具有集成冷却系统的电动机的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术具有集成冷却系统的电动机1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2020年2月21日提交的美国专利申请序列号62/979,971的权益，并且要求于2020年2月21日提交的美国专利申请序列号62/979,849的权益，这些美国专利申请的公开内容以全文引用方式并入本文中。技术领域3.本公开大体上涉及电动机和用于冷却电动机的系统和方法。背景技术：4.多电飞机和全电飞机在航空航天行业中变得越来越相关。由于对多电/全电飞机的需求不断增长，包括电动机和电动驱动器的电驱动系统(eds)在航空航天应用中越来越受到关注。为了增强这些新型飞行器的设计，由于与航空旅行相关的重量/体积限制，电动机器的功率密度正成为一个重要因素。实现更高的电流重量比和电流体积比目标是一项真正的挑战。在高功率密度机器中要处理的障碍之一是排热。5.图1示出了用于现有系统50的示例性热管理布置，该布置包括与单独的齿轮系54、螺旋桨56或使用电机轴的其他负载源串联联接的电动机52。电动驱动器58基于电动驱动器58的电压和/或电流输入来控制由电动机52施加到电机轴的速度和/或扭矩。电动机52使用单独的冷却剂泵60和单独的热交换器62进行热管理。冷却剂泵60将冷却剂从冷却剂泵60驱动到电动驱动器58以从电动驱动器58吸收热量，驱动到电动机52以从电动机52吸收热量，并且驱动到热交换器62以消散所吸收的热量。6.由泵60驱动的冷却剂经过连接各种部件的外部管道。在一些示例中，冷却剂沿循环管道路径64从泵60行进到电动驱动器58，行进到电动机52，并且接着行进到热交换器62。在其他示例中，冷却剂沿泵60与各种部件58、52、62之间的单独管道路径行进。需要将外部管道装配到部件中的每一个部件以连接到部件内的内部冷却剂路径(例如，槽)。此外，必须提供足够的冷却剂以跨越部件之间的距离并且在部件内循环。7.改进是期望的。技术实现要素：8.轴向磁通电动机可以包括电机组件，该电机组件包括电机轴、转子组件和定子组件，该定子组件包括多个定子芯，线圈围绕该多个定子芯缠绕，其中这些定子芯中的一个或多个定子芯包括具有用于接收冷却流体的内部流体通道的定子主体。9.在一些示例中，定子主体内部流体通道包括多个流体通道。10.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的外表面处的流体入口和流体出口。11.在一些示例中，定子主体的外表面是定子主体的端表面。12.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的外表面处的流体入口。13.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的一个或多个侧上的多个出口端。14.在一些示例中，电机组件还包括用于将冷却流体递送到内部流体通道的泵。15.在一些示例中，电机组件还包括用于收集从多个出口端口排出的冷却流体的贮槽。16.定子组件可以包括多个定子芯，线圈围绕该多个定子芯缠绕，其中这些定子芯中的一个或多个定子芯包括具有用于接收冷却流体的内部流体通道的定子主体。17.在一些示例中，定子主体内部流体通道包括多个流体通道。18.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的外表面处的流体入口和流体出口。19.在一些示例中，定子主体的外表面是定子主体的端表面。20.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的外表面处的流体入口。21.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于定子主体的一个或多个侧上的多个出口端。22.在一些示例中，电机组件还包括用于将冷却流体递送到内部流体通道的泵。23.在一些示例中，电机组件还包括用于收集从多个出口端口排出的冷却流体的贮槽。24.一种冷却电机的定子组件的方法可以包括将冷却流体递送到线圈围绕其缠绕的多个定子芯，以及将冷却流体引导通过定子芯的内部通道。25.在一些示例中，冷却流体从内部通道排出到线圈上。26.在一些示例中，使用泵执行递送步骤。27.在一些示例中，使用由电机驱动的泵执行递送步骤。28.电机组件可以包括：电机轴；转子组件；定子组件，该定子组件包括线圈围绕其缠绕的至少一个定子芯；以及中间冷却层，该中间冷却层设置在至少一个定子芯与线圈之间，其中中间冷却层包括具有用于接收冷却流体的内部流体通道的定子主体。29.在一些示例中，内部流体通道包括多个流体通道。30.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于中间冷却层的外表面处的流体入口和流体出口。31.在一些示例中，中间冷却层包括在线圈的单独绕组之间延伸的延伸部。32.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于中间冷却层的外表面处的流体入口。33.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于中间冷却层的一侧或多侧上的多个出口端。34.在一些示例中，电机组件还包括用于将冷却流体递送到内部流体通道的泵。35.在一些示例中，中间冷却层由导热材料形成。36.一种用于电机的定子组件可以包括：至少一个定子芯，线圈围绕至少一个定子芯缠绕；以及中间冷却层，该中间冷却层设置在至少一个定子芯与线圈之间，其中中间冷却层包括具有用于接收冷却流体的内部流体通道的定子主体。37.在一些示例中，内部流体通道包括多个流体通道。38.