用于加热电池的电马达废热模式制造技术

一种电马达，包括：壳体、包括端部绕组的定子、经由转子轴承联接到壳体的转子、驱动马达流体泵和驱动马达电子器件。转子包括中空圆柱形本体、第一轴部分和第二轴部分、具有流体接收端和流体供给端以及多个流体出口的流体供给管，流体供给端延伸到中空圆柱形本体中。驱动马达电子器件给定子供电而不会引起转子旋转。驱动马达流体泵将流体经由流体供给管泵入中空圆柱形本体，将流体从多个流体端口泵出，并且泵送到定子端部绕组上，以从转子和定子收集热量。驱动马达流体泵然后使流体循环到用于加热电池的热交换器。

Electric motor waste heat mode for heating batteries

An electric motor includes a housing, a stator including an end winding, a rotor connected to the housing via a rotor bearing, a fluid pump for driving the motor and an electronic device for driving the motor. The rotor consists of a hollow cylindrical body, a first axis part and a second axis part, a fluid supply pipe with a fluid receiving end and a fluid supply end, and a plurality of fluid outlets. The fluid supply end extends to the hollow cylindrical body. The drive motor electronic device provides electronic power supply without causing the rotor to rotate. Driving motor fluid pump pumps fluid into hollow cylindrical body through fluid supply pipe, pumps fluid from multiple fluid ports, and pumps it to stator end windings to collect heat from rotor and stator. Drive the motor fluid pump and then circulate the fluid to the heat exchanger used to heat the battery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加热电池的电马达废热模式与相关申请的交叉引用本申请根据《美国法典》第35编第119(e)条要求对美国临时专利申请第62/346,741号的优先权，标题为“电马达冷却系统和转子放电保护”，于2016年6月7日提交，其全部内容通过引用被并入本文，并且出于所有目的而成为本申请的一部分。
本专利技术涉及电马达；并且更具体地涉及使用电马达以加热正在服务的电池。
技术介绍
相关技术的描述电马达可以产生相当大的热量，特别是通过车辆的牵引马达，其中尺寸和重量限制与高功率输出的需求相结合。电马达过热导致马达绕组绝缘迅速恶化。电马达温度每上升10摄氏度，绝缘寿命就减半。由过热引起的另一个问题是转子中的永磁体在过热时失去其磁性，导致效率损失。对于感应马达，其铜绕组的温度升高会降低感应马达的效率，每升高10摄氏度，铜电阻率就增加4％。因此，冷却内部马达组件(例如，转子)以及外部马达组件(例如，壳体、定子)很重要。电马达冷却系统必须在周围运行环境的大变化下高效运行，因为电马达可以经受大范围的环境温度、湿度级别和/或灰尘/污垢级别。已经采取了一定数量的不同方法来满足车辆的电马达的冷却需求。例如，美国专利第6/191,511号公开了使用闭环液体冷却回路，试图在马达内获得温度平衡，冷却回路使冷却剂(通常是诸如油的流体，例如自动变速器油或类似类型的油)通过定子和中空转子轴。在中空转子轴内是固定的注射管，注射管被固定到定子凸缘。流体通过注射管被泵送到转子轴的端部，其中流体在注射管的腔室和中空转子轴之间通过。然后在冷却定子结构并返回注射管之前，流体通过在定子的长度上和周围延伸的圆柱形冷却腔室。