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CN112787433A - 具有槽内定子冷却的电机 - Google Patents

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CN112787433A
CN112787433A CN202011239745.5A CN202011239745A CN112787433A CN 112787433 A CN112787433 A CN 112787433A CN 202011239745 A CN202011239745 A CN 202011239745A CN 112787433 A CN112787433 A CN 112787433A
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Abstract

一种旋转电机包括转子组件、定子、定子绕组以及冷却剂歧管。所述转子组件包括转子和转子轴。所述定子通过定子‑转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有限定包封的定子槽的定子齿。相邻定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连。所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成，并且在所述包封的定子槽内轴向延伸穿过所述定子。所述冷却剂歧管与冷却剂供应部流体连通并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封以包封所述定子绕组的一部分。所述歧管从所述冷却剂供应部接收冷却剂，并且穿过所述轴向端部表面将所述冷却剂引导到所述包封的定子槽中以经由强制对流冷却所述定子。

Description

具有槽内定子冷却的电机
技术领域
本公开涉及一种具有槽内定子冷却的电机。
背景技术
使用在本技术中通常称为旋转电机的电力牵引马达和马达发电机来在各种机电系统中实施工作。此类机器包括旋转构件，即，转子，其与静止构件或定子间隔开短距离。在典型的定子构造中，多个定子齿在一端处附接到圆柱形定子芯部以朝向转子径向突出。相邻的定子齿通过相应定子槽彼此分开，其中相邻的定子齿的远侧端部通过齿间隙彼此间隔开。每一定子槽填充有导线或实心条形段以形成一组定子绕组。在多相旋转电机中，向定子绕组施加交流(“AC”)输入电压以使定子充能。转子与定子的相应磁场之间的相互作用最终在转子-定子空气间隙中产生力。从而导致转子的旋转，其中此旋转此后引导到负载。
旋转电机可以产生大量的热量。当电机以高速和高输出转矩水平操作时尤其如此。虽然上述定子绕组充分绝缘以确保单独的相绕组的电隔离，然而，在持续高功率操作期间仍然会产生热量。由定子内的铜损和铁损产生的热量最终可能使绝缘劣化。因此，在定子的构造中使用热管理系统来调节定子温度。例如，定子的端部绕组（其可能暴露在定子的远侧端部处）通常喷洒有冷却剂，或者定子壳体可以包裹在冷却套中。
发明内容
本公开涉及旋转电机内的定子的基于增强对流的冷却。特别地，上述定子槽中的每一者在其两个径向端部处完全包封以构造槽内冷却剂通路。适合应用的冷却剂（例如但不限于自动变速器流体）循环到安置在定子的轴向端部处的冷却剂歧管。所述冷却剂歧管将冷却剂轴向引导到槽内冷却剂通路中，此后，进入的冷却剂轴向流过定子。通过以此方式包封定子槽，在形成定子绕组的条形导体周围建立冷却剂的均匀/360°流动。从而，通过从定子、直接从其源（即，充能的定子绕组）移除热量来以转矩性能的最小劣化从而优化电机的电磁效率。
在示例性实施例中，所述旋转电机包括转子组件、定子、定子绕组以及上述冷却剂歧管。所述转子组件包括连接在一起并且被构造成围绕旋转轴线旋转的转子和转子轴。通过定子-转子空气间隙与转子间隔开的定子具有共同限定定子槽的一组定子齿。相邻对的所述定子齿的远侧径向端部联接在一起或一体地形成，使得定子槽被完全包封，即，不与所述空气间隙相连。如本文中所想到的，定子绕组由在定子槽内轴向延伸穿过定子的条形或“发夹形”导体构造而成。
