具有冷却系统的电机和冷却电机的方法
【专利摘要】一种电机，该电机包括具有本体的壳体，该本体包括限定内部的内表面、限定了暴露内部的开口的第一端、以及第二端。定子固定地安装至壳体的内表面。转子被支承在内部内。转子限定旋转轴线。端盖延伸横过与定子的第一端和第二端中的一者相邻的开口。冷却系统由端盖承载。冷却系统包括具有冷却流体集流室的本体、多个定子喷嘴以及多个转子喷嘴。定子喷嘴构造并设置成朝向定子引导冷却剂的多个喷射流并且多个转子喷嘴构造并设置成朝向转子导引冷却剂的多个喷射流。
【专利说明】具有冷却系统的电机和冷却电机的方法
【技术领域】
[0001]示例性实施方式涉及电机领域并且更特别地涉及具有冷却系统的电机及方法。
【背景技术】
[0002]电机通过电能穿过定子以在转子中感生出电动势来产生功。电动势产生了使转子相对于定子旋转或转动的旋转力。转子的旋转用于对各种外部装置提供动力。当然，电机还可以用来通过外部功的输入发电。在任一种情况下，电机当前产生更大的扭矩输出、以更高的速度操作并且以更小的封装设计。更大的扭矩和更高的速度通常导致恶劣的操作环境，比如在电机的内部部件上的高的内部温度、振动等。因此，许多常规的电机包括构造成降低内部温度以延长内部部件的总体使用寿命并改进电机的机电性能的冷却系统。
【发明内容】
[0003]公开了电机，该电机包括具有本体的壳体，该本体包括限定内部的内表面、限定了暴露内部的开口的第一端、以及第二端。定子固定地安装至壳体的内表面。定子包括第一端和第二端。转子被支承在内部。转子限定旋转轴线。端盖延伸横过与定子的第一端和第二端中的一者相邻的开口。冷却系统由端盖承载。冷却系统包括具有冷却流体集流室
(1)16皿!11)的本体、多个定子喷嘴以及多个转子喷嘴。定子喷嘴构造并设置成朝向定子的第一端和第二端中的所述一者引导冷却剂的多个喷射流，并且多个转子喷嘴构造并设置成朝向转子导引冷却剂的多个喷射流。
[0004]还公开了对电机进行冷却的方法。该方法包括:将冷却流体输送至电机的端盖中；将冷却流体从端盖传递至由端盖承载的冷却系统的冷却流体集流室中；使冷却流体的第一部分通过多个定子喷嘴朝向电机的定子排出，以及使冷却流体的另一部分通过多个转子喷嘴朝向电机的转子排出。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]以下描述不应视为以任何方式进行限制。参照附图，相似的元件采用相似的附图标记:
[0006]图1描绘了具有根据示例性实施方式的冷却系统的电机的截面图；
[0007]图2描绘了图1的电机的第一端盖的立体图，其中，图1的电机的第一端盖包括根据示例性实施方式的一方面的冷却系统；
[0008]图3描绘了图2的冷却系统的一部分的局部截面细节图；
[0009]图4描绘了图1的电机的第二端盖的立体图，其中，图1的电机的第二端盖包括根据示例性实施方式的另一方面的冷却系统；
[0010]图5描绘了图4的冷却系统的一部分的局部截面细节图。
【具体实施方式】
[0011]此处，通过参照附图以示例而非限制性的方式提出公开的装置和方法中的一个或更多个实施方式的详细说明。
[0012]根据示例性实施方式的电机总体上以2示出。电机2包括具有本体6的壳体4。本体6包括限定内部10的内表面8。本体6还包括限定第一开口 15的第一端14和限定第二开口 19的第二端18。电机2示出为包括安装至内表面8的定子24。定子24包括设置有多个定子绕组30的定子芯28。绕组30包括第一侧或冠状侧32以及第二侧或焊接侧34。在壳体4内可旋转地安装有转子40。转子包括安装至轴44的毂部42。轴44由轴承45和46支承并且限定了转子40的旋转轴线48。电机2示出为包括延伸横过第一开口 15的第一端盖61和延伸横过第二开口 19的第二端盖64。第一端盖61支承或承载第一冷却系统70而第二端盖64支承或承载第二冷却系统74。
[0013]现在将参照图2至图3描述第一冷却系统70。第一冷却系统70包括本体80，该本体80具有第一阶梯表面84、第二阶梯表面85、第三阶梯表面86和第四阶梯表面87。本体80还包括内部冷却流体集流室90，该内部流体集流室90流体地连接至设置在第一端盖61上的冷却流体入口 94。冷却系统70通过多个机械紧固件可拆卸地安装至第一端盖61，多个机械紧固件中的一个机械紧固件以97表示。可以改变用于将冷却系统70接合至第一端盖61的机械紧固件的特定类型。在冷却系统70与第一端盖61之间布置有密封件96。密封件96示出为呈防止冷却流体从冷却系统70漏出的0型圈98的形式。尽管描述为0型圈，但是密封件96可以采用各种形式。
[0014]冷却系统70构造成将来自冷却流体集流室90的冷却流体(液体或气体)导引至定子24和转子40的部分上。可以改变关于冷却系统70所采用的冷却流体的特定类型。冷却系统70包括第一多个定子喷嘴104、第二多个定子喷嘴106和多个转子喷嘴108。第一多个定子喷嘴104以环形阵列的方式布置在第三阶梯表面86上。根据示例性实施方式的一方面，第一多个定子喷嘴104的一部分可以设置在第四阶梯表面87上。第二多个定子喷嘴106和多个转子喷嘴108绕第二阶梯表面85以大致环形阵列的方式布置。
