[发明专利]具有带双向流动的冷却夹套的液体冷却的旋转电机

说明书

相关申请的优先权声明

本申请要求以下专利申请的优先权：2013年3月4日提交的名称为“LIQUID-COOLED ROTARY ELECTRIC MACHINE HAVING COOLING JACKET WITH BI-DIRECTIONAL FLOW（具有带双向流动的冷却夹套的液体冷却的旋转电机）”的系列号为No.13/784,227的美国专利申请；2013年3月4日提交的名称为“Liquid-Cooled Rotary Electric Machine Having Fluid Channel WITH AUXILIARY COOLANT GROOVE（具有带辅助冷却剂凹槽的流体通道的液体冷却的旋转电机）”的系列号为No.13/784,390的美国专利申请；2013年3月4日提交的名称为“Liquid-Cooled Rotary Electric Machine Having Axial End Cooling（具有轴向端部冷却的液体冷却的旋转电机）”的系列号为No.13/784,789的美国专利申请；以及2013年3月4日提交的名称为“Liquid-Cooled Rotary Electric Machine Having Heat Source-Surrounding FLUID Passage（具有热源围绕的流体通路的液体冷却的旋转电机）”的系列号为No.13/784,799的美国专利申请。

技术领域

本发明涉及旋转电机，例如发电机、交流发电机和马达，其能够沿单个或相反的方向绕一轴线旋转，具体地，本发明涉及液体冷却类型的这种旋转电机。

背景技术

旋转电机越来越多地在较高的内部温度下操作，并且越来越需要为这样的电机提供改进的冷却，以提高它们的性能和可靠性。虽然空冷旋转电机是常用的，但是这些电机的某些操作环境并不能使得它们自身进行良好的空冷。这样的环境可能例如绕电机提供较小的空间以进行空气循环或交换，将电机定位成紧邻加热的部件，这将使被引导到电机的冷却空气不利地加热，或者周围空气可能包括污染物（例如粉尘、谷壳），它们可能堵塞电机的冷却空气通路，堵塞穿过该通路的空气流，并且抑制了充分冷却。

已知的是，通过将旋转电机包含在专门用来冷却该电机（或者具有待液体冷却的其它部件）的冷却回路中，来液体冷却旋转电机。通常，这样的回路包括泵和热交换器，该泵用于引导冷却剂流穿过该回路，该热交换器用于从冷却剂移除热，该冷却剂可以例如是水、油或二醇溶液。冷却剂在压力下供应到电机的冷却剂入口中，循环穿过电机，且经由对流热传递吸收热，并且通过冷却剂出口从电机排出，电机冷却剂入口和出口提供了电机连接到冷却回路的位置。这样的冷却回路是众所周知的，不在本发明的范围内，并且在本文中不再进一步描述。

使旋转电机的尺寸最小化，同时使电机的排热最大化，对于其可靠性和能够长期操作而言是非常关键的。

发明内容

根据本发明，提供用于改进旋转电机和/或这样的电机中发现的额外热源的液体冷却的结构和方法。

本发明提供一种液体冷却的旋转电机，其具有定子和转子，该定子具有中心轴线，该转子被定子围绕，并且绕中心轴线相对于定子旋转。电机包括夹套，该夹套具有内部体积，定子和转子定位在该内部体积中，夹套围绕定子并且与定子传导热连通。夹套相对于中心轴线限定了径向外部热传递表面。电机包括流体通道，该流体通道具有进入口和退出口，在流体通道的进入口和退出口之间延伸，并且横过夹套的热传递表面。流体通道限定了用于穿过电机的液体冷却剂的流动路径，该流动路径绕中心轴线大致沿周向延伸，并且在流体通道的进入口和退出口之间沿着与中心轴线平行的方向前进。用于穿过电机的液体冷却剂的流动路径在其横过热传递表面时沿着与中心轴线平行的相反的方向前进。

本发明的另一个方面在于，电机还包括套筒，该套筒绕夹套设置且相对于中心轴线限定了径向内部冷却剂容纳表面，并且流体通道定位在夹套的热传递表面和套筒的冷却剂容纳表面之间。

本发明的另一个方面在于，流动路径绕中心轴线大致沿周向连续地延伸。

本发明的另一个方面在于，相对于绕中心轴线大致沿周向延伸独立地，由流体通道限定的流动路径沿着与中心轴线平行的至少一个方向前进。

另外，本发明的一个方面在于，相对于绕中心轴线大致沿周向延伸独立地，由流体通道限定的流动路径沿着与中心轴线平行的两个方向前进。