具有液体冷却壳体的电机的制作方法
【专利说明】具有液体冷却壳体的电机
[0001]本申请要求2013年5月30日提交的、名称为“ELECTRIC MACHINE WITH LIQUIDCOOLED HOUSING (具有液体冷却壳体的电机)”的、系列号为13/905，787的美国专利申请以及 2013 年 5 月 30 日提交的、名称为“ELECTRIC MACHINE WITH LIQUID COOLED HOUSINGAND END CAP(具有液体冷却壳体和端盖的电机)”的、系列号为13/905，953的美国专利申请的优先权，这两篇文献的公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0002]本发明涉及电机，更具体地，本发明涉及具有壳体的电机，该壳体用来冷却电机。
【背景技术】
[0003]电机包括定子和转子，转子相对于定子旋转。电机可以操作为马达、发电机或马达/发电机，马达/发电机能够选择性地操作为马达或发电机。当操作为马达时，电流输入到电机中以产生机械扭矩。当操作为发电机时，机械扭矩输入到电机中以产生电流。
[0004]在某些应用中，电机需要使用冷却系统来在操作期间从电机去除热。在电机操作期间，通过定子绕组产生大部分的热。因此，通常期望通过直接从定子绕组去除热或者通过从定子铁芯去除热来冷却定子。从定子铁芯去除热的一种通用方法是将定子安装在通常称为“水套”的壳体中，其中壳体和定子铁芯直接接合，并且壳体包括多个液体冷却通道。诸如水的冷却剂循环通过壳体的通道，以从壳体去除热。因此，壳体从定子铁芯去除热，并由此从定子绕组去除热。
[0005]仍然期望在这种电机的壳体结构方面和壳体的制造成本节约方面进行改进。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种电机，其具有用于使冷却剂循环的壳体组件，该壳体组件能够以节约成本的方式制造和组装。
[0007]在一种形式中，本发明包括电机，该电机包括定子，该定子与转子可操作地联接，其中该定子包括定子铁芯和多个绕组，转子能够绕旋转轴线旋转。电机还包括壳体组件，该壳体组件包括第一端盖和第二端盖以及轴向延伸的内部壳体构件和外部壳体构件。定子铁芯设置在轴向延伸的内部壳体构件中并与轴向延伸的内部壳体构件热联接。轴向延伸的外部壳体构件围绕轴向延伸的内部壳体构件设置并且在轴向延伸的内部壳体构件和轴向延伸的外部壳体构件之间沿径向限定了空隙空间。多个肋从内部壳体构件和外部壳体构件中的一个壳体构件沿径向延伸到空隙空间中，每个肋具有远侧端部，该远侧端部接合内部壳体构件和外部壳体构件中的相对的壳体构件。内部壳体构件和外部壳体构件中的所述相对的壳体构件是管状套筒，该管状套筒具有面向空隙空间的大致平滑的壁状表面。多个肋在空隙空间中限定了多个轴向延伸的流体路径区段。第一端盖和第二端盖密封地封闭空隙空间的相对的轴向端部，壳体组件限定了入口和出口，其中液体冷却剂进入入口，沿着包括所述多个轴向延伸的流体路径区段的流体路径流动，并且通过出口排出。
[0008]在一些实施例中，所述多个肋从内部壳体构件沿径向向外延伸，大致平滑的壁状表面是沿径向面向内侧的圆柱形表面。
[0009]在其它实施例中，内部壳体构件和外部壳体构件以及第一端盖和第二端盖限定了用于液体冷却剂的螺线型路径，其中液体冷却剂在沿周向相邻的流体路径区段中沿相反的轴向方向流动，流体流动的轴向方向在相邻的区段之间、在靠近第一端盖和第二端盖的位置处反向。
[0010]在其它实施例中，延伸有多个肋的内部或外部壳体构件包括具有径向厚度的管状部分，并且其中所述多个肋中的至少一些限定了比管状部分的径向厚度大的周向延伸宽度。在这样的实施例中，第一端盖和第二端盖可以利用螺纹紧固件进行固定，所述螺纹紧固件延伸到孔中，所述孔位于周向宽度比管状部分的径向厚度大的肋中。
