适于电动马达的冷却装置和为其制备中空轴的方法
【专利说明】适于电动马达的冷却装置和为其制备中空轴的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是于2013年3月15日提交的美国专利申请13/835，071的继续部分申请，该美国专利申请通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及适于电动马达的冷却装置。更具体地，本发明涉及适于电动马达转子的冷却装置。
【背景技术】
[0004]适于电动马达的已知冷却方法通常会在马达内导致不均匀的温度分布。已知的方法通常使用由风扇所产生的冷却空气来冷却马达的外部。然而，最高温度通常发生在转子的中心处，而在转子的中心处冷却空气不太有效。
【发明内容】
[0005]在一种结构中，本发明提供一种电动马达，其包括定子和转子，所述定子可操作成产生磁场并限定开口，而所述转子至少部分地设置于开口内。转子包括沿着旋转轴线延伸的轴，包括连续地堆叠在轴上的多个叠片的第一转子磁芯部，以及联接到所述多个叠片的第二转子磁芯部。第一转子磁芯部和第二转子磁芯部配合以便限定转子磁芯。多个绕组联接到转子磁芯以及空气流动路径形成为所述第二转子磁芯部的一部分。空气流动路径包括轴向地沿着旋转轴线通过所述轴的轴向部分，以及径向向外延伸通过所述第二转子磁芯部的径向部分。
[0006]优选地，第二转子磁芯部包括具有芯部和支撑部的一体化的磁性组件。
[0007]更优选地，多个叠片和第一转子磁芯部中的一个限定两个孔，以及多个叠片和第二转子磁芯部中的另一个限定两个销，所述销的尺寸定制成接合两个孔以便抑制围绕第二转子磁芯部和多个叠片的旋转轴线的相对旋转。
[0008]在另一变型中，电动马达还包括联接到所述轴的第一轴承和联接到所述支撑部的第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承支撑转子以便围绕旋转轴线旋转。
[0009]优选地，所述轴包括第一端和第二端，并且其中所述多个叠片包括大体上与所述轴的第二端对准的第一端。
[0010]在一个实施方式中，一体化的磁性组件包括软磁复合材料。
[0011]在另一种实施方式中，支撑部包括中空管，其至少部分地限定所述空气流动路径的轴向部分。
[0012]在一个实施方式中，多个叠片和芯部配合以便限定延伸多个叠片和芯部的整个长度的多个完整的齿，以及多个部分齿，每个部分齿包括第一齿件、第二齿片、以及其间的间隙。
[0013]优选地，空气流动路径的径向部分延伸通过由多个部分齿所限定的间隙。
[0014]在本发明的一个变型中，所述空气流动路径的轴向部分沿着所述旋转轴线从所述轴的第一端和第二端两者延伸，并且其中所述轴包括径向孔，其可操作成连接空气流动路径的轴向部分和径向部分。
[0015]在本发明的另一个变型中，第二转子磁芯部包括第二多个叠片和第三多个叠片，所述第二多个叠片的每一个具有配合以便限定间隙的槽，所述第三多个叠片完全围绕所述轴。
[0016]优选地，所述间隙包括第一径向间隙和第二径向间隙，并且其中所述第二多个叠片堆叠使得槽的一部分在第一径向位置处对准以便限定第一径向间隙，并且所述第二多个叠片的其余部分与在不同的径向位置处对准以便限定所述第二径向间隙的槽堆叠。
[0017]更优选地，所述第一径向间隙和所述第二径向间隙分隔开180度。
[0018]在另一结构中，本发明提供一种电动马达，其包括沿着旋转轴线延伸并具有第一端和第二端的轴。第一多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线堆叠，第一多个叠片的每一个具有第一横截面，第二多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线紧邻第一多个叠片堆叠，第二多个叠片的每一个具有不同于第一横截面的第二横截面，以及第三多个叠片联接到轴并且沿着旋转轴线紧邻所述第二多个叠片堆叠，使得第二多个叠片设置于第一多个叠片和第三多个叠片之间，第三多个叠片的每一个具有与第一横截面大致相同的第三横截面。多个齿通过第一多个叠片、第二多个叠片、以及第三多个叠片配合来限定，每个齿与相邻的齿配合以便限定槽。多个绕组均联接到至少一个齿并设置在至少两个槽中。空气流动路径包括沿着所述旋转轴线延伸的轴向部分以及径向延伸通过在第二多个叠片中所限定的间隙的径向部分。空气流动路径可操作成引导空气流通过多个绕组的至少一部分。
[0019]在一个变型中，空气流动路径的轴向部分沿着旋转轴线从所述轴的第一端和第二端两者延伸，并且其中所述轴包括径向孔，其可操作成连接空气流动路径的轴向部分和径向部分。
[0020]在另一变型中，第一横截面和第三横截面完全围绕旋转轴线延伸并包括第一数量齿的部分，并且其中所述第二横截面包括槽，使得具有第二横截面的叠片包括第二数量齿的部分，所述第二数量齿比第一数量齿至少少一个。