在此特定实施例中，冷却剂歧管与冷却剂供应部流体连通，由非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封。如由本领域普通技术人员将了解的，按此方式的密封包封定子绕组的一部分（即，定子绕组的暴露线匝）。冷却剂歧管从冷却剂供应部接收冷却剂，穿过定子的轴向端部表面将所接收的冷却剂引导到封闭定子槽中，并且从而经由强制对流冷却定子。
定子绕组的横截面形状在一些实施例中可以是非矩形多边形，并且在其它实施例中可以是矩形形状。
定子绕组中的至少一者的外周界表面可以可选地限定被构造成沿着外周界表面引导更多冷却剂的凹形通道。
冷却剂歧管可以包括由径向壁联接的相对轴向壁，使得由所述冷却剂歧管和所述定子的所述轴向端部表面限定歧管通道。所述轴向壁邻接所述定子的所述端部表面并抵靠所述定子的所述端部表面密封，从而使所述定子绕组装封在所述歧管通道内。所述轴向壁中的一者可以包括倾斜表面，其中定子绕组经由所述倾斜表面沿径向向外方向歪斜。
可以使用偏置构件来向所述冷却剂歧管施加连续压缩力。例如，偏置构件可以是紧固件、梁或其它结构，其被构造成对静止构件起反作用、从而施加所述连续压缩力。
所述包封定子槽中的每一者内的相邻定子绕组之间的间隔可以不均匀分布，使得相对于到接近于所述定子的内直径表面定位的所述定子绕组的分布，更多冷却剂被引导到接近于所述定子的外直径表面定位的所述定子绕组。
在某些应用中，转子轴可以连接到例如具有冷却剂泵的机动车辆上载有的从动负载。在此实施例中，冷却剂经由所述冷却剂泵循环。
本文中还公开一种电力推进系统。所述电力推进系统的实施例包括冷却剂供应部、高压电池组、连接到所述高压电池组的直流到直流(“DC-DC”)转换器、连接到所述DC-DC转换器并且被配置成输出交流(“AC”)电压的牵引功率逆变器模块(“TPIM”)以及上述旋转电机。在此实施例中，电机是连接到所述TPIM并且经由所述AC电压充能的多相旋转电机。
还公开一种用于冷却旋转电机的定子的方法。所述方法可以包括提供上述定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开，并且具有共同限定定子槽的定子齿。相邻对的所述定子齿的远侧径向端部联接在一起或一体地形成，使得定子槽不与所述空气间隙相连。定子绕组由发夹形或条形导体构造而成，并且在定子槽内轴向延伸穿过定子。
所述方法包括抵靠所述定子的轴向端部表面密封环状冷却剂歧管，从而在其中包封所述定子绕组的一部分。所述方法还包括使冷却剂经由所述环状冷却剂歧管穿过所述定子的所述轴向端部表面从冷却剂供应部循环到所包封的定子槽中，从而经由强制对流冷却所述定子。
以上发明内容并不旨在表示本公开的每一个可能实施例或每一个方面。相反，前述发明内容旨在例示本文中公开的一些新颖方面和特征。结合附图和所附权利要求，根据用于执行本公开的代表性实施例和模式的以下具体实施方式，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将容易显而易见。
本发明还公开了如下技术方案。
技术方案1. 一种与冷却剂供应部一起使用的旋转电机，其包括：
转子组件，所述转子组件具有连接在一起并且被构造成围绕旋转轴线旋转的转子和转子轴；
定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有共同限定包封的定子槽的定子齿，其中，相邻对的所述定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连；
定子绕组，所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成并且在所述定子槽内轴向延伸穿过所述定子；以及
冷却剂歧管，所述冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封，从而在其中包封所述定子绕组的一部分，其中，所述冷却剂歧管被构造成从所述冷却剂供应部接收冷却剂、穿过所述定子的所述轴向端部表面将所接收的冷却剂引导到所述包封的定子槽中，并且从而经由强制对流冷却所述定子。
技术方案2. 根据技术方案1所述的旋转电机，其进一步包括额外的冷却剂歧管，所述额外的冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由所述非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠另一轴向端部表面密封，其中，所述额外的冷却剂歧管被构造成从所述包封的定子槽接收冷却剂。