在一些示例中，内部流体通道延伸到位于中间冷却层的外表面处的流体入口和流体出口。39.在一些示例中，中间冷却层包括在线圈的单独绕组之间延伸的延伸部。40.在一些示例中，其中内部流体通道延伸到位于中间冷却层的外表面处的流体入口。41.在一些示例中，其中内部流体通道延伸到位于中间冷却层的一侧或多侧上的多个出口端。42.在一些示例中，电机组件还包括用于将冷却流体递送到内部流体通道的泵。43.在一些示例中，中间冷却层由导热材料形成。44.一种用于冷却电机的方法可以包括将冷却流体递送到线圈围绕其缠绕的至少一个定子芯，以及将冷却流体引导通过设置在至少一个定子芯与线圈之间的中间冷却层的内部通道。45.在一些示例中，该方法还包括将冷却流体引导通过与多个定子芯相关联的多个中间冷却层。46.在一些示例中，使用泵执行递送步骤。47.在一些示例中，使用由电机驱动的泵执行递送步骤。48.一种电机组件可以包括：电机轴；转子组件；定子组件，该定子组件包括至少一个定子芯，线圈围绕该至少一个定子芯缠绕并嵌入在导热材料内，该定子组件限定具有径向内侧和径向外侧的环；以及第一内部流体通道，该第一内部流体通道限定在导热材料内并且位于定子组件的径向内侧和径向外侧中的一者处，该第一内部流体通道被构造成用于接收冷却流体。49.在一些示例中，第一内部流体通道包括多个内部流体通道。50.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向内侧处。51.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向外侧处。52.在一些示例中，该电机还包括第二内部流体通道，该第二内部流体通道限定在导热材料内并且位于定子组件的径向内侧或径向外侧中的另一者处，该第二内部流体通道被构造成用于接收冷却流体。53.在一些示例中，第一内部流体通道和第二内部流体通道各自包括多个内部流体通道。54.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向内侧处，并且第二内部流体通道位于定子组件的径向外侧处。55.在一些示例中，第一内部流体通道和第二内部流体通道各自包括至少一个流体入口和至少一个流体出口。56.在一些示例中，电机组件还包括用于将冷却流体递送到第一内部流体通道的泵。57.在一些示例中，导热材料是环氧树脂材料。58.一种用于电机的定子组件可以包括：至少一个定子芯，线圈围绕该至少一个定子芯缠绕；以及定子组件，该定子组件包括至少一个定子芯，线圈围绕该至少一个定子芯缠绕并嵌入在导热材料内，该定子组件限定具有径向内侧和径向外侧的环；以及第一内部流体通道，该第一内部流体通道限定在导热材料内并且位于定子组件的径向内侧和径向外侧中的一者处，该第一内部流体通道被构造成用于接收冷却流体。59.在一些示例中，第一内部流体通道包括多个内部流体通道。60.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向内侧处。61.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向外侧处。62.在一些示例中，定子组件包括第二内部流体通道，该第二内部流体通道限定在导热材料内并且位于定子组件的径向内侧或径向外侧中的另一者处，该第二内部流体通道被构造成用于接收冷却流体。63.在一些示例中，第一内部流体通道和第二内部流体通道各自包括多个内部流体通道。64.在一些示例中，第一内部流体通道位于定子组件的径向内侧处，并且第二内部流体通道位于定子组件的径向外侧处。65.在一些示例中，第一内部流体通道和第二内部流体通道各自包括至少一个流体入口和至少一个流体出口。66.在一些示例中，导热材料是环氧树脂材料。67.一种冷却电机的定子组件的方法可以包括：将冷却流体递送到至少一个定子芯，线圈围绕该至少一个定子芯缠绕；以及将冷却流体引导通过导热材料的一个或多个内部通道，线圈嵌入在一个或多个内部通道内。68.在一些示例中，使用泵执行递送步骤。69.在一些示例中，使用由电机驱动的泵执行递送步骤。70.一种电动机组件可以包括电机轴、定子组件和转子组件以及围绕定子组件的冷却套，该冷却套包括：内壁，该内壁朝向定子组件径向向内；以及相对外壁，该相对外壁面向径向向外；周向第一内部流体通道，该周向第一内部流体通道用于允许冷却流体被泵送通过冷却套的内部；内部流体通道，该内部流体通道设置在内壁与外壁之间并且在入口与出口之间延伸；以及第一端板，该第一端板在定子组件的情况下覆盖第一端的至少一部分并且与第一端的至少一部分接触，该第一端板包括与第一周向流体通道流体连通的第二内部流体通道，从而允许冷却流体被泵送通过第一端板的内部。71.在一些示例中，端板位于定子组件与和电机组件相关联的磁体之间。72.在一些示例中，第二内部流体通道包括多个内部通道。73.在一些示例中，端板与和定子组件相关联的一个或多个定子芯的端面直接接触。74.在一些示例中，端板第二内部通道在多个连接点处与周向第一内部通道流体连通。75.在一些示例中，端板和冷却套由相同类型的材料形成。76.在一些示例中，端板和冷却套由不同类型的材料形成。77.在一些示例中，电动机组件包括轴向磁通电动机组件。78.在一些示例中，电动机组件还包括用于将冷却流体递送到内部流体通道的泵。79.在一些示例中，泵由电机轴驱动。80.一种用于电动机组件的冷却系统可以包括用于包围定子组件的冷却套，该冷却套包括：内壁，该内壁朝向面向径向向内；以及相对外壁，该相对外壁面向径向向外；周向第一内部流体通道，该周向第一内部流体通道用于允许冷却流体被泵送通过冷却套的内部；内部流体通道，该内部流体通道设置在内壁与外壁之间并且在入口与出口之间延伸；以及第一端板，该第一端板被构造成覆盖定子组件的至少一部分并且与定子组件的至少一部分接触，该第一端板包括与第一周向流体通道流体连通的第二内部流体通道，从而允许冷却流体被泵送通过第一端板的内部。