專利名稱：電機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的改進(jìn)的液體 冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)更高壓和更高動(dòng)力的電機(jī)使用在車輛和類似的設(shè)備上時(shí)，與這種電機(jī)產(chǎn) 生熱量增加的事實(shí)有關(guān)的問題出現(xiàn)了 。必須消散過多的熱量以保護(hù)電機(jī)的可靠 性和效率。在許多應(yīng)用中，液體冷卻系統(tǒng)用來消散來自于電機(jī)的熱量是非常多 的。
現(xiàn)有的液體冷去係統(tǒng)j頓冷卻套管與機(jī)器熱接觸，并且流體通過冷卻套管 循環(huán)，以將熱量從套管傳遞到流體，然后流體從7軸口套管被攜帶至U熱消耗體。 一種冷卻套管是雙壁鑄造鋁冷卻套管。鑄造設(shè)計(jì)和加工的局限導(dǎo)致相當(dāng)大厚度 的冷卻套管。由于電機(jī)的總的鄉(xiāng)尺寸通常被可用空間例如糊限制，鑄造的 冷卻套管厚度是不利的，因?yàn)樗拗屏擞糜陔姍C(jī)定子的可用空間，并且因此限 制了電機(jī)的性能。
第二種7轉(zhuǎn)卩套管，即銅焊鋼組件，已經(jīng)樹頓以努力M^輕卩套管的厚度。 然而，銅焊接頭具有較低的機(jī)械強(qiáng)度并且在振動(dòng)沖擊下易損，這將導(dǎo)致流體泄 漏并可能破壞電機(jī)。相較于必須更厚的鑄造套管尺寸，冷卻套管外表面的直徑 尺寸較小，因此套管的內(nèi)部具有減小的表面面積，所以銅焊冷卻套管傳熱效率更低。另外，因?yàn)殂~焊冷卻套管的內(nèi)壁比鑄造冷卻套管光滑，結(jié)果通過套管的 冷卻流體產(chǎn)生更少的紊流，并因此導(dǎo)致更低效的7賴卩。
盡管普通系統(tǒng)確實(shí)能降低電機(jī)的運(yùn)行溫度，然而技術(shù)人員仍然樂意接受改 進(jìn)^4P能力、斷氐所需占地面積、陶氐成本或^W命的替代結(jié)構(gòu)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種用于電機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)來解決上述問題，所述液體 冷卻系統(tǒng)包括可熱傳導(dǎo)地連接到電機(jī)定子的框架。所述液體冷卻系統(tǒng)還包括機(jī) 械地連接到框架并且與框架流體密封的蓋子，蓋子和框架在它們之間限定腔。 蓋子包括至少一個(gè)在蓋子和框架之間基本上延伸一段距離的凸出物。
本發(fā)明還提供了一種用于構(gòu)造液體冷卻系統(tǒng)的方法。所述方纟^括在蓋子 上形成至少一個(gè)凸出物，并且將蓋子結(jié)構(gòu)上地附加到框架上。蓋子流體密封到 框架上。


當(dāng)參考附圖時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以下4鵬實(shí)施例的詳細(xì)說明容易地理 解本發(fā)明，和其它優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是具有M的液體7賴卩系統(tǒng)的電機(jī)的橫截面圖； 圖2是圖1所示電機(jī)的液體^i係統(tǒng)的放大圖； 圖3是圖2所示液體冷卻系統(tǒng)的腔的軸向示意圖； 圖4是示出了凸出物結(jié)構(gòu)的第一個(gè)例子的腔的平面圖； 圖5是示出了凸出物結(jié)構(gòu)的第二個(gè)例子的腔的平面圖； 圖6是示出了凸出物結(jié)構(gòu)的第三個(gè)例子的腔的平面圖； 圖7是示出了凸出物結(jié)構(gòu)的第四個(gè)例子的腔的平面圖； 圖8是末端線圈增強(qiáng)傳熱的第一個(gè)例子的視圖； 圖9^^線圈增強(qiáng)傳熱的第二個(gè)例子的視圖；及 圖10 M端線圈增強(qiáng)傳熱的第三個(gè)例子的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的是流術(shù)賴(]電機(jī)10。圖1示出的這禾中電機(jī)是皮帶傳動(dòng)的交流
