根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方面或更多個(gè)方面涉及熱交換結(jié)構(gòu)，更具體地，涉及用于提供高效的傳熱的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

能量轉(zhuǎn)換裝置、比如電動(dòng)馬達(dá)和變壓器的效率會(huì)低于100％，并且效率的不足會(huì)表現(xiàn)為熱或熱能的形式。這種熱能會(huì)被以適當(dāng)?shù)男蕚鬟f至環(huán)境(例如，空氣)，使得裝置內(nèi)的部件不會(huì)變得過熱。轉(zhuǎn)換裝置的平均產(chǎn)熱率(熱功率)會(huì)與裝置的平均傳輸功率大致成比例。因此，對(duì)于這種裝置而言，可以根據(jù)裝置內(nèi)的散熱部件與周圍環(huán)境之間的傳熱的效率來確定連續(xù)額定功率。當(dāng)傳熱性提高時(shí)，連續(xù)定額會(huì)增大，并且由此裝置的效用會(huì)增強(qiáng)。因而，需要如下這樣的一種結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)具有與傳熱應(yīng)用有關(guān)的一般效用，并且該結(jié)構(gòu)特別適用于電機(jī)、變壓器以及其它磁性部件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種卷繞式條帶結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或更多個(gè)邊緣卷繞式或面卷繞式條帶，所述一個(gè)或更多個(gè)邊緣卷繞式或面卷繞式條帶包括第一條帶，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶具有多個(gè)孔，第一條帶具有多個(gè)條帶圈，第一條帶的條帶圈的孔與相鄰條帶圈的孔重疊以便形成流體槽道的一部分。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶具有：第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔、所述第二孔和所述第三孔具有相同的尺寸和形狀，并且沿著第一條帶均勻地間隔。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶具有第一孔和第二孔，所述第一孔在形狀方面和/或在尺寸方面與所述第二孔不同。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶包括與第一條帶一起卷繞的第二條帶，該第二條帶具有多個(gè)條帶圈，其中，第二條帶的條帶圈的孔與第一條帶的相鄰條帶圈的孔重疊以便限定流體槽道的一部分。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶的孔在形狀方面和/或在尺寸方面與第二條帶的孔不同。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶中的至少一個(gè)條帶：是邊緣卷繞式的；并且具有構(gòu)造成便于進(jìn)行卷繞的多個(gè)凹口。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括歧管，該歧管具有與所述多個(gè)流體槽道流體連通的歧管槽道。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括引流器，該引流器構(gòu)造成將流體流引導(dǎo)到一組所述多個(gè)流體槽道中或者接納來自一組所述多個(gè)流體槽道的流體流。

在一個(gè)實(shí)施方式中，引流器為第一條帶的條帶圈，其中，鄰近于第一條帶圈的條帶圈包括并未與第一條帶圈的孔對(duì)準(zhǔn)的孔。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括歧管，該歧管具有與所述多個(gè)流體槽道流體連通的歧管槽道，其中，引流器緊固至歧管或者與歧管成一體。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造成密封所述結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或外表面的圓筒狀密封套管。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)邊緣卷繞式或面卷繞式條帶中的至少一個(gè)條帶由非各向同性材料組成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括與第一條帶一起卷繞的第二條帶，其中，第一條帶由非各向同性材料組成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶由鐵磁材料組成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶由介電材料組成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)的第一條帶圈具有第一內(nèi)徑和第一外徑；并且該結(jié)構(gòu)的第二條帶圈具有第二內(nèi)徑和第二外徑；并且其中：所述第二內(nèi)徑與所述第一內(nèi)徑不同和/或所述第二外徑與所述第一外徑不同。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶包括與第一條帶和第二條帶同心的第三條帶，所述第一條帶、所述第二條帶和所述第三條帶通過熱聯(lián)接、機(jī)械聯(lián)接、磁聯(lián)接、電氣聯(lián)接或前述聯(lián)接方式的組合而被聯(lián)接。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶包括與第一條帶同心的第二條帶，所述第一條帶和所述第二條帶通過熱聯(lián)接、機(jī)械聯(lián)接、磁聯(lián)接、電氣聯(lián)接或前述聯(lián)接方式的組合而被聯(lián)接。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一條帶由具有周向限定特征矢量的非各向同性材料組成；并且第二條帶由具有徑向限定特征矢量的非各向同性材料組成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶包括與第一條帶相鄰并且同軸的第二條帶，所述第一條帶和所述第二條帶通過熱聯(lián)接、機(jī)械聯(lián)接、磁聯(lián)接、電氣聯(lián)接或前述聯(lián)接方式的組合而被連接。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造成阻止流體經(jīng)由相鄰的條帶圈之間的縫隙從流體槽道漏出的密封劑。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)構(gòu)造成形成電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子芯的部分。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)構(gòu)造成形成電感器芯的部分。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)構(gòu)造成形成變壓器芯的部分。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)構(gòu)造成形成傳熱套管的部分，并且具有構(gòu)造為熱接合面的內(nèi)部表面。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括板件，其中：傳熱套管呈中空?qǐng)A筒形狀，并且板件緊固至中空?qǐng)A筒的一個(gè)端部以便形成容納部。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)構(gòu)造成形成傳熱套管的部分，并且具有構(gòu)造為熱接合面的外部表面和/或具有構(gòu)造為熱接合面的端部表面。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該結(jié)構(gòu)包括電機(jī)定子，其中，傳熱套管的外部表面或內(nèi)部表面熱聯(lián)接至定子的端部線匝。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種卷繞式條帶結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有多個(gè)孔的條帶，該條帶是邊緣卷繞式或面卷繞式的，并且該條帶具有多個(gè)條帶圈，所述多個(gè)條帶圈包括兩個(gè)端部條帶圈和多個(gè)內(nèi)部條帶圈，其中：第一組多個(gè)內(nèi)部條帶圈中的每個(gè)條帶圈包括多個(gè)第一孔，每個(gè)第一孔具有沿條帶的方向的第一長度；與所述第一組多個(gè)內(nèi)部條帶圈的條帶圈交替的第二組多個(gè)內(nèi)部條帶圈中的每個(gè)條帶圈包括多個(gè)第二孔，每個(gè)第二孔具有沿條帶的方向的第二長度并且第二長度比第一長度短；所述多個(gè)第二孔中的每個(gè)第二孔與相鄰條帶圈上的彼此相鄰的兩個(gè)第一孔重疊；并且端部條帶圈中的每個(gè)端部條帶圈構(gòu)造成將流體流引導(dǎo)到相鄰的內(nèi)部條帶圈的一組孔中或者接納來自相鄰的內(nèi)部條帶圈的一組孔的流體流。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種卷繞式條帶結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)呈具有內(nèi)部表面、外部表面、第一端部表面和第二端部表面的中空?qǐng)A筒的形狀，并且該結(jié)構(gòu)包括：一個(gè)或更多個(gè)條帶，所述一個(gè)或更多個(gè)條帶包括第一條帶，該第一條帶具有：兩個(gè)面部表面；第一邊緣表面；以及第二邊緣表面，該第一條帶被卷繞成具有呈盤旋狀的多個(gè)條帶圈，第一邊緣表面形成圓筒的內(nèi)部表面，并且第二邊緣表面形成圓筒的外部表面，或者該第一條帶被卷繞成具有呈螺旋狀的多個(gè)條帶圈，第一邊緣表面形成圓筒的第一端部表面，并且第二邊緣表面形成圓筒的第二端部表面，第一條帶的每個(gè)條帶圈具有多個(gè)孔，每個(gè)孔與相鄰條帶圈的兩個(gè)孔重疊。

