子170包括具有鼠笼159的叠片式转子芯127、前转子歧管109、后转子歧管155和部分中空的轴115。马达还包括前端盖107、后端盖157、前旋转式轴密封件113、后旋转式轴密封件149、前轴承123和后轴承141。转子芯127与定子芯101由气隙137分隔开。在一个实施方式中，定子歧管中的至少一个定子歧管是相应的端盖的一体部件。图1b和图1c示出了在马达的中央处(图1b)和在穿过端部线圈、定子歧管和轴承的剖切面处(图1c)穿过马达的横截面。

定子歧管103、135起到五种作用——将流体流分配至定子流体通路131以及对来自定子流体通路131的流体流进行分配；经由端盖107、157中的流体通道112、153将流体传输至转子流体通路139以及对来自流体通路139的流体进行传输；将来自绕组端部线圈172的热传输至流体；对定子芯101提供轴向压缩；以及将端盖定位并紧固。附接至转子芯的每个面174、176的转子歧管109、155起到五种作用——将流体流分配至转子流体通路139以及对来自转子流体通路139的流体流进行分配；将来自端环1310的热传输至流体；机械地加固端环1310；对转子芯127提供轴向压缩；以及提供用于进行动态平衡的装置。端盖107、157各自起到三种作用——提供轴承支承；提供用于定子歧管口178与液力耦合器180之间的流体流的通道；以及容纳液力耦合器180。

如图2、图3a至图3c和图4中所示，转子芯127包括堆叠的磁性叠片310、320、330，堆叠的磁性叠片310、320、330中的每一个磁性叠片包括完全地或部分地对准的分配孔口315、325、335以形成流体通路210、220(图2)。转子流体通路210、220可以总体地被称作转子流体通路139。图2是示意性地示出了用于转子芯127的流体流动通路139的截面图。在一个实施方式中，转子芯127包括具有三种相应的孔口构型的三种类型的叠片310、320、330(分别被指定为1型、2型和3型)。这些叠片可以是磁性叠片。3型叠片用在叠片堆叠体的端部240、250处并且用作“流动导向器”，同时1型和2型交替地堆叠在端部叠片内。1型叠片的孔口315彼此对准并且形成延伸穿过1型和2型叠片堆叠体的通路210、220，并且孔口315大致垂直于这些叠片。这些通路中的每个通路(其在图2中示出的取向中是竖向的)在每个1型叠片310处被将1型叠片310的相邻一对孔口315分隔开的连接板312阻挡。如图2中所示，单个3型叠片330(顶端部)240用于将进入流引导至堆叠体内的第一组通路(其也被称作“奇数通路”210)，而在相反的端部(底端部)250处，单个3型叠片330将排出流限制至第二组(“偶数”)通路220。在图2的设置中，由于通路210、220都没有一直延伸穿过堆叠体，因此，穿过堆叠体的每个流体路径或“流体通道”260在其长度的一部分上沿轴向(在图2中沿竖向)，并且在堆叠体内还具有由水平箭头表示的横向(例如，呈图2的方位或是水平的)分量230。通过这种构型，流因此被迫从奇数通路穿过窄区域257流动至偶数通路，在窄区域257处，由于流体内的较短的热流路径，热传递效率高。对于流体流的这些横向区域来说，每个流体通道的宽度等于一个叠片的厚度。因此，热流特征距离约等于四分之一叠片厚度。由于这些非常短的热流距离，结合与窄区域257相关联的较大的总表面面积，可以实现叠片与流体之间的较高的热传递。构造在歧管中的其他元件——例如非磁性叠片——或特征部可以代替3型磁性叠片而被用作流动导向器。定子芯叠片可以具有类似地设置的孔口，歧管冷却器也是如此。

如文中所使用的，“流动导向器”是一种允许流体流入到叠片堆叠体中的一些但非所有通路中或者从这些通路中流出的结构。流动导向器可以是如上文所描述的具有与1型叠片的孔口中的一些但非所有孔口重叠的一组孔口335的磁性叠片，或者其可以是具有类似孔口的一片非磁性材料例如铝，或者其可以是结合到歧管中的具有类似的孔口或者例如具有在一个或更多个通路中延伸得远到足以阻挡1型叠片的孔口中的一个或更多个孔口的突出部190(图7d)的结构。