81.在一些示例中，第二内部流体通道包括多个内部通道。82.在一些示例中，端板第二内部通道在多个连接点处与周向第一内部通道流体连通。83.在一些示例中，端板和冷却套由相同类型的材料形成。84.在一些示例中，端板和冷却套由不同类型的材料形成。85.一种冷却电机的定子组件的方法可以包括以下步骤：将冷却流体递送和返回到围绕定子组件的冷却套；以及将冷却流体递送和返回到与定子组件的端面直接接触的端板，使得冷却至少在定子组件的两侧被提供给定子组件。86.在一些示例中，递送步骤包括将冷却流体从冷却套的内部通道引导到端板的内部通道和从端板的内部通道引导。87.在一些示例中，使用泵执行递送步骤。88.在一些示例中，使用由电机驱动的泵执行递送步骤。89.在一些示例中，冷却流体是油、乙二醇和水中的一种。90.一种电动机组件单元可以包括沿纵向轴线在第一轴向端与第二轴向端之间延伸的电动机，该电动机包括：定子组件；转子组件，该转子组件相对于定子组件旋转；以及电机轴，该电机轴操作地联接到转子组件，电机轴沿电动机的纵向轴线延伸超过第一轴向端；以及热交换器，该热交换器安装到电动机，以便设置在电动机的第一轴向端与第二轴向端之间并且在结构上由电动机支撑，该热交换器包括交换器壳体和在交换器壳体内布设的冷却剂路径，该交换器壳体从电动机径向向外延伸。91.在一些示例中，热交换器围绕电动机的纵向轴线环绕定子组件。92.在一些示例中，热交换器仅延伸定子组件的圆周的一部分。93.在一些示例中，热交换器内的冷却剂路径是第一冷却剂路径，并且其中第一冷却剂路径流体地联接到电动机内的第二冷却剂路径。94.在一些示例中，第二冷却剂路径包括延伸穿过包围转子组件和定子组件的冷却套的槽。95.在一些示例中，第二冷却剂路径包括延伸穿过定子组件的定子芯的部分的槽。96.在一些示例中，第二冷却剂路径延伸到安装到电动机的冷却剂泵。97.在一些示例中，冷却剂泵安装到电机轴。98.在一些示例中，冷却剂泵至少部分地凹入覆盖转子组件的电机壳体中。99.在一些示例中，电动机组件还包括设置在电动机内的周转齿轮系，使得周转齿轮系被包封在定子组件和转子组件内，其中周转齿轮系包括：太阳齿轮；载体，该载体联接到与太阳齿轮啮合的多个行星齿轮；以及外环，该外环具有与行星齿轮啮合的面向内的齿，其中太阳齿轮、载体和外环中的至少一者与驱动轴一致地旋转。100.在一些示例中，电动机组件还包括向周转齿轮系提供冷却剂的第三冷却剂路径，第三冷却剂路径流体地联接到延伸穿过交换器壳体的冷却剂路径。101.在一些示例中，冷却剂泵安装到电动机，冷却剂泵联接到周转齿轮系的第一齿轮级，该第一齿轮级以与驱动轴不同的速度旋转。102.在一些示例中，冷却剂泵安装到驱动轴。103.在一些示例中，电动驱动器设置在定子组件的外表面处。104.在一些示例中，冷却剂路径流体地联接到电动驱动器的相应冷却剂路径。105.在一些示例中，电动机包括轴向磁通电动机。106.飞机推进系统可以包括：螺旋桨，该螺旋桨操作地联接到沿纵向轴线延伸的驱动轴；电动机，该电动机包括转子组件，该转子组件相对于定子组件旋转以使驱动轴旋转；热交换器，该热交换器安装到电动机，使得热交换器从电动机径向向外延伸，热交换器沿纵向轴线在相对的第一轴向端与第二轴向端之间延伸；以及流动路径，由该螺旋桨产生的气流沿该流动路径流动到热交换器的第一轴向端。107.在一些示例中，电动机是向驱动轴施加扭矩的多个电动机中的一者，电动机中的每一者沿纵向轴线对准并且操作地联接到驱动轴；并且其中热交换器是多个热交换器中的一者，热交换器中的每一者安装到电动机中的相应一者。108.在一些示例中，热交换器中的每一者从相应电动机的周向部分径向向外延伸，其中热交换器周向交错，使得热交换器中的每一者的相应第一轴向端可接近流动路径。109.在一些示例中，提供了一种包围驱动轴的一部分的机舱，该机舱沿驱动轴的纵向轴线与螺旋桨间隔开，电动机和热交换器位于机舱内，其中流动路径包括延伸到机舱中的第一流动路径和围绕机舱延伸的第二流动路径，该第一流动路径延伸到热交换器的第一轴向端。110.在一些示例中，热交换器和电动机共享冷却剂路径。111.在一些示例中，周转齿轮系设置在电动机内，电动机与周转齿轮系共享冷却剂路径。112.一种电动机组件单元可以包括电动机和周转齿轮系以及冷却剂泵，该电动机沿纵向轴线在第一轴向端与第二轴向端之间延伸，该电动机包括：定子组件；转子组件，该转子组件相对于定子组件旋转；电机轴，该电机轴操作地联接到转子组件；以及电机壳体，该电机壳体包围转子组件和定子组件，电机轴沿电动机的纵向轴线延伸超过第一轴向端和第二轴向端；该周转齿轮系设置在电动机的第一轴向端与第二轴向端之间的电动机的电机壳体内，该周转齿轮系包括：太阳齿轮；载体，该载体联接到与太阳齿轮啮合的多个行星齿轮；以及外环，该外环具有与行星齿轮啮合的面向内的齿，太阳齿轮、载体和外环中的每一者形成周转齿轮系的相应齿轮级，其中太阳齿轮、载体和外环中的至少一者的齿轮级与驱动轴一致地旋转；该冷却剂泵安装到电动机，冷却剂泵联接到周转齿轮系的齿轮级中的以与驱动轴不同的速度旋转的另一齿轮级。113.在一些示例中，提供了一种从冷却剂泵延伸通过电动机到周转齿轮系的冷却剂路径，其中冷却剂路径至少基本上包含在电动机的电机壳体内。114.在一些示例中，冷却剂泵在电动机的第一轴向端处设置在电动机壳体的外部。115.在一些示例中，电动机壳体包括热交换器和与该热交换器集成的冷却剂泵。116.在下面列出的描述中将阐述各种另外方面。本发明的方面涉及各个特征和特征的组合。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并不限制本文公开的示例所基于的广泛的发明构思。附图说明117.结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的若干方面。