附圖說明

參照說明書、權(quán)利要求書和附圖將會(huì)了解并且理解本發(fā)明的這些及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的卷繞條帶的分解立體圖；

圖2是包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的卷繞條帶的冷卻結(jié)構(gòu)的示意性截面；

圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括卷繞條帶和兩個(gè)歧管的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3B是貫穿圖3A的剖面線3B-3B截取的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的歧管的截面；

圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖3A的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于形成用于馬達(dá)的卷繞條帶的條帶的平面圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的兩個(gè)一起卷繞的條帶的分解立體圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有密封套管和板件的兩個(gè)一起卷繞的條帶的分解立體圖；

圖7A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的兩個(gè)同心卷繞條帶的分解立體圖；

圖7B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的兩個(gè)一起卷繞的條帶和與所述兩個(gè)一起卷繞的條帶同心的第三卷繞條帶的分解立體圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的面卷繞式條帶的分解立體圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括圖8的面卷繞式條帶的卷繞條帶結(jié)構(gòu)的分解立體圖；

圖10A是形成為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的電感器芯的側(cè)視圖；

圖10B是通過使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖10A的電感器芯而構(gòu)造的電感器的平面圖；

圖11A是形成為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的變壓器芯的側(cè)視圖；

圖11B是通過使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖11A的變壓器芯而構(gòu)造的變壓器的平面圖；

圖12A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電機(jī)定子芯的側(cè)視圖；

圖12B是圖12A的定子芯的正視圖；

圖13A是具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于進(jìn)行冷卻的外部卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的定子的示意性側(cè)視剖視圖；

圖13B是具有圖13A的用于進(jìn)行冷卻的外部卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的定子的端視圖；以及

圖14是貫穿根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電機(jī)的截面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)的描述意在作為對(duì)根據(jù)本發(fā)明而提供的流體冷卻型卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施方式的描述，并且并非意在表示可以構(gòu)造或利用本發(fā)明的僅有的形式。該描述結(jié)合示出的實(shí)施方式闡述了本發(fā)明的特征。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以通過不同的實(shí)施方式來完成相同或等效的功能和結(jié)構(gòu)，其中，所述不同的實(shí)施方式同樣意在被包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。如本文中其它部分所表示的，相同的元件附圖標(biāo)記意在表示相同的元件或特征。