技术方案3. 根据技术方案1所述的旋转电机，其中，所述定子绕组中的至少一者的外周界表面限定被构造成沿着所述外周界表面引导所述冷却剂的凹形通道。
技术方案4. 根据技术方案1所述的电机，其中，所述冷却剂歧管包括由径向壁联接的相对轴向壁，使得由所述冷却剂歧管和所述定子的所述轴向端部表面限定歧管通道，并且其中，所述轴向壁邻接所述定子的所述端部表面并抵靠所述定子的所述端部表面密封，从而使所述定子绕组装封在所述歧管通道内。
技术方案5. 根据技术方案4所述的电机，其中，所述轴向壁中的一者包括倾斜表面，并且所述定子绕组经由所述倾斜表面沿径向向外方向歪斜。
技术方案6. 根据技术方案5所述的电机，其进一步包括被构造成向所述冷却剂歧管施加连续压缩力的偏置构件。
技术方案7. 根据技术方案6所述的电机，其中，所述偏置构件是被构造成对静止构件起反作用、从而施加所述连续压缩力的螺栓或梁。
技术方案8. 根据技术方案1所述的电机，其中，所述包封的定子槽中的每一者内的所述定子绕组之间的可用间隔不均匀分布，使得比起接近于所述定子的内直径表面定位的所述定子绕组，更多冷却剂被引导到接近于所述定子的外直径表面定位的所述定子绕组。
技术方案9. 根据技术方案1所述的旋转电机，其中，所述转子轴连接到具有冷却剂泵的机动车辆上载有的从动负载，并且所述冷却剂经由所述冷却剂泵循环。
技术方案10. 一种电力推进系统，其包括：
高压电池组；
直流到直流(“DC-DC”)转换器，所述直流到直流(“DC-DC”)转换器连接到所述高压电池组；
牵引功率逆变器模块(“TPIM”)，所述牵引功率逆变器模块(“TPIM”)连接到所述高压电池组并且被配置成输出交流(“AC”)电压；
多相旋转电机，所述多相旋转电机连接到所述TPIM并且经由所述AC电压充能，所述旋转电机包括：
转子组件，所述转子组件具有连接在一起并且被构造成围绕旋转轴线旋转的转子和转子轴；
定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有共同限定包封的定子槽的定子齿，其中，相邻对的所述定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连；
定子绕组，所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成并且在所述包封的定子槽内轴向延伸穿过所述定子；
环状冷却剂歧管，所述环状冷却剂歧管与冷却剂供应部流体连通、由非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封，从而在其中包封所述定子绕组的一部分，其中，所述冷却剂歧管被构造成从所述冷却剂供应部接收冷却剂、穿过所述定子的所述轴向端部表面将所接收的冷却剂引导到所述包封的定子槽中，并且从而经由强制对流冷却所述定子；
额外的冷却剂歧管，所述额外的冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由所述非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠另一轴向端部表面密封，其中，所述额外的冷却剂歧管被构造成从所述包封的定子槽接收冷却剂；以及
从动负载，所述从动负载连接到所述转子轴并且经由来自所述电机的转矩供能。
技术方案11. 根据技术方案10所述的电力推进系统，其中，所述从动负载是具有冷却剂泵的机动车辆的一组道路车轮，并且所述冷却剂经由所述冷却剂泵循环。
技术方案12. 根据技术方案10所述的电力推进系统，其中，所述定子绕组中的至少一者的外周界表面限定被构造成沿着所述外周界表面引导所述冷却剂的凹形通道。
技术方案13. 根据技术方案10所述的电力推进系统，其中，所述环状冷却剂歧管包括由径向壁联接的相对轴向壁，使得由所述冷却剂歧管和所述定子的所述轴向端部表面限定歧管通道，并且其中，所述轴向壁邻接所述定子的所述端部表面并抵靠所述定子的所述端部表面密封，从而使所述定子绕组装封在所述歧管通道内。
技术方案14. 根据技术方案13所述的电力推进系统，其中，所述轴向壁中的一者包括倾斜表面，并且所述定子绕组经由所述倾斜表面沿径向向外方向歪斜，所述电力推进系统进一步包括被构造成向所述冷却剂歧管施加连续压缩力的偏置构件。
