用于電機(jī)的護(hù)罩和冷卻劑引導(dǎo)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于電機(jī)的護(hù)罩和冷卻劑引導(dǎo)件。定子繞組的有效冷卻防止過(guò)熱，因而增強(qiáng)了電馬達(dá)的峰值性能。液體冷卻劑對(duì)于定子的冷卻是有效的；但是在高速馬達(dá)中，避免允許轉(zhuǎn)子上有冷卻劑以防止高的摩擦損耗是明智的。在轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙內(nèi)設(shè)置護(hù)罩，以用來(lái)引導(dǎo)冷卻劑回到油箱，而不接近轉(zhuǎn)子。另外，如果電機(jī)鄰近高溫度部件，護(hù)罩還可以防止向電機(jī)的熱量輻射和傳導(dǎo)。
【專利說(shuō)明】用于電機(jī)的護(hù)罩和冷卻劑引導(dǎo)件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電馬達(dá)的冷卻，特別是與渦輪機(jī)聯(lián)接的高速馬達(dá)的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]定子繞組的有效冷卻能增強(qiáng)電機(jī)的峰值性能。熱量主要在定子的繞組中產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子中的渦電流很高，但對(duì)熱損耗貢獻(xiàn)很小，因此減少了強(qiáng)制冷卻的需求。經(jīng)常使用液體冷卻劑從定子提取熱量。在傳統(tǒng)的電馬達(dá)中，冷卻劑與轉(zhuǎn)子接觸的影響很小。然而在例如與渦輪機(jī)聯(lián)接并且速度可達(dá)到350000rpm的電馬達(dá)的非常高速的馬達(dá)中，則希望能避免油接觸到轉(zhuǎn)子，以避免因冷卻劑的高剪切速率而產(chǎn)生的高損耗。試圖尋找一種系統(tǒng)和方法，用來(lái)向定子繞組上提供液體冷卻劑，同時(shí)避免冷卻劑接觸到轉(zhuǎn)子。
[0003]在冷卻劑是還提供到與電馬達(dá)或渦輪機(jī)相關(guān)的軸承的潤(rùn)滑劑的系統(tǒng)中，操作期間應(yīng)始終保持軸承的潤(rùn)滑，以保持系統(tǒng)的完整性。
[0004]如果與電馬達(dá)相關(guān)的渦輪機(jī)運(yùn)行在高的溫度，那么電機(jī)內(nèi)高的溫度的另一貢獻(xiàn)者歸因于從渦輪機(jī)熱部件到電馬達(dá)的熱量傳遞，主要是輻射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的至少一個(gè)問(wèn)題，公開(kāi)了一種電子控制渦輪增壓器(ECT)，包括:包括渦輪機(jī)輪的渦輪機(jī)部分，包括壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)部分，包括轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)，渦輪機(jī)輪、壓縮機(jī)輪和轉(zhuǎn)子所附著的軸，電機(jī)安裝在其內(nèi)的殼體，鄰近渦輪機(jī)部分安裝在殼體和軸之間的第一軸承，鄰近壓縮機(jī)部分安裝在殼體和軸之間的第二軸承，限定在殼體外表面中的加壓油供應(yīng)通道，限定在殼體內(nèi)并與加壓油供應(yīng)通道流體聯(lián)接的油支管，將油支管與第一軸承流體聯(lián)接的第一油通道，將油支管與第二軸承流體聯(lián)接的第二油通道，以及通過(guò)在殼體和定子背鐵的外側(cè)表面中的一個(gè)中形成凹槽而設(shè)置在殼體和定子之間的油過(guò)道，其中，在油支管和油過(guò)道之間設(shè)置第三油通道，通過(guò)定子背鐵限定多個(gè)孔口，孔口的一端鄰近油過(guò)道。ECT還可包括布置在第三油通道內(nèi)的常閉止回閥，當(dāng)油支管內(nèi)的壓力超過(guò)常閉止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，常閉止回閥打開(kāi)。定子具有多個(gè)芯，芯由多個(gè)疊層構(gòu)成，多個(gè)線圈纏繞著芯。ECT還可包括布置在馬達(dá)殼體內(nèi)的常閉的第一止回閥，其中，第一止回閥的上游側(cè)與油支管流體聯(lián)接，第一止回閥的下游側(cè)位于多個(gè)線圈的其中一個(gè)的第一端上方，ECT還可包括布置在所述馬達(dá)殼體內(nèi)的常閉的第二止回閥，其中，第二止回閥的上游側(cè)與油支管流體聯(lián)接，第二止回閥的下游側(cè)位于多個(gè)線圈的其中一個(gè)的第二端上方。凹槽構(gòu)成油過(guò)道，并大體圍繞定子的整個(gè)圓周延伸，且凹槽形成在定子中。凹槽構(gòu)成油過(guò)道，并大體圍繞定子的整個(gè)圓周延伸，且凹槽限定在馬達(dá)殼體中。
