電機(jī)模塊冷卻系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種電機(jī)模塊。該模塊可包括殼體，該殼體可限定機(jī)器腔體。在一些實(shí)施方式中，電機(jī)可定位在機(jī)器腔體內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，電機(jī)可包括具有封裝的定子端匝的定子組件。端匝構(gòu)件可定位在機(jī)器腔體內(nèi)，并且可包括從中央?yún)^(qū)域軸向延伸的徑向內(nèi)凸緣和徑向外凸緣。端匝構(gòu)件構(gòu)造并且布置成使得這些凸緣與定子端匝基本上鄰近。端匝構(gòu)件可包括設(shè)置成穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的一部分的至少一個(gè)第二構(gòu)件孔。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電機(jī)模塊冷卻系統(tǒng)和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年8月29日提交的美國(guó)申請(qǐng)第13/220，428號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I證方式結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]電機(jī),通常容納在機(jī)器殼體的空腔內(nèi)，大體上包括定子和轉(zhuǎn)子。對(duì)于一些電機(jī)來(lái)說(shuō)，可以利用不同的耦接技術(shù)將定子固定至殼體，以將電機(jī)大致地固定在殼體內(nèi)。在電機(jī)操作期間，定子和轉(zhuǎn)子以及電機(jī)的其他部件會(huì)產(chǎn)生大量熱能。對(duì)于一些電機(jī)來(lái)說(shuō)，熱能的增加會(huì)至少部分地影響殼體與定子的耦接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供了一種電機(jī)模塊。該模塊可包括殼體，該殼體可限定機(jī)器腔體。在一些實(shí)施方式中，電機(jī)可定位在該機(jī)器腔體內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，電機(jī)可包括定子組件，該定子組件可包括定子端匝。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可定位在機(jī)器腔體內(nèi)，并且可包括從中央?yún)^(qū)域軸向延伸的徑向內(nèi)凸緣和徑向外凸緣。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可構(gòu)造并布置成使得凸緣能夠與定子端匝的至少一部分基本上鄰近。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可包括設(shè)置成穿過(guò)中央?yún)^(qū)域的一部分的至少一個(gè)第二構(gòu)件孔。
[0005]本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供了包括殼體的電機(jī)模塊。在一些實(shí)施方式中，該殼體可至少部分地限定機(jī)器腔體，并且可包括冷卻劑套和設(shè)置成穿過(guò)殼體的一部分的至少一個(gè)冷卻劑孔。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可定位在機(jī)器腔體內(nèi)，以便端匝構(gòu)件的至少一部分可與殼體接觸。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可包括從中央?yún)^(qū)域軸向延伸的徑向內(nèi)凸緣和徑向外凸緣。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)第一構(gòu)件孔可設(shè)置成穿過(guò)徑向外凸緣的一部分。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件可定位在機(jī)器腔體內(nèi)，以便第一構(gòu)件孔可與冷卻劑孔基本上直接鄰近并且液體地連通。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電機(jī)模塊的截面圖。
[0007]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電機(jī)模塊的部分的局部截面圖
[0008]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的端匝構(gòu)件的等軸測(cè)圖。
[0009]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的端匝構(gòu)件的局部截面圖。
[0010]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的定子組件的等軸測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任意實(shí)施方式之前，可以理解的是，本發(fā)明未將其申請(qǐng)限制于以下說(shuō)明書(shū)中提出的或下列附圖中示出的部件的詳細(xì)構(gòu)造和布置。本發(fā)明可以是其他實(shí)施方式，并且能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行。此外，應(yīng)該理解的是，此處使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是用于說(shuō)明的目的，并且不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。此處使用的“包括(including)”^包含(comprising)”或“具有(having)”及其變型表示包括其后列出的項(xiàng)目及其等同物，以及附加項(xiàng)目。除非另外地說(shuō)明或限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“連接”、“支撐”以及“耦接”及其變型被廣泛使用，并且包括直接和間接的安裝、連接、支撐以及耦接。此外，“連接”和“耦接”不局限物理或機(jī)械連接或耦接。