118.图1是用于向电动机提供热管理的示例性现有技术系统的示意图。119.图2是根据本公开的原理配置的包括电动机和热交换器的示例性电动机组件单元的透视图。120.图3是图2所示的电动机组件单元的侧正视图。121.图4是沿图2的线4-4截取的电动机组件单元的示例性横截面的透视图。122.图5是适合与图2的电动机一起使用的示例性定子组件的透视图。123.图6是适合与图5的定子组件一起使用的示例性定子芯的透视图。124.图7是适合与图5的定子组件一起使用的示例性线圈的透视图。125.图8是示例性电动机组件单元的透视图，除了电机轴由装配在电动机内的齿轮系限定之外，该电动机组件单元与图2的电动机组件单元基本上相同。126.图9是适合与图2的电动机的转子组件一起使用的示例性磁性转子的透视图。127.图10是图9的磁性转子的示例性永磁体的透视图。128.图11是电动机组件单元的横截面的局部视图，其中覆盖了示例性冷却剂路径。129.图12是设置在示例性飞机推进系统的机舱内并且根据本公开的原理构造的图2的电动机组件单元的示意图。130.图13示出设置在图12的机舱内的多个电动机，每个电动机具有相对于另一热交换器周向交错的相应热交换器。131.图14是沿线14-14截取的图13的驱动轴的横截面的局部视图。132.图15是沿线4-4截取的图2的电动机组件单元的横截面视图。133.图16是适合与图2的电动机组件单元一起使用的周转齿轮系的一部分的透视图。134.图17是根据本公开的原理构造的另一电动机组件单元的示例性端视图的示意图。135.图18是图2的电动机组件单元的周转齿轮系和相关部件的示意图。136.图19是图2的电动机组件单元的周转齿轮系和相关部件的替代布置的示意图。137.图20是图2的电动机组件单元的冷却系统的示意图。138.图21是图6所示的通用类型的定子芯的透视图，其中还包含内部通道。139.图22是图6所示的通用类型的定子芯的视图，其中还包含内部通道和喷雾槽。140.图23是图22的定子芯的横截面视图，示出图1的轴向磁通电机内的安装状态。141.图24是图6所示的通用类型的定子芯以及线圈的透视图，在它们之间设置有中间冷却层。142.图25是图24所示的定子芯、线圈和中间冷却层的示意性横截面视图。143.图26是图4和图11所示的通用类型的定子组件的示意性横截面视图，其中冷却槽被示出为邻近线圈的径向内侧和径向外侧。144.图27是图2的电机组件的示意性局部横截面，其中提供具有内部冷却通道的端板。145.图28是图27所示的组件的示意性局部横截面，还示出了冷却通道。具体实施方式146.将参考附图详细描述各种示例，其中在若干个视图中相同的附图标记表示相同的部件和组件。对各种示例的标引并不限制所附权利要求书的范围。此外，在本公开中阐述的任何示例都不旨在是限制性的，而是仅仅阐述了所附权利要求的许多可能示例中的一些示例。参考附图，其中相同的附图标记对应于贯穿多个附图的相同或类似的部件。147.通用电机描述148.现在将详细参考在附图中示出的本公开的示例性方面。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。149.本公开涉及一种电动机组件单元100，其包括具有一个或多个集成热管理部件的电动机110。电动机组件单元100沿纵向轴线l在相对的第一轴向端102与第二轴向端104之间延伸。在所示的示例中，电动机组件单元100具有沿纵向轴线l的直径变化的大致圆形的横截面区域。然而，在其他示例中，电动机组件单元100可以具有其他横截面形状(例如，矩形、椭圆形等)。在一些具体实施中，电动机110是轴向磁通电机110。在其他具体实施中，电动机110是径向磁通电机。150.如图2至图4所示，电动机110包括电机轴112、定子组件114和转子组件116。电机轴112沿电动机组件单元100的纵向轴线l延伸。转子组件116适于相对于定子组件114围绕纵向轴线l旋转。电机轴112操作地联接到转子组件116，以在转子组件116旋转时围绕纵向轴线l旋转。在一些具体实施中，电机轴112与转子组件116一致地旋转。在其他具体实施中，电机轴112以与转子组件116不同的齿轮级旋转。在某些具体实施中，电机壳体118包封定子组件114和转子组件116。电机轴112的端部113沿旋转轴线l从电机壳体118向外突出。151.图5至图7示出了适合与本文所述的电动机100一起使用的示例定子组件114。定子组件114包括围绕旋转轴线l周向间隔开的多个电磁体120。电磁体120各自包括定子芯122，线圈124围绕该定子芯缠绕(例如，如图7所示的铜绕组)。图6示出定子芯122。定子芯122各自包括芯主体126，该芯主体在芯主体126的第一与第二相对轴向端130、132之间沿芯轴线128延伸。第一轴向端130限定面向第一轴向方向136的第一端面134，并且第二轴向端132限定面向与第一轴向方向136相对的第二轴向方向138的第二端面135。线圈124围绕芯轴线128缠绕并且位于芯主体126的第一轴向端136与第二轴向端138之间。每个定子芯122的第一轴向端130和第二轴向端132适于限定每个对应电磁体120的相反磁极。152.图8至图9中示出适合与本文所述的电动机100一起使用的示例性转子组件116。转子组件116包括设置在定子组件114的相对轴向端处的第一磁性转子140和第二磁性转子142。第一磁性转子140和第二磁性转子142适于围绕旋转轴线l彼此一致地旋转。在某些具体实施中，第一磁性转子140和第二磁性转子142彼此相同。153.磁性转子140、142中的每一者由相应的转子载体144支撑，该转子载体包括从中心轮毂部分148径向向外突出的转子板146(例如，转子凸缘)。第一磁性转子140和第二磁性转子142的中心轮毂部分148优选地紧固(例如，栓接)在一起以限定转子组件116的轮毂。