CN106849413A - 驱动电机的定子组件单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动电机的定子组件单元，包括：壳体；以及紧固部件，安装于壳体的内周面，并被配置成紧固定子铁芯，其中紧固部件具有环形形状，冷却水流经的冷却水流动通道一体形成在紧固部件中，并且在冷却水的流动中心的两侧处形成有冷却片。

Description

驱动电机的定子组件单元

技术领域

本发明涉及一种驱动电机，更具体涉及一种驱动电机的定子组件单元，其中驱动电机的定子铁芯固定地紧固到壳体内以便能够对定子铁芯进行冷却。

背景技术

通常，混合动力电动车辆将两种或多种类型的动力源进行有效地组合以驱动车辆。许多混合动力电动车辆由通过燃烧燃料(例如，诸如汽油等化石燃料)获得转矩的发动机，以及从电池获得转矩的电动机(在下文中称为“驱动电机”)来驱动。由于混合动力电动车辆利用发动机的机械能和电池的电能，利用发动机和驱动电机的最优运行区并在制动时回收能量，因此提高了燃料效率并且更高效地利用能量。

用于混合动力电动车辆的驱动电机包括集中绕组分裂铁芯型的定子铁芯，并且该定子铁芯固定地安装在壳体中，转子整体安装到驱动电机的转轴。集中绕组分裂铁芯是其中定子铁芯具有多个分裂铁芯，每个分裂铁芯上均缠绕有定子线圈，并且这些分裂铁芯连接在一起的类型。

由于驱动电机通过涡电流在定子铁芯生成大量热，因此需要冷却驱动电机以防止驱动电机被热损坏，以确保持续稳定地运行。驱动电机诸如永磁体同步电动机(PMSM)的冷却对于改善驱动电机的效率和保护零件(例如，永磁体、绕组线圈等)很重要。当永磁体的温度达到预定水平时，会发生损失磁场强度的退磁，因此使驱动电机的效率劣化。

用于冷却驱动电机的方法，包括利用油的油冷法和利用冷却水的水冷法。在水冷法中，定子铁芯固定地紧固到壳体，并且用于冷却定子铁芯的支撑环安装在定子铁芯与壳体之间。冷却水流动通道在支撑环的外周面与壳体的内周面之间形成，以使冷却水流过在支撑环的外周面中形成的凹槽，并且在那里设置O形环，用于密封冷却水流动通道。

在现有技术中，冷却水流过支撑环的外周面与壳体的内周面之间的冷却水流动通道，以便能够利用冷却水对在定子铁芯处生成的热进行冷却。然而，由于定子组件单元具有置于支撑环的外周面与壳体的内周面之间用于密封冷却水流动通道的O形环以及用于紧固定子铁芯的支撑环，因此在支撑环的安装期间可能会损坏O形环，或者定子铁芯的热量可能会使O形环劣化，因此会降低冷却水流动通道的气密性。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种驱动电机的定子组件单元，其具有改善支撑件的冷却水流动通道的气密性和冷却性能的优点。

根据本发明示例性实施例的驱动电机的定子组件单元可包括：壳体；以及紧固部件，安装于壳体的内周面，并被配置成紧固定子铁芯，其中紧固部件具有环形形状，冷却水流经的冷却水流动通道一体形成在紧固部件中，并且在冷却水的流动中心的两侧处形成有冷却片。

紧固部件的外周面可形成有连接于冷却水流动通道的多个孔。紧固部件可通过芯型低压铸造法(core-type low pressure casting)来制造，以形成与紧固部件形成为一体的冷却水流动通道。冷却水流动通道可包括：主通道，在冷却水流动通道的中心处，沿紧固部件的周向以预定宽度形成；以及子通道，连接于主通道，并形成在主通道的两侧处。每个冷却片可从子通道朝向主通道突出。

冷却水流动通道可以由冷却片分成第一流动区段和第二流动区段，并且第二流动区段的截面面积可大于第一流动区段的截面面积。紧固部件的外周面可形成有连接于冷却水流动通道的多个孔，并且多个孔可连接于第二流动区段。紧固部件可以由与冷却水流动通道的横截面相对应的芯体，以及彼此结合和分离的两个模具制成，芯体位于两个模具之间。

根据本发明一个示例性实施例的驱动电机的定子组件单元，可包括：壳体；以及紧固部件，安装到壳体的内周面，并紧固定子铁芯，其中紧固部件具有环形形状，冷却水流经的冷却水流动通道可一体形成在紧固部件中，并且离开冷却水流动通道中的冷却水的流动中心形成冷却片。

