高压电风扇系统的制作方法

本发明总体上涉及适用于冷却应用的高压电风扇系统及其部件，以及其制造和使用的相关方法。

背景技术：

1、目前正在采取措施限制温室气体排放和其他类型的排放，包括二氧化碳(co2)和氮氧化合物(nox)的排放。为了实现这些目标，正在开发可替代动力系统来取代内燃机。这些包括如重型卡车和非公路车辆等车辆的动力系统应用，如具有相对高扭矩能力的建筑和采矿设备(例如挖掘机、平地机、装载机和采矿车辆)。需要为这些类型的设备和车辆上的各种系统提供冷却。这种车辆上的电动动力系统通常由电动机、电子驱动装置(通常称为逆变器)和机械传动装置组成。这些设备由诸如电池或燃料电池的能源供电。这些能量源通常与电动动力系统一起携带在车辆上。在能量转换过程中，电源存在能量损失。例如，在电池的情况下，在充电和放电期间，在电能转化为化学能或从化学能转化为电能的过程中，存在能量损失。在燃料电池的情况下，在氢和氧转化为水的过程中存在能量损失。在这两种情况下，热量(热能)形式的能量损失可能是巨大的，并且需要显著的冷却来保护受影响的系统免受热损害。尽管特别是在电池驱动的车辆的情况下，即使当车辆空闲时，电池充电操作可能具有显著的冷却需求。诸如辅助制动机构(例如，用于山区的车辆操作)或各种其他车载系统的辅助系统的操作也可能具有超出基本动力系统和动力源冷却需求的冷却需求。

2、此外，此类动力传动系统目前旨在高压下运行，以限制电导体的尺寸，通常在约650至900伏直流电(volts direct current，vdc)的范围内。虽然因为这些动力传动系统的发展正在进行中，但是也可以使用其他相对高的电压，例如甚至更高的电压。车载冷却系统通常由与电动动力系统相同的车载能源供电，因此将在相同的高电压下运行。然而，被开发用作车载动力系统中的电动牵引电动机的设备并不容易适用于冷却系统。车载牵引电动机具有相对高的扭矩要求，并且占据相当大的空间。相比之下，提供风扇驱动气流的冷却系统具有较低的扭矩要求，并且受到相当大的空间限制。因此，在主动力系统中使用的容积大且重的电动牵引电动机部件不适合风扇冷却系统，因为风扇冷却系统在本质上是辅助系统。另一方面，较低电压系统不能直接适用于高电压应用，尤其是在车辆应用中。事实上，目前普遍缺乏适用于风扇冷却系统的扭矩、空间和质量约束的高压部件，此外还缺乏适用于车辆应用的可用高压电风扇系统(作为整体)。

3、希望提供一种使用高压电源供电的冷却系统，该系统占用相对小的空间，并以相对高的效率运行。这种高压冷却系统应该适用于车辆应用，以及类似的非车辆工业冷却应用。液体冷却和用于安装和支撑各种部件的合适框架也是这种高压冷却系统的一部分。此外，需要在同一系统中容纳高电压和低电压电气部件，同时减少电磁干扰，并仍然提供相对紧凑的物理电子组件。此外，希望提供制造和使用这种高压冷却系统的方法。

技术实现思路

1、一方面，电冷却风扇系统可包括框架、第一风扇、由框架支撑并可操作地连接到第一风扇的第一电动机组件、第二风扇、由框架支撑并可操作地连接到第二风扇的第二电动机组件以及液体冷却路径，该液体冷却路径经过第一电动机组件的第一定子和第二电动机组件的第二定子两者附近，使得热能可从第一电动机组件和第二电动机组件传递到存在于液体冷却路径中的液体冷却剂。

2、另一方面，液冷式电风扇系统可包括电动机、风扇、电子外壳和液体冷却通道。电动机可以包括具有转子轴的转子、定子和电动机壳体。转子可以被定位在定子附近，并且电动机壳体可以至少部分围绕转子和定子。风扇可以可操作地连接到转子轴，使得从电动机输出的扭矩可以旋转风扇。电子外壳可以附接到电动机壳体，电子外壳包括电连接到电动机的逆变器电路。液体冷却通道可以被定位在逆变器电路和定子之间，并且液体冷却通道可以包含能够接受来自电动机和逆变器电路中的一个或两个的热能的液体冷却剂。

