CN110086296A - 一种高效油冷永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
一种高效油冷永磁同步电机，包括机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括转轴、转子冲片组以及转子压板；所述机壳上设有进油口，所述转轴内设有与进油口连通的空腔，且转轴上设有与空腔连通甩油孔；所述转子冲片组的中心孔壁上设有与甩油孔连通过油通道；每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽与各过油通道连通；各所述径向过油槽的朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端与所述机壳与定子组件之间的过油间隙连通；所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有回油孔，该回油孔经外部通道与所述进油口连通。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机领域，尤其涉及适用于新能源电动汽车的一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机。
背景技术
永磁同步电机是新能源汽车的动力来源，而该电机作为将电源与机械能相互转化的关键部件，在新源动力方面发挥着重要作用，其转化效率和工作可靠稳定性也成了行业内技术攻克的关键点。目前的永磁同步电机要想做到高效和在各种恶劣工况下能稳定的工作，散热成了重中之重的问题。特别是高功率的电机，在不增大体积或者重量的情况下，散热的问题尤其显得突出。
现有技术中，转子与存油面相切甩油；这种散热方式存在的问题是：转子与存油相接触，当转子运动起来时，存在搅油的情况，搅油的阻力比较大，特别是电机高速转动的时侯，严重拖慢电机速度，存在很大的动力损失。
发明内容
本发明提供一种高效油冷永磁同步电机，目的在于解决电机的散热问题，尤其是电机内部的形成热岛的问题，特别是针对定子组件中绕线组端部的散热问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
上述技术方案中的有关内容解释如下：一种高效油冷永磁同步电机，包括一机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括一转轴、设在转轴上的转子冲片组以及设置在转子冲片组轴向两端的转子压板；
所述机壳上设有一进油口，所述转轴内沿其轴线方向设有一空腔，该空腔延伸与所述进油口连通，且所述转轴上沿其径向设有甩油孔，该甩油孔与所述空腔连通；
所述转子冲片组的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道，所述过油通道与所述甩油孔连通；
每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽围绕所述转子压板轴心线一圈设置，且所述环形过油槽与各所述过油通道连通；所述径向过油槽沿所述转子压板的径向设置，且多个径向过油槽在转子压板的周向上均布，各所述径向过油槽的朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通， 而其另一端朝向所述定子组件的定子绕组端部布置；
所述机壳与定子组件的定子绕组端部之间留有过油间隙，该过油间隙与所述径向过油槽朝向所述定子绕组端部的一端连通；
所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有一回油孔，该回油孔经一外部通道与所述进油口连通；
工作状态下，所述集油槽内的油，依次经回油孔、外部通道、进油口、空腔、甩油孔流至过油通道，再由过油通道分流至转子冲片组的轴向两端，经环形过油槽、多个径向过油槽在离心力作用下，飞溅至定子绕组端部，最后在重力作用下，沿机壳内壁回至集油槽，以此构成一油循环通路。
1、上述方案中，所述集油槽内设有过滤网。
2、上述方案中，所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上还设有端面过油槽，该端面过油槽沿所述转子压板的径向设置，该端面过油槽的一端与所述环形过油槽连通，另一端与转子压板的中心孔连通。
