專利名稱：用于冷卻電機定子疊片組的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機定子疊片組的冷卻裝置，其中疊片組中的疊片包括其間具 有間隙的放射狀的突出突狀物，冷卻流體流過間隙。本發(fā)明尤其涉及諸如為機 動，,動力的電動機之類的機械。
背景技術：
對用于為機動糊提供動力的電動，腿行7轉卩有助于提高電動機的效率。 構造這樣一種冷卻裝置的方法是，禾,從這類電機的定子向外突出的突狀物陣列來形成構造為突翅片(Pin Fin)陣列的定子的外緣，該陣列與周圍的護套相 配合并與突狀物的自由端具有熱傳遞關系。突狀物的自由端和突狀物護套具有 接觸面，由于y賴卩流體流經突狀物和護套的內表面，在接觸面處的，大大降 低。在機動車制造中，希望在保持可靠性的同時斷氐成本。在現(xiàn)行實踐中，釆 用了不同構造的疊片，以便在定子表面提供間隙以允許冷卻流體流過定子。采 用一種以上構造的疊片增加了定子的第隨成本禾啶子的組裝成本。發(fā)明內容電機定子的同軸疊片組使用實質上相同并彼此直接鄰接的疊片。每個疊片 具有外緣和內緣，外緣由向外突出的突狀物陣列界定，內緣由向內突出的齒界 定。向夕卜突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護套相配合，從而提供冷卻流體流經的 冷卻間隙，而齒皿它們之間的容納定子繞組的間隙。本發(fā)明的一個方面，每個突狀物從基部向頂端逐漸變細，頂端寬度小于基 部寬度以在相鄰疊片的突狀物之間提供角形的間隙，冷卻流^^荒經這些間隙。本發(fā)明的另一個方面，疊片上每個突狀物與相鄰突狀物間隔距離等于該突 狀物基部的寬度，其中相鄰疊片的突狀物排列形成間隙，而齒間隙淵準以容納 定子繞本發(fā)明的又一個方面，根據關系式(2K+1)/2K^乘齒數(、)，突狀物的個數 (V)與齒數(n^)成比例，這里K選擇整數，K^是各疊片相對于相鄰疊片旋 轉以使相鄰疊片的齒間隙W準而撤的齒數。本發(fā)明的又一個方面，護套在軸端中間具有開口以接收加壓的冷卻流體， 加壓的冷卻流^^護套和突狀物陣列之間作相反的軸向流動，流經突狀物間隙 以m卩疊片組，從而冷卻電機的定子。本發(fā)明的又一個方面，電機是電動機。本發(fā)明的又一個方面，電動機為機動，$1^動力。
結合附圖進行考慮，將更全面地看到和更好地理解本發(fā)明的其他各種特征 和附加優(yōu)點，在附圖中同樣的附圖標己指代幾個視圖中相同淑目似部件，其中 圖1是與散熱器和泵相結合的電動機的側視圖，例如用于驅動機動糊的電機；圖2是具有7辨卩套的圖1中電機定子的正m^l體圖； 圖3是中不帶7令卻套的圖1部分定子的放大視圖； 圖4是用于構成圖2和3中定子的單個疊片的端視圖； 圖5是示出兩相鄰疊片的疊片組的端視圖；圖6是圖5所示放置在圖2-5中的疊片的向內突出的齒之間的繞組間隙中 的繞組的部分放大圖；圖7是圖3所示冷卻流術魅5定子的部分放大頂視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參看圖1，在圖1中示出根據本發(fā)明的原理構造的電動機10，其中電 機包括定子12和電樞14。電樞14連接到軸16，該軸16向驅動元j判專遞動力， 驅動元《賴咖為汽車的驅動輪或連接至lM^的驅動輪上的傳動^So定子12由 )tiP流體17冷卻，7細流體17最好是由泵18加壓的液體，泵將液1^主入圍繞 m卩套22設置的總管20，冷卻套圍繞定子12。冷卻流體17 系列的孔23駄^4[3套22，并y辨卩戶誠定子12，并mai出口24和26流出,套，并返 回 的散*織28，其從冷卻流體中帶走熱量并進而從定子中帶走熱量。然后，泵18使f敷賴卩流體17返回到總管20,使其可通過冷卻套22循環(huán)以給電機10 的定子12皿持續(xù)的冷卻。雖然辦卩流體17最好是液體，但也可以是能夠發(fā) 生相變的流體。現(xiàn)在參看圖2，圖2中示出圖1的定子12，出口24和26沒有連接到定子 12的兩端31和32的液體收集器29和30上。定子12由單個疊片(lamination) 42形成的疊片組(stack)40構造成，單個疊片是相同的，因為每個疊片由相同或 相似的沖壓工具沖壓制成。