專利名稱：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法
下面標(biāo)出的與本發(fā)明在同一日期提出的美國(guó)專利申請(qǐng)與本申請(qǐng)有關(guān)，列為本申請(qǐng)的參考“平頂原理”，代理人卷號(hào)58,295；“電動(dòng)車的汽車12伏系統(tǒng)”，代理人卷號(hào)58,333；“電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)的直冷式開(kāi)關(guān)模塊”，代理人卷號(hào)58,334；“電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)”，代理人卷號(hào)58,335；“高壓電動(dòng)機(jī)控制的速度控制和引導(dǎo)技術(shù)”，代理人卷號(hào)58,336；“電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)控制器的矢量控制板”，代理人卷號(hào)58,337；“具有綜合測(cè)試和控制能力的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器”，代理人卷號(hào)58,338；“電動(dòng)車控制機(jī)構(gòu)”，代理人卷號(hào)58,339；“改進(jìn)的功率轉(zhuǎn)換器EMI濾波器配置技術(shù)”，代理人卷號(hào)58,340；“檢測(cè)電源和底盤之間漏電流的故障檢測(cè)電路”，代理人卷號(hào)58,341；“電動(dòng)車?yán)^電器組件”，代理人卷號(hào)58,342；“三相供電電橋組件”，代理人卷號(hào)58,343；“具有機(jī)內(nèi)測(cè)試功能的電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)供電電橋”，代理人卷號(hào)58,344；“電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)供電電橋的測(cè)試方法”代理人卷號(hào)58,345；“電動(dòng)車配電模塊”，代理人卷號(hào)58,346；“電動(dòng)車底盤控制器”，代理人卷號(hào)58,347；“電動(dòng)車系統(tǒng)控制單元機(jī)柜”，代理人卷號(hào)58,348；“電動(dòng)車系統(tǒng)控制單元的低成本液冷機(jī)柜”，代理人卷號(hào)58,349；“電動(dòng)車?yán)鋮s劑泵組件”，代理人卷號(hào)58,350；
“散熱變壓器線圈”，代理人卷號(hào)58,351；“電動(dòng)車電池充電器”，代理人卷號(hào)58,352。
本發(fā)明與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)有關(guān)。具體地說(shuō)，本發(fā)明與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法有關(guān)。雖然本發(fā)明的應(yīng)用范圍很廣，但特別適用于電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)，因此將結(jié)合這種情況具體加以說(shuō)明。
通常的電動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)是鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，一般包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子各有一個(gè)由鐵磁性的迭片疊成的鐵心，其中納有一些導(dǎo)體，通常由銅制成。定子在其鐵心兩端都有導(dǎo)電的端部線匝，而轉(zhuǎn)子在其鐵心兩端都有導(dǎo)電的端帽。
電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子的鐵心和導(dǎo)體都會(huì)發(fā)熱。為了避免電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而發(fā)生故障，必須冷卻定子和轉(zhuǎn)子。按照通常的致冷技術(shù)，將冷卻劑(一般是油)壓入電動(dòng)機(jī)機(jī)殼。冷卻劑導(dǎo)向處在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼兩端的噴嘴陣列。這些噴嘴將冷卻劑噴到定子的端部線匝和轉(zhuǎn)子的端帽上。然后，冷卻劑由于重力流入電動(dòng)機(jī)集油槽，被抽出電動(dòng)機(jī)后經(jīng)油冷卻機(jī)再返回噴嘴。
