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用于电动马达部件的冷却系统的制作方法

2022-09-15 06:48:42 来源:中国专利 TAG:

用于电动马达部件的冷却系统
1.通过参引并入
2.本技术要求于2020年2月28日提交的美国临时申请no.62/983,100的优先权以及于2021年2月23日提交的美国非临时申请no.17/182,587的优先权,并且该美国非临时申请通过参引以其整体并入本文中。
技术领域
3.本公开涉及冷却系统。


背景技术:

4.需要提供使用电动马达部件的冷却系统。然而,在这些冷却系统中,将次级冷却流布设成穿过变速器壳体存在问题。在现有构型的电动马达与变速器壳体之间没有足够的空间,特别是在径向方向上没有足够的空间。
5.为满足性能要求,冷却剂(即冷却液、油等)必须能够接触电动马达线圈的两侧,以提供充分且均匀的热传递。参照附图,难以向电动马达的远端或右手侧提供冷却剂流。
6.将会希望提供一种可靠且有效的方式来向电动马达中的定子线圈的远端部分提供油或冷却剂流。


技术实现要素:

7.本文中公开了一种冷却系统,该冷却系统提供了改进的冷却剂流布置结构,以对定子的远端端部及定子的线圈进行冷却。
8.本文中还公开了一种用于电动马达的冷却剂流动路径构型。该冷却剂流动路径构型包括限定在定子叠片组的径向外表面上的冷却剂流动路径通道。该冷却剂流动路径通道包括:从第一组线圈径向向外限定的第一轴向端部;以及从远离第一组线圈的第二组线圈径向向外限定的第二轴向端部。
9.在一个实施方式中,公开了一种用于电动马达的冷却布置结构。该布置结构包括壳体,该壳体限定有用于冷却剂的入口,并且该壳体部分地限定有主流动路径(f)。邻近壳体定位有定子承载件,并且该定子承载件部分地限定主流动路径(f)。从定子承载件径向向内地定位有汇流排承载件,并且该汇流排承载件部分地限定主流动路径(f)。在定子承载件的内部布置有定子。还设置有多个线圈,这些线圈包括:第一组近端线圈,第一组近端线圈布置成邻近汇流排承载件并且位于定子的第一轴向端部处;以及第二组远端线圈,第二组远端线圈布置在定子的第二轴向端部处。主流动路径(f)被引导穿过由壳体、定子承载件和汇流排承载件限定的室,并且该主流动路径被分成:(i)被径向向内地引导至第一组近端线圈的第一流动路径(f1),以及(ii)被轴向向外地引导至第二组远端线圈的第二流动路径(f2)。
10.该布置结构还包括施加在布置结构的部件之间的密封剂。在一个实施方式中,密封剂被施加至以下位置中的至少一个位置:(i)限定在壳体与汇流排承载件之间的第一位
置,(ii)限定在汇流排承载件的径向外表面上的第二位置,以及(iii)限定在汇流排承载件与定子之间的第三位置。
11.在一个实施方式中,定子形成为叠片组。
12.第二流动路径(f2)由形成在定子的径向外表面上的至少一个轴向延伸的通道部分地限定。所述至少一个通道延伸定子的整个轴向范围。至少一个通道在定子上形成为半球形凹部。所述至少一个通道可以包括在周向上彼此间隔开的多个通道。定子承载件的径向内表面部分地限定所述至少一个通道。
13.在一个实施方式中,布置结构还包括o形环,该o形环安装在壳体上并且环绕主流动路径(f)。
14.汇流排承载件的径向外表面包括突出部,这些突出部径向地向外延伸并且限制主流动路径(f)。
15.第一流动路径(f1)的末端端部和第二流动路径(f2)的末端端部各自在周向上分散至相应组的线圈。
16.第一组近端线圈和第二组远端线圈各自安装在相应的线圈架中,并且每个线圈架直接邻近定子定位。
17.该布置结构还可以包括位于壳体中的阀,该阀对进入到壳体的流体的流动进行调节。