對(duì)于通常的傳熱結(jié)構(gòu)而言，目的在于實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)行冷卻的元件與諸如液體冷卻劑之類的介質(zhì)之間的最低的可能的熱阻抗。由于熱阻抗會(huì)以與結(jié)構(gòu)的柱狀體積成倒數(shù)的方式改變，因此熱阻抗與柱狀體積之積用作自然優(yōu)值(該值越低越好)。在一實(shí)施方式中，通過使用由0.22mm的間隙——變壓器的油被迫使流動(dòng)通過這些間隙——分開的多個(gè)金屬條帶，能夠?qū)崿F(xiàn)約2.5C/W-cm³的熱阻抗體積之積，其中，相關(guān)的熱損失為每公分流動(dòng)長度35kPa。因此，通過保持短的冷卻劑流動(dòng)長度和小的間隙尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高性能的冷卻。這個(gè)理念可以應(yīng)用于由疊置的層壓件或者卷繞的條帶組成的磁性部件。在這些應(yīng)用中，磁性材料本身可以同時(shí)提供傳熱性和電磁功能這兩者。在典型的磁性應(yīng)用中，使用的是厚度尺寸在0.2mm至0.3mm范圍內(nèi)的磁性材料——磁性材料的厚度尺寸與上述間隙尺寸大致相匹配。這轉(zhuǎn)而促成了本文中所提出和論述的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的實(shí)施方式提供如下流體冷卻型卷繞式條帶結(jié)構(gòu)：所述結(jié)構(gòu)易于制造，并且所述結(jié)構(gòu)能夠提供良好的傳熱性。參照?qǐng)D1，在一個(gè)實(shí)施方式中，具有多個(gè)沖孔315、325的單個(gè)條帶1002是邊緣卷繞式，即，條帶1002呈活塞環(huán)或SLINKY^TM形狀，其是具有長度、寬度和厚度的條帶，其中，所述長度大于所述寬度，并且所述寬度大于所述厚度，條帶卷繞成螺旋形狀，其中，該條帶在每個(gè)點(diǎn)處的彎曲均與寬度方向平行。所述多個(gè)孔315、325包括第一多個(gè)相對(duì)較寬的流體孔315和第二多個(gè)相對(duì)較窄的流體孔325。這些孔的尺寸以及這些孔在條帶上的方位選擇成使得當(dāng)條帶被卷繞時(shí)這些孔對(duì)準(zhǔn)以便形成相交的軸向冷卻劑通道和橫向(例如，方位角)冷卻劑通道網(wǎng)。在示出的情況中，條帶的每個(gè)條帶圈包括六個(gè)孔。寬孔和窄孔分別存在于交替的條帶圈上，使得來自一個(gè)條帶圈的寬孔面向來自相鄰條帶圈的窄孔。

圖2是用于傳熱的結(jié)構(gòu)或“卷繞式條帶結(jié)構(gòu)”的示意性截面，其中，該結(jié)構(gòu)包括與圖1的卷繞的條帶1002相似的卷繞的條帶。方位角方向在圖2中是水平的，并且軸向方向是豎向的。為簡單起見，圖2中并未示出由條帶的螺旋形狀造成的條帶的傾斜。窄的流體孔325對(duì)準(zhǔn)以便形成軸向通道139，軸向通道139連接至完整的卷繞的條帶的相反的面。另外，寬的流體孔315形成橫向通道257，橫向通道257將相鄰的軸向通道139連接。例如，如果條帶具有2n個(gè)條帶圈并且每個(gè)條帶圈具有m個(gè)孔，則總共形成nm個(gè)這樣的軸向通道139。流體通過具有一些入口280的本文中表述為引流器1004的結(jié)構(gòu)可以流動(dòng)到通道139、257網(wǎng)中，并且流體通過具有一些出口282的另一引流器1004可以流出通道139、257網(wǎng)。每個(gè)引流器可以是卷繞的條帶的條帶圈(如圖1的實(shí)施方式中的情況那樣)，或者每個(gè)引流器可以是單獨(dú)的結(jié)構(gòu)。流體可以被供給至入口280，并且流體可以由相應(yīng)的歧管1006從出口282處接納。每個(gè)入口280和每個(gè)出口282可以與軸向通道139中的一個(gè)軸向通道相對(duì)準(zhǔn)，入口280和出口282比軸向通道139的個(gè)數(shù)少。如果指定的入口280與特定的軸向通道139對(duì)準(zhǔn)，并且沒有出口與所述特定的軸向通道139對(duì)準(zhǔn)，則經(jīng)由入口280流入的任何流體將會(huì)經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)橫向通道257流動(dòng)至連接于相應(yīng)的出口282的一個(gè)或更多個(gè)其它軸向通道139，并且經(jīng)由所述出口282離開所述結(jié)構(gòu)。橫向通道的軸向尺寸可以很小(例如，軸向尺寸約等于條帶的厚度，其可以約為0.2mm)，因而，通過橫向通道257的相應(yīng)的流體流可以實(shí)現(xiàn)流體與條帶之間的高效的傳熱。軸向通道139無須如所示出的那樣是嚴(yán)格的軸向，而是軸向通道139例如可以是螺旋式的。

如本文中所使用的，“引流器”為如下結(jié)構(gòu)：其允許流體流入或流出邊緣卷繞式條帶中的一些但并非所有的軸向通道以及面卷繞式條帶中的一些但并非所有的徑向通道。如果引流器用于實(shí)施流動(dòng)限制，比如上述示例中阻止流體經(jīng)由軸向通道139從卷繞的條帶的入口直接流動(dòng)至卷繞的條帶的出口的情況那樣，則從入口流動(dòng)至出口的所有流體會(huì)被強(qiáng)迫經(jīng)過至少一個(gè)橫向通道257，從而產(chǎn)生與這種橫向流動(dòng)相關(guān)聯(lián)的傳熱的益處。圖2中示出了這種構(gòu)型的示例，在圖2中，每個(gè)入口280與并沒有與任何出口282對(duì)準(zhǔn)的軸向通道139對(duì)準(zhǔn)?？梢允褂脭?shù)種方法來提供這種流動(dòng)限制。在一個(gè)方法中，如上述那樣，卷繞的條帶的第一條帶圈和最后一條帶圈可以用作引流器，例如，對(duì)于第一條帶圈而言可以省去奇數(shù)孔，并且對(duì)于最后一條帶圈而言可以省去偶數(shù)孔。在第二方法中，在卷繞的條帶的每個(gè)面部處增設(shè)外部元件，比如具有選定的孔的環(huán)狀件。在第三方法中，每個(gè)歧管包括與位于每個(gè)面部處的適當(dāng)?shù)目紫噙B通的特定的槽道。

