專利名稱：包括具有定子套筒的定子的電機和冷卻定子的方法
包括具有定子套筒的定子的電機和冷卻定子的方法
背景技術(shù)：
示例性實施方式涉及電機領域，更具體地，涉及包括具有定子套筒的定子的電機。電機使用各種流體用于冷卻內(nèi)部組件。在某些情況下，空氣經(jīng)過電機外殼以冷卻內(nèi)部組件。在其他情況下，通常為油的液體冷卻劑經(jīng)過電機的各種內(nèi)部組件。油在定子的上部區(qū)域處噴射到端部匝部分上。油在重力作用下從上部區(qū)域通過端部匝部分行進/滴下至定子的下部區(qū)域。油匯集在下部區(qū)域中，通常多次冷卻并且在定子的上部區(qū)域處重新引入至電機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了電機，其包括外殼和定子，定子相對于外殼安裝。定子包括本體，本體包括第一端部部分和多個定子繞組，第一端部部分延伸至第二端部部分，多個定子繞組在第一端部部分與第二端部部分之間延伸。套筒構(gòu)件安裝至定子并且覆蓋定子繞組的在第一端部部分和第二端部部分之一處的部分。套筒構(gòu)件構(gòu)造和布置成引導冷卻劑到定子繞組的該部分上，以從定子移除熱量。本發(fā)明還公開了一種冷卻電機定子的方法。該方法包括引導冷卻劑通過定子套筒的入口，使冷卻劑流到電機定子的多個定子繞組的一部分上，使冷卻劑在定子套筒與多個定子繞組的該部分之間流動，以及使冷卻劑通過定子套筒中的開口排出。


以下說明不應當認為以任何方式進行限定。參照附圖，類似構(gòu)件被標以相似的附圖標記:圖1為根據(jù)示例性實施方式的電機的橫截面圖，電機包括定子，定子具有第一定子套筒和第二定子套筒；圖2為圖1的定子和第一定子套筒及第二定子套筒的分解圖；圖3為圖2的第一定子套筒的橫截面圖；圖4為根據(jù)示例性實施方式的另一方面的定子和第一定子套筒及第二定子套筒的分解圖；圖5為圖4的第一定子套筒的橫截面圖；圖6為根據(jù)示例性實施方式的另一方面的定子和第一定子套筒及第二定子套筒的分解圖；圖7為圖6的第一定子套筒的橫截面圖。
具體實施例方式公開的設備和方法的一個或更多個實施方式的具體說明被參照附圖以示例方式而不是限定呈現(xiàn)在文中。根據(jù)不例性實施方式的電機在圖1中總體上由2表不。電機2包括外殼4,外殼4具有第一側(cè)壁6和第二側(cè)壁7，第一側(cè)壁6和第二側(cè)壁7通過端壁8和前壁或覆蓋件10接合，以共同地限定內(nèi)部部分12。電機2包括軸16，軸16可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼4內(nèi)。軸16包括第一端部19，第一端部19通過中間部分22延伸至第二端部20。第一端部19通過第一軸承24相對于前壁10可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且第二端部20通過第二軸承25相對于端壁8可旋轉(zhuǎn)地支撐。軸16支撐轉(zhuǎn)子30，轉(zhuǎn)子30可旋轉(zhuǎn)地安裝在外殼4內(nèi)。轉(zhuǎn)子30包括轂部33和多個疊層38，轂部33相對于中間部分22固定。多個疊層38相對于固定地安裝至外殼4的定子44旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生電動勢。定子44包括本體48，本體48具有第一端部部分49，第一端部部分49延伸至第二端部部分50。本體48支撐多個槽區(qū)段或繞組56。繞組56包括定位于第一端部部分50處的第一端部匝部分60和定位于第二端部部分50處的第二端部匝部分64。每個端部匝部分60、64泡在冷卻劑(未示出)中，以降低定子44的溫度。為了加強與冷卻劑的接觸，定子44包括位于第一端部匝部分60上的第一套筒構(gòu)件70和位于第二端部匝部分64上的第二套筒構(gòu)件74。由于每個套筒構(gòu)件70、74相似地形成，所以詳細的說明將參照圖2和3隨從于描述第一套筒構(gòu)件70，可以理解，第二套筒構(gòu)件74包括相應的結(jié)構(gòu)。根據(jù)示例性實施方式，第一套筒構(gòu)件70包括本體構(gòu)件84，本體構(gòu)件84具有外徑壁90、內(nèi)徑壁92和端壁93，外徑壁90、內(nèi)徑壁92和端壁93共同地限定環(huán)狀冷卻劑通道94。本體構(gòu)件84由介電材料形成。根據(jù)示例性實施方式的一個方面,本體構(gòu)件84由塑料形成，例如尼龍或者聚苯硫醚(PPS)。第一套筒構(gòu)件70包括形成在外徑壁90上的突起104。突起104包括內(nèi)緣107，內(nèi)緣107限定進入冷卻劑通道94的第一開口或入口 110。第一套筒構(gòu)件70還示出包括在與第一開口 110大致相對的位置處形成在外徑壁90上的第二開口
