專利名稱：混合式傳動裝置的定子冷卻系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種供混合式電動機械傳動裝置中的電動機/發電機的定子的冷卻系統和一種裝配該冷卻系統的方法。
背景技術：
混合式電動機械車輛的傳動裝置利用相互作用的不同的齒輪裝置，它們在操作關系連接到發動機和通常兩個電動機/發電機上。有選擇地利用轉矩傳遞裝置能將動力通過不同的齒輪裝置從發動機和/或電動機/發電機輸送到傳動裝置的輸出部件上。
在共同擁有的2004年7月22日申請的題為“帶有選擇的固定的無線電操作的可調電傳動裝置”的美國臨時申請書No.60/590,427中描述了一種電動機械傳動裝置中的動力傳動裝置，該文件的全部內容參考合并于此。
混合式系統的電動機/發電機，特別是那些用于強力的混合式系統的，必須供給大的動力。因為在傳動裝置結構內可以利用的封裝空間很有限，所以電動機/發電機需要極高的動力密度。在運轉期間高動力密度的電動機/發電機產生大量的熱。帶有其高密度電繞組的電動機/發電機的定子產生大量的熱，導致需要控制定子的溫度，以便保證連續而穩定的操作。
發明概要希望有一種只需要最少的附加裝配步驟、附加部件和最少的或不增加泵的容量的定子冷卻系統。因此，提供一種定子冷卻系統來允許有效地冷卻電動機/發電機定子。一種用于安置在傳動裝置外殼內的環狀定子的冷卻系統包括一個第一彎管，當該管置于傳動裝置外殼內時，其尺寸足以至少部分地沿圓周外接該定子。該彎管可以形成一個完全的圓或一個弧或其它不完全沿圓周外接該定子的彎曲部分。該彎管有多個沿周邊間隔設置的流體孔。一個進氣導管連接在該彎管上并將冷卻流體從傳動裝置外殼內部輸送通過該彎管，以便流過這些流體孔而冷卻該定子。因為該彎管至少部分地沿圓周外接該定子，所以流體通過這些流體孔而圍繞定子很好地分布。
該定子冷卻系統中也可以包括一個第二彎管，其尺寸也足以至少部分地沿圓周外接該定子，并且也有多個沿周邊間隔裝置的流體孔。一個連接器管連接在該第一彎管上并延伸在第一和第二彎管之間，以便在兩管之間形成流體連通。當由該連接器管連接時，第一和第二彎管沿軸向彼此隔開。第二彎管中的流體孔將提供的冷卻流體通過該連接器管而輸送到定子，以便進一步冷卻它們。
第一和第二彎管中的至少一個最好具有緊固支架，每個支架有一緊固孔，用以裝入一個緊固件，以便將彎管固定在傳動裝置外殼上。該緊固支架也可以有一定位器孔，用于使該緊固支架與該傳動裝置外殼通過一個定位器如榫銷而合適地對準。在某些實施例中，第一和第二彎管兩者具有帶緊固器孔的緊固支架，并在隔開的幾組凸起部(即置于不同軸向的平面上的幾組凸起部)處通過穿過緊固支架的緊固件而固定于傳動裝置外殼上，也即第一彎管固定在大體上靠近第一彎管設置的第一組凸起部上，而第二彎管固定在與第一組凸起部沿軸向間隔的大體上靠近第二彎管設置的第二組凸起部上。在其它實施例中，提供一個環狀定子座體，它使整個冷卻系統能夠固定在大體上在一軸向平面中的傳動裝置外殼的凸起部(即一組凸起部)上。
在某些實施例中，定子由一個沿圓周外接該定子的環狀定子座體支承。當在第一和第二彎管之間裝配時，該環狀定子座體安置在它們之間。該定子座體有一帶裝配銷孔的定子座體支架。該定子座體最好有一帶裝配銷孔的定子座體支架。在這些實施例中，該彎管緊固支架也有一個裝配銷孔，使得該定子座體支架和緊固支架可以通過相應的銷孔而裝入一個裝配銷，從而在插入傳動裝置外殼中之前預先裝置該定子座體和彎管。
在某些實施例中，提供一根或多根細長的撐桿，它們預張緊而將第二管固定在第一管上。可以任選地，這些細長的撐桿可以固定(如焊接)在第一管上并從其大體上沿軸向伸出，以便在操作上連接于第二管上。