入口280和出口282可以是卷繞的條帶1002的端部條帶圈的窄的流體孔325(在該情況下，其形成相應(yīng)的引流器)，或者入口280和出口282可以是與卷繞的條帶的端面相抵接的另一結(jié)構(gòu)的孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過將在端部條帶圈中具有所有的窄的流體孔325的卷繞的條帶與具有阻塞一半所述窄的流體孔325的突起的結(jié)構(gòu)相接合而形成引流器。

軸向通道139(如圖2中所示，其在取向上是豎向的)可以在每隔一條帶圈處由將一對(duì)相鄰的寬的流體孔315分開的柱或“腹板”312部分地阻塞。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些部分阻塞足夠小從而能夠避免對(duì)于通過該結(jié)構(gòu)的給定的流體流量的在壓頭損失方面的大幅增加。

在關(guān)于單個(gè)條帶1002、比如圖1的條帶的實(shí)施方式中，寬的流體孔315與窄的流體孔325之間的過渡可以是最后一個(gè)寬的流體孔和第一個(gè)窄的流體孔合并以形成單個(gè)孔的部位，該部位的寬度約等于寬孔315的寬度加上窄孔325的寬度的一半。在旋轉(zhuǎn)360度之后、即在沿著卷繞的條帶行進(jìn)完整的一圈的過渡位置處會(huì)出現(xiàn)相反的情況。

如圖1和圖2中示出的交替的寬孔和窄孔的使用(與相同的孔的使用相對(duì)比)可以產(chǎn)生具有較大的傳熱表面的橫向通道257，同時(shí)能夠避免從條帶1002移除比所需更多的材料以便形成通道139、257；這種材料的存在在磁性部件的情況下會(huì)是有益的。對(duì)于一些應(yīng)用而言，例如不涉及磁學(xué)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)如下有用的設(shè)計(jì)：在該設(shè)計(jì)中，所有的孔是相同的，并且間隔均是相等的，其中，孔的寬度大于孔的中心至中心間隔的一半。

在磁性部件的情況下，孔的增設(shè)會(huì)減小有效的磁性截面?？梢酝ㄟ^增大該結(jié)構(gòu)的整體尺寸來提供對(duì)這種結(jié)果的補(bǔ)償。此外，在窄孔和寬孔交替的實(shí)施方式中，能夠?qū)⒄妆３值孟鄬?duì)較小，使得窄孔對(duì)磁性部段的影響相對(duì)較小，同時(shí)窄孔足夠大，從而允許適當(dāng)?shù)妮S向冷卻劑流量而不會(huì)增加過量的壓頭損失。在另一實(shí)施方式中，通過形成如下結(jié)構(gòu)而很大程度的保持磁性部段：在所述結(jié)構(gòu)中，具有窄的流體孔325的成對(duì)的連續(xù)的條帶圈(或者成組的兩個(gè)以上的連續(xù)的條帶圈)與具有寬的流體孔315的單個(gè)條帶圈交替。這種方法會(huì)增大磁性截面，但會(huì)使傳熱性受到損害。

參照?qǐng)D3A至圖3C，與邊緣卷繞式條帶一起使用的每個(gè)歧管1006可以具有環(huán)形的流體槽道1008，并且可以緊固至卷繞的條帶1002的相應(yīng)的相反的面，使得冷卻劑流被導(dǎo)引到位于第一面處的入口280中并從位于第二面處的出口282被接納。卷繞的條帶1002的端部可以部分地延伸到環(huán)形槽道中，并且可以抵靠位于環(huán)形槽道中的內(nèi)部突脊。在其它實(shí)施方式中，每個(gè)環(huán)形槽道可以比條帶1002窄，并且卷繞的條帶不是延伸到歧管中而是可以抵靠歧管。在圖3A至圖3C中，并未示出隱藏線，并且圖3B中僅示出了卷繞的條帶1002的一個(gè)條帶圈。