在文中使用的术语中，如果第一叠片与第二叠片相邻并且第一叠片和第二叠片中的相应的第一孔口和第二孔口在常规意义上是重叠的，即，如果存在延伸穿过第一孔口和第二孔口的敞开路径，则认为这两个孔口是“重叠”的。对于非相邻的第一叠片和第二叠片来说，如果第一叠片中的第一孔口轴向投影到第二叠片上与第二叠片中的第二孔口重叠，即，如果存在与马达的轴线平行的延伸穿过这两个孔口的直线，则也认为这两个孔口是“重叠”的。

随着孔口的数目增大，流体流动路径被缩短，并且每单位流速的水头损失被减小，但热传递可以保持基本恒定。因此，对于流体比如自动变速箱油(ATF)252或变压器油255来说，可以通过适当较多的数目的孔口来实现相对较低的水头损失。还可以将水或水基溶液253——比如与诸如乙烯乙二醇的粘合剂混合的水——用作冷却流体。水会具有比其他冷却剂高的比热容。这种水基冷却流体可能会导致腐蚀电机100的部件的风险增大，但是也可以通过使用粘合剂来减缓这种风险；此外，该风险在不需要很长的电机寿命的应用中——例如在竞赛马达中——是可以接受的。在一些情况下，比如在使用非常薄的叠片的情况下，1型叠片和2型叠片可以是成组的。例如，流动导向器之间的叠片堆叠体可以包括交替的两叠片组或三叠片组，每个组内的叠片是相同的(即，这些叠片以“11、22、11”的顺序堆叠、或者以“111、222、111”的顺序堆叠等)。也可以使用多于三个叠片的组。

在转子中，1型叠片310可以具有相对较宽的流体孔口315，并且1型叠片310可以与2型叠片320在两个3型叠片330之间交替布置，2型叠片320可以具有与3型叠片330的孔口335类似的相对较窄的孔口325。

再次参照图1a，在转子芯127的后端部处，后转子歧管155接收来自轴115的流体，该流体随后被辐射状地向外分配至转子芯127内的转子流体通路139。在相反的端部处，前转子歧管109将辐射状地接收到的流体引导至轴115内。在转子堆叠体的端部处，转子流动导向器108、158将进入流和排出流引导成使得进入流与排出流之间的每个流体路径均包括横向流。

在一个实施方式中，没有使用流动导向器，并且所有的叠片都相同，使得转子内的流动为单纯的轴向流动。这些叠片例如都是图3a中示出的类型。尽管该实施方式可能提供了比例如图4的实施方式的热传递速率低的热传递速率，但其生产成本会较低。流体流动通过转子和定子的并联的流体流动回路的比例例如可以通过适当地修改叠片的流体孔口的尺寸或者通过其他设置——比如这些流体流动回路中的一个或两个流体流动回路的流体路径中的孔或其他计量构造——来进行调节。

参照图5a至图5c，在一个实施方式中，定子芯101与转子芯127一样包括堆叠的磁性叠片，堆叠的磁性叠片中的每个磁性叠片均包括部分地对准(即重叠)的分配孔口以形成流体通道。与转子芯127的叠片的情况相同，定子芯堆叠体的两端上的叠片可以是构造成用作流动导向器的3型叠片530，例如，一个3型叠片530相对于另一3型叠片530偏转的角度为3型叠片530的相邻孔口之间的角度的一半。叠片堆叠体中的其余叠片可以包括两种交替的叠片类型，第一种叠片类型——即1型叠片510——具有偶数个相对较宽的流体孔口515，并且第二种叠片类型——即2型叠片520——具有偶数个相对较窄的流体孔口525。3型叠片530中的每个叠片530的流体孔口535的数目可以是1型叠片或2型叠片的流体孔口的数目的一半；3型叠片530的流体孔口535也可以相对较窄。在一些实施方式中，叠片堆叠体包括相同的叠片，在这种情况下，相邻的叠片(或叠片组)之间交替地偏转成使得仍然实现上述横向冷却。通过这种实施方式所提供的热传递速率可能比使用具有不同宽度的孔口的两种类型的叠片的情况的热传递速率低。

在一些实施方式中，比如就大型电机而言，叠片可以包括两组或更多组同心的孔口。例如，这些叠片中的每一叠片均可以包括设置于圆心在叠片的中心轴线上的第一圆上的第一组孔口，并且还包括对中于比第一圆大或小并且与第一圆同心的第二圆上的第二组孔口。第二组孔口的孔口数目可以与第一组孔口的孔口数目相同，并且第二组孔口中的孔口可以在方位上与第一组孔口中的孔口对准。第一组孔口和第二组孔口可以形成该部件内的(例如定子、转子或歧管冷却器内的)单独的流体回路的一部分，并且流体回路可以根据流动导向器的构型以及流动导向器的外部流体连接部的构型设置成串联或并联。在一些实施方式中，孔口是不相同的，而是在尺寸、形状和/或取向上有变化。