發(fā)電禾鵬動(dòng)機(jī)(BAS)，但是可以預(yù)期本發(fā)明應(yīng)用于其它電機(jī)，例如發(fā)電機(jī)和/或 交流發(fā)電機(jī)。電機(jī)10包括環(huán)繞軸14布置的轉(zhuǎn)子12，該轉(zhuǎn)子12隨著軸14繞著 轉(zhuǎn)子軸16旋轉(zhuǎn)。髓轉(zhuǎn)子軸16軸向延伸并且環(huán)繞轉(zhuǎn)子12的是定子18。定子 18包括i午多布置在定，心(沒有示出)上的導(dǎo)電線圈(沒有示出)。在^軸 向末端封閉電機(jī)10的是端蓋20，軸14貫穿其中的蓋 L 22。
框架24完全環(huán)繞定子18的外表面安置，以使框架24和定子18之間的熱 接觸最大化。在一個(gè)實(shí)施例中，這Mil將框架24冷縮配合到定子18上實(shí)現(xiàn)， 但是在本發(fā)明范圍內(nèi)可以預(yù)料其它裝置。然后蓋子26附加到限定冷卻套管28 的框架24上。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋子26包括前部蓋子法蘭30和后部蓋子法蘭 32，其向框架24內(nèi)部延伸，由此當(dāng)蓋子26附加到框架24上時(shí)，在框架24和 蓋子26之剛艮定腔34。在圖2示出的實(shí)施例中，機(jī)械的或熱固的結(jié)構(gòu)附件裝置 和流體密封裝翻來將蓋子26附加到框架24上。在一個(gè)實(shí)施例中，{頓焊接、 滾壓和銅焊來將蓋子26附加到框架24上以確保無泄漏的腔34?？梢詢P軍的是， 雖然特別指明了焊接、滾壓和銅焊，但也可以省略焊接步驟。進(jìn)一步地，焊接 可以由其它從密封裝置有效除去機(jī)械應(yīng)力的附加裝置代替。而且，密封裝置可 以并不^M:銅焊的，這也f親在本發(fā)明的范圍內(nèi)。框架24包括前部框架法蘭 36和后部框架、 去蘭38，其環(huán)鄉(xiāng)^框架24環(huán)形i也延伸?，F(xiàn)在參考圖2，前部蓋子法 蘭30附加到框架24上，例如在前部分界面40通過焊接附加，并且類{姐也，后 部蓋子法蘭32附加到框架24上，例如在后部分界面42通過焊接附加。這種焊 接用于除去用于密封目的的零件結(jié)構(gòu)性的拉緊，并可以完全地焊接或點(diǎn)焊接。 值得注意的是，由于還^ffl滾壓或^ 斤工藝，可以預(yù)期僅僅點(diǎn)焊接是更經(jīng)濟(jì)的。 當(dāng)然在一些實(shí)施例中，完全無需焊接。滾壓或巻折操作類似于用于罐的商業(yè)上 的操作。更具體地說，前部框架法蘭36完全滾壓，折過前部蓋子法蘭30，并且后部框架法蘭38完全滾壓麟折過后部蓋子法蘭32。
另外，在蓋子26和框架24的前部邊緣44和后部ii^彖46之間形成流體密 封。為了實(shí)現(xiàn)流體密封的形成，在滾壓或巻折操作的過程中，將加熱激活或非 加熱激活的銅焊料或其它密封材料方MS當(dāng)位置。如果材料是加熱激活的，則 應(yīng)用加熱。在一個(gè)實(shí)施例中，ffia感應(yīng)加熱設(shè)置^f共加熱，以M^、冷卻套管28 周圍的加熱?？梢詢P軍的是，iit彖44、 46的一個(gè)或另一個(gè)可以銅焊或兩者都可 以銅焊。這種連接結(jié)構(gòu)有助于確保在框架24和蓋子26之間存在不漏的腔34。