[0015]第一多个定子喷嘴104沿着轴线48将液体冷却剂的喷射流导引至定子24的冠状端32上。第二多个定子喷嘴106以相对于轴线48成角度的方式朝向冠状侧32的内表面(未单独标出)导引冷却流体的喷射流。多个转子喷嘴108沿着轴线48或与轴线48大致平行地朝向转子40导引冷却流体的喷射流。冷却流体的喷射流流过定子24和转子40以降低两个部件的操作温度。冷却流体收集在内部10内并且从壳体4穿过冷却流体出口 120。冷却流体可以在重新引入到壳体4之前穿过热交换器(未示出)或可以简单地传递至冷却流体收集容器(同样未示出
[0016]现在将参照图4至图5描述第二冷却系统74。第二冷却系统74包括本体130，该本体130具有第一阶梯表面134、第二阶梯表面135、第三阶梯表面136和第四阶梯表面137。本体130还包括内部冷却流体集流室140，该内部流体集流室140流体地连接至设置在第二端盖64上的冷却流体入口 144。冷却系统74通过多个机械紧固件可拆卸地安装至第二端盖64，多个机械紧固件中的一个机械紧固件以147表示。可以改变用于将冷却系统74接合至第二端盖64的机械紧固件的特定类型。在冷却系统74与第二端盖64之间布置有密封件150。密封件150示出为呈防止冷却流体从冷却系统74漏出的0型圈152的形式。如上面所讨论的，尽管描述为0型圈，但是密封件150可以采用各种形式。
[0017]冷却系统74构造成将来自内部冷却流体集流室140的冷却流体(液体或气体)导引至定子24和转子40的部分上。可以改变关于冷却系统74所采用的冷却流体的特定类型。冷却系统74包括第一多个定子喷嘴154、第二多个定子喷嘴156和多个转子喷嘴158。第一多个定子喷嘴154以大致环形阵列的方式布置在第三阶梯表面136上。根据示例性实施方式的一方面，第一多个定子喷嘴154的一部分可以设置在第四阶梯表面137上。第二多个定子喷嘴156和多个转子喷嘴158绕第二阶梯表面135以大致环形阵列的方式布置。
[0018]第一多个定子喷嘴154将液体冷却剂沿着轴线48导引至定子24的焊接端34上。第二多个定子喷嘴156以相对于轴线48成角度的方式朝向焊接侧34的内表面(未单独标出)导引冷却流体的喷射流。多个转子喷嘴158沿着轴线48或与轴线48大致平行地朝向转子40导引冷却流体的喷射流。冷却流体的喷射流流过定子24和转子40以降低两个部件的操作温度。冷却流体收集在内部10内并且从壳体4穿过冷却流体出口 170。冷却流体可以以类似于上面所讨论的方式在重新引入至壳体4之前穿过热交换器(未示出)或可以简单地传递至冷却流体收集容器(同样未示出)。在这一点上，应该理解的是冷却流体出口120和冷却流体出口 170可以引向单独的热交换器或可以接合并且连接至单个热交换器。
[0019]在这一点上，应该理解的是示例性实施方式提供了用于对电机的内部部件进行冷却的系统。根据;^例性实施方式的冷却系统包括多个喷嘴，该多个喷嘴将冷却流体的喷射流精确地输送至电机的部件上以降低操作温度。冷却系统安装至电机的端盖并且可以容易地移除以用于维护、修理和更换。此外，应该理解的是电机不需要设置有沿着电机的轴线导引冷却流体的多个定子喷嘴和以相对于轴线成角度的方式导引冷却流体的多个定子喷嘴两者。角度的特定度数可以根据电机的类型和结构变化。最终，应该理解的是电机可以仅包括定位成将冷却流体导引至定子的一侧或另一侧上的单个冷却系统。此外，应该理解的是冷却系统可以包括单个冷却流体源或多个冷却流体源。此外，应该理解的是冷却流体可以是冷却液，或替代性地可以是冷却气体。
[0020]尽管已经参照示例性实施方式或多个示例性实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出多种改变并且可以用等同元件替代本发明的元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以做出多种修改以使特定情况或材料与本发明的教示相适应。因此，本发明意在不限于作为设想用于实现本发明的最佳形式而公开的【具体实施方式】，但是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施方式。
【权利要求】
1.一种电机，包括: 壳体，所述壳体具有本体，所述本体包括限定内部的内表面、限定了暴露所述内部的开口的第一端、以及第二端； 定子，所述定子固定地安装至所述壳体的所述内表面，所述定子包括第一端和第二端; 转子，所述转子被支承在所述内部内，所述转子限定旋转轴线； 端盖，所述端盖延伸横过与所述定子的所述第一端和所述第二端中的一者相邻的所述开口 ；以及 由所述端盖承载的冷却系统，所述冷却系统包括具有冷却流体集流室的本体、多个定子喷嘴以及多个转子喷嘴，所述定子喷嘴构造并设置成朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述一者引导冷却剂的多个喷射流，并且所述多个转子喷嘴构造并设置成朝向所述转子导引所述冷却剂的多个喷射流。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述多个定子喷嘴包括第一多个定子喷嘴和第二多个定子喷嘴，所述第一多个定子喷嘴构造并设置成沿着由所述转子限定的所述轴线朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述一者导引冷却剂的多个喷射流，并且所述第二多个定子喷嘴构造并设置成以相对于由所述转子限定的所述轴线成角度的方式朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述一者导引冷却剂的多个喷射流。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述第一多个定子喷嘴以第一大致环形阵列的方式布置并且所述第二多个定子喷嘴以第二大致环形阵列的方式布置。