冷却片SK形成在冷却水的流动中心的两侧处。由于冷却水流动通道可形成在紧固部件中，作为支撑环与该紧固部件形成为一体，而无需现有技术中的O形环，因此可减少用于驱动电机的定子组件单元的部件数目，并且可节省定子组件单元的制造成本。此外，去除O形环，防止冷却水流动通道具有因O形环的损坏和劣化而导致的降低的气密性。进一步地，由于冷却片可形成在冷却水的流动中心的两侧处，因此可改善定子铁芯的冷却效率。由于彼此结合和分离的两个模具用来形成冷却水流动通道的横截面，因此可简化紧固部件的制造过程和芯体的取出过程。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施例，为了更详细地描述本发明而提供上述附图，但并非用于限制本发明的技术方面，其中：

图1是示出根据本发明示例性实施例的驱动电机的定子组件单元的截面图；

图2是示出根据本发明示例性实施例，应用于驱动电机的定子组件单元的紧固部件的透视图；

图3是示出根据本发明示例性实施例，应用于驱动电机的定子组件单元的紧固部件的截面图；

图4是示出根据现有技术的比较例的紧固部件的截面图，用于描述根据本发明示例性实施例的紧固部件的运行效果；

图5是用于说明根据本发明示例性实施例，应用于驱动电机的定子组件单元的紧固部件的制造过程的视图；以及

图6是用于说明根据现有技术的比较例的紧固部件的制造过程的视图。

附图标记说明：

1：壳体

3：驱动电机

10：定子铁芯

20：旋转轴

30：旋转铁芯

50和150：紧固部件

61和161：冷却水流动通道

71：孔

81和181：冷却片

83：主通道

85：子通道

91：第一流动区段

92：第二流动区段

101和201：芯体

103和203：模具

具体实施方式

应理解术语“车辆”或“车辆的”或如在本文中使用的其他相似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢能车辆，以及其他代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。如在本文中提到，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。

在本文中使用的术语仅用于描述特别实施例并且不意图限制本发明。如在本文中使用，单数形式“一个”、“一只”和“该”意图同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。进一步理解术语“包括”和/或“正在包括”，在本说明书中使用时，指定已陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中使用，术语“和/或”包括相关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。

除具体陈述或从上下文明显之外，如在本文中使用，术语“大约”理解为在本领域中正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”可理解为在陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非以其他方式从上下文明显，否则在本文中提供的全部数值都由术语“大约”修饰。

下面参考其中示出本发明的示例性实施例的附图，更完整描述本发明。如本领域技术人员将认识到，所描述的示例性实施例可以以各种不同方式修改，这些方式都不背离本发明的精神或保护范围。不与本发明相关的零件将被省略以便清晰描述本发明，并且在整个说明书中，为相同或类似零件赋予相同的附图标记。

由于元件的大小和厚度将为描述方便而示出，并且本发明无疑不限于附图，但为了清晰表达不同零件和区域而放大厚度。进一步地，尽管包括序数诸如第一或第二的术语可用于描述各种元件，但元件不受术语限制，并且仅用于使一个元件不同于其他元件。另外，术语“…单元”、“…装置”、“…器”、“…构件”在本说明书中描述用于处理至少一个功能或操作的装置单元。

图1是示出根据本发明示例性实施例的驱动电机的定子组件单元的截面图。参考图1，根据本发明示例性实施例的定子组件单元100可应用到混合动力电动车辆的驱动电机3。驱动电机3可以是永磁体同步电动机(PMSM)或者绕线式同步电动机(wound rotorsynchronous motor，WRSM)。

驱动电机3可包括定子铁芯10，其固定地安装到壳体1内，并且被配置成生成磁通量；以及转子铁芯30，与定子铁芯10隔开预定间隔，并且被配置成基于旋转轴20旋转。驱动电机3可应用到内转子型同步电动机上，其具有位于定子铁芯10内的转子铁芯30。定子铁芯10可以是集中绕组分裂铁芯，其具有多个分裂铁芯，每个分裂铁芯上缠绕有定子线圈(未示出)。

驱动电机3的定子组件单元100可具有其中定子铁芯10可被固定紧固到壳体1并可利用冷却剂(例如冷却水)冷却的结构。在本发明的示例性实施例中，驱动电机3的定子组件单元100可改善定子铁芯10的冷却性能。定子组件单元100可包括安装在壳体1与定子铁芯10之间的内部的紧固部件50。

图2是示出根据本发明示例性实施例的应用于驱动电机的定子组件单元的紧固部件的透视图，图3是示出根据本发明的示例性实施例，应用于驱动电机的定子组件单元的紧固部件的截面图。