[0006]ECT還可包括:定子中的多個(gè)空隙，其適用于收集提供給定子的油；和限定在馬達(dá)殼體中的排出孔，其中，排出孔和空隙流體相聯(lián)接。殼體包括至少兩個(gè)件。
[0007]ECT還包括電聯(lián)接到電機(jī)的電力電子模塊和電聯(lián)接到所述電力電子模塊的電子控制單元(ECU)。ECU確定第三油通道內(nèi)的壓力，并在第三油通道內(nèi)的壓力超過(guò)止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，依據(jù)常規(guī)的策略命令電力電子模塊控制電機(jī)內(nèi)的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，ECU確定定子內(nèi)的溫度，當(dāng)?shù)谌屯ǖ纼?nèi)的壓力小于止回閥的打開(kāi)壓力并且定子內(nèi)的溫度高于預(yù)期損害定子的閾值溫度時(shí)，ECU命令電力電子模塊使用電流限制策略來(lái)控制電機(jī)內(nèi)的電流。
[0008]還公開(kāi)一種控制命令給電機(jī)線圈的電流的方法，電機(jī)具有向電機(jī)提供冷卻劑的液體冷卻通道和設(shè)置在液體冷卻通道內(nèi)的常閉止回閥。當(dāng)止回閥上游側(cè)的壓力低于打開(kāi)壓力時(shí)，止回閥保持關(guān)閉。當(dāng)止回閥上游側(cè)的壓力高于打開(kāi)壓力時(shí)，止回閥打開(kāi)從而允許冷卻劑自液體冷卻通道向電機(jī)流動(dòng)。本方法包括確定止回閥上游的液體冷卻通道內(nèi)的壓力，和當(dāng)液體冷卻通道內(nèi)的壓力小于止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，使用電流限制策略命令電流至電機(jī)。本方法還包括確定電機(jī)線圈內(nèi)的溫度，和將到電機(jī)的電流限制策略的命令另外基于線圈內(nèi)的溫度何時(shí)超過(guò)閾值溫度。壓力的確定基于來(lái)自冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)的傳感器的壓力信號(hào)。線圈內(nèi)的溫度至少基于熱傳遞模型確定，或在另一個(gè)實(shí)施例中，至少基于命令到線圈的電流的模型和包括電機(jī)效率在內(nèi)的電機(jī)特性確定。當(dāng)止回閥上游的液體冷卻通道內(nèi)的壓力高于止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，命令給電機(jī)的電流基于常規(guī)的操作策略。
[0009]還公開(kāi)一種電馬達(dá)，包括馬達(dá)殼體、馬達(dá)軸、安裝在馬達(dá)軸和馬達(dá)殼體之間的第一軸承和第二軸承、與馬達(dá)軸相聯(lián)接的位于中心的轉(zhuǎn)子、容納在馬達(dá)殼體內(nèi)并關(guān)于轉(zhuǎn)子同心布置的定子和冷卻系統(tǒng)，定子具有圍繞多個(gè)芯纏繞的多個(gè)線圈，芯包括多個(gè)疊層和徑向位于線圈外部的背鐵。冷卻系統(tǒng)具有限定在馬達(dá)殼體內(nèi)的加壓冷卻劑供應(yīng)通道、流體聯(lián)接到加壓冷卻劑供應(yīng)通道的第一冷卻劑通道、聯(lián)接于第一冷卻劑通道的過(guò)道，過(guò)道設(shè)置為環(huán)繞背鐵外圍的至少一部分，并鄰近背鐵的外表面，以及限定在背鐵內(nèi)的多個(gè)孔口，其將過(guò)道流體聯(lián)接到背鐵的內(nèi)表面，其中，油來(lái)自過(guò)道。
