CN112186967A - 电机定子用冷却系统及电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机定子用冷却系统及电机，该新型的电机定子用冷却系统通过在内冷却套和外冷却套之间不仅设置有侧流路而且设置有用于冷却电机定子的铁芯的轴向端部的端流路，从而能够极大地改善对电机定子的铁芯的轴向端部的冷却效果。

Description

电机定子用冷却系统及电机

技术领域

本发明涉及电机领域，更具体地涉及一种电机定子用冷却系统及包括该冷却系统的电机。

背景技术

电机是车辆的动力源之一，具体地电机可以用于纯电动车辆或用于混合动力车辆。图1a和图1b中示出了一种现有的电机的结构。如图1a和图1b所示，该电机包括电机壳体20以及安装于电机壳体20内部的内冷却套10、电机定子30和电机转子40等。

具体地，电机壳体20具有大致筒形形状，该电机壳体20的内部形成安装其它部件的安装空间。内冷却套10具有圆筒形状，内冷却套10相对于电机壳体20固定且内冷却套10以其轴向A与电机壳体20的轴向一致的方式位于电机壳体20的内部。内冷却套10包括筒状主体部101和从筒状主体部101朝向径向外侧凸出的多个侧壁102，多个侧壁102从径向内侧抵接于电机壳体20，使得在内冷却套10与电机壳体20之间形成供冷却介质流过的多条彼此连通的侧流路10c1。另外，内冷却套10的轴向两端部还与电机壳体20之间形成供密封圈103安装的密封圈安装部10c2，密封圈103安装于密封圈安装部10c2以用于实现电机壳体20和内冷却套10之间的密封，从而防止侧流路10c1中的冷却介质不期望地流出。进一步地，电机定子30位于内冷却套10的径向内侧且相对于电机壳体20固定。电机转子40以与电机定子30之间具有气隙的方式设置于电机定子30的径向内侧，并且电机转子40能够相对于电机定子30转动。

在具有上述结构的电机中，由内冷却套10、电机壳体20和密封圈103构成的冷却系统能够将电机定子30工作过程中产生的热量带走。但是这种冷却系统中形成的侧流路10c1仅绕着电机定子30的铁芯的外周分布，而不与电机定子30的铁芯的与线圈更接近的轴向端部接触(由于与线圈更接近所以电机定子30的铁芯在工作过程中其轴向端部会产生更多的热量)，因此上述冷却系统对电机定子30的冷却效果受限。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的电机定子用冷却系统，该电机定子用冷却系统能够改善对电机定子的铁芯的轴向端部的冷却效果。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述冷却系统的电机。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的电机定子用冷却系统，所述冷却系统用于套装于所述电机定子的铁芯并且具有轴向、径向和周向，

所述冷却系统包括筒状的内冷却套和筒状的外冷却套，所述内冷却套位于所述外冷却套的径向内侧，所述内冷却套和所述外冷却套以同轴的方式组装在一起，使得所述内冷却套和所述外冷却套之间形成有供冷却介质流动且彼此连通的侧流路和端流路，所述侧流路位于所述铁芯的径向外侧，所述端流路位于所述铁芯的轴向端侧且所述端流路的一部分与所述铁芯在所述径向上重叠。

优选地，所述内冷却套包括沿着所述轴向和所述周向连续地延展的筒状主体部以及从所述筒状主体部朝向径向外侧凸出的第一侧壁，所述第一侧壁抵接于所述外冷却套，使得由所述筒状主体部、所述第一侧壁和所述外冷却套形成的空间构成所述侧流路和所述端流路。

更优选地，在所述筒状主体部的一个轴向端部，所述筒状主体部的位于所述第一侧壁之间的部位形成，沿着所述周向连续地延伸且朝向径向内侧凹陷的凹部，所述凹部对应形成所述端流路。

更优选地，所述内冷却套还包括从所述筒状主体部朝向径向外侧凸出且位于所述侧流路内的第二侧壁，所述第二侧壁的凸出高度小于所述第一侧壁的凸出高度，使得所述第二侧壁在所述径向上与所述外冷却套分隔开。