[0012]提出以下討論以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明的實(shí)施方式。示出的實(shí)施方式的各種修改將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，并且此處的通用原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方式和應(yīng)用，而不背離本發(fā)明實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式并非旨在限于示出的實(shí)施方式，而是與基于此處公開(kāi)的原則和特征的最廣范圍一致。參照附圖閱讀以下詳細(xì)的說(shuō)明，在附圖中，不同附圖中的相同元件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。附圖(無(wú)需按比例繪制)描述了選擇的實(shí)施方式，并且并非旨在限制本發(fā)明的實(shí)施方式的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到此處提供的實(shí)例具有多個(gè)可用的替代方式，這些替代方式也落在本發(fā)明的實(shí)施方式的范圍之內(nèi)。
[0013]圖1不出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電機(jī)模塊10。模塊10可包括殼體12,該殼體包括套筒構(gòu)件14、第一端蓋16以及第二端蓋18。電機(jī)20可容納在機(jī)器腔體22內(nèi)，該機(jī)器腔體由套筒構(gòu)件14與端蓋16、18至少部分地限定。例如，套筒構(gòu)件14與端蓋16、18可以通過(guò)常規(guī)緊固件(未示出)或其他適當(dāng)?shù)鸟罱臃椒罱?，以包圍電機(jī)20在機(jī)器腔體22內(nèi)的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，殼體12可包括基本上圓柱形的筒體(罐、盒)和單個(gè)端蓋(未不出)。此外，在一些實(shí)施方式中，包括套筒構(gòu)件14和端蓋16、18的模塊殼體12可包括通常可具有良好導(dǎo)熱性能的材料，諸如但不限于，鋁或其他金屬，以及通常能夠承受電機(jī)的操作溫度的材料。在一些實(shí)施方式中，殼體12可使用不同方法制造，包括鑄造、模制、模壓以及其他類(lèi)似的制造方法。
[0014]電機(jī)20可包括轉(zhuǎn)子 組件24、包括定子端匝28的定子組件26以及軸承30，并且電機(jī)可圍繞軸34設(shè)置。如圖1所示，定子組件26可基本上外接轉(zhuǎn)子組件24的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子組件24還可包括轉(zhuǎn)子襯套32，或可具有“無(wú)襯套”結(jié)構(gòu)(未示出)。
[0015]在一些實(shí)施方式中，電機(jī)20可操作性地耦接至模塊殼體12。例如，電機(jī)20可配合于殼體12中。在一些實(shí)施方式中，電機(jī)20可利用過(guò)盈配合(干涉配合)、熱配合、可至少部分地可操作性地將機(jī)器20與殼體12耦接的其他類(lèi)似的基于摩擦的配合而配合于殼體12中。例如，在一些實(shí)施方式中，定子組件26可熱配合至模塊殼體12中。此外,在一些實(shí)施方式中，該配合可沿軸向和周向兩個(gè)方向至少部分地固定定子組件26，并且由此固定電機(jī)
20。在一些實(shí)施方式中，在電機(jī)20操作期間，定子組件26與模塊殼體12之間的配合能夠至少部分地用于將轉(zhuǎn)矩從定子組件26傳遞至模塊殼體12。在一些實(shí)施方式中，該配合可導(dǎo)致模塊10保持通常較大的轉(zhuǎn)矩量。
[0016]在無(wú)限制的情況下，電機(jī)20可以是電動(dòng)機(jī)(諸如混合式電動(dòng)機(jī))、發(fā)電機(jī)或車(chē)用交流發(fā)電機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方式中，電機(jī)20可以是用于混合動(dòng)力車(chē)輛應(yīng)用的高壓發(fā)夾形(HVH)(High Voltage Hairpin)電機(jī)或內(nèi)置式永磁電機(jī)。
[0017]在電機(jī)20操作期間，電機(jī)20的部件，諸如但不限于，轉(zhuǎn)子組件24、定子組件26以及定子端匝28可產(chǎn)生熱量。這些部件可被冷卻以提高電機(jī)20的性能和壽命。
[0018]如圖1和圖2所不,在一些實(shí)施方式中，殼體12可包括冷卻劑套36。在一些實(shí)施方式中，殼體12可包括內(nèi)壁38和外壁40，并且冷卻劑套36可基本上定位在壁38、40的至少一部分之間。例如，在一些實(shí)施方式中，機(jī)器腔體22可由內(nèi)壁38至少部分地限定(例如，殼體12的每個(gè)元件可包括內(nèi)壁38的一部分)。在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可基本上外接電機(jī)20的至少一部分。更具體地，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可基本上外接定子組件26 (包括定子端匝28)的外周邊的至少一部分。
