轴向磁通电机定子的直接接触冷却制造技术

用于轴向磁通电机的定子组件包括被构造成使得传热液体循环的热交换器夹套。定子也包括多个定子芯，每个定子芯均具有导电绕组、被设置在导电电线绕组的至少一部分之上的电绝缘材料以及模制软磁复合（SMC）材料。热交换器夹套被周向地设置成围绕定子的外周的至少一部分。每个定子芯限定被构造成接触热交换器夹套的外周表面，并且外周表面的至少一部分被模制软磁复合（SMC）材料限定。也提供制造模制软磁复合（SMC）材料定子芯的方法。磁复合（SMC）材料定子芯的方法。磁复合（SMC）材料定子芯的方法。

【技术实现步骤摘要】
轴向磁通电机定子的直接接触冷却


[0001]本公开大体涉及用于轴向磁通电机的定子，并且更具体地涉及具有被设计成增强与相邻热交换器部件的传热的磁芯部件的定子。

技术介绍

[0002]该部分提供与本公开有关的不必定是现有技术的背景信息。
[0003]电动机通过产生转矩将电能转换成机械功。包括混合动力车辆的电动车辆使用电动机（诸如感应电机和永磁体电机）来推进车辆，并且在用作发电机时捕获制动能量。大体而言，电动机包括在操作期间旋转的转子以及静止的定子。转子可以包含多个永磁体并且相对于固定的定子旋转。转子被连接到也随转子旋转的转子轴。包括永磁体的转子与定子隔开预定气隙。
[0004]定子包括呈电线绕组形式的导体。当电能被施加通过导电电线绕组时，生成磁场。当电能或电功率被馈送到定子的导电电线绕组时，通过产生作用于转子中的永磁体上的转矩的磁通量，功率能够在气隙上（在定子和转子之间）传递。以此方式，机械动力能够被传递到旋转转子轴或从旋转转子轴被提取。在电动车辆中，转子因此经由旋转轴通过齿轮组将转矩传输到车辆的驱动轮。
[0005]两种常见类型的电动机包括径向磁通或者轴向磁通型电机。在径向磁通电机中，转子和定子通常处于同心或嵌套构造，使得当定子被充能时，其产生从定子径向延伸到转子的磁通量。因此，在定子中的导电绕组通常被布置成垂直于旋转轴线，使得生成从旋转轴线（沿着转子轴）在径向方向上取向的磁场。在轴向磁通电机中，通过定子中的导电电线绕组来生成平行于旋转轴线的磁场，使得磁通量平行于旋转轴线（平行于转子轴）延伸。在某些应用中，需要轴向磁通电机，因为相比于径向磁通电机，轴向磁通电机相对轻质、产生增加的功率并且具有紧凑尺寸。
[0006]电动机的操作会因转子和定子中的电阻、铁损和机械摩擦而产热。定子和转子通常被冷却以避免过热，过热会导致磁体退磁和/或对定子、转子和其他电机部件的热损伤。对于径向磁通电机，外部液体冷却夹套被用于从电机耗散热。然而，对于轴向磁通电机，尤其是具有被设置在两个外部转子之间的定子的轴向磁通电机，外部液体冷却夹套在不损失轴向磁通电机的紧凑的形状因子的情况下在散热方面效率不高。因此，轴向磁通电机通常避免使用外部冷却夹套。相反，许多常规的轴向磁通电机依赖于内部风扇叶片/被结合到转子的外表面上的热交换散热片以便进行空气冷却。然而，电机效率会由于空气冷却导致的风阻损耗而被降低。因此，虽然空气冷却的轴向磁通电机实现了其预期的目的，但是期望具有轴向磁通电机的更有效的冷却，同时维持期望的紧凑的形状因子。