在另一實施例中，不是預張緊以便通過彈簧作用來連接第一和第二彎管，而是這些細長的撐桿有一個帶一緊固器孔的撐桿支架，它可以與定子座體上的定子座體支架對準而裝一緊固器，從而將第一和第二管及定子座體于一單獨的凸起部處固定在傳動裝置外殼上。
尤其在可以于單獨一組凸起部處連接在傳動裝置外殼上的實施例中，可以獲得一種有效地裝配冷卻系統的方法。該方法包括提供第一和第二彎管，并使第二彎管在定子座體的一側處與定子座體基本上同心地對準。該方法還包括使第一彎管在定子座體的另一側處與定子座體基本上同心地對準，從而在第一和第二彎管之間形成流體連通。最好是，該流體連通是通過上術連接器管而形成的。該方法然后包括將對準的彎管和定子座體緊固在傳動裝置上。如上所述，在某些實施例中，該第二彎管有一帶緊固器孔的緊固器支架。在這些實施例中，對準第二彎管包括對準第二彎管與定子座體和定子座體的相應支架中的緊固器孔。在其中該細長的撐桿包括一緊固器支架的實施例中，對準第一彎管包括使第一彎管的支架中的緊固器孔與第二彎管和定子座體的預先對準的緊固器孔對準。或者是，在其中該細長的撐桿被預張緊而將第二管固定在第一管的實施例中，對準第一彎管包括將第一彎管固定在第二彎管上，也即通過細長撐桿中的彈簧張緊作用。
通過提供一個沿圓周外接或至少部分沿圓周外接該定子的第一彎管(最好還有一第二彎管)，能獲得定子的有效冷卻。一種裝配方法保證合適地對準部件和減少部件之間的尺寸容差的堆疊，由此盡可能減小必要的封裝空間和增加傳動裝置尺寸的需要。
聯系附圖閱讀下列實施本發明的最佳方式的詳細描述，將容易地清楚本發明的上述特點和優點及其它特點和優點。
附圖簡述
圖1是一種混合式電動機械傳動裝置的示意的局部部分截面圖，包括一種本發明的支承在一傳動裝置外殼上的定子冷卻系統；圖2是圖1的定子冷卻系統的示意透視圖；圖3是在本發明范圍內的一種定子冷卻系統的第二實施例的示意的局部部分截面圖；圖4是圖3的定子冷卻系統的示意透視圖；圖5是圖4的定子冷卻系統的另一示意透視圖；圖6是在本發明的范圍內的一種定子冷卻系統的第三實施例的示意透視圖；以及圖7是圖6的定子冷卻系統的示意端視圖。
優選實施例描述參考附圖，其中相同的標號指相同的部件，混合式電動機械傳動裝置10有一個包括一可轉動的轉子14和一靜止的定子16的電動機/發電機12。如該技術的專業人風吹草動將容易地理解的，轉子14和定子16是環狀的，而轉子14圍繞傳動裝置的中心線(未示出)轉動。定子16包括定子繞組18A和18B。當電動機/發電機12起發電機作用時，轉子14的轉動在定子繞組18A、18B內部產生電流；相反，當電動機/發電機12起電動機作用時，從電源如電池(未示出)來的電能通過定子繞組18A、18B流動，以便為轉子14提供動力。電動機/發電機12罩在傳動裝置的外殼20中，外殼20可以包括若干部件如端蓋22和包含液壓閥體26的外殼部分24，閥體26可由一控制單元(未示出)控制，用于將流體選擇地輸送到傳動裝置10以便將其冷卻和潤滑。