3、上述方案中，所述外部通道包括一冷油泵和一换热器，该换热器用于冷却从电机内部出来的吸收了热量的油，该冷油泵用于将冷却后的油注射到空腔中。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明的电机散热效果更好，内部不形成热岛，尤其是定子组件的定子绕组的端部可以通过油带走热量；又实现了结构简单，油路在电机内部形成循环，形成一个整体，让电机在各种恶劣工况下能稳定的工作。
2、本发明的电机由于散热效果好，提高了电机的工作效率，提高了电机高速工况下的可靠性。
附图说明
附图1为本发明的剖面示意图；
附图2为本发明的转子冲片结构示意图；
附图3为本发明的转子压板的结构示意图；
附图4为本发明的油路示意图。
以上附图中：1、机壳；11、端盖；111、进油口；2、定子组件；31、转轴；311、空腔；312、甩油孔；32、转子冲片组；321、转子冲片；3211、铁芯过油槽；32111、过油通道；33、转子压板；331、环形过油槽；332、径向过油槽；333、端面过油槽；4、集油槽；41、过滤网；42、放油口；43、回油孔；51、滤油器；52、油泵；53、射油油管；61、进水口；62、出水口；7、气隙；8、过油间隙。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
一种高效油冷永磁同步电机，参照附图1所示，包括一机壳1，该壳体1由筒体和筒体两端的端盖11构成，该机壳1内设有定子组件2和转子组件，定子组件2和转子组件之间留有气隙7；所述转子组件包括一转轴31、设在转轴31上的转子冲片组32以及设置在转子冲片组32轴向两端的转子压板33；所述定子组件2包括定子铁芯和定子绕组；所述转子冲片组32由多个转子冲片321叠置而成，且所述转子冲片321与所述转轴31过盈配合。
参照附图1所示，所述机壳1上设有一进油口，所述转轴31内沿其轴线方向设有一空腔311，该空腔311延伸与所述进油口连通，且所述转轴31上沿其径向设有甩油孔312，该甩油孔312与所述空腔311连通。
参照附图2所示，所述转子冲片组32的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道32111，该过油通道32111由多个所述转子冲片的中心孔壁上沿其轴向开设的铁芯过油槽3211组成；每个所述转子冲片上设有至少一个铁芯过油槽3211，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成至少一条过油通道32111；具体的，每个所述转子冲片上设有三个铁芯过油槽3211，且在其周向上均布，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成三条过油通道32111；所述过油通道32111与所述甩油孔312连通；具体的，当所述过油通道32111设有三条时，所述甩油孔312设置有两组，每组三个，且每个甩油孔312均与过油通道32111连通。
参照附图3所示，每个所述转子压板33与所述转子冲片组32相靠的端面上设有环形过油槽331和径向过油槽332；所述环形过油槽331围绕所述转子压板33轴心线一圈设置，且所述环形过油槽331与各所述过油通道32111连通；所述径向过油槽332沿所述转子压板33的径向设置，且多个径向过油槽332在转子压板33的周向上均布，各所述径向过油槽332的朝转轴31轴心的端部与环形过油槽331连通，而其另一端朝向所述定子组件2的定子绕组端部布置。
参照附图3所示，所述转子压板33与所述转子冲片组32相靠的端面上还设有端面过油槽333，该端面过油槽333沿所述转子压板33的径向设置，该端面过油槽333的一端与所述环形过油槽331连通，另一端与转子压板的中心孔连通；用于制冷的油通过端面过油槽进入所述转子压板的中心孔中并通过该中心孔到轴承，对轴承进行散热。
所述机壳1与定子组件2的定子绕组端部之间留有过油间隙8，该过油间隙8与所述径向过油槽332朝向所述定子绕组端部的一端连通。
所述机壳1内壁的底部上开设有集油槽4，该集油槽4内还设有一过滤网41，该过滤网41用于过滤油路中的杂物，如铁屑，以防损害电机和油路堵塞；所述集油槽4的底部设有一回油孔43和放油口42；所述放油口42便于工作前对电机内进行加油和放油；所述回油孔43经一外部通道与所述进油口连通。
