一种用于电动马达的冷却护套包括流体通路，该流体通路布置成与定子相邻并且构造成输送冷却流体。冷却护套在流体通路内邻近定子的轴向端部包括流动混合增强器。流动混合增强器包括挡板、多孔纤维结构和/或开孔泡沫，以便在与轴向端部相邻的区域处提供的导热率比在轴向端部之间的中央区域处提供的导热率大。在冷却流体在围绕定子的中央区域的中央流动路径中循环之前，流动桥接部将冷却流体引导通过与轴向端部中的两者相邻的周向流动路径。一个或更多个喷嘴将冷却流体的射流引导在定子端部绕组、转子端部绕组和/或印刷电路板上。环形冷却剂集管可以将冷却流体供应至喷嘴。却剂集管可以将冷却流体供应至喷嘴。却剂集管可以将冷却流体供应至喷嘴。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电动马达的冷却系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]该PCT国际专利申请要求于2020年5月18日提交的标题为“Enhanced Liquid Jacket Cooling For Electric Motors(用于电动马达的增强液体护套冷却)”、序列号为63/026,472的美国临时专利申请和于2020年7月13日提交的标题为“Direct Liquid Cooling System For Electric Motors(用于电动马达的直接液体冷却系统)”、序列号为63/051,119的美国临时专利申请的权益和优先权，这两个美国临时专利的全部公开内容通过参引并入本文。
[0003]本公开总体上涉及用于冷却电动马达的系统。更具体地，本公开涉及使用冷却护套和/或一个或更多个流体冲击射流来冷却电动马达比如电动车辆中的牵引马达的定子和/或转子。
技术介绍
[0004]由于全球在致力于减少CO2排放、促进可持续能源消耗、改善空气质量等，因此混合动力或全电动汽车的市场份额已经在过去十年里在增加。一些国家也已经实施了下述政策：在未来5年至30年内逐步淘汰使用矿石燃料型车辆。只有通过提高电动马达的效率才能够真正实现用于从传统汽油或柴油动力马达至电动马达的过渡的这些根本目标。在驱动循环的不同阶段期间，在当前电动马达中的若干部分——包括定子/转子绕组和层压件——通常产生2kW至20kW或更多的热。用于移除该热的有效热管理、以及马对达的子部件的精确温度控制构成机器的整体效率的基础。在马达的不同部分中的热产生率可以在驱动循环的不同阶段期间显著改变，这取决于使用的马达的类型、比如AC同步马达。对于增加电动马达的寿命和可靠性并且对于降低用于这些电动马达的维护成本而言，除了最佳的机械效率以外，确保马达绕组维持在安全的操作温度内也是至关重要的。
[0005]电动马达的有效冷却中的复杂性在于下述事实：在马达周围的热产生是不对称且不均匀的，其中，在定子、转子和有源绕组的周围具有显著的热产生和显著较大的总体热损失。在定子护套周围的传统螺旋冷却通道是次佳的，并且导致显著较大的部件温度和压降。这反过来也不利地影响包装设计、材料成本等。此外，仅采用定子护套的常规冷却系统意味着，在转子部件中产生的所有热也通过护套来移除。这始终导致在转子中不期望地较高的温度。最终，不合理的热管理设计导致逆变器的过大尺寸、冷却剂和/或冷却系统部件的过度使用、和/或对马达的电气硬件的损坏、并且因此降低马达的性能。这需要开发改善的热管理和包装设计。大多数基于常规定子护套的冷却系统是笨重的，而这种AC马达冷却系统的成本和体积的降低可以有助于电动车辆的整体重量降低。车辆重量减少10％可以产生高达多6％的行驶里程，这取决于驱动循环和车辆类型。
技术实现思路
[0006]根据本公开的方面，电动马达包括定子，该定子具有定子芯并且在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸。电动马达还包括冷却护套，该冷却护套围绕定子芯周向地布置并且构造成将冷却流体输送通过冷却护套。冷却护套在第一轴向端部与第二轴向端部之间的区域处具有第一导热率，以用于将热从定子传递至冷却流体。冷却护套还在与定子的第一轴向端部或第二轴向端部中的至少一者相邻的区域处具有第二导热率。第二导热率大于第一导热率。
附图说明
[0007]从以下参照相关附图对实施方式示例的描述得出本专利技术的设计的其他细节、特征和优点。
[0008]图1A示出了根据本公开的电动马达的立体剖视图；
[0009]图1B示出了图1A的电动马达的另一立体剖视图；
[0010]图1C示出了图1A的电动马达的截面图；
[0011]图2示出了电动马达的定子的截面图；
[0012]图3示出了电动马达的放大截面；
[0013]图4示出了根据本公开的用于电动马达的冷却护套的立体图，其中，部分透明；
[0014]图5示出了在图4的冷却护套内的通路的立体图；
[0015]图6示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第一流动混合增强器的展开视图；
[0016]图7示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第二流动混合增强器的展开视图；
[0017]图8示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第三流动混合增强器的展开视图；
[0018]图9示出了根据本公开的各方面的用于冷却护套的第四流动混合增强器的展开视图，