3、另一方面，电冷却风扇系统可包括框架、第一电动机和第一风扇。该框架可以包括基本平行布置的彼此间隔开的一对横杆和多个支腿，每个支腿连接到两个横杆上。多个支腿中的至少一个支腿可以包括具有非线性形状的管，并且框架的所有管状部分可以被封闭以防止液体侵入。第一电动机可以附接到两个横杆上。第一风扇可以可操作地连接到第一电动机，使得从第一电动机输出的扭矩可以旋转第一风扇。

4、另一方面，电风扇系统可包括电动机、风扇和电子组件。电动机可以包括转子、定子和电动机壳体。转子可以被定位在定子附近，并且电动机壳体可以至少部分围绕转子和定子。风扇可以可操作地连接到电动机，使得从电动机输出的扭矩可以旋转风扇。电子组件可以包括基座、附接到基座的盖子、高压电连接器、低压电连接器、逆变器电路和通信电路。基座和盖子可以封闭内部容积，并且电风扇系统可以被配置为使得内部容积被密封以防止液体侵入。高压电连接器可以穿过基座或盖子，低压电连接器可以穿过基座或盖子。逆变器电路可以位于内部容积中，并且电连接到电动机和高压电连接器，并且逆变器电路可以被配置为产生大于或等于850伏dc的功率输出。通信电路可以位于内部容积中，并且电连接到逆变器电路和低压电连接器两者，并且通信电路可以被配置为在小于500伏dc下运行。

5、电子组件可包括具有内部容积且液密的外壳、位于内部容积内的逆变器电路、位于内部容积内的通信电路、位于内部容积内并电连接在高压功率输入和逆变器电路之间的高压电磁干扰(electromagnetic interference，emi)滤波器电路、以及位于内部容积内并电连接在低压功率输入和通信电路之间的低压emi滤波器电路，逆变器电路的至少一部分被配置为在大于600vdc的高压下运行，通信电路被配置为在小于500vdc的低压下运行。高压emi滤波器电路可以包括至少一个共模扼流圈电感线圈(common mode choke inductorcoil)、至少一个差模x电容器和至少一个共模y电容器。低压emi滤波器电路可以包括至少一个共模扼流圈电感线圈和至少一个共模y电容器。低压emi滤波器电路可以具有与高压emi滤波器电路不同的配置。

6、另一方面，一种制造电冷却风扇系统的方法，可包括弯曲金属管以形成具有非线性形状的多个支腿，以基本平行的布置将彼此间隔开的一对横杆固定到多个支腿中的每个上，在将一对横杆固定到多个支腿上后，将端部件焊接到多个支腿的开口端以创建框架，使得框架的所有管状部分都被封闭以防液体侵入；在创建框架后，将第一电动机组件附接到每个横杆上；以及将第一风扇可操作地连接到第一电动机组件上。每个端部件可以具有紧固件开口，以容纳适于将框架安装在安装位置的机械紧固件。

7、本概述仅以示例的方式提供，而非限制。鉴于本公开的整体，包括整个文本、权利要求和附图，将理解本发明的其他方面。

技术特征：

1.一种电冷却风扇系统，包括：

2.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，还包括：

3.根据权利要求2所述的电冷却风扇系统，其中，所述软管包括弯曲部分，在所述弯曲部分中所述软管的材料被硬化，以保持所述弯曲部分的弯曲形状。

4.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述液体冷却路径以流动串联方式经过所述第一电动机组件，随后经过所述第二电动机组件。

5.根据权利要求4所述的电冷却风扇系统，还包括：

6.根据权利要求5所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一通道使穿过所述第一电动机组件的所述液体冷却剂转向至少约180°的角度。

7.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述液体冷却路径具有第一分支和第二分支，所述第一分支和所述第二分支平行地经过所述第一电动机组件和所述第二电动机组件。