18.在另一实施方式中,提供了一种用于电动马达的冷却系统。该冷却系统包括源自电动马达的壳体内部的主流动路径(f)。主流动路径(f)从壳体被引导穿过与壳体附接的o形环,并且主流动路径(f)被引导到由壳体、汇流排承载件和定子承载件部分地限定的室中。该室将主流动路径(f)分成第一流动路径(f1)和第二流动路径(f2)。第一流动路径(f1)从该室径向地向内延伸,并且朝向与汇流排承载件邻近的第一组线圈延伸。第二流动路径(f2)在定子的径向外表面上所限定的轴向延伸的通道内轴向地远离该室延伸,并且第二流动路径(f2)被引导朝向第二组线圈。第二组线圈远离第一组线圈。
19.本文中公开了其他实施方式。
附图说明
20.前述概述和以下详细描述在结合图示了本公开的优选实施方式的附图进行阅读时将会得到更好地理解。在附图中:
21.图1是包括根据本公开的冷却系统的电动马达的侧视横截面图。
22.图2是沿着图1的线a-a截取的横截面图。
23.图3a是图1的电动马达和冷却系统的横截面侧视图,包括用以示出冷却剂流动路径的注释。
24.图3b是图3a的定子、汇流排承载件与线圈架之间的接合部的立体图。
25.图3c是图3a的立体图,示出了汇流排承载件的特定部分。
26.图3d是图3a的放大部分,示出了汇流排承载件在包括用于冷却剂的开口或通道的另一区域中的立体图。
27.图4是电动马达的另一横截面图,图示了汇流排承载件和定子承载件的区域中的冷却剂流动路径。
28.图5a是图示了从汇流排承载件和定子承载件向下朝向线圈架和近端/左侧线圈的冷却剂流动路径的另一横截面图。
29.图5b是到近端/左侧线圈的冷却剂流动路径的前视平面图。
30.图5c是示出了从汇流排承载件向下朝向近端/左侧线圈的冷却剂流动路径的放大横截面图。
31.图6a是图示了从汇流排承载件轴向朝向远端/右侧线圈的冷却剂流动路径的另一横截面图。
32.图6b是图示了到远端/右侧线圈的冷却剂流动路径的前视平面图。
33.图6c是轴向延伸穿过近端/左侧线圈与远端/最右侧线圈之间的定子的通道的放大前视图。
具体实施方式
34.在以下描述中使用某些术语仅仅是为了方便而非限制性的。“轴向地”是指沿着组件的轴线(x)的方向。“径向地”是指从组件的轴线(x)向内和向外的方向。“在周向上”是指相对于组件的轴线(x)沿着相应元件的弧线或圆周延伸的方向。
35.对被引用为“a、b或c中的至少一者”(其中,a、b和c表示所列出的项目)的项目列表的引用是指项目a、b或c中的任何单个项目,或者a、b或c的组合。术语包括上文特别指明的词语、其派生词以及具有类似含义的词语。
36.从图1开始,电动马达10总体被图示为包括以下部件:壳体15;o形环20;密封剂25;汇流排承载件30;定子承载件35;定子40;近端/左侧线圈45;远端/右侧线圈50;以及线圈架55、60。本文中对这些主要部件中的每一者的更详细的特征部进行描述。冷却剂通过流动路径(f、f1、f2)被提供至电动马达10的特征部,并且将在本文中对电动马达10的改型进行更详细地描述。如本文中所使用的,术语冷却剂指的是被引导穿过电动马达10的任何液体或流体,比如自动变速箱油(atf)。
37.术语左侧和右侧在本文中是参照一组附图使用的。本领域普通技术人员将理解的是,这些术语基于参照系是相对的。因此,术语远端与右侧线圈相关联,并且术语近端与左侧线圈相关联。术语远端在本文中是相对于电动马达的部件的相对位置使用的,并且用于指部件之间的相对间距或指特定的参照系。
38.术语汇流排承载件30在本文中通常用于指电气结合部壳体或承载件。
39.术语定子40通常用于指本公开中的任何类型的定子。在一个实施方式中,定子40形成为层压堆叠体。本领域普通技术人员将理解的是,定子40可以根据多种方法形成。术语定子和定子叠片组在本文中通常以可互换的方式使用。
