具有轴向端部冷却的液体冷却的旋转电机制造技术

本发明专利技术涉及液体冷却的电机，其包括夹套，该夹套限定了与定子传导热连通的热传递表面并且具有部分地封闭内部体积的轴向端部部分。热源与夹套的轴向端部部分的壁传导热连通。流体通道在夹套的相对的轴向端部之间横过热传递表面，并且与流体通道流体连通的流体通路由夹套的轴向端部部分壁限定。穿过电机的液体冷却剂的流动路径在电机的冷却剂入口和出口之间由流体通道和流体通路限定，从而能够在热源和流体通路之间传递的热的至少一部分能够沿着流动路径以对流的方式在夹套的轴向端部部分的壁和液体冷却剂之间传递。另外，本发明专利技术涉及一种液体冷却旋转电机的方法。

【技术实现步骤摘要】
具有轴向端部冷却的液体冷却的旋转电机相关申请的优先权声明本申请要求以下专利申请的优先权:2013年3月4日提交的名称为“LIQUID-COOLED ROTARY ELECTRIC MACHINE HAVING COOLING JACKET WITHB1-DIRECT1NAL FLOW (具有带双向流动的冷却夹套的液体冷却的旋转电机)”的系列号为N0.13/784，227的美国专利申请；2013年3月4日提交的名称为“Liquid-Cooled RotaryElectric Machine Having Fluid Channel WITH AUXILIARY COOLANT GROOVE (具有带辅助冷却剂凹槽的流体通道的液体冷却的旋转电机)”的系列号为N0.13/784，390的美国专利申请；2013年3月4日提交的名称为“Liquid-Cooled Rotary Electric MachineHaving Axial End Cooling (具有轴向端部冷却的液体冷却的旋转电机)”的系列号为N0.13/784, 789的美国专利申请；以及2013年3月4日提交的名称为“Liquid-CooledRotary Electric Machine Having Heat Source-Surrounding FLUID Passage (具有热源围绕的流体通路的液体冷却的旋转电机)”的系列号为N0.13/784，799的美国专利申请。
本专利技术涉及旋转电机，例如发电机、交流发电机和马达，其能够沿单个或相反的方向绕一轴线旋转，具体地，本专利技术涉及液体冷却类型的这种旋转电机。
技术介绍
旋转电机越来越多地在较高的内部温度下操作，并且越来越需要为这样的电机提供改进的冷却，以提高它们的性能和可靠性。虽然空冷旋转电机是常用的，但是这些电机的某些操作环境并不能使得它们自身进行良好的空冷。这样的环境可能例如绕电机提供较小的空间以进行空气循环或交换，将电机定位成紧邻加热的部件，这将使被引导到电机的冷却空气不利地加热，或者周围空气可能包括污染物(例如粉尘、谷壳)，它们可能堵塞电机的冷却空气通路，堵塞穿过该通路的空气流，并且抑制了充分冷却。已知的是，通过将旋转电机包含在专门用来冷却该电机(或者具有待液体冷却的其它部件)的冷却回路中，来液体冷却旋转电机。通常，这样的回路包括泵和热交换器，该泵用于引导冷却剂流穿过该回路，该热交换器用于从冷却剂移除热，该冷却剂可以例如是水、油或二醇溶液。冷却剂在压力下供应到电机的冷却剂入口中，循环穿过电机，且经由对流热传递吸收热，并且通过冷却剂出口从电机排出，电机冷却剂入口和出口提供了电机连接到冷却回路的位置。这样的冷却回路是众所周知的，不在本专利技术的范围内，并且在本文中不再进一步描述。使旋转电机的尺寸最小化，同时使电机的排热最大化，对于其可靠性和能够长期操作而言是非常关键的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供用于改进旋转电机和这样的电机中发现的额外热源的液体冷却的结构和方法。本专利技术提供一种液体冷却的旋转电机，其包括:冷却剂入口和冷却剂出口 ；定子，其具有中心轴线；转子，其被定子围绕并且相对于定子绕中心轴线旋转；以及夹套，其限定了与定子传导热连通的热传递表面。该夹套具有相对的轴向端部、内部体积和轴向端部部分，定子和转子定位在该内部体积中，该轴向端部部分具有壁。内部体积被夹套轴向端部部分部分地封闭。该电机具有在夹套的轴向端部之间横过夹套的热传递表面的流体通道以及由夹套的轴向端部部分的壁限定的流体通路。流体通路与流体通道流体连通。在冷却剂入口和冷却剂出口之间由流体通道和流体通路限定了穿过电机的液体冷却剂的流动路径。该电机还包括热源，该热源与夹套的轴向端部部分的壁传导热连通。因此，能够在热源和流体通路之间传递的热的至少一部分能够沿着流动路径在夹套的轴向端部部分的壁和液体冷却剂之间以对流的方式进行传递。本专利技术的另一个方面在于，流体通路具有第一开口和第二开口，穿过电机的液体冷却剂的流动路径在第一开口和第二开口之间延伸，流体通道和流体通路经由第一开口和第二开口中的一者而彼此流体地连接。此外，本专利技术的一个方面在于，第一开口和第二开口中的另一者流体地连接到冷却剂入口和冷却剂出口中的一者。