[0010]另外，電馬達(dá)具有布置在第一冷卻劑通道內(nèi)的常閉的第一止回閥，當(dāng)加壓冷卻劑供應(yīng)通道內(nèi)的壓力超過(guò)常閉止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，第一止回閥打開(kāi)；布置在馬達(dá)殼體內(nèi)的常閉的第二止回閥，其中，第二止回閥的上游側(cè)與冷卻劑支管流體相聯(lián)接，第二止回閥的下游側(cè)位于多個(gè)線圈的其中一個(gè)的第一端上方；以及布置在馬達(dá)殼體內(nèi)的常閉的第三止回閥，其中，第三止回閥的上游側(cè)與冷卻劑支管流體相聯(lián)接，第三止回閥的下游側(cè)位于所述多個(gè)線圈的其中一個(gè)的第二端上方。過(guò)道是大體圍繞定子的整個(gè)圓周延伸的凹槽，且凹槽限定在馬達(dá)殼體內(nèi)?？蛇x擇地，過(guò)道是大體圍繞定子的整個(gè)圓周延伸的凹槽，且凹槽限定在定子的背鐵內(nèi)。在本發(fā)明中，通用術(shù)語(yǔ)電馬達(dá)被用來(lái)指電機(jī)，即，可作為馬達(dá)、作為發(fā)電機(jī)和既可作為馬達(dá)又可作為發(fā)電機(jī)來(lái)操作的裝置。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，優(yōu)勢(shì)是電機(jī)被下列措施所保護(hù):對(duì)軸承的潤(rùn)滑優(yōu)先于對(duì)電機(jī)繞組的冷卻，避免了當(dāng)可得到的潤(rùn)滑劑壓力不足時(shí)電機(jī)的過(guò)熱，命令電流限制策略用于電機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是具有電子控制的渦輪增壓器(ECT)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的圖解表示。
[0013]圖2是ECT的橫斷面圖。
[0014]圖3是與ECT相關(guān)聯(lián)的電馬達(dá)的橫斷面圖，此橫斷面垂直于馬達(dá)的軸截取。
[0015]圖4是沿著馬達(dá)軸截取的電馬達(dá)的橫斷面圖。
[0016]圖5是護(hù)罩展開(kāi)圖的橫斷面圖。[0017]圖6是護(hù)罩裝配狀態(tài)的橫斷面圖示。
[0018]圖7A是電機(jī)定子和護(hù)罩展開(kāi)圖的等角視圖。
[0019]圖7B是電機(jī)定子和護(hù)罩裝配后的等角視圖。
[0020]圖8是描述了將護(hù)罩裝配到電機(jī)的實(shí)施例的流程圖。
[0021]圖9圖解了控制電機(jī)電流的一個(gè)策略。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，參考任一附圖圖解和描述的實(shí)施例的多種特征可與一個(gè)或多個(gè)其它附圖中圖示的特征相結(jié)合，以生產(chǎn)出在此處沒(méi)有被明確圖解或描述的可選擇的實(shí)施例。所示特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本發(fā)明的教導(dǎo)相一致的特征的多種結(jié)合和修改被希望用于特別的實(shí)施或應(yīng)用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到相類(lèi)似的實(shí)施或應(yīng)用，無(wú)論在此是否被明確地描述或圖解。
[0023]圖1示意性表示一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10，其具有電子控制的渦輪增壓器(ECT) 12 (—種類(lèi)型的渦輪機(jī))。ECT12包括:壓縮機(jī)14，用以壓縮供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣；從來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣提取能量的渦輪機(jī)16 ;用來(lái)聯(lián)接壓縮機(jī)14和渦輪機(jī)16的軸18 ;和用于驅(qū)動(dòng)軸18或被軸18驅(qū)動(dòng)的電機(jī)(或馬達(dá))20。
