本說明書總體上涉及一種用于內(nèi)部永磁體(ipm)馬達的轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)使用向心力來使具有均勻流的冷卻劑從軸中的居中定位進給口移動到貫穿轉(zhuǎn)子芯的磁體的多個通道。

背景技術(shù)：

1、諸如混合動力車輛或全電動車輛(ev)的車輛可使用諸如馬達的電機作為動力來沿一個方向驅(qū)動車輛。車輛可使用內(nèi)部永磁體(ipm)電機作為馬達和發(fā)電機。轉(zhuǎn)子上的每個磁極可通過將永磁體材料放入轉(zhuǎn)子的疊片堆中的狹槽中來形成。此類狹槽可不完全填充磁性材料，而是被設(shè)計為將磁體保持在中心，其中在狹槽的兩個相對端處具有空隙或非磁性材料。

2、除了產(chǎn)生扭矩之外，定子的繞組與轉(zhuǎn)子的磁體之間的電磁相互作用還可產(chǎn)生廢熱，該廢熱可積聚在轉(zhuǎn)子的材料中。溫度升高可能會降低電機的效率或致使轉(zhuǎn)子和電機的其他部件劣化。因此，可使用冷卻劑系統(tǒng)，其中諸如油的冷卻劑可通過穿過轉(zhuǎn)子芯的多個通道以去除廢熱并減輕整個轉(zhuǎn)子中的溫差。

3、然而，可能難以在整個冷卻系統(tǒng)的各個區(qū)域中保持冷卻劑的量均勻以冷卻和減輕磁體和轉(zhuǎn)子芯的溫度。冷卻劑的均勻性降低可能會妨礙均勻的熱提取，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子芯的區(qū)域具有不同的溫度。可向馬達不對稱地供給冷卻劑，其中冷卻劑從轉(zhuǎn)子的一端傳遞到另一端。冷卻劑的不對稱分布可導(dǎo)致馬達的垂直于油路徑的部段的溫度均勻，但是相對于冷卻劑路徑的長度在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生溫度梯度。用于冷卻ipm的其他解決方案使用多個冷卻劑源點(諸如在轉(zhuǎn)子的相對端上的孔)來在整個轉(zhuǎn)子芯中分配冷卻劑以降低溫度。第一側(cè)上通向第一通道的孔以及第二側(cè)上的孔可連接到第二通道，其中第一通道和第二通道中的流體可在相反方向上行進。使用到轉(zhuǎn)子芯的多個冷卻劑源點可能會增加冷卻劑系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性。另外，使用多個源點可通過軸的旋轉(zhuǎn)速度來限制冷卻劑流。

4、作為一個示例，美國專利us?4418777沿著電機的轉(zhuǎn)子的軸的軸線將冷卻劑供給到內(nèi)部通道。在軸中，冷卻劑可朝向轉(zhuǎn)子的相對端均勻地分流，從而允許冷卻劑在轉(zhuǎn)子繞軸線旋轉(zhuǎn)時連續(xù)地混合并接近均勻地冷卻。然而，這種冷卻劑方法是用于沒有永磁芯的感應(yīng)電機。由于ipm與感應(yīng)馬達之間的架構(gòu)差異，冷卻可能不太有效。來自軸和在轉(zhuǎn)子的端部處的冷卻劑可能無法足夠靠近磁體分配以去除熱或降低溫度，除非轉(zhuǎn)子的軸經(jīng)歷來自轉(zhuǎn)子芯的足夠大的熱能通量，此時磁體和芯的其他部分可能過熱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本文中的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個示例，可提供一種電動馬達，所述電動馬達包括：轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸具有：位于其中的內(nèi)部油通路；以及圍繞所述轉(zhuǎn)子軸的中間和中心定位的多個徑向給油通路；轉(zhuǎn)子芯，所述轉(zhuǎn)子芯中具有多個軸向通路；以及一對端板，所述一對端板聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子軸，其中每個端板具有交替的傾斜通路和排放孔，以便使油在每個相鄰極中的流動方向交替。以此方式，可以通過增加整個轉(zhuǎn)子芯上的溫度均勻性、為更靠近轉(zhuǎn)子芯的磁極的冷卻劑提供路徑以及減少或消除用于迫使流體穿過轉(zhuǎn)子芯的部件(諸如泵)來改進冷卻劑流動。油通路等距地定位并且使得流體流動的方向交替可減小相對于轉(zhuǎn)子以其為中心的軸線跨轉(zhuǎn)子軸向地形成的溫度梯度。通過使用向心力和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能量來引導(dǎo)流體通過通路而不是通過壓力或不是由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的其他力，可減少轉(zhuǎn)子的零件。