這消除了對現(xiàn)有技術裝置中所需的不同沖壓工具的 需要，其中不同疊片4頓時用不同部件標號表示。艦用相同的工具制造疊片 42，疊片的財斷氏，同時組裝方便。從定子12的端部44看，齡疊片42具雜其外徑47上向外突出的突狀 物46形成的突翅片陣列45，其與冷卻套22的內表面48接合，并界定出定子的 外緣。向內突出的齒50的陣列界定出定子12的內緣，^i^容納定子纟勉且56 的繞組間隙52 (參看圖3和6)。各疊片12的齒50相互對準，從而所述間隙52 艦準，但相鄰疊片的突狀物46不對準。這種突狀物的不對準跑共了具有在突 狀物46和套22的內表面48之間流經冷卻間隙54的混合式渦流的流動模式?，F(xiàn)在參看圖3，示出了移走戶，套22之后定子的放大部分。從圖3可以清 楚地看到，相同的沖壓疊片42與相鄰的疊片直 ，各相鄰疊片旋轉以使疊 片向內突出的齒50對準，以界定出定子繞組間隙52，其沿定子12軸向延伸以 容納定子的繞組56。為了給選定個數的齒50正確地確定各疊片42上突狀物46 的個數以適當地確定間隙52的個數，采用了丟番圖方程(Diophanticequation) 來計算突狀物46的個數，其作為定子齒50的個數的函數，以便得到180度交 錯排列的突翅片陣列45。這個結果可按如下計算得到 —定子齒50的個數，npin —定子外徑47上突狀物46的個數，4一為了在定子外徑47上得到突翅片陣列45，各疊片組(按定子齒的個 數)的方被。假設疊片組相對前一個疊片組旋轉k定子齒50。在突翅片間距上的相應 旋轉角度為Opin二W(360。/n^npin (1)為了得到交錯的突翅片陣列45, Opin必須是180。的奇數倍<formula>formula see original document page 7</formula> (2)其中，k=0，l，2，......是任意整數。這樣，一組突狀物46相對于前一個組和后一個組的突狀物間隔180°。其他組間角位移由y^p流體流動分布模式需求來決定。由等式(1)和(2)可以得到:<formula>formula see original document page 7</formula> 圖4示出具有根據前述等式(3)作為齒數的函數確定的突狀物個數 (npin)的單個疊片。圖4中*疊片42有六十個齒50和七十個突狀物46。圖5是圖3中所示的疊片42的疊片組40的端視圖，其中當疊片組40組裝 后，針接連的疊片42旋轉三個齒50的距離，產生圖3和5的排列結果，其 中y糊流體17 、駄后續(xù)突狀物46之間的間隙60，以便沖擊相鄰的下游疊片的 突狀物的端面62。最好參見圖6和7,在Jl^圖中示出定子12的截面亂齡突狀物46具 有前端面62和后端面66。前端面62面對冷卻流體17的進口 23 (圖1 、 2和6), 而后端面66面對定子12的端部29和30。為了使齒46不完全堵塞突狀物46 之間的間隙60，針突狀物具有從各突狀物的底部74向頂部76傾斜的側面70 和72。這在連續(xù)的疊片42上的突狀物46之間形成溝槽80。這些溝槽80形成 軸向延伸的凹槽，在疊片42的表面上沿軸向方向輸送7賴卩流體17的波動流， 該流動^31定子12的突翅片陣列45。 )t4P流體17的流動通過面對各突狀物46 的下游表面62的沖擊而成為湍流，并借助各突狀物的上游表面66而產生上游 渦流。從進口端口 23流出的冷卻流體17沿突狀物46的前表面62側向偏斜tf邀 間隙60和由傾斜的側面70和72形成的溝槽80中，以便,流體持續(xù)地流向 定子12端部的出口 24和26。溝槽80中的m卩流體17也在突狀物66的后表面 66的后面流動，并形成渦流，這有助于使得在溝槽80和間隙60中流動的7轉卩 流體混合。根據前述內容，本領域技術人員能容易地確定本發(fā)明的必要特征，在不脫 離本發(fā)明衞特口范圍的情況下，會,對其進行各禾中改變或變型以使其適于各種 用途和情況。
權利要求
