[發明專利]用于具有直接液體冷卻定子的永磁電機的方法和設備

有效

• 申請號: 201010170006.5
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101877505A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: D·D·黨;E·哈奇;R·布利森巴赫;K·樂;J·伯德
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02K1/20
• 分類號: H02K1/20;H02K21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰;楊炯

技術領域

本發明總體上涉及例如為電動機的磁裝置，更具體地涉及用于內部永磁電機的冷卻方法。

背景技術

永磁(PM)電機由于其令人期待的特性(即良好的扭矩密度、良好的總體效率、良好的恒定功率范圍等)而適用于燃料電池和混合動力電動車輛的運行。不同于其他電機，例如感應、交換或同步磁阻電機中轉子場是通過由源供應的定子電流產生，永磁電機中的轉子場歸因于其結構而得到。因此，永磁電機相比其他這些電機具有更高的效率。

不過，對這種PM電機的冷卻是一個棘手的難題，特別是對于在繞組的端匝處(定子堆疊的相對端部處)以及定子主體自身內產生熱量的冷卻。當前使用的流體冷卻方法包括使一些形式的冷卻流體(例如水乙二醇，WEG)在冷卻組件和殼體內流動，然而該殼體既大又低效，并且需要復雜的夾持(fixturing)來與定子自身相互配合工作。

發明內容

因此，希望能夠提供用于PM電機的改進、緊湊的冷卻系統。從后續的詳細說明和所附權利要求并結合附圖以及前述技術領域和背景技術，本發明的其他期望特征和特性將變得明顯。

本發明還提供了以下方案：

方案1.一種永磁電機，包括：

具有第一端部和第二端部的定子主體，所述定子主體還具有在其中形成的多個大致徑向的縫槽以便接收一組繞組，所述繞組具有在所述第一端部的第一組端匝和在所述第二端部的第二組端匝；

所述定子主體具有多個通道，所述多個通道鄰近于所述縫槽并且從所述定子主體的第一端部延伸到所述定子主體的第二端部，所述通道構造成允許冷卻流體從其中流過。

方案2.如方案1所述的永磁電機，其特征在于，進一步包括多個噴嘴，所述多個噴嘴與所述多個通道流體連通并且構造成向所述第一和第二組端匝上噴灑所述冷卻流體。

方案3.如方案2所述的永磁電機，其特征在于，進一步包括：

第一端環，所述第一端環具有在其中提供的并構造成容納第一組噴嘴的第一組環形腔，所述第一端環附接到所述定子主體的第一端部使得所述通道與所述第一組環形腔流體連通；

第二端環，所述第二端環具有在其中提供的并構造成容納第二組噴嘴的第二組環形腔，所述第二端環附接到所述定子主體的第二端部使得所述通道與所述第二組環形腔流體連通；和

聯接到所述第一組環形腔中的一個的入口和聯接到所述第一或第二組環形腔中的一個的出口，其中，所述冷卻流體構造成從所述入口流動穿過所述通道到達所述出口。

方案4.如方案3所述的永磁電機，其特征在于，所述通道、所述第一組環形腔和所述第二組環形腔構造成使得所述冷卻流體可以圓柱迂回圖案從所述入口流動到所述出口。

方案5.如方案4所述的永磁電機，其特征在于，所述第一組腔包括容納所述第一組噴嘴中大約4到8個的腔，并且所述第二組腔包括容納所述第二組噴嘴中大約4到8個的腔。

方案6.如方案4所述的永磁電機，其特征在于，所述第一和第二組噴嘴中的每一個均包括圓周地隔開且徑向面向內的噴嘴。

方案7.如方案4所述的永磁電機，其特征在于，所述第一和第二組腔中的每一個均為大致弓形。

方案8.如方案1所述的永磁電機，其特征在于，所述通道是縱向且平行于所述定子的軸線的。

方案9.如方案8所述的永磁電機，其特征在于，所述定子主體包括10個到20個之間的通道。

方案10.如方案1所述的永磁電機，其特征在于，所述通道延伸到所述定子主體的外圓周以形成多個縱向散熱片。

方案11.一種用于冷卻永磁電機的方法，包括：

提供定子主體，所述定子主體具有鄰近于多個繞組縫槽并且從所述定子主體的第一端部延伸到所述定子主體的第二端部的多個通道；

提供在所述繞組縫槽內的多個繞組，所述繞組具有第一組端匝和第二組端匝；以及

在所述永磁電機工作期間使冷卻流體流動穿過所述通道。

方案12.如方案11所述的方法，其特征在于，進一步包括提供與所述多個通道流體連通并且向所述第一和第二組端匝上噴灑所述冷卻流體的多個噴嘴。

方案13.如方案12所述的方法，其特征在于，進一步包括：

將第一端環附接到所述定子主體的第一端部，所述第一端環具有在其中提供的并構造成容納第一組噴嘴的第一組環形腔；

將第二端環附接到所述定子主體的第二端部，所述第二端環具有在其中提供的并構造成容納第二組噴嘴的第二組環形腔。

方案14.如方案13所述的方法，其特征在于，所述通道、所述第一組環形腔和所述第二組環形腔構造成使得所述冷卻流體以圓柱迂回圖案從所述入口流動到所述出口。