適于電動(dòng)馬達(dá)的冷卻裝置和為其制備中空軸的方法
【專利說明】適于電動(dòng)馬達(dá)的冷卻裝置和為其制備中空軸的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是于2013年3月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)13/835，071的繼續(xù)部分申請(qǐng)，該美國(guó)專利申請(qǐng)通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及適于電動(dòng)馬達(dá)的冷卻裝置。更具體地，本發(fā)明涉及適于電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]適于電動(dòng)馬達(dá)的已知冷卻方法通常會(huì)在馬達(dá)內(nèi)導(dǎo)致不均勻的溫度分布。已知的方法通常使用由風(fēng)扇所產(chǎn)生的冷卻空氣來(lái)冷卻馬達(dá)的外部。然而，最高溫度通常發(fā)生在轉(zhuǎn)子的中心處，而在轉(zhuǎn)子的中心處冷卻空氣不太有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一種結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明提供一種電動(dòng)馬達(dá)，其包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子可操作成產(chǎn)生磁場(chǎng)并限定開口，而所述轉(zhuǎn)子至少部分地設(shè)置于開口內(nèi)。轉(zhuǎn)子包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸，包括連續(xù)地堆疊在軸上的多個(gè)疊片的第一轉(zhuǎn)子磁芯部，以及聯(lián)接到所述多個(gè)疊片的第二轉(zhuǎn)子磁芯部。第一轉(zhuǎn)子磁芯部和第二轉(zhuǎn)子磁芯部配合以便限定轉(zhuǎn)子磁芯。多個(gè)繞組聯(lián)接到轉(zhuǎn)子磁芯以及空氣流動(dòng)路徑形成為所述第二轉(zhuǎn)子磁芯部的一部分?？諝饬鲃?dòng)路徑包括軸向地沿著旋轉(zhuǎn)軸線通過所述軸的軸向部分，以及徑向向外延伸通過所述第二轉(zhuǎn)子磁芯部的徑向部分。
[0006]優(yōu)選地，第二轉(zhuǎn)子磁芯部包括具有芯部和支撐部的一體化的磁性組件。
[0007]更優(yōu)選地，多個(gè)疊片和第一轉(zhuǎn)子磁芯部中的一個(gè)限定兩個(gè)孔，以及多個(gè)疊片和第二轉(zhuǎn)子磁芯部中的另一個(gè)限定兩個(gè)銷，所述銷的尺寸定制成接合兩個(gè)孔以便抑制圍繞第二轉(zhuǎn)子磁芯部和多個(gè)疊片的旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0008]在另一變型中，電動(dòng)馬達(dá)還包括聯(lián)接到所述軸的第一軸承和聯(lián)接到所述支撐部的第二軸承，所述第一軸承和所述第二軸承支撐轉(zhuǎn)子以便圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0009]優(yōu)選地，所述軸包括第一端和第二端，并且其中所述多個(gè)疊片包括大體上與所述軸的第二端對(duì)準(zhǔn)的第一端。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方式中，一體化的磁性組件包括軟磁復(fù)合材料。
[0011]在另一種實(shí)施方式中，支撐部包括中空管，其至少部分地限定所述空氣流動(dòng)路徑的軸向部分。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)疊片和芯部配合以便限定延伸多個(gè)疊片和芯部的整個(gè)長(zhǎng)度的多個(gè)完整的齒，以及多個(gè)部分齒，每個(gè)部分齒包括第一齒件、第二齒片、以及其間的間隙。
[0013]優(yōu)選地，空氣流動(dòng)路徑的徑向部分延伸通過由多個(gè)部分齒所限定的間隙。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)變型中，所述空氣流動(dòng)路徑的軸向部分沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線從所述軸的第一端和第二端兩者延伸，并且其中所述軸包括徑向孔，其可操作成連接空氣流動(dòng)路徑的軸向部分和徑向部分。