120。另外，第一套筒構(gòu)件70包括第三開口 124，第三開口 124鄰近第二開口 120形成在內(nèi)徑壁92上。第一套筒構(gòu)件70構(gòu)造用于安裝至定子44，其中，第一端部繞組部分60延伸進入冷卻劑通道94內(nèi)。第一套筒構(gòu)件70可通過外殼4或者通過本領域普通技術(shù)人員已知的各種其他機構(gòu)保持在適當位置。關(guān)于該布置，通常為油的冷卻劑鄰近第一開口 110引入外殼4內(nèi)。冷卻劑通過第一開口 110進入冷卻劑通道94內(nèi)。冷卻劑在第一端部繞組部分60上、通過并且圍繞第一端部繞組部分60流動并吸收熱量。冷卻劑在重力作用下朝向第二開口 120下落并且從第一套筒構(gòu)件70經(jīng)過。就此，攜帶的熱量被移除并且冷卻劑朝向第一開口 110往回重新循環(huán)。除了通過第一開口 110接收冷卻劑之外，第一套筒構(gòu)件70可以通過第三開口 124接收冷卻劑。也就是說，可能朝向轉(zhuǎn)子30流動的任何冷卻劑被引導至第三開口 124并且從第一套筒構(gòu)件70排出。以此方式，冷卻劑不能進入在多個疊層38與定子44之間的空氣間隙部分(未單獨標記)內(nèi)并且不會降低電機2的運行效率。現(xiàn)在將參照圖4和5，描述根據(jù)示例性實施方式的另一方面的第一套筒構(gòu)件134和第二套筒構(gòu)件138，其中，在各個附圖中，相似的附圖標記表示相應的部分。由于每個套筒構(gòu)件134、138相似地形成，所以詳細說明將隨從于描述第一套筒構(gòu)件134，可以理解，第二套筒構(gòu)件138包括相應的結(jié)構(gòu)。第一套筒構(gòu)件134包括本體構(gòu)件144，本體構(gòu)件144具有外徑壁146、內(nèi)徑壁147和端壁149，外徑壁146、內(nèi)徑壁147和端壁149共同地限定環(huán)狀冷卻劑通道150。以與上文描述相類似的方式，本體構(gòu)件144由介電材料形成。根據(jù)示例性實施方式的一個方面，本體構(gòu)件144由塑料形成，例如尼龍或者聚苯硫醚(PPS)。
根據(jù)示出的示例性方面，第一套筒構(gòu)件134包括入口構(gòu)件160，入口構(gòu)件160以噴嘴161的形式示出。噴嘴161設置在外徑壁146上并且包括計量孔163，計量孔163限定通到環(huán)狀冷卻劑通道150內(nèi)的第一開口 165。第一套筒構(gòu)件134還示出包括在與第一開口165大致相對的位置處形成在外徑壁146上的第二開口 170。另外，第一套筒構(gòu)件134包括第三開口 175，第三開口 175鄰近第二開口 170形成在內(nèi)徑壁147上。以與上文描述相類似的方式，第一套筒構(gòu)件134構(gòu)造用于安裝至定子44，其中，第一端部繞組部分60延伸進入環(huán)狀冷卻劑通道150內(nèi)。第一套筒構(gòu)件134可以通過外殼4或者通過本領域普通技術(shù)人員已知的各種其他機構(gòu)保持在適當位置。關(guān)于該布置，通常為油的加壓冷卻劑在入口構(gòu)件160處被引入外殼4內(nèi)。冷卻劑在壓力作用下流動通過計量孔163并且進入環(huán)狀冷卻劑通道150內(nèi)。冷卻劑在第一端部繞組部分60上、通過并且圍繞第一端部繞組部分60流動并吸收熱量。冷卻劑在重力作用下朝向第二開口 170下落并且從第一套筒構(gòu)件134流過。就此，攜帶的熱量被移除并且冷卻劑朝向入口構(gòu)件160往回重新循環(huán)。除了通過入口構(gòu)件160接收冷卻劑之外，第一套筒構(gòu)件134也可以通過第三開口 175接收冷卻劑。也就是說，可能朝向轉(zhuǎn)子30流動的任何冷卻劑被引導至第三開口 175并且從第一套筒構(gòu)件134排出。以此方式，冷卻劑不會進入在多個疊層38與定子44之間的空氣間隙部分(未單獨標記)內(nèi)并且不會降低電機2的運行效率?