所述外部通道包括一冷油泵（附图中并未出示）和一换热器（附图中并未出示），该换热器用于冷却从电机内部出来的吸收了热量的油，该冷油泵用于将冷却后的油注射到空腔中进行循环。所述冷油泵和换热器均为现有技术。
油先从油槽出发，通过管路进入换热器中，所述换热器将油冷却，然后通多冷油泵将冷却后的油从进油口射入到转轴的空腔内。
参照附图4，当电机转起来后，油通过转轴径向开设的两组甩油孔流到转子冲片组的过油通道，再流向转子压板环形过油槽，再从径向过油槽被甩出转子，向外周的定子组件飞溅。油落到定子组件端部（定子绕组的端部）也落到机壳端盖等内壁上，在重力的作用下，沿壁滑落到集油槽中也有一小部分油通过机壳端盖壁上的槽，引到轴承上，最后再落到集油槽中，如此循环往复。油在整个系统中得到了两次增速，第一次是通过齿轮油泵把油从机壳底部的集油槽抽到转轴的空腔中，第二次增速是转子组件高速旋转时离心力的作用使它向转子组件径向在流道里增速，最后获得高的动能从转子组件切线方向以一定夹角飞出，击落在绕组端部或者定子铁芯和机壳端盖等地方带走热量。
吸收了热量的油进入油槽后进行上述循环。
实施例二：
参见附图1-4所示，一种高效油冷永磁同步电机，包括一机壳1，该壳体由筒体和筒体两端的端盖11构成，该机壳1内设有定子组件2和转子组件，定子组件2和转子组件之间留有气隙7；所述转子组件包括一转轴31、设在转轴31上的转子冲片组32以及设置在转子冲片组32轴向两端的转子压板33；所述定子组件2包括定子铁芯和定子绕组；所述转子冲片组32由多个定子冲片321叠置而成，且所述转子冲片321与所述转轴31过盈配合。
所述机壳1上设有一进油口，所述转轴31内沿其轴线方向设有一空腔311，该空腔311延伸与所述进油口连通，且所述转轴31上沿其径向设有甩油孔312，该甩油孔312与所述空腔311连通。
所述转子冲片组32的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道32111，该过油通道32111由多个所述转子冲片的中心孔壁上沿其轴向开设的铁芯过油槽3211组成；每个所述转子冲片上设有至少一个铁芯过油槽3211，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成至少一条过油通道32111；具体的，每个所述转子冲片上设有三个铁芯过油槽3211，且在其周向上均布，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成三条过油通道32111；所述过油通道32111与所述甩油孔312连通；具体的，当所述过油通道32111设有三条时，所述甩油孔312设置有两组，每组三个，且每个甩油孔312均与过油通道32111连通。
每个所述转子压板33与所述转子冲片组32相靠的端面上设有环形过油槽331和径向过油槽332；所述环形过油槽331围绕所述转子压板33轴心线一圈设置，且所述环形过油槽331与各所述过油通道32111连通；所述径向过油槽332沿所述转子压板33的径向设置，且多个径向过油槽332在转子压板33的周向上均布，各所述径向过油槽332的朝转轴31轴心的端部与环形过油槽331连通，而其另一端朝向所述定子组件2的定子绕组端部布置。
所述机壳1与定子组件2的定子绕组端部之间留有过油间隙8，该过油间隙8与所述径向过油槽332朝向所述定子绕组端部的一端连通。
所述机壳1内壁的底部上开设有集油槽4，该集油槽4内还设有一过滤网41，该过滤网41用于过滤油路中的杂物，如铁屑，以防损害电机和油路堵塞；所述集油槽4的底部设有一回油孔43和放油口42；所述放油口42便于工作前对电机内进行加油和放油；所述回油孔43经一外部通道与所述进油口连通。
所述外部通道包括一油泵52；所述回油孔43经一油泵52与所述进油口连通；所述回油孔43与所述油泵52之间还设有滤油器51，该滤油器51防止油路中混入异物损害油泵52，所述回油孔43通过油管与所述滤油器51连通，所述滤油器51通过油管与所述油泵52连通；所述油泵52安装在壳体的端盖11上，并配有密封装置，所述油泵52的出油口连接设有一射油油管53，该射油油管53伸入空腔311中。
上述油泵52为齿轮油泵52，该齿轮油泵52包括一直流电机和一齿轮泵头，该直流电机需要提供相应的直流电源(DC24V/ DC24V)。