[0024]發(fā)動(dòng)機(jī)10具有油泵30，用以潤(rùn)滑和冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，也供應(yīng)油給電機(jī)20和與ECT12和渦輪機(jī)軸16相關(guān)聯(lián)的軸承。返回發(fā)動(dòng)機(jī)10的油排向油箱28，在其中被油泵30獲得以被加壓并提供給發(fā)動(dòng)機(jī)10和ECT12內(nèi)的油通道。
[0025]電子控制單元32接收來(lái)自多個(gè)傳感器36的信號(hào)，也接收來(lái)自多個(gè)致動(dòng)器34的信號(hào)，并向多個(gè)致動(dòng)器34提供信號(hào)。ECU32也向發(fā)動(dòng)機(jī)10上的致動(dòng)器和電力電子模塊38提供信號(hào)，電力電子模塊38向ECT20的電馬達(dá)20提供電流并接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10和ECT20及其它裝置上的傳感器的信號(hào)。顯示了單個(gè)的ECU32 ;替代地，使用利用多個(gè)ECU的分布式計(jì)算。例如，傳感器36可包括發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)和/或位于ECT20入口處的油壓傳感器、接近電馬達(dá)線圈或位于ECT20出口處的溫度傳感器。此外，基于本系統(tǒng)的模型，溫度、壓力和其它參數(shù)可基于最小設(shè)定值的傳感器信號(hào)和致動(dòng)器信號(hào)估計(jì)。例如，如果要找出定子線圈內(nèi)的溫度，那么，用于冷卻定子的油流、到和自定子的油的溫度、電機(jī)的電流命令和系統(tǒng)的熱傳遞模型都可用來(lái)確定此溫度。現(xiàn)在的描述是如何基于傳感器信息、致動(dòng)器信息和模型(或，可選擇地，查尋表)的結(jié)合確定特定的溫度、壓力或其它條件的沒(méi)有限制的例子。
[0026]圖2顯示了 ECT40的橫斷面。ECT包括壓縮機(jī)部分50、電機(jī)部分52和渦輪機(jī)部分54。聯(lián)接于公共軸60的是:被螺母64軸向固定的壓縮機(jī)輪62、電機(jī)的轉(zhuǎn)子66和渦輪機(jī)輪68(焊接的)。渦輪機(jī)輪68也可替代地螺紋聯(lián)接于軸60。與圖4相關(guān)的描述提供了有關(guān)組成轉(zhuǎn)子66的零件的附加細(xì)節(jié)。圖2中的實(shí)施例包括四個(gè)聯(lián)接在一起的殼體部分:壓縮機(jī)殼體部分70、兩個(gè)電機(jī)殼體部分72和73和渦輪機(jī)殼體部分74。(在缺少渦輪機(jī)的實(shí)施例中，即，僅高速電機(jī)，那么用于馬達(dá)的殼體會(huì)包括更少的部分。)旋轉(zhuǎn)軸60被軸承76和78支撐在殼體中。推力軸承58設(shè)置在壓縮機(jī)和殼體之間。與高功率電子設(shè)備(未顯示)聯(lián)接的電連接器56離開(kāi)ECT40。
[0027]圖2的實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑被用作電馬達(dá)的冷卻劑。因此，潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)是一體的。替代地，兩個(gè)系統(tǒng)可分離，以允許在系統(tǒng)中使用不同的流體。[0028]通過(guò)入口 80向ECT40提供加壓的潤(rùn)滑劑，在一個(gè)實(shí)施例中，加壓潤(rùn)滑劑是發(fā)動(dòng)機(jī)油。來(lái)自入口 80的油填充支管82。支管82流體聯(lián)接到油通道84和86，通道84向軸承76和78提供潤(rùn)滑劑，通道86向軸承78提供潤(rùn)滑劑。在通道84的外側(cè)端設(shè)置塞子85，用來(lái)密封孔口以構(gòu)成通道84。
[0029]支管82還與止回閥92、94和96流體聯(lián)接。當(dāng)支管82內(nèi)的壓力超過(guò)止回閥的打開(kāi)壓力時(shí)，止回閥打開(kāi)以允許流動(dòng)通過(guò)止回閥。閥92的出口側(cè)將油導(dǎo)向電機(jī)繞組的第一端98 ;閥94的出口側(cè)將油導(dǎo)向油過(guò)道100，閥96的出口側(cè)將油導(dǎo)向繞組的第二端102。過(guò)道100顯示為定子背鐵108內(nèi)的凹槽。過(guò)道100容納在殼體72和背鐵108內(nèi)的凹槽之間。替代地，在殼體72中設(shè)置凹槽，而背鐵108的外表面是沒(méi)有凹槽的。