圖4示出了在進(jìn)行卷繞之前的沖孔條帶1009。這種條帶可以是邊緣卷繞式的，并且可以用作用于徑向間隙電機(jī)的定子芯。在一個(gè)實(shí)施方式中，沿著條帶沖壓形成槽1010，使得當(dāng)以邊緣的方式卷繞條帶時(shí)形成常規(guī)的定子芯齒，其中，所述齒向內(nèi)指向；可以在“背鐵”——例如，條帶的對(duì)齒進(jìn)行保持并且形成用于穿過齒的通量線的磁通返回路徑的部分——中設(shè)置冷卻孔。通過使用這種方法，可以由以邊緣卷繞方式形成卷繞的條帶、諸如圖4的條帶之類的條帶形成常規(guī)的或“右側(cè)引出式”(right-side out)徑向間隙電機(jī)定子，其中，在常規(guī)的或“右側(cè)引出式”徑向間隙電機(jī)中，轉(zhuǎn)子與定子同心，并且轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)。也可以形成用于“內(nèi)部引出式”(inside-out)徑向間隙電機(jī)的定子，其中，在“內(nèi)部引出式”徑向間隙電機(jī)中，定子位于轉(zhuǎn)子內(nèi)；在任一種情況下都可以使用常規(guī)的繞組。對(duì)于背鐵相對(duì)較厚的低極數(shù)電機(jī)而言，如圖4中所示，可以給背鐵的內(nèi)徑(I.D.)部分增設(shè)切口1012以便于使邊緣彎曲。如果背鐵相對(duì)較薄，如高極數(shù)電機(jī)中的情況那樣，切口1012不是所必需的。

卷繞的條帶的條帶圈可以彼此相結(jié)合以便形成剛硬且堅(jiān)固的芯結(jié)構(gòu)，其中，使用技術(shù)方法和結(jié)合材料與可以用于結(jié)合層壓式磁性結(jié)構(gòu)的疊層的使用技術(shù)方法和結(jié)合材料相類似。由此形成的條帶的相鄰的條帶圈之間(以及歧管與條帶結(jié)構(gòu)的面部之間)的結(jié)合可以提供適當(dāng)?shù)拿芊庖员阕柚估鋮s劑泄漏。也可以使用各種方法來提供額外的密封。所述方法包括將樹脂應(yīng)用至完整的結(jié)構(gòu)的外部表面并且應(yīng)用至形成軸向通道139和橫向通道257的內(nèi)部壁部?？梢允褂酶邏杭夹g(shù)來密封外部表面和內(nèi)部壁部這兩者。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過用密封劑充滿軸向通道139和橫向通道257而應(yīng)用密封劑，其中，密封劑具有適當(dāng)?shù)撵o壓力以便將密封劑噴射到位于條帶圈之間并且能夠允許冷卻劑從通道泄漏和/或從卷繞的條帶出去的任何空隙中。充注的密封劑然后基本上被排放(即，除了進(jìn)入空隙和/或粘附至通道壁部作為涂層的密封劑部分之外的密封劑被排放)，并且通過使空氣流動(dòng)穿過通路來幫助去除過量的(即，可去除的)密封劑。除了使用靜壓力之外或者作為使用靜壓力的替代，可以使用空氣壓力迫使密封劑進(jìn)入到空隙中。最后，通過使密封劑經(jīng)受適當(dāng)?shù)臏囟戎芷诙コ芊鈩Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施方式中，通過使用粉末涂覆方法來密封外部表面。

參照?qǐng)D5，卷繞式條帶結(jié)構(gòu)可以在兩個(gè)相應(yīng)的一起卷繞的條帶的相應(yīng)的交替的條帶圈中具有交替的窄的流體孔325和寬的流體孔315，其中，第一條帶1014具有均勻間隔開的大致相同的窄的流體孔325，并且第二條帶1016具有相同間距的大致相同的寬的流體孔315。以此方式，可以由下述兩個(gè)條帶制造具有交替的窄孔和寬孔的結(jié)構(gòu)：所述兩個(gè)條帶中的每個(gè)條帶具有僅具有單一的相應(yīng)的尺寸的孔，這樣可以簡化制造。

參照?qǐng)D6，在一些實(shí)施方式中，如所示出的，呈一起卷繞結(jié)構(gòu)的較寬的條帶1015和較窄的條帶1016可以形成直徑不同的繞組。在圖6的實(shí)施方式中，較寬的條帶1015的內(nèi)徑比較窄的條帶1016小，并且較寬的條帶1015的外徑比較窄的條帶1016大。在一些實(shí)施方式中，所述兩個(gè)內(nèi)徑相同而所述外徑不同，或者所述兩個(gè)外徑相同而所述內(nèi)徑不同。在一些實(shí)施方式中，卷繞的條帶可以位于密封套管1018中，其中，密封套管1018可以與卷繞的條帶同心并且位于卷繞的條帶外，并且密封套管1018可以密封外部表面，并且在一些實(shí)施方式中，板件1020可以密封該結(jié)構(gòu)的端部表面。卷繞式條帶結(jié)構(gòu)可以具有與卷繞的條帶同心并且位于卷繞的條帶內(nèi)的密封套管，或者卷繞式條帶結(jié)構(gòu)可以具有兩個(gè)密封套管，內(nèi)部同心密封套管和外部同心密封套管。密封套管1018或者板件1020還可以用作例如至待冷卻的部件的熱接合面。