所有的定子叠片都可以包括完全对准以形成常规的绕组槽的槽。在定子芯101的后端部处，后定子歧管135接收来自入口133的流体，该流体随后被分配至定子流体通路131。在定子芯101的相反端处，前定子歧管103将从定子芯101接收到的流体引导至出口129。在定子芯101的后端部处，后定子流动导向器134引导流体进入到奇数号的堆叠的孔口中，而在前端处，前定子流动导向器102使流体从偶数号的堆叠的孔口流出。

再次参照图1a，在一个实施方式中，定子歧管103和135被密封至定子芯101的相应的面，使得不会发生流体泄漏。这可以通过使用密封剂、平垫圈、O型环或其他装置来实现。在一个实施方式中，两个定子歧管和两个端盖具有用于容置系杆(未示出)的特征(例如孔)，并且两个定子歧管与两个端盖通过系杆被牵拉在一起。

位于轴115的后端部中的轴的后轴向孔143和轴后径向孔147、151将从一个或更多个后端盖流体通道153接收到的流体连通至后转子歧管155内的一个或更多个后转子歧管流体通道140。同样地，位于轴115的前端部中的前轴向孔119和前径向孔121、125将从一个或更多个前转子歧管流体通道126接收到的流体连通至前端盖流体通道112。轴115可以在每个轴向位置处具有一个或更多个(例如，四个)径向孔。后轴插塞145和前轴插塞117阻止流体离开轴端部。后旋转式轴密封件149将从后端盖流体通道153接收到的流体限制成使得该流被全部引导至后径向孔147。同样地，前旋转式轴密封件113将从轴的前径向孔121接收到的流体限制成使得该流被全部引导至前端盖流体通道112。另外，后端盖流体通道153经由对准的并密封的孔从后定子歧管流体通道161接收流体。同样地，前端盖流体通道112将流体流返回至前定子歧管103。轴密封件、轴向轴孔、径向轴孔以及轴插塞的组合用作旋转式液力耦合器。在一些实施方式中，这些功能通过用外部液力耦合器代替上述液力耦合器来实现。

前轴承123和后轴承141可以是常规的并且可以被密封或者通过用于冷却马达的流体或单独的流体来润滑。在通过未滤波的逆变器提供电力的情况下，轴承中的至少一个轴承可以是绝缘的，从而防止高频循环电流流动通过轴承。这可以通过使用陶瓷轴承或混合陶瓷轴承、或者通过使用包括内绝缘套筒或外绝缘套筒的至少一个轴承来实现。

定子绕组可以是常规的。端部线圈可以与定子歧管103和135热接触以加强冷却。热接触可以通过使用导热树脂比如氧化铝填充的环氧树脂来辅助。随着树脂的导热系数增大(例如通过添加加强导热的成分)，树脂的黏性会减小，从而使得在制造期间树脂能难以渗透到绕组中。这个问题可以通过使用热塑性塑料封装技术来克服；可以使用模具并且可以在压力下注射充填树脂。通过这种方式，可以有效地使用超过4.0W/m/℃的导热系数的充填树脂(即，通过这种树脂可以实现可接受的低空隙率)。充填树脂165例如可以用于在填充绕组105与定子芯101之间的间隙的同时使绕组105与定子芯101绝缘，从而在绕组105与定子芯101之间提供良好的热路径；可以通过相同的方法应用该相同的树脂来密封定子芯101的内表面，从而防止流体通过叠片间的间隙泄漏到转子腔中。相同的树脂165还可以渗透到定子绕组中以填充定子绕组内的任何空间，从而在绕组内提供改善的热传递。在一个实施方式中，充填树脂的导热系数在0.4W/m/℃与10.0W/m/℃之间。定子歧管的内径可以具有介电材料片或者介电材料涂层以使绕组105与定子歧管电绝缘。

绕组105的有功部分与定子芯101之间的热传递也可以被增大。为此，对涂覆至槽壁的树脂涂层比如环氧树脂粉末涂层(例如热塑性塑料涂层)的使用以及对常规的槽衬里的消除可以增大热传递的速率。此外，通过允许上述热塑性塑料渗透到整个有功槽区域，可以实现关于有功绕组元件以及关于端部线圈的非常大的热传递。在一个实施方式中，可以在槽中使用槽衬里或者使用具有增大的导热系数的槽衬里(代替性地或附加地使用树脂涂层)以使绕组105与叠片电绝缘并且在绕组105与定子芯101之间提供较高的热传递。