按照這種技術(shù)，冷卻劑接觸到的只是導(dǎo)電的定子端部線匝和轉(zhuǎn)子端帽。這些導(dǎo)體，特別是定子中的那些，是電動(dòng)機(jī)內(nèi)的主要熱源。在這些導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱必需通過(guò)熱傳導(dǎo)從定子的中心傳到端部才能散去。對(duì)于通常用在電動(dòng)車這種環(huán)境所會(huì)遇到的要產(chǎn)生大量的熱的情況，這種冷卻技術(shù)可能不足以使電動(dòng)機(jī)充分散熱，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞。
因此，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而引起的一些問(wèn)題的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在以下說(shuō)明中給出，部分從說(shuō)明中可以看到，或者通過(guò)實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明可以知道。采用在以下說(shuō)明、權(quán)利要求及附圖中具體指明的裝置和方法就可以實(shí)現(xiàn)和達(dá)到本發(fā)明的目的以及其他優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明的目的，為了獲得這些和其他一些優(yōu)點(diǎn)，作為具體實(shí)施例概括地說(shuō)，本發(fā)明所提出的電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)具有一對(duì)鐘形端罩、一個(gè)冷卻劑注入口和一個(gè)冷卻劑排出口的機(jī)殼。這種電動(dòng)機(jī)還包括一個(gè)安裝在機(jī)殼內(nèi)的定子鐵心。定子鐵心有夾在兩個(gè)鐘形端罩之間的兩個(gè)對(duì)端，一組在對(duì)端之間軸向延伸的徑向槽，一些嵌在槽內(nèi)的導(dǎo)電繞組，以及從槽伸出的導(dǎo)電端部線匝。本發(fā)明所提出的電動(dòng)機(jī)還包括一個(gè)從冷卻劑注入口開(kāi)始經(jīng)定子鐵心槽到冷卻劑排出口的冷卻劑通路。
在本發(fā)明的另一種情況中，上述電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)在機(jī)殼上還開(kāi)有一個(gè)第二冷卻劑注入口。一個(gè)具有兩個(gè)相對(duì)的端帽的轉(zhuǎn)子配置在定子鐵心內(nèi)。第二冷卻劑通路是從第二冷卻劑注入口開(kāi)始經(jīng)端帽到冷卻劑排出口。
在本發(fā)明的第三種情況中，本發(fā)明所提出的電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)具有一對(duì)鐘形端罩、一個(gè)冷卻劑注入口和一個(gè)冷卻劑排出口的機(jī)殼。一個(gè)定子鐵心安裝在機(jī)殼內(nèi)，它的兩個(gè)對(duì)端夾在兩個(gè)鐘形端罩之間。定子鐵心還有一組在它的兩個(gè)對(duì)端之間軸向延伸的徑向槽，一些嵌在這些槽內(nèi)的導(dǎo)電繞組，以及從這些槽伸出的導(dǎo)電端部線匝。這種電動(dòng)機(jī)還包括至少一個(gè)配置在機(jī)殼內(nèi)的套筒，用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑經(jīng)這些槽流向冷卻劑排出口。這至少一個(gè)的套筒分別從定子鐵心的對(duì)端一直沿伸到相應(yīng)的鐘形端罩。
在本發(fā)明的第四種情況中，所提出的冷卻電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)的方法包括將冷卻劑注入具有一對(duì)鐘形端罩的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的一個(gè)冷卻劑注入口的步驟。這種方法還包括使冷卻劑經(jīng)過(guò)定子鐵心上的一組徑向槽。定子鐵心安裝在機(jī)殼內(nèi)，具有兩個(gè)夾在兩個(gè)鐘形端罩之間的對(duì)端和從那些槽伸出的導(dǎo)電的端部線匝。槽在定子鐵心的對(duì)端之間軸向延伸，嵌有導(dǎo)電的繞組。這種方法還包括從機(jī)殼的一個(gè)冷卻劑排出口排出冷卻劑的步驟。
在第五種情況中，上述冷卻電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)的方法還包括將冷卻劑注入電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的一個(gè)第二冷卻劑注入口的步驟。轉(zhuǎn)子的端帽于是受到從第二冷卻劑注入口注入的冷卻劑的噴淋。冷卻劑從冷卻劑排出口排出。
