CN108512363B - 一种油冷电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油冷电机，属于电机领域，解决了转子浸没于冷却油中，从而影响电机性能及效率，其技术方案要点是包括机壳、固定连接于机壳上的定子和转动连接于机壳的转子，所述转子开设有转子油道，所述转子油道包括主油道和分油道，所述主油道与转子呈同轴设置，所述分油道有若干个并且周向分布于转子上，所述分油道与主油道连通，所述机壳上设有进油管，所述进油管与主油道连通，所述机壳上设有出油管，所述进油管与出油管连接有油泵，当所述主油道、分油道、进油管、出油管和油泵中充满冷却油时，所述机壳内的冷却油的液面低于转子，本发明结构合理，达到了减少了冷却油与对转子的阻力，增加了电机性能及效率。

Description

一种油冷电机

技术领域

本发明涉及一种电机，更具体地说，它涉及一种油冷电机。

背景技术

对于新能源电动汽车所用永磁同步电机来说电机的散热问题将直接关系到电机的性能及其寿命，因此好的电机散热方案将由助于设计出更优的电机的热性能方案和更长的使用寿命。此类永磁同步电机的发热源主要集中在电机定子绕组、电机转子、轴承这三个部件中，且一般情况是定子绕组发热最大，其次电机转子，再次是轴承，因此这三个部件冷却方案就尤为重要。

目前此类永磁同步电机多采用在电机机壳水道方式对电机定子进行水冷，而这种方案冷却效率低，且只能对电机定子进行冷却无法对电机转子、轴承进行冷却；而目前已有的油冷电机也多只是对电机定子绕组喷淋，冷却效果一般，同样无法对电机转子、轴承进行冷却；也有的油冷电机是将注入冷却油没过电机转子最低点，采用转子转动将冷却油搅动起来对电机转子、定子绕组进行冷却。

但此种方案转子浸没在冷却油中，将大大增加转子转动的阻力，直接影响电机性能及效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种油冷电机，达到了减少了冷却油与对转子的阻力，增加了电机性能及效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种油冷电机，包括机壳、固定连接于机壳上的定子和转动连接于机壳的转子，所述转子开设有转子油道，所述转子油道包括主油道和分油道，所述主油道与转子呈同轴设置，所述分油道有若干个并且周向分布于转子上，所述分油道与主油道连通，所述机壳上设有进油管，所述进油管与主油道连通，所述机壳上设有出油管，所述进油管与出油管连接有油泵，当所述主油道、分油道、进油管、出油管和油泵中充满冷却油时，所述机壳内的冷却油的液面低于转子。

通过采用上述技术方案，通过油泵将已经过冷却后的冷却油通过进油管进入主油道，冷却油从主油道进入分油道从而对转子进行冷却；冷却油流出转子油道后进入机壳内部的空腔内，然后冷却油在重力作用下都汇合到电机的出油管处流出电机；利用油泵控制输送进入机壳内冷却油的速度和抽出冷却油的速度，控制壳体内冷却油的量，使冷却油液面低于转子的最底端从而能减少机壳空腔内的冷却油与转子的接触，从而减少了冷却油与对转子的阻力，增加了电机性能及效率。

本发明进一步设置为：所述转子包括转轴、支架和转子铁芯，所述支架同轴固定连接于转轴上，所述转子铁芯同轴固定连接有支架上，所述主油道开设于转轴上，所述分油道开设于支架上，所述转轴上周向开设有若干与主油道连通的通孔 ，所述支架上同轴开设有与通孔 连通的环槽，所述分油道与环槽连通。

通过采用上述技术方案，转子铁芯固定连接于支架上，然后将支架同轴套设于转轴上，利用支架是将转子铁芯和转轴固定连接，在不减小转子直径的情况下减小了转子铁芯的体积，进而减小了转子铁芯的重量，减小了转子的重量，提高了电机的性能和效率。

本发明进一步设置为：所述转子铁芯两端设有隔磁板，所述隔磁板开设有隔磁油道，所述隔磁油道与隔磁板的外壁连通，所述支架上开设有与隔磁油道连通的连通油道，所述连通油道与分油道连通，所述连通油道与转轴转动轴线平行。

通过采用上述技术方案，电机启动后，转子在磁力的作用下转动，隔磁油道内的冷却油在离心力的作用向甩出转子，使转子油道内形成低压，使更多的冷却油进入转子油道，减少了油泵的输出压力，并且冷却油可以均匀喷射与定子上，对定子进行了冷却。

