[發明專利]具有液體冷卻式齒的電機定子

在審

• 申請號: 201680007570.0
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN107210653A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 沃利·E·里佩爾;埃里克·里佩爾
• 申請（專利權）人: 普里派爾技術有限公司
• 主分類號: H02K9/19
• 分類號: H02K9/19
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王艷江,董敏

技術領域

根據本發明實施方式的一個或更多個方面涉及電機，并且更特別地涉及用于使電機定子冷卻的系統。

背景技術

持續功率質量比(比功率)是電動馬達——尤其是用于為電動車輛和混合動力車輛供電的電動馬達——的重要度量。隨著這個參數的增大，馬達的質量能夠在保持給定的性能水平的同時減小。這提供了直接和間接的經濟利益。由于功率等于扭矩乘以轉速(rpm)，高比功率則可以通過高軸轉速和每單位質量的高扭矩(高比扭矩)的組合來實現。由于電頻率和磁芯頻率可以與軸轉速成比例、并且由于磁損耗可以大約隨著這些頻率的平方而增加，則芯損耗可以隨著速度增大而快速地增加。同樣地，由于繞組損耗可以大約與扭矩的平方成比例，則這種損耗分量可能隨著扭矩增大而快速地增加。因此，高比功率機器的操作可以通過針對芯和繞組兩者的有效散熱來促進。

繞組溫度可能超過芯溫度，并且升高的繞組溫度可以導致繞組損耗增加。因此，可以定義一種度量，該度量包括繞組熱點溫度以及定子內的總損耗。這個度量為定子熱阻，其定義為定子繞組的最熱部分與冷卻介質(例如，引入冷卻劑)之間的溫度差除以總的定子散熱量。隨著定子熱阻降低，整個機器的持續功率容量可能增大并且因此持續額定功率可能增大。因此，低的定子熱阻可能有助于實現高比功率。

在現有技術的液體冷卻式定子中，活動的(active)芯可以容納在液體冷卻式殼體內，并且繞組可以經由槽襯里和電工漆與芯電絕緣。繞組內產生的熱可能受限地流過一系列元件比如電工漆和槽襯里，其中，每個元件在到達流動在殼體內的冷卻劑之前均增加熱阻。電工漆和槽襯里兩者均可以提供明顯的熱阻。熱由芯齒接收，并且熱徑向地流過背鐵并一直流到殼體上。

對于大直徑機器而言，齒的熱阻及背鐵的熱阻兩者均可能是顯著的。芯與殼體之間的接觸面可以呈現又一個電阻元件，如殼體自身的材料可以呈現的。額外的電阻元件與從殼體的內表面到冷卻劑的熱傳遞相關。這些熱阻元件的組合可能限制馬達的性能。定子的溫度、特別是定子齒稍的溫度也可能影響轉子，其中，轉子可以通過傳導、對流和輻射熱傳遞與定子進行熱交換。

因而，存在對于改進的用于冷卻電動馬達的定子的系統的需要。

發明內容

根據本發明的實施方式提供了一種具有軸線的電機定子，該電機定子包括具有多個層的定子芯，層中的每一層具有背鐵部分和多個齒，多個層中的第一層的多個齒中的齒具有形成流體槽道的第一部分的第一孔口。

在一個實施方式中，與第一層相鄰的層具有與第一孔口疊置的孔口。

在一個實施方式中，該流體槽道的第一部分在齒內徑向地延伸。

在一個實施方式中，該流體槽道的第一部分在軸向方向上的尺寸等于多個層中的一層的厚度。

在一個實施方式中，該流體槽道的第一部分具有沿相對于軸線具有徑向分量的方向的第一部段和沿相對于軸線具有方位角分量的方向的第二部段。

在一個實施方式中，定子芯具有總體積，并且定子芯具有包括流體槽道及具有總流體接觸面積的多個流體槽道，并且總體積除以總流體接觸面積小于一英寸。

在一個實施方式中，第一層具有第二孔口，第二孔口具有第一孔口的鏡像形狀。

在一個實施方式中，多個層中的第二層的形狀與多個層中的第一層的形狀相同。

在一個實施方式中，層中的每一層的背鐵部分具有多個第二孔口，并且第二孔口疊置在相鄰的層上以形成多個大致軸向的流體通道。

在一個實施方式中，第一孔口與第二孔口中的一個第二孔口疊置。

在一個實施方式中，定子包括導流器，該導流器構造成將流體流導引到多個大致軸向的流體通道的部分組中，或者構造成從多個大致軸向的流體通道的部分組接納流體流。

在一個實施方式中，導流器是位于定子芯的一個端部處的層。

在一個實施方式中，流體槽道包括：第一軸向部段，該第一軸向部段穿過多個層中的第一部分組的背鐵部分；第一方位角部段，該第一方位角部段位于第一層的背鐵部分中；第一徑向部段，該第一徑向部段是流體槽道的第一部分；第二軸向部段，該第二軸向部段延伸穿過多個層中的第二部分組中的每一層的相應的齒；第二徑向部段，該第二徑向部段位于多個層中的第二層的齒內；第二方位角部段，該第二方位角部段位于第二層的背鐵部分中；以及第三軸向部段，該第三軸向部段穿過多個層中的第三部分組的背鐵部分。

在一個實施方式中，多個層是多個疊片。

在一個實施方式中，多個層是邊緣卷繞式條帶的多個匝。