在典型的實(shí)施例中，蓋子26和框架24由鋼制成，可以瓛軍的是，盡管其 它材料可以代替。當(dāng)^ffl鋼時(shí)，可以增強(qiáng)例如弓驢和石 盼〖 而保持低成本。 在一些實(shí)施例中，鋼可以表面鍍耐腐蝕的物質(zhì)，例如鋁涂層以增強(qiáng)耐腐蝕性。 使用鋼使徵令卻套管28的厚度48大約比由鑄鋁制成的類似冷卻套管的厚度小 50%。因?yàn)殡姍C(jī)10的最大直徑50可能ffi用中受限，所以使厚度48最小化使 得定子18的定子直徑52最大化，其隨后可以轉(zhuǎn)化為增加由電機(jī)10產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。 例如，如果最大直徑50是172mm，鋼冷卻套管28的厚度48將是大約6腿，其 容納定子直徑52是160mm的定子18。然而，鑄鋁套管將是大約14mm厚，其容 納定子直徑是144mm的定子18。使用鋼冷卻套管28，定子直徑52上的這種差 異導(dǎo)致電機(jī)10的20-25%的轉(zhuǎn)矩優(yōu)勢。
為了將7軸P流體引入腔34，入口連接54布置在蓋子26的入口孔56處，并 且以與上面描述的相似方式附加到蓋子26上。入口連接54的連接法蘭58 M3i 例如焊接附加到入口孔凸起部60。另外，入口連接頸部62密封到入口？L法蘭 64。在一個(gè)實(shí)施例中，入口連接頸部62銅焊到入口孑L法蘭64?？梢岳斫獾氖梗?入口連接頸部62和入口孔法蘭64的一個(gè)或另一個(gè)可以銅焊或兩者者阿以銅焊。 如上所述，這種結(jié)構(gòu)有助于保證在入口連接54和蓋子26之間的連接是不泄漏 的。
驅(qū)動(dòng)冷卻流體艦入口連接54并JtA腔34，鵬腔34循環(huán)。當(dāng)流體循環(huán)時(shí)，它從冷卻套管28傳導(dǎo)熱，該冷卻套管已經(jīng)從定子18傳導(dǎo)熱，這是因?yàn)榭?架24與定子18熱接觸。被加熱的^i卩流體通過出口連接66排出腔34。如圖3 所示，出口連接66類^U也布置并密封在蓋子26的出口孔68處，并且在一個(gè)實(shí) 施例中周向地鄰近入口連接54。出口連接66的連接法蘭70 M例如焊接附力口 到出口孔凸起部72。另夕卜，在一個(gè)實(shí)施例中，出口連接頸部74銅焊到出口孔法 蘭76?？梢岳斫獾氖?，出口連接頸部74和出口？L法蘭76的一個(gè)或另一個(gè)可以 是例如銅焊的，或兩者可以是銅焊的。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋板78布置在腔34 中，4A口孔56和出口孔68之間阻擋腔34，以f腿冷卻流將繞腔34的圓周 360度流動(dòng)。
在一些實(shí)施例中，布置在蓋子26上的至少一個(gè)凸出物80基本上在蓋子26 和框架24之間延伸一離巨離。在一些實(shí)施例中，凸出物80是拉制結(jié)構(gòu)(drawn structure )，意思是當(dāng)凸出物形成在框架或蓋子的內(nèi)表面，卜表面的一個(gè)上時(shí)， 凹陷形成在框架或蓋子的內(nèi)表面或外表面的另一個(gè)上。為簡單起見，在本發(fā)明 這種應(yīng)用的說明中，該結(jié)構(gòu)將被稱作凸出物。可以SI 這種類型的"凸出物" 可以^i^招可類型或其等效物。在圖4-7所示的例子中，凸出物80限定了用 于通過腔34的冷卻流術(shù)荒動(dòng)的彎曲路徑。凸出物80增加了用于從定子18散熱 到流體的表MM積，并在腔34中增加了紊流，由此降低了贈(zèng)荒阻礙。另外凸出 物80為蓋子26 Jlf共了支撐結(jié)構(gòu)，并增加蓋子26的硬度以保護(hù)它不受可能的搬 運(yùn)損壞。凸出物80可以從蓋子26和框架24的一個(gè)或另一個(gè)延伸，或凸出物80 可以從蓋子26和框架24兩者延伸(盡管值得注意的是，如果凸出物不形ite 框架24上，那么可以增強(qiáng)用于固定框架24到定子18的冷縮配合，以便框架24 保留制造框架24的材料所掛共的最大張力完整性)，并且延伸至少部分地穿過 腔34。凸出物80可以形j^^子26和/g^i架24上，M31例如壓模，或者通 過例如焊接將凸出物80附加到蓋子26和/或框架24上。當(dāng)如上戶;M地將蓋子 26接著附加到框架24上時(shí)，在腔34中限定曲折的流動(dòng)鵬，如圖4-7所示。凸出物80結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子在圖4中示出。這種結(jié)構(gòu)的凸出物80是細(xì)長結(jié) 構(gòu)布置的，使得延伸基本上是在入口孔56和出口孔68之間沿圓周方向，并且 延伸到腔34內(nèi)。凸出物80可以在前部蓋子法蘭30和后部蓋子法蘭32之間在 軸向方向上成排地布置。