2、作為一個示例，轉(zhuǎn)子芯中的冷卻系統(tǒng)的架構(gòu)允許冷卻劑在轉(zhuǎn)子的每個磁極上經(jīng)歷等流。將通路連接到內(nèi)部通道的孔可允許冷卻劑流保持大致恒定。另外，油的重定向可以是對稱的，其中所有通道相對于中心軸線都是徑向的。對于在第二相反方向上引導(dǎo)流體的每個通道，可存在在第一方向上引導(dǎo)油的通道。每個通道可相對于轉(zhuǎn)子以其為中心的軸線圍繞轉(zhuǎn)子徑向定位。引導(dǎo)油的每個通道可被定位成按順序交替，使得在第一方向上引導(dǎo)流體的通道可在順時針或逆時針方向上不徑向緊鄰在第一方向上引導(dǎo)油的另一個通道?？赏ㄟ^第一端板和第二端板來增加附加的對稱性，該第一端板和該第二端板將冷卻劑流從在內(nèi)部通道中的方向重定向到在外部通道中的相反方向。對稱性可增加冷卻劑在整個芯的通道中的溫度的均勻性。穿過端板的材料形成的孔可用于諸如經(jīng)由噴射引導(dǎo)冷卻劑與其他部件(諸如定子端部繞組)接觸以緩解溫度。經(jīng)由端板的孔引導(dǎo)冷卻劑可減少或消除單獨的孔、供給機構(gòu)和其他部件以在諸如定子端部繞組的部件上引導(dǎo)流體。

3、應(yīng)當(dāng)理解，提供以上
技術(shù)實現(xiàn)要素：
是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的一系列概念。這并不意味著識別所要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特征，所述主題的范圍由具體實施方式之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上文或本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

技術(shù)特征：

1.一種電動馬達，所述電動馬達包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電動馬達，其中所述交替的傾斜通路被配置為將油輸送到每隔一個磁極。

3.如權(quán)利要求1所述的電動馬達，其中所述交替的排放孔被配置為從每隔一個磁極接收排出的油。

4.如權(quán)利要求1所述的電動馬達，其中所述傾斜通路是基本上線性的并且與每個端板的內(nèi)徑基本上相切地對準(zhǔn)。

5.如權(quán)利要求4所述的電動馬達，其中所述傾斜通路各自在相同的旋轉(zhuǎn)方向上切向地延伸。

6.如權(quán)利要求5所述的電動馬達，其中所述排放孔定位在所述內(nèi)徑與每個端板的外徑之間。

7.如權(quán)利要求1所述的電動馬達，其中所述轉(zhuǎn)子軸還包括多個軸向油通路。

8.如權(quán)利要求7所述的電動馬達，其中所述轉(zhuǎn)子軸中的所述多個軸向油通路沿著外表面延伸遍歷所述轉(zhuǎn)子軸的軸向長度的大部分。

9.如權(quán)利要求8所述的電動馬達，其中所述轉(zhuǎn)子軸中的所述多個軸向油通路沿著所述轉(zhuǎn)子軸的所述軸向長度的所述大部分是線性的。

10.如權(quán)利要求1所述的電動馬達，其中所述電動馬達是內(nèi)部永磁體電動馬達。

11.如權(quán)利要求10所述的電動馬達，其中永磁體以v形定位并且位于所述轉(zhuǎn)子芯中的所述多個軸向通路的徑向外側(cè)。

12.一種用于操作電動馬達的方法，所述方法包括：

13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述交替的傾斜通路被配置為將油輸送到每隔一個磁極。

14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述交替的排放孔被配置為從每隔一個磁極接收排出的油。

15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述傾斜通路是基本上線性的并且與每個端板的內(nèi)徑基本上相切地對準(zhǔn)。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了與電動馬達速度無關(guān)的對稱冷卻劑流動設(shè)計?？商峁┮环N電動馬達，所述電動馬達具有：轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸具有：位于其中的內(nèi)部油通路；以及圍繞所述轉(zhuǎn)子軸的中間和中心定位的多個徑向給油通路；轉(zhuǎn)子芯，所述轉(zhuǎn)子芯中具有多個軸向通路；以及一對端板，所述一對端板聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子軸，其中每個端板具有交替的傾斜通路和排放孔，以便使油在每個相鄰極中的流動方向交替。

技術(shù)研發(fā)人員：M·施米特,喬爾·黑特里克,D·安德森,杰瑞米·伊克爾德,B·馬杜里,彭錦淵,蘇希爾·庫馬爾
受保護的技術(shù)使用者：福特全球技術(shù)公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17