具有液體冷卻殼體的電機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】具有液體冷卻殼體的電機(jī)
[0001]本申請(qǐng)要求2013年5月30日提交的、名稱為“ELECTRIC MACHINE WITH LIQUIDCOOLED HOUSING (具有液體冷卻殼體的電機(jī))”的、系列號(hào)為13/905，787的美國(guó)專利申請(qǐng)以及 2013 年 5 月 30 日提交的、名稱為“ELECTRIC MACHINE WITH LIQUID COOLED HOUSINGAND END CAP(具有液體冷卻殼體和端蓋的電機(jī))”的、系列號(hào)為13/905，953的美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩篇文獻(xiàn)的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電機(jī)，更具體地，本發(fā)明涉及具有殼體的電機(jī)，該殼體用來(lái)冷卻電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)。電機(jī)可以操作為馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)能夠選擇性地操作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)。當(dāng)操作為馬達(dá)時(shí)，電流輸入到電機(jī)中以產(chǎn)生機(jī)械扭矩。當(dāng)操作為發(fā)電機(jī)時(shí)，機(jī)械扭矩輸入到電機(jī)中以產(chǎn)生電流。
[0004]在某些應(yīng)用中，電機(jī)需要使用冷卻系統(tǒng)來(lái)在操作期間從電機(jī)去除熱。在電機(jī)操作期間，通過(guò)定子繞組產(chǎn)生大部分的熱。因此，通常期望通過(guò)直接從定子繞組去除熱或者通過(guò)從定子鐵芯去除熱來(lái)冷卻定子。從定子鐵芯去除熱的一種通用方法是將定子安裝在通常稱為“水套”的殼體中，其中殼體和定子鐵芯直接接合，并且殼體包括多個(gè)液體冷卻通道。諸如水的冷卻劑循環(huán)通過(guò)殼體的通道，以從殼體去除熱。因此，殼體從定子鐵芯去除熱，并由此從定子繞組去除熱。
[0005]仍然期望在這種電機(jī)的殼體結(jié)構(gòu)方面和殼體的制造成本節(jié)約方面進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種電機(jī)，其具有用于使冷卻劑循環(huán)的殼體組件，該殼體組件能夠以節(jié)約成本的方式制造和組裝。
[0007]在一種形式中，本發(fā)明包括電機(jī)，該電機(jī)包括定子，該定子與轉(zhuǎn)子可操作地聯(lián)接，其中該定子包括定子鐵芯和多個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。電機(jī)還包括殼體組件，該殼體組件包括第一端蓋和第二端蓋以及軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件。定子鐵芯設(shè)置在軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件中并與軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件熱聯(lián)接。軸向延伸的外部殼體構(gòu)件圍繞軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件設(shè)置并且在軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件和軸向延伸的外部殼體構(gòu)件之間沿徑向限定了空隙空間。多個(gè)肋從內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件中的一個(gè)殼體構(gòu)件沿徑向延伸到空隙空間中，每個(gè)肋具有遠(yuǎn)側(cè)端部，該遠(yuǎn)側(cè)端部接合內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件中的相對(duì)的殼體構(gòu)件。內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件中的所述相對(duì)的殼體構(gòu)件是管狀套筒，該管狀套筒具有面向空隙空間的大致平滑的壁狀表面。多個(gè)肋在空隙空間中限定了多個(gè)軸向延伸的流體路徑區(qū)段。第一端蓋和第二端蓋密封地封閉空隙空間的相對(duì)的軸向端部，殼體組件限定了入口和出口，其中液體冷卻劑進(jìn)入入口，沿著包括所述多個(gè)軸向延伸的流體路徑區(qū)段的流體路徑流動(dòng)，并且通過(guò)出口排出。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)肋從內(nèi)部殼體構(gòu)件沿徑向向外延伸，大致平滑的壁狀表面是沿徑向面向內(nèi)側(cè)的圓柱形表面。
[0009]在其它實(shí)施例中，內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件以及第一端蓋和第二端蓋限定了用于液體冷卻劑的螺線型路徑，其中液體冷卻劑在沿周向相鄰的流體路徑區(qū)段中沿相反的軸向方向流動(dòng)，流體流動(dòng)的軸向方向在相鄰的區(qū)段之間、在靠近第一端蓋和第二端蓋的位置處反向。
[0010]在其它實(shí)施例中，延伸有多個(gè)肋的內(nèi)部或外部殼體構(gòu)件包括具有徑向厚度的管狀部分，并且其中所述多個(gè)肋中的至少一些限定了比管狀部分的徑向厚度大的周向延伸寬度。在這樣的實(shí)施例中，第一端蓋和第二端蓋可以利用螺紋緊固件進(jìn)行固定，所述螺紋緊固件延伸到孔中，所述孔位于周向?qū)挾缺裙軤畈糠值膹较蚝穸却蟮睦咧小?br>[0011]有利地，內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件各自具有軸向長(zhǎng)度并且限定了沿著相應(yīng)的殼體構(gòu)件的整個(gè)軸向長(zhǎng)度大致均勻的橫截面，由此內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件均是可擠出的。