在一个实施方式中，与常规的“隆起图案”相反，端部线圈的截面保持为矩形。这允许歧管具有直壁的简单设计，同时使得歧管能够在绕组105安装完成之后被容易地安装。这种设计还能够改善端部线圈与定子歧管之间的热传递；该热传递还可以通过将树脂165设置(即，注射)成填充定子歧管与端部线圈之间的任何间隙而被进一步改善。定子歧管可以包括与端部线圈的顶面热接触的顶部凸缘。例如，定子歧管可以包括通过环状端部元件接合的两个较短的同心管状部段；内部管状部段可以形成与端部线圈热接触的顶部凸缘。这种特征还改善了端部线圈与流体之间的热传递，同时为绕组105提供了额外的保护。

参照图6a至图6c和图7a至图7c，可以在每个定子歧管内添加用于加强歧管的壁与流体之间的热传递的结构。例如，具有与应用在转子芯和定子芯中的孔口类似的孔口的环状金属(例如，铝)叠片等被堆叠(并且可以粘结在一起)以形成歧管冷却元件(参见图6a至图6c和图7c)。前元件被称作前定子歧管冷却器104，并且后元件被称作后定子歧管冷却器160。这些元件可以被压配合在定子歧管流体通道128和161内，从而在相应的歧管冷却器与歧管之间实现有效的热接触。像转子芯和定子芯那样，歧管冷却器可以包括在两个3型叠片630之间的一叠交替的1型叠片610和2型叠片620，3型叠片630相对于彼此偏转以用作歧管冷却器流动导向器。1型叠片610可以具有相对较宽的流体孔口615，并且2型叠片620和3型叠片630可以具有相对较窄的流体孔口625、635。穿过这些元件的流体流用于有效地去除从端部线圈经由定子歧管壁传递的热。可以将类似的内部结构(例如成组的叠片)用作转子歧管109、155中的转子歧管冷却器，例如以增加从转子鼠笼159的端环至流体的热流。在图1a和图7b中，定子歧管冷却器104、106的结构的一些细节已经被简化并且被示意性地示出。为了简化起见，定子歧管的入口133或出口129在图7b和图7c中没有被示出。前定子歧管103可以与后定子歧管135类似或相同。图7d示出了后定子歧管135中的突出部190，所述突出部定尺寸并定位成阻挡定子歧管冷却器的2型叠片的交替的孔口。当使用这种突出部190时，叠片堆叠体的构型与图2的叠片堆叠体的构型的不同之处可能在于：3型叠片和1型叠片可以从该堆叠体的与突出部190接合的端部省去，从而使突出部能够接合(即阻挡)2型叠片的孔口中的一些(例如一半)孔口，并且2型叠片由此形成该堆叠体的端部。

参照图8a至图8c，转子歧管可以具有形成轴孔710的中央管状部。中央管状部可以具有切口720以允许流体在轴115中的径向孔125、151与转子歧管流体通道730之间流动。如图8b和图8c中所示，转子歧管可以包括定位件750以帮助紧固平衡材料比如平衡腻子(balancing putty)。定位件750的一个或更多个表面可以具有特征部755比如孔、突出部或凹部，或者所述一个或更多个表面可以被粗糙化(即，所述一个或更多个表面可以包括多个小凸部和凹部)以便于将平衡腻子紧固至定位件750。图8b中示意性地示出了特征部755。

转子鼠笼159可以是常规的并且可以是铸件(例如，铝或铜)，或者可以被结构化(例如，铜)。在一个实施方式中，转子鼠笼159是铸件，并且转子歧管就位于转子芯127上；转子歧管可以具有在铸造过程期间用作用于熔融金属的流体路径的孔760。转子歧管中的这些孔760还可以在铸造之后将转子鼠笼159锚固至转子歧管，从而增大转子的强度。转子歧管109、155(参见图8a至图8c)可以包括外环圈或者包括在转子鼠笼159为铸件的情况下容纳在端环内的其他特征部。该环圈可以为端环提供额外的机械强度，从而在端环不发生故障的情况下实现增大的旋转速度。如图8d中所示，转子歧管可以位于端环1310内，并且延伸到端环中的特征部可以包括延伸到端环1310中的环状部和管状部(其横截面形状为“T”形)，从而紧固并冷却端环1310。图8d的实施方式中的前转子歧管109和后转子歧管155的比例与图1a的对应元件的前转子歧管和后转子歧管的比例不同。类似地，例如，图7a的实施方式中的定子歧管135的比例与图1a和图1c的实施方式中的定子歧管的比例不同。如本领域普通技术人员将理解的，这种变型以及在部件的比例方面的其他变型包含在本发明的范围和精神内。图9是转子芯和定子芯的分解立体图。