[0019]此外，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可容納有冷卻劑，該冷卻劑可包括傳動(dòng)液、乙二醇、乙二醇/水混合物、水、油、機(jī)油、氣體、霧狀物或類(lèi)似物質(zhì)。冷卻劑套36可與冷卻劑源(未示出)流體連通，該冷卻劑源可在冷卻劑被散布至冷卻劑套36中之前或冷卻劑正在被散布至冷卻劑套中時(shí)使冷卻劑增壓，以便受壓的冷卻劑能夠通過(guò)冷卻劑套36進(jìn)行循環(huán)。
[0020]此外，在一些實(shí)施方式中，內(nèi)壁38可包括冷卻劑孔42，以便冷卻劑套36可與機(jī)器腔體22流體連通。在一些實(shí)施方式中，冷卻劑孔42可定位成基本上鄰近定子端匝28。例如，在一些實(shí)施方式中，隨著受壓的冷卻劑通過(guò)冷卻劑套36進(jìn)行循環(huán)，冷卻劑的至少一部分可通過(guò)冷卻劑孔42離開(kāi)冷卻劑套36，并且進(jìn)入機(jī)器腔體22。此外，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑可與定子端匝28接觸，這使得能夠至少局部冷卻。在離開(kāi)冷卻劑孔42之后，至少部分的冷卻劑可流過(guò)機(jī)器腔體22，并且可與多個(gè)模塊10的元件接觸，在一些實(shí)施方式中，這會(huì)使得模塊10至少局部冷卻。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，冷卻劑套36可包括多種結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36的至少一部分可延伸穿過(guò)套筒構(gòu)件14與定子組件26的軸向長(zhǎng)度基本類(lèi)似的一段距離。例如，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36的一部分的軸向長(zhǎng)度可延伸至少與定子組件26 (包括定子端匝28)的軸向長(zhǎng)度相同的距離。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)制造商和/或最終用戶(hù)對(duì)冷卻的要求，冷卻劑套36的部分可延伸更長(zhǎng)或更少的軸向距離。
[0022]在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36的一部分還可包括至少一個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部44。例如，如圖2所示，在一些實(shí)施方式中，內(nèi)壁38的區(qū)域可基本徑向地內(nèi)凹，以便冷卻劑套38的徑向向內(nèi)的延伸部44可基本上鄰近至少一個(gè)定子端匝28。在一些實(shí)施方式中，徑向向內(nèi)的延伸部44可以定位成鄰近定子端匝28中的一個(gè)、兩個(gè)或與兩個(gè)都不相鄰。此外，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可包括徑向向內(nèi)的延伸部44，該延伸部基本上連續(xù)地圍繞至少一個(gè)定子端匝28的外直徑的至少一部分(即，一個(gè)連續(xù)的徑向向內(nèi)的延伸部圍繞至少一個(gè)定子端匝28的一部分)。在其他實(shí)施方式中，冷卻劑套36可包括基本分離的徑向向內(nèi)的延伸部44，該延伸部定位成圍繞至少一組定子端匝28的外直徑27的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，殼體12可包括至少兩個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部44。例如,在一些實(shí)施方式中，殼體12可包括在基本上軸向中央位置處耦接在一起的兩半，使得殼體12的每一半可包括徑向向內(nèi)的延伸部44，并且電機(jī)20可基本上定位在這兩半之間。
[0023]在一些實(shí)施方式中，與定子組件26相比，定子端匝28可包括的外直徑通常更小，并且因此，定子端匝28與冷卻劑套36之間可存在的距離更大。在一些實(shí)施方式中，因?yàn)榕c基本缺少?gòu)较蛳騼?nèi)的延伸部44的實(shí)施方式相比，一些冷卻劑能夠相對(duì)更靠近定子端匝28進(jìn)行循環(huán)，所以冷卻劑套38的徑向向內(nèi)的延伸部44能夠增強(qiáng)模塊10的冷卻。因此，在一些實(shí)施方式中，通常能使冷卻劑與抵制熱能區(qū)域(即，定子端匝)之間的距離最小，這通常能夠使得熱能傳遞增加。
[0024]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46能夠至少部分地提高模塊10的操作。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可為基本上圓環(huán)形或環(huán)形形狀。在其他實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括其他形狀，諸如方形、矩形、規(guī)則和/或不規(guī)則多邊形以及其他類(lèi)似形狀。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括與定子組件26 (包括定子端匝28)的一般形狀基本類(lèi)似的形狀。此外，在一些實(shí)施方式中，如圖3所示，端匝構(gòu)件46可包括單一結(jié)構(gòu)，然而，在其他實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括耦接在一起的多個(gè)子單元。此外，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括通?？删哂辛己玫膶?dǎo)熱性能的材料，諸如但不限于，鋁或其他金屬，以及通常能夠承受電機(jī)的操作溫度的材料。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可使用不同方法制造，包括鑄造、模制、模壓以及其他類(lèi)似的制造方法。
