CN106411050A - 电机油冷系统 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却电机的电机油冷系统，所述电机被集成到由变速箱壳体限定的内部空间内，所述电机包括定子并且限定出轴向和周向，所述电机油冷系统包括设置于变速箱壳体外面的供油管路和设置于所述内部空间内的喷油管路，所述喷油管路包括与所述供油管路穿过变速箱壳体流体连通的轴向喷油管以及与所述轴向喷油管流体连通的第一环形喷油管和第二环形喷油管，所述轴向喷油管设置于所述电机的定子上方沿着所述轴向延伸，并且在所述轴向喷油管朝向所述电机的一侧包括多个第一喷口，所述第一环形喷油管和第二环形喷油管分别围绕着所述电机的定子的相反两端的外周延伸，并且分别在朝向所述中心轴线的内侧包括多个第二喷口和多个第三喷口。

Description

电机油冷系统

技术领域

本发明涉及一种电机油冷系统，特别是用于混合动力汽车电驱动变速箱的电机油冷系统。

背景技术

混合动力汽车是未来汽车发展的方向，电驱变速箱集成电机作为另一动力源，其中电机的冷却问题一直都是本领域内的挑战。

现有的混合动力汽车一般采用水冷系统或油冷系统对位于电驱动变速箱壳体内的电机进行冷却。由于电驱动变速箱需要润滑油对其齿轴进行润滑，所以使用水冷系统冷却电机将需要为电驱动变速箱配备油路系统和水冷系统两套不同的结构，这增加了电驱动变速箱结构的复杂程度。采用油冷系统冷却电机可将电机与电驱动变速箱的齿轴集成在一个变速箱腔体内，利用润滑齿轴的润滑油实现电机的冷却功能。然而，现有的油冷系统一般需要在变速箱壳体上增加油槽，这增加了变速箱壳体的结构的复杂程度及加工要求。

希望能够提供一种结构简单，能够直接、有效且均匀地冷却电驱动变速箱电机的油冷系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种对电驱动变速箱内的电机进行冷却的电机油冷系统，使得在简化电驱动变速箱壳体结构的同时，还能够对电机直接、有效且均匀地冷却。

为此，根据本发明，提供了一种用于冷却电机的电机油冷系统，所述电机被集成到由变速箱壳体限定的内部空间内，所述电机包括定子并且限定出沿其中心轴线方向的轴向和围绕着所述轴向的周向，所述电机油冷系统包括设置于变速箱壳体外并且与冷却油供应源流体连通的供油管路和设置于所述内部空间内的喷油管路，所述喷油管路包括与所述供油管路穿过变速箱壳体流体连通的轴向喷油管以及与所述轴向喷油管流体连通的第一环形喷油管和第二环形喷油管，所述轴向喷油管设置于所述电机的定子上方沿着所述轴向延伸，并且在所述轴向喷油管朝向所述电机的一侧包括沿所述轴向间隔开布置的多个第一喷口，所述第一环形喷油管和第二环形喷油管分别围绕着所述电机的定子的相反两端的外周延伸，并且分别在朝向所述中心轴线的内侧包括沿周向间隔开布置的多个第二喷口和多个第三喷口。

根据一个可行实施例，所述电机油冷系统包括穿过所述变速箱壳体设置并且使所述供油管路和所述轴向喷油管流体连通的管接头。

根据一个可行实施例，所述管接头靠近所述电机的一端设置，并且所述电机油冷系统包括连接所述管接头与所述轴向喷油管的中间管件。

根据一个可行实施例，所述中间管件包括相互连接的第一段和第二段，所述第一段大致沿所述轴向方向延伸并且与所述管接头相连通，所述第二段被连接到所述轴向喷油管的大致中间位置。

根据一个可行实施例，所述轴向喷油管由第一管段和第二管段串联而成，所述第二管段与所述中间管件的第一段和第二段是一体的，从而构成T形结构。

根据一个可行实施例，所述多个第一喷口在所述轴向喷油管上沿所述轴向方向均匀间隔或不均匀间隔地布置，所述多个第二喷口和所述多个第三喷口分别被沿周向方向均匀间隔或不均匀间隔地布置。

根据一个可行实施例，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口被配置为形成在相应管路上的孔口，或者被配置为安装于相应管路上的喷嘴件。

根据一个可行实施例，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口中的至少一些或所有喷口都沿着朝向所述电机的中心轴线的径向方向喷射冷却油。

根据一个可行实施例，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口中的至少一些或所有喷口沿着从朝向所述电机的中心轴线的径向方向偏置的方向喷射冷却油。