40.如图2中所示,壳体15包括第一壳体部件15a和第二壳体部件15b。术语壳体15在本文中通常用于指第一壳体部件15a或第二壳体部件15b,或者指设置有单件式壳体或整体式壳体15的实施方式。本领域技术人员将理解的是,壳体15的确切形状或布置结构可以变化。
41.第一壳体部件15a包括阀16,该阀用作冷却剂所用的入口。阀16可以包括封闭本体、密封件以及能够为冷却剂进入到第一壳体部件15a中提供可控流动路径的任何其他已知的阀部件。如图2中所示,流动路径(f)在本文中有时被称为主要流动路径或主流动路径,该主流动路径从阀16被引导朝向第一壳体部件15a的端面,并且在相反的方向上被重新引
导朝向电动马达10的其他部件。本领域普通技术人员基于本公开将理解的是,流动路径(f)可以从阀16朝向电动马达10的其他部件无阻碍地流动。图2图示了流动路径(f)通常如何被引导到壳体15中,并且然后从壳体15出来被引导朝向电动马达10的其余部分、即线圈等。
42.图3a至图3d总体上图示了从第一壳体部件15a穿过o形环20朝向第二壳体部件15b和三件式室26的主流动路径(f),该三件式室由壳体15、汇流排承载件30和定子承载件35部分地限定。在汇流排承载件30上形成有突出部32,以提供将流动路径(f)沿期望的方向进行引导的干涉或阻挡特征部。密封剂25至少设置在图3a至图3c中所示的位置中,并且密封剂25和突出部32的组合确保了流动路径(f)通常被径向向下地引导朝向左侧/近端线圈45,并且被轴向地引导朝向右侧/远端线圈50。密封剂25被施加至以下位置中的至少一个位置:(i)限定在壳体15与汇流排承载件30之间的第一位置,(ii)限定在汇流排承载件30的径向外表面上的第二位置,或者(iii)限定在汇流排承载件30与定子40之间的第三位置。本领域普通技术人员将理解的是,密封剂25可以被施加至各种其他接合部和位置,以便提供流动路径(f)的所期望的取向。在一个实施方式中,密封剂25是垫圈级密封剂,比如硅树脂基密封剂。密封剂25与atf相容。本领域技术人员基于本公开将理解的是,可以提供密封剂25和/或机械突出部或干涉元件32的任何组合,以确保流动路径(f)从壳体15被径向向下地引导至汇流排承载件30,穿过汇流排承载件30中所限定的开口或通路31,并且被径向向下地引导朝向左侧/近端线圈45和线圈架55。密封剂25和/或机械突出部或干涉元件32的组合限制了冷却剂在周向方向上的任何流动,同时保持流动路径(f)沿着附图中所示出的方向。
43.图4图示了从三件式室沿以下两个方向前进的主流动路径(f):径向地向内朝向左侧/近端线圈45(由第一流动路径(f1)示出)以及轴向地向外朝向右侧/远端线圈50(由第二流动路径(f2)示出)。
44.第一流动路径(f1)被引导朝向线圈架55和左侧/近端线圈45,该第一流动路径在图5a至图5c中被更详细地示出。第二流动路径(f2)被轴向向外地引导朝向右侧/远端线圈50,该第二流动路径在图6a至图6c中被更详细地示出。
45.如图5a中所示,第一流动路径(f1)经由汇流排承载件30被径向向内地引导朝向左侧/近端线圈45和线圈架55。图5c图示了该结合部的放大视图,以示出第一流动路径(f1)如何在汇流排承载件30与线圈架55之间被引导朝向左侧/近端线圈45。如图5b中更详细地示出的,一旦第一流动路径(f1)到达该结合部,则第一流动路径(f1)然后在左侧/近端线圈45中周向地分布。
46.图6a至图6c示出了第二流动路径(f2),该第二流动路径沿着定子40上所限定的通道42被引导。通道42的轮廓在图6c中最佳地示出,该图图示了如具有半球形形状的通道42。本领域普通技术人员将理解的是,通道42的尺寸、形状、几何结构可以变化,以适应特定应用的性能要求。在一个实施方式中,通道42被冲压到定子叠片堆40中。然而,也可以使用其他成形技术。
