[发明专利]液体冷却的电机

说明书

技术领域

本发明涉及对电机中的部件的冷却。具体而言，本发明涉及用于控制冷却剂的流动的设备，以提供对电机的一部分的基本均匀的冷却。

背景技术

由于车辆对电力的要求不断增加，因此交流发电机(发电机)设计的趋势已朝向更大供电能力发展。同时存在使交流发电机壳体更紧凑的需求，从而其在车辆的发动机舱中占据较小的空间。这些需求的结果增加了对交流发电机的冷却系统的要求，交流发电机冷却系统必须将由位于交流发电机壳体中的定子/转子绕组产生的热移除。

交流发电机系统典型地包括壳体，该壳体包括一个或更多供液体冷却剂流动通过的通道。冷却剂通常被从车辆的发动机导流到交流发电机。专利US6,633,098描述一种用于冷却高输出交流发电机中的定子和转子(包括转子上的绕组)的设置。定子由构成套筒结构的托架支撑。冷却剂通道沿套筒轴向地且在其端部圆周地延伸。冷却剂在套筒的一端进入，沿将其带到另一端并再次返回的回路行进。冷却剂然后离开套筒，从而使定子被冷却。转子由离心风扇冷却。翼片和导向件被提供用于引导来自风扇的气流。

专利US 6,046,520也涉及冷却高输出交流发电机。壶形壳(本质上为具有基部的管)被附接到交流发电机壳体，从而在交流发电机壳体与壳之间形成间隙。该间隙围绕壳体圆周地且沿壳体轴向地延伸。冷却剂在与壳相切的入口处进入该间隙。其沿间隙围绕壳的圆周传送，并从与入口成约300度的出口离开。入口与出口(分开60度)之间的间隙被部分地阻挡，以阻止流体采用较短路径到达出口。入口和出口被轴向(沿壳的长度交错地)移位，以增强冷却。围绕壳的圆周转约180度存在限制装置。该限制装置导致一些液体被轴向导流到壳的基部区域，在此区域液体可冷却该区域中的轴承。其余液体经过该限制装置并到达出口。

因此，用于交流发电机的冷却剂通道的常规设置结构是已知的。然而，日益增加的使内燃机消耗的燃料减小的需求引起了集成启动发电机(ISG)的发展，其为传统交流发电机的可替代物。类似于交流发电机，当发动机运转时，ISG产生电力，用于供应车辆的电力系统并对其电池充电。然而，ISG将传统交流发电机/发电机的功能与启动马达的功能结合在单个ISG中。因此，其能够从交流发电机模式切换为启动器模式。ISG能够自动停止，并且随后快速重启发动机，以避免不必要的发动机空转，例如在车辆等待交通灯时的情况。这减少了燃料消耗和废物排放。

类似于交流发电机，ISG包括需要被冷却的定子和转子。然而，上述ISG的双重功能意味着，其除了通常在交流发电机中存在的部件以外还需要其他部件。具体而言，ISG包括各种电动部件，用于产生启动发动机所需的高电流。而且，需要复杂的电子装置来有效地控制ISG的启动-停止功能。而且，ISG面对与传统交流发电机相同的对紧凑性的要求，因此电动部件和电子部件应该以最小可能的体积被集成到ISG的壳体中。这种高功率部件在小的封装的空间中的结合意味着ISG产生大量的热，该热显著大于传统交流发电机，这些热必须被有效移除，以使ISG有效地操作。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于电机的流动控制设备，该流动控制设备包括第一壁和第二壁，所述第二壁相对于所述第一壁倾斜，以在所述第一壁与所述第二壁之间限定锥形第一室，所述第一室包括进入孔和离开孔，其中在使用时，随着该液体在所述进入孔和所述离开孔之间传送，所述锥形导致所述第一室中的液体的速度被改变，从而经由所述第一壁从热源向所述液体的热能的传递在所述进入孔和所述离开孔之间是基本均匀的。

优选地，所述流动控制设备的所述第二壁包括导向构件，所述导向构件具有第一端面和第二端面，所述第一端面相对于所述第二端面倾斜，以在所述第一端面和所述第二端面之间形成锥形轮廓，并且其中所述锥形第一室由所述第一壁和所述导向构件的所述第一端面限定。所述导向构件可为该电机的可分离部件，从而可以简化电机自身的结构的制造。而且，可产生一系列导向构件，每个导向构件具有不同的锥形角。这实现对合适的导向构件的选择，其将针对任何特殊的电机提供所需的流动速度曲线和冷却性能。

该流动控制设备可进一步包括：包括端口的第三壁，所述端口被布置为接纳液体；和第二室，所述第二室由所述第三壁和所述导向构件的所述第二端面限定，所述第一室的所述离开孔被联接到所述第二室，其中在使用时，所述液体经由所述离开孔被从所述第一室传送到所述第二室，并且所述第二室中的所述液体的至少一部分由所述端口接纳。单个或多个端口用于将液体分配到电机的其它部分，以冷却这些部分。