更优选地，所述第一侧壁沿着所述周向延伸并且所述第一侧壁形成有缺口部，使得在相邻的所述第一侧壁之间形成一条所述侧流路并且相邻的所述侧流路通过所述缺口部导通；或者

所述第一侧壁以螺旋状的方式绕着所述筒状主体部连续地延伸，使得由该第一侧壁限定所述侧流路。

更优选地，所述第二侧壁沿着所述冷却介质在所述侧流路中的流动方向连续地延伸。

更优选地，所述第二侧壁具有在相邻的所述第一侧壁之间沿着所述周向延伸的周向延伸部分以及穿过所述缺口部沿着所述轴向延伸的轴向延伸部分。

更优选地，所述冷却系统还包括密封圈，在所述内冷却套的轴向两端部，所述内冷却套与所述外冷却套之间形成密封圈安装部，所述密封圈安装于所述密封圈安装部以在所述内冷却套和所述外冷却套之间实现密封，所述密封圈安装部位于比所述端流路靠轴向外侧的部位。

本发明还提供了一种如下的电机，所述电机包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的电机定子用冷却系统。

优选地，所述电机还包括电机壳体，

所述冷却系统的外冷却套与所述电机壳体形成为一体；或者所述外冷却套独立于所述电机壳体且位于所述冷却系统的内冷却套和所述电机壳体之间。

通过采用上述技术方案，本发明提供了一种新型的电机定子用冷却系统及采用该冷却系统的电机，该新型的电机定子用冷却系统通过在内冷却套和外冷却套之间不仅设置有侧流路而且设置有用于冷却电机定子的铁芯的轴向端部的端流路，从而能够极大地改善对电机定子的铁芯的轴向端部的冷却效果。

附图说明

图1a是示出了一种电机的剖视示意图；图1b是示出了图1a中的电机的局部结构的立体示意图。

图2a是示出了根据本发明的一实施方式的电机的局部结构的剖视示意图；图2b是示出了图2a中的电机的局部结构的立体示意图；图2c是示出了图2a中的电机的内冷却套的局部结构的剖视示意图。

附图标记说明

10内冷却套 101筒状主体部 102侧壁 10c1侧流路 10c2密封圈安装部 103密封圈 20电机壳体 30电机定子 40电机转子

1内冷却套 11筒状主体部 12第一侧壁 12c缺口部 13第二侧壁 131周向延伸部分 132轴向延伸部分 1c1侧流路 1c2端流路 1c3密封圈安装部 14密封圈 2电机壳体 3电机定子 4电机转子

A轴向 R径向。

具体实施方式

以下将结合说明书附图详细说明根据本发明的具体实施方式。在本发明中，如无特殊说明，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指电机定子用冷却系统(内冷却套)的轴向、径向和周向；“轴向一侧”是指图2a至图2c中的右侧，“轴向另一侧”是指图2a至图2c中的左侧。

如图2a至图2c所示，根据本发明的一实施方式的电机包括组装在一起的内冷却套1、电机壳体2、电机定子3和电机转子4，内冷却套1、电机定子3和电机转子4均安装于由电机壳体2形成的安装空间内，内冷却套1和电机定子3相对于电机壳体2固定，电机转子4用于与电机的轴固定在一起且能够相对于电机定子3转动，从而能够经由轴向外部传递扭矩或者从外部接收扭矩。

在本实施方式中，内冷却套1具有圆筒形状，内冷却套1以其轴向与电机壳体2的轴向一致的方式位于电机壳体2的内部。内冷却套1包括沿着轴向A和周向连续地延展的筒状主体部11以及从筒状主体部11朝向径向外侧凸出的多个第一侧壁12和多个第二侧壁13。

具体地，多个第一侧壁12均沿着周向延伸且从径向内侧抵接于电机壳体2，使得由筒状主体部11、多个第一侧壁12和电机壳体2形成的空间构成供冷却介质流过且彼此连通的多条侧流路1c1和一条端流路1c2。

在电机定子3的铁芯(径向外侧部分)的径向外侧位置处，多个第一侧壁12中的每相邻的两个第一侧壁12之间形成一条沿着周向延伸的侧流路1c1，相邻的两条侧流路1c1经由该两条侧流路1c1之间共用的第一侧壁12中形成的缺口部12c导通。两个相邻的第一侧壁12的缺口部12c在周向上的位置错开(优选地错开180度的圆心角度)，使得冷却介质能够在每条侧流路1c1中流动充分长的距离之后才进入下一条侧流路1c1，以提高冷却效果。