[0019]图10示出了根据本公开的方面的具有第一构型的电动马达的横截面图；
[0020]图11示出了根据本公开的方面的具有第二构型的电动马达的横截面图；
[0021]图12示出了根据本公开的方面的具有第三构型的电动马达的横截面图；以及
[0022]图13示出了包括针对常规冷却护套的内部护套温度的图和针对根据本公开的冷却护套的内部护套温度的图的曲线图。
具体实施方式
[0023]参照附图，在附图中，贯穿若干视图，相同的附图标记表示对应的部件，公开了用于电动马达10的冷却护套40。本公开的冷却护套40特别地通过将新的无源热传递增强单元结合到马达定子护套中以及对冷却剂流动路径进行修改来解决和减少可能由电动马达中的次佳冷却产生的问题。
[0024]对转子绕组和相关内部件的直接冷却可以有助于显著地降低整体操作温度并且提高马达的效率和寿命。本公开特别地通过下述方式来解决和减少电动马达热管理的这些
问题：通过在定子端部绕组和转子端部绕组、即产生马达中生成的总体热量的最大部分的这些部件上引入直接液体冲击冷却，并且使用尺寸减小大约30％或更多的定子护套(覆盖定子芯层压件)进行辅助冷却或者不使用该定子护套进行辅助冷却。在典型定子护套冷却系统中，其中与端部绕组相邻的冷却剂回路或通道通常由于用于从绕组至护套的直接热传递的高热阻力而是低效的。这也适用于围绕绕组可能具有或可能不具有热传导性环氧树脂的大多数机器。这导致大部分热流动通过定子层压件至液体冷却护套，从而导致在典型马达中护套的大约30％或更多有助于仅移除总热量的一小部分。在本公开的各种不同的构型中，护套的这30％或更多可以单独地减少至大约定子层压件的尺寸；以下给出了进一步的细节。
[0025]对用于电动马达的热管理系统的优化导致部件温度的降低可以有助于使功率密度、可靠性和效率最大化。因此，本公开的热管理系统可以有利于用于电动车辆和混合动力车辆的各种在路上和开发中的马达。这种新的技术可以直接地应用至任何电动马达，而不管转子类型如何。例如，本公开的热管理系统可以与感应马达、绕线磁极式同步马达(wound field synchronous motor)、永磁同步马达等一起使用。
[0026]图1A至图1C示出了根据本公开的电动马达10的不同剖视图。电动马达10可以例如是典型的自动AC电动马达。具体地，图1A至图1C示出了电动马达10包括转子20和定子30，转子20构造成绕轴线旋转，定子30布置成环状地围绕转子20并且在第一轴向端部30a与第二轴向端部30b之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动马达，包括：定子，所述定子具有定子芯并且在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸；冷却护套，所述冷却护套围绕所述定子芯周向地布置并且构造成将冷却流体输送通过所述冷却护套；其中，所述冷却护套在所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域处具有第一导热率，以用于将热从所述定子传递至所述冷却流体；并且其中，所述冷却护套在与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的至少一者相邻的区域处具有第二导热率，所述第二导热率大于所述第一导热率。2.根据权利要求1所述的电动马达，其中，所述冷却护套构造成在将所述冷却流体输送通过所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域之前将所述冷却流体输送通过与所述定子的所述第一轴向端部和所述第二轴向端部中的每一者相邻的区域。3.根据权利要求1所述的电动马达，其中，所述冷却护套在与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者相邻的区域处沿径向方向的厚度比在所述第一轴向端部与所述第二轴向端部之间的区域处沿所述径向方向的厚度大。4.根据权利要求1所述的电动马达，还包括电子灌封环氧树脂，所述电子灌封环氧树脂是电绝缘体并且具有高导热率、并且位于流体通路与所述定子绕组的定位成与所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者相邻的绕组端部之间。5.根据权利要求1所述的电动马达，还包括流动混合增强器，所述流动混合增强器邻近所述定子的所述第一轴向端部或所述第二轴向端部中的所述至少一者布置在所述流体通路内并且构造成增加所述流体通路的导热率。6.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括第一挡板，所述第一挡板构造成使所述冷却流体的流冲击到第二挡板上。7.根据权利要求6所述的电动马达，其中，所述第一挡板和所述第二挡板沿流动方向彼此间隔开并且沿与所述流动方向垂直的方向彼此偏移。8.根据权利要求5所述的电动马达，其中，所述流动混合增强器包括沿着所述冷却流体的流动方向呈重复模式的多个第一挡板和多个第二挡板，其中，所述第一挡...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿比舍克，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：
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