47.在一个方面,在远端/右侧线圈50的区域中不需要流动限制改型、比如密封剂25和/或机械突出部或干涉元件32。换句话说,流动路径(f2)不受任何次级的或附加的密封剂或干涉元件的限制,并且自由地流动穿过通道42并然后径向向内地且周向地流动以到达远端/右侧线圈50。
48.尽管通道42被示为从定子40的径向外侧面径向地向内延伸,但本领域普通技术人
员应理解的是,通道42的位置可以被修改。可以设置有多个通道42、42'。出于说明的目的,第二通道42'在图4中以虚线示出,尽管该第二通道42'通过图4中所示出的特定横截面将会是不可见的。通道42在定子40的整个轴向范围内延伸,使得在汇流排承载件30与结合部之间限定有无阻碍路径,该结合部被限定在将远端/右侧线圈50保持的线圈架60与定子承载件35的轴向最末端面之间。图6b图示了与图5b类似的特征部,关于第二流动路径(f2)在周向上被引导至远端/右侧线圈50并且在远端/右侧线圈50之间喷射冷却剂。
49.本文中所公开的布置结构通常提供了改进构型,该改进构型用以向左侧/近端线圈45和远端/右侧线圈50提供冷却剂。向近端/左侧线圈45提供冷却剂通常提供更多的选择和灵活性,因为近端/左侧线圈靠近壳体15中的冷却剂源,然而向远端/右侧线圈50提供冷却剂却是更复杂的。本文中所公开的构型不会扩大或以其他方式修改电动马达10所需的整体占用面积或空间,这是关键的设计考虑因素。通过在定子40中设置通道42,本构型也不会干扰电动马达10的其他结构特征部中的任一者。流动路径(f1、f2)通过对定子承载件35的形状和汇流排承载件30的形状的修改、密封剂25的使用和通道42的组合来设置。
50.本文中还公开了一种向电动马达10提供冷却剂的方法。该方法通常包括比如经由阀16向壳体15供应冷却剂。该方法包括引导冷却剂穿过壳体15和o形环20进入到由壳体15、汇流排承载件30和定子承载件35限定的多件式室中。从多件式室,该方法包括将主流动路径(f)引导到两个方向中。使用密封剂25以及汇流排承载件30上的突出部32来限制主流动路径(f)。该方法包括将主流动路径(f1)引导到第一流动路径(f1)中,该第一流动路径被径向向内地引导朝向第一组线圈、即近端/左侧线圈45。该方法还包括将第二流动路径(f2)远离壳体15轴向地引导至定子的远端部分。第二流动路径(f2)经由限定在定子40上的通道42来限定。从该通道,第二流动路径(f2)被径向向内地引导朝向远端/右侧线圈50。
51.本文中所公开的实施方式提供了一种独立的构型或系统,该独立的构型或系统消除了最终用户考虑本文中所公开的各种子部件之间的接合部的需要。
52.因此,已经对本公开进行了详细地描述,本领域技术人员应当理解并且将明显的是,在不改变本文中所体现的发明构思和原理的情况下,可以进行多种物理变化,在本发明的详细的描述中仅举例说明了多种物理变化中的少数物理变化。
53.还应当理解的是,仅结合优选实施方式的一部分的多种实施方式是可能的,所述多种实施方式相对于那些部分不改变本文中所体现的发明构思和原理。
54.因此,本实施方式和可选构型在所有方面都被认为是示例性的和/或说明性的而非限制性的,实施方式的范围由所附权利要求表明而不是由前述描述表明,并且因此,该实施方式的落入所述权利要求的等同含义和等同范围内的所有替代实施方式和改变包含在实施方式的范围内。
55.附图标记说明
56.电动马达 10
57.壳体 15
58.阀 16
59.o形环 20
60.密封剂 25
61.室 26
62.汇流排承载件 30
63.通路 31
64.突出部 32
65.定子承载件 35
66.定子或定子叠片组 40
67.通道 42
68.近端/左侧线圈 45
69.远端/右侧线圈 50
70.线圈架 55、60
再多了解一些

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