可以理解，以上概要說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的，旨在為權(quán)利要求所限定的本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。
下列附圖是本說(shuō)明的一部分，示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。這些附圖連同說(shuō)明部分一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理，使本發(fā)明可以得到更深入的理解。在這些附圖中

圖1為采用本發(fā)明所提出的電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法的電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)的方框圖2為示出本發(fā)明第一實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的方框圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的剖視圖，示出了沿圖6所示電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的C-C線剖視的視圖；圖4為用來(lái)疊成本發(fā)明電動(dòng)機(jī)定子鐵心的定子迭片的端視圖；圖5為遵從本發(fā)明的裝有導(dǎo)電繞組的定子槽的端視圖；圖6為遵從本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的切剖端視圖；圖7為用于本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的套筒的側(cè)視圖；圖8為圖7所示套筒的端視圖；圖9為與圖3相同的電動(dòng)機(jī)剖視圖，示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的冷卻劑流動(dòng)路徑；圖10為沿圖6所示電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的B-B線剖視的電動(dòng)機(jī)剖視圖，進(jìn)一步示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的冷卻劑流動(dòng)路徑；圖11為示出本發(fā)明第二實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的方框圖；圖12為沿圖6所示電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的B-B線剖視的電動(dòng)機(jī)剖視圖，示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的冷卻劑流動(dòng)路徑；圖13為沿圖6所示電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的C-C線剖視的電動(dòng)機(jī)剖視圖，進(jìn)一步示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的冷卻劑流動(dòng)路徑；圖l4為示出本發(fā)明第三實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的方框圖；圖15為示出本發(fā)明第四實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的方框圖；以及圖16為用來(lái)疊成本發(fā)明電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的轉(zhuǎn)子迭片的端視圖。
下面將結(jié)合附圖所示對(duì)本發(fā)明提出的各優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在各附圖中，相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)記的是同樣的部件。