技术方案15. 根据技术方案10所述的电力推进系统，其中，所述包封的定子槽中的每一者内的所述定子绕组之间的可用间隔不均匀分布，使得比起接近于所述定子的内直径表面定位的所述定子绕组，更多冷却剂被引导到接近于所述定子的外直径表面定位的所述定子绕组。
技术方案16. 一种用于冷却旋转电机的定子的方法，所述方法包括：
提供定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有共同限定包封的定子槽的定子齿，其中，相邻对的所述定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连，并且其中，所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成并且在所述包封的定子槽内轴向延伸穿过所述定子；
抵靠所述定子的轴向端部表面密封环状冷却剂歧管，从而在其中包封所述定子绕组的一部分；
使冷却剂经由所述环状冷却剂歧管穿过所述定子的所述轴向端部表面从冷却剂供应部循环到所述包封的定子槽中，从而经由强制对流冷却所述定子。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，使冷却剂从所述冷却剂供应部循环到所述包封的定子槽中包括使所述冷却剂沿着由所述定子绕组中的至少一者的外周界表面限定的凹形通道循环。
技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，其中，抵靠所述定子的所述轴向端部表面密封所述环状冷却剂歧管包括将所述定子绕组的一部分装封在由所述冷却剂歧管的径向壁联接的相对轴向壁限定的歧管通道内。
技术方案19. 根据技术方案18所述的方法，其中，所述轴向壁中的一者包括倾斜表面，并且密封所述环状冷却剂歧管包括经由所述倾斜表面沿径向向外方向歪斜所述定子绕组，并且使用偏置构件来向所述冷却剂歧管施加连续压缩力。
附图说明
图1是具有旋转电机的示例性移动平台的示意性图示，所述旋转电机的定子如本文中所阐述的那样经由槽内强制对流冷却。
图2是图1中所示的电机的一部分的示意性横截面图示，其描绘了充当槽内冷却剂通路的包封定子槽。
图3A和图3B是可以用于图2中所示的定子中的条形导体的示意性横截面图示。
图4是包括用于槽内定子冷却的冷却剂歧管的图1中所示的电机的横截面图示。
本公开容易有修改和替代形式，其中代表性实施例以示例方式示出在附图中并且在下文详细描述。本公开的发明性方面并不限于所公开的实施例。相反，本公开旨在涵盖落入如由所附权利要求书限定的本公开的范围内的修改、等效方案、组合和替代方案。
具体实施方式
参考附图，在数个图中，其中相似的附图标记指代相同或相似的部件，电力推进系统10示意性地描绘在图1中。电力推进系统10包括具有转子组件(“R”) 14和定子(“S”) 16的旋转电机12。定子16在电机12的持续高功率/高转矩操作模式期间产生热量。因此，本教示旨在使用如本文中阐述的冷却剂歧管60A来实现定子16的高效实时基于强制对流的冷却。
适合应用的冷却剂21（例如，自动变速器流体(“ATF”)或经稀释的乙二醇混合物）可以存储在贮槽22中并且使用冷却剂泵(“P”) 20循环，从而产生由箭头F指示的冷却剂21的流。冷却剂21被引导到冷却剂歧管60A中，冷却剂歧管60A继而抵靠定子16密封。冷却剂歧管60A将冷却剂21引导到定子16中，在定子16上，冷却剂21经由包封的槽结构轴向流过定子16，如下文参考图2-图4详细描述，从而在一些实施例中，最终经由额外的冷却剂歧管60B（参见图4）离开。
在图1中描绘的示例性电力推进系统10内，转子组件14相邻于定子16定位，并且通过空气间隙G（参见图2）与其分开。在电机12的一些构造中，转子组件14可以同心地布置在定子16内，即，定子16可以外接并环绕转子组件14。因此，电机12将实施径向磁通型机器，并且上述空气间隙G将是径向定子-转子空气间隙。可以实现电机12的其它构造，其中转子组件14和定子16的相对位置颠倒，其中转子组件14外接并环绕定子16，并且其中空气间隙G保持径向。为了说明的一致性，将在下文中描述转子组件14径向驻留在定子16内的图1的实施例，而不将所述构造限于此构造。