[0025]在一些實(shí)施方式中，殼體12的內(nèi)壁38的至少一部分可包括端阻構(gòu)件46。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可耦接端蓋16、18中的一個(gè)和/或套筒構(gòu)件14的內(nèi)壁38。例如，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可以利用耦接方法(諸如但不限于常規(guī)緊固件、粘結(jié)劑等)過(guò)盈配合(例如壓配合)、焊接、釬焊或其他方式耦接至內(nèi)壁38。
[0026]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括至少一個(gè)部件45，該部件構(gòu)造并布置成至少部分地增強(qiáng)端匝構(gòu)件46與殼體12的相互作用。例如，在一些實(shí)施方式中，如圖3所示，部件45可包括孔、凹入部、凹槽、凸緣、延伸部以及任意其他類(lèi)似結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，部件45可包括定位在端匝構(gòu)件46的圓周部分周?chē)慕Y(jié)構(gòu)的組合。此外，在一些實(shí)施方式中，部件45可包括多個(gè)定向，諸如徑向、軸向、周向或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，與部件45的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，殼體12的內(nèi)壁38可包括構(gòu)造并布置成接合端匝構(gòu)件46的部件45 (例如，部件45可接收殼體12的部件的一部分和/或反之亦然)的相應(yīng)部件(未示出)，以有助于將至少這兩個(gè)元件耦接在一起。此外，在一些實(shí)施方式中，部件45可基本上用作轉(zhuǎn)矩保持元件，以有助于保持在操作期間由電機(jī)20產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。此外，部件45還可用作校準(zhǔn)元件，以有助于在耦接至殼體12期間引導(dǎo)和/或?qū)R端匝構(gòu)件46。
[0027]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46與殼體12基本形成為一體。在一些實(shí)施方式中，殼體12可制造成使得端匝構(gòu)件46從殼體12的內(nèi)壁38延伸。例如，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可制造(例如，鑄造、模制、模壓等)為殼體12的一部分，以便元件基本上同時(shí)形成，并且基本為一個(gè)元件。如附加的實(shí)例，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可與端蓋16、18中的至少一個(gè)和/或套筒構(gòu)件14基本形成為一體，以便當(dāng)如前所述將端蓋16、18與套筒構(gòu)件14耦接在一起時(shí)，端匝構(gòu)件46能夠定位成基本上鄰近定子組件26。盡管未來(lái)參考可能會(huì)建議不集成端匝構(gòu)件46,但這些參考絕不是旨在排除包括基本上集成的端匝構(gòu)件46和基本上集成的端匝構(gòu)件46的元件的實(shí)施方式。
[0028]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可具有增強(qiáng)冷卻的功能。例如，如前所述，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可包括至少一個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部44。然而，由于定子組件26和定子端匝28的相對(duì)尺寸，將定子組件26安裝在套筒構(gòu)件14中會(huì)很復(fù)雜。例如，在一些實(shí)施方式中，因?yàn)槎嗽?8的外直徑小于定子組件26的外直徑，因此在兩個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部44位于定子組件的兩個(gè)軸向側(cè)面上方的情況下，難以定位定子組件26。因此，在一些實(shí)施方式中，模塊10可包括鄰近定子組件26的一個(gè)軸向端部的徑向向內(nèi)的延伸部44以及基本上鄰近定子組件26的另一個(gè)軸向端部的端構(gòu)件46。因此，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可有助于冷卻定子組件26的至少一部分。
[0029]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可構(gòu)造并布置成引導(dǎo)部分冷卻劑。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括至少一個(gè)第一構(gòu)件孔48，該第一構(gòu)件孔可構(gòu)造并布置成在端匝構(gòu)件46定位成鄰近電機(jī)20時(shí)，與至少一個(gè)冷卻劑孔42基本上對(duì)齊。此外，在一些實(shí)施方式中，第一構(gòu)件孔48可包括基本上徑向的定向。例如，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括與冷卻劑孔42的數(shù)量基本相同的第一構(gòu)件孔48，以便當(dāng)端匝構(gòu)件46定位在機(jī)器腔體22內(nèi)時(shí)，流出冷卻劑孔42的至少部分冷卻劑還可流過(guò)第一構(gòu)件孔48。