美国专利第6329731号公开了一种液体冷却的电马达，其中行星齿轮的主要元件之一驱动冷却回路的容积式泵。流体被泵送通过固定管，中空转子轴围绕固定管旋转。然后在通过被结合到马达和行星齿轮箱的散热器之前，流体在固定管和中空转子轴之间通过。美国专利第7156195号公开了一种电马达，其中流体被收集在减速齿轮壳体内，而不是马达壳体内，从而避免了马达磁铁的劣化和改变。来自贮存器的流体被泵送通过传动轴中的通道的端部，在那里流体流向马达。一些流体被喷射到减速齿轮上，而其余的流体被泵送到传动轴和减速齿轮轴和马达输出轴之间。这些先前的解决方案具有一些缺点。他们未能解决沿转子长度的不同热产生位置。与转子的端部或远端部分相比，倾向于在转子的中心部分产生更多的热量。现有技术的解决方案倾向于使用从转子的一个远端部分流到转子的另一个远端部分的流体来冷却，从而导致从一端到另一端并且终止于转子中心的热梯度。此外，现有技术的解决方案包括一定数量的相对复杂的部件，导致相对高的生产成本和相对高的故障率。电池供电的电动车辆的运行所具有的另一个问题是，供电电池在低温下不能有效工作。随着电动车辆的大量部署，许多电动汽车被用于冬季寒冷的环境和/或任何时候都寒冷的地方。为了保持电动车辆以合理的效率水平运行，电动车辆必须被停放在内部，或者使用外部供电的电池加热器来保持电池处于可接受的运行温度。当然，当加热的存储位置不可用或外部电源不可用时，该解决方案不起作用。
技术实现思路
根据本公开的第一实施例，电马达包括壳体、具有端部绕组的定子、经由转子轴承被联接到壳体的转子、驱动马达流体泵以及驱动马达电子器件。转子包括中空圆柱形本体、第一轴部分、第二轴部分、流体供给管、以及多个流体出口。中空圆柱形本体包括内壁、外壁、第一远端和第二远端。第一轴部分联接到中空圆柱形本体的第一远端。第二轴部分联接到中空圆柱形本体的第二远端。流体供给管具有流体接收端和流体供给端，流体供给端延伸到中空圆柱形本体中。在废热模式中，驱动马达电子器件给定子供电而不会引起转子旋转。此外，在废热模式中，驱动马达流体泵至少部分利用流体来填充中空圆柱形本体，以迫使流体从中空圆柱形本体经由流体出口喷射在定子端部绕组上并且收集来自定子端部绕组的热量。更进一步，驱动马达流体泵使流体循环到用于加热电池的热交换器。利用本公开的电马达，流体被定子的端部绕组加热，而转子是固定的并且所捕获的热量用于加热电池。因此，不需要单独的电池加热结构，这降低了由电马达和电池服务的机器的复杂性和费用。电马达可能包括一定数量的附加特征和结构。这些特征和结构可以被包括在各种组合中，各种组合包括这些特征和结构中的一些、所有这些特征和结构或者这些特征和结构中的一个。电马达还可以包括流体循环管道，流体循环管道具有联接在驱动马达流体泵输出端和第二轴部分的流体接收端之间的输出部分以及联接在壳体上的流体收集点和驱动马达流体泵输入端之间的输入部分。电马达还可以包括被配置为冷却流体的散热器和/或被联接在驱动马达流体泵和散热器之间的热交换器。流体供给管的流体供给端可以包括多个流体喷射口，流体喷射口被配置成将流体喷射到电马达的中空圆柱形本体的内壁上。电马达可以包括油分配环，该油分配环被联接到转子并且被配置成使流体从多个流体出口中偏转到定子端部绕组。电马达可以包括驱动马达流体泵，驱动马达流体泵具有驱动马达流体泵出口和驱动马达流体泵入口。电马达还可以包括流体循环管道，流体循环管道具有联接在驱动马达流体泵出口和第二轴部分的流体接收端之间的输出部分，联接在壳体上的流体收集点和驱动马达流体泵入口和驱动马达流体泵电子器件之间的输入部分。电马达还可以包括联接在驱动马达流体泵和散热器之间的热交换器。根据本公开的第二实施例，一种用于操作电马达的方法包括给电马达的定子供电以加热定子的端部绕组，而不会使电马达的转子旋转。该方法还包括将流体经由流体供给管泵送到转子的中空圆柱形本体中、经由多个流体出口从转子的中空圆柱形本体中泵出、以及泵送到定子的端部绕组，以从至少定子的端部绕组中收集热量以产生加热的流体。该方法然后包括将加热的流体泵送到用于加热电池的热交换器。该方法用于通过定子端部绕组来加热流体以及使用被加热的流体来加热电池。通过这种方法的流体流动，单次操作支持电池加热。因此，不需要单独的电池加热方法。操作电马达的方法可能包括一定数量的附加的操作和/或特征。这些操作和/或特征可以被包括在各种组合中，这些组合包括这些操作和/或特征中的一些、所有这些操作和/或特征、或者这些操作和/或特征中的一个。该方法还可包括将流体泵送到中空圆柱形本体中，并将流体从流体供给管喷射到转子的中空圆柱形本体的内壁上。