参照图10，在一些实施方式中，转子芯的各个叠片310、320、330可以相对于相邻的叠片310、320、330偏转，使得由2型叠片320的孔口325形成的流体通路139不是直的而是弯曲的，从而形成与转子的中心轴线同轴、即与转子轴同轴的螺旋线。例如，在图10的实施方式中，每个孔口325落在四条这样的螺旋线中的一条螺旋上，这四条螺旋线中的两条螺旋线1010、1020在图10被标出。前转子流动导向器330的两个孔口335落在这四条螺旋线中的两条螺旋线上，并且后转子流动导向器330的两个孔口335落在这四条螺旋线中的其他两条螺旋线上。螺旋线的螺距可以大于或小于图10中示出的螺距。在一个实施方式中，螺距被选择成与具有螺旋杆(helical bar)的转子鼠笼相匹配，并且螺距可以对应于在转子的整个长度上杆间距的1/2至11/2的偏移量。类似地，在其他实施方式中，定子的流体通路或者歧管冷却器中的一个或两个歧管冷却器的流体通路可以是螺旋形的。

在一些应用的情况下，所公开的感应式电机100的功能性元件可以是相关联的元件的部件，或者相关联的元件可以是所公开的感应式电机100的功能性元件的部件。例如，在感应式电机100驱动变速箱的情况下，小齿轮可以是马达轴115的一体部件，而对应的轴承是变速箱的部件。以类似的方式，液力耦合器中的一个或两个液力耦合器或者一个或两个定子歧管是外部元件比如变速箱、逆变器或串联机器(tandem machine)的部件。此外，尽管电机100已经被描述为感应式马达，但其也可以是另一机器——比如直流无刷电机、直线电机或者包括变速箱——的电机或者可以是所述另一机器的部件。在一个实施方式中，电机是具有永磁体转子的永磁电机，并且定子包括上述特征中的一些特征或所有特征。在一个实施方式中，作为联接至电机的部件的变速箱包括或支承定子歧管、端盖、轴承和/或液力耦合器。电机的转子可以像图1a的实施方式中那样位于定子内，或者电机可以以“内外倒置”的构型构造，在该构型中，定子位于转子内。任一叠片内的流体孔口的形状和/或尺寸可以相同或不同，并且一个叠片中的流体孔口可以与另一叠片中的流体孔口相同，或者与另一叠片中的流体孔口在形状和/或尺寸方面不同。在一个实施方式中，仅电机的定子或转子被冷却。

对于定子芯和转子芯两者来说，叠片之间的小间隙或“叠片间的缝隙”可能会导致流体泄漏。可以使用若干种方式来减小这种泄漏。对于定子和转子两者来说，渗透密封剂可以从外部施加并允许填补到叠片间的缝隙中。对于定子来说，可以应用用作“一体式封闭件”的外部树脂涂层比如环氧树脂粉末涂层。封闭件185(图1a)可以是布置在定子上并被密封至定子歧管或端盖的套筒，例如铝套筒。密封可以通过O型环、密封剂187或压接件来实现。最后，针对进入转子腔的任何流体泄漏，可以使用小型扫气泵136(图1a)来使泄漏的流体返回至主流体回路。

示例

对标准的四极电机进行了设计、制造和热试验。电机的大约总质量是12.2kg；包括歧管和填充物的定子质量是7.3kg；包括轴的转子质量是3.8kg；外径是6.2"，并且除了轴突出部以外的总长度是6.1"。定子和转子的有功堆叠体的高度是2.50"。叠片厚度是0.010"。表1中列举了转子和定子两者的流体流和热传递数据。

表1

定子和转子的数据

尽管文中已经具体地描述并示出了具有横向流体冷却式转子和定子的感应式马达的示例性实施方式，但是，对本领域技术人员来说许多改型和变型将是明显的。因此，应当理解到，根据本发明的原理构造的具有横向流体冷却式的转子和定子的感应式马达可以以与文中具体描述的方式不同的方式实施。本发明还通过所附权利要求及其等同方案进行限定。