圖1和2中例示用以冷卻環狀定子16特別是定子繞組18A、18B的冷卻系統18的第一實施例。傳動裝置10可以包括一個第二電動機/發電機，此時可利用一第二冷卻系統28來冷卻第二電動機/發電機的定子。參照圖2，第一彎管30和第二彎管32通過連接管34而連接，連接管34用T形接頭36A、36B與彎管30、32形成界面。連接管34有一從T形接頭36A伸出的第一部分38，后者與一從T形接頭36B伸出的第二部分40相互配合而在第一管30和第二管32之間形成流體連通。管30、32中的孔(未示出)與相應的連接管部分38、40形成界面，從而使得流體能夠從第一管30通過連接管34流到第二管32。每個管30、32形成或機加工而具有多個沿周邊間隔設置的流體孔42。在圖2中，流體孔42可在管30、32的一部分上看到。但是，流體孔42最好是在彎管30、32的徑向內表面上環繞彎管的圓周設置。或者是，流體孔42可以僅僅設置在彎管30、32的一部分上，當安裝時孔42大體上設置在定子16上方。在這種情況下，定子繞組18A、18B的下半部是通過從定子繞組上半部滴下的流體而冷卻的。因此，不需要額外的泵容量來強迫流體從彎管30、32的下半部向上向著附近的定子16和定子繞組18A、18B流動。
一個進氣管或導管44通過另一T形接頭36C而與第一管30成流體連通。再參照圖1，進氣管44壓配合或密封配合在傳動裝置外殼20的一個通道或膛孔46內，以接受從閥體26來的冷卻流體，以便分布到第一管30中。再參照圖2，然后使流體從第一管30經過連接管34流到第二管32。然后該流體從彎管30、32通過流體孔42分布到定子16和定子繞組18A、18B上。這些流體孔的孔徑可以做成使流體以噴霧形式分布。孔中可以插入噴嘴，以控制流體的分布。
在圖1和2的實施例中，冷卻系統28在兩個分開的傳動裝置外殼的凸起部處受支架48A、48B、48C的支承，這兩個凸起部大體上安置在如下所述的兩個分開的軸向平面上。此處所說的“凸起部”是外殼20的延伸部或內表面，其上支承冷卻系統28。冷卻系統28是在移去端蓋22的情況下和安裝電動機/發電機12之前通過將第二管32樞軸式轉入傳動裝置10中而裝配的。在圖2中所示，第二管32有兩種類型的緊固支架48A和48B，它們可以焊接或以別的方式固定在彎管32上。每個支架48A有一緊固件孔50，用以接受一個螺栓或其它類型的緊固件來將第二彎管32于第一組凸形部(未示出，但大體上安置在第二彎管32附近)處固定在傳動裝置外殼20上。再參照圖2，第二彎管32也有緊固支架48B，它們有緊固孔50和定位孔54。
定位孔54裝入一個榫銷，以便沿徑向和在傳動裝置10內合適地對準第二彎管32。該榫銷與外殼20內第一組凸形部處形成的榫銷孔嚙合。一旦通過榫銷安置，緊固件如類似于下面相對于圖3描述的螺栓被插入緊固孔50中并裝入傳動裝置外殼20中的互補的螺孔內。一旦第二管32這樣安裝好，第一管30可以通過嚙合連接管部分38和連接管部分40而與第二管32流體連通。然后這能將第一管30合適地對準在傳動裝置外殼20中。通過連接管部分38、40，具有緊固孔50的第一管支架48C由此與傳動裝置的第二組凸形部內的螺孔(未示出，大體上安置在第一管30附近)自動對準，從而可以將緊固件裝入而將第一管30固定在傳動裝置外殼20上。
冷卻系統的第二示范實施例參照例示冷卻系統128的第二實施例的圖3～5。冷卻系統128包括第一和第二彎管130和132與細長撐桿160及定子座體162，這些將在下面相對于圖3～5描述。如在圖3中最清楚地示出的，冷卻系統128支承于傳動裝置外殼120的凸起部152的一個單獨的平面上。