此外，本专利技术的一个方面在于，夹套的轴向端部部分的壁限定了与流体通路隔绝的端口，流体通道流体地连接到该端口，并且冷却剂入口和冷却剂出口中的另一者流体地连接到该端口。[0011 ] 此外，本专利技术的一个方面在于，第一开口和第二开口沿着流动路径定位在流体通路的相对的端部处。此外，本专利技术的一个方面在于，流动路径可以在第一开口和第二开口之间为大致螺旋形的。此外，本专利技术的一个方面在于，流动路径可以在第一开口和第二开口之间为大致环形的。本专利技术的另一个方面在于，热源相对于中心轴线定位成与夹套的轴向端部部分的壁沿轴向相邻。本专利技术的另一个方面在于，热源相对于中心轴线定位成与夹套的轴向端部部分的壁沿径向相邻。本专利技术的另一个方面在于，夹套的轴向端部部分在夹套的一个轴向端部处完全封闭该内部体积。本专利技术的另一个方面在于，流体通路和热源沿轴向不交叠。本专利技术的另一个方面在于，电机包括电力电子器件，热源包括电力电子器件。此外，本专利技术的一个方面在于，该电机包括覆盖物，该覆盖物设置在夹套的轴向端部部分上且限定了流体通路，电力电子器件设置在覆盖物和夹套的轴向端部部分的壁之间。本专利技术的另一个方面在于，该电机包括由夹套的轴向端部部分支撑的轴承，转子通过轴承支撑在夹套的内部体积中，并且热源包括轴承。本专利技术的另一个方面在于，热源沿轴向定位在转子和流体通路之间。本专利技术的另一个方面在于，相对于中心轴线，流体通路的一部分在热源的外侧沿径向延伸。本专利技术的另一个方面在于，该电机包括可分离的覆盖物，该覆盖物限定了流体通路并且其中该流体通路沿着与中心轴线平行的方向定位在转子和覆盖物之间。此外，本专利技术的一个方面在于，热源沿轴向设置在覆盖物和夹套的轴向端部部分的壁之间。本专利技术的另一个方面在于，热源沿轴向设置在转子和夹套的轴向端部部分之间。本专利技术还提供一种液体冷却旋转电机的方法。该方法包括以下步骤:沿着流体通道和流体通路传送液体冷却剂，该流体通道横过夹套的热传递表面，该热传递表面与围绕转子的定子传导热连通，该流体通路以串联的方式流体地连接到流体通道并且由夹套的轴向端部部分限定，该轴向端部部分部分地封闭一内部体积，定子和转子定位在该内部体积中；以及沿着由流体通道限定的流动路径以及在电机的冷却剂入口和冷却剂出口之间延伸的流体通路，将来自定子的热通过热传递表面以对流的方式传递到液体冷却剂，并且将来自热源的热以对流的方式传递到液体冷却剂，该热源与夹套的轴向端部部分的壁传导热连通。【附图说明】结合附图，参考以下实施例的说明，示例性实施例的上述方面将会变得更加明显并且将得到更好的理解，其中:图1为根据本专利技术的旋转电机的第一实施例的前透视图；图2为第一实施例旋转电机的后透视图；图3为第一实施例旋转电机的前透视图，其壳体套筒被移除；图4为第一实施例旋转电机的后透视图，其壳体套筒被移除；图5为第一实施例旋转电机的后透视图，其壳体套筒和后覆盖物被移除；图6为第一实施例旋转电机的局部俯视透视图，其壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体冷却的旋转电机（40、140、240、340、440），其包括：冷却剂入口（54、154、254、454）和冷却剂出口（56、456）；定子（44、444），该定子具有中心轴线（64）；转子（42），该转子被定子（44、444）围绕，并且相对于定子（44、444）绕中心轴线（64）旋转；夹套（70、170、270、470），该夹套限定了与定子（44、444）传导热连通的热传递表面（74、474），该夹套（70、170、270、470）具有相对的轴向端部、内部体积和轴向端部部分（100、200、300、500），定子（44、444）和转子（42）定位在该内部体积中，该轴向端部部分具有壁（104、204、304、504），该内部体积由夹套的轴向端部部分（100、200、300、500）部分地封闭；流体通道（78、478），该流体通道在夹套的轴向端部之间横过夹套热传递表面（74、474）；流体通路（106、206、306、506），该流体通路由夹套的轴向端部部分的壁（104、204、304、504）限定，并且与流体通道（78、478）流体连通，在冷却剂入口（54、154、254、454）和冷却剂出口（56、456）之间由流体通道（78、478）和流体通路（106、206、306、506）限定了穿过电机（40、140、240、340、440）的液体冷却剂的流动路径（80、180、280、480）；以及热源（118、218、318、418、518），该热源与夹套的轴向端部部分的壁（104、204、304、504）传导热连通，从而能够在热源（118、218、318、418、518）和流体通路（106、206、306、506）之间传递的热的至少一部分能够沿着流动路径（80、180、280、480）在夹套的轴向端部部分的壁（104、204、304、504）和液体冷却剂之间以对流的方式进行传递。...

