具有转子冷却组件的电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及一种电机，并且更具体地，涉及一种具有转子冷却组件的电机。
【背景技术】
[0002]诸如马达和发电机的电机被用来响应于电气输入产生机械动力或者响应于机械输入产生电力。在机械动力和电力产生期间，马达和发电机内部的磁损耗、电阻损耗和机械损耗造成热量积累，这种积累需要消散以避免电机的故障和/或失效。电机动力输出方面的限制之一在于电机消散这种热量的能力。
[0003]用于消散电机内部热量的一种不例性布置公开于2011年4月14日公开的Swales等人的美国专利申请N0.2011/0084561 (’561公开文件)中。具体来说，’ 561公开文件公开了一种用于汽车动力系的油冷马达/发电机。马达/发电机包括定子、被定子环绕的转子、转子安装于其上的马达轴、包围定子和转子的外壳组件、和设置在位于转子相对端的外壳组件和马达轴之间的轴承。转子端环在每一端紧邻转子轴向定位并围绕马达轴，坝状元件与每个转子一体形成或者分别附接到每个转子。坝状元件轴向向外和径向向内延伸，以在离心力使冷却油向外溢出坝状元件之前暂时圈住并分配围绕转子端环周向的冷却油液流。
[0004]虽然’ 561公开文件的布置可通过在转子端环处暂时圈住油来改善冷却，但这种布置仍不太理想。特别是，作为如何将油引入端环的坝状元件的结果，这种布置在某些应用中可提供不一致的油覆盖。具体来说，进入油会在入口位置处扰乱油在坝状元件上方溢出，在定子油覆盖中留下空白。这可导致绕线定子马达的不当冷却。
[0005]公开的冷却组件针对克服如上所述的一个或多个问题。
【发明内容】
[0006]一方面，本发明针对一种用于转子的端盖。端盖可包括环状体，该环状体具有大体是平的并能够接合转子的内部轴向表面和与内部轴向表面相对定位的外部轴向表面。端盖还可包括在外部轴向表面内形成的环形槽，该环形槽具有带有凹曲度的内部径向侧表面。
[0007]另一方面，本发明针对一种与电机一起使用的冷却组件，所述电机具有轴承、由轴承可旋转地支撑的轴、连接到轴的转子、和环状地围绕转子的定子。冷却组件可包括端盖，其被配置为接合转子端部和轴从而使转子相对于轴轴向定位。端盖可具有形成在其中的环形槽以接收冷却油流。冷却组件还可包括轴向连接到端盖端部并径向向内延伸至少部分地穿过环形槽的开口的环形挡板，以及与端盖相对轴向连接到环形挡板的挡油环。挡油环形成能够在冷却油流过环形挡板之后圈住冷却油的凹部。
[0008]又一个方面，本发明针对一种冷却电机的方法。该方法可包括将冷却油轴向引导至转子端盖中的环形槽内，以及引导冷却油在环形槽内径向向外循环。该方法还可包括引导冷却油轴向流出环形槽并进入径向通道中，以及允许冷却油径向向内运动并在位于径向通道的轴向端部的唇部溢出。
【附图说明】
[0009]图1是示例性公开的电机的横截面视图；和
[0010]图2是图1中电机的冷却组件的横截面视图。
【具体实施方式】
[0011]图1图示出示例性电机10。电机10可以是发电机或马达，或选择性地既用作发电机也用作马达。例如，电机10可被驱动(例如由发动机)以产生电，例如在混合动力车辆应用或者固定发电应用中。可替换地，电机10可用电提供动力以产生机械旋转，例如在发动机启动应用或者电动绞盘应用中。或者，电机10可在某些情况下起到发动机的作用，而在其他情况下起到马达的作用，例如在电气动力系推进和制动应用中。
[0012]无论何种应用，电机10除其他之外可包括外壳12、在相对端部由轴承16可旋转地支撑在外壳12内的轴14、可操作地结合以与轴14 一起旋转的转子18、和环状地围绕转子18的固定定子20。当轴14和转子18被机械驱动以在外壳12和轴承16内旋转时，相关的旋转磁场可在定子20内产生电流。同样地，当电流经过定子20时，可以产生使转子18和轴14旋转的磁场。可以预期的是，电机10可包括额外的或者不同的部件，举例来说，例如控制系统、处理器、电力电子设备、一个或多个传感器、储能装置和/或本领域已知的其他部件。