[0030]止回閥92、94和96確保在提供給ECT40的油壓力低于打開(kāi)壓力時(shí)，油不會(huì)被引導(dǎo)離開(kāi)軸承58、76和78。也就是說(shuō)，軸承58、76和78獲得優(yōu)先的潤(rùn)滑。當(dāng)支管82內(nèi)的壓力高于打開(kāi)壓力時(shí)，系統(tǒng)中有充足的壓力向電機(jī)提供冷卻，而不會(huì)消極地影響到軸承。在上面的討論中，含義是每個(gè)止回閥92、94和96中的打開(kāi)壓力是相同的。可故意略有不同地設(shè)置打開(kāi)壓力，以使得至軸承的油以逐步的方式被影響。在另一種情況中，止回閥的打開(kāi)壓力可能會(huì)由于制造公差和在操作中逐漸起作用的效果(例如止回閥中形成的沉淀物或閥中的彈簧張力隨時(shí)間的變化)而不同。
[0031]提供給多個(gè)零件的油行至殼體內(nèi)的收集器104，并通過(guò)排出孔106排出。護(hù)罩110基本阻止油接近轉(zhuǎn)子66。護(hù)罩110周向設(shè)置在轉(zhuǎn)子66和定子之間(更多細(xì)節(jié)將于下面描述)。在圖2的視圖中，通過(guò)護(hù)罩110直徑的橫斷面顯示了護(hù)罩的上部和下部，但是護(hù)罩繞轉(zhuǎn)子66周向延伸。
[0032]在圖3中，顯示了電馬達(dá)200的橫斷面視圖，該圖是沿關(guān)于圖2視圖垂直的方向截取的。在中心部位是被加固物120環(huán)繞的軸(未顯示)。環(huán)繞加固物120設(shè)置了多個(gè)(在本實(shí)施例中為4個(gè))磁體122，相鄰對(duì)的磁體122之間為梯形楔子124。偶數(shù)量的磁體徑向排列。設(shè)置了位于磁體122和楔子124外面的轉(zhuǎn)子套筒126以容納它們。轉(zhuǎn)子包括加固物120、磁體122、楔子124、套筒126和轉(zhuǎn)子端蓋128 (圖3僅可見(jiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)子端蓋的一部分)?？諝忾g隙148將轉(zhuǎn)子和定子分離開(kāi)來(lái)。定子包括:芯130(本實(shí)施例為6個(gè))，其由多個(gè)疊層構(gòu)成，線筒134，導(dǎo)體纏繞到線筒134上構(gòu)成線圈136。設(shè)置線筒134以簡(jiǎn)化裝配，并且使得馬達(dá)200的馬達(dá)芯與定子線圈電絕緣；替代地，線圈可直接纏繞在芯或疊層130上。圖3所示的橫斷面沒(méi)有顯示出形成芯130的單獨(dú)疊層。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員卻都知悉。疊層延伸穿過(guò)定子背鐵138。即，背鐵138也是由疊層組成的；背鐵138環(huán)繞芯130圓周排列。芯和背鐵由同樣的疊層構(gòu)成，并且是連續(xù)的，但使用兩個(gè)單獨(dú)的數(shù)字來(lái)標(biāo)示這兩個(gè)部件。外圍的凹槽構(gòu)成了油的過(guò)道140?；叵氲竭^(guò)道140形成在背鐵138和馬達(dá)殼體之間，而后者未顯示在圖3中。在背鐵內(nèi)設(shè)置孔口 142以允許油自過(guò)道140進(jìn)入定子內(nèi)部的空隙144。圖3上可顯示油在內(nèi)部空隙144中積聚，觀看圖4可清楚油如何從空隙144排出。在空氣間隙148內(nèi)設(shè)置護(hù)罩110，用來(lái)防止定子內(nèi)的油接觸到轉(zhuǎn)子。在圖3中，孔口 140大體顯示為相同的直徑。替代地，孔口 142的尺寸可被設(shè)置成提供通過(guò)多個(gè)孔口的期望量的冷卻劑。
[0033]圖4顯示了如圖3所示的馬達(dá)200的橫斷面。圖4中相同的元件使用圖3中使用的相同的數(shù)字。此橫斷面視圖沒(méi)有通過(guò)其直徑，而是顯示了通過(guò)繞組136和孔口 142的橫斷面圖。在下側(cè)，橫斷面穿過(guò)芯130。在圖4描述的實(shí)施例中，軸向存在3個(gè)永磁體122。從圖3中看到，從徑向考慮，有4個(gè)永磁體122。因此，在圖3和4的實(shí)施例中有12個(gè)永磁體。軸向上分段的磁體減少了磁體渦流損失。