本发明进一步设置为：所述隔磁油道开设于隔磁板与转子铁芯的接触面上，所述连通油道开设于支架与转子铁芯的接触面上，所述隔磁油道和连通油道的横截面均为半圆形。

通过采用上述技术方案，使冷却油与铁芯直接接触，并且扩大开了冷却油与铁芯的接触面积，使转子的冷却效果更佳。

本发明进一步设置为：所述隔磁油道呈弧形，所述隔磁油道的隔磁板外壁相切。

通过采用上述技术方案，当冷却油流速较慢时，冷却油顺着弧形的隔磁油道流出，减少了冷却油对转子转动的阻力；当当冷却油流速较快时，冷却油从隔磁油道喷出时，产生反作用力对转子施加与旋转方向相同的力，从而对转子施加旋转的力。

本发明进一步设置为：所述转轴上开设有盲孔，所述盲孔的长度大于支架的轴向长度，所述盲孔内设有与盲孔内壁紧密贴合的第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板分别位于通孔的两侧，所述第一挡板与主油道连通。

通过采用上述技术方案，在转轴上开设盲孔减轻了转轴的重量，冷却油通过主油道进入第一挡板和第二挡板之间的空间，然后通过通孔流入分流道中，利用第二挡板封闭盲孔，使盲孔远离主油道的一端呈中空，没有冷却油，从而使转轴轴向的重量平衡，从而使转子转动时更加稳定。

本发明进一步设置为：所述机壳包括前端盖和壳体，所述定子同轴固定连接于机壳上，所述壳体上固定连接有与转轴适配的后滚动轴承，所述壳体上开设有用于安装后滚动轴承的后轴承槽，所述前端盖上设有与转轴适配的前滚动轴承，所述前端盖上开设有安装前滚动轴承的前轴承槽，所述前端盖上设有与进油管连通的第一油道和第二油道，所述第二油道与后轴承槽和主油道连通，所述前端盖开设有端盖油道，所述端盖油道一端与第一油道连通，所述端盖油道与前轴承槽连通。

轴承是电机中主要发热源之一，通过采用上述技术方案，利用第一油道为前滚动轴承进行了冷却，第二油道为主油道提供冷却油，并且利用冷却油对后滚动轴承进行冷却，通过第一油道和第二油道对前滚动轴承和后滚动轴承均进行了冷却，进一步提高了电机的冷却效果。

本发明进一步设置为：所述前端盖上设有与转轴适配的油封，所述前端盖上设有用于安装油封的油封槽，所述第一油道与油封槽连通。

通过采用上述技术方案，利用第一油道对油封也进行了冷却，防止因温度过高而使油封变形而影响油封的密封性。

本发明进一步设置为：所述机壳上固定连接有与转轴呈同轴设置的喷油嘴，所述喷油嘴穿置于盲孔中，所述第一挡板上开设有让位孔，所述喷油嘴的前端呈圆台形，所述喷油嘴远离机壳的一端穿置于让位孔中，所述让位孔的孔壁与喷油嘴外壁之间留有间隙。

通过采用上述技术方案，实现了转子油道与第二油道的连通，减小了喷油座与转子之间的摩擦力，减小了转子转动的阻力，进一步提高了电机的性能和效率。

本发明进一步设置为：所述定子包括绕组和定子铁芯，所述定子铁芯与壳体之间留有间隙。

通过采用上述技术方案，在重力作用下，机壳内的冷却油通过定子铁芯与壳体之间的间隙流至出油管内，防止冷却油滞留在壳体内，并且对定子进行冷却，使电机的冷却效果更佳。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

（1）油泵控制输送进入机壳内冷却油的速度，和抽出冷却油的速度，控制壳体内冷却油的量，使冷却油液面低于转子的最底端从而能减少机壳空腔内的冷却油与转子的接触，从而减少了冷却油与对转子的阻力，并利用支架增大转子的直径，增大了转轴与铁芯之间的距离，从而增大了电磁力的力臂，进而增加了转轴的转矩，增加了电机性能及效率；