涉及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法的本發(fā)明將就圖1所示的電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)10進(jìn)行討論。電動(dòng)車推進(jìn)系統(tǒng)10包括系統(tǒng)控制單元12、電動(dòng)機(jī)組件14、冷卻系統(tǒng)16、電池18和DC/DC變換器20。系統(tǒng)控制單元12包括中空的吸熱板22。主要的發(fā)熱電子部件是電池充電器24和電動(dòng)機(jī)控制器26。系統(tǒng)控制單元12中的其他部件包括配電模塊28和底盤控制器30。這些部件安裝在吸熱板上，與之保持熱接觸。冷卻系統(tǒng)16包括壓送冷卻劑通過(guò)吸熱板22、電動(dòng)機(jī)34的油泵單元38和放熱器/風(fēng)扇40。電動(dòng)機(jī)組件14包括解算器32、電動(dòng)機(jī)34和過(guò)濾器36。
電動(dòng)機(jī)34最好是一個(gè)三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，具有一個(gè)或多個(gè)電絕緣的三相繞組，可以在低速產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩，以便提供與通常的氣體驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男阅?。電?dòng)機(jī)34的轉(zhuǎn)子接到車輛的傳動(dòng)軸上。最好，在定子34的每個(gè)槽內(nèi)的各個(gè)分開(kāi)的繞組在頂部相互基本對(duì)齊，使得每根導(dǎo)線中的電流都為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩作出貢獻(xiàn)。這樣，能用一些分開(kāi)的電氣獨(dú)立的三相供電電橋來(lái)驅(qū)動(dòng)同一個(gè)電動(dòng)機(jī)。
解算器32安裝在電動(dòng)機(jī)34附近，用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，向電動(dòng)機(jī)控制器26提供指示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的信號(hào)。解算器32可以是市售的解算器，也可以是在該技術(shù)領(lǐng)域常用的其他解算器。解算器32的基準(zhǔn)信號(hào)由電動(dòng)機(jī)控制器26提供。
圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的冷卻劑循環(huán)流動(dòng)的情況。如圖所示，冷卻劑(最好是合成的高溫低粘性的油類)通常依次流經(jīng)泵單元38、放熱器/風(fēng)扇40、吸熱板22、過(guò)濾器36和串饋電動(dòng)機(jī)34循環(huán)。放熱器/風(fēng)扇40將熱從冷卻劑中散去，冷卻劑由過(guò)濾器36過(guò)濾。過(guò)濾器36可以是在該技術(shù)領(lǐng)域常用的市售濾油器。泵38的速度控制了流過(guò)電動(dòng)機(jī)34的冷卻劑的體流率。
電動(dòng)機(jī)34包括機(jī)殼44、定子鐵心46和轉(zhuǎn)子48，如圖3所示。轉(zhuǎn)子48最好包括一根鋼轉(zhuǎn)軸、一些鐵心片、一些鋼的鼠籠導(dǎo)體和兩個(gè)分別在轉(zhuǎn)子兩端將所有銅的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體連接起來(lái)的銅的端導(dǎo)體。如通常的那樣，定子鐵心46包括一疊定子疊片50(定子疊片50的厚度最好與在轉(zhuǎn)子中所使用的相同)和繞在各槽內(nèi)的銅導(dǎo)線。由圖4可以更清楚地看到，每個(gè)定子疊片50上都開(kāi)有一組沿周邊分隔的槽52。當(dāng)疊片50疊在一起形成定子鐵心46時(shí)，槽52便在定子鐵心46的對(duì)端54之間軸向延伸。每個(gè)定子槽52中都嵌有一些導(dǎo)電繞組56，最好是圓形截面的導(dǎo)線，如圖5所示。或者，繞組56也可以具有在該技術(shù)領(lǐng)域中所知的其他截面形狀。繞組56最好是用銅導(dǎo)線繞成。導(dǎo)電繞組56圍著定子鐵心46纏繞，從定子槽52伸出，形成暴露的導(dǎo)電端部線匝58和60。端部線匝58和60分別從定子鐵心46的兩端54凸出。
轉(zhuǎn)子48安裝在定子鐵心46內(nèi)，有兩個(gè)端帽62。在端帽之間是一組疊在一起的如圖16所示的薄金屬疊片。這些疊片上開(kāi)有一系列相互對(duì)準(zhǔn)的孔或槽100。在這些槽100中各塞入銅導(dǎo)體102(見(jiàn)圖3)，從轉(zhuǎn)子的一端62通到另一端，由端帽62在電氣上和機(jī)械上連接在一起。最好，端帽62和鼠籠導(dǎo)體102都是銅的。
端視圖如圖6所示的機(jī)殼44將定子鐵心46封在兩個(gè)鐘形端罩64之間。機(jī)殼44包括冷卻劑注入口66、冷卻劑收集槽68以及與冷卻劑收集槽68相鄰的冷卻劑排出口70(見(jiàn)圖3)。