參照圖4，冷卻系統128相應地包括第一和第二管130和132，進氣導管144從管130伸出并與其成流體連通而接受從傳動裝置外殼120中的閥體來的流體，類似于圖1的進氣導管44(進氣導管144沒有在圖3的截面位置中示出)。與第一實施例那樣，連接管132包括一個從第一管130伸出的第一部分138，后者與從第二管132伸出的第二部分140成干涉配合或密封配合而在第一管130和第二管132之間建立流體連通。第一管130和第二管132包括孔142，其位置和功用與第一實施例的流體孔42相同。第二管132包括兩種類型的管支架148A和148D，它們通過焊接或其它固定機構固定于管上，在圖5中最清楚地示出。管支架148有一緊固件孔150，用于裝入一個螺紋緊固件164而與傳動裝置外殼120中形成的螺孔166嚙合(在圖3中清楚示出)。第二管132也包括管支架148D，每個有三個孔，分別是緊固器孔150、裝入榫銷159的定位器孔或榫銷孔154及裝入裝配銷169的裝配銷孔168。
細長的撐桿160用焊接或其它機構固定在第一管上并包括大體上從其沿徑向向外伸出的撐桿支架170。支架170有一裝入螺紋緊固件164的緊固件孔150。如圖4中最清楚地示出的，定子座體162還有沿徑向伸出的定子座體支架172D，支架172D有裝配銷孔168、定位器孔154和緊固件孔150，它們大體上可與第二管132的管支架148D中的那些相應的孔對準。定子座體162還有沿徑向伸出的支架172A(夾在管支架148A和撐桿支架170之間)，支架172A具有緊固件孔150，可與管支架148A和撐桿支架170中的緊固件孔150對準。
因此，為了裝配冷卻系統128，通過對準經第二管支架148D和定子座體支架172兩者中的裝配銷孔168而伸出的裝配銷168，使第二管132與定子座體162嚙合。然后將這樣預裝配的第二管132和帶有附接于其上的定子的定子座體162通后榫銷159而在傳動裝置120內沿徑向樞軸式轉動(該榫銷159通過定子座體支架172和管支架148D兩者中的定位孔154而伸出)，直到榫銷159與傳動裝置外殼120中的裝入孔(未示出)嚙合，從而合適地對準管132和定子座體162，以便通過支架172、148D中的定位孔150裝入螺孔緊固件164。但是，在插入螺紋緊固件164之前，將第一管130沿軸向向內向著裝配的第二管132和定子座體162樞軸式轉動，使得連接器管134的第一部分138與第二部分140嚙合，撐桿支架170內的緊固器孔150與定子座體支架172中的緊固器孔150和管支架148D中的那些對準。細長撐桿160的其它自動地與支架148A中的緊固件孔對準，使得螺孔緊固件164可以通過對準的緊固件孔150而插入。如圖3～5中顯見的，支架170、172、148A、148D與一個單獨平面中的一組凸起部152沿軸向對準，使得螺紋緊固件164可以在圖3的凸起部152處支承冷卻系統128。
冷卻系統的第三示范實施例參照圖6和7中的冷卻系統228的第三實施例。第一和第二彎管230、232具有設置在其間的定子座體262。第一管230有從其伸出的進氣導管244，類似于圖1和2的第一實施例的進氣導管44。連接器管234有一從第一管230伸出的第一部分238，它與從第二管232伸出的第二部分240配合或嚙合，允許管230和232之間形成流體連通。管230、232有流體孔242，其位置和其它類似于第一實施例的流體孔42。在該實施例中，細長的撐桿260通過焊接或其它剛性固定機構而固定在第一管230上。撐桿260可以(但不一定必須)焊接在第一管230上；撐桿260可以通過將管230、232對著定子座體262固定的同一彈簧作用而保持在第一管230上。每個細長的撐桿260被預先張緊，使得它可以安裝在第二管232上而相對于第一管230來固定第二管232。值得注意的是，細長的撐桿260從不包括一個撐桿支架和不可用緊固件直接連接在傳動裝置外殼上。第二管232有用焊接或其它方式固定于其上的管支架248A。管支架248A有緊固件孔250。此外，第二管232有管支架248E，后者有定位孔254和緊固件孔250。