[0030]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括徑向外凸緣50、徑向內(nèi)凸緣52以及中央?yún)^(qū)域54。如圖2至圖4所示，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可形成為使得凸緣50、52從中央?yún)^(qū)域54軸向地延伸至機(jī)器腔體22中(例如，端匝構(gòu)件46可包括側(cè)面朝向的“U”形形狀)。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可形成(例如，鑄造、模制、機(jī)加工等)為使得徑向外凸緣50和徑向內(nèi)凸緣52能夠從中央?yún)^(qū)域54軸向地延伸，以便定子端匝28的至少一部分可容納在端匝構(gòu)件46內(nèi)。例如，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)端匝構(gòu)件46定位成基本上鄰近定子組件26時(shí),徑向外凸緣50可基本上鄰近定子端阻28的外直徑27。此外,在一些實(shí)施方式中，定子端匝可包括內(nèi)直徑29。在一些實(shí)施方式中，如圖2和圖5所示，徑向內(nèi)凸緣52可基本上鄰近定子端匝的內(nèi)直徑29。因此，在一些實(shí)施方式中，中央?yún)^(qū)域54可基本上鄰近定子端匝28的至少一部分的軸向最外部。
[0031]在一些實(shí)施方式中，由于端匝構(gòu)件46與定子端匝28基本相鄰的空間關(guān)系，端匝構(gòu)件46可至少部分地增強(qiáng)熱能傳遞。在一些實(shí)施方式中，如前所述，端匝構(gòu)件46可包括基本導(dǎo)熱的材料(例如，鋁)。因此，由于端匝構(gòu)件46的一部分可基本上鄰近端匝28的一部分，并且與端匝28的至少一部分熱連通，所以端匝構(gòu)件46能夠在電機(jī)20操作期間，容納由端匝28產(chǎn)生的熱能的至少一部分。此外，如前所述，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可直接鄰近殼體12的內(nèi)壁38 (例如，摩擦配合、過(guò)盈配合、基本為一體等)，這可通過(guò)包括導(dǎo)熱材料的端匝構(gòu)件46而增強(qiáng)從端匝28至殼體12的熱傳遞。
[0032]此外，在一些實(shí)施方式中，凸緣50、52能夠進(jìn)一步有助于冷卻。在一些實(shí)施方式中，徑向外凸緣50可包括第一構(gòu)件孔48，以便至少一部分冷卻劑能夠流過(guò)冷卻劑孔42和第一構(gòu)件孔48，并且能夠與定子端匝28接觸。在一些實(shí)施方式中，在至少一部分冷卻劑與定子端匝28接觸之前和/或之后，端匝構(gòu)件46可通過(guò)使至少一部分冷卻劑與端匝28保持鄰近而增強(qiáng)冷卻。
[0033]此外，在一些實(shí)施方式中，在進(jìn)入機(jī)器腔體22之后，至少一部分冷卻劑可通過(guò)重力流向模塊10的底部。在一些實(shí)施方式中，模塊10可包括常規(guī)排放系統(tǒng)(未示出)，該排放系統(tǒng)通常定位在模塊10的底部，以便至少一部分冷卻劑能夠從機(jī)器腔體22流動(dòng)至排放系統(tǒng)中。在一些實(shí)施方式中，排放系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)器腔體22液體地連接至常規(guī)熱交換元件(例如，散熱器、熱交換器等)，該熱交換元件可以與模塊10 (未示出)形成為一體、鄰近和/或遠(yuǎn)離。在一些實(shí)施方式中，至少一部分冷卻劑能夠通過(guò)熱交換元件循環(huán)，在熱交換元件中能夠消除至少一部分熱能，并且冷卻劑能夠再循環(huán)以用于進(jìn)一步冷卻。
[0034]例如，在一些實(shí)施方式中，因?yàn)橥咕?0、52和中央?yún)^(qū)域54可基本上鄰近端匝28的部分，所以在冷卻劑接觸端匝28之前和/或之后，冷卻劑可與端匝構(gòu)件46接觸。因此，冷卻劑能夠至少部分地緊鄰端匝28積聚，并且/或者從端匝構(gòu)件46返回至端匝28。在一些實(shí)施方式中，與機(jī)械裝置無(wú)關(guān)，端匝構(gòu)件46能夠至少部分地增強(qiáng)冷卻，這是因?yàn)槎嗽褬?gòu)件能夠起到使至少一部分冷卻劑保持緊鄰定子端匝28，從而使得更多的熱能可被傳導(dǎo)至冷卻劑。
[0035]此外，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46能夠?qū)亩ㄗ佣嗽?8接收的至少一部分熱能傳導(dǎo)至殼體12。例如，由于至少一部分冷卻劑在接觸定子端匝28并且接收其一部分熱能之后流動(dòng)至端匝構(gòu)件46，因此冷卻劑能夠?qū)⒁恍崮軅鲗?dǎo)至端匝構(gòu)件46。此外，在一些實(shí)施方式中，由于端匝構(gòu)件46能夠與殼體12形成為一體和/或耦接至殼體，因此端匝構(gòu)件46能夠?qū)⒅辽僖徊糠譄崮軅鬟f至殼體12，這能夠通過(guò)對(duì)流將熱能傳遞至周?chē)h(huán)境中。此外，在一些實(shí)施方式中，殼體12和/或端匝構(gòu)件46能夠?qū)⒅辽俨糠譄崮軅鲗?dǎo)至通過(guò)冷卻劑套36循環(huán)的冷卻劑中。
[0036]此外，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46能夠起到提高模塊10的操作的作用。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括不同的幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)可與模塊10的操作和冷卻相關(guān)。例如，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括有利于操作的多種環(huán)狀部(annulus，孔環(huán)，輪環(huán))、附加孔、狹槽、其他幾何結(jié)構(gòu)或其組合。因此，在一些實(shí)施方式中，這些幾何結(jié)構(gòu)中的一些可通過(guò)進(jìn)一步增加冷卻劑基本鄰近端匝28的積聚而至少部分地用于增強(qiáng)冷卻。
