專利名稱：用于冷卻電機(jī)定子疊片組的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)定子疊片組的冷卻裝置，其中疊片組中的疊片包括其間具 有間隙的放射狀的突出突狀物，冷卻流體流過間隙。本發(fā)明尤其涉及諸如為機(jī) 動(dòng)，,動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)之類的機(jī)械。
背景技術(shù)：
對(duì)用于為機(jī)動(dòng)糊提供動(dòng)力的電動(dòng)，腿行7轉(zhuǎn)卩有助于提高電動(dòng)機(jī)的效率。 構(gòu)造這樣一種冷卻裝置的方法是，禾,從這類電機(jī)的定子向外突出的突狀物陣列來形成構(gòu)造為突翅片(Pin Fin)陣列的定子的外緣，該陣列與周圍的護(hù)套相 配合并與突狀物的自由端具有熱傳遞關(guān)系。突狀物的自由端和突狀物護(hù)套具有 接觸面，由于y賴卩流體流經(jīng)突狀物和護(hù)套的內(nèi)表面，在接觸面處的，大大降 低。在機(jī)動(dòng)車制造中，希望在保持可靠性的同時(shí)斷氐成本。在現(xiàn)行實(shí)踐中，釆 用了不同構(gòu)造的疊片，以便在定子表面提供間隙以允許冷卻流體流過定子。采 用一種以上構(gòu)造的疊片增加了定子的第隨成本禾啶子的組裝成本。發(fā)明內(nèi)容電機(jī)定子的同軸疊片組使用實(shí)質(zhì)上相同并彼此直接鄰接的疊片。每個(gè)疊片 具有外緣和內(nèi)緣，外緣由向外突出的突狀物陣列界定，內(nèi)緣由向內(nèi)突出的齒界 定。向夕卜突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護(hù)套相配合，從而提供冷卻流體流經(jīng)的 冷卻間隙，而齒皿它們之間的容納定子繞組的間隙。本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)突狀物從基部向頂端逐漸變細(xì)，頂端寬度小于基 部寬度以在相鄰疊片的突狀物之間提供角形的間隙，冷卻流^^荒經(jīng)這些間隙。本發(fā)明的另一個(gè)方面，疊片上每個(gè)突狀物與相鄰?fù)粻钗镩g隔距離等于該突 狀物基部的寬度，其中相鄰疊片的突狀物排列形成間隙，而齒間隙淵準(zhǔn)以容納 定子繞本發(fā)明的又一個(gè)方面，根據(jù)關(guān)系式(2K+1)/2K^乘齒數(shù)(、)，突狀物的個(gè)數(shù) (V)與齒數(shù)(n^)成比例，這里K選擇整數(shù)，K^是各疊片相對(duì)于相鄰疊片旋 轉(zhuǎn)以使相鄰疊片的齒間隙W準(zhǔn)而撤的齒數(shù)。本發(fā)明的又一個(gè)方面，護(hù)套在軸端中間具有開口以接收加壓的冷卻流體， 加壓的冷卻流^^護(hù)套和突狀物陣列之間作相反的軸向流動(dòng)，流經(jīng)突狀物間隙 以m卩疊片組，從而冷卻電機(jī)的定子。本發(fā)明的又一個(gè)方面，電機(jī)是電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的又一個(gè)方面，電動(dòng)機(jī)為機(jī)動(dòng)，$1^動(dòng)力。


結(jié)合附圖進(jìn)行考慮，將更全面地看到和更好地理解本發(fā)明的其他各種特征 和附加優(yōu)點(diǎn)，在附圖中同樣的附圖標(biāo)己指代幾個(gè)視圖中相同淑目似部件，其中 圖1是與散熱器和泵相結(jié)合的電動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖，例如用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)糊的電機(jī)；圖2是具有7辨卩套的圖1中電機(jī)定子的正m^l體圖； 圖3是中不帶7令卻套的圖1部分定子的放大視圖； 圖4是用于構(gòu)成圖2和3中定子的單個(gè)疊片的端視圖； 圖5是示出兩相鄰疊片的疊片組的端視圖；圖6是圖5所示放置在圖2-5中的疊片的向內(nèi)突出的齒之間的繞組間隙中 的繞組的部分放大圖；圖7是圖3所示冷卻流術(shù)魅5定子的部分放大頂視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參看圖1，在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)10，其中電 機(jī)包括定子12和電樞14。