[0015]在本發(fā)明的另一個(gè)變型中，第二轉(zhuǎn)子磁芯部包括第二多個(gè)疊片和第三多個(gè)疊片，所述第二多個(gè)疊片的每一個(gè)具有配合以便限定間隙的槽，所述第三多個(gè)疊片完全圍繞所述軸。
[0016]優(yōu)選地，所述間隙包括第一徑向間隙和第二徑向間隙，并且其中所述第二多個(gè)疊片堆疊使得槽的一部分在第一徑向位置處對(duì)準(zhǔn)以便限定第一徑向間隙，并且所述第二多個(gè)疊片的其余部分與在不同的徑向位置處對(duì)準(zhǔn)以便限定所述第二徑向間隙的槽堆疊。
[0017]更優(yōu)選地，所述第一徑向間隙和所述第二徑向間隙分隔開180度。
[0018]在另一結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明提供一種電動(dòng)馬達(dá)，其包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線延伸并具有第一端和第二端的軸。第一多個(gè)疊片聯(lián)接到軸并且沿著旋轉(zhuǎn)軸線堆疊，第一多個(gè)疊片的每一個(gè)具有第一橫截面，第二多個(gè)疊片聯(lián)接到軸并且沿著旋轉(zhuǎn)軸線緊鄰第一多個(gè)疊片堆疊，第二多個(gè)疊片的每一個(gè)具有不同于第一橫截面的第二橫截面，以及第三多個(gè)疊片聯(lián)接到軸并且沿著旋轉(zhuǎn)軸線緊鄰所述第二多個(gè)疊片堆疊，使得第二多個(gè)疊片設(shè)置于第一多個(gè)疊片和第三多個(gè)疊片之間，第三多個(gè)疊片的每一個(gè)具有與第一橫截面大致相同的第三橫截面。多個(gè)齒通過第一多個(gè)疊片、第二多個(gè)疊片、以及第三多個(gè)疊片配合來(lái)限定，每個(gè)齒與相鄰的齒配合以便限定槽。多個(gè)繞組均聯(lián)接到至少一個(gè)齒并設(shè)置在至少兩個(gè)槽中?？諝饬鲃?dòng)路徑包括沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸向部分以及徑向延伸通過在第二多個(gè)疊片中所限定的間隙的徑向部分?？諝饬鲃?dòng)路徑可操作成引導(dǎo)空氣流通過多個(gè)繞組的至少一部分。
[0019]在一個(gè)變型中，空氣流動(dòng)路徑的軸向部分沿著旋轉(zhuǎn)軸線從所述軸的第一端和第二端兩者延伸，并且其中所述軸包括徑向孔，其可操作成連接空氣流動(dòng)路徑的軸向部分和徑向部分。
[0020]在另一變型中，第一橫截面和第三橫截面完全圍繞旋轉(zhuǎn)軸線延伸并包括第一數(shù)量齒的部分，并且其中所述第二橫截面包括槽，使得具有第二橫截面的疊片包括第二數(shù)量齒的部分，所述第二數(shù)量齒比第一數(shù)量齒至少少一個(gè)。
[0021]優(yōu)選地，所述間隙包括第一徑向間隙和第二徑向間隙，并且其中所述第二多個(gè)疊片堆疊，使得所述槽的一部分在第一徑向位置處對(duì)準(zhǔn)以便限定第一徑向間隙，而第二多個(gè)疊片的其余部分與在不同的徑向位置處對(duì)準(zhǔn)以便限定所述第二徑向間隙的槽堆疊。
[0022]更優(yōu)選地，所述第一徑向間隙和所述第二徑向間隙分隔開180度。
[0023]在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)齒包括延伸第一多個(gè)疊片、第二多個(gè)疊片以及第三多個(gè)疊片的堆疊的整個(gè)長(zhǎng)度的多個(gè)完整的齒，以及多個(gè)部分齒，每個(gè)部分齒包括第一齒件、第二齒片、以及其間的間隙。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施方式中，電動(dòng)馬達(dá)還包括牢固地聯(lián)接到所述軸的第一端夾具和牢固地聯(lián)接到所述軸的第二端夾具，所述第一端夾具和第二端夾具配合以便將疊片保持在其間。
[0025]在又一結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明提供一種電動(dòng)馬達(dá)，其包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線延伸并具有支撐端和自由端的軸，以及聯(lián)接到所述軸并沿著旋轉(zhuǎn)軸線鄰近于自由端堆疊的多個(gè)疊片。所述多個(gè)疊片限定第一聯(lián)接部分并部分地限定第一多個(gè)齒。一體化的磁性組件包括聯(lián)接到所述第一聯(lián)接部分的第二聯(lián)接部分、支撐部和芯部。芯部包括多個(gè)沿著芯部的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的全長(zhǎng)度的齒以及僅沿著芯部的整個(gè)長(zhǎng)度的一部分延伸的多個(gè)部分長(zhǎng)度的齒。所述第一多個(gè)齒、所述多個(gè)全長(zhǎng)度的齒、以及所述多個(gè)部分長(zhǎng)度的齒配合以便限定多個(gè)完整的齒，其中每個(gè)完整的齒與相鄰的完整齒配合以便限定槽。多個(gè)繞組均聯(lián)接到完整齒中的至少一個(gè)并設(shè)置于至少兩個(gè)槽內(nèi)。空氣流動(dòng)路徑形成為一體化磁性組件的一部分，并且可操作成引導(dǎo)空氣流通過所述支撐部并徑向通過聯(lián)接到所述部分長(zhǎng)度的齒的繞組。第一軸承聯(lián)接到所述軸以及第二軸承聯(lián)接到所述支撐部。