电力推进系统10包括交流(“AC”)电压总线13。AC电压总线13可以使用高压电池组(“BHV”) 24（例如多单元锂离子、锂硫、镍金属氢化物或其它高能电压供应部）经由牵引功率逆变器模块(“TPIM”) 28选择性地充能。AC电压总线13将AC电压(“VAC”)引导到电机12的相绕组或从电机12的相绕组引导AC电压(“VAC”)，以产生输出转矩（箭头TM）。然后，当按驱动或马达模式操作时，来自充能电机12的输出转矩（箭头TM）被施加到所连接的转子轴50并且例如通过（但无需限于）机动车辆的道路车轮、推进轴或驱动带引导到所耦接的负载(“L”)52。
示意性地示出在图1中的电力推进系统10还可以包括DC电压总线15，直流到直流(“DC-DC”)转换器26连接到DC电压总线15。如本领域普通技术人员将了解的，DC-DC转换器26被配置成经由内部开关和滤波操作来根据需要降低或升高相对高的DC电压(“VDC”)。DC-DC转换器26经由DC电压总线15的高压侧的正(+)和负(-)轨连接在电池组24与TPIM 28之间。在一些构造中，低压/辅助电池组(“BAUX”) 124可以连接到DC电压总线15的低压侧的正(+)和负(-)轨，其中辅助电池组124可能实施为铅酸电池或由另一适合应用的化学物质构造而成的电池，并且被配置成存储12-15V辅助电压(“VAUX”)或向一个或多个所连接的辅助设备（未示出）供应12-15V辅助电压(“VAUX”)。
参考图2，电机12包括上述转子组件14。转子组件14的一些实施例包括具有一组嵌入转子磁体55的圆柱形转子40。转子磁体55可以例如实施为由铁氧体、钕铁硼(“NdFeB”)、钐钴(“SmCo”)或另一适合应用的磁体材料构造而成的永磁体。转子磁体55可以安装到转子40的单独的钢层压层和/或嵌入在转子40的单独的钢层压层内。转子40的构造可以随应用变化，并且因此，图2中描绘了转子40的仅一个可能实施例的示例。
在所描绘的示例性实施例中，定子16的形状为圆柱形，以便外接转子组件14的同样的圆柱形转子40，并且通过上述空气间隙G与转子40分开。在此构造中，定子16和转子40可以由电钢或另一铁质材料的薄层压层的相应堆叠（例如，2-5mm厚）构造而成，如本领域普通技术人员将了解的。
定子16还具有径向突出的定子齿32。每一定子齿32从圆柱形定子壳体30径向向内延伸，其中所述定子壳体具有外直径表面160。因此，定子齿32从定子壳体30朝向转子40的外直径表面140向内延伸。相邻定子齿32通过对应的定子槽33彼此分开，即，每一定子槽33由相邻对的定子齿32限定并侧面相连。定子绕组35然后定位在定子槽33内。
在所描绘的实施例中，定子绕组35被构造为由铜或另一导电材料构造而成的条形段。因此，条形导体（通常称为“发夹形”导体）比通常包裹或缠绕在定子齿32周围的圆柱形铜线更厚实且更具刚性。如上所述，当定子绕组35由AC输出电压（例如，来自图1中描绘的TPIM 28）顺序地充能时，产生旋转定子磁场。由所产生的旋转定子场形成的定子磁极将与由转子40的各种转子磁体55提供的转子极相互作用。在定子-转子空气间隙G中产生的力最终使图1的转子轴50和所耦接的负载52旋转。
如本领域普通技术人员将了解的，典型定子的定子齿将朝向转子径向向内延伸，使得每一定子齿通过远侧端部形成悬臂。相邻的定子齿通过开口或齿间隙彼此分开短距离，其中齿间隙与定子-转子空气间隙G相连。换句话说，典型旋转电机的定子槽通向定子-转子空气间隙G。与此相反，如图2中所示，本公开的定子齿32中的每一者具有连接到定子壳体30的端部360以及相邻于转子40的外直径表面140定位的远侧端部33E。远侧端部33E共同限定定子16的内直径表面260，其中两个直接相邻的远侧端部33E在图2中由区域36指示。因此，相邻定子齿32的定子槽33完全封闭在区域36中，使得定子槽33中无一者与定子-转子空气间隙G相连或通向定子-转子空气间隙G。
为构造具有此构造的定子16，定子齿32在定子16的制造期间联接在一起或一体地形成。例如，上述薄层压层可以用具有图2的所期望形状的定子槽33的工具（未示出）单独地冲孔。当此类层压层堆叠并联接在一起时，将产生定子槽33。然后，使用相邻定子齿32之间的所产生的槽33（其在下文中称为槽内冷却剂通路33C）作为用于使图1的冷却剂21轴向循环通过定子16的流体管道。因此，实现定子16通过强制对流的冷却。