[0037]此外，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46能夠緩解制造壓力。例如，在一些實(shí)施方式中，模塊10可能需要一些前述的幾何結(jié)構(gòu)和/或構(gòu)造(例如，靠近端匝28的額外空間或其他相關(guān)空間)以便操作。在一些實(shí)施方式中，為了改變殼體12的制造過(guò)程而將這些部件集成在殼體12內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生額外成本。通過(guò)將這些部件中的一些集成在端匝構(gòu)件46內(nèi)，制造的殼體12可基本保持相同，并且這些幾何結(jié)構(gòu)可基本與端匝構(gòu)件46形成為一體。在一些實(shí)施方式中(僅以實(shí)例的方式)，為容納電機(jī)20的一些特殊部件(例如，特殊的端匝部分、電連接點(diǎn)等)，端匝構(gòu)件46可包括前述幾何機(jī)構(gòu)中的至少一些，以使得能夠?qū)㈦姍C(jī)20定位在殼體12內(nèi)。因此，由于可以在殼體12上進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)械加工，并且可以在端匝構(gòu)件46上進(jìn)行更復(fù)雜的機(jī)械加工，所以可以使成本和制造復(fù)雜性最小化。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，端匝構(gòu)件46能夠增強(qiáng)多個(gè)模塊10的結(jié)構(gòu)中的冷卻。例如，在一些實(shí)施方式中，冷卻劑套36可包括基本密封的結(jié)構(gòu)。因此，冷卻劑能夠通過(guò)冷卻劑套36循環(huán)，而不通過(guò)孔44進(jìn)入機(jī)器腔體22。因此，冷卻劑不與定子端匝28接觸，在一些實(shí)施方式中，這會(huì)影響模塊10的冷卻。
[0039]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可至少部分地有助于冷卻定子端匝28，在此處冷卻劑套36包括基本密封的結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施方式中，如前所述，端匝構(gòu)件46可包括基本非傳導(dǎo)性的材料，以便凸緣50、52和中央?yún)^(qū)域54可基本上鄰近端匝28的部分。因此，在一些實(shí)施方式中，由定子端匝28產(chǎn)生的熱能中的至少一部分可通過(guò)對(duì)流傳遞至端匝構(gòu)件46。此外,在一些實(shí)施方式中，因?yàn)槎俗铇?gòu)件46可與殼體12形成為一體并且/或者I禹接至殼體，因此端匝構(gòu)件46可將至少一部分熱量傳遞至殼體12，這能夠通過(guò)對(duì)流將熱能傳遞至周?chē)h(huán)境或傳遞至通過(guò)冷卻劑套36循環(huán)的冷卻劑中。
[0040]在一些實(shí)施方式中，定子端匝28可包括基本封裝的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，定子端匝28中的至少一部分可用封裝成分涂覆、包覆或以其他方式覆蓋，該封裝成分能夠至少部分地促進(jìn)熱量傳導(dǎo)遠(yuǎn)離端匝28。在一些實(shí)施方式中，封裝成分可包括樹(shù)脂。例如，在一些實(shí)施方式中，封裝成分可包括環(huán)氧樹(shù)脂，當(dāng)然，封裝成分也能夠包括其他樹(shù)脂。在一些實(shí)施方式中，樹(shù)脂能夠提供通常適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)、熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、耐化學(xué)性等，以在涉及模塊10的操作溫度和電流的應(yīng)用中使用。例如，在一些實(shí)施方式中，封裝成分可以轉(zhuǎn)換成實(shí)質(zhì)上的液態(tài)(例如，通過(guò)加熱)，并且通過(guò)重力供給至端匝28上。在一些實(shí)施方式中，可以在通過(guò)重力供給和/或注入之前，將端匝28放置在模具中，以便封裝成分可覆蓋定子端匝28的至少一部分，并且可包括與模具的形狀至少部分地對(duì)應(yīng)的形狀。因此，封裝的定子端匝28可包括制造商和/或最終用戶(hù)所期望的形狀和/或結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，封裝成分可包括兩部分混合物，使得可混合封裝成分的第一部分和封裝成分的第二部分，以在應(yīng)用到端匝28上之前活化封裝成分。
[0041]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可有助于冷卻包括封裝結(jié)構(gòu)的定子端匝28。例如，在一些實(shí)施方式中，被封裝的端匝28可構(gòu)造并布置成使得在固化之后，封裝成分可直接鄰近和/或接觸凸緣50、52以及中央?yún)^(qū)域54。因此，在一些實(shí)施方式中，被封裝的定子端匝28能夠通過(guò)端匝構(gòu)件46將由定子端匝28產(chǎn)生的至少部分熱能傳導(dǎo)至殼體12。例如，如前所述，在一些實(shí)施方式中，封裝成分可通常為導(dǎo)熱的，以便能夠通過(guò)封裝成分將由定子端Bi 28產(chǎn)生的至少部分熱能從端阻28基本傳導(dǎo)至端阻構(gòu)件46。
[0042]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可用于封裝定子端匝28的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可用作能夠用于形成被封裝的定子端匝28的模具。例如，在一些實(shí)施方式中，如前所述，定子組件26可相對(duì)于端匝構(gòu)件46定位，以便定子端匝28的至少一部分定位在端匝構(gòu)件46內(nèi)(例如，基本上鄰近凸緣50、52以及中央?yún)^(qū)域54)。在一些實(shí)施方式中，在將端匝構(gòu)件46相對(duì)于定子端匝28定位之后，如前所述，可以將封裝成分通過(guò)重力供給或注入到定子端匝28的至少一部分周?chē)虼┻^(guò)定子端匝的至少一部分，使得定子端匝28可由封裝成分基本密封。因此，在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可通過(guò)封裝成分與定子端匝28接觸，以便在封裝成分固化之后可容易地傳導(dǎo)熱能?？梢栽谘b配模塊10之前、期間和/或之后，在封裝過(guò)程中使用端匝構(gòu)件46。