在一個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)或更多個(gè)簡單的條帶結(jié)構(gòu)被結(jié)合在一起。例如參照?qǐng)D7A，如所示出的，兩個(gè)邊緣卷繞式條帶可以同心地布置。這種結(jié)構(gòu)可以用于轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)的徑向間隙電機(jī)。在這種情況下，內(nèi)卷繞條帶1022(其可以形成為具有面向內(nèi)的齒，圖7A中未示出)可以提供“齒鐵”的功能，而外卷繞條帶1002可以用作背鐵。在組裝時(shí)，首先卷繞內(nèi)條帶1022，在卷繞完內(nèi)條帶1022之后，將外芯以與內(nèi)芯過盈配合的方式進(jìn)行應(yīng)用。可以使用熱收縮方法來組裝這樣的部分。例如，可以加熱外卷繞條帶1002使得外卷繞條帶1002的內(nèi)徑充分膨脹以便大于內(nèi)卷繞條帶的外徑，然后外卷繞條帶可以滑動(dòng)到內(nèi)卷繞條帶上。如果兩個(gè)同心的卷繞條帶在彼此的條帶圈被結(jié)合在一起之前被組裝，則未被結(jié)合的卷繞條帶在受到徑向膨脹或壓縮力的作用時(shí)的柔性會(huì)很大而使得能夠(例如在不對(duì)外卷繞條帶1002加熱的情況下)將這兩個(gè)部件按壓在一起而不會(huì)損害任一條帶。齒鐵的齒可以向內(nèi)或向外敞開。在向外敞開的齒的情況下，外(背鐵)條帶可以抵靠齒的端部并且形成位于相鄰的齒之間的磁路的一部分。在這種情況下，位于齒鐵的齒之間的槽在與背鐵組裝在一起之前可以是面向外的完全敞開的槽，并且定子線圈的繞組比常規(guī)的芯的簡單，其中，在常規(guī)的芯中，槽面向內(nèi)并且槽間隙相對(duì)較窄。由于這個(gè)原因，在這種設(shè)計(jì)的情況下可以實(shí)現(xiàn)較高的填充因數(shù)。在這種設(shè)計(jì)中，封閉的槽可以面向轉(zhuǎn)子；因此，磁性齒尖損失可以減少，不過峰值扭矩也可以減小。

與常規(guī)的單個(gè)部分芯相比，在圖7A的結(jié)構(gòu)中使用非各向同性或“各向異性”材料、比如晶粒取向材料可以實(shí)現(xiàn)磁性損失的很大程度的減少。在一個(gè)實(shí)施方式中，條帶制造成使得晶粒矢量平行于外條帶1002(背鐵)的條帶長度并且垂直于內(nèi)條帶1022(齒元件)的條帶長度(即，平行于齒的方向，并且平行于條帶的寬度)。在這種方法的情況下，在操作期間可以實(shí)現(xiàn)磁矢量與晶粒矢量之間的大致對(duì)齊，從而能夠減少磁性(芯)損失。此外，晶粒取向材料的滲透性會(huì)比非定向(同向性)材料大，從而致使磁化電流減小。如果晶粒取向材料僅用于背鐵并且常規(guī)的非定向材料用于齒鐵，則在一定程度上同樣可以實(shí)現(xiàn)這些益處。參照?qǐng)D7B，在另一實(shí)施方式中，同心的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)由兩個(gè)一起卷繞的條帶1014、1016和與所述兩個(gè)一起卷繞的條帶同心的第三條帶形成，其中，所述兩個(gè)一起卷繞的條帶1014、1016分別具有窄孔325和寬孔315。第三條帶可以具有齒(圖7B中未示出)，并且如圖7B中示出的，第三條帶可以位于其它兩個(gè)條帶內(nèi)(例如，以便用作轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)的馬達(dá)中的定子芯)。

在另一實(shí)施方式中，具有兩個(gè)同心的邊緣卷繞式條帶的結(jié)構(gòu)用于內(nèi)部引出式徑向間隙定子。在該實(shí)施方式中，外條帶可以用作齒鐵；其可以具有面向轉(zhuǎn)子的沿徑向面向外的齒，或者其可以具有抵靠內(nèi)(背鐵)條帶的沿徑向面向內(nèi)的齒。外條帶的晶粒矢量也可以平行于齒的方向。內(nèi)條帶可以具有流體孔315、325，并且內(nèi)條帶的晶粒矢量可以平行于條帶的長度方向；其可以用作背鐵。

參照?qǐng)D8，具有穿孔的條帶材料也可以是面卷繞式的，從而形成呈電工帶形狀的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有長度、寬度和厚度的條帶，其中，所述長度大于所述寬度，并且所述寬度大于所述厚度，條帶卷繞成螺旋形狀，其中，條帶在每個(gè)點(diǎn)處的彎曲平行于厚度方向。

在一個(gè)實(shí)施方式中，卷繞成形成卷繞的條帶的單個(gè)條帶1024的交替的條帶圈交替地包括成組的用于形成徑向流體通道的窄的流體孔325和用于形成橫向(方位角)的流體通道257的寬的流體孔315。參照?qǐng)D9，適于與圖8的卷繞的條帶一起使用的歧管結(jié)構(gòu)1026可以具有內(nèi)流體槽道1028和外流體容腔，該外流體容腔由隔件1031分隔成第一外流體槽道1030和第二外流體槽道1032，第一外流體槽道1030和第二外流體槽道1032可以分別用作入口流體槽道和出口流體槽道。流體可以流動(dòng)通過第一外流體槽道1030，流經(jīng)卷繞的條帶1024進(jìn)入到內(nèi)流體槽道1028中，并且經(jīng)由卷繞的條帶1024流出而進(jìn)入到第二外流體槽道1032中。在一個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)不同的卷繞的條帶同心地布置，面卷繞式條帶同心地布置在邊緣卷繞式條帶內(nèi)，或者邊緣卷繞式條帶同心地布置在面卷繞式條帶內(nèi)。

