前 言

前文提到Lucid Air motors研发并量产的永磁同步电机在仅重74kg的情况下，实现了峰值670HP（500kW）的输出能力，令人难以置信，很多同行甚至怀疑其公布的参数的真实性，今查到其另一令人信服的定子直接油冷技术专利：《利用轴向冷却液通道的电机冷却系统?》，觉得Lucid Air motors公布的参数都是可能实现的，一切都是有技术依据的。

该专利提供了一种电动机冷却系统，利用定子集成的轴向冷却液通道和位于定子中心的冷却液折叠，以有效地去除电机组件的热量。为了提高端绕组冷却的均匀性，在定子组件的两端包括两个或多个端层压，以限制和引导冷却剂离开轴向冷却剂通道的流动。以下专利中文内容为软件翻译所得，错漏之处在所难免，下图是专利封面，需要英文原版的可自行下载。

技术背景

电动机通常在铁芯损失导致的层压中产生热量，在涡电流导致的庞大导体中产生热量。然而，由于电阻性铜的损失，大部分的损失是在定子绕组中产生的。一种常见的散热方法定子是通过使用冷却剂护套，例如水护套，它位于定子绕组周围。不幸的是，这种方法允许热点发展，因为它不能有效地冷却定子绕组，因为水护套没有放置在足够靠近主要热源，即定子绕组。下图即为单外壳冷却水套的冷却效果。?

一种已被证明能有效缓解电机端部发热问题的技术是在定子端绕组和转子端圈上喷溅冷却油。通过将该技术与上述的冷却剂护套相结合，可以在操作电机中实现温度温度下降。不幸的是，即使是这种冷却系统的组合，仍然允许热点在电机轴向的中间发展，其中冷却液护套和溅在电机端部的冷却液都不能足够近，不能有效地从这些区域去除热量。下图为端部喷油试验图。

此外，通过结合两个独立的冷却子系统，例如一个外部水套和一个包含泵的油冷系统，整个系统的复杂性大大增加，导致制造成本增加和可靠性降低。下图为油水复合冷却的截面示意图。

下图为油水复合冷却的仿真结果，相比单外壳水冷套的温升已大为改观，但这还远远不够，不能完美的控制定子局部热点的出现。

另一种显著降低电机温度，特别是在定子内的技术，是使用集成在定子内的薄的轴向冷却通道。图1示出了这种方法，该图示出了定子101的一部分。在定子101内包括轴向冷却剂通道103。在此示例性配置中，轴向冷却剂通道103位于定子齿105内，并且位于狭槽107之间和其附近。由于定子中的主热源是绕组，因此将冷却剂通道103定位在齿中提供了一种非常有效的方法来从电机组件中去除热量。当离开轴向冷却液通道时，冷却液的速度显著下降。由于速度下降，从冷却剂通道103流出的冷却剂遵循重力流模式，从而优先冷却位于冷却通道下面的定子绕组的端部部分。

图2提供了利用现有技术所描述的冷却系统的电机的简化横截面图。如图所示，冷却剂201被泵送到包含定子203的层叠堆的中心或近似中心中。冷却液通过轴向冷却液通道207从中心向外向定子的两端205/206流出。当冷却液离开定子时，重力流优先引导冷却液导向绕组209的出口锥形轴向冷却液通道207以下的末端部分。冷却液随后通过电机壳211并收集在冷却液盘213中。在离开冷却液盘213后，使用泵215，优选在通过过滤器217之后，将冷却液泵回定子中。热交换器219优选的用于从冷却剂中抽出多余的热量。如图2所示，现有技术的方法可导致定子绕组的端部分不均匀冷却，优先冷却下端绕组部分。定子风管端部的不均匀冷却是由于冷却剂从轴向冷却剂通道的末端退出时，冷却剂速度显著下降的结果。由于冷却剂速度的下降，冷却剂在退出时遵循重力流模式冷却液通道。因此，离开定子端部的冷却液并不均匀地流过所有绕组的端部部分。本发明利用定子集成的轴向冷却剂通道，如在共同分配的美国Pat中公开的那些通道。