[0043]在一些實(shí)施方式中，端匝構(gòu)件46可包括至少一個(gè)第二構(gòu)件孔56。在一些實(shí)施方式中，如圖3所示，端匝構(gòu)件46可包括多個(gè)第二構(gòu)件孔56。在一些實(shí)施方式中，第二構(gòu)件孔56可設(shè)置成大致沿軸向穿過(guò)中央?yún)^(qū)域54的一部分，如圖2至圖4所示。在一些實(shí)施方式中，第二構(gòu)件孔56可至少部分地相對(duì)于端匝構(gòu)件46周向布置。例如，在一些實(shí)施方式中，第二構(gòu)件孔56可以規(guī)則的周向模式(例如，每30度設(shè)置一個(gè)孔56)或不規(guī)則的周向模式布置。此外，在一些實(shí)施方式中，殼體12的內(nèi)壁38可包括至少多個(gè)第二構(gòu)件孔56，以便在無(wú)端匝構(gòu)件46的情況下而起作用的至少一些實(shí)施方式可如以下所描述的進(jìn)行操作。
[0044]在一些實(shí)施方式中，至少部分的第二構(gòu)件孔56可用作伸縮節(jié)(expansion joint,伸縮縫)。在包括至少一些被封裝的定子端匝28的一些實(shí)施方式中，第二構(gòu)件孔56能夠起到促使封裝成分膨脹的作用。例如，在電機(jī)20操作期間，由定子端匝28的至少一部分產(chǎn)生的熱能可促使封裝材料熱膨脹。在一些實(shí)施方式中，由于封裝成分熱膨脹，力和/或壓力會(huì)施加于定子端匝28的至少一部分、凸緣50、52和/或中央?yún)^(qū)域54，這可導(dǎo)致端匝構(gòu)件46和/或定子端阻28的損壞。
[0045]在一些實(shí)施方式中，第二構(gòu)件孔56可起到至少部分地緩解與封裝成分的熱膨脹相關(guān)的壓力的作用。例如，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)封裝成分膨脹時(shí)，至少部分封裝成分可膨脹至第二構(gòu)件孔56中和/或穿過(guò)第二構(gòu)件孔。因此，在一些實(shí)施方式中，施加至定子端匝28的至少部分上的力和/或壓力可通過(guò)第二構(gòu)件孔56至少部分地緩解，這能夠至少部分地降低由于封裝成分熱膨脹造成的對(duì)定子端匝28和/或端匝構(gòu)件46的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。[0046]在一些實(shí)施方式中，可以在封裝過(guò)程中使用第二構(gòu)件孔56。在一些實(shí)施方式中，至少部分第二構(gòu)件孔56能夠在封裝過(guò)程中用作封裝成分入口。例如，在一些實(shí)施方式中，如前所述，封裝成分可通過(guò)重力供給或注入到定子端匝28的至少一部分周?chē)?。然而，在一些?shí)施方式中，可以通過(guò)至少部分第二構(gòu)件孔56將另一容量的封裝成分供給到定子端匝28的部分周?chē)?br> [0047]此外，在一些實(shí)施方式中，在封裝過(guò)程中，至少部分第二構(gòu)件孔56可基本上通過(guò)密封結(jié)構(gòu)(未示出)進(jìn)行密封(例如，“脫封”)，以便在封裝過(guò)程中，封裝成分不會(huì)流過(guò)第二構(gòu)件孔56。然后，一旦封裝成分已基本固化(例如，凝固)，可以去除密封結(jié)構(gòu)，并且第二構(gòu)件孔56在模塊10操作期間可用作伸縮縫，如前所述。此外，在一些實(shí)施方式中，在封裝過(guò)程中使用端匝構(gòu)件46之前，端匝構(gòu)件可基本不具有至少部分的第二構(gòu)件孔56。在端匝28被封裝于封裝成分中之后，至少部分第二構(gòu)件孔56可形成(例如，機(jī)械加工、鉆孔、沖孔、沖壓等)為如前所述的使用。
[0048]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，雖然以上已結(jié)合【具體實(shí)施方式】和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明不必局限于此，并且此處隨附的權(quán)利要求也涵蓋了諸多其他實(shí)施方式、實(shí)例、用途、修改以及與這些實(shí)施方式、實(shí)例以及用途相偏離的其他方式。此處引用的每個(gè)專(zhuān)利和申請(qǐng)的公開(kāi)文本的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引證方式結(jié)合于此，猶如每個(gè)這種專(zhuān)利或申請(qǐng)獨(dú)立地通過(guò)引證方式結(jié)合于此。以下權(quán)利要求中闡明了本發(fā)明的多個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)模塊,包括: 殼體，包括內(nèi)壁和外壁，所述殼體至少部分地限定機(jī)器腔體； 冷卻劑套，基本上定位在所述內(nèi)壁的一部分與所述外壁的一部分之間； 至少一個(gè)冷卻劑孔，設(shè)置成穿過(guò)所述內(nèi)壁的一部分，所述至少一個(gè)冷卻劑孔構(gòu)造并且設(shè)置成將所述冷卻劑套與所述機(jī)器腔體流體耦接；以及 端匝構(gòu)件，定位在所述機(jī)器腔體內(nèi)，以使得所述端匝構(gòu)件的至少一部分與所述內(nèi)壁接觸，所述端匝構(gòu)件包括 徑向內(nèi)凸緣和徑向外凸緣，所述徑向內(nèi)凸緣和所述徑向外凸緣從中央?yún)^(qū)域軸向延伸，以及 至少一個(gè)第一構(gòu)件孔，設(shè)置成穿過(guò)所述徑向外凸緣的一部分，并且所述端匝構(gòu)件定位在所述機(jī)器腔體中，以使得所述至少一個(gè)第一構(gòu)件孔與所述至少一個(gè)冷卻劑孔直接鄰近并且流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件包括鑄造金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)模塊，并且進(jìn)一步包括電機(jī)，所述電機(jī)至少部分地包圍在所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)包括定子組件，所述定子組件包括定子端匝并且定位成使得所述冷卻劑套基本上 外接所述定子組件的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件定位在所述機(jī)器腔體內(nèi)，以使得所述徑向外凸緣與所述定子端匝的外直徑基本上鄰近，并且使得所述徑向內(nèi)凸緣與所述定子端匝的內(nèi)直徑基本上鄰近。