（2）利用第一油道和第二油道对前轴承、后轴承和油封进行了冷却，防止应前轴承和后轴承因温度过高而影响的电机的性能；

（3）将隔磁油道、连通油道和定子油道设置呈半圆形，利用较少了冷却油也可是扩大了定子铁芯和转子铁芯与冷却液的接触面积，从而进一步提供了电机的冷却效果。

附图说明

图1为本实施例的剖面图；

图2为图1的A部放大图；

图3为本实施例用于展示转子的剖面图；

图4为本实施例用于展示隔磁板的结构示意图。

附图标记：1、机壳；11、壳体；111、进油管；112、第一油道；113、第二油道；114、连通环槽；115、后轴承槽；116、后滚动轴承；117、喷油嘴；118、出油管；119、收集槽；12、前端盖；121、端盖油道；122、前轴承槽；123、前滚动轴承；124、油封槽；125、油封；126、第二让位环槽；127、第一让位环槽；13、定子；131、定子铁芯；132、绕组；133、固定耳；2、转子；21、转子铁芯；22、支架；221、固定筒；222、连接板；223、套筒部；224、支撑部；225、环槽；226、分油道；227、连通油道；228、隔磁油道；229、主油道；23、转轴；231、盲孔；232、花键；233、第一挡板；234、让位孔；235、第二挡板； 236、通孔；241、隔磁前板；242、隔磁底板；25、旋变转子；251、卡簧；252、旋变定子。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种油冷电机，如图1所示，包括机壳1、固定连接于机壳1上的定子13和转动连接于机壳1的转子2，转子2与定子13呈同轴设置。当定子13通电后产生感应磁场驱动转子2转动。机壳1上开设有进油管111和出油管118。转子2开设有转子油道，转子油道包括主油道229和分油道226，其中主油道229与转子2呈同轴设置并且与进油管111连通，分油道226有六个并且周向分布于转子2上，分油道226与主油道229连通。通过进油管111向机壳1内通入冷却油，冷却油通过主油道229进入分油道226从而对转子2进行冷却，然后再流至机壳1内部对定子13进行冷却。

如图1所示，壳体11上包括前端盖12、壳体11和定子13，壳体11呈一端开口的圆筒状，前端盖12通过螺栓固定连接于壳体11上并且封闭开口，定子13通过螺栓同轴固定连接于壳体11上。壳体11开设有与进油管111连通的第一油道112和第二油道113，第一油道112呈横向设置向前端盖12延伸。前端盖12上开设有与第一油道112连通的端盖油道121。

如图2所示，前端盖12上开设有前轴承槽122，前轴承槽122内过盈配合有与转子2适配的前滚动轴承123。端盖油道121呈竖直设置并且端盖油道121一端与前轴承槽122连通。当冷却油端盖油道121流入前轴承槽122，冷却油在通过前滚动轴承123内部的间隙流入机壳1内部空腔中，利用冷却油对前滚动轴承123进行冷却和润滑。前端盖12上开设有与转子2呈同轴设置的油封槽124，油封槽124内设有与转子2适配的油封125，油封槽124与端盖油道121连通，利用冷却油对油封125进行冷却，防止因温度过高而使油封125变形而影响油封125的密封性。

如图1所示，壳体11上开设有后轴承槽115，后轴承槽115内过盈配合有与转子2适配的后滚动轴承116。壳体11上设有与后轴承槽115呈同轴设置的连通环槽114，并且连通环槽114与后轴承槽115连通，连通环槽114与第二油道113连通。冷却油从进油管111进入第二油道113中，然后流入连通环槽114和后轴承槽115中对后滚动轴承116进行冷却。壳体11底壁上开设有第一让位环槽127，前端盖12上设有第二让位环槽126，定子13的左端置于第一让位环槽127，定子13的右端置于第二让位环槽126，使定子13机壳1的底壁和前端面的内壁之间留有间隙，使机壳1空腔中的冷却油更加顺利的流至出油管118，并且对定子13的左右两端进行了冷却。壳体11上通过螺栓固定连接有与转子2呈同轴设置的旋变定子252。

如图1所示，定子13包括绕组132和定子铁芯131，绕组132固定连接于定子铁芯131上，定子铁芯131上周向设置有三个固定耳133，利用螺栓将固定耳133与壳体11固定连接，从而将定子铁芯131固定连接于壳体11上，并且定子铁芯131外壁与壳体11内壁之间留有间隙，壳体11下端开设有收集槽119，收集槽119为与壳体11内壁的最低端，收集槽119与出油管118连通。进入机壳1空腔内的冷却油在重力的作用下向收集槽119流动，然后再通过出油管118排出电机。壳体11插接有与转子2呈同轴设置的喷油嘴117，喷油嘴117穿置转子2的主油道229中，利用喷油嘴117对转子油道输送冷却油。