[0034]在圖5中，顯示了護(hù)罩110包括三部分:圓柱形套筒201和第一端蓋202和第二端蓋204。在圖5的實(shí)施例中，端蓋202和204大體呈喇叭口形狀。然而，這僅是一個(gè)未限制的例子。喇叭口 202和204具有削切的背部部分206為氣缸201提供肩部。在所有的實(shí)施例中，護(hù)罩110由允許裝配的兩部分組成。在一個(gè)實(shí)施例中，喇叭口之一在插入馬達(dá)的空氣間隙之前聯(lián)接到氣缸201，或者喇叭口與圓柱形套筒201整體構(gòu)成。喇叭口 204均通過(guò)任何合適的技術(shù)聯(lián)接到氣缸201的端部，這些技術(shù)包括但不限制于:粘合、扣合、螺紋、摩擦焊接和鍛接。在使用螺紋的實(shí)施例中，削切部分206內(nèi)有螺紋，并與圓柱形套筒201的端部的螺紋接合(螺紋在圖5中未顯示)。裝配好的護(hù)罩110的形式顯示在圖6中。
[0035]發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣提供給ECT40的渦輪機(jī)部分，因此其處于熱運(yùn)行中。無(wú)論作為馬達(dá)或是發(fā)電機(jī)進(jìn)行操作，都在電機(jī)200 (圖4)中消耗能量。為避免損害電機(jī)200，管理消耗的能量。希望避免來(lái)自渦輪機(jī)部件54的任何輻射或傳導(dǎo)的熱量傳遞到電機(jī)。喇叭口 202和204提供了防止油滴落到轉(zhuǎn)子上和防止輻射熱量從渦輪機(jī)傳遞到電馬達(dá)的雙重作用。為了提高護(hù)罩110的絕緣性能，喇叭口 202和204的表面208涂覆有絕緣陶瓷或其它合適的絕緣體或反射器。涂層隔離溫度、隔離電或兩者都隔離。
[0036]圓柱形套筒200的厚度選擇為占據(jù)盡可能小的空氣間隙，同時(shí)具有充分的結(jié)構(gòu)完整性。在圖5和6中可以看到，圓柱形套筒200比喇叭口 202和204薄很多。
[0037]參考圖3，護(hù)罩110允許油在萬(wàn)有引力拉動(dòng)下朝著排出孔106向下移動(dòng)，但不接觸到轉(zhuǎn)子。
[0038]在圖7A中，顯示了定子210和護(hù)罩(作為圓柱形套筒200和端蓋202和204的展開(kāi))的等角視圖。圖7B顯示了護(hù)罩和定子的裝配好的狀態(tài)。
[0039]圖8顯示了護(hù)罩裝配的流程圖。在230，裝配定子。在方塊232中，將其中一個(gè)端蓋附接到圓柱形套筒的一端。在方塊234中，圓柱形套筒被插入穿過(guò)定子。在方塊236中，將另外一個(gè)端蓋附接到圓柱形套筒的另一端。在方塊238中，將轉(zhuǎn)子插入定子中。圖7中的操作顯示的是優(yōu)選的順序。方塊232和234可以按相反的順序進(jìn)行。在另外的可選擇的實(shí)施例中，方塊230和232可以按相反的順序進(jìn)行。
[0040]冷卻劑可以是任何合適的流體。在ECT聯(lián)接到內(nèi)燃機(jī)的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑是在壓力下可利用其為ECT提供冷卻和潤(rùn)滑兩個(gè)作用的流體。在潤(rùn)滑劑被用作電機(jī)20 (圖1)的冷卻劑的實(shí)施例中，排出孔106(圖2)流體地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10(圖1)的油箱28。
[0041]如上所述的那樣，軸承的潤(rùn)滑是優(yōu)先于對(duì)電機(jī)的冷卻的。例如，在起動(dòng)時(shí)，油壓很可能是小于需要提供用來(lái)冷卻和潤(rùn)滑的油壓的，因此向電機(jī)提供油的止回閥關(guān)閉。在一些情形下，這將會(huì)和想要向電機(jī)提供高的電流以壓縮渦輪機(jī)內(nèi)空氣的愿望是一致的。電機(jī)能夠承受短時(shí)的高脈沖電流，而不過(guò)熱。但是，如果沒(méi)有提供附加的冷卻措施，那么這樣的脈沖的持續(xù)將會(huì)受限制。在止回閥關(guān)閉的這樣一種情況下防止過(guò)熱的策略開(kāi)始于圖9的方塊300。