將面卷繞式條帶中的孔保持為各條帶圈間都對(duì)準(zhǔn)會(huì)是很有挑戰(zhàn)性的，尤其是在具有很多條帶圈的情況下或者在外徑(O.D.)比內(nèi)徑大很多的情況下。將最外條帶圈的孔保持為與最里條帶圈的孔對(duì)準(zhǔn)同樣會(huì)是很有挑戰(zhàn)性的。為了解決這些挑戰(zhàn)，可以在卷繞的條帶的I.D.處同軸地布置第一歧管，并且可以在條帶的O.D.處同軸地布置第二歧管。第一歧管和第二歧管可以分別是入口歧管和出口歧管，或者第一歧管和第二歧管可以分別是出口歧管和入口歧管。在另一實(shí)施方式中，卷繞的條帶的第一面部中形成有徑向凹槽，使得在這些凹槽與條帶內(nèi)的孔之間形成冷卻劑路徑。布置在卷繞的條帶的第一面部處的歧管將入口的冷卻劑引導(dǎo)至第一組徑向凹槽(例如，奇數(shù)的徑向凹槽)，同時(shí)接納來自第二組徑向凹槽(例如，偶數(shù)的徑向凹槽)的冷卻劑流。這種向軸向通道139供給流體以及接納來自軸向通道139的流體的方法能夠形成大量的流分量與條帶長度平行的冷卻劑流路徑，使得即使在孔對(duì)準(zhǔn)是任意的這種極端情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的傳熱。在一個(gè)實(shí)施方式中，這種結(jié)構(gòu)中的面卷繞式條帶的交替的條帶圈具有寬的流體孔315，并且其余的條帶圈沒有孔。

在一個(gè)實(shí)施方式中，可以在制造期間通過使沖壓機(jī)器(例如，沖床)與用于卷繞條帶的卷繞機(jī)器同步而保持卷繞的條帶中的孔的對(duì)準(zhǔn)。例如，位于卷繞機(jī)器上的編碼器可以觸發(fā)沖壓機(jī)器在位于卷繞機(jī)器的特定的角位置處的條帶中沖孔。以此方式、即通過對(duì)條帶預(yù)先沖孔而不是在條帶被卷繞之后再加工凹槽同樣可以在面卷繞式條帶的面部中形成徑向凹槽。

參照?qǐng)D10A至圖10B以及圖11A至圖11B，用于環(huán)形變壓器或環(huán)形電感器的環(huán)形芯可以由磁性材料條帶通過如下方式制造：將所述條帶卷繞成具有用于進(jìn)行高效冷卻的流體通道的面卷繞式條帶1034，并且提供適合的歧管結(jié)構(gòu)1036，歧管結(jié)構(gòu)1036包括用于向通道供給流體的入口歧管和用于接納來自通道的流體的出口歧管。然后可以給這些芯增設(shè)適當(dāng)?shù)睦@組1038以便完成期望的磁性部件，例如，電感器(圖10A至圖10B)或者變壓器(圖11A至圖11B)。在繞組內(nèi)產(chǎn)生的熱量被傳遞至芯，并且然后隨在芯材料內(nèi)產(chǎn)生的熱量一起被傳遞至冷卻流體。

參照?qǐng)D12A和圖12B，面卷繞式條帶也可以用于形成用于軸向間隙電機(jī)的芯元件，比如定子。第一條帶1040可以形成執(zhí)行與齒相關(guān)聯(lián)的功能的齒鐵，而第二卷繞條帶1042可以提供背鐵的功能。通過卷繞并且結(jié)合空白條帶(即，沒有孔的條帶)可以形成齒鐵。然后可以在繞組的一個(gè)面部中銑削完全敞開的徑向凹槽1044以便提供繞組槽。這些槽可以背離間隙并且面向背鐵，從而能夠容易地應(yīng)用定子繞組，同時(shí)還用于減少齒尖損失。對(duì)于背鐵元件而言，首先可以在條帶材料中形成孔315、325，并且然后可以面卷繞并且結(jié)合第二條帶以便形成剛性元件。然后可以在最靠近孔的面部中加工徑向凹槽，并且可以增設(shè)歧管，該歧管將冷卻劑引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)你娤骱玫陌疾垡约耙龑?dǎo)來自適當(dāng)?shù)你娤骱玫陌疾鄣睦鋮s劑。然后可以將兩個(gè)卷繞的條帶1040、1042結(jié)合在一起以便形成完整的卷繞式定子。為清楚起見，從圖12A和圖12B中省去了與第二卷繞條帶1042中的孔相對(duì)應(yīng)的隱藏線?？梢砸灶愃频姆绞綐?gòu)造轉(zhuǎn)子芯。

在該實(shí)施方式中，晶粒取向材料可以用于條帶1040和條帶1042。對(duì)于齒鐵條帶1040而言，晶粒矢量平行于齒，即，橫向于條帶的長度，并且對(duì)于背鐵條帶1042而言，晶粒矢量與條帶長度平行。以此方式通過使用晶粒取向鐵磁材料，可以很大程度的減小芯損失和磁化電流。