参考图1至图3，紧固部件50可被配置成支撑并紧固壳体1内的驱动电机3的定子铁芯10，以及通过水冷法利用冷却水对定子铁芯10处生成的热量进行冷却。紧固部件50可以是具有环形形状的支撑环，并可安装在壳体1与定子铁芯10之间。紧固部件50可由具有与定子铁芯10相似的热膨胀系数的不锈钢制成。紧固部件50可包括冷却水流动通道61，冷却水可作为冷却剂流过冷却水流动通道61以冷却定子铁芯10。

根据本发明的示例性实施例，与冷却水流动通道形成在支撑环的外周面与壳体1的内周面之间的现有技术不同，冷却水流动通道61可在紧固部件50中一体形成。紧固部件50可通过芯型低压铸造法来制造，从而形成与该紧固部件作为一个单元而形成的冷却水流动通道61。具体地，冷却水流动通道61可被形成为紧固部件50的环形体中的环形内部空间。

连接于冷却水流动通道61的多个孔71可形成在紧固部件50的外周面中。孔71可在紧固部件50的外周面中，沿紧固部件50的周向以预定间隔分离地形成。例如，孔71可被形成为芯孔(例如，中空空间或中空区域)，以便在紧固部件50中形成冷却水流动通道61，或者作为用于引入和排出冷却水的入口/出口孔。另外，孔71还可被形成为连接孔(例如，连接通道)，用于将沿冷却水流动通道61流动的冷却水与壳体1的内壁相接触。

此外，在紧固部件50的冷却水流动通道61中，可在冷却水的流动中心的两侧形成冷却片81。冷却片81可以离开冷却水流动通道61中冷却水的流动中心而形成。换言之，冷却片81可以不形成在冷却水的流动中心。冷却片81可将在定子铁芯10处生成的热量有效地传递到冷却水流动通道61。因此，可以通过沿冷却水流动通道61流动的冷却水，更容易地对在定子铁芯10生成的热量进行冷却。

在下文中，图3中的水平方向称为紧固部件50的宽度方向。冷却水流动通道61可包括主通道83和子通道85。主通道83可以在冷却水流动通道61的中心，沿紧固部件50的周向以预定宽度形成。主通道83可以以凹槽的形状，沿紧固部件50的周向形成。

子通道85可连接到紧固部件50内的主通道83，并可沿紧固部件50的宽度方向形成在主通道83的两侧。换言之，主通道83可以以预定宽度形成在冷却水的流动中心，并且可基于紧固部件50的宽度方向形成在子通道85之间。每个冷却片81可以从子通道85朝向主通道83突出或延伸。即，每个冷却片81可形成在主通道83与子通道85连接的部分处，并可形成直角。

冷却水流动通道61可被冷却片81分成第一流动区段91和第二流动区段92。第二流动区段92的截面面积可以大于第一流动区段91的截面面积。孔71可连接到第二流动区段92。在本发明的示例性实施例中，由于紧固部件50可安装在壳体1与定子铁芯10之间，并且冷却水流动通道61可作为一个单元形成在紧固部件50中，因此流过冷却水流动通道61的冷却水可以对在定子铁芯10处生成的热量进行冷却。

另外，由于冷却片81可形成在冷却水的流动中心的两侧，因此可提高定子铁芯10的冷却效率。换言之，由于冷却片81可将在定子铁芯10生成的热量有效地传递到冷却水流动通道61，因此可以通过沿冷却水流动通道61流动的冷却水，更容易地对在定子铁芯10生成的热量进行冷却。

在下文中，将与比较例进行比较，来描述根据本发明的示例性实施例的紧固部件的运行效果。图4是示出根据现有技术的比较例的紧固部件的截面图，用于描述根据本发明一个示例性实施例的紧固部件的运行效果。

在图4所示的比较例中，将冷却片181设置成单个冷却片，并且冷却片181形成在紧固部件150的冷却水流动通道161中的冷却水的流动中心处。具体地，冷却水流动通道161沿紧固部件150的周向形成，并从紧固部件150的外周面的中心突出。相反地，在本发明的示例性实施例中，冷却片81可以不形成在冷却水流动通道61的流动中心处，其也可以形成在冷却水流动通道61的流动中心的两侧处。

在本发明的示例性实施例中，由于冷却片81可形成在冷却水流动通道61的流动中心的两侧处，并且在比较例中冷却片181形成在冷却水流动通道161的流道中心处，因此在本发明中的冷却水流动通道61的截面面积小于现有技术的冷却水流动通道161的截面面积。

