[发明专利]具有集成冷却系统的电机组件

说明书

提供了一种具有集成冷却系统的电机组件，包括：定子；包括中空区域的转子轴；安装至所述转子轴的转子；用于将冷却剂注入所述电机组件的冷却剂泵；与所述冷却剂泵流体连通的冷却剂池，其中冷却剂(如，油)被注射进入转子轴的中空区域。该冷却剂经由多个通孔从转子轴排出且进入电机壳体，从而允许对定子和转子组件进行高效冷却。

技术领域

本申请总体涉及电动车的电机组件，且更具体地，涉及可用于冷却电机组件的主要构件的高效电机冷却系统。

背景技术

响应于消费者由日益升高的燃油价格以及全球变暖的可怕后果所驱动的需求，汽车工业缓慢地开始接受对超低排放、高效车的需求。尽管在该工业中一些人尝试设计更有效的内燃机来实现这些目标，然而其他人尝试将混合动力或全电驱动系统结合至其车辆系列。然而，为了符合消费者的预期，车辆工业不仅仅必须实现更绿色的驱动系统，然而还必须同时保持合理水平的性能、行程、可靠性、安全性和成本。

实现低排放、高效率车辆的最通常的方法是通过使用混合动力驱动系统，其中内燃机(ICE)与一个或多个电机结合。尽管混合动力车提供了相较于常规基于ICE车辆的改进的汽油里程以及较低的车辆排放，然而由于其包括内燃机，其仍然释放出有害污染物，尽管该有害污染物相比于常规车辆在较低的水平。此外，由于包括内燃机以及具有所附电池组的电机，所以混合动力车的驱动系统通常比常规的基于ICE的车辆或者全电车辆中的任一个复杂得多，导致增加的成本和重量。因此，若干车辆制造商正在设计仅使用电机或者多个电机的车辆，从而消除一个污染源同时显著地降低驱动系统的复杂性。

为了实现电动车的期望水平的性能和可靠性，牵引电机的温度保持在其特定操作范围内是关键的而无论环境情况或者车辆多难以驱动。使用多种方法来试图和充分地冷却电动车中的电机。例如，美国专利第6,191,511号公开了一种电机，其结合有闭合的冷却环，其中冷却剂被泵送通过转子。安装在中空转子中的固定轴向管喷射冷却剂，同时在转子组件中的一组叶将冷却剂泵送离开转子而返回并且围绕定子。通过允许经由周围气流冷却的集成至电机壳体的翼而完成散热。

美国专利第7,156,195号公开了一种用于车辆的电机的冷却系统。该用于冷却系统的制冷剂通过设置在电机的输出轴以及减速齿轮轴中的轴内通路。制冷剂池形成在齿轮箱的下部分中，且外部安装的冷却器用于将制冷剂冷却至期望温度。

美国专利第7,489,057号公开了一种使用中空转子轴的转子组件冷却系统。将冷却剂注入转子轴的冷却剂进给管通过一个或多个支撑元件被刚性地连接至转子轴。因此，转子和注射管以相同的速度旋转。泵送通过注射管的冷却剂流动抵靠转子轴的内表面，从而从组件带走热量。

尽管可使用多种技术来冷却电动车的电机，然而这些技术仅提供有限的散热。因此，所需要的是用于高性能电动车中的高能量密度和紧凑的电机的高效冷却系统。本发明提供了这样的冷却系统。

发明内容

本发明提供了具有集成冷却系统的电机组件，其包括(i)容纳在电机壳体中的定子；(ii)延伸通过电机壳体的第一端盖和第二端盖之间的转子轴；(iii)安装在转子轴上的转子，其中转子轴包括中空区域；(iv)用于将冷却剂(例如，油)注入电机组件的冷却剂泵(即，电冷却剂泵或者机械冷却剂泵)；(v)与冷却剂泵流体连通的冷却剂池；(vi)第一冷却剂通路，其中第一冷却剂通路将冷却剂泵与转子轴的中空区域流体连接，且其中流过第一冷却剂通路的冷却剂通过冷却剂泵被注入转子轴的中空区域；(Vii)第二冷却剂通路，其中第二冷却剂通路将电机壳体内的区域与冷却剂池流体连接，且其中在电机壳体的区域内的冷却剂经由第二冷却剂通路流入冷却剂池；以及(viii)集成至转子轴的多个通孔，其中所述多个通孔中的每一个将转子轴的中空区域流体连接至电机壳体内的区域，其中从中空区域流至电机壳体内的区域的冷却剂在流过第二通路进入冷却剂池之前与定子和转子直接接触。该多个通孔可具有设置成与转子的第一端相邻的至少一个通孔，以及设置成与转子的第二端相邻的至少一个通孔。所述多个通孔的每一个的轴线可与转子轴的柱轴线垂直。所述多个通孔的每一个的轴线可相对于转子轴的柱轴线倾斜。