根据一个可行实施例，所述供油管路上设置有用于为冷却油的循环流动提供动力的油泵，并且包括与所述冷却油供应源和所述油泵流体连通的泵进油管以及与所述油泵和所述轴向喷油管流体连通的泵出油管。

根据一个可行实施例，电机油冷系统还包括设置于所述内部空间内的、位于所述泵进油管上游的吸滤。

根据一个可行实施例，所述变速箱壳体内的润滑油用作冷却油，并且所述冷却油供应源是所述变速箱壳体底部。

根据本发明的电机油冷系统主要由设置于变速箱壳体限定的内部空间内的内置油路和设置于变速箱外的外置油路构成，不需要在电驱动变速箱壳体上加工油路，从而简化了电驱动变速箱壳体的结构设计和制造，降低了变速箱壳体的加工要求；变速箱壳体底部的润滑油用作冷却油，不需要为电机油冷系统配备专用的冷却油供应源；另外，油喷射部分的轴向喷射管沿着电机的轴向长度向定子喷射冷却油，端部环形喷射管分别沿周向向定子的相应端部的环形外周面喷射冷却油，实现了直接冷却电机的目的。

附图说明

本发明的上述和其它方面、特征和优势将在下面参考附图给出的具体描述中得到更好地理解。附图中：

图1以轴测投影图的形式示出了隐藏前壳体的变速箱后壳体，安装于变速箱壳体内的电机，以及根据本发明的电机油冷系统；

图2是根据本发明的电机和电机油冷系统的轴测投影图；

图3是根据本发明的电机油冷系统的轴测投影图；

图4是根据本发明的电机油冷系统的工作原理图。

具体实施方式

根据本发明的电机油冷系统主要用于对电驱动变速箱的电机进行冷却，具体适用于、但不仅限于混合动力汽车中或其它新能源汽车中的电驱动变速箱的电机冷却，特别适用于电机被集成在电驱动变速箱壳体内的情形。

在本发明中，术语“电驱动变速箱”包括电驱动变速箱壳体以及容置于由电驱动变速箱壳体限定的内部空间内的零部件；术语“电驱动变速箱壳体”是指电驱动变速箱壳体的实体材料本体或由材料构成的壳体壁；术语“电驱动变速箱壳体内”是指由电驱动变速箱壳体限定的内部空间内。

下面参考附图1至4详细描述本发明的优选实施方式。

图1以透视图的形式示出了电驱动变速箱的变速箱壳体10，安装于变速箱壳体10内的电机20，以及电机油冷系统50。变速箱前壳体隐藏只显示后壳体以使读者能够更好看到被集成于变速箱壳体10内的电机20，以及电机油冷系统50。变速箱壳体的底部用于盛纳对电驱动变速箱的齿轴系统提供润滑作用的润滑油，用参考标记15表示。

根据本发明，变速箱壳体10底部的润滑油同时用作电机油冷系统50的冷却油，从而电机油冷系统50不需要单独的冷却油供应源，使油冷系统得以简化。下文中，“油”即指变速箱壳体10底部的润滑油，同样是电机油冷系统50的冷却油。

根据本发明的电机油冷系统50主要包括设置于变速箱壳体10外面的油供应部分40和设置于变速箱壳体10内的油喷射部分60。

如图2至4可以看到，油供应部分40主要包括油泵52，用于提供动力以将冷却油输送至油喷射部分60；泵进油管54，其被配置为允许来自变速箱壳体10底部的油流向油泵52；泵出油管56，其被配置为将来自油泵52的油输送至油喷射部分60。

如图所示，泵进油管54可以通过设置于变速箱壳体10中的管接头51和吸滤58与变速箱壳体10底部的润滑油相通，从而变速箱壳体10底部的润滑油能够经由吸滤58、管接头51和泵进油管54进入油泵52。

在优选实施例中，油泵52可以配置为电油泵，为电机油冷系统50的冷却循环提供动力和压力，通过调节电动油泵的转速，能够达到不同的电机冷却要求，保证电机20在正常的温度下工作。

根据本发明，泵进油管54和泵出油管56被配置为设置于变速箱壳体10外部的外置管路，结构简单，操作方便。本文中，术语“内置”是指设置于变速箱壳体10内(尤其是指变速箱壳体10限定的内部空间内)，而“外置”是指设置于变速箱壳体10之外。

优选地，电机油冷系统50还包括在管接头51处设置于变速箱壳体10内侧的吸滤58。吸滤58用于抽吸变速箱壳体10内的油、滤除油中的颗粒污染物，以达到控制油的清洁度和保护油泵52的目的。