轮毂可以被安装成通过一个或多个旋转轴承150相对于定子芯122旋转。如所描绘的，旋转轴承150可以安装在轮毂与固定在定子组件114的内径处的套筒152之间。在一个示例中，电磁体120可以通过诸如导热环氧树脂等粘合剂材料围绕套筒152固定。154.在一些具体实施中，电机轴112联接到转子组件116。例如，电机轴112可以包括凸缘113，该凸缘被紧固(例如，栓接)到转子组件116的轮毂148。在此类具体实施中，应当理解，电机轴112和转子组件116适于围绕相对于定子组件114的旋转轴线l相对于彼此一致地旋转。在其他具体实施中，齿轮系(例如，如本文将更详细地描述的周转齿轮系)可操作地将电机轴112联接到轮毂148，使得电机轴112以与轮毂148不同的速度和/或扭矩旋转。155.图9示出了适合用作第一磁性转子140和/或第二磁性转子142的磁性转子的示例性具体实施。磁性转子140、142包括由相应载体144的转子板148承载的多个永磁体154(例如，参见图10)。永磁体154围绕旋转轴线l周向间隔开。第一磁性转子140的永磁体154具有定位成与定子芯122的第一轴向端面134相对的第一永磁体端面156。永磁体端面156与定子芯122的第一轴向端面134通过第一气隙间隔开。第二磁性转子142的永磁体154具有定位成与定子芯122的第二轴向端面相对的第二永磁体端面。第二永磁体端面与定子芯122的第二轴向端面通过第二气隙间隔开。156.返回参考图2至图4，电机壳体118包封定子组件114、转子组件116以形成电机组件单元100的外部。电机壳体118包括第一轴向壁160和第二轴向壁162，这些轴向壁分别覆盖第一磁性转子140和第二磁性转子142的载体144。在某些示例中，第一轴向壁160和第二轴向壁162优选地具有金属(例如，铝)构造。第一轴向端壁160限定中心开口164，电机轴112的端部113延伸穿过该中心开口。电机壳体118还包括在第一轴向壁160与第二轴向壁162之间延伸的周向壁。在一个示例中，第二轴向端壁162可以与周向壁一体地连接，而第一轴向端壁160可以被构造为可移除的轴向端盖。157.在某些示例中，热交换器166与电动机110共享结构支撑件，从而减小电动机组件单元100的总重量。例如，热交换器166可以在结构上由电动机110支撑(例如，由定子组件114和/或由电机壳体118的周向壁支撑)。在某些示例中，热交换器166形成电机壳体118的周向壁，从而减少系统中待制造和组装的零件的数量并且减少系统的总重量。158.图12至图14示出了一个示例性环境(例如，飞机推进系统200)，其中可以利用电动机组件单元100。推进系统200包括螺旋桨202或操作地联接到由电动机组件单元100驱动的驱动轴204的其他推进器。在某些具体实施中，电动机组件单元100设置在机舱206的内部208或围绕驱动轴204设置的其他主体内。当螺旋桨202旋转时，螺旋桨202产生气流，该气流产生用于飞机的推力。159.在所示的示例中，由螺旋桨202产生的气流的第一部分f1进入机舱206的开口端210并且朝着电动机组件单元100流动。电动机组件单元100与气流的第一部分f1一致地设置在机舱206内。因此，气流的第一部分f1通过流过热交换器166并且将热量从冷却剂路径172带走来帮助热交换器166消散热量，在下文更详细地论述。由螺旋桨202产生的气流的第二部分f2围绕机舱206流动。在某些示例中，第一部分f1基本上小于第二部分f2。160.如图13和图14所示，多个电动机110可以协作以向驱动轴204施加扭矩。每个电动机110可以具有相应热交换器166。在某些具体实施中，热交换器166可以被布置成允许气流的第一部分f1到达热交换器166中的每一者(例如，布置成使得没有热交换器166阻挡其他热交换器166中的任一者)。如图13所示，第一电动机110a与第二电动机110b和第三电动机110c一致地设置。电动机110a-110c中的每一者具有相应的热交换器166a-166c，这些热交换器仅沿电动机110a-110c的周向的部分延伸。如图14所示，热交换器166a、166b、166c可以周向交错，使得每个热交换器166a、166b、166c的轴向端面可以被第一空气流f1接近。161.参考图15、图16和图18，冷却剂泵180可以集成到电动机组件单元100中。例如，冷却剂泵180可以直接安装到电动机100(例如，安装到电机轴112)。在一些具体实施中，冷却剂泵180可以通过旋转电机轴112的来操作。在此类具体实施中，冷却剂泵180基于转子组件116相对于定子组件114旋转的速度驱动冷却剂。然而，在其他具体实施中，冷却剂泵180可以经由齿轮系操作地联接到转子组件116，以改变施加到冷却剂泵180的扭矩和/或速度。162.在某些具体实施中，冷却剂泵180可以经由周转齿轮系190操作地联接到转子组件116。周转齿轮系190包括太阳齿轮192，该太阳齿轮与包围太阳齿轮192的多个(例如，三个)行星齿轮194啮合。行星齿轮194与周围环的内齿195啮合。在所示的示例中，内齿195设置在由转子组件116限定的套筒或轮毂区域的内部面上，周转齿轮系190设置在该转子组件内。在某些具体实施中，行星齿轮194通过行星齿轮194相对于其旋转的齿轮壳体196保持在围绕太阳齿轮192的位置。用作行星齿轮194的载体的齿轮壳体196可以相对于定子组件114和/或电机壳体118旋转地固定。163.在某些具体实施中，周转齿轮系190设置在电动机110内。例如，周转齿轮系190可以设置在转子组件116的内部。在某些示例中，磁性转子140、142的中心轮毂部分148可以包括内齿以形成周转齿轮系190的包围环。因此，太阳齿轮192以与转子组件116不同的速度和/或不同的扭矩旋转。如果电机轴112直接联接到转子组件116，则太阳齿轮192以与电机轴112不同的速度和/或不同的扭矩旋转。