，F(xiàn)在將參照圖6和7，描述根據(jù)示例性實施方式的又一方面的第一套筒構(gòu)件185和第二套筒構(gòu)件190，其中，在各個附圖中，相似的附圖標記表示相應的部分。由于每個套筒構(gòu)件185、190相似地形成，所以具體說明將隨從于描述第一套筒構(gòu)件185，可以理解，第二套筒構(gòu)件190包括相應的結(jié)構(gòu)。第一套筒構(gòu)件185包括本體構(gòu)件194，本體構(gòu)件194具有外徑壁196、內(nèi)徑壁197和端壁199，外徑壁196、內(nèi)徑壁197和端壁199共同地限定環(huán)狀冷卻劑通道200。以與上文描述同樣類似的方式，本體構(gòu)件194由介電材料形成。根據(jù)示例性實施方式的一個方面，本體構(gòu)件194由塑料形成，例如尼龍或者聚苯硫醚(PPS)。根據(jù)示出的示例性方面，第一套筒構(gòu)件185包括入口構(gòu)件210，入口構(gòu)件210以第一噴嘴212的形式示出。第一噴嘴212設置在外徑壁196上并且包括第一計量孔215，第一計量孔215限定通到環(huán)狀冷卻劑通道200內(nèi)的第一開口 217。第一套筒構(gòu)件185還示出包括出口構(gòu)件224，出口構(gòu)件224以第二噴嘴228的形式示出，第二噴嘴228在與入口構(gòu)件210大致相對的位置處形成在外徑壁196上。出口構(gòu)件224包括第二計量孔234，第二計量孔234限定第二開口 240。以與上文描述同樣類似的方式，第一套筒構(gòu)件134構(gòu)造用于安裝至定子44，其中，第一端部繞組部分60延伸進入環(huán)狀冷卻劑通道200內(nèi)。第一套筒構(gòu)件185可以通過外殼4或者通過本領域普通技術(shù)人員已知的各種其他機構(gòu)保持在適當位置。關(guān)于該布置，通常為油的冷卻劑在入口構(gòu)件210處被引入外殼4內(nèi)。冷卻劑在壓力作用下流動通過第一計量孔215并且進入環(huán)狀冷卻劑通道200內(nèi)。冷卻劑在第一端部繞組部分60上、通過并且圍繞第一端部繞組部分60流動并吸收熱量。加壓的冷卻劑在重力作用下朝向出口構(gòu)件224通過冷卻劑通道200。流體在壓力作用下通過第二計量孔234并且離開第一套筒構(gòu)件185。就此，攜帶的熱量被移除并且冷卻劑朝向入口構(gòu)件210往回重新循環(huán)。就此，應當理解，示例性實施方式提供了一種用于增強在定子端部繞組部分與冷卻劑之間的接觸以增加熱傳遞的系統(tǒng)。由于構(gòu)造的矛盾、安裝的差異以及其他因素，現(xiàn)有技術(shù)的裝置提供了在冷卻劑與端部繞組之間的有限接觸。與冷卻劑的有限接觸導致在定子上形成熱點，熱點對于部件運行壽命和機械效率方面具有負面影響。相比之下，本示例性實施方式將端部繞組泡在冷卻劑中，以增強熱量的移除并且延長定子壽命以及增加電機的運行效率。盡管已經(jīng)參照示例性實施方式描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以進行多種改變并且等同物可以替代本發(fā)明的部件。另外，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍的情況下，可以進行許多改型，以使特定情況或材料適合于本發(fā)明的教導。因此，意在本發(fā)明不限定于作為用于執(zhí)行本發(fā)明嘗試的最佳示范所公開的特定實施方式，而是本發(fā)明將包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施方式。
權(quán)利要求
1.一種電機,其包括: 夕卜殼; 定子，所述定子相對于所述外殼安裝，所述定子包括本體，所述本體具有第一端部部分和多個定子繞組，所述第一端部部分延伸至第二端部部分，所述多個定子繞組在所述第一端部部分和所述第二端部部分之間延伸； 