在筒状主体部11的轴向一侧端部，筒状主体部11的位于两个相邻的第一侧壁12之间的部位形成沿着周向连续地延伸且朝向径向内侧凹陷的凹部，该凹部内的空间形成端流路1c2，该端流路1c2位于比铁芯的轴向一侧端靠轴向一侧的位置。另外，为了保证端流路1c2中的冷却介质对铁芯的轴向一侧端的充分冷却，一方面，端流路1c2的底壁(径向内侧壁)比侧流路1c1的底壁(径向内侧壁)靠径向内侧，优选地，端流路1c2的一部分与铁芯在径向R上重叠；另一方面，内冷却套1的用于形成端流路1c2的部分从轴向一侧抵接于铁芯的轴向一侧端。

进一步地，两个第二侧壁13位于侧流路1c1内且各自沿着冷却介质在侧流路1c1中的流动方向连续地延伸，从而提高冷却介质与内冷却套1之间的接触面积，以提高冷却效果。第二侧壁13的凸出高度小于第一侧壁12的凸出高度，使得第二侧壁13在径向R上与电机壳体2分隔开。具体地，各第二侧壁13均沿着冷却介质在侧流路1c1中的流动方向在周向和轴向A上连续地延伸，使得在本实施方式中各第二侧壁13具有沿着周向延伸的周向延伸部分131以及沿着轴向延伸的轴向延伸部分132。在各第二侧壁13中，周向延伸部分131在对应的侧流路1c1内沿着周向延伸，而轴向延伸部分132沿着轴向延伸穿过第一侧壁12的缺口部12c以连接在相邻的两条侧流路1c1中延伸的周向延伸部分131。

此外，根据本发明的一实施方式的电机包括还包括密封圈14。内冷却套1的轴向两端部与电机壳体2之间形成供密封圈14安装的密封圈安装部1c3，安装于密封圈安装部1c3的密封圈14用于实现电机壳体2和内冷却套1之间的密封，防止冷却介质从侧流路1c1和端流路1c2不期望地流出。

为了对侧流路1c1和端流路1c2构成的整个流路进行密封，两个密封圈安装部1c3以及对应的密封圈14位于整个流路的轴向外侧。也就是说，在轴向一侧，密封圈安装部1c3以及对应的密封圈14位于比端流路1c2靠轴向一侧的部位；在轴向另一侧，密封圈安装部1c3以及对应的密封圈14位于比最靠轴向另一侧的侧流路1c1靠轴向另一侧的部位。

进一步地，在本实施方式中，电机定子3位于内冷却套1的径向内侧，内冷却套2和电机定子3之间利用过盈配合的方式实现相对固定。铁芯构成电机定子3的径向外侧部分，线圈组装于铁芯的内部并且从铁芯的轴向端部伸出以形成如图2a所示的台阶结构。虽然内冷却套1的用于形成端流路1c2的部位从筒状主体部11朝向径向内侧凸出，但是该部位需要与线圈具有足够大的间隙，以不影响电机定子3的正常工作。

进一步地，在本实施方式中，如上所述，电机转子4以与电机定子3之间具有气隙的方式设置于电机定子3的径向内侧，并且电机转子4在电机定子3的电磁场中能够相对于电机定子3转动。

本发明的保护范围不限于上述具体实施方式，而是只要落入本发明的权利要求的技术特征的组合就落入本发明的保护范围之内。以下将对本发明的方案进行补充说明。

i.虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，可以由内冷却套1、电机壳体2和密封圈14构成根据本发明的电机定子用冷却系统。

另外，虽然在以上的具体实施方式中说明了内冷却套1与电机壳体2配合形成供冷却介质流动的侧流路1c1和端流路1c2，但是本发明不限于上述电机壳体2用作外冷却套的方案。还可以设置独立于电机壳体2的外冷却套，该外冷却套可以介于内冷却套1和电机壳体2之间并且与内冷却套1彼此配合形成供冷却介质流动的侧流路和端流路。

ii.虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，冷却介质可以经由冷却介质入口流入最靠轴向另一侧的侧流路1c1，然后沿着彼此连通的侧流路1c1从轴向另一侧向轴向一侧流动，最终流入端流路1c2并从冷却介质出口流出，从而使得侧流路1c1和端流路1c2中的冷却介质始终处于流动状态，以提高冷却效果。