164.在某些具体实施中，太阳齿轮192可以包括沿太阳齿轮192的旋转轴线从太阳齿轮192向外延伸的轴198。在示例中，太阳齿轮192的旋转轴线是电动机组件单元100的纵向轴线l。在某些示例中，轴198联接到冷却剂泵180(例如，参见图15)。例如，冷却剂泵198可以联接到太阳齿轮192，以针对效率和重量优化泵的旋转速度。在此类示例中，联接成与转子组件116一致地旋转的电机轴112从电动机110的相对侧从冷却剂泵180延伸(例如，参见图4)。165.在其他具体实施中，冷却剂泵180可以联接成与由行星齿轮194转动的载体一致地旋转。在某些示例中，冷却剂泵180可以嵌入在电机轴112内。在此类示例中，电机轴112可由太阳齿轮192的轴198限定(例如，参见图8)。在其他具体实施中，冷却剂泵180可以联接成与转子组件116一致地旋转，如图11和图19所示。在这种构造下，周转齿轮系190可用于将转子组件116与电机轴112互连，使得电机轴112的输出速度/扭矩与同样如图11和图19所示的转子组件116的输出速度/扭矩不同。166.在某些具体实施中，用于电动机110的电动驱动器178可以与电动机组件单元100集成。在此类具体实施中，电动驱动器178可以与电动机110共享热管理。在一些示例中，电动驱动器178可以朝向热交换器166的内周向表面设置。引导到热交换器166的冷却剂可以通过电动驱动器来收集热量。在其他示例中，电动驱动器178可以安装到在电动机110的周向的一部分上延伸的冷却套(例如，参见图17)。热交换器166可以在电动机110的周向的其余部分上延伸。在某些示例中，电动机壳体118可以包括在热交换器166的周向边缘之间在电动驱动器178上延伸的盖。167.2019年12月10日提交的并且名称为“与冷却板集成的冷却套(cooling jacket integrated with cold plate)”的美国临时申请序列号62/946,172和2020年12月10日提交的pct申请序列号pct/ep2020/025570中示出并描述了可如何适合将电动驱动器178安装到电动机110的外部的示例，这些申请的公开内容全文以引用方式并入本文。168.图11和图20的冷却系统169.参考图11和图20，示出了冷却系统170，其中冷却剂泵180在热交换器166之间循环工作流体(例如，水、乙二醇和油等)，其中工作流体通过流过热交换器到电机组件110内的各种部件的空气冷却，其中工作流体从部件吸收热量。在一个方面，热交换器166具有交换器壳体168和在交换器壳体168内布设的冷却剂路径172。在一些具体实施中，一个或多个冷却板或翅片171形成热交换器166的部分，并且冷却剂路径172将加热的冷却剂递送到冷却板或翅片171。在其他具体实施中，冷却剂路径172可以延伸穿过交换器壳体168内的单体结构(例如，波纹结构)。在某些示例中，单体结构形成交换器壳体168。在一些具体实施中，热交换器166围绕(例如，定子组件114的)电动机110的整个周向延伸。在其他具体实施中，热交换器166可以仅在圆周的一部分上延伸。在此类具体实施中，包括围绕定子组件114的周向内部通道167a的冷却套167可以围绕周向的其余部分延伸以形成电机壳体118。在2019年11月6日提交的并且名称为“具有冷却套的轴向磁通电机(axial flux motor with cooling jacket)”的美国临时专利申请序列号62/931,712和2020年11月6日提交的pct申请序列号pct/ep2020/025497中进一步示出和描述冷却套构造的附加细节，这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。170.在某些具体实施中，通过交换器壳体168的冷却剂路径172通过导向冷却剂泵180的电动机110流体地联接到另一冷却剂路径174。在某些示例中，冷却剂路径174延伸穿过限定在电机壳体118中的槽。在某些示例中，冷却剂路径174延伸穿过包含在电机壳体118内的部件。冷却剂泵180将冷却剂循环通过冷却剂路径172、174。因为热交换器166形成电机壳体118的部分，所以冷却剂路径172、174被设计成在电动机110内流体地联接在一起。在一个方面，冷却剂路径172用于消散流过冷却剂路径172的工作流体的热量，而冷却剂路径174用于从电动机110的内部部件吸收热量。171.将冷却剂路径172、174保持在电动机组件单元100内去除了对外部管道与各种部件之间的外部管道和配件的需要。此外，去除外部管道并将该外部管道定位在集成单元内的部件减少了跨越路径所需的冷却剂的量。减少所需管道和冷却剂的量会节省与冷却电动机组件单元100相关联的成本。此外，减少这些部件还减少了与电动机组件单元100相关联的重量。172.在一个方面，冷却剂泵180通过供应和返回分支172a、172b、174a、174b连接到冷却剂路径172、174，这些供应和返回分支又连接到另外的供应和返回分支以冷却电机110的各种部件。在一个示例中，供应和返回分支172a、172b、174a、174b径向和/或周向地延伸，使得工作流体可以分布在整个电机110中。在一个示例中，多个供应和返回分支172a、172b、174a、174b在电机110中的各种位置处径向分布，使得工作流体可以分布到整个电机110中的各种冷却回路。173.在一个示例中，并且如先前所论述，冷却剂路径172限定连接到供应和返回分支172a、172b的冷却回路220，其中冷却回路220由限定在电机120的热交换器166内的多个内部通道220a形成。在一个示例中，热交换器166被构造有翅片、肋或其他表面区域最大化特征，以允许通过电机110流动的空气使冷却热交换器130冷却，从而帮助从内部通道220a内的工作流体中去除热量。因此，热交换器166可以被构造成用作空气-液体热交换器。