如圖7中清楚看到的，定子座體262包括定子座體支架272A和272B。定子座體支架272A包括緊固件孔250和定位器孔254。每個定子座體支架272B僅包括一個緊固件孔250。有兩個每種類型的定子座體支架272A、272B圍繞定子座體262沿周邊設置。為了將冷卻系統228裝配在一個傳動裝置外殼如圖3的傳動裝置120中，將管支架248E中的定位孔254與定子座體支架272A中的定位孔254對準。然后通過聯接連接器管部分230A和240并在第二管232上面滑動預先張緊的細長撐桿260而將第一管230附接在對準的定子座體262和第二管232上。現在可以將整個裝配件沿軸向向內樞軸式轉動到傳動裝置外殼20中，使榫銷259通過定位孔254。然后可以將緊固件264通過支架248A、248E和272A、272B中的緊固件孔250并通過相應的對準的孔250而插入傳動裝置外殼中的螺孔內，從而在單獨一組凸起部處支承整個冷卻系統228。
雖然已詳細描述了實施本發明的最佳方式，但與本發明有關的本技術的專業人員將理解，用于實施本發明的各種替代的設計和實施例均在附屬的權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種被安置在傳動裝置外殼內的環狀定子的冷卻系統，包括一個第一彎管，當所述彎管被置于該傳動裝置外殼內時，該彎管的尺寸足以至少部分地沿圓周外接該定子，所述彎管有多個沿周邊間隔設置的流體孔；以及一個被連接在所述彎管上的進氣導管，可操作來將冷卻流體從該傳動裝置外殼輸送到所述彎管中，以便使液流流過所述流體孔而冷卻該定子。
2.權利要求1的冷卻系統，其特征在于還包括一個第二彎管，其尺寸足以至少部分地外接該定子，并有多個沿周邊間隔設置的流體孔；以及一個連接器管，可連接在所述第一和第二管之間，用于在兩管之間形成流體連通，當由所述連接器管連接時，所述第一和第二管沿軸向彼此隔開；所述第二管中的所述流體孔可操作來經所述連接器管將提供的冷卻流體輸送到所述定子，以便進一步冷卻它們。
3.權利要求2的冷卻系統，其特征在于，所述第一和第二管中的至少一個有一緊固支架，該緊固件支架內有一緊固件孔用于裝入一緊固件，以將所述管固定到該傳動裝置外殼上。
4.權利要求3的冷卻系統，其特征在于，所述緊固支架中還有一個定位器孔，用于通過一個定位器使所述緊固支架與該傳動裝置外殼對準。
5.權利要求4的冷卻系統，其特征在于還包括一個用于至少部分地支承所述定子的環狀定子座體，所述定子座體有一定子座體支架，該定子座體支架內有一裝配銷孔；其中所述緊固支架中也有一個裝配銷孔，所述相應的兩個裝配銷孔可以對準而裝入一個穿過其間的裝配銷，用以預先裝配所述第一和第二管中的所述至少一個與所述定子座體。
6.權利要求2的冷卻系統，其特征在于還包括一根細長撐桿，其尺寸當所述第一和第二管由所述連接器管連接時能足以跨越在所述第一和第二管之間，并被預先張緊來彼此相對地固定所述第一和第二管兩者。
7.權利要求6的冷卻系統，其特征在于，所述細長撐桿被固定在所述第一管上，并大體上沿軸向從其伸出，用于跟所述第二管操作連接。
8.權利要求6的冷卻系統，其特征在于還包括一個用于至少部分地支承該定子的環狀定子座體，所述定子座體被安置在所述第一和第二管之間，其中所述細長的撐桿跨越所述定子座體。
9.權利要求8的冷卻系統，其特征在于，所述第二管有一個在其中帶一緊固件孔的緊固支架；其中所述定子座體有一個在其中帶一緊固件孔的定子座體支架；其中所述細長的撐桿有一個在其中帶一緊固件孔的撐桿支架，所述相應的孔可以對準，以便裝入一個緊固件而將所述第一和第二管與所述定子座體固定在該傳動裝置外殼上。