如圖3所示，每個(gè)鐘形端罩64上各固定了一個(gè)冷卻劑噴嘴環(huán)72，從而各形成了一個(gè)封閉的環(huán)形腔74。每個(gè)噴嘴環(huán)72上至少裝有一個(gè)噴嘴76，以將冷卻劑散作霧狀噴向轉(zhuǎn)子的端帽62。最好，每個(gè)噴嘴環(huán)72上安裝四個(gè)均勻間隔的噴嘴76，這樣，在轉(zhuǎn)子48旋轉(zhuǎn)時(shí)就可大面積地對(duì)轉(zhuǎn)子的端帽62進(jìn)行噴淋。
按照本發(fā)明第一實(shí)施例，電動(dòng)機(jī)34還包括一對(duì)封在機(jī)殼44內(nèi)的套筒78。如圖7和8所示，每個(gè)套筒都加工成大體呈鐘形，內(nèi)徑處在喉部80，外徑處在口部82。這對(duì)套筒78分別從定子鐵心46的兩端54伸向相應(yīng)的鐘形端罩64，如圖3所示。鐘形端罩64用螺釘固定在機(jī)殼44上，緊緊地將套筒78壓靠在定子鐵心46上卡住。套筒78也可以用其他任何常用方法固定就位。每個(gè)套筒78的喉部80與定子鐵心46的端部疊片50的內(nèi)徑接觸。因此，套筒78有效地隔出了內(nèi)環(huán)形腔84和外環(huán)形腔86和88。
按照這個(gè)第一實(shí)施例，冷卻劑依次通過(guò)定子槽52、噴嘴76和收集槽68。在工作時(shí)，冷卻劑(最好是油類)在由放熱器/風(fēng)扇40放熱、流經(jīng)吸熱板22和過(guò)濾器36后，在注入口進(jìn)入電動(dòng)機(jī)34，如圖9所示。泵38的速度控制了進(jìn)入注入口66的冷卻劑的體流率。冷卻劑充滿外環(huán)形腔86，接觸導(dǎo)電的端部線匝58，降低了線匝的溫度。然后，冷卻劑在隔出腔86的套筒76的引導(dǎo)下進(jìn)入定子槽52，充滿導(dǎo)電繞組56之間的間隙。冷卻劑實(shí)際上接觸著所有的導(dǎo)電繞組56，使繞組56和定子鐵心46都受到冷卻。
冷卻劑通過(guò)槽52后，充入外環(huán)形腔88，接觸和冷卻導(dǎo)電的端部線匝60。冷卻劑在隔出腔88的套筒76的引導(dǎo)下通過(guò)開(kāi)口90進(jìn)入機(jī)殼44上部的通道92，如圖10所示。通過(guò)道92將冷卻劑導(dǎo)向鐘形端罩64內(nèi)的通道94，最終到達(dá)各由一個(gè)噴嘴環(huán)72隔成的兩個(gè)腔74。各噴嘴76將冷卻劑噴入環(huán)形腔84，朝向轉(zhuǎn)子48的端帽62，如圖9和10所示。轉(zhuǎn)子48內(nèi)產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到端帽62被從噴嘴76噴到端帽62上的冷卻劑帶走。
噴到端帽62上后，冷卻劑在環(huán)形腔86內(nèi)經(jīng)鐘形端罩64流入冷卻劑收集槽68，如圖9和10中的虛線箭頭所示。然后，冷卻劑泵單元(圖2)將冷卻劑從冷卻劑收集槽68通過(guò)冷卻劑排出口70抽出，送回到放熱器/風(fēng)扇40。冷卻劑不僅使電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子受到冷卻，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)的軸承95起了潤(rùn)滑作用。
圖l1示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的電動(dòng)車?yán)鋮s系統(tǒng)，其中包括一個(gè)電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)34’。在這個(gè)第二實(shí)施例中，冷卻劑是并行流過(guò)電動(dòng)機(jī)34’的。如圖12所示，機(jī)殼44’除了冷卻劑注入口66外還有一個(gè)第二冷卻劑注入口96。從過(guò)濾器36流出的冷卻劑分為兩路，每路各有一個(gè)閥42，分別控制流向冷卻劑注入口66和96的冷卻劑的體流率。
如圖13所示，流入注入口66的冷卻劑被導(dǎo)入定子槽52，通過(guò)定子槽，這與第一實(shí)施例的情況相同。設(shè)置在注入口66的套筒78將冷卻劑導(dǎo)入定子槽52。
然而，與第一實(shí)施例不同的是，在機(jī)殼44’內(nèi)，在定子鐵心46的冷卻劑流出定子槽52的這個(gè)端部54處并沒(méi)有一個(gè)第二套筒78。因此，在這個(gè)端部54實(shí)際上就有了一個(gè)相當(dāng)于第一實(shí)施例中的環(huán)形腔84和88合并而成的腔98。流出定子槽52后，冷卻劑充入腔98，接觸和冷卻端部線匝60。然而，并不一定要冷卻劑長(zhǎng)度與端部線匝60完全接觸，因?yàn)榫€匝60內(nèi)產(chǎn)生的熱通過(guò)熱傳導(dǎo)傳入定子槽52，在那里冷卻劑對(duì)導(dǎo)線56的冷卻更為有效。然而，冷卻劑通過(guò)導(dǎo)電的端部線匝60附近的孔或槽104流入冷卻劑收集槽58，如圖13中虛線箭頭99所示。