174.在所示的示例中，冷却回路222、224、226和228也被示出为连接到供应和返回分支174a、174b。如图所示，冷却回路222被示出为包括与线圈124的内侧相邻的内部通道222a，使得热量可以从线圈124传递到工作流体。如图所示，冷却回路224被示出为包括在定子芯主体122中的每一者内和/或周围的内部通道224a，使得热量可以从线圈124传递到定子芯主体122，并且接着传递到工作流体。如图所示，冷却回路226被示出为包括与线圈124的外侧相邻的内部通道226a，使得热量可以从线圈124传递到工作流体。在一个示例中，冷却回路224和内部通道226a被限定为上述冷却套167和内部通道167a。如图所示，冷却回路228a被示出为包括与周转齿轮系190的外侧相邻的内部通道228a，使得热量可以从周转齿轮系190传递到工作流体。当冷却回路222、224、226、228连接到分支174a、174b时，温热或加热的工作流体可以从冷却回路222、224、226、228循环到冷却回路220，在该冷却回路中流体可以被冷却并且接着经由泵180返回到回路222、224、226、228。尽管冷却系统110被示出为设置有路径172、174和回路222、224、226、228，但在不脱离本文公开的概念的情况下，其他构造包括更多或更少的回路。例如，冷却系统170可以设置有多个分支，该多个分支彼此平行地布设并且例如通过歧管连接到泵180，以便减小冷却流体的压降损失。在一个示例中，外部热交换器可以与冷却回路220结合使用或代替该冷却回路使用。在一些构造中，电机110还可以设置有连接到一个或多个返回支路172b、174b的贮槽175，由此可以收集加热的冷却流体，例如喷雾流体，并且将其返回到泵180。175.图21的定子冷却构造176.参考图21，单独示出单独的定子芯主体126以说明形成冷却回路224的部分的定子芯122的特征。如图所示，冷却回路224的内部通道224a被引导通过定子芯主体126，其中入口端224b和出口端224c延伸穿过端面135。冷却回路224包括在每个定子芯122的入口端224b和出口端224c与分支174a、174b之间延伸的另外的路径或分支，如图11和图20示意性地示出的。因此，冷却回路224包括与每个定子芯主体126相关联的多个子回路，其中入口224b和出口224c连接在一起，使得泵送的工作流体被递送到每个定子芯主体126。尽管图21示意性地示出通道224a的布设为单个u形通道，但是应当理解，通道224a可以包括以任何数量的例如蛇形形状之类的各种形状提供的多个通道。通道224a还可以进一步包括多个入口端224b和出口端224c。此外，通道224a可以包括定子芯主体126内的较大腔，使得定子芯主体126的内部基本上被冷却流体灌满。通过在定子组件114的定子芯主体126内提供一个或多个内部通道224a，工作流体可以去除非常靠近发热线圈的124的热量，以改进电机110的冷却。应注意，在不脱离本文所呈现的概念的情况下，定子芯主体126的形状和设置在电机110中的定子芯主体126的数量可以与附图所示的不同。177.图21的定子芯主体126可以通过各种方式制造。例如，可以最初形成实心定子芯主体126，例如实心金属定子芯主体，并且随后被加工以使用钻头或其他工具形成内部通道224a、入口224b和出口224c。定子芯主体126也可以通过使用增材制造技术来形成。178.图22和图23的定子冷却构造179.参考图22，单独示出单独的定子芯122以说明形成冷却回路224的部分的定子芯主体126的另外特征。图23示出图22所示的定子芯主体126在安装环境中的横截面视图，其中线圈124围绕定子芯主体126缠绕。与图21所示的定子芯122一样，图22和图23的定子芯122包括内部通道224a。如图所示，在此示例中，内部通道224a包括延伸到定子芯主体126的端面135上的入口端224b的四个内部通道。在替代构造中，通道224a可以内部连接在定子芯主体126内，使得仅产生单个入口224b。如图所示，通道224a还设置有沿通道224a的长度布置并且穿过定子芯主体38的相对侧126a、126b的多个出口端224c。出口端224c可以设置在定子芯主体126的单侧126a、126b上或两侧126a、126b上。出口端也可以设置在与侧126a、126b相邻的相对侧上。在一个方面，出口端224c可以表征为喷嘴。在操作中，当工作流体经由入口端224a递送到内部通道224a时，当冷却流体离开出口端224c时，冷却流体被喷涂或以其他方式引导到线圈124和相邻磁体上。应注意，在不脱离本文所呈现的概念的情况下，定子芯主体126的形状和设置在电机110中的定子芯主体126的数量可以与附图中所示的不同。在所公开方法的情况下，当冷却流体与发热导线124直接接触时，产生改进的热传递和电机110的整体冷却。如前所述，冷却回路224包括在每个定子芯122的入口端224b和出口端224c与分支174a、174b之间延伸的另外的路径或分支，如图11和图20示意性地示出的。因此，冷却回路224包括与每个定子芯主体126相关联的多个子回路，其中入口224b和出口224c连接在一起，使得泵送的工作流体被递送到每个定子芯主体126。180.图22和图23的定子芯主体126可以通过各种方式制造。例如，可以最初形成实心定子芯主体126，例如实心金属定子芯，并且随后被加工以使用钻头或其他工具形成内部通道224a、入口224b和出口224c。图22和图23的定子芯主体126也可以通过使用增材制造技术来形成。181.图24和图25的定子冷却构造182.参考图24和25，单独地示出了单独的定子芯主体126和缠绕的线圈124，以说明可以形成冷却回路224的部分的定子组件114的另外特征。图24和图25的定子芯主体126可以大体如图6所示来构造。