套筒構(gòu)件，所述套筒構(gòu)件安裝至所述定子并且覆蓋所述定子繞組的在所述第一端部部分和所述第二端部部分之一處的部分，所述套筒構(gòu)件構(gòu)造和布置成引導冷卻劑到所述定子繞組的所述部分上，以從所述定子移除熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其中，所述多個定子繞組包括端部匝部分，所述套筒構(gòu)件覆蓋所述多個定子繞組的在所述第一端部部分和所述第二端部部分之一處的所述端部匝部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其中，所述套筒構(gòu)件包括本體構(gòu)件，所述本體構(gòu)件具有外徑壁和內(nèi)徑壁，所述外徑壁和所述內(nèi)徑壁共同限定冷卻劑通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機，其中，所述外徑壁包括至少一個開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機，其中，所述至少一個開口包括用于接收所述冷卻劑的A口開口和用于使所述冷卻劑從所述套筒構(gòu)件流過的排出開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機，其中，所述入口包括計量孔，所述計量孔弓I導加壓的冷卻劑流到所述定子繞組的所述部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機，其中，所述排出開口包括計量孔，所述計量孔用于使加壓的流從所述套筒構(gòu)件流出。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機，其中，所述內(nèi)徑壁包括開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其中，所述套筒構(gòu)件由介電材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機，其中，所述介電材料是塑料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機，其中，所述介電材料是尼龍。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機，其中，所述介電材料是聚苯硫醚(PPS)塑料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其中，所述套筒構(gòu)件操作地連接至所述外殼。
14.一種冷卻電機定子的方法,所述方法包括: 引導冷卻劑通過定子套筒的入口； 使所述冷卻劑流到所述電機定子的多個定子繞組的一部分上； 使所述冷卻劑在所述定子套筒與所述多個定子繞組的所述部分之間流動； 通過所述定子套筒中的開口排出所述冷卻劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，使所述冷卻劑在所述定子套筒與所述多個繞組的所述部分之間流動包括:使所述冷卻劑沿著限定在所述套筒構(gòu)件的內(nèi)徑壁與外徑壁之間的冷卻劑通道流動。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，使所述冷卻劑流到多個定子繞組的一部分上包括:使所述冷卻劑流到所述多個定子繞組的端部匝部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，引導冷卻劑通過定子套筒的入口包括:使加壓的冷卻劑流進入所述定子套筒內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:使所述冷卻劑進入所述電機的外殼部分內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，使所述冷卻劑通過所述定子套筒中的開口排出包括:使加壓的冷卻劑流從所述定子套筒流出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括:使所述冷卻劑從所述定子套筒的內(nèi)徑壁中的開口流到所述電機 的轉(zhuǎn)子上。
全文摘要
一種電機，其包括外殼和定子，定子相對于外殼安裝。定子包括本體，本體包括第一端部部分和多個定子繞組，第一端部部分延伸至第二端部部分，多個定子繞組在第一端部部分和第二端部部分之間延伸。套筒構(gòu)件安裝至定子并且覆蓋定子繞組的在第一端部部分和第二端部部分之一處的部分。套筒構(gòu)件構(gòu)造和布置成引導冷卻劑到定子繞組的該部分上，以從定子移除熱量。
文檔編號H02K1/12GK103098345SQ201180043169
公開日2013年5月8日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者邁克爾·D·布拉德菲爾德 申請人:雷米技術(shù)有限公司