進(jìn)入第二冷卻劑注入口96的冷卻劑流入通道92，如圖12所示。通道92將冷卻劑導(dǎo)向鐘形端罩64內(nèi)的通道94；最終進(jìn)入各由一個(gè)噴嘴環(huán)72隔成的兩個(gè)腔74。與第一實(shí)施例的情況相同，各噴嘴76將冷卻劑噴向轉(zhuǎn)子48的端帽62。
在接觸和冷卻了端帽62后，冷卻劑在環(huán)形腔84內(nèi)由套筒78導(dǎo)入冷卻劑收集槽68，如虛線箭頭79所示。腔98內(nèi)的冷卻劑與通過(guò)定子槽52的冷卻劑一起流入冷卻劑收集槽68，如虛線箭頭99所示。然后，冷卻劑泵單元38將冷卻劑從收集器68通過(guò)冷卻劑排出口70抽出，送回到放熱器/風(fēng)扇40。
圖14示出了本發(fā)明第三實(shí)施便的電動(dòng)車?yán)鋮s系統(tǒng)。在這個(gè)第三實(shí)施例中，從過(guò)濾器36流出的冷卻劑分為獨(dú)立的三路，兩路至電動(dòng)機(jī)34’，而第三路至其他需要冷卻的裝置，如變速箱。三路各有一個(gè)閥42，相應(yīng)控制分別流入電動(dòng)機(jī)34’的冷卻劑注入口66和96以及變速箱的冷卻劑的體流率。
在第三實(shí)施例中，在電動(dòng)機(jī)34’內(nèi)的冷卻劑流也是并行的，與第二實(shí)施例中的情況相同。進(jìn)入和冷卻變速箱的冷卻劑也流入電動(dòng)機(jī)34’的冷卻劑收集槽68，抽回放熱器/風(fēng)扇40。
圖15示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的電動(dòng)車?yán)鋮s系統(tǒng)。在這個(gè)第四實(shí)施例中，從過(guò)濾器36流出的冷卻劑通過(guò)注入口66進(jìn)入電動(dòng)機(jī)34”。冷卻劑通過(guò)電動(dòng)機(jī)34”是串行的，如第一實(shí)施例那樣。然而，與第一實(shí)施例不同的是，從定子槽52流出而進(jìn)入通道92的冷卻劑有一部分被引導(dǎo)到電動(dòng)機(jī)34”外部的需要冷卻的裝置，如變速箱。這可以通過(guò)從通道92上的孔引一條管道接到變速箱來(lái)實(shí)現(xiàn)。流出變速箱的冷卻劑回到電動(dòng)機(jī)34”，進(jìn)入冷卻劑收集槽68，與其他冷卻劑一起由泵單元38抽回放熱器/風(fēng)扇40。
本發(fā)明所提出的冷卻電動(dòng)機(jī)的方法使冷卻劑直接與電動(dòng)機(jī)中的主要熱源接觸，同時(shí)還潤(rùn)滑了電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱中，主要部分(通常占三分之二左右)是由定子鐵心，特別是嵌在定子槽內(nèi)的繞組產(chǎn)生的，其余部分是由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的，而由于摩擦和空氣阻力產(chǎn)生的熱量很小。通過(guò)使冷卻劑流過(guò)定子槽與導(dǎo)電繞組接觸，電動(dòng)機(jī)就能經(jīng)得住在用于電動(dòng)車情況下所要求的比較高的功率，而不會(huì)過(guò)熱。這樣，對(duì)于給定的功率要求，就能生產(chǎn)出又小又輕又經(jīng)濟(jì)的電動(dòng)機(jī)。
顯然，對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可對(duì)本發(fā)明所提出的電動(dòng)機(jī)和相應(yīng)冷卻方法進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因此，本發(fā)明包括了所有屬于所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明專利保護(hù)范圍的對(duì)本發(fā)明的修改和變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)包括一對(duì)鐘形端罩、一個(gè)冷卻劑注入口和一個(gè)冷卻劑排出口的機(jī)殼；一個(gè)封在機(jī)殼內(nèi)的定子鐵心，這個(gè)定子鐵心具有兩個(gè)夾在鐘形端罩之間的對(duì)端、一組在對(duì)端之間軸向延伸的徑向定子槽、一些嵌在定子槽內(nèi)的導(dǎo)電繞組和一些從定子槽伸出的導(dǎo)電端部線匝；以及一條在冷卻劑注入口開(kāi)始、經(jīng)過(guò)定子槽到冷卻劑排出口結(jié)束的冷卻劑通路。