在另一實(shí)施方式中，單個(gè)條帶執(zhí)行齒鐵和背鐵這兩者的功能。例如，可以面卷繞并且結(jié)合具有孔315、325以便形成流體通道的單個(gè)鐵磁條帶以便形成剛性芯元件。然后可以在一個(gè)面部中加工凹切的徑向凹槽以便提供繞組槽。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以在與繞組的面部相反的面部中加工額外的徑向凹槽，使得例如通過使用上述歧管結(jié)構(gòu)而能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻劑流穿過通道。類似地可以制造軸向間隙電機(jī)的轉(zhuǎn)子芯。

邊緣卷繞式條帶結(jié)構(gòu)和面卷繞式條帶結(jié)構(gòu)都可以用作傳熱元件。在熱被傳遞至I.D.(內(nèi)徑)表面或O.D.(外徑)表面或者從I.D.表面或O.D.表面?zhèn)鬟f熱的應(yīng)用中，邊緣卷繞式條帶可以用作傳熱套管。例如，參照?qǐng)D13A至圖13B，這種卷繞式條帶結(jié)構(gòu)1046可以圍繞徑向間隙電動(dòng)馬達(dá)的端部線匝1048的O.D.安裝或者安裝在所述端部線匝的I.D.內(nèi)(例如，圖13A中用假想線示出的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)1047)或者如上述兩種情況那樣，以便提供對(duì)端部線匝的冷卻。為簡單起見，從圖13A中省去了剖面線，并且從圖13B中省去了隱藏線。

可以使用電機(jī)的其它元件來提供冷卻。例如，參照?qǐng)D14，電機(jī)可以包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，定子具有定子芯1050，轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子芯1052。轉(zhuǎn)子芯和定子芯這兩者均可以是具有孔的卷繞的條帶，例如，邊緣卷繞式條帶，其中，所述孔形成軸向通道139和橫向通道。可以采用額外的卷繞的條帶1054而對(duì)定子繞組105的端部線匝172進(jìn)行冷卻。

通常，邊緣卷繞式或者面卷繞式條帶可以呈中空?qǐng)A筒形狀，其具有外圓筒狀表面、內(nèi)圓筒狀表面和兩個(gè)大致平坦的端部表面。圓筒狀表面可以用于與具有大致圓筒狀表面的部件(比如定子的端部線匝)進(jìn)行熱交換(例如以便進(jìn)行冷卻)，并且端部表面可以用于冷卻具有平坦的表面的部件。

如本文中所使用的，“傳熱套管”是中空結(jié)構(gòu)，比如中空?qǐng)A筒，其具有內(nèi)部表面和外部表面，比如中空?qǐng)A筒的圓筒狀內(nèi)部表面和圓筒狀外部表面，所述內(nèi)部表面和所述外部表面中的一者或兩者構(gòu)造為或者適于用作熱接合面。如中空?qǐng)A筒的情況那樣，傳熱套管也可以具有兩個(gè)端部表面。如下表面可以適于用作熱接合面：所述表面足夠平滑而能夠高效地將熱量引導(dǎo)至抵靠所述表面的另一部件或者引導(dǎo)來自抵靠所述表面的另一部件的熱量。例如，圖1的實(shí)施方式的卷繞的條帶1002可以具有適于用作熱接合面的平滑的內(nèi)部表面。如果表面足夠平滑而使得通過使用可以填充兩個(gè)表面之間的任何小的空隙的諸如導(dǎo)熱性樹脂之類的適合的導(dǎo)熱性復(fù)合物可以將所述表面與另一部件的相應(yīng)的表面連接在一起，則該表面也可以適于用作熱接合面。由寬度不同的兩個(gè)一起卷繞的條帶組成的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)——比如圖6的實(shí)施方式的條帶結(jié)構(gòu)——的內(nèi)部表面由于較寬的條帶1015的內(nèi)部表面足夠平滑而能夠?qū)崃總鬟f至另一抵接表面而可以適于用作熱接合面。在一些實(shí)施方式中，密封套管的表面(例如，圖6的密封套管1018的外部表面)可以是適于傳熱的內(nèi)部或外部表面，并且包括一個(gè)或更多個(gè)卷繞的條帶和密封套管的卷繞式條帶結(jié)構(gòu)可以是傳熱套管。

在一個(gè)實(shí)施方式中，例如通過用板件將卷繞的條帶的一個(gè)或兩個(gè)面部密封而將呈中空?qǐng)A筒形狀的邊緣卷繞式條帶制成為容納部。因此該容納部可以用于使其所容物冷卻，例如被放置到容納部中的液態(tài)材料或固態(tài)材料。在這種應(yīng)用中，邊緣卷繞式條帶可以由一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電金屬條帶制成，例如銅制條帶或鋁制條帶。在一些實(shí)施方式中，非金屬條帶用于形成卷繞的條帶。

在一些實(shí)施方式中，用于形成卷繞條帶的條帶的厚度可以介于0.2mm與0.3mm之間。寬的流體孔315的尺寸可以約為19mm x 3mm，并且寬的流體孔315由寬度約為3mm的腹板312分隔。窄的流體孔325的尺寸可以約為6.3mm x 3mm。

盡管本文中具體地描述和說明了流體冷卻型卷繞式條帶結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施方式，但許多改型和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將會(huì)是明顯的。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以以除如本文中具體描述的方式之外的方式來具體實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的流體冷卻型卷繞式條帶結(jié)構(gòu)。所附權(quán)利要求中也限定了本發(fā)明及其等效方案。