简要参考图3A和图3B，可替代地，图2的定子绕组35可以实施为定子绕组135（图3A）或235（图3B）。在图2的槽33内，最靠近定子16的内直径表面260，铜损可能较高。因此，将定子绕组35、135或235构造成将更多冷却剂21引导到接近于内直径表面260定位的区域将是有利的。例如，不是使用图2的定子绕组35（其具有矩形横截面），而是可以将定子绕组135的一个或多个外周界表面135P修改成相对于其它外周界表面135P或者相对于正方形或矩形横截面形状引导更多冷却剂21。
例如，可以移除图3A的定子绕组135的一个或多个拐角37以将更多冷却剂21引导到特定区域，和/或图3B的定子绕组235的外周界表面235P可以冲孔或以其它方式成形，以便形成半圆形沟槽39。一些此类沟槽39最靠近图2的定子16的内直径表面260可能较大，例如图3B的放大沟槽39A。此类沟槽39或39A的大小、形状和/或放置可以随应用变化以在图2的槽内冷却剂通路33C内提供冷却剂21的所期望的流速和分布。同样地，可以设想定子绕组35具有本文中未描述的其它非矩形轮廓或特征，例如，星形、三角形或另一多边形形状，并且因此，图3A和图3B的示例性形状说明了本教示但不限制本教示。
参考图4，相对于转子组件14的旋转轴线AA描绘了图1的电机12的代表性横截面。如将了解的，为了说明简单起见，电机12经由锯齿状切去线在轴向方向上缩短，并且因此，图4旨在是示意性的，并且无需成比例绘制。即，当定子绕组35充能时，包括(“R”)转子40和转子轴50的转子组件14将在定子(“S”) 16内旋转。转子轴50可以花键连接或轴颈连接到转子40或者与转子40一体地形成，以用于转子40和转子轴55的共同旋转。在所示出的实施例中，转子磁体55嵌入转子40内。定子16径向驻留在转子40外部，其中转子40在每一端部处由轴承组件（未示出）可旋转地支撑，如本领域普通技术人员将了解的。
为了根据本公开对流地冷却定子16，在图1中以轮廓示意性地示出的冷却剂歧管60A在平面视图中具有环形/环状形状，并且安装到定子16的远侧端部表面70。在所示出的“安装”位置中外接旋转轴线AA的冷却剂歧管60A可以由铝、塑料或另一非磁性材料构造而成。在可能的构造中，冷却剂歧管60A包括由径向壁75联接的相对轴向壁74，使得歧管通道76由冷却剂歧管60A和定子16的端部表面70限定。
例如，轴向壁74的端部表面74E邻接定子16的端部表面70并且抵靠定子16的端部表面70密封，从而如图所示将定子绕组35装封在歧管通道76内。为确保适当密封，偏置构件65（例如，螺栓或梁）可以对静止构件80起反作用以向冷却剂歧管60A施加连续压缩力（箭头FC）。另外，端部表面74E限定孔或槽79，孔或槽79允许定子绕组35穿过进入定子槽33（参见图2）。然后，图1的冷却剂21例如穿过由最上部轴向壁74限定的流体入口78被向下引导到冷却剂歧管60A中（如由箭头F所指示），接着，进入的冷却剂21经由图2中所示的槽内冷却剂通路33C轴向流过定子16。
另一冷却剂歧管60B也示出在图4中、在定子16的相对端部处。冷却剂歧管60B被构造成允许冷却剂流（箭头F）例如经由流体出口79在一个或多个所期望的位置处离开定子16。如将了解的，此端部还可以包括延伸穿过流体出口79并且最终连接到图1的TPIM 28的暴露相引线（未示出）。如果采用冷却剂歧管60B的完美环状实施例，则暴露相绕组以及可能的其它结构（例如齿轮组和轴承）可能使得相对难以将冷却剂歧管60B完全密封到定子16。因此，为清楚和简单起见，所描绘的冷却剂歧管60B的环状构造可以根据需要修改以适应此介入或周围结构，并且因此，完美的环状构造（即，其中冷却剂歧管60B在平面视图中具有圆形周界）可能仅在电机12的一端处是可能的。
如上所述，呈ATF形式的冷却剂21通常直接喷洒和/或溢出到定子16的暴露相引线上。此后，冷却剂21经由重力沉降并且再循环到图1的贮槽22。因此，假定图1中所示的泵20被构造成维持冷却剂21通过定子16的所需流速，则冷却剂歧管60A在其周界周围完全密封是不必要的。可能发生一些溢出或溢流，并且实际上可能是有益的。定子绕组35可以如图所示例如经由轴向壁74中的一者的倾斜表面174径向向外歪斜，使得冷却剂歧管60A设置有更厚实或更硬的构造。通过按上文描述的方式基本上包封定子16的定子槽33，在定子绕组35中的每一者周围实现均匀/360°流动，从而冷却剂21直接从其源移除热量。