4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述第一大致环形阵列径向地布置在所述第二大致环形阵列的内部。
5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述多个转子喷嘴构造并设置成沿着由所述转子限定的所述轴线朝向所述转子引导冷却剂的多个喷射流。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述多个转子喷嘴以第三大致环形阵列的方式布置。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述第三大致环形阵列径向地布置在所述第一大致环形阵列和所述第二大致环形阵列的内部。
8.根据权利要求1所述的电机，还包括冷却流体入口，所述冷却流体入口形成在所述端盖中并且流体地连接至所述冷却流体集流室。
9.根据权利要求1所述的电机，还包括冷却流体出口，所述冷却流体出口形成在所述端盖中并且流体地连接至所述壳体的所述内部。
10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述冷却系统通过一个或更多个机械紧固件可拆卸地安装至所述端盖。
11.根据权利要求1所述的电机，还包括: 另一开口，所述另一开口限定在所述壳体的所述第二端处； 另一端盖，所述另一端盖延伸横过与所述定子的所述第一端和所述第二端中的另一者相邻的所述另一开口 ；以及 由所述另一端盖承载的另一冷却系统，所述另一冷却系统包括具有冷却流体集流室的本体、另外多个定子喷嘴以及另外多个转子喷嘴，所述定子喷嘴构造并设置成朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述另一者引导冷却剂的多个喷射流，并且所述多个转子喷嘴构造并设置成朝向所述转子导引所述冷却剂的多个喷射流。
12.根据权利要求11所述的电机，其中，所述另外多个定子喷嘴包括第三多个定子喷嘴和第四多个定子喷嘴，所述第三多个定子喷嘴构造并设置成沿着由所述转子限定的所述轴线朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述另一者导引冷却剂的多个喷射流，并且所述第四多个定子喷嘴构造并设置成以相对于由所述转子限定的所述轴线成角度的方式朝向所述定子的所述第一端和所述第二端中的所述另一者导引冷却剂的多个喷射流。
13.根据权利要求11所述的电机，其中，所述另一端盖包括流体地联接至所述冷却流体集流室的冷却流体入口和流体地联接至所述壳体的所述内部的冷却流体出口。
14.根据权利要求11所述的电机，其中，所述另一冷却系统通过一个或更多个机械紧固件可拆卸地安装至所述另一端盖。
15.—种对电机进行冷却的方法，包括: 将冷却流体输送至所述电机的端盖中； 将所述冷却流体从所述端盖传递至由所述端盖承载的冷却系统的冷却流体集流室中； 使所述冷却流体的第一部分通过多个定子喷嘴朝向所述电机的定子排出；以及 使所述冷却流体的另一部分通过多个转子喷嘴朝向所述电机的转子排出。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，使所述冷却流体的所述第一部分排出包括使所述冷却流体的所述第一部分沿着由所述电机的转子限定的轴线穿过第一多个定子喷嘴并且以相对于所述轴线成角度的方式穿过第二多个定子喷嘴。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，使所述冷却流体的所述另一部分排出包括使所述冷却流体沿着由所述电机的转子限定的轴线穿过多个喷嘴。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括: 将附加的冷却流体输送至所述电机的另一端盖； 将所述附加的冷却流体从所述另一端盖传递至另一冷却流体集流室中； 使所述附加冷却流体的第一部分通过多个定子喷嘴朝向所述电机的定子排出；以及 使所述附加冷却流体的另一部分通过多个转子喷嘴朝向所述电机的转子排出。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括在形成于所述端盖中的冷却流体出口处收集所述冷却流体。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括使所述冷却流体从所述电机穿过所述冷却流体出口。
【文档编号】H02K9/19GK104471842SQ201380035943
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】诺曼·侯赛因, 蒂莫西·赛勒斯, 安东尼·恰斯卡 申请人:雷米技术有限公司