凸出物80結(jié)構(gòu)的第二個(gè)例子在圖5中示出。在第二個(gè)例子中，凸出物80 是細(xì)長結(jié)構(gòu)布置的，使得延伸基本上是在前部蓋子法蘭30和后部蓋子法蘭32 之間沿軸向方向，并且延伸到腔34內(nèi)。凸出物80交替地從前部蓋子法蘭30和 后部蓋子法蘭32延伸。這樣得到7賴卩流體的曲折的流動(dòng)鵬。
圖6示出了凸出物80結(jié)構(gòu)的第三個(gè)例子。在圖6中，凸出物80包括設(shè)置 在腔34中基本上圓 面的陣列結(jié)構(gòu)。圖7示出了凸出物80布置的另一個(gè)例 子。在圖7中，凸出物80是細(xì)長結(jié)構(gòu)布置的，使得延伸基本上是在入口孔56 和出口孔68之間沿圓周方向，并且延伸至鵬34內(nèi)。凸出物80交替地從阻擋板 78的兩邊延伸。這樣形成通過環(huán)繞設(shè)置的凸出物80的7轉(zhuǎn)卩流體的曲折的流動(dòng)通 道?？梢詢P率的是，不同于上面描述的凸出物80結(jié)構(gòu)可以用于腔34中。
現(xiàn)在參考圖8-10， 一些實(shí)施例包括增強(qiáng)定子末端線圈82到冷卻套管28的 傳熱的特征。在圖8中，末端線圈82封裝在形成灌注層96的例如灌注混合物 或塑料或其它材料中。由導(dǎo)熱材料例如鋼或鋁制造的環(huán)84安裝到灌注層96上。 可以理解的是，對于環(huán)84可以〗頓其他材料。環(huán)84可以是波微卜形以更好地 酉己合灌注層96的開娥，因此基本上排出灌注層96與環(huán)84之間的所有空氣，從 而增加環(huán)84和灌注層96之間的熱接觸。進(jìn)一步地，環(huán)84可以包J刮夾槽或 L 86 以允許導(dǎo)線88 ^^似物伸出。{頓環(huán)84斷氐了所f頓的灌注混合物的數(shù)量， 并增加了M端線圈82到冷卻套管28的有效熱傳導(dǎo)。
圖9示出了第二個(gè)例子。在圖9中，封駄端線圈82，產(chǎn)生灌注層96，并 且端蓋20組裝到灌注層96。端蓋20可以是波微卜形以更好地配合灌注層96 的開鄰，基本上排出端蓋20與灌注層96之間的所有空氣，因此增加端蓋20和灌注層96之間的熱，魏4。另外，熱油脂、密封劑或其它導(dǎo)熱混合物的層可以散 布在灌注層96和端蓋20之間。
在圖10中示出了第三個(gè)例子。在這刊列子中，如上戶;Mi魅寸裝定子末端線
圈90和92。第一端蓋94組裝到第一灌注層96，并且環(huán)84組裝到第二灌注層 96。第一端蓋94和/或環(huán)84可以是波微卜形以與灌注層96增加熱接觸。
雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，很清楚的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn) 在和將來可以完成各種改進(jìn)和提高，其落入隨后權(quán)利要求的范圍內(nèi)。這些權(quán)利 要求應(yīng)i劾率釋成保持對于本發(fā)明首先描述的^S的《尉戶。
權(quán)利要求
1、一種用于電機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)，包括可熱傳導(dǎo)地連接到電機(jī)定子的框架；機(jī)械地連接到框架并且與框架流體密封的蓋子，，蓋子和框架在它們之間限定腔；和至少一個(gè)在蓋子和框架之間基本上延伸一段距離的蓋子上的凸出物。
2、 如權(quán)利要求1的液體7賴卩系統(tǒng)，其中，框架和蓋子是薄壁結(jié)構(gòu)。