下面参考图2至4描述电机油冷系统50的油喷射部分60。总体上，油喷射部分60主要由设置于变速箱壳体10内的多个内置喷射管路构成，这些喷射管路被设置于电机20、比如电机20的定子22的外面附近。在各内置喷射管的朝向电机20的一侧设置有喷口，用于以直接向电机20的定子22喷溅冷却油的方式对电机20进行直接、有效地冷却。

具体地，油喷射部分60主要包括大致沿轴向方向延伸的轴向喷射管62以及分别围绕着电机20的定子22的相反两端的外围延伸的端部环形喷射管64和66。这里需指出，在本文中，术语“轴向”是指沿着电机20的中心轴线的方向，“周向”是指围绕着电机20的中心轴线的圆周方向。

轴向喷射管62被布置在电机20的定子22正上方距其外周面一距离处，并且在朝向电机20的一侧包括沿轴向方向间隔开布置的多个喷口，每个喷口被配置用于朝向电机20的定子22喷射冷却油。

在附图中，轴向喷射管62上的喷口并未正面示出，也未用参考标记表示，然而，从各喷口朝向电机20的定子22喷射的冷却油流在图4中用箭头A示意性示出了。在图示实施例中，从轴向喷射管62上的各喷口喷射冷却油的喷射方向都沿着朝向电机20的中心轴线的径向方向，即竖直向下。但可以设想，根据需要，从其中的一些喷口喷射冷却油的喷射方向可以从该径向方向偏置一定的角度。

轴向喷射管62上的喷口可以是位于轴向喷射管62的朝向电机20的正下方的一行喷口，也可以是在轴向喷射管62的朝向电机20的一侧关于包括中心轴线的竖直平面对称的两行，或者更多行。其中，所述行沿轴向延伸。

轴向喷射管62上的喷口可以沿轴向均匀间隔开地布置，也可以按照电机20内部部件的发热情况不均匀地布置各个喷口。

油喷射部分60的端部环形喷射管64和66可以具有相同的结构。所以，在下面关于端部环形喷射管64进行的描述同样适用于端部环形喷射管66。

端部环形喷射管64布置在电机20的定子22的一个端部，例如在图2中靠近读者的一端，并且距该端部的外周面一预定距离。在端部环形喷射管64的朝向电机20的内侧壁上包括沿其环形周长间隔开布置的多个喷口，端部环形喷射管64上的每个喷口能够朝向电机20的定子22的中心轴线、即径向向内喷射冷却油到该端部的外周面上。

在附图中，端部环形喷射管64上的喷口也未正面示出，同样未用参考标记表示，但各喷口朝向电机20的定子22喷射的冷却油流在图4中用箭头B示意性示出了。然而，端部环形喷射管66上的喷口从图3和4中可以看到，用参考标记90表示。在图示实施例中，从端部环形喷射管64和66上的各喷口喷射冷却油的喷射方向都沿着朝向电机20的中心轴线的径向方向。但可以设想，根据需要，从其中的一些喷口喷射冷却油的喷射方向可以从相应的径向方向偏置一定的角度。

同理，端部环形喷射管64上的各喷口可被均匀地间隔开，或者在考虑喷射压力和所喷射的冷却油的重力作用的情况下，各喷口可沿端部环形喷射管64的环形周长不均匀地间隔开。

对于油喷射部分60的轴向喷射管62以及端部环形喷射管64和66来说，喷口可以是形成在相应管上的任何适当形状和大小的孔的形式，例如圆形孔的形式或沿相应管的延伸方向伸长的长孔的形式，也可以是安装在管上的孔中的喷嘴的形式。本领域内的技术人员应理解，能够实现朝向电机20的外周面喷射冷却油目的的任何适当结构都可以使用。

对于轴向喷射管62以及端部环形喷射管64和66来说，箭头A和箭头B仅仅用来示意性地表示从轴向喷射管62和端部环形喷射管64和66上的喷口朝向电机20的外周面喷射冷却油的油流，而不表示喷口的数量。喷口的数量、尺寸、间距等参数可根据实际情况设置，例如电机20的定子22的轴向长度，定子22的外径，电机20的功率，喷口的口径，冷却温度要求等。

在图示的例子中，端部环形喷射管64和66分别被设计为闭合的环形形状，然而，本领域内的技术人员应了解，这不是必须的。端部环形喷射管64和66可以是非闭合的环形形状。端部环形喷射管64或66可以被提供为整体管形式，也可以被提供为串联连接的分段管的形式。