[0011]有利地，内部壳体构件和外部壳体构件各自具有轴向长度并且限定了沿着相应的壳体构件的整个轴向长度大致均匀的横截面，由此内部壳体构件和外部壳体构件均是可挤出的。
[0012]在其它实施例中，第一端盖限定了多个端部转向流体通道，这些端部转向流体通道沿周向围绕并靠近定子的第一轴向端部布置，其中端部转向流体通道使相邻的区段之间的流体连通，并且其中该电机还包括与第一端盖热联接的电子部件，该电子部件设置在多个端部转向流体通道的径向内侧并沿轴向靠近多个端部转向流体通道。在这样的实施例中，流体路径可以限定螺线型路径，其中第一端盖限定了螺线型路径的第一轴向极限，该第一轴向极限在第一轴向端部处沿轴向超过绕组的远侧极限，并且其中该电子部件至少部分地设置在第一轴向端部处的绕组的远侧极限和螺线型路径的第一轴向极限之间。
[0013]在另一个方面中，本发明包括电机，该电机包括定子，该定子与转子可操作地联接，其中该定子包括定子铁芯和多个绕组，转子能够绕旋转轴线旋转。电机还包括壳体组件，该壳体组件包括第一端盖和第二端盖以及轴向延伸的内部壳体构件和外部壳体构件。定子铁芯设置在轴向延伸的内部壳体构件中并与轴向延伸的内部壳体构件热联接，轴向延伸的外部壳体构件围绕轴向延伸的内部壳体构件设置并且在轴向延伸的内部壳体构件和轴向延伸的外部壳体构件之间沿径向限定了空隙空间。多个肋从内部壳体构件和外部壳体构件中的一个壳体构件沿径向延伸到空隙空间中，每个肋具有远侧端部，该远侧端部接合内部壳体构件和外部壳体构件中的相对的壳体构件。多个肋在空隙空间中限定了多个轴向延伸的流体路径区段。内部壳体构件和外部壳体构件各自限定了轴向长度并且限定了沿着相应的壳体构件的整个轴向长度大致均匀的横截面，由此内部壳体构件和外部壳体构件均是可挤出的。延伸有多个肋的一个壳体构件包括具有径向厚度的管状部分，并且其中所述多个肋中的至少一些限定了比管状部分的径向厚度大的周向延伸宽度。多个紧固件接合第一端盖和第二端盖，并且延伸到孔中，所述孔位于周向宽度比管状部分的径向厚度大的肋中，由此将第一端盖和第二端盖固定到所述一个壳体构件。第一端盖和第二端盖密封地封闭空隙空间的相对的轴向端部，并限定了入口和出口，其中液体冷却剂进入入口，沿着由内部壳体构件和外部壳体构件以及第一端盖和第二端盖限定的用于液体冷却剂的螺线型流体路径流动，并且通过出口排出。
[0014]本发明还可以提供一种电机，其中壳体使冷却剂循环，并且包括至少一个端盖，该端盖与电子部件热联接或者支撑轴承组件。
[0015]在另一个方面中，本发明包括电机，该电机包括定子，该定子与转子可操作地联接，其中该定子包括定子铁芯和多个定子绕组，转子能够绕旋转轴线旋转。至少一个轴向延伸的壳体构件与定子铁芯热联接，并且限定了多个轴向延伸的流体通道。端盖限定了将轴向延伸的流体通道相互连接的多个端部转向流体通道。端部转向流体通道沿周向围绕并靠近定子的第一轴向端部布置，由此轴向延伸的流体通道和端部转向通道限定了螺线型路径。与端盖热联接的电子部件设置在多个端部转向流体通道的径向内侧并沿轴向靠近多个端部转向流体通道。
[0016]在一些实施例中，端盖限定了螺线型路径的第一轴向极限，该第一轴向极限在第一轴向端部处沿轴向超过定子绕组的远侧极限。在这样的实施例中，电子部件可以至少部分地沿轴向设置在第一轴向端部处的定子绕组的远侧极限和螺线型路径的第一轴向极限之间。
[0017]一些实施例还可以包括第二端盖，该第二端盖设置在定子的与第一轴向端部相对的第二轴向端部处，其中第二端盖与轴向延伸的壳体构件接合，并且多个轴向延伸的流体通道限定了多个成对通道。对于每一组成对通道，第二端盖可以被构造成使其将流体流动从成对通道中的一个通道重新引导到另一个成对通道，并且其中第二端盖限定了螺线型路径的第二轴向极限，该第二轴向极限在第二轴向端部处靠近定子绕组的第二远侧极限。
[0018]在另一个方面中，本发明包括电机，该电机包括定子，该定子与转子可操作地联接，其中该定子包括定子铁芯和多个定子绕组，转子安装在轴