从流体供给管喷射流体可以包括将流体喷射到中空圆柱形本体的内壁的中心部分上。该方法还可以包括在热交换器和电池之间循环冷却剂，其中冷却剂被热交换器中的被加热的流体加热。附图说明图1示出了电池供电的电动车辆的基本组件。图2示出了根据公开的实施例构造和操作的驱动马达冷却系统和电池加热系统的组件。图3示出了根据所公开实施例的驱动马达的组件和驱动马达冷却系统的组件的一部分。图4示出了根据所公开实施例的驱动马达的组件和驱动马达冷却系统的组件的一部分，特别示出了流体流动的方式。图5A和5B示出了根据代表性实施例的转子，详细描述了转子的中空中心部分内的流体出口的构造。图6A、6B、6C和6D示出了根据本公开的一个或多个实施例的驱动马达的操作。图7是示出根据所公开的实施例的电马达冷却和电池加热操作的流程图。具体实施方式图1示出了电池供电的电动车辆(电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电马达，包括：壳体；定子，其包括端部绕组；以及转子，其经由转子轴承联接到所述壳体，所述转子包括：‑中空圆柱形本体，其具有内壁、外壁、第一远端和第二远端；‑第一轴部分，其联接到所述中空圆柱形本体的所述第一远端；‑第二轴部分，其联接到所述中空圆柱形本体的所述第二远端；‑流体供给管，其具有流体接收端和流体供给端，所述流体供给端延伸到所述中空圆柱形本体中；以及‑多个流体出口；驱动马达流体泵，用于将流体泵入到所述流体供给管的所述流体接收端中；以及驱动马达电子器件，其中在废热模式中：‑所述驱动马达电子器件给所述定子供电而不会引起所述转子的旋转；‑所述驱动马达流体泵用所述流体至少部分地填充所述中空圆柱形本体，以迫使来自所述中空圆柱形本体的所述流体从所述定子端部绕组收集热量；并且‑所述驱动马达流体泵使所述流体循环到用于加热电池的热交换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 US 62/346,7411.一种电马达，包括：壳体；定子，其包括端部绕组；以及转子，其经由转子轴承联接到所述壳体，所述转子包括：-中空圆柱形本体，其具有内壁、外壁、第一远端和第二远端；-第一轴部分，其联接到所述中空圆柱形本体的所述第一远端；-第二轴部分，其联接到所述中空圆柱形本体的所述第二远端；-流体供给管，其具有流体接收端和流体供给端，所述流体供给端延伸到所述中空圆柱形本体中；以及-多个流体出口；驱动马达流体泵，用于将流体泵入到所述流体供给管的所述流体接收端中；以及驱动马达电子器件，其中在废热模式中：-所述驱动马达电子器件给所述定子供电而不会引起所述转子的旋转；-所述驱动马达流体泵用所述流体至少部分地填充所述中空圆柱形本体，以迫使来自所述中空圆柱形本体的所述流体从所述定子端部绕组收集热量；并且-所述驱动马达流体泵使所述流体循环到用于加热电池的热交换器。2.根据权利要求1所述的电马达，其中所述第二轴部分包括形成于所述第二轴部分中的所述流体供给管。3.根据权利要求1所述的电马达，还包括流体循环管道，所述流体循环管道具有：输出部分，其联接在所述驱动马达流体泵输出端和所述第二轴部分的所述流体接收端之间；以及输入部分，其联接在所述壳体上的流体收集点和所述驱动马达流体泵输入端之间。4.根据权利要求1所述的电马达，还包括散热器，所述散热器被配置为冷却所述流体。5.根据权利要求4所述的电马达，还包括联接在所述驱动马达流体泵和所述散热器之间的热交换器。6.根据权利要求1所述的电马达，其中所述流体供给管的所述流体供给端包括多个流体喷射口，所述流体喷射口被配置成将流体喷射到所述中空圆柱形本体的所述内壁上。7.根据权利要求1所述的电马达，还包括油分配环，所述油分配环被联接到所述转子并且被配置成使流体从所述多个流体出口中偏转到所述定子端部绕组。8.一种电马达，包括：壳体；定子，其包括端部绕组；以及转子，其经由转子轴承联接到所述壳体，所述转子包括：-中空圆柱形本体、第一轴部分和第二轴部分；-流体供给管，其具有流体接收端和流体供给端，所述流体供给端延伸到所述中空圆柱形本体中；以及-多个流体出口，其在所述中空圆柱形本体的内部和所述中空圆柱形本体的外部之间形成对应的通道；驱动马达流体泵，用于将流体泵入到所述流体供给管的所述流体接收端中；以及驱动马达电子器...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·格雷夫斯，杨博智，T·V·马丁斯，E·斯温特，E·贝勒马尔，L·费多瑟耶夫，B·德拉尔，L·E·奥尔森，A·海恩，
申请(专利权)人：特斯拉公司，
类型：发明
国别省市：美国,US