3、 如權(quán)利要求1的液體7轉(zhuǎn)卩系統(tǒng)，其中，戶腿至少一個(gè)凸出物增加腔中流 術(shù)繊勺紊流。
4、 如權(quán)利要求1的液體7轉(zhuǎn)係統(tǒng)，其中，戶腿至少一個(gè)凸出物增加腔的表 釃積。
5、 如權(quán)利要求1的液體y轉(zhuǎn)卩系統(tǒng)，其中，BWM少一個(gè)凸出物從蓋子延伸 并連接到框架。
6、 如權(quán)禾腰求5的液體7賴卩系統(tǒng)，其中，戶腿至少一個(gè)凸出物通過焊驗(yàn) 接到框架。
7、 如權(quán)利要求1的液術(shù)賴卩系統(tǒng)，其中，戶;f^M少一個(gè)凸出物是環(huán)形細(xì)長結(jié)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求1的液體7賴卩系統(tǒng)，其中，戶腿至少一個(gè)凸出物是軸向細(xì)長 結(jié)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求1的液體7賴瞎統(tǒng)，其中，戶脫液體冷卻系統(tǒng)的厚度是大約6mm。
10、 如權(quán)利要求1的液體冷卻系統(tǒng)，其中，戶腐定子包括封驗(yàn)灌注層中 的末端線圈。
11、 如權(quán)利要求10的液術(shù)轉(zhuǎn)卩系統(tǒng)，其中， 一個(gè)或多個(gè)傳導(dǎo)環(huán)布置為與灌 注層和框架熱撤蟲以在它們之間掛共熱傳導(dǎo)。
12、 如權(quán)利要求10的液體7轉(zhuǎn)隊(duì)統(tǒng)，其中，戶腿電機(jī)的端蓋布置為與灌注 層和框架熱接觸以在它們之間掛共熱傳導(dǎo)。
13、 如權(quán)利要求1的液術(shù)賴瞎統(tǒng)，其中，戶腿液術(shù)賴瞎統(tǒng)是由鋼構(gòu)造的。
14、 如權(quán)利要求13的液體7賴口系統(tǒng)，其中，戶脫液體冷卻系統(tǒng)包括涂層以 增加耐腐蝕性。
15、 如權(quán)利要求14的液體)ti卩系統(tǒng)，其中，戶艦涂層是鋁涂層。
16、 一種為電機(jī)構(gòu)造液體冷卻系統(tǒng)的方法，包括 在蓋子上形成至少一個(gè)凸出物；將蓋子結(jié)構(gòu)上地附加到框架上，框架和蓋子在它們之間限定腔，至少一個(gè) 在蓋子和框架之間基本上延伸一鄉(xiāng)巨離的凸出物；及 將蓋子流體密封到框架上。
17、 如權(quán)利要求16的方法，其中，蓋子M31銅焊流體密封妾鵬架上。
18、 如權(quán)利要求16的方法，其中，蓋子艦滾壓結(jié)構(gòu)上地附加到框架上。
19、 如權(quán)利要求18的方法，其中，蓋子進(jìn)一步iikM31焊接結(jié)構(gòu)上地附力倒 框架上。
20、 如權(quán)利要求19的方法，其中，所述焊接是點(diǎn)焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電機(jī)的液體冷卻系統(tǒng)。該液體冷卻系統(tǒng)包括可熱傳導(dǎo)地連接到電機(jī)定子的框架。液體冷卻系統(tǒng)進(jìn)一步包括機(jī)械地連接到框架并與框架流體密封的蓋子，蓋子和框架在它們之間限定腔。蓋子包括至少一個(gè)在蓋子和框架之間基本上延伸一段距離的凸出物。本發(fā)明還提供了一種用于構(gòu)造液體冷卻系統(tǒng)的方法。所述方法包括在蓋子上形成至少一個(gè)凸出物，并將蓋子結(jié)構(gòu)上地附加到框架上。蓋子流體密封到框架上。
文檔編號(hào)H02K9/19GK101304200SQ20081009202
公開日2008年11月12日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者大衛(wèi)·A·富爾頓, 帕維烏·泰特拉 申請人:雷米科技有限公司