工作状态下，所述集油槽4内的油，依次经回油孔43、油泵52、进油口、空腔311、甩油孔312流至过油通道32111，再由过油通道32111分流至转子冲片组32的轴向两端，经环形过油槽331、多个径向过油槽332在离心力作用下，飞溅至定子绕组端部，最后在重力作用下，沿机壳内壁回至集油槽4，以此构成一油循环通路；所述油可以用ATF油，该ATF油导热系数高，且具有绝缘的效果。
并且，所述机壳1的壳壁内部设有一冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口61，另一端也接出作为出水口62；所述冷水通道为现有技术。
具体的，所述壳体由导热率高的铝合金加工而成。
油先从油槽出发，通过油管和滤油器抽入油泵；油泵的出口设有一射油油管直接将高压油射入到转轴的空腔内。当电机转起来后，油通过转轴径向开设的两组甩油孔流到转子冲片组的过油通道，再流向转子压板环形过油槽，再从径向过油槽被甩出转子，向外周的定子组件飞溅。油落到定子组件端部（定子绕组的端部）也落到机壳端盖等内壁上，在重力的作用下，沿壁滑落到集油槽中也有一小部分油通过机壳端盖壁上的槽，引到轴承上，最后再落到集油槽中，如此循环往复。油在整个系统中得到了两次增速，第一次是通过齿轮油泵把油从机壳底部的集油槽抽到转轴的空腔中，第二次增速是转子组件高速旋转时离心力的作用使它向转子组件径向在流道里增速，最后获得高的动能从转子组件切线方向以一定夹角飞出，击落在绕组端部或者定子铁芯和机壳端盖等地方带走热量。
通过机壳上的冷水通道对打到机壳内壁上的油进行冷却，以此，油才能循环使用。
上述冷水通道进行换热仅为举例，还可以通过风冷，等其他制冷方式配合油冷。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高效油冷永磁同步电机，包括一机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括一转轴、设在转轴上的转子冲片组以及设置在转子冲片组轴向两端的转子压板；其特征在于：
所述机壳上设有一进油口，所述转轴内沿其轴线方向设有一空腔，该空腔延伸与所述进油口连通，且所述转轴上沿其径向设有甩油孔，该甩油孔与所述空腔连通；
所述转子冲片组的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道，所述过油通道与所述甩油孔连通；
每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽围绕所述转子压板轴心线一圈设置，且所述环形过油槽与各所述过油通道连通；所述径向过油槽沿所述转子压板的径向设置，且多个径向过油槽在转子压板的周向上均布，各所述径向过油槽朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端朝向所述定子组件的定子绕组端部布置；
所述机壳与定子组件的定子绕组端部之间留有过油间隙，该过油间隙与所述径向过油槽朝向所述定子绕组端部的一端连通；
所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有一回油孔，该回油孔经一外部通道与所述进油口连通；
工作状态下，所述集油槽内的油，依次经回油孔、外部通道、进油口、空腔、甩油孔流至过油通道，再由过油通道分流至转子冲片组的轴向两端，经环形过油槽、多个径向过油槽在离心力作用下，飞溅至定子绕组端部，最后在重力作用下，沿机壳内壁回至集油槽，以此构成一油循环通路。
2.根据权利要求1所述的高效油冷永磁同步电机，其特征在于：所述集油槽内设有过滤网。
3.根据权利要求1所述的高效油冷永磁同步电机，其特征在于：所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上还设有端面过油槽，该端面过油槽沿所述转子压板的径向设置，该端面过油槽的一端与所述环形过油槽连通，另一端与转子压板的中心孔连通。
4.根据权利要求1所述的高效油冷永磁同步电机，其特征在于：所述外部通道包括一冷油泵和一换热器，该换热器用于冷却从电机内部出来的吸收了热量的油，该冷油泵用于将冷却后的油注射到空腔中。
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