CN109861441A - 一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，包括机壳外环、机壳内环、定子、转子、油路冷却组件，机壳外环和机壳内环之间形成环形水道，定子上设有绕组，油路冷却组件包括循环油路管、喷油嘴、集油槽、回油泵，循环油路管设置在环形水道中，喷油嘴连接循环油路管，喷油嘴喷油方向朝向绕组端部。定子端部通过喷油嘴喷油冷却，喷洒的油通过集油槽回收，经过回油泵回到油管，油管浸没在环形水道中进行油水换热。解决了现有扁平结构电机水冷系统的端部绕组散热、定子铁心与机壳接触面积小的问题。与传统机壳循环水冷系统相比，有效提高了冷却效率，在新能源汽车驱动系统及电源系统中有重要应用价值。

Description

一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机

技术领域

本发明涉及一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机。

背景技术

随着全球汽车工业的迅速发展，能源短缺和环境污染已成为目前人类面临的重要问题。近年来，在与汽车工业相关的研究和发展领域，人们致力于发展低耗能、低排放、非传统能源消耗形式的交通运输工具。与传统的内燃机驱动汽车相比，纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等电动汽车具有高效率、低排放或零排放、低噪声等优点，将会成为汽车工业可持续发展和新能源发展的必然趋势。随着电动汽车技术的不断推广和发展，世界各国和各大汽车企业正积极投入到新能源汽车的研究与实践中。

作为一种新型分布式驱动方式，轮毂电机驱动技术成为纯电动汽车驱动领域的一个重要研究方向，对汽车传动产业进一步发展带来革新。与传统集中式驱动汽车相比，轮毂电机分布式驱动电动汽车具有传动效率高、车内空间布置灵活、轴荷分布合理、驱动/制动系统独立可控、底盘结构简化、行驶稳定性强、车辆噪声低、再生制动回收率高等特点。轮毂电机驱动电动汽车能够体现出节能、安全、环保的汽车设计理念，代表着未来电动汽车发展的重要方向。

为了充分利用扁平型结构轮毂的空间，通常需要采用扁平型结构电机，但是扁平型结构电机定子与机壳接触面小，传热系数低，绕组端部发热比重大，散热困难，成为了限制该结构电机容量提升的瓶颈问题。

目前可采用的措施有端部灌封，但是扁平结构电机灌封需要大量灌封胶，成本高，同时造成电机重量大幅度增加，降低了电机的转矩/功率密度，且灌封胶的导热系数相比于冷却油要差很多，改善效果有限。采用直接端部喷油冷却可解决扁平结构电机绕组端部散热问题，但是在很多应用场合不能够结合油冷系统。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，以克服现有扁平型结构电机绕组端部散热困难的问题。

技术方案：一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，包括机壳外环、机壳内环、定子、转子、油路冷却组件，所述机壳外环和机壳内环之间形成环形水道，所述定子上设有绕组，所述油路冷却组件包括循环油路管、喷油嘴、集油槽、回油泵，所述循环油路管设置在所述环形水道中，所述喷油嘴连接所述循环油路管，所述喷油嘴的喷油方向朝向绕组端部，所述集油槽设置在机壳底部，所述回油泵通过电机主轴驱动，所述循环油路管、喷油嘴、回油泵之间形成循环回路。

进一步的，所述循环油路管在所述环形水道中多弯折设置。

进一步的，所述喷油嘴为倒圆锥形。

进一步的，所述循环油路管为金属管路。

有益效果：本发明不仅能够有效解决电机绕组端部散热问题，且充分利用环形水道空间，满足电机的重量轻量化需求；冷却油采用具有润滑、绝缘性能材料，同时解决了轴承润滑问题，在新能源汽车驱动系统及电源系统中有重要应用价值。具体的，具有以下几方面优点：

(1)油路管浸没于环形水道，完成油水换热，无需附加油水换热器，降低了系统重量，提高了系统的可靠性；

(2)喷油嘴采用倒圆锥形喷射结构，增加了喷油面积，降低了喷油压力，提高了喷油散热性能与电机寿命；

(3)冷却油采用具有润滑、绝缘性能材料，解决了轴承润滑问题。

附图说明

图1为本发明扁平结构电机分体结构示意图；

图2为机壳外环结构示意图；

图3为本发明扁平结构电机剖面结构示意图；

图4为本发明与传统水冷系统的扁平结构电机温升实验结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1、图3所示，一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，包括机壳外环2、机壳内环3、定子4、转子6、油路冷却组件。机壳内环3内嵌于机壳外环2内，并通过螺栓相对固定，机壳外环2和机壳内环3之间形成截面为矩形的环形水道。定子4固定在机壳内环3内侧，定子4包括定子铁心和嵌在定子槽内的电枢绕组。油路冷却组件包括循环油路管8、喷油嘴、集油槽、回油泵9，循环油路管8为设置在环形水道中的多弯折金属管路。集油槽设置在机壳底部，回油泵9的入油口位于集油槽内，回油泵9通过电机主轴驱动。喷油嘴分为两组，分别对应电枢绕组的两端，喷油嘴设置在机壳内环3壁上，倒圆锥形的喷油嘴喷油方向朝向绕组端部。循环油路管8、喷油嘴、回油泵9之间形成循环回路。

机壳轴向两侧均设有与之配合的端盖，靠近旋转轴花键侧为前端盖1，靠近引出线侧为后端盖10，前端盖1与机壳之间设有前密封圈5，后端盖10与机壳之间设有后密封圈7。后端盖10与转轴直接设有密封盖板，前端盖1与转轴之间设有轴承密封。

环形水道水道触面积大，散热效果好，在电机运行时，从定子铁芯传导过来的热量通过环形水道中的循环水带走。电机运行时，油路冷却组件通过喷油嘴向绕组端部喷射冷却油，来对绕组进行直接冷却。每组喷油嘴可以是多个，沿机壳圆周环绕设置，实现绕组多方位喷射。冷却油采用润滑、绝缘性能较好的冷却油，对绕组冷却的同时还解决了轴承润滑问题。喷洒的油通过集油槽回收，再经过回油泵回到循环油路管8，油管浸没在环形水道中进行油水换热。多弯折金属管路，增加油管与水接触面积，提高油水换热效率。

本发明与传统机壳循环水冷系统相比，通过循环油路提高了定子与水冷系统的换热系数，有效提高了冷却效率，如图4所示。本发明能够有效解决扁平结构电机的散热问题，大幅提高电机容量，而同时满足了电机的轻量化设计要求，在新能源汽车驱动系统及电源系统中有重要应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，其特征在于，包括机壳外环(2)、机壳内环(3)、定子(4)、转子(6)、油路冷却组件，所述机壳外环(2)和机壳内环(3)之间形成环形水道，所述定子(4)上设有绕组，所述油路冷却组件包括循环油路管(8)、喷油嘴、集油槽、回油泵(9)，所述循环油路管(8)设置在所述环形水道中，所述喷油嘴连接所述循环油路管(8)，所述喷油嘴的喷油方向朝向绕组端部，所述集油槽设置在机壳底部，所述回油泵(9)通过电机主轴驱动，所述循环油路管(8)、喷油嘴、回油泵(9)之间形成循环回路。

2.根据权利要求1所述的具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，其特征在于，所述循环油路管(8)在所述环形水道中多弯折设置。

3.根据权利要求1或2所述的具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，其特征在于，所述喷油嘴为倒圆锥形。

4.根据权利要求1或2所述的具有高效油水换热冷却系统的扁平结构电机，其特征在于，所述循环油路管(8)为金属管路。