2.按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一對(duì)配置在機(jī)殼內(nèi)的套筒，用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑通過(guò)定子槽流向冷卻劑排出口，這兩個(gè)套筒分別從定子鐵心的兩個(gè)對(duì)端延伸到相應(yīng)的鐘形端罩。
3.按照權(quán)利要求2所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，其中這兩個(gè)套筒都基本上是鐘形的，各自包括一個(gè)鄰接鐘形端罩之一的口部。
4.按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)配置在定子鐵心內(nèi)的轉(zhuǎn)子，這個(gè)轉(zhuǎn)子具有兩個(gè)相對(duì)的端帽，其中冷卻劑通路接觸到這兩個(gè)端帽。
5.按照權(quán)利要求4所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，其中冷卻劑通路至少包括分別固定在每個(gè)鐘形端罩上的一個(gè)噴嘴，用來(lái)將冷卻劑霧噴向端帽。
6.按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)配置在機(jī)殼內(nèi)的套筒，用來(lái)將冷卻劑導(dǎo)入定子鐵心槽，這個(gè)套筒從定子鐵心上的冷卻劑進(jìn)入定子槽的那個(gè)對(duì)端延伸到對(duì)應(yīng)的一個(gè)鐘形端罩。
7.按照權(quán)利要求6所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)配置在機(jī)殼上的第二冷卻劑注入口；一個(gè)配置在定子鐵心內(nèi)、具有相對(duì)的端帽的轉(zhuǎn)子；以及一條在第二冷卻劑注入口開(kāi)始、經(jīng)端帽到冷卻劑排出口結(jié)束的第二冷卻劑通路。
8.按照權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，其中第二冷卻劑通路至少包括固定在每個(gè)鐘形端罩上的一個(gè)噴嘴，用來(lái)將冷卻劑霧噴向端帽。
9.按照權(quán)利要求6所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，其中套筒基本上是鐘形的，有一個(gè)鄰接定子鐵心上的冷卻劑進(jìn)入定子槽的那個(gè)對(duì)端的喉部。
10.按照權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，其中冷卻劑通路接觸到導(dǎo)電端部線匝。
11.按照權(quán)利要求4所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)將一部分冷卻劑從冷卻劑通路引導(dǎo)到一個(gè)在電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)外的需要冷卻的設(shè)施的裝置，這個(gè)引導(dǎo)裝置配置在位于冷卻劑通路的接觸端帽這部分的上游沿線。
12.按照權(quán)利要求11所述的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)使從冷卻劑通路引出的那部分冷卻劑返回到冷卻劑排出口處的冷卻劑通路的裝置。
13.一種電動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)包括一對(duì)鐘形端罩、一個(gè)冷卻劑注入口和一個(gè)冷卻劑排出口的機(jī)殼；一個(gè)封在機(jī)殼內(nèi)的定子鐵心，這個(gè)定子鐵心具有兩個(gè)夾在鐘形端罩之間的對(duì)端、一組在對(duì)端之間軸向延伸的徑向定子槽，一些嵌在定子槽內(nèi)的導(dǎo)電繞組和一些從定子槽伸出的導(dǎo)電端部線匝；至少一個(gè)配置在機(jī)殼內(nèi)的套筒，用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑通過(guò)定子槽流向冷卻劑排出口，這至少一個(gè)套筒中的每一個(gè)分別從定子鐵心的對(duì)端中的一個(gè)延伸到相應(yīng)的一個(gè)鐘形端罩。
14.一種冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，包括下列步驟將冷卻劑注入一個(gè)電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的一個(gè)冷卻劑注入口，這個(gè)電動(dòng)機(jī)機(jī)殼具有一對(duì)鐘形端罩；引導(dǎo)冷卻劑通過(guò)一個(gè)定子鐵心的一組徑向定子槽，其中這個(gè)定子鐵心封在機(jī)殼內(nèi)，具有兩個(gè)夾在鐘形端罩之間的對(duì)端和一些從定子槽伸出的導(dǎo)電端部線匝，這組定子槽在兩個(gè)對(duì)端之間軸向延伸，其中嵌有一些繞組；以及使冷卻劑從機(jī)殼的一個(gè)冷卻劑排出口排出。