图4的歧管通道76内定子绕组35的适当间隔将帮助确保冷却剂21在图2的上述槽内冷却剂通路33C内的最佳分布。即，如果槽33内的相邻定子绕组35之间的周围空间太大，则当冷却剂21接近转子40朝向槽内冷却剂通路33C的径向向内区域迅速沉降时可能导致次优冷却。然而，如果相邻定子绕组35之间的空间太小，则槽内冷却剂通路33C内冷却剂21的流将趋于均匀。同时，可能需要额外的流体压力以使冷却剂21循环通过槽内冷却剂通路33C。
再次参考图2，例如，槽33在横截面视图中可以具有细长矩形形状，即，在定子16的内直径表面260之间朝向外直径表面160径向延伸。如上所述，相邻定子齿32完全封闭在区域36处，使得定子槽33不与定子-转子空气间隙G相连或通向定子-转子空气间隙G。在此实施例中，间隔可以使用槽33的面积为约50mm2的示例来解释。槽33内的定子绕组35的横截面面积（如图所示，使用六个铜条）为约35mm2。如将了解的，定子槽33还将在其周界周围包括绝缘材料，从而消耗另一8mm2。因此，在此非限制性示例性实施例中，50mm2的总槽面积减小到约7mm2。因此，7mm2的可用间隔可以分布在槽33内，使得接近定子16的外直径表面160在定子绕组35附近提供更多空间。
如将了解的，以上公开自身提供一种用于冷却定子16的方法。例如，所述方法可以包括提供图2的定子16，即，通过定子-转子空气间隙G与转子40间隔开并且具有共同限定定子槽33的定子齿32。相邻对的定子齿32的远侧端部33E联接在一起或一体地形成，使得定子槽33不与空气间隙G相连。定子绕组35由发夹形或条形导体构造而成并且在定子槽33内轴向延伸穿过定子16。
所述方法可以包括抵靠定子16的轴向端部表面70密封冷却剂歧管60A（如图4中所示），从而在其中包封定子绕组35的一部分。额外的冷却剂歧管60B可以如上文所解释的那样例如使用另一偏置构件65抵靠定子16的相对远侧端部密封。来自图1的贮槽22或另一冷却剂供应部的冷却剂21经由冷却剂歧管60A穿过轴向端部表面70引导到图2的包封定子槽33C中，从而经由强制对流来冷却定子16。在一些实施例中，使冷却剂21循环到包封定子槽33C中可以包括使冷却剂21沿着图3B的凹形通道39或39A循环。
抵靠定子16的轴向端部表面70密封冷却剂歧管60A可以包括将定子绕组35的一部分装封在歧管通道76内，歧管通道76如图4中所示由相对轴向壁74限定，相对轴向壁74由冷却剂歧管60A的径向壁75联接。轴向壁74中的一者可以包括倾斜表面174，并且因此，密封冷却剂歧管60A可以包括经由倾斜表面174、并且可能使用图4的偏置构件65使定子绕组35沿径向向外方向歪斜，以便向冷却剂歧管60A施加连续压缩力（箭头FC）。
因此，如上文所阐述的，包封定子槽33以形成槽内冷却通路33C提供除了定子16的高效冷却以外的多种益处。一些益处本质上主要是机械或结构上的。例如，典型电机的定子齿形成悬臂。由于按照定义，悬臂仅在一端处被支撑，因此此定子齿的自由端易于产生振动和噪声。根据本公开包封定子槽33消除了此类悬臂，并且从而向定子16增加了结构刚度。因转矩波动所致的槽噪声以及所产生的不期望NVH效应减少。同样地，定子16的所公开构造因定子-转子空气间隙G内开槽效应的最小化（包括定子-转子空气间隙G中的风阻或阻力损失的可能减少）而减少了转矩波动。鉴于前述公开，本领域普通技术人员将容易了解这些和其它可能益处。
虽然已经详细描述了一些最佳模式和其它实施例，但是存在各种替代设计和实施例来实践在所附权利要求书中限定的本教示。所属领域的技术人员将认识到，可以在不背离本公开的范围的情况下对所公开的实施例作出修改。此外，本构思明确地包括所述元件和特征的组合和子组合。具体实施方式和附图是对本教示的支持和描述，其中本教示的范围仅由权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种与冷却剂供应部一起使用的旋转电机，其包括：
转子组件，所述转子组件具有连接在一起并且被构造成围绕旋转轴线旋转的转子和转子轴；
定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有共同限定包封的定子槽的定子齿，其中，相邻对的所述定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连；
定子绕组，所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成并且在所述定子槽内轴向延伸穿过所述定子；以及