No.10.128.701，为任何和所有目的而披露。为了克服上述非均匀冷却，本发明利用定子端层压，其中包括与定子集成轴流体连通的冷却剂通道，但配置为限制冷却剂离开冷却剂通道的流动。由于这种限制。离开定子集成冷却剂通道的冷却剂经历速度增加，引导冷却剂流出并离开定子，从而均匀地冲击定子绕组的末端部分。?图3示出了在本发明的定子组件中使用的轴向冷却剂通道的优选配置，该图提供了层压300的端视图。在所示的实施例中，轴向冷却剂通道301位于定子槽303之间，并且优选的部分位于定子齿305内。叠层300预先包括一个或多个特征307，在这里称为键路，用于在定子组装期间简化叠层堆的对齐，并确保冷却剂通道301在整个叠层中对齐。在优选的定子设计中，六个键槽307围绕层叠堆叠的周长平均间隔。除了简化堆栈对齐之外。关键通道307也可以在最终装配过程中使用，例如提供用于焊接或将叠层连接在一起的连续表面。... ...

本发明的摘要?

本发明提供了一种电机冷却系统，该系统包括：(Ⅰ)由多个叠片形成的定子，该定子包括第一体积定子部分和第二体积定子部分，其中多个叠片中的每一个包括多个槽和具有多个定子的多个定子齿。齿与多个槽交替；(Ⅱ)集成到第一本体定子部分的第一多个本体轴向冷却剂通道，其中对应于第一多个本体轴向冷却剂通道中的每一个的轴线与定子的圆柱轴平行，并且第一多个本体轴向冷却剂通道终止。在第一冷却剂出口表面：(Ⅲ)接近第一冷却剂出口表面的第一外定子层，所述第一外定子层包括第一多个冷却剂通道，所述冷却剂通道限制冷却剂流过所述第一冷却剂出口表面和穿过所述第一多个体轴向冷却剂通道；(Ⅳ)第二外定子层。接近所述第一外定子层压，所述第二外定子层压包括第二多个冷却剂通道，该通道重定向流过所述第一多个冷却剂通道的冷却剂的冷却剂流动方向；(Ⅴ)集成到所述第二本体定子部分的第二多个本体轴向冷却剂通道，其中轴对应。到所述第二多个体轴向冷却剂通道中的每一个与定子圆柱轴平行，其中所述第二多个体轴向冷却液通道终止于第二冷却液出口面，并且所述第一冷却液出口面远离所述第二冷却液出口面；(Ⅵ)接近所述第二冷却剂的第三外定子层叠。出口表面，即第三外定子层包括第三多个冷却剂通道，该冷却剂通道限制冷却剂通过第二个冷却剂出口表面和通过第二多个本体轴向冷却剂通道；(Ⅶ)接近第三外定子层的第四外定子层，第四外定子层包括第四多个。改变流过第三多个冷却液的冷却液流向的冷却液通道；(Ⅷ)集成到定子中并位于第一体积定子部分和第二体积定子部分之间的冷却液歧管，其中冷却液歧管流体地将电动机冷却液进气流体耦合到第一多个。本体轴向冷却液通道和第二多个本体轴向冷却液通道；(Ⅸ)冷却液泵，使冷却液通过至少一个电动机冷却液进气、冷却液歧管、第一多个本体轴向冷却液通道和第二多个本体轴向冷却液通道。在一方面，流过第一多个本体轴向冷却剂通道的冷却剂在流过第一多个冷却剂通道时冷却剂速度增加，流过第二多个本体轴向冷却剂通道的冷却剂在流过第三个冷却剂通道时冷却剂速度增加。多个冷却液通道。?在另一方面，(Ⅰ)第一多个冷却剂通道中的每个部分重叠第一多个体轴向冷却剂通道中的每个，从而创建第一多个重叠区域，其中所述第一多个重叠区域中的每个的横截面积小于对应的横截面积。所述第一多个体轴向冷却剂通道中的每个；和(Ⅱ)所述第三多个冷却剂通道中的每个部分的重叠所述第二多个体轴向冷却剂通道中的每个，从而产生第二多个重叠区域，其中与所述第二多个重叠区域中的每个对应的横截面面积小于。对应于第二多个体轴向冷却剂通道中的每一个的横截面积。?在另一方面，第二多个冷却通道的每个部分与第一多个冷却通道重叠，并且第四多个冷却通道的每个部分与第三多个冷却通道的每个重叠。?在另一方面，第一多个本体轴向冷却剂通道优选地与第二多个本体轴向冷却剂通道对齐。?