1、一種用于電機定子的疊片的同軸疊片組，包括實質上相同的疊片，各疊片具有外緣和內緣，所述疊片彼此直接抵靠，各疊片外緣由向外突出的突狀物陣列來界定，各疊片的內緣由向內突出的齒陣列來界定；所述向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護套相配合以提供冷卻間隙，冷卻流體流經所述冷卻間隙，所述齒提供在它們之間對準的間隙以容納定子繞組。
2、 如權利要求1戶脫的同軸疊片組，辦征在于，戶脫各突狀物從突狀物的基部向突狀物的頂部漸縮，該頂部的寬度小于基部的寬度，以在相鄰疊 片的突狀物之間M^令卻流術魅5的溝槽。
3、 如權利要求2所述的同軸疊片組，，征在于，疊片上各突狀物與 該疊片上相鄰的突狀物間隔開的距離實質上等于突狀物基部的寬度，并且當所 述齒之間的間隙對準以容納繞組時，相鄰疊片的突狀物與間隔對準。
4、 如權利要求3戶腿的同軸疊片組，其特征在于，根據絲式(2K+iy (2K^)乘齒數(、)，突狀物的個數(iv)與齒數(n^)成比例，這里，K等于選 擇的整數，K^是各疊片相對于相鄰疊片旋轉以使相鄰疊片的齒間隙對準而轉過 的齒數。
5、 如權利要求4戶腿的同軸疊片組，辦征在于，戶腿護餘鄉(xiāng)向 端中間具有開口以接收加壓的7賴卩流體，加壓的冷卻流體以相反的軸向方向流 經突狀物之間的溝槽，以冷卻疊片形成的疊片組，從而辨卩電機的定子。
6、 如權利要求5所述的同軸疊片組，，征在于，與所述電機一體的 定子包括電動機的定子。
7、 一種用于電動機的定子的疊片的同軸疊片組，該電動機用于向具有 熱交換器的機動^WI^動力，包括實質上相同的疊片，各疊片具有夕卜緣和內緣，所述疊片彼此直 靠，各 疊片外緣由向夕卜突出的突狀物陣列來界定，各疊片的內緣由向內突出的齒陣列 來界定；所述向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護套相配合以提^7令卻間隙， 冷卻流體流經所述冷卻間隙，所述齒提供在它們之間對準的間隙以容納定子繞 組；以及ffi的熱交換器之間的流體連接，以便7轉卩從環(huán)繞疊片組的冷卻間隙流出的液體并將已7轉卿液體返回到冷卻間隙。
8、 如權利要求7所述的同軸疊片組，，征在于，所述各突狀物從突 狀物的基部向突狀物的頂部漸縮，該頂部的寬度小于基部的寬度，以在相鄰疊 片的突狀物之間^7t4P流術荒經的溝槽。
9、 如權利要求8戶脫的同軸疊片組，辦征在于，疊片上條狀物與 該疊片上相鄰的突狀物間隔開的距離實質上等于突狀物基部的寬度，并且當所 述齒之間的間隙對準以容納繞組時，相鄰疊片的突狀物與間隔對準。
10、 如權利要求9戶脫的同軸疊片組，其特征在于，根據關系式(2K+iy (2K^)乘齒數(n^)，突狀物的個數(npin)與齒數成比例，這里，K等于選 擇的微，K^是各疊片相對于相鄰疊片旋轉以使相鄰疊片的齒間隙^準而微 的齒數。
11、 如權利要求10戶誠的同軸疊片組，^#征在于，戶腐護餘欺由向端 中間具有開口以接收加壓的冷卻流體，加壓的冷卻流體以相反的軸向方向流經 突狀物之間的溝槽，以冷卻疊片形成的疊片組，從而^卩電機的定子。
全文摘要
電機定子的同軸疊片組使用實質上相同并彼此直接鄰接的疊片。各疊片具有外緣和內緣，外緣由向外突出的突狀物陣列來界定，內緣由向內突出的齒陣列來界定。向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護套相配合以提供冷卻流體流經的冷卻間隙，而齒提供它們之間的間隙以容納定子繞組。根據關系式(2K+1)/(2K<sub>th</sub>)乘齒數(n<sub>th</sub>)，突狀物的個數(n<sub>pin</sub>)與齒數(n<sub>th</sub>)成比例，這里K等于選擇的整數，K<sub>th</sub>是各疊片相對于相鄰疊片旋轉以使相鄰疊片的齒間隙對準而轉過的齒數。
文檔編號H02K1/12GK101232211SQ20071030778
公開日2008年7月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權日2006年10月26日
發(fā)明者C·C·斯坦庫, E·R·奧斯特倫, R·T·道西, Y·杜 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司