電樞14連接到軸16，該軸16向驅(qū)動(dòng)元j判專遞動(dòng)力， 驅(qū)動(dòng)元《賴咖為汽車的驅(qū)動(dòng)輪或連接至lM^的驅(qū)動(dòng)輪上的傳動(dòng)^So定子12由 )tiP流體17冷卻，7細(xì)流體17最好是由泵18加壓的液體，泵將液1^主入圍繞 m卩套22設(shè)置的總管20，冷卻套圍繞定子12。冷卻流體17 系列的孔23駄^4[3套22，并y辨卩戶誠定子12，并mai出口24和26流出,套，并返 回 的散*織28，其從冷卻流體中帶走熱量并進(jìn)而從定子中帶走熱量。然后，泵18使f敷賴卩流體17返回到總管20,使其可通過冷卻套22循環(huán)以給電機(jī)10 的定子12皿持續(xù)的冷卻。雖然辦卩流體17最好是液體，但也可以是能夠發(fā) 生相變的流體?，F(xiàn)在參看圖2，圖2中示出圖1的定子12，出口24和26沒有連接到定子 12的兩端31和32的液體收集器29和30上。定子12由單個(gè)疊片(lamination) 42形成的疊片組(stack)40構(gòu)造成，單個(gè)疊片是相同的，因?yàn)槊總€(gè)疊片由相同或 相似的沖壓工具沖壓制成。這消除了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)裝置中所需的不同沖壓工具的 需要，其中不同疊片4頓時(shí)用不同部件標(biāo)號(hào)表示。艦用相同的工具制造疊片 42，疊片的財(cái)斷氏，同時(shí)組裝方便。從定子12的端部44看，齡疊片42具雜其外徑47上向外突出的突狀 物46形成的突翅片陣列45，其與冷卻套22的內(nèi)表面48接合，并界定出定子的 外緣。向內(nèi)突出的齒50的陣列界定出定子12的內(nèi)緣，^i^容納定子纟勉且56 的繞組間隙52 (參看圖3和6)。各疊片12的齒50相互對(duì)準(zhǔn)，從而所述間隙52 艦準(zhǔn)，但相鄰疊片的突狀物46不對(duì)準(zhǔn)。這種突狀物的不對(duì)準(zhǔn)跑共了具有在突 狀物46和套22的內(nèi)表面48之間流經(jīng)冷卻間隙54的混合式渦流的流動(dòng)模式?，F(xiàn)在參看圖3，示出了移走戶，套22之后定子的放大部分。從圖3可以清 楚地看到，相同的沖壓疊片42與相鄰的疊片直 ，各相鄰疊片旋轉(zhuǎn)以使疊 片向內(nèi)突出的齒50對(duì)準(zhǔn)，以界定出定子繞組間隙52，其沿定子12軸向延伸以 容納定子的繞組56。為了給選定個(gè)數(shù)的齒50正確地確定各疊片42上突狀物46 的個(gè)數(shù)以適當(dāng)?shù)卮_定間隙52的個(gè)數(shù)，采用了丟番圖方程(Diophanticequation) 來計(jì)算突狀物46的個(gè)數(shù)，其作為定子齒50的個(gè)數(shù)的函數(shù)，以便得到180度交 錯(cuò)排列的突翅片陣列45。這個(gè)結(jié)果可按如下計(jì)算得到 —定子齒50的個(gè)數(shù)，npin —定子外徑47上突狀物46的個(gè)數(shù)，4一為了在定子外徑47上得到突翅片陣列45，各疊片組(按定子齒的個(gè) 數(shù))的方被。假設(shè)疊片組相對(duì)前一個(gè)疊片組旋轉(zhuǎn)k定子齒50。在突翅片間距上的相應(yīng) 旋轉(zhuǎn)角度為Opin二W(360。