8.根据权利要求7所述的电冷却风扇系统，还包括：

9.根据权利要求8所述的电冷却风扇系统，其中，所述液体冷却剂入口歧管和所述液体冷却剂出口歧管均位于所述框架附近，并且均被定位成在所述第一电动机组件和所述第二电动机组件相应旋转轴线之间的区域中。

10.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，还包括：

11.根据权利要求10所述的电冷却风扇系统，其中，所述电子组件的电子电路包括一个或更多个电路板上的逆变器电路，所述逆变器电路为所述第一电动机组件和所述第二电动机组件供电。

12.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一电动机组件和所述第二电动机组件均被配置为由大于或等于850伏dc的电流供电。

13.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述液体冷却路径穿过所述第一电动机组件的第一壳体盖子中的第一通道，所述第一通道被轴向地定位成邻近所述第一电动机组件的第一定子和第一转子。

14.根据权利要求13所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一壳体盖子具有线腔，并且其中，所述第一通道绕过所述线腔的周边的至少一部分而不与所述线腔相交。

15.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，还包括：

16.根据权利要求15所述的电冷却风扇系统，其中，轴承能够旋转地支撑所述第一电子外壳上的所述第一电动机组件的第一转子。

17.根据权利要求15所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一电子外壳包括与所述液体冷却路径流体连接的第一电子冷却通道，其中，所述第一电子冷却通道的至少一部分被定位在所述第一电动机组件的第一定子和包含在所述第一电子外壳中的电力电子电路之间，使得热能能够从所述第一电动机组件和包含在所述第一电子外壳中的电力电子电路两者传递到所述液体冷却剂，所述液体冷却剂存在于所述第一电子冷却通道中。

18.根据权利要求15所述的电冷却风扇系统，还包括：

19.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述框架包括彼此间隔开的一对横杆和连接到所述横杆的多个支腿，其中，所述第一电动机组件和所述第二电动机组件都附接到所述横杆，其中，所述多个支腿中的至少一个支腿包括具有非线性形状的管，并且其中，所述框架的所有管状部分都被封闭，以防液体侵入。

20.根据权利要求19所述的电冷却风扇系统，其中，包括所述管的多个支腿中的至少一个支腿还包括连接到所述管的实心端部，其中，所述管和所述实心端部之间的界面被封闭，以防止液体侵入，并且其中，紧固件开口穿过所述实心端部。

21.根据权利要求19所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一风扇和所述第二风扇以平行的旋转轴线并排布置，并且其中，所述第一电动机组件和所述第二电动机组件相应的第一壳体和第二壳体至少部分地定位在所述框架的横杆之间。

22.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，其中，所述第一风扇包括杯形轮毂和多个叶片，其中，所述杯形轮毂能够旋转地固定到所述第一电动机组件的第一转子轴上，并且其中，所述多个叶片的前缘定位成在轴向上不比所述第一转子轴的前端更向前。

23.根据权利要求1所述的电冷却风扇系统，还包括：

24.一种液冷式电风扇系统，包括：

25.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，其中，所述电动机壳体具有开口，其中，所述电子外壳覆盖所述电动机壳体的开口。

26.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，其中，所述转子轴的后端通过轴承能够旋转地支撑在所述电子外壳上，并且其中，所述转子轴的前端通过附加的轴承能够旋转地支撑在所述电动机壳体上。

27.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，还包括：

28.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，还包括：

29.根据权利要求28所述的液冷式电风扇系统，还包括：

30.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，其中，所述液体冷却通道位于所述电子外壳的壁上。

31.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，其中，当所述电子外壳和所述电动机壳体附接在一起时，所述电子外壳和所述电动机壳体被密封，以防液体侵入。

32.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，还包括：

33.根据权利要求24所述的液冷式电风扇系统，其中，所述逆变器电路包括多个逆变器电路板。

34.一种电冷却风扇系统，包括：

35.根据权利要求34所述的电冷却风扇系统，其中，包括所述管的多个支腿中的至少一个支腿还包括连接到所述管的实心端部，其中，所述管和所述实心端部之间的界面被封闭，以防止液体侵入，并且其中，紧固件开口穿过所述实心端部。