15.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中引導(dǎo)冷卻劑的步驟包括下列子步驟靠著一對(duì)套筒傳送冷卻劑，這對(duì)套筒中的每一個(gè)都配置在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)，分別從定子鐵心的兩個(gè)對(duì)端延伸到相應(yīng)的鐘形端罩；以及引導(dǎo)冷卻劑從套筒通過(guò)定子槽流向冷卻劑排出口。
16.按照權(quán)利要求15所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中這兩個(gè)套筒基本上都是鐘形的，各自包括一個(gè)口部、與相應(yīng)一個(gè)鐘形端罩鄰接。
17.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，還包括用冷卻劑接觸導(dǎo)電端部繞組的步驟。
18.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，還包括用冷卻劑噴淋轉(zhuǎn)子的端帽的步驟，其中這個(gè)轉(zhuǎn)子配置在定子鐵心內(nèi)。
19.按照權(quán)利要求18所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中噴淋端帽這個(gè)步驟包括從至少兩個(gè)分別固定在兩個(gè)鐘形端罩上的噴嘴向端帽噴淋冷卻劑的步驟。
20.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中引導(dǎo)冷卻劑的步驟包括下列子步驟靠著一個(gè)套筒傳送冷卻劑，這個(gè)套筒配置在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)，從定子鐵心上的冷卻劑進(jìn)入定子槽的那個(gè)對(duì)端延伸到相應(yīng)的一個(gè)鐘形端罩；以及將冷卻劑從套筒導(dǎo)入定子槽。
21.按照權(quán)利要求20所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，還包括下列步驟將冷卻劑注入一個(gè)配置在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼上的第二冷卻劑注入口；用在第二冷卻劑注入口注入的冷卻劑噴淋一個(gè)轉(zhuǎn)子的端帽；以及使在第二冷卻劑注入口注入的冷卻劑從冷卻劑排出口排出。
22.按照權(quán)利要求21所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中噴淋端帽這個(gè)步驟包括從至少一個(gè)固定在每個(gè)鐘形端罩上的噴嘴向端帽噴淋冷卻劑的步驟。
23.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，其中冷卻劑是油。
24.按照權(quán)利要求14所述的冷卻電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的方法，還包括下列步驟將通過(guò)定子鐵心的冷卻劑中的一部分冷卻劑引導(dǎo)到一個(gè)在電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)外的需要冷卻的設(shè)施；以及使引導(dǎo)到這個(gè)設(shè)施的那部分冷卻劑返回到冷卻劑排出口。
全文摘要
在本發(fā)明所提供的電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)及其冷卻方法中，冷卻劑注入電動(dòng)機(jī)機(jī)殼上的一個(gè)冷卻劑注入口后，受到引導(dǎo)，通過(guò)封在機(jī)殼內(nèi)的定子鐵心的一組徑向槽，從電動(dòng)機(jī)機(jī)殼上的一個(gè)冷卻劑排出口排出。由于在這些徑向槽內(nèi)布有定子導(dǎo)線，因此冷卻劑可以與所有定子導(dǎo)線的所有外表面接觸。
文檔編號(hào)H02K9/197GK1154181SQ95194185
公開(kāi)日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1995年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月10日
發(fā)明者弗蘭克·A·林德伯格 申請(qǐng)人:諾思路·格魯曼公司