如图所示，中间冷却层230围绕定子芯主体126的侧126a、126b、126c、126d缠绕，使得中间冷却层230稍后位于线圈124与定子芯主体126之间并与它们相邻。因此，中间冷却层230非常接近定子芯主体126和绕组124，以用于使热传递最大化。中间冷却层230也可以称为冷却包裹布置。中间冷却层230适应定子芯/齿126的形状，并且可以由多个件制造。在一个方面，并且如在图25处可示意性地看到，中间冷却层230具有主要主体230a，该主要主体具有内部嵌入式通道(例如，微槽)230b，该内部嵌入式通道由一个或多个入口230c和出口230d进行馈送。因此，来自冷却系统170的工作流体可以被引导通过内部通道230b，以允许热量从绕组124传递到工作流体。主体230a还可以设置有作为主要主体230a的部分的分离件232e，并且该分离件可以在每个单独的线圈之间延伸以增加与线圈124直接接触的表面积。可以将附加的几何形状修改添加到中间冷却层230以促进最佳设计。此中间冷却层230还可以用于隔热材料的目的。理想地，这种材料将具有高导热率以获得最佳的热性能，并且具有高电压能力的高介电强度，例如导热的、基于硅酮的材料。包括内部冷却通道230b、主要主体230a、入口230c和出口230d以及分离件230e的中间冷却层230可以通过增材制造工艺制造，但不排除其他制造方法。应注意，在不脱离本文所呈现的概念的情况下，定子芯主体126的形状和设置在电机110中的定子芯122的数量可以与附图中所示的不同。如前所述，冷却回路224包括在每个定子芯中间冷却层230的入口端224b和出口端224c与分支174a、174b之间延伸的另外的路径或分支，如图11和图20示意性地示出的。因此，冷却回路224包括与每个定子芯主体126相关联的多个子回路，其中入口224b和出口224c连接在一起，使得泵送的工作流体被递送到每个定子芯中间冷却层230。183.图26的定子冷却构造184.参考图18，呈现示出具有定子芯122和绕组124的定子组件114的示意性横截面视图，该定子组件还具有可以形成冷却回路222、226的部分的附加特征。在一个方面，冷却回路222形成为位于定子芯122的绕组124的径向内侧附近的周向环或圈，而冷却回路226也形成为位于定子芯122的绕组124的径向外侧附近的周向环或圈。在所示的特定示例中，冷却回路222、226由导热材料(诸如环氧树脂)形成，用于从绕组124到冷却回路222、226的通道222a、226a中的冷却流体的最大热传递。在一个示例过程中，将环氧树脂直接施加到绕组124上以形成主体222b、226b，绕组124嵌入在该主体内并且内部通道222a、226a也形成在该主体内。在这种构造的情况下，不仅热传递最大化，而且通过环氧树脂为电机110提供结构刚性，同时使由于冷却系统170而产生的附加重量最小化。可以提供例如壳体168之类的壳体以提供结构刚性和入口端/出口端以及其他特征，但在这种情况下壳体168不必包含冷却通道226a。而且，图26所示的冷却通道222a、226a可以被设计成在任何方向上流动。还应注意，电机110和相关联的冷却系统170可以被构造成仅包括冷却回路222、仅包括冷却回路226或包括冷却回路222、226两者。例如，图26所描绘的冷却回路222可以与涉及包括图4和图20处示出的冷却套167和通道167a的回路226的构造一起使用。185.存在制造相应主体222b、226b内的冷却通道222a、226a的多种可能方式。例如，一种方式是利用嵌入导热材料222b、226b中的可溶性材料，并且接着溶解可溶性材料以产生空腔222a、226a。另一替代方案将是将高导热管嵌入导热材料中，并且接着将那些管用作冷却通道222a、226a。不排除制造这种机器/定子的其他方式。186.图27和图28的定子冷却构造187.参考图27和图28，呈现示出具有定子芯122和绕组124以及可以形成附加冷却回路170的附加特征的定子组件114的示意性横截面视图，该定子组件结合图4和图20处示出的构造中的所公开的冷却套167一起工作。如前所述，冷却回路226和相应通道226a可以以冷却套167和内部通道167a的形式提供。图27和图28处示出的构造通过提供冷却端板250、252来在这个概念的基础上建立，这些冷却端板与定子芯体126的端面134、135相邻并接触，这些端面分别并入设置在环形主要主体250b、252b内的内部冷却槽250a、252a。如图27所示，冷却板20可以包括互连通道，例如通道250c，以将冷却套167的内部通道167a放置成与内部冷却槽250a、252a流体连通。当冷却板250、252与定子芯主体126直接接触时，热传递被最大化超过单独的冷却套167可实现的热传递。应注意，内部槽250a、250b可以在多个位置250c处互连到内部通道167a，使得任何给定槽或通道的长度最小化，从而减少泵180必须克服的相关联压降。通道250a、252a可以多种方式布设，例如通道250a、252a可以设置有蛇形形状或螺旋形状。尽管示出了两个冷却端板250、252，但是冷却系统170也可以包括单个冷却端板250、252。在一些示例中，冷却端板由聚合物或塑料材料(例如热塑性材料，诸如聚醚醚酮(peek))形成。188.尽管本公开涵盖某些电机类型和某些几何形状，但是一般冷却构想区域也适用于其他电机拓扑和几何形状。189.根据前面的详细描述，显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对本公开的方面进行修改和变化。虽然已详细描述了用于实施本教导内容的许多方面的最佳模式，但熟悉与这些教导内容相关的领域的技术人员将认识到在所附权利要求书的范围内的用于实践本教导内容的各种另选方面。









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