[0021]优选地，所述间隙包括第一径向间隙和第二径向间隙，并且其中所述第二多个叠片堆叠，使得所述槽的一部分在第一径向位置处对准以便限定第一径向间隙，而第二多个叠片的其余部分与在不同的径向位置处对准以便限定所述第二径向间隙的槽堆叠。
[0022]更优选地，所述第一径向间隙和所述第二径向间隙分隔开180度。
[0023]在一个实施方式中，多个齿包括延伸第一多个叠片、第二多个叠片以及第三多个叠片的堆叠的整个长度的多个完整的齿，以及多个部分齿，每个部分齿包括第一齿件、第二齿片、以及其间的间隙。
[0024]在另一个实施方式中，电动马达还包括牢固地联接到所述轴的第一端夹具和牢固地联接到所述轴的第二端夹具，所述第一端夹具和第二端夹具配合以便将叠片保持在其间。
[0025]在又一结构中，本发明提供一种电动马达，其包括沿着旋转轴线延伸并具有支撑端和自由端的轴，以及联接到所述轴并沿着旋转轴线邻近于自由端堆叠的多个叠片。所述多个叠片限定第一联接部分并部分地限定第一多个齿。一体化的磁性组件包括联接到所述第一联接部分的第二联接部分、支撑部和芯部。芯部包括多个沿着芯部的整个长度延伸的全长度的齿以及仅沿着芯部的整个长度的一部分延伸的多个部分长度的齿。所述第一多个齿、所述多个全长度的齿、以及所述多个部分长度的齿配合以便限定多个完整的齿，其中每个完整的齿与相邻的完整齿配合以便限定槽。多个绕组均联接到完整齿中的至少一个并设置于至少两个槽内。空气流动路径形成为一体化磁性组件的一部分，并且可操作成引导空气流通过所述支撑部并径向通过联接到所述部分长度的齿的绕组。第一轴承联接到所述轴以及第二轴承联接到所述支撑部。
[0026]优选地，所述空气流动路径包括轴向地沿着旋转轴线延伸通过支撑部的轴向部分以及径向向外延伸通过芯部的径向部分。
[0027]更优选地，所述支撑部包括中空管，其至少部分地限定所述空气流动通道的轴向部分。
[0028]在一个变型中，每个部分长度的齿包括延伸多个叠片全长的第一齿件，从芯部的第一端朝向第一齿件延伸的第二齿件，以及设置在第一齿件和第二齿件之间的间隙，并且其中所述空气流动路径的径向部分延伸通过由多个部分齿所限定的间隙。
[0029]在本发明的另一方面，制备马达中空轴的方法包括以下步骤:提供原料轴；将原料轴切割成具有预定形状的中间轴，使得中间轴适于联接到马达的外部组件；以及沿着所述中间轴的旋转轴线在中间轴内形成中空部，以及在中间轴上围绕中空部的周向表面上形成径向孔。中空部和径向孔限定中空轴的空气流动路径。
[0030]优选地，所述形成步骤还包括在周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
[0031]优选地，所述中空轴具有第一端和第二端；所述第一端是开口端并且与中空部空气连通。
[0032]在一个实施方式中，所述形成步骤包括在中间轴内钻孔以便形成中空部，并且在周向表面上钻孔以便形成径向孔。
[0033]在本发明的另一个方面，制备马达中空轴的方法包括以下步骤:提供第一原料半轴和第二原料半轴；将第一原料半轴切割成具有第一预定形状的第一中间轴，以及将第二原料半轴切割成具有第二预定形状的第二中间轴，使得第一和第二中间轴适于联接到马达的外部组件；沿着所述第二中间轴的旋转轴线在第二中间轴内形成通孔，以及在第二中间轴的周向表面上形成径向孔；以及将第一中间轴和第二中间轴以首尾相连的方式结合到一起，使得第二中间轴的通孔的一端由第一中间轴的一端封闭。通孔和径向孔限定中空轴的空气流动路径。
[0034]优选地，所述形成步骤还包括在周向表面的相对侧上形成两个径向孔。
[0035]优选地，所述成形步骤包括在所述中间轴内钻孔，以形成中空部，并在圆周表面上钻孔以便形成径向孔。
[0036]在一个变型中，所述结合步骤包括将第一中间轴和第二中间轴以首尾相连方式焊接到一起。
[0037]本发明的其它方面通过考虑详细说明和附图将变得明显。
【附图说明】
[0038]图1是示出热分布的现有技术马达的端部视图；
[0039]图2是适于具有体现本发明的转子芯的电动马达的旋转组合件的透视图；
[0040]图3是图2所示旋转组合件的分解视图；
[0041]图4是沿着旋转轴线所取的图3所示旋转组合件的透视横截面视图；
[0042]图5是体现本发明的另一转子的侧视图；
[0043]图6是图5所示转子一部分的透视图；
[0044]图7是图5所示转子的一体化磁性组件的透视图；
[0045]图8是图5所示转子的一体化磁性组件的另一透视图；
[0046]图9是沿着转子的旋转轴线所取的图5所示转子的横截面视图；
[0047]图10是马达的示意图，其包括适于与图2或图5所示的转子一起使用的开口磁通环；
[0048]图11是另一马达的