【技术特征摘要】
2013.03.04 US 13/784,227;2013.03.04 US 13/784,799;1.一种液体冷却的旋转电机(40、140、240、340、440)，其包括: 冷却剂入口(54、154、254、454)和冷却剂出口 (56,456)； 定子(44、444),该定子具有中心轴线(64)； 转子(42)，该转子被定子(44、444)围绕，并且相对于定子(44、444)绕中心轴线(64)旋转； 夹套(70、170、270、470)，该夹套限定了与定子(44、444)传导热连通的热传递表面(74、474)，该夹套(70、170、270、470)具有相对的轴向端部、内部体积和轴向端部部分(100、200、300、500)，定子(44、444)和转子(42)定位在该内部体积中，该轴向端部部分具有壁(104、204、304、504)，该内部体积由夹套的轴向端部部分(100、200、300、500)部分地封闭； 流体通道(78、478)，该流体通道在夹套的轴向端部之间横过夹套热传递表面(74、474)； 流体通路(106、206、306、506 )，该流体通路由夹套的轴向端部部分的壁(104、204、304,504)限定，并且与流体通道(78、478)流体连通，在冷却剂入口(54、154、254、454)和冷却剂出口(56、456)之间由流体通道(78、478)和流体通路(106、206、306、506)限定了穿过电机(40、140、240、340、440)的液体冷却剂的流动路径(80、180、280、480);以及 热源(118、218、318、418、518)，该热源与夹套的轴向端部部分的壁(104、204、304、504)传导热连通，从 而能够在热源(118、218、318、418、518)和流体通路(106、206、306、506)之间传递的热的至少一部分能够沿着流动路径(80、180、280、480)在夹套的轴向端部部分的壁(104、204、304、504)和液体冷却剂之间以对流的方式进行传递。2.根据权利要求1所述的电机(40、140、240、340、440)，其中流体通路(106、206、306、506)具有第一开口和第二开口(108、110 ;208、210 ;308、310 ;508、510)，穿过电机(40、140、240,340,440)的液体冷却剂的流动路径(80、180、280、480)在第一开口和第二开口之间延伸，流体通道(78、478)和流体通路(106、206、306、506)经由第一开口和第二开口( 108、110 ;208、210 ;308、310 ;508、510)中的一者而彼此流体地连接。3.根据权利要求2所述的电机(40、140、240、340、440)，其中第一开口和第二开口(108,110 ;208、210 ;308、310 ;508、510)中的另一者流体地连接到冷却剂入口(54、154、254,454)和冷却剂出口 (56,456)中的一者。4.根据权利要求3所述的电机(40、140、240、340>440),其中夹套的轴向端部部分的壁(104、204、304、504)限定了与流体通路(106、206、306、506)隔绝的端口( 112、512)，流体通道(78、478)流体地连接到该端口，并且冷却剂入口(54、154、254、454)和冷却剂出口(56、456 )中的另一者流体地连接到该端口( 112、512 )。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电机(40、140、240、340、440)，其中第一开口和第二开口(108、110 ;208、210 ;308、310 ;508、510)沿着流动路径(80、180、280、480)定位在流体通路(106、206、306、506 )的相对的端部处。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电机(140)，其中流动路径(180)在第一开口和第二开口( 208、210)之间为大致螺旋形的。7.根据权利要求2至5中任一项所述的电机(40、440)，其中流动路径(80、480)在第一开口和第二开口(108、110 ;508、510)之间为大致环形的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机(40、140、240、340、440)，其中热源(118、218、318、418、518)相对于中心轴线(64)定位成与夹套的轴向端部部分的壁(104、204、304、504)沿轴向相邻。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电机(40、...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·钱伯林，
申请(专利权)人：瑞美技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US