此外，流动速率(Q)、截面面积(A)和流动速度(V)满足关系式Q＝A×V。当供应于冷却水流动通道61的冷却水的流动速率与供应于冷却水流动通道161的冷却水的流动速率相同时，由于冷却水流动通道61的截面面积小于冷却水流动通道161的截面面积，因此与现有技术的比较例相比，本发明的流动速度可以增大。

由于流经冷却水流动通道61的冷却水的流动速度可以增大，因此可以改善对定子铁芯10的冷却性能。在本发明的示例性实施例中，冷却水流动通道61可以一体地形成在紧固部件50中，因此，由于冷却水流动通道61可形成在与之一体形成的、作为支撑环的紧固部件50中，而无需现有技术中的O形环，因此可减少用于驱动电机3的定子组件单元100的部件数量，并且可节省定子组件单元100的制造成本。

另外，在本发明的示例性实施例中去除O形环，可防止冷却水流动通道因O形环的损坏和劣化而导致的气密性下降。此外，由于冷却片81可形成在冷却水的流动中心的两侧，因此可提高冷却定子铁芯10的效率。根据本发明的示例性实施例的紧固部件50和根据比较例的紧固部件150，可以通过芯型低压铸造法来制造。在下文中，将参考附图描述紧固部件50和150的制造过程。

如图5所示，具有竖直延伸(基于附图)的突起的芯体101可形成冷却水流动通道61的横截面。能够彼此结合和分离的两个模具103，可设有沿竖直方向(基于附图)插入在它们之间的芯体101。

根据本发明的示例性实施例，由于能够彼此结合和分离的两个模具103可用于形成冷却水流动通道61的横截面，因此可简化紧固部件50的制造过程和芯体101的取出过程。然而，如图6所示，在现有技术的比较例中，设置具有竖直延伸突起以及从左侧(基于附图)凹陷的凹槽的芯体201，用以形成冷却水流动通道161的横截面。

能够彼此结合和分离的三个模具203，可设有沿竖直方向和水平方向(基于附图)插入在它们之间的芯体201。根据现有技术的比较例，由于三个模具203用于形成冷却水流动通道161的横截面，因此紧固部件150的制造过程和芯体201的去除过程更加复杂。

尽管已经关于目前被认为是实际的示例实施例对本发明进行了描述，然而，应该理解的是，本发明并不限于所公开的示例性实施例，相反地，本发明意图覆盖包含在所附权利要求书的精神和保护范围内的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种驱动电机的定子组件单元，包括：

壳体；以及

紧固部件，安装于所述壳体的内周面，并被配置成紧固定子铁芯，

其中所述紧固部件具有环形形状，冷却水流经的冷却水流动通道一体形成在所述紧固部件中，并且在冷却水的流动中心的两侧处形成有冷却片。

2.根据权利要求1所述的定子组件单元，其中所述紧固部件的外周面形成有连接于所述冷却水流动通道的多个孔。

3.根据权利要求1所述的定子组件单元，其中所述紧固部件通过芯型低压铸造法来制造，以形成与所述紧固部件形成为一体的所述冷却水流动通道。

4.根据权利要求1所述的定子组件单元，其中所述冷却水流动通道包括：

主通道，在所述冷却水流动通道的中心处，沿所述紧固部件的周向以预定宽度形成；以及

子通道，连接于所述主通道，并形成在所述主通道的两侧处。

5.根据权利要求4所述的定子组件单元，其中每个所述冷却片从所述子通道朝向所述主通道突出。

6.根据权利要求5所述的定子组件单元，其中所述冷却水流动通道由所述冷却片分成第一流动区段和第二流动区段，并且所述第二流动区段的截面面积大于所述第一流动区段的截面面积。

7.根据权利要求6所述的定子组件单元，其中所述紧固部件的外周面形成有连接于所述冷却水流动通道的多个孔，并且所述多个孔连接于所述第二流动区段。

8.根据权利要求1所述的定子组件单元，其中所述紧固部件由与所述冷却水流动通道的横截面相对应的芯体以及彼此结合和分离的两个模具制成，所述芯体介于所述两个模具之间。

9.一种驱动电机的定子组件单元，包括：

壳体；以及

紧固部件，安装到所述壳体的内周面，并被配置成紧固定子铁芯，

其中所述紧固部件具有环形形状，冷却水流经的冷却水流动通道一体形成在所述紧固部件中，并且离开所述冷却水流动通道中的冷却水的流动中心而形成冷却片。

10.根据权利要求9所述的定子组件单元，其中所述冷却片形成在冷却水的流动中心的两侧处。