/n^npin (1)為了得到交錯(cuò)的突翅片陣列45, Opin必須是180。的奇數(shù)倍<formula>formula see original document page 7</formula> (2)其中，k=0，l，2，......是任意整數(shù)。這樣，一組突狀物46相對(duì)于前一個(gè)組和后一個(gè)組的突狀物間隔180°。其他組間角位移由y^p流體流動(dòng)分布模式需求來決定。由等式(1)和(2)可以得到:<formula>formula see original document page 7</formula> 圖4示出具有根據(jù)前述等式(3)作為齒數(shù)的函數(shù)確定的突狀物個(gè)數(shù) (npin)的單個(gè)疊片。圖4中*疊片42有六十個(gè)齒50和七十個(gè)突狀物46。圖5是圖3中所示的疊片42的疊片組40的端視圖，其中當(dāng)疊片組40組裝 后，針接連的疊片42旋轉(zhuǎn)三個(gè)齒50的距離，產(chǎn)生圖3和5的排列結(jié)果，其 中y糊流體17 、駄后續(xù)突狀物46之間的間隙60，以便沖擊相鄰的下游疊片的 突狀物的端面62。最好參見圖6和7,在Jl^圖中示出定子12的截面亂齡突狀物46具 有前端面62和后端面66。前端面62面對(duì)冷卻流體17的進(jìn)口 23 (圖1 、 2和6), 而后端面66面對(duì)定子12的端部29和30。為了使齒46不完全堵塞突狀物46 之間的間隙60，針突狀物具有從各突狀物的底部74向頂部76傾斜的側(cè)面70 和72。這在連續(xù)的疊片42上的突狀物46之間形成溝槽80。這些溝槽80形成 軸向延伸的凹槽，在疊片42的表面上沿軸向方向輸送7賴卩流體17的波動(dòng)流， 該流動(dòng)^31定子12的突翅片陣列45。 )t4P流體17的流動(dòng)通過面對(duì)各突狀物46 的下游表面62的沖擊而成為湍流，并借助各突狀物的上游表面66而產(chǎn)生上游 渦流。從進(jìn)口端口 23流出的冷卻流體17沿突狀物46的前表面62側(cè)向偏斜tf邀 間隙60和由傾斜的側(cè)面70和72形成的溝槽80中，以便,流體持續(xù)地流向 定子12端部的出口 24和26。溝槽80中的m卩流體17也在突狀物66的后表面 66的后面流動(dòng)，并形成渦流，這有助于使得在溝槽80和間隙60中流動(dòng)的7轉(zhuǎn)卩 流體混合。根據(jù)前述內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地確定本發(fā)明的必要特征，在不脫 離本發(fā)明衞特口范圍的情況下，會(huì),對(duì)其進(jìn)行各禾中改變或變型以使其適于各種 用途和情況。
權(quán)利要求
1、一種用于電機(jī)定子的疊片的同軸疊片組，包括實(shí)質(zhì)上相同的疊片，各疊片具有外緣和內(nèi)緣，所述疊片彼此直接抵靠，各疊片外緣由向外突出的突狀物陣列來界定，各疊片的內(nèi)緣由向內(nèi)突出的齒陣列來界定；所述向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護(hù)套相配合以提供冷卻間隙，冷卻流體流經(jīng)所述冷卻間隙，所述齒提供在它們之間對(duì)準(zhǔn)的間隙以容納定子繞組。
2、 如權(quán)利要求1戶脫的同軸疊片組，辦征在于，戶脫各突狀物從突狀物的基部向突狀物的頂部漸縮，該頂部的寬度小于基部的寬度，以在相鄰疊 片的突狀物之間M^令卻流術(shù)魅5的溝槽。
3、 如權(quán)利要求2所述的同軸疊片組，，征在于，疊片上各突狀物與 該疊片上相鄰的突狀物間隔開的距離實(shí)質(zhì)上等于突狀物基部的寬度，并且當(dāng)所 述齒之間的間隙對(duì)準(zhǔn)以容納繞組時(shí)，相鄰疊片的突狀物與間隔對(duì)準(zhǔn)。
