CN105703498A - 一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构 - Google Patents

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邹忠月
李其玉
刘传福
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Abstract

本发明公开了一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，该结构采用双转子单定子架构，定子包括定子铁芯外侧的定子绕组和定子铁芯内部的粉末软磁合金，双转子包括非驱动端转子和驱动端转子；通过定子与非驱动端转子和驱动端转子的相对运动，使冷却油在电机内部的接触面积更大，换热效率更高。本发明中的盘式电机具有了更高的耐温升等级，可以承受更大的过载，结构更加紧凑，提高了电机功率密度和扭矩密度，适合纯电动、混合动力汽车等对空间要求苛刻领域的动力。

Description

一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构
技术领域
本发明涉及一种内置式盘式电机，具体涉及一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构。
背景技术
在纯电动、混合动力汽车领域应用的电机多为径向磁通的永磁同步电机或者感应电机，由于传统径向电机轴向安装尺寸较大，功率密度和效率都偏低，不利于缩小电机体积和降低能耗。
常规的水冷电机，一般采用机座水冷或者端盖水冷等单一冷却形式，而电动、混合动力汽车用电机防护等级要求高，车内安装空间狭小，电机内部的热量，因空气的导热能力比较差，有时仅仅靠机座水冷或者端盖水冷来换热往往不能及时将热量带走。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，具有接触面积大、换热效率高的特点。
为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，采用双转子单定子架构，其中转子采用磁钢内置式结构；所述的定子采用无主轴设计，包括定子铁芯，在定子铁芯的外壁面套有定子绕组，定子绕组的两端通过第一箍圈和第二箍圈箍紧；定子铁芯内部嵌装有用于支撑定子铁芯的粉末软磁合金，所述的粉末软磁合金上开有三个通油口；第一挡板和第二挡板设置在定子铁芯的外侧；第一挡板和第二挡板通过第一螺钉与限位挡环、第二螺钉与限位挡环固定到轴承座上；
所述的双转子分为非驱动端转子和驱动端转子，定子与非驱动端转子和驱动端转子通过双列角接触轴承实现相对运动，两侧的转子通过螺钉固定在花键轴套上；在定子的另一端设有机座，机座采用分半设计，分为非驱动端机座和驱动端机座，驱动端机座与非驱动端机座通过止口定位，使用双头螺柱和双螺母固定。
进一步，所述的定子铁芯采用高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成。
进一步，双列角接触轴承通过轴用挡圈限制双列角接触轴承的内圈轴向运动，孔用挡圈限制双列角接触轴承的外圈轴向运动。
进一步，在驱动端机座上安装有进油接头和出油接头，进油接头和出油接头上分别开有进出油口。
进一步，在驱动端机座上设有引线孔。
进一步，驱动端机座、非驱动端机座、第一挡板、第二挡板和轴承座设有环形槽，用于放置O型圈。
本发明产生的有益效果是：在盘式电机热管理设计上包括主动降低损耗和被动降低损耗：其中在主动降低损耗方面，考虑采用了超薄的硅钢片制作定子铁芯用来降低铁耗，定子绕组采用细的、漆膜耐温等级更高的漆包线、多股并绕降低高频涡流铜耗等措施；被动降低损耗方面，将整个定子中的发热源浸到绝缘的变压器油中，并设置了进出油口，采用多支路循环冷却。
通过以上措施，盘式电机具有了更高的耐温升等级,可以承受更大的过载，结构更加紧凑，提高了电机功率密度和扭矩密度，适合纯电动、混合动力汽车等对空间要求苛刻领域的动力。
附图说明
图1为本发明内置式盘式电机定子爆炸结构图；
图2为本发明的剖面结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述。
一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，如图1和图2所示，采用双转子单定子架构，其中转子采用磁钢内置式结构。
其中定子采用无主轴设计，包括定子铁芯6，定子铁心6由高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成，以降低定子铁芯涡流损耗和磁滞损耗。定子铁芯6的外壁面套有定子绕组4，定子绕组4使用散下线的集中式绕组，有利于缩短端部绕组长度，节省端部用铜，定子绕组4进行真空压力浸漆，采用C级绝缘，满足较高的温升要求。定子绕组4的两端通过第一箍圈3和第二箍圈5箍紧，以限制其轴向运动。定子铁芯6内部嵌装粉末软磁合金9，以支撑定子铁芯6，粉末软磁合金9开有三个通油口。