如图3所示，转子2包括转轴23、支架22和转子铁芯21，支架22同轴固定连接于转轴23上，转子铁芯21同轴固定连接于支架22上。转轴23通过前滚动轴承123和后滚动轴承116固定连接于机壳1（参见图1）上。转轴23上开设有盲孔231，盲孔231的长度大于支架22的轴向长度，盲孔231内过盈配合有第一挡板233和第二挡板235，第一挡板233开设有让位孔234，转轴23远离盲孔231的一端设有花键232。喷油嘴117（参见图1）穿置于盲孔231中，喷油嘴117的前端呈圆台形，喷油嘴117远离壳体11的一端穿置于让位孔234中，让位孔234的孔壁与喷油嘴117外壁之间留有间隙。盲孔231靠近后滚动轴承116一端与连通环槽114连通，流向后滚动轴承116中多余的冷却油流至盲孔231中，然后从让位孔234的孔壁与喷油嘴117外壁之间的间隙流动至第一挡板233和第二挡板235之间。转轴23外壁上周向开设有六个与盲孔231连通的通孔236，通孔236靠近盲孔231的一端位于第一挡板233和第二挡板235之间。

如图3所示，支架22包括一体成型的套筒部223、连接板222和固定筒221，固定筒221与套筒部223同轴设置，连接板222呈环形并且固定连接于固定筒221和套筒之间，连接板222位于固定筒221的中间位置，套筒部223右端与连接板222固定连接。套筒部223通过螺栓固定连接于转轴23上，套筒部223远离连接板222的一端旋变转子25，套筒部223上卡设有固定旋变转子25的卡簧251。旋变转子25置于旋变定子252（参见图1）内，利用旋变转子25和旋变定子252控制电机转轴23的转速。

如图3所示，转子铁芯21通过隔磁板固定于固定筒221上，隔磁板包括隔磁前板241和隔磁底板242。固定筒221上一端设有向背离转轴23方向弯曲的支撑部224，隔磁底板242套设于固定筒221并且抵触于支撑部224上，转子铁芯21套设于固定筒221上并且转子铁芯21的左端抵触于隔磁底板242上，隔磁前板241通过螺栓固定连接于的固定筒221上并且抵触于转子铁芯21的右端，利用隔磁前板241和隔磁底板242将转子铁芯21固定于支架22上。转子铁芯21中周向穿设有磁钢（图中未示出），磁钢磁化转子铁芯21，当定子13通电时产生感应磁场，从而与转子铁芯21的磁场产生磁力使转子铁芯21产生转动的力，转子铁芯21带动转轴23转动。

如图3所示，套筒部223内壁上开设有环槽225，当套筒部223套置于转轴23上时，通孔236远离主轴的一端对准环槽225。六个分油道226周向开设于连接板222上，分油道226一端与环槽225连通，分油道226远离环槽225的一端连通有连通油道227，连通油道227与转轴23转动轴线平行。连通油道227开设于支架22与转子铁芯21的接触面上，连通油道227的横截面均为半圆形，隔磁前板241和隔磁底板242与转子铁芯21的接触面上开设有隔磁油道228，隔磁油道228一端与连通油道227连通，另一端与隔磁板的外壁连通并且对准绕组132，对绕组132进行冷却。隔磁油道228横截面均为半圆形，使冷却液与转子铁芯21直接接触，并且扩大开了冷却油与转子铁芯21的接触面积，使转子2的冷却效果更佳。

如图4所示，隔磁油道228呈弧形，隔磁油道228的隔磁板外壁相切，所述隔磁油道228沿着转轴23的旋转方向向转轴23（参见图3）靠近。当冷却油从连通油道227流至隔磁油道228中，然后通过从隔磁油道228喷出，利用冷却油喷出的方向与转子2的转动方向相反，从而冷却油从隔磁油道228中喷出时，为转子2提供了反作用力为转子2转动提供了额外的力。

如图1所示，进油管111连接有油泵（图中未示出），油泵的出口与进油管111连通，油泵的进口与出油管118连通，当转子油道、进油管111、出油管118、第一油道112、第二油道113和油泵中充满冷却油时，机壳1内的冷却油的液面低于转子2的最下端，利用油泵控制输送进入机壳1内冷却油的速度和抽出冷却油的速度，控制壳体11内冷却油的量，使冷却油液面低于转子2的最底端从而能减少机壳1空腔内的冷却油与转子2的接触，从而减少了冷却油与对转子2的阻力，增加了电机性能及效率。