[0013]外壳12通常可由两部分组成，包括壳体22和端盖24。壳体22可以是管状的，具有封闭的第一端26和敞开的第二端28。壳体22可大体封闭轴14、轴承16、转子18和定子20，并且端盖24可被配置为接合并封闭壳体22的第二端28。可以预期的是，如果需要，在某些实施例中，壳体22可具有两个敞开端，而不是一个敞开端和一个封闭端，以及封闭敞开端的两个端盖。在第一端26处的壳体22和在第二端28处的端盖24可各自包括轴向向内伸出以为轴承16提供安装部位的领部29，和允许轴14延伸通过外壳12相对端的中心定位的通孔30。可以预期的是，如果需要，轴14可以替代地仅仅通过端盖24伸出或者仅仅通过壳体22的第一端26伸出。
[0014]转子18可固定连接到轴14以响应于轴14的旋转与电机10内的磁场相互作用。在一个实施例中，转子18包括多个亦被称为转子齿的径向伸出部分。随着每个伸出部分旋转以与定子20的磁场相互作用，可产生相应的电流。
[0015]定子20固定到外壳12以产生与钢叠片的径向伸出部分相互作用的磁场。与转子18类似，定子20也可包括形成为齿的钢叠片。定子20的齿可径向向内地伸向如上所述的向外伸出的转子齿。在某些应用中，定子20还可包括环绕叠层环的铁套32和附接到每个定子齿以形成多个极点的铜丝绕组34。当转子18旋转以与定子20的磁场相互作用时，顺序地从通过多个电极中的每个的绕组34产生电流。
[0016]同样如图1所示，电机10可包括内部冷却组件36，其能够引导冷却油遍及或者靠近电机10的主要发热部件。在一个实施例中，油可经由分配端口 38进入外壳12，并首先流过围绕套筒32的环形槽40。在经过环形槽40之后，经由一个或多个内部通道(未示出)将油引至定位在外壳12的相对端的两个冷却组件36，在那里油起到冷却转子18的相对端和定子20的绕组34的作用。替代地，冷却油可配有从外部供给到外壳12的相对端的直接路径(例如，通过外部轨道-未示出)，而非首先经过套筒32。在后一个实施例中，如果需要，可引导单独的冷却油流经过环形槽40，或者可省略环形槽40。
[0017]如图2中放大视图所示，每个冷却组件36除其他之外可包括形成在外壳12内的径向流动通道42 (例如，在第一端26处与外壳12的轴向端壁所形成的和在第二端28处在端盖24内形成的)、形成在领部29内与径向流动通道42相交的轴向流动通道44、转子端盖46、挡板48、和挡油环50。径向流动通道42能够将加压冷却油从套筒32的环形槽40 (或者替代地从专用外部轨道)径向向内传递到轴向流动通道44。然后轴向流动通道44可重定向冷却油轴向向内流过领部29并经过轴承16进入转子端盖46中。冷却油可在转子端盖46内循环，然后沿反向向外的轴向方向流过(例如，穿过或围绕)挡板48并抵靠挡油环50 (例如，流入至少部分由挡油环50形成的通道内)。从挡油环50处，冷却油可从挡油环50的唇部溢出并通过离心力径向向外地甩到绕组34上。然后冷却油可以本领域已知的任何方式离开电机10 (例如，通过贮油槽、一个或多个排出口、和/或终端盒)，并被引向换热器(未示出)。在换热器内，先前吸收的热量可在返回至电机10之前传递到大气中。
[0018]如图2所不，转子端盖46可包括具有内部轴向表面54和外部轴向表面56的环形主体52。内部轴向表面54可基本为平面并被配置为接合转子18的端部(S卩，转子18的钢制叠片组端部)。外部轴向表面56同样可基本为平面，并且位于与内部轴向表面54相对的端部。
[0019]环形槽58可形成在外部轴向表面56内。槽58可具有内部径向表面60、外部径向表面62和平的轴向底部64。槽58可具有不对称的横截面，其中，内部径向表面60具有凹曲度并且在内部边缘与底部64相切，并且外部径向表面62基本为平面并且轴向向外倾斜。可以预期的是，内部径向表面60可替换地为大体平面(例如，相对于中心轴线倾斜)并且仅在其内部边缘弯曲以与底部64切向相交，如果需要的话。
[0020]槽58的几何结构可促进冷却油循环而未造成明显的溅射。特别是，从轴向通道44排出的流体流可直接喷射在内部径向表面60的凹部上，并且沿该表面的平缓弯曲轴向向内并径向向外穿过底部64。内部径向表面60的凹入形状在进油喷射中可造成很少的(如果有)反弹或偏转，允许大多数进油在槽58内形成基本一致的容量或水头(head)。
[0021]盘状的环形法兰66可形成在槽58的内部并且可用来相对于轴14轴向定位端盖46和转子18。具体来说，卡环68或其他类似的紧固件可被配置为接合轴14 (例如，接合轴14中的环形通道)以及邻接法兰66 (见图1中第二端28)。可替换地，环形法兰66自身可被配置为直接邻接轴14的肩部(见图1中第一端26)。
[0022]同样如图