36.根据权利要求34所述的电冷却风扇系统，还包括：

37.一种电风扇系统，包括：

38.根据权利要求37所述的电风扇系统，还包括：

39.根据权利要求38所述的电风扇系统，其中，所述电动机壳体包括电动机液体冷却通道，其中，所述电动机液体冷却通道和所述电子液体冷却通道通过液体冷却路径以流体连通的方式连接。

40.根据权利要求37所述的电风扇系统，其中，导热膏被定位在所述逆变器电路和所述基座之间。

41.根据权利要求37所述的电风扇系统，其中，所述基座的至少壁由金属材料制成，并且电接地。

42.根据权利要求41所述的电风扇系统，其中，通过连接到所述高压电连接器的电缆提供到所述壁的电接地。

43.根据权利要求37所述的电风扇系统，其中，所述电动机具有三相无刷直流电动机配置。

44.根据权利要求37所述的电风扇系统，其中，所述高压电连接器被配置为高压输入连接器，并且其中，所述电子组件定位成远离所述电动机，所述电风扇系统还包括：

45.根据权利要求44所述的电风扇系统，还包括：

46.根据权利要求44所述的电风扇系统，其中，所述低压电连接器穿过所述盖子，并且其中，所述高压电连接器和所述组合式电连接器均穿过所述基座。

47.根据权利要求37所述的电风扇系统，其中，所述逆变器电路包括多个分立的逆变器电路板。

48.根据权利要求37所述的电风扇系统，还包括：

49.根据权利要求48所述的电风扇系统，还包括：

50.根据权利要求37所述的电风扇系统，还包括：

51.根据权利要求50所述的电风扇系统，还包括：

52.一种电子组件，包括：

53.根据权利要求52所述的电子组件，还包括：

54.根据权利要求52所述的电子组件，其中，所述高压emi滤波器电路和所述低压emi滤波器电路都设置在单个第一电路板上。

55.根据权利要求54所述的电子组件，其中，所述外壳由金属材料制成，并且其中，所述第一电路板电接地至所述外壳。

56.根据权利要求54所述的电子组件，其中，所述逆变器电路和所述通信电路都设置在第二电路板上，并且其中，所述第一电路板和所述第二电路板以基本平行的关系在所述内部容积内以堆叠方式布置。

57.根据权利要求56所述的电子组件，还包括：

58.根据权利要求56所述的电子组件，还包括：

59.根据权利要求58所述的电子组件，其中，所述第二电路板位于所述第一壁和所述第一电路板之间。

60.根据权利要求52所述的电子组件，还包括：

61.根据权利要求52所述的电子组件，其中，所述逆变器电路被配置为提供大于或等于850vdc的高压功率输出。

62.一种制造电冷却风扇系统的方法，所述方法包括：

63.根据权利要求62所述的方法，还包括：

64.根据权利要求63所述的方法，还包括：

65.根据权利要求64所述的方法，其中，所述软管将所述第一电动机组件和所述第二电动机组件的液体冷却通道以流体串联的方式流体连接至所述液体冷却路径。

66.根据权利要求64所述的方法，还包括：

67.根据权利要求62所述的方法，还包括：

技术总结一种电冷却风扇系统(30；30’；130；230；330)可包括：框架(32；132；232；332)、第一风扇(38‑1；138‑1；238‑1，338‑1)、由框架支撑并且可操作地连接至第一风扇的第一电动机组件(34‑1；134‑1；234‑1；334‑1)、第二风扇(38‑2；238‑2；338‑2)、由框架支撑并可操作地连接至第二风扇的第二电动机组件(34‑2；134‑2；234‑2；334‑2)以及液体冷却路径，该液体冷却路径经过第一电动机组件的第一定子(272；372)和第二电动机组件的第二定子(272；372)两者的附近，使得热能可以从第一电动机组件和第二电动机组件传递到存在于液体冷却路径中的液体冷却剂。还公开了电冷却风扇系统和制造该电冷却风扇系统的相关方法的其他方面。技术研发人员：特里斯坦·卡尔森,杨梦,尼古拉斯·海默尔,迈克尔·史蒂文斯,安德鲁·斯特朗,提摩西·格罗瑟,乔纳森·阿克曼,德瑞克·萨瓦拉,布雷特·鲍曼受保护的技术使用者：霍顿公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4