10.一種被安裝在一傳動裝置外殼內的環狀定子的冷卻系統，包括一個第一和一個第二彎管，當彎管被置于傳動裝置外殼內時，每個彎管的尺寸足以至少部分地沿圓周外接該定子，而且每個彎管有多個沿周邊間隔設置的流體孔；一個用于至少部分地支承該定子的定子座體，其中所述定子座體沿軸向被安置在所述第一和第二管之間；一個被連接在所述第一管上的進氣導管，可操作來將冷卻流體從傳動裝置外殼輸送到所述第一管，以便流過該第一管的所述流體孔，由此冷卻該定子；以及一個可以在所述第一和第二管之間連接的連接器管，用于在其間形成流體連通，當用所述連接器管連接時，所述第一和第二管沿軸向彼此隔開，所述第二管中的所述流體孔可操作來將提供的冷卻液從所述第一管經所述連接器管輸送到該定子，以便進一步冷卻該定子。
11.權利要求10的冷卻系統，其特征在于，所述第二管有一在其中帶一緊固件孔的緊固支架，用于裝入一緊固件而將所述第二管固定在該傳動裝置外殼上。
12.權利要求11的冷卻系統，其特征在于，所述緊固支架在其中還有一個定位器孔，用于通過一定位器使所述緊固支架與該傳動機構外殼對準。
13.權利要求11的冷卻系統，其特征在于還包括一根細長撐桿，其尺寸當所述第一和第二管被所述連接器管連接時足以在所述第一和第二管之間跨越，并被預先張緊來彼此相對地將所述第一和第二管兩者固定。
14.權利要求13的冷卻系統，其特征在于，所述細長撐桿被固定在所述第一管上，大體上沿軸向從其伸出，其長度足以跨越所述定子座體。
15.權利要求13的冷卻系統，其特征在于，所述第二管有一個在其中有一緊固件孔的緊固支架；其中所述定子座體有一個在其中有一緊固件孔的定子座體支架；其中所述細長撐桿有一個在其中有一緊固件孔的撐桿支架；所述相應的緊固件孔可以對準，以便裝入一緊固件而將所述第一和第二管與所述定子座體固定在該傳動裝置外殼上。
16.一種裝配一個可安置在一傳動裝置外殼內并由一環狀定子座體可至少部分地支承的環狀定子冷卻系統的方法，包括提供第一和第二彎管；使該第二彎管與該定子座體在其一側基本上同心地對準；使該第一彎管與該定子座體在其相對一側基本上同心地對準，由此在第一和第二彎管之間形成流體連通；以及將該對準的彎管和定子座體固定在該傳動裝置外殼上。
17.權利要求16的方法，其特征在于，所述對準該第二彎管的步驟包括對準該第二彎管和該定子座體的相應支架中的緊固件孔。
18.權利要求17的方法，其特征在于，所述對準第一彎管的步驟包括在所述對準該第二彎管的步驟后，使該第一彎管的支架中的緊固件孔與該第二彎管和該定子座體的被對準的緊固件孔對準。
19.權利要求16的方法，其特征在于，所述對準該第一彎管的步驟包括將所述第一彎管通過彈簧張力固定在所述第二彎管上。
全文摘要
一種供傳動裝置內安置的環狀定子用的冷卻系統，包括一個第一彎管，當該管安置在該外殼中時，其尺寸足以至少部分地沿圓周外接該定子。該第一彎管有多個沿周邊間隔設置的流體孔。一根進氣導管將該第一管連接在傳動裝置外殼上而將流體輸送通過該管，以便流過流體孔而冷卻該定子。最好是，還提供一個相同的第二彎管，而一個連接器管連接該第一和第二管，從而允許流體在兩管之間流動。本發明也提供一種裝配一冷卻系統的方法。
文檔編號H02K9/19GK1937366SQ20061013952
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月22日 優先權日2005年9月22日
發明者R·A·帕什尼克, H·索烏爾 申請人:通用汽車環球科技運作公司