在302中，確定油系統(tǒng)中的壓力(Ptt)并將其與止回閥的打開(kāi)壓力(P打開(kāi))進(jìn)行比較。當(dāng)油系統(tǒng)中的壓力較高時(shí)，那么止回閥打開(kāi)并且控制進(jìn)行到方塊306，其中，對(duì)提供給電機(jī)或從電機(jī)提取的電流進(jìn)行常規(guī)控制。但是，如果系統(tǒng)中的壓力不夠高以打開(kāi)止回閥，則控制進(jìn)行到方塊204，其中確定電馬達(dá)的線圈的溫度(Tiw)是否超過(guò)了閾值溫度(Tiwt)。線圈中的溫度可基于對(duì)其溫度的測(cè)量或利用模型而被估計(jì)或確定。只要線圈中的溫度低于閾值，那么控制進(jìn)行到方塊306以便對(duì)電流進(jìn)行常規(guī)控制。但是，如果溫度超過(guò)了閾值，控制進(jìn)行到方塊308，這是作為一種替代策略，用以控制到達(dá)或來(lái)自電機(jī)的電流，以保護(hù)電機(jī)不會(huì)過(guò)熱。在大多數(shù)常規(guī)操作條件下，用以冷卻電機(jī)的線圈和潤(rùn)滑軸承的油壓的不足的發(fā)生是短暫的，最有可能局限于起動(dòng)。盡管如此，提供限制電流的操作策略是有用的，例如，在方塊308中要求的那樣，可以避免在那些不常見(jiàn)的事件中電機(jī)的損害。
[0042]作為在線圈或繞組中產(chǎn)生的溫度的結(jié)果，電流通量常常限制電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩的能力。向繞組提供冷卻實(shí)際上導(dǎo)致了更高輸出的馬達(dá)。為此，認(rèn)識(shí)到要向繞組上提供液體冷卻。然而，對(duì)于高速馬達(dá)來(lái)說(shuō)，液體冷卻應(yīng)該避開(kāi)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子內(nèi)消耗的能量比定子內(nèi)消耗的低得多，因此不需要液體冷卻。在一些例如在ECT中接近350000rpm的高速馬達(dá)中，冷卻劑在如此高速下的剪切導(dǎo)致高的摩擦負(fù)荷，也導(dǎo)致當(dāng)冷卻劑被霧化成霧時(shí)的損耗。為了阻止冷卻劑接近轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子和定子之間放置護(hù)罩的套筒部分，占據(jù)空氣間隙的一部分。護(hù)罩具有圓柱形部分和一端一個(gè)的兩個(gè)喇叭口部分。圓柱形部分通過(guò)小的空氣間隙與永久磁體分離，其由低滲透性的材料構(gòu)成，以避免與馬達(dá)內(nèi)建立的磁通線不適當(dāng)?shù)母缮妗４颂幪岬降臐B透性涉及電磁滲透性。材料可以是聚合物、復(fù)合材料、不含鐵的或任何其它具有相對(duì)低的滲透性的材料。因?yàn)槔瓤诓辉谵D(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙內(nèi)，所以喇叭口可由基本不考慮滲透性的材料制成。
[0043]如圖4所示，在定子的外表面上設(shè)置了槽口 146，使得固定螺釘可與槽口 146接合。在圖2中顯示了固定螺釘103和槽口接合(槽口顯示在圖2中，但未單獨(dú)以數(shù)字和引導(dǎo)線命名)。在圖8中看到，槽口 146圍繞定子210的外周被均勻隔開(kāi)。僅有其中一個(gè)槽口 146與固定螺釘103接合。但是，為了電機(jī)的適當(dāng)?shù)牟僮鳎Ｍ麑⒉劭?146均勻分布在定子210的外表面上，并與線圈相協(xié)調(diào)。槽口 146和固定螺釘103提供了抵消馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的作用。作為一種選擇，可設(shè)置多個(gè)固定螺釘用以保護(hù)任意一個(gè)固定螺釘?shù)耐顺觥?br> [0044]雖然關(guān)于特別實(shí)施例的最好模式已被詳細(xì)描述，本領(lǐng)域人員將會(huì)意識(shí)到權(quán)利要求范圍內(nèi)的多種可選擇的設(shè)計(jì)和實(shí)施例。