4、 如權(quán)利要求3戶腿的同軸疊片組，其特征在于，根據(jù)絲式(2K+iy (2K^)乘齒數(shù)(、)，突狀物的個(gè)數(shù)(iv)與齒數(shù)(n^)成比例，這里，K等于選 擇的整數(shù)，K^是各疊片相對(duì)于相鄰疊片旋轉(zhuǎn)以使相鄰疊片的齒間隙對(duì)準(zhǔn)而轉(zhuǎn)過 的齒數(shù)。
5、 如權(quán)利要求4戶腿的同軸疊片組，辦征在于，戶腿護(hù)餘鄉(xiāng)向 端中間具有開口以接收加壓的7賴卩流體，加壓的冷卻流體以相反的軸向方向流 經(jīng)突狀物之間的溝槽，以冷卻疊片形成的疊片組，從而辨卩電機(jī)的定子。
6、 如權(quán)利要求5所述的同軸疊片組，，征在于，與所述電機(jī)一體的 定子包括電動(dòng)機(jī)的定子。
7、 一種用于電動(dòng)機(jī)的定子的疊片的同軸疊片組，該電動(dòng)機(jī)用于向具有 熱交換器的機(jī)動(dòng)^WI^動(dòng)力，包括實(shí)質(zhì)上相同的疊片，各疊片具有夕卜緣和內(nèi)緣，所述疊片彼此直 靠，各 疊片外緣由向夕卜突出的突狀物陣列來界定，各疊片的內(nèi)緣由向內(nèi)突出的齒陣列 來界定；所述向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護(hù)套相配合以提^7令卻間隙， 冷卻流體流經(jīng)所述冷卻間隙，所述齒提供在它們之間對(duì)準(zhǔn)的間隙以容納定子繞 組；以及ffi的熱交換器之間的流體連接，以便7轉(zhuǎn)卩從環(huán)繞疊片組的冷卻間隙流出的液體并將已7轉(zhuǎn)卿液體返回到冷卻間隙。
8、 如權(quán)利要求7所述的同軸疊片組，，征在于，所述各突狀物從突 狀物的基部向突狀物的頂部漸縮，該頂部的寬度小于基部的寬度，以在相鄰疊 片的突狀物之間^7t4P流術(shù)荒經(jīng)的溝槽。
9、 如權(quán)利要求8戶脫的同軸疊片組，辦征在于，疊片上條狀物與 該疊片上相鄰的突狀物間隔開的距離實(shí)質(zhì)上等于突狀物基部的寬度，并且當(dāng)所 述齒之間的間隙對(duì)準(zhǔn)以容納繞組時(shí)，相鄰疊片的突狀物與間隔對(duì)準(zhǔn)。
10、 如權(quán)利要求9戶脫的同軸疊片組，其特征在于，根據(jù)關(guān)系式(2K+iy (2K^)乘齒數(shù)(n^)，突狀物的個(gè)數(shù)(npin)與齒數(shù)成比例，這里，K等于選 擇的微，K^是各疊片相對(duì)于相鄰疊片旋轉(zhuǎn)以使相鄰疊片的齒間隙^準(zhǔn)而微 的齒數(shù)。
11、 如權(quán)利要求10戶誠的同軸疊片組，^#征在于，戶腐護(hù)餘欺由向端 中間具有開口以接收加壓的冷卻流體，加壓的冷卻流體以相反的軸向方向流經(jīng) 突狀物之間的溝槽，以冷卻疊片形成的疊片組，從而^卩電機(jī)的定子。
全文摘要
電機(jī)定子的同軸疊片組使用實(shí)質(zhì)上相同并彼此直接鄰接的疊片。各疊片具有外緣和內(nèi)緣，外緣由向外突出的突狀物陣列來界定，內(nèi)緣由向內(nèi)突出的齒陣列來界定。向外突出的突狀物與環(huán)繞疊片組的護(hù)套相配合以提供冷卻流體流經(jīng)的冷卻間隙，而齒提供它們之間的間隙以容納定子繞組。根據(jù)關(guān)系式(2K+1)/(2K_th)乘齒數(shù)(n_th)，突狀物的個(gè)數(shù)(n_pin)與齒數(shù)(n_th)成比例，這里K等于選擇的整數(shù)，K_th是各疊片相對(duì)于相鄰疊片旋轉(zhuǎn)以使相鄰疊片的齒間隙對(duì)準(zhǔn)而轉(zhuǎn)過的齒數(shù)。
文檔編號(hào)H02K1/12GK101232211SQ20071030778
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者C·C·斯坦庫, E·R·奧斯特倫, R·T·道西, Y·杜 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司