[0026]優(yōu)選地，所述空氣流動(dòng)路徑包括軸向地沿著旋轉(zhuǎn)軸線延伸通過支撐部的軸向部分以及徑向向外延伸通過芯部的徑向部分。
[0027]更優(yōu)選地，所述支撐部包括中空管，其至少部分地限定所述空氣流動(dòng)通道的軸向部分。
[0028]在一個(gè)變型中，每個(gè)部分長(zhǎng)度的齒包括延伸多個(gè)疊片全長(zhǎng)的第一齒件，從芯部的第一端朝向第一齒件延伸的第二齒件，以及設(shè)置在第一齒件和第二齒件之間的間隙，并且其中所述空氣流動(dòng)路徑的徑向部分延伸通過由多個(gè)部分齒所限定的間隙。
[0029]在本發(fā)明的另一方面，制備馬達(dá)中空軸的方法包括以下步驟:提供原料軸；將原料軸切割成具有預(yù)定形狀的中間軸，使得中間軸適于聯(lián)接到馬達(dá)的外部組件；以及沿著所述中間軸的旋轉(zhuǎn)軸線在中間軸內(nèi)形成中空部，以及在中間軸上圍繞中空部的周向表面上形成徑向孔。中空部和徑向孔限定中空軸的空氣流動(dòng)路徑。
[0030]優(yōu)選地，所述形成步驟還包括在周向表面的相對(duì)側(cè)上形成兩個(gè)徑向孔。
[0031]優(yōu)選地，所述中空軸具有第一端和第二端；所述第一端是開口端并且與中空部空氣連通。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述形成步驟包括在中間軸內(nèi)鉆孔以便形成中空部，并且在周向表面上鉆孔以便形成徑向孔。
[0033]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，制備馬達(dá)中空軸的方法包括以下步驟:提供第一原料半軸和第二原料半軸；將第一原料半軸切割成具有第一預(yù)定形狀的第一中間軸，以及將第二原料半軸切割成具有第二預(yù)定形狀的第二中間軸，使得第一和第二中間軸適于聯(lián)接到馬達(dá)的外部組件；沿著所述第二中間軸的旋轉(zhuǎn)軸線在第二中間軸內(nèi)形成通孔，以及在第二中間軸的周向表面上形成徑向孔；以及將第一中間軸和第二中間軸以首尾相連的方式結(jié)合到一起，使得第二中間軸的通孔的一端由第一中間軸的一端封閉。通孔和徑向孔限定中空軸的空氣流動(dòng)路徑。
[0034]優(yōu)選地，所述形成步驟還包括在周向表面的相對(duì)側(cè)上形成兩個(gè)徑向孔。
[0035]優(yōu)選地，所述成形步驟包括在所述中間軸內(nèi)鉆孔，以形成中空部，并在圓周表面上鉆孔以便形成徑向孔。
[0036]在一個(gè)變型中，所述結(jié)合步驟包括將第一中間軸和第二中間軸以首尾相連方式焊接到一起。
[0037]本發(fā)明的其它方面通過考慮詳細(xì)說明和附圖將變得明顯。
【附圖說明】
[0038]圖1是示出熱分布的現(xiàn)有技術(shù)馬達(dá)的端部視圖；
[0039]圖2是適于具有體現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子芯的電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)組合件的透視圖；
[0040]圖3是圖2所示旋轉(zhuǎn)組合件的分解視圖；
[0041]圖4是沿著旋轉(zhuǎn)軸線所取的圖3所示旋轉(zhuǎn)組合件的透視橫截面視圖；
[0042]圖5是體現(xiàn)本發(fā)明的另一轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖；
[0043]圖6是圖5所示轉(zhuǎn)子一部分的透視圖；
[0044]圖7是圖5所示轉(zhuǎn)子的一體化磁性組件的透視圖；
[0045]圖8是圖5所示轉(zhuǎn)子的一體化磁性組件的另一透視圖；
[0046]圖9是沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線所取的圖5所示轉(zhuǎn)子的橫截面視圖；
[0047]圖10是馬達(dá)的示意圖，其包括適于與圖2或圖5所示的轉(zhuǎn)子一起使用的開口磁通環(huán)；
[0048]圖11是另一馬達(dá)的