雖然多個(gè)實(shí)施例被描述為提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)或在一個(gè)或更多的所希望的特性方面優(yōu)于其他的實(shí)施例，然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的，一個(gè)或更多的特性可能會(huì)妥協(xié)讓步以達(dá)到希望的系統(tǒng)屬性，這依賴于特定的應(yīng)用和實(shí)施。這些屬性包括但不限于:費(fèi)用、強(qiáng)度、耐久性、壽命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、包裝、尺寸、可維護(hù)性、重量、可制造性、易于裝配性等等。于此描述的特征為比其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施在一個(gè)或更多特性方面不那么希望的實(shí)施例沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍，并且可能對(duì)于特別應(yīng)用來(lái)說(shuō)是希望的。
【權(quán)利要求】
1.一種電馬達(dá)，包括: 馬達(dá)殼體； 安裝在所述馬達(dá)殼體內(nèi)的定子； 布置在所述定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，空氣間隙將定子和轉(zhuǎn)子分離開(kāi)來(lái)； 布置在所述轉(zhuǎn)子的第一端和第二端上的第一軸承和第二軸承，所述馬達(dá)殼體支撐著所述第一軸承和第二軸承； 液體冷卻設(shè)備，包括: 限定在所述馬達(dá)殼體內(nèi)的加壓冷卻劑供應(yīng)孔口； 限定在所述馬達(dá)殼體內(nèi)用于將流動(dòng)導(dǎo)向定子的多個(gè)冷卻劑通道；和設(shè)置用來(lái)基本阻止冷卻劑接觸到轉(zhuǎn)子的護(hù)罩，所述護(hù)罩至少包括中空?qǐng)A柱形部分，中空?qǐng)A柱形部分布置在將定子和轉(zhuǎn)子分離開(kāi)來(lái)的空氣間隙內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電馬達(dá)，其中，護(hù)罩還包括: 附著于所述圓柱形部分的第一端的第一端蓋；和 附著于所述圓柱形部分的第二端的第二端蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的電馬達(dá)，其中，所述護(hù)罩的圓柱形部分由具有低電磁滲透性的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的電馬達(dá)，其中，所述圓柱形部分鄰近所述定子布置，剩余空氣間隙布置在所述護(hù)罩的圓柱形部分和所述轉(zhuǎn)子之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電馬達(dá)，還包括: 其內(nèi)安裝電機(jī)的殼體； 限定在所述殼體內(nèi)的加壓冷卻劑供應(yīng)通道，加壓冷卻劑供應(yīng)通道的開(kāi)口在所述殼體的外表面中； 限定在所述殼體內(nèi)并流體聯(lián)接于所述加壓冷卻劑供應(yīng)通道的冷卻劑支管；和限定在殼體內(nèi)并流體聯(lián)接到所述冷卻劑支管并且將冷卻劑流導(dǎo)向所述線圈的第一冷卻劑通道。
6.如權(quán)利要求5所述的電馬達(dá)，還包括:限定在所述殼體內(nèi)的排出孔，其中，所述護(hù)罩將冷卻劑大體導(dǎo)向所述排出孔。
7.如權(quán)利要求2所述的電馬達(dá)，其中，所述端蓋形成喇叭口的外形，所述圓柱形部分遠(yuǎn)薄于所述第一端蓋和第二端蓋。
8.如權(quán)利要求2所述的電馬達(dá)，其中，所述端蓋通過(guò)下列方式之一附著于所述圓柱形部分:摩擦焊接、鍛接、軟焊、粘合、螺紋和扣合。
9.如權(quán)利要求2所述的電馬達(dá)，其中，至少一個(gè)端蓋的背離所述圓柱形部分的表面的至少一部分涂覆有絕緣材料。
10.如權(quán)利要求9所述的電馬達(dá)，其中，所述絕緣材料是陶瓷。
【文檔編號(hào)】H02K9/197GK103633780SQ201310379417
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】T·加勒德, W·R·N·希佩恩, C·梅扎羅斯 申請(qǐng)人:艾克莫特國(guó)際公司