如上所述，油供应部分40和油喷射部分60分别由设置于变速箱壳体10内的内置油管和设置于变速箱壳体10外面的外置油管构成，两者穿过变速箱壳体10彼此流体连通。除穿过变速箱壳体10使油供应部分40和油喷射部分60相连通的孔口外，不需要在变速箱壳体10上设置任何油路，这简化了变速箱壳体10的结构、设计和加工。

根据一个优选实施例，油供应部分40和油喷射部分60之间的流体连通通过设置于变速箱壳体10上的管接头70实现。管接头70的一端连接着油供应部分40的泵出油管56，另一端通向变速箱壳体10内的油喷射部分60。

根据本发明，一方面，出于空间结构布局的考虑，管接头70靠近电机20的轴向一端设置。另一方面，为了使油喷射部分60的端部环形喷射管64和66向电机20的定子22的两端喷射冷却油的压力尽可能均衡，冷却油被从轴向喷射管62的轴向长度的中间位置供应至轴向喷射管62。为此，过渡用弯折管59被设置于油喷射部分60的轴向喷射管62和管接头70之间。

具体地，弯折管59包括大体上平行于电机20的轴向方向延伸的第一段42和使第一段42连接到轴向喷射管62的大致中间位置的弯曲段44，由此，弯折管59的弯曲段44和轴向喷射管62形成T形结构。

本领域内的技术人员应理解，直接连接管接头70与轴向喷射管62的大致中间位置的直管也可以使用。另外，作为可选方式，使管接头70与轴向喷射管62的靠近管接头70的一端相连也符合本发明的原理，能够实现向轴向喷射管62供应冷却油的技术目的，在本发明的包含范围内。

可选地，作为内置管路的轴向喷射管62、端部环形喷射管64和66，以及弯折管59的第一段42和弯曲段44，作为外置管路的泵进油管54和泵出油管56，分别可以作为单独的管路提供，之后密封地连接到一起，或者，这些管路中的相邻管路可以作为一件式管件提供，节省管接头个数的同时，降低了冷却油泄漏的危险。在图中示出的例子中，轴向喷射管62被提供为相互串联连接的两个管段62a和62b，其中管段62b与弯折管59的第一段42和弯曲段44作为一件式提供，即被提供为T型管。

另外，根据实际情况和具体空间要求，管接头70可不必须设置成靠近电机20的一端，相反，可以设置于变速箱壳体10上的任意希望位置，之后通过过渡用管路连接到轴向喷射管62。作为一个例子，管接头70可位于变速箱壳体10中电机20的大致轴向中间位置，从而可以省略第一段42。

根据本发明的上述实施例，电机油冷系统50包括分别位于电机20两端的两个端部环形喷射管64和66，然而，环形喷射管的数量不仅限于两个，不仅限于布置在两端。根据需要，可以在两个端部环形喷射管64和66之间围绕着电机20的定子22增设一个或多个并置的环形喷射管。轴向喷射管62也不仅限于设置于电机20正上方的一个，根据需要可以围绕着电机20的外周布置多个并置的轴向喷射管。

根据本发明，与电机20由电驱动变速箱壳体10支撑相类似，电机油冷系统50被直接或间接地固定到电驱动变速箱壳体10。

具体地，如图所示，端部环形喷射管64和66上分别设有用于将端部环形喷射管64和66固定到变速箱壳体10上的固定用凸耳。

如图3中详细示出的，端部环形喷射管64上均匀间隔地设有四个凸耳74，每个凸耳74具有一个用于螺钉穿过的螺钉孔84，环形喷射管64通过穿过螺钉孔84的螺钉固定到电驱动变速箱壳体10。端部环形喷射管66上设有四个凸耳，其中的两个凸耳76分别具有一个用于螺钉穿过的螺钉孔86，另外两个凸耳78分别具有两个用于螺钉穿过的螺钉孔88，螺钉穿过螺钉孔86和88并且穿过设置于电机20的定子22的凸耳24上的螺钉孔26而将端部环形喷射管66与电机20的定子22一起紧固到电驱动变速箱壳体10。根据本发明的原理，凸耳74、76和78的个数、形状等结构参数，以及螺钉孔84，86和88的个数等结构参数可以根据具体需要改变。

利用如上所述的电机油冷系统50，混合动力汽车的电驱动变速箱10内的润滑油在吸滤58的作用下被从变速箱壳体10底部吸出，经吸滤58过滤之后被供应至泵进油管54，通过油泵52通过泵出油管56而输送至油喷射部分60，再通过设置于其轴向喷射管62上的各喷口以及设置于其端部环形喷射管64和66上的各喷口，对电机20的定子22进行喷溅式冷却，被喷溅的油在冷却电机20之后返回到变速箱壳体10底部，完成对电机20的冷却循环。图4给出了用箭头表示的冷却油流动线路图。