技术实现思路

[0007]该部分提供了对本公开的总体概述，并且不是对其完整范围或其所有特征的全面公开。
[0008]本公开涉及用于轴向磁通电机的定子组件。在某些变型中，定子组件包括被构造成使得传热液体循环的热交换器夹套以及定子。定子包括多个定子芯。每个定子芯包括导电绕组、被设置在导电电线绕组的至少一部分之上的电绝缘材料以及模制软磁复合材料。热交换器夹套被周向地设置成围绕定子的外周的至少一部分。每个定子芯限定被构造成接触热交换器夹套的外周表面，并且外周表面的至少一部分被模制软磁材料限定。
[0009]在一个方面，外周表面的第一部分由模制软磁材料限定，并且外周表面的第二部分由电绝缘材料限定。
[0010]在另一方面，第二部分是外周表面的中央区域，并且第一部分限定外周表面的至少两个外区域。
[0011]在另一方面，模制软磁材料限定被构造成接收导电电线绕组的至少一个中央凹入区域。电绝缘材料被设置在导电电线绕组上并且模制软磁材料限定在所述至少一个中央凹入区域的两侧上的突出凸缘。
[0012]在一个替代性方面，第一部分是外周表面的中央区域，并且第二部分限定外周表面的至少两个外区域。
[0013]在另一方面，模制软磁材料在所述多个定子芯中的相邻定子芯之间延伸。因此，定子具有有轭设计。
[0014]在一个方面，外周表面由具有设置在其中的间隙的模制软磁（SMC）材料限定。
[0015]在另一方面，间隙被居中地设置在外周表面内。
[0016]在另一方面，模制软磁材料限定在外周表面下方的凹部，其接收被设置在其中的导电电线绕组和电绝缘材料。
[0017]在一个方面，所述多个定子芯物理上彼此分开。因此，定子具有无轭设计。
[0018]在一个方面，模制软磁材料限定具有至少一个凹入区域的芯，该凹入区域被构造成接收被设置在其上的导电电线绕组和电绝缘材料。
[0019]在另一方面，模制软磁材料具有在中央区域中的大于或等于大约7.4 kg/m3的第一密度，并且模制软磁材料在外周表面中具有大于或等于大约7.0 kg/m3至小于或等于大约7.4 kg/m3的第二密度。
[0020]在一个方面，软磁复合材料具有包含铁的多个磁性颗粒。
[0021]在一个方面，电绝缘材料选自由环氧树脂、玻璃、瓷、硅橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）、复合材料及其组合构成的组。
[0022]在一个方面，轴向磁通电机包括如上所述的定子组件和包括多个磁体的至少一个转子，并且气隙被限定在定子和所述至少一个转子之间。
[0023]本公开也涉及制造用于轴向磁通电机的定子芯部件的方法。在某些变型中，方法可以包括：将软磁复合材料（SMC）前体引入到包括第一区域和第二区域的模具的腔体中。软磁复合材料（SMC）前体包括聚合物前体和多个磁性或铁磁颗粒。方法也包括：通过同时地在第一区域中由第一压力头施加大于或等于大约800 MPa的第一压力且在第二区域中由第二压力头施加大于或等于大约300 MPa至小于或等于大约600 MPa的第二压力，在腔体中压缩软磁复合材料（SMC）前体。然后，从腔体移除被固结的软磁复合（SMC）材料部件。被固结的软磁复合（SMC）材料部件具有对应于其中施加第一压力的第一区域的第一密度以及对应于其中施加第二压力的第二区域的第二密度。
[0024]在一个方面，两个被固结的软磁复合（SMC）材料部件被结合在一起以形成定子芯，并且方法还包括围绕定子芯施加导电绕组并且将电绝缘材料设置在导电电线绕组的至少一部分之上。
[0025]在一个方面，所述多个磁性或铁磁颗粒包括由包括一个或多个绝缘层的壳围绕的磁性或铁磁材料芯。磁性或铁磁材料包括选自由如下材料构成的组的材料：铁、钐、钕、钴、铝、合金及其组合。
[0026]在一个方面，第一密度大于或等于大约7.4 kg/m3并且第二密度是大于或等于大约7.0 kg/m3至小于或等于大约7.4 kg/m3。
[0027]本公开还涉及用于有轭轴向磁通电机的定子组件，其包括被构造成使得传热液体循环的热交换器夹套。定子组件也包括定子，该定子包括多个定子芯。每个定子芯包括导电绕组、被设置在导电电线绕组的至少一部分之上的电绝缘材料以及磁性区域，该磁性区域包括模制软磁复合材料或多个层压磁性钢层。磁性区域包括在所述多个定子芯之间延伸且连接所述多个定子芯的中央突出部分。热交换器夹套被周向地设置成围绕定子的外周的至少一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
MPa的第二压力，在所述腔体中压缩所述软磁复合材料（SMC）前体；以及从所述腔体移除被固结的软磁复合（SMC）材料部件，所述被固结的软磁复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：段诚武，姚健，A法特米，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：