[发明专利]电机定子的冷却

说明书

技术领域

本发明涉及电马达的冷却，特别是与涡轮机联接的高速马达的冷却。

背景技术

定子绕组的有效冷却能增强电机的峰值性能。热量主要在定子的绕组中产生。转子中的涡电流很高，但对热损耗贡献很小，因此减少了强制冷却的需求。经常使用液体冷却剂从定子提取热量。在传统的电马达中，冷却剂与转子接触的影响很小。然而在例如与涡轮机联接并且速度可达到350000rpm的电马达的非常高速的马达中，则希望能避免油接触到转子，以避免因冷却剂的高剪切速率而产生的高损耗。试图寻找一种系统和方法，用来向定子绕组上提供液体冷却剂，同时避免冷却剂接触到转子。

在冷却剂是还提供到与电马达或涡轮机相关的轴承的润滑剂的系统中，操作期间应始终保持轴承的润滑，以保持系统的完整性。

如果与电马达相关的涡轮机运行在高的温度，那么电机内高的温度的另一贡献者归因于从涡轮机热部件到电马达的热量传递，主要是辐射。

发明内容

为了克服现有技术内的至少一个问题，公开了一种电子控制涡轮增压器(ECT)，包括：涡轮增压器轴，在其上安装涡轮机轮和压缩机轮以及布置在涡轮机轮和压缩机轮之间的电机。电机具有联接到轴的转子、同心布置在转子周围的定子以及多个芯，芯由多个叠层构成，多个线圈绕着多个叠层的每个缠绕。转子和定子之间设置空气间隙。电机包括护罩，护罩至少具有布置在转子与定子之间的空气间隙内的中空圆柱形部分。护罩的圆柱形部分由具有低电磁渗透性的材料组成。护罩还可包括附着于圆柱形部分的第一端的第一端盖和附着于圆柱形部分的第二端的第二端盖。圆柱形部分布置在邻近定子处，使圆柱形部分和转子之间布置有剩余空气间隙。圆柱形部分比端盖薄。端盖通过摩擦焊接、锻接、软焊、胶粘、螺纹和扣合等方式附着于圆柱形部分。背离圆柱形部分的端盖表面的至少一部分覆以例如陶瓷的绝缘材料。

ECT还包括壳体，电机安装在壳体内，加压冷却剂供应通道限定在壳体中，开口限定在壳体的外表面中，冷却剂支管限定在壳体内并流体地联接到加压冷却剂供应通道，第一冷却剂通道流体地联接到冷却剂支管，并将冷却剂流导向线圈。护罩基本阻止冷却剂接触到转子。壳体中还限定排出孔。护罩大体将冷却剂导向排出孔。在一个实施例中，端盖大体构成喇叭口。

公开了装配电机的方法，包括：装配定子，将第一端盖附着于圆柱形套筒的第一端，将定子插入圆柱形套筒，将第二端盖附着于圆柱形套筒的第二端，装配转子，并将转子插入圆柱形套筒。本方法还包括对至少一端盖的凸出表面进行涂覆。

端盖通过下列方式之一附着于圆柱形套筒：锻接、摩擦焊接、胶粘、螺纹和扣合。

还公开了高速电马达，包括：马达壳体，安装在马达壳体内的定子，布置在定子内的转子，空气间隙将定子和转子分离开，布置在转子的第一端和第二端上的第一轴承和第二轴承(第一轴承和第二轴承被支持在马达壳体内)，和液体冷却设备。液体冷却设备包括：限定在马达壳体内的加压冷却剂供应孔口和限定在马达壳体内用于将流动导向定子的多个冷却剂通道；和设置用来基本阻止冷却剂与转子接触的护罩。

护罩包括：中空的圆柱形部分，中空的圆柱形部分布置在分离定子和转子的空气间隙内；附着于圆柱形部分的第一端的第一端盖；以及附着于圆柱形部分的第二端的第二端盖。端盖可以是喇叭口的外形。圆柱形部分远薄于第一端盖和第二端盖。护罩的圆柱形部分由具有低电磁渗透性的材料构成。圆柱形部分布置在邻近定子处，具有剩余的空气间隙布置在圆柱形部分和转子之间。端盖通过下列方式之一附着于圆柱形部分：锻接、摩擦焊接、软焊、胶粘、螺纹和扣合。在一些实施例中，背离圆柱形部分的端盖表面的至少一部分覆以绝缘材料。在本发明中，通用术语电马达被用来指电机，即，既可作为马达又可作为发电机来操作的装置。

根据本发明的实施例，优势是向定子提供液体冷却，但护罩阻止冷却剂到达转子，护罩的端盖向电机引入了热传递屏障，隔开了热的部件如排气涡轮机。

附图说明

图1是具有电子控制的涡轮增压器(ECT)的发动机系统的图解表示。

图2是ECT的横断面图。

图3是与ECT相关联的电马达的横断面图，此横断面垂直于马达的轴截取。

图4是沿着马达轴截取的电马达的横断面图。

图5是护罩展开图的横断面图。

图6是护罩装配状态的横断面图示。

图7A是电机定子和护罩展开图的等角视图。

图7B是电机定子和护罩装配后的等角视图。