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)模塊，其中，所述冷卻劑套的一部分的軸向長(zhǎng)度至少基本上等于所述定子組件的軸向長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)模塊，其中，所述冷卻劑套包括與所述定子端匝中的至少一個(gè)鄰近的至少一個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)模塊，其中，所述定子端匝的至少一部分封裝在封裝成分中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件包括從以下列示中選擇的至少一個(gè)部件，所述列示為:孔、凹入部、凹槽、凸緣以及延伸部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)模塊，其中，所述內(nèi)壁包括多個(gè)冷卻劑孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件包括多個(gè)第一構(gòu)件孔，所述端匝構(gòu)件定位成使得所述多個(gè)第一構(gòu)件孔的至少一部分與所述冷卻劑孔的至少一部分直接鄰近并且流體連通。
11.一種電機(jī)模塊，包括: 殼體，至少部分地限定機(jī)器腔體； 電機(jī)，定位在所述機(jī)器腔體內(nèi)，并且所述電機(jī)至少部分地包圍在所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)包括定子組件，所述定子組件外接轉(zhuǎn)子組件的至少一部分，所述定子組件包括定子端匝，并且所述定子端匝至少部分地封裝在封裝成分中；以及 端匝構(gòu)件，定位在所述機(jī)器腔體中，并且與所述定子端匝的至少一部分和所述殼體的一部分熱連通， 所述端匝構(gòu)件包括從中央?yún)^(qū)域軸向延伸的徑向內(nèi)凸緣和徑向外凸緣，所述端匝構(gòu)件構(gòu)造并且布置成使得所述徑向外凸緣與所述定子端匝的外直徑基本上鄰近，并且使得所述徑向內(nèi)凸緣與所述定子端匝的內(nèi)直徑基本上鄰近，并且 至少一個(gè)第二構(gòu)件孔設(shè)置成穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)模塊，其中，所述殼體包括內(nèi)壁、外壁以及定位在所述內(nèi)壁的一部分與所述外壁的一部分之間的冷卻劑套。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機(jī)模塊，其中，所述電機(jī)定位在所述殼體內(nèi)，以使得所述冷卻劑套基本上外接所述定子組件的至少一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電機(jī)模塊，其中，所述冷卻劑套包括與所述定子端匝的至少一些鄰近的至少一個(gè)徑向向內(nèi)的延伸部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件包括多個(gè)第二構(gòu)件孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電機(jī)模塊，其中，所述多個(gè)第二構(gòu)件孔構(gòu)造并且布置成在所述電機(jī)操作期間接收一部分封裝材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電機(jī)模塊，其中，所述多個(gè)第二構(gòu)件孔圍繞所述端匝構(gòu)件周向地布置。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電機(jī)模塊，其中，所述端匝構(gòu)件與所述殼體的至少一部分基本上一體形成。
19.一種制造電機(jī)模塊的方法，所述方法包括: 提供殼體，所述殼體包括套筒構(gòu)件和至少一個(gè)端蓋，所述套筒構(gòu)件包括冷卻劑套； 提供電機(jī)，所述電機(jī)包括定子組件，所述定子組件包括定子端匝； 將所述電機(jī)的至少一部分安裝在所述殼體內(nèi)，以使得所述定子組件被所述冷卻劑套至少部分地外接； 提供端匝構(gòu)件，所述端匝構(gòu)件包括徑向外凸緣、徑向內(nèi)凸緣以及中央?yún)^(qū)域； 將至少一個(gè)第二構(gòu)件孔設(shè)置成穿過(guò)所述中央?yún)^(qū)域的一部分； 將所述端匝構(gòu)件定位在所述殼體內(nèi)，以使得所述徑向外凸緣與所述定子端匝的至少一部分的外直徑基本上鄰近，并且使得所述徑向內(nèi)凸緣與所述定子端匝的至少一部分的內(nèi)直徑基本上鄰近。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，并且進(jìn)一步包括將所述定子端匝的至少一部分封裝在封裝成分中。
【文檔編號(hào)】H02K9/19GK103765736SQ201280042123
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月29日
【發(fā)明者】布拉德利·D·錢(qián)伯林, 詹姆斯·J·雷米, 亞歷克斯·S·克里維申 申請(qǐng)人:雷米科技有限責(zé)任公司