如上所述，一方面，根据本发明的电机油冷系统50主要由设置于变速箱壳体10内的内置油路和设置于变速箱10外面的外置油路构成，不需要在电驱动变速箱壳体10上加工油路，这简化了电驱动变速箱壳体10的结构设计和制造，降低了变速箱壳体10的加工要求。变速箱壳体10底部的润滑油用作冷却油，不需要为电机油冷系统50配备专用的冷却油供应源。

另一方面，油喷射部分60直接向电机20的定子22的外周喷射冷却油，其轴向喷射管62沿着电机20的轴向长度均匀地向定子22喷射冷却油，其端部环形喷射管64和66分别沿周向向定子22的相应端部的环形外周面喷射冷却油，实现了直接且均匀地冷却电机20的目的。

另外，有利地，从电机油冷系统50的轴向喷射管62和端部环形喷射管64和66喷射到电机20上的冷却油全部流回变速箱壳体10底部，在不需要外部冷却油源的情况下，实现了有效冷却循环。

上面参考附图中示出的具体实施例描述了本发明的电机油冷系统50。在不偏离本发明的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员可以对所公开的结构和细节进行各种修改、变异或等效改变，并且这些修改、变异和等效改变都被认为是落在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于冷却电机的电机油冷系统，所述电机被集成到由变速箱壳体限定的内部空间内，所述电机包括定子并且限定出沿其中心轴线方向的轴向和围绕着所述轴向的周向，所述电机油冷系统包括设置于变速箱壳体外并且与冷却油供应源流体连通的供油管路和设置于所述内部空间内的喷油管路，所述喷油管路包括与所述供油管路穿过变速箱壳体流体连通的轴向喷油管以及与所述轴向喷油管流体连通的第一环形喷油管和第二环形喷油管，所述轴向喷油管设置于所述电机的定子上方沿着所述轴向延伸，并且在所述轴向喷油管朝向所述电机的一侧包括沿所述轴向间隔开布置的多个第一喷口，所述第一环形喷油管和第二环形喷油管分别围绕着所述电机的定子的相反两端的外周延伸，并且分别在朝向所述中心轴线的内侧包括沿周向间隔开布置的多个第二喷口和多个第三喷口。

2.根据权利要求1所述的电机油冷系统，其中，所述电机油冷系统包括穿过所述变速箱壳体设置并且使所述供油管路和所述轴向喷油管流体连通的管接头。

3.根据权利要求1所述的电机油冷系统，其中，所述管接头靠近所述电机的一端设置，并且所述电机油冷系统包括连接所述管接头与所述轴向喷油管的中间管件。

4.根据权利要求3所述的电机油冷系统，其中，所述中间管件包括相互连接的第一段和第二段，所述第一段大致沿所述轴向方向延伸并且与所述管接头相连通，所述第二段被连接到所述轴向喷油管的大致中间位置。

5.根据权利要求4所述的电机油冷系统，其中，所述轴向喷油管由第一管段和第二管段串联而成，所述第二管段与所述中间管件的第一段和第二段是一体的，从而构成T形结构。

6.根据权利要求1-5中任一所述的电机油冷系统，其中，所述多个第一喷口在所述轴向喷油管上沿所述轴向方向均匀间隔或不均匀间隔地布置，所述多个第二喷口和所述多个第三喷口分别被沿周向方向均匀间隔或不均匀间隔地布置。

7.根据权利要求6所述的电机油冷系统，其中，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口被配置为形成在相应管路上的孔口，或者被配置为安装于相应管路上的喷嘴件。

8.根据权利要求7所述的电机油冷系统，其中，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口中的至少一些或所有喷口都沿着朝向所述电机的中心轴线的径向方向喷射冷却油。

9.根据权利要求7所述的电机油冷系统，其中，所述第一喷口或所述第二喷口或所述第三喷口中的至少一些或所有喷口沿着从朝向所述电机的中心轴线的径向方向偏置的方向喷射冷却油。

10.根据权利要求1-9中任一所述的电机油冷系统，其中，所述供油管路上设置有用于为冷却油的循环流动提供动力的油泵，并且包括与所述冷却油供应源和所述油泵流体连通的泵进油管以及与所述油泵和所述轴向喷油管流体连通的泵出油管。

11.根据权利要求10所述的电机油冷系统，还包括设置于所述内部空间内的、位于所述泵进油管上游的吸滤。

12.根据权利要求1-11中任一所述的电机油冷系统，其中，所述变速箱壳体内的润滑油用作冷却油，并且所述冷却油供应源是所述变速箱壳体底部。