双转子分为非驱动端转子和驱动端转子，定子与非驱动端转子和驱动端转子的相对运动，并通过双列角接触轴承16实现。双列角接触轴承16与花键轴套15通过过盈配合连接，轴用挡圈14限制双列角接触轴承16的内圈轴向运动。双列角接触轴承16与轴承座18通过过渡配合连接，孔用挡圈17限制双列角接触轴承16的外圈轴向运动。
第一挡板2和第二挡板10设置在定子铁芯6的外侧，第一挡板2与第二挡板10采用环氧板或者玻璃钢纤维材料，通过轴承座18的端面限位，通过第一螺钉12与限位挡环13、第二螺钉19与限位挡环22固定到轴承座18上，以限制第一挡板2与第二挡板10的轴向运动。
在定子的另一端设有机座，机座采用分半设计，驱动端机座11与非驱动端机座1通过止口定位，使用双头螺柱7和双螺母8固定防松。在驱动端机座11上安装有进油接头20和出油接头21，其上开有进出油口。通过设置定子中的第一挡板2、第二挡板10、驱动端机座11、非驱动端机座1、轴承座18，密封圈24~31，保证除了驱动端机座11的引线孔23之外，定子内部是一个密闭的空间。
本发明的工作原理为：定子中的定子绕组4外接逆变器输出的三相交流电，产生圆形旋转磁场，磁钢产生的磁场切割定子绕组4，从而定子绕组4产生的圆形旋转磁场带动磁钢产生的永磁磁场同步旋转，产生电磁转矩。定子绕组4、定子铁芯6和粉末软磁合金9产生的热量，主要通过定子中的循环冷却油带走，由于采用了浸油循环冷却、多支路设计方案，提供了对流换热效率，盘式电机可以承受更大的过载，拥有更大的功率密度和扭矩密度。
尽管本说明书已经图示和描述了具体的实施实例，但本领域技术人员应该理解，在不背离本发明的范围的情况下，各种替换或等同实现都可以替代所示和所描述的这些具体实施实例。本申请旨在覆盖任何改变和本说明书所讨论的各种具体实施实例。因此本发明仅由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种内置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：采用双转子单定子架构，其中转子采用磁钢内置式结构；所述的定子采用无主轴设计，包括定子铁芯（6），在定子铁芯的外壁面套有定子绕组（4），定子绕组的两端通过第一箍圈（3）和第二箍圈（5）箍紧；定子铁芯（6）内部嵌装有用于支撑定子铁芯（6）的粉末软磁合金（9），所述的粉末软磁合金（9）上开有三个通油口；第一挡板（2）和第二挡板（10）设置在定子铁芯（6）的外侧；第一挡板（2）和第二挡板（10）通过第一螺钉（12）与限位挡环（13）、第二螺钉（19）与限位挡环（22）固定到轴承座（18）上；
所述的双转子分为非驱动端转子和驱动端转子，定子与非驱动端转子和驱动端转子通过双列角接触轴承（16）实现相对运动，两侧的转子通过螺钉固定在花键轴套（15）上；在定子的另一端设有机座，机座采用分半设计，分为非驱动端机座（1）和驱动端机座（11），驱动端机座（11）与非驱动端机座（1）通过止口定位，使用双头螺柱（7）和双螺母（8）固定。
2.根据权利要求1所述的一种置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：所述的定子铁芯（6）采用高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成。
3.根据权利要求1所述的一种置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：双列角接触轴承（16）通过轴用挡圈（14）限制双列角接触轴承（16）的内圈轴向运动，孔用挡圈（17）限制双列角接触轴承（16）的外圈轴向运动。
4.根据权利要求1所述的一种置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：在驱动端机座（11）上安装有进油接头（20）和出油接头（21），进油接头（20）和出油接头（21）上分别开有进出油口。
5.根据权利要求1所述的一种置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：在驱动端机座（11）上设有引线孔（23）。
6.根据权利要求1所述的一种置式盘式电机的定子浸油循环冷却结构，其特征在于：驱动端机座（11）、非驱动端机座（1）、第一挡板（2）、第二挡板（10）和轴承座（18）设有环形槽，用于放置O型圈。
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