具体工作方式：驱动电机时，启动油泵使冷却油从进油管111进入第一油道112和第二油道113中，冷却油通过第一油道112流至端盖油道121再流入前轴承槽122中和油封槽124中，从而轴承和油封125进行冷却。冷却油通过第二油道113流至后轴承槽115中对后轴承进行冷却，第二油道113流至喷油嘴117中然后在分油道226中，对转轴23进行冷却，然后在流至连通油道227和隔磁油道228，对转子铁芯21进行冷却，最后从隔磁油道228流出喷至定子13上，对定子13进行冷却。进入机壳1空腔内的冷却油在重力的作用下流至收集槽119中，然后油泵通过出油管118将收集槽119中的冷却油吸出。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种油冷电机，包括机壳（1）、固定连接于机壳（1）上的定子（13）和转动连接于机壳（1）的转子（2），其特征是：所述转子（2）开设有转子油道，所述转子油道包括主油道（229）和分油道（226），所述主油道（229）与转子（2）呈同轴设置，所述分油道（226）有若干个并且周向分布于转子（2）上，所述分油道（226）与主油道（229）连通，所述机壳（1）上设有进油管（111），所述进油管（111）与主油道（229）连通，所述机壳（1）上设有出油管（118），所述进油管（111）与出油管（118）连接有油泵，当所述主油道（229）、分油道（226）、进油管（111）、出油管（118）和油泵中充满冷却油时，所述机壳（1）内的冷却油的液面低于转子（2），所述转子（2）包括转轴（23）、支架（22）和转子铁芯（21），所述支架（22）同轴固定连接于转轴（23）上，所述转子铁芯（21）同轴固定连接有支架（22）上，所述主油道（229）开设于转轴（23）上，所述分油道（226）开设于支架（22）上，所述转轴（23）上周向开设有若干与主油道（229）连通的通孔（ 236），所述支架（22）上同轴开设有与通孔（ 236）连通的环槽（225），所述分油道（226）与环槽（225）连通，所述转轴（23）上开设有盲孔（231），所述盲孔（231）的长度大于支架（22）的轴向长度，所述盲孔（231）内设有与盲孔（231）内壁紧密贴合的第一挡板（233）和第二挡板（235），所述第一挡板（233）和第二挡板（235）分别位于通孔（236）的两侧，所述第一挡板（233）与主油道（229）连通。

2.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征是：所述转子铁芯（21）两端设有隔磁板，所述隔磁板开设有隔磁油道（228），所述隔磁油道（228）与隔磁板的外壁连通，所述支架（22）上开设有与隔磁油道（228）连通的连通油道（227），所述连通油道（227）与分油道（226）连通，所述连通油道（227）与转轴（23）转动轴线平行。

3.根据权利要求2所述的一种油冷电机，其特征是：所述隔磁油道（228）开设于隔磁板与转子铁芯（21）的接触面上，所述连通油道（227）开设于支架（22）与转子铁芯（21）的接触面上，所述隔磁油道（228）和连通油道（227）的横截面均为半圆形。

4.根据权利要求3所述的一种油冷电机，其特征是：所述隔磁油道（228）呈弧形，所述隔磁油道（228）的隔磁板外壁相切。

5.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征是： 所述机壳（1）包括前端盖（12）和壳体（11），所述定子（13）同轴固定连接于机壳（1）上，所述壳体（11）上固定连接有与转轴（23）适配的后滚动轴承（116），所述壳体（11）上开设有用于安装后滚动轴承（116）的后轴承槽（115），所述前端盖（12）上设有与转轴（23）适配的前滚动轴承（123），所述前端盖（12）上开设有安装前滚动轴承（123）的前轴承槽（122），所述壳体（11）上设有与进油管（111）连通的第一油道（112）和第二油道（113），所述第二油道（113）与后轴承槽（115）和主油道（229）连通，所述前端盖（12）开设有端盖油道（121），所述端盖油道（121）一端与第一油道（112）连通，所述端盖油道（121）与前轴承槽（122）连通。

6.根据权利要求5所述的一种油冷电机，其特征是： 所述前端盖（12）上设有与转轴（23）适配的油封（125），所述前端盖（12）上设有用于安装油封（125）的油封槽（124），所述第一油道（112）与油封槽（124）连通。

7.根据权利要求6所述的一种油冷电机，其特征是： 所述机壳（1）上固定连接有与转轴（23）呈同轴设置的喷油嘴（117），所述喷油嘴（117）穿置于盲孔（231）中，所述第一挡板（233）上开设有让位孔（234），所述喷油嘴（117）的前端呈圆台形，所述喷油嘴（117）远离机壳（1）的一端穿置于让位孔（234）中，所述让位孔（234）的孔壁与喷油嘴（117）外壁之间留有间隙。

8.根据权利要求7所述的一种油冷电机，其特征是： 所述定子（13）包括绕组（132）和定子铁芯（131），所述定子铁芯（131）与壳体（11）之间留有间隙。

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