iii.虽然在以上的具体实施方式中说明了第一侧壁12沿着沿着周向延伸，但是本发明不限于此。可以设置一个第一侧壁，该第一侧壁绕着筒状主体部螺旋状地延伸，使得由该第一侧壁限定侧流路。与之对应地，第二侧壁可以绕着筒状主体部在侧流路中螺旋状地延伸。

iv.在以上的具体实施方式中，第二侧壁13在每相邻的两个第一侧壁12之间仅形成一个周向延伸部分131，本发明不限于此。第二侧壁13在每相邻的两个第一侧壁12之间可以形成多个周向延伸部分131，从而进一步增大冷却介质与内冷却套1之间的接触面积，以进一步提高冷却效果。另外，周向延伸部131不必在整周或大致整周上连续，周向延伸部131可以断续地设置。可以省略轴向延伸部131。沿着径向观察轴向延伸部131时，轴向延伸部131不必须是直线状，还可以是例如圆弧状。

Claims (10)

1.一种电机定子用冷却系统，所述冷却系统用于套装于所述电机定子(3)的铁芯并且具有轴向(A)、径向(R)和周向，

所述冷却系统包括筒状的内冷却套(1)和筒状的外冷却套，所述内冷却套(1)位于所述外冷却套的径向内侧，所述内冷却套(1)和所述外冷却套以同轴的方式组装在一起，使得所述内冷却套(1)和所述外冷却套之间形成有供冷却介质流动且彼此连通的侧流路(1c1)和端流路(1c2)，所述侧流路(1c1)位于所述铁芯的径向外侧，所述端流路(1c2)位于所述铁芯的轴向端侧且所述端流路(1c2)的一部分与所述铁芯在所述径向(R)上重叠。

2.根据权利要求1所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，所述内冷却套(1)包括沿着所述轴向(A)和所述周向连续地延展的筒状主体部(11)以及从所述筒状主体部(11)朝向径向外侧凸出的第一侧壁(12)，所述第一侧壁(12)抵接于所述外冷却套，使得由所述筒状主体部(11)、所述第一侧壁(12)和所述外冷却套形成的空间构成所述侧流路(1c1)和所述端流路(1c2)。

3.根据权利要求2所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，在所述筒状主体部(11)的一个轴向端部，所述筒状主体部(11)的位于所述第一侧壁(12)之间的部位形成，沿着所述周向连续地延伸且朝向径向内侧凹陷的凹部，所述凹部对应形成所述端流路(1c2)。

4.根据权利要求2或3所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，所述内冷却套(1)还包括从所述筒状主体部(11)朝向径向外侧凸出且位于所述侧流路(1c1)内的第二侧壁(13)，所述第二侧壁(13)的凸出高度小于所述第一侧壁(12)的凸出高度，使得所述第二侧壁(13)在所述径向(R)上与所述外冷却套分隔开。

5.根据权利要求4所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，

所述第一侧壁(12)沿着所述周向延伸并且所述第一侧壁(12)形成有缺口部(12c)，使得在相邻的所述第一侧壁(12)之间形成一条所述侧流路(1c1)并且相邻的所述侧流路(1c1)通过所述缺口部(12c)导通；或者

所述第一侧壁以螺旋状的方式绕着所述筒状主体部连续地延伸，使得由该第一侧壁限定所述侧流路。

6.根据权利要求5所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，所述第二侧壁(13)沿着所述冷却介质在所述侧流路(1c1)中的流动方向连续地延伸。

7.根据权利要求6所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，所述第二侧壁(13)具有在相邻的所述第一侧壁(12)之间沿着所述周向延伸的周向延伸部分(131)以及穿过所述缺口部(12c)沿着所述轴向(A)延伸的轴向延伸部分(132)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的电机定子用冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括密封圈(14)，在所述内冷却套(1)的轴向两端部，所述内冷却套(1)与所述外冷却套之间形成密封圈安装部(1c3)，所述密封圈(14)安装于所述密封圈安装部(1c3)以在所述内冷却套(1)和所述外冷却套之间实现密封，所述密封圈安装部(1c3)位于比所述端流路(1c2)靠轴向外侧的部位。

9.一种电机，所述电机包括权利要求1至8中任一项所述的电机定子用冷却系统。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述电机还包括电机壳体(2)，

所述冷却系统的外冷却套与所述电机壳体(2)形成为一体；或者所述外冷却套独立于所述电机壳体(2)且位于所述冷却系统的内冷却套(1)和所述电机壳体(2)之间。

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