在另一方面，第一多个本体轴向冷却剂通道中的每个可以至少部分地集成到与第一体积定子部分对应的多个定子齿中，并且第二多个本体轴向冷却剂通道中的每个可以至少部分地集成到对应的多个定子齿中的每个中到第二体积定子部分。?在另一方面，第一多个体轴冷却剂通道和第二多个体轴冷却剂通道中的每一个可以具有由圆形截面、矩形截面、圆角的矩形截面形状。形状形截面，三角形截面，和带有圆角的三角形截面。

?在另一方面，从第一多个冷却剂通道流出的冷却剂可以直接流过第一多个端绕组，而从第二多个通道流出的冷却剂可以直接流过第二多个端绕组。?在另一方面，从第二多个冷却剂通道流出的冷却剂沿近似垂直于第二外定子平面的方向流动，从第四多个冷却剂通道流出的冷却剂沿近似垂直于第四外定子层平面的方向流动。??在另一方面，冷却液泵可以使冷却液通过热交换器循环。??在另一方面，冷却剂可能是一种无腐蚀性和不导电的油。?对本发明的性质和进展性的进一步理解可以通过参考本规范的其余部分和绘制部分来实现。对图纸的简要说明图1说明了根据现有技术的定子层压的一部分，该视图显示了集成到定子中的多个轴向冷却剂通道的位置；

图2提供了利用现有技术所描述的冷却系统的电机的简化横截面图；

图3显示出针对定子主体使用的轴向冷却剂通道的优选配置，该图提供定子层压的末端图；

图4显示出定子层压的一部分，该图显示完全位于定子齿内的轴向冷却剂通道；

图5显示出定子分层的一部分，该图显示完全位于定子轭内的轴向冷却液通道；

图6显示出定子层压的一部分，该图显示部分位于定子轭内和部分位于定子齿内的轴向冷却剂通道；

图7显示出外部定子层压的一部分，该图显示覆盖外层叠中较大冷却剂通道的小冷却剂通道；

?图8显示出了外部定子层叠的一部分，该图显示外部层叠中的大冷却剂通道覆盖底层层叠的两个通道最小重叠的冷却剂通道；

?图9显示出了定子组件的一部分，该视图突出显示用于产生从定子排出的冷却剂的微射流的重叠冷却剂通道；

图10提供了图9中所示的重叠冷却剂通道的详细视图：

?图11提供了所设计的电动马达利用端部定子分层的简化横截面图?限制从并入定子的轴向冷却液通道喷射的冷却液流量；

图12提供了利用双端定子层压的电动机的简化截面图，用于限制和引导从轴向冷却剂通道排出的冷却剂的流动；

图13提供了包括诸如图12所示的定子组件的定子的层叠的透视图；

?图14提供了根据本发明的中间中间折叠构件的端视图；

图15提供了在图14中所示的中间歧管构件的透视图；

?图16提供了根据本发明的过渡分层构件的末端视图；

图17提供了图16所示的过渡分层构件的透视图；

图18提供层叠的一部分的透视图，该透视图显示中间组合构件、左右过渡层叠构件以及本体层叠的一部分；

图19提供了与图18提供的相同的图，除了左侧过渡层构件的去除；

图20提供了在图18中所示的层叠堆栈的一部分的详细透视图。

总结

Lucid Air motors的电机设计师们在现有技术框架内，将技术进行了极致的优化，无论其混合磁铁技术还是定子直接油冷技术，都显得实用而高效，综合运用到他们产品上取得了令世界惊艳的成绩，值得国内同行们学习。

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       原文标题 : Lucid Air motors定子直接油冷技术专利介绍