[0012]在其它實(shí)施例中，第一端蓋限定了多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道，這些端部轉(zhuǎn)向流體通道沿周向圍繞并靠近定子的第一軸向端部布置，其中端部轉(zhuǎn)向流體通道使相鄰的區(qū)段之間的流體連通，并且其中該電機(jī)還包括與第一端蓋熱聯(lián)接的電子部件，該電子部件設(shè)置在多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道的徑向內(nèi)側(cè)并沿軸向靠近多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道。在這樣的實(shí)施例中，流體路徑可以限定螺線型路徑，其中第一端蓋限定了螺線型路徑的第一軸向極限，該第一軸向極限在第一軸向端部處沿軸向超過(guò)繞組的遠(yuǎn)側(cè)極限，并且其中該電子部件至少部分地設(shè)置在第一軸向端部處的繞組的遠(yuǎn)側(cè)極限和螺線型路徑的第一軸向極限之間。
[0013]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括電機(jī)，該電機(jī)包括定子，該定子與轉(zhuǎn)子可操作地聯(lián)接，其中該定子包括定子鐵芯和多個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。電機(jī)還包括殼體組件，該殼體組件包括第一端蓋和第二端蓋以及軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件。定子鐵芯設(shè)置在軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件中并與軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件熱聯(lián)接，軸向延伸的外部殼體構(gòu)件圍繞軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件設(shè)置并且在軸向延伸的內(nèi)部殼體構(gòu)件和軸向延伸的外部殼體構(gòu)件之間沿徑向限定了空隙空間。多個(gè)肋從內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件中的一個(gè)殼體構(gòu)件沿徑向延伸到空隙空間中，每個(gè)肋具有遠(yuǎn)側(cè)端部，該遠(yuǎn)側(cè)端部接合內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件中的相對(duì)的殼體構(gòu)件。多個(gè)肋在空隙空間中限定了多個(gè)軸向延伸的流體路徑區(qū)段。內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件各自限定了軸向長(zhǎng)度并且限定了沿著相應(yīng)的殼體構(gòu)件的整個(gè)軸向長(zhǎng)度大致均勻的橫截面，由此內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件均是可擠出的。延伸有多個(gè)肋的一個(gè)殼體構(gòu)件包括具有徑向厚度的管狀部分，并且其中所述多個(gè)肋中的至少一些限定了比管狀部分的徑向厚度大的周向延伸寬度。多個(gè)緊固件接合第一端蓋和第二端蓋，并且延伸到孔中，所述孔位于周向?qū)挾缺裙軤畈糠值膹较蚝穸却蟮睦咧?，由此將第一端蓋和第二端蓋固定到所述一個(gè)殼體構(gòu)件。第一端蓋和第二端蓋密封地封閉空隙空間的相對(duì)的軸向端部，并限定了入口和出口，其中液體冷卻劑進(jìn)入入口，沿著由內(nèi)部殼體構(gòu)件和外部殼體構(gòu)件以及第一端蓋和第二端蓋限定的用于液體冷卻劑的螺線型流體路徑流動(dòng)，并且通過(guò)出口排出。
[0014]本發(fā)明還可以提供一種電機(jī)，其中殼體使冷卻劑循環(huán)，并且包括至少一個(gè)端蓋，該端蓋與電子部件熱聯(lián)接或者支撐軸承組件。
[0015]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括電機(jī)，該電機(jī)包括定子，該定子與轉(zhuǎn)子可操作地聯(lián)接，其中該定子包括定子鐵芯和多個(gè)定子繞組，轉(zhuǎn)子能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。至少一個(gè)軸向延伸的殼體構(gòu)件與定子鐵芯熱聯(lián)接，并且限定了多個(gè)軸向延伸的流體通道。端蓋限定了將軸向延伸的流體通道相互連接的多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道。端部轉(zhuǎn)向流體通道沿周向圍繞并靠近定子的第一軸向端部布置，由此軸向延伸的流體通道和端部轉(zhuǎn)向通道限定了螺線型路徑。與端蓋熱聯(lián)接的電子部件設(shè)置在多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道的徑向內(nèi)側(cè)并沿軸向靠近多個(gè)端部轉(zhuǎn)向流體通道。
[0016]在一些實(shí)施例中，端蓋限定了螺線型路徑的第一軸向極限，該第一軸向極限在第一軸向端部處沿軸向超過(guò)定子繞組的遠(yuǎn)側(cè)極限。在這樣的實(shí)施例中，電子部件可以至少部分地沿軸向設(shè)置在第一軸向端部處的定子繞組的遠(yuǎn)側(cè)極限和螺線型路徑的第一軸向極限之間。
[0017]一些實(shí)施例還可以包括第二端蓋，該第二端蓋設(shè)置在定子的與第一軸向端部相對(duì)的第二軸向端部處，其中第二端蓋與軸向延伸的殼體構(gòu)件接合，并且多個(gè)軸向延伸的流體通道限定了多個(gè)成對(duì)通道。對(duì)于每一組成對(duì)通道，第二端蓋可以被構(gòu)造成使其將流體流動(dòng)從成對(duì)通道中的一個(gè)通道重新引導(dǎo)到另一個(gè)成對(duì)通道，并且其中第二端蓋限定了螺線型路徑的第二軸向極限，該第二軸向極限在第二軸向端部處靠近定子繞組的第二遠(yuǎn)側(cè)極限。
[0018]在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括電機(jī)，該電機(jī)包括定子，該定子與轉(zhuǎn)子可操作地聯(lián)接，其中該定子包括定子鐵芯和多個(gè)定子繞組，轉(zhuǎn)子安裝在軸