冷却剂歧管，所述冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封，从而在其中包封所述定子绕组的一部分，其中，所述冷却剂歧管被构造成从所述冷却剂供应部接收冷却剂、穿过所述定子的所述轴向端部表面将所接收的冷却剂引导到所述包封的定子槽中，并且从而经由强制对流冷却所述定子。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其进一步包括额外的冷却剂歧管，所述额外的冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由所述非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠另一轴向端部表面密封，其中，所述额外的冷却剂歧管被构造成从所述包封的定子槽接收冷却剂。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，所述定子绕组中的至少一者的外周界表面限定被构造成沿着所述外周界表面引导所述冷却剂的凹形通道。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述冷却剂歧管包括由径向壁联接的相对轴向壁，使得由所述冷却剂歧管和所述定子的所述轴向端部表面限定歧管通道，并且其中，所述轴向壁邻接所述定子的所述端部表面并抵靠所述定子的所述端部表面密封，从而使所述定子绕组装封在所述歧管通道内。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述轴向壁中的一者包括倾斜表面，并且所述定子绕组经由所述倾斜表面沿径向向外方向歪斜。
6.根据权利要求5所述的电机，其进一步包括被构造成向所述冷却剂歧管施加连续压缩力的偏置构件。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述偏置构件是被构造成对静止构件起反作用、从而施加所述连续压缩力的螺栓或梁。
8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述包封的定子槽中的每一者内的所述定子绕组之间的可用间隔不均匀分布，使得比起接近于所述定子的内直径表面定位的所述定子绕组，更多冷却剂被引导到接近于所述定子的外直径表面定位的所述定子绕组。
9.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，所述转子轴连接到具有冷却剂泵的机动车辆上载有的从动负载，并且所述冷却剂经由所述冷却剂泵循环。
10.一种电力推进系统，其包括：
高压电池组；
直流到直流(“DC-DC”)转换器，所述直流到直流(“DC-DC”)转换器连接到所述高压电池组；
牵引功率逆变器模块(“TPIM”)，所述牵引功率逆变器模块(“TPIM”)连接到所述高压电池组并且被配置成输出交流(“AC”)电压；
多相旋转电机，所述多相旋转电机连接到所述TPIM并且经由所述AC电压充能，所述旋转电机包括：
转子组件，所述转子组件具有连接在一起并且被构造成围绕旋转轴线旋转的转子和转子轴；
定子，所述定子通过定子-转子空气间隙与所述转子间隔开并且具有共同限定包封的定子槽的定子齿，其中，相邻对的所述定子齿的远侧端部联接在一起或一体地形成，使得所述包封的定子槽不与所述空气间隙相连；
定子绕组，所述定子绕组由发夹形或条形导体构造而成并且在所述包封的定子槽内轴向延伸穿过所述定子；
环状冷却剂歧管，所述环状冷却剂歧管与冷却剂供应部流体连通、由非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠所述定子的轴向端部表面密封，从而在其中包封所述定子绕组的一部分，其中，所述冷却剂歧管被构造成从所述冷却剂供应部接收冷却剂、穿过所述定子的所述轴向端部表面将所接收的冷却剂引导到所述包封的定子槽中，并且从而经由强制对流冷却所述定子；
额外的冷却剂歧管，所述额外的冷却剂歧管与所述冷却剂供应部流体连通、由所述非磁性材料构造而成，并且被构造成抵靠另一轴向端部表面密封，其中，所述额外的冷却剂歧管被构造成从所述包封的定子槽接收冷却剂；以及
从动负载，所述从动负载连接到所述转子轴并且经由来自所述电机的转矩供能。
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