CN112737154A - 一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，定子铁芯包括若干个定子铁芯a、若干个定子铁芯b和定子铁芯c,所述每个定子铁芯a均与一个相对应的定子铁芯b错位旋转贴合，所述每个定子铁芯a、所述每个定子铁芯b和所述定子铁芯c均包括若干个铁芯拼块，所述每个定子铁芯a的铁芯拼块和所述每个定子铁芯b的铁芯拼块上均设有若干个油孔，所述每个定子铁芯a、每个定子铁芯b和定子铁芯c的铁芯拼块数量相等。油冷电机的每个定子铁芯使用铁芯拼块拼接而成，不但提高了定子铁芯的材料利用率，且减少了单位硅钢片的体积，使定子铁芯可以使用0.2mm厚度的超薄硅钢片，进一步降低定子铁芯的铁耗，提高电机效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯。
背景技术
电机在运行过程中存在铜耗和铁耗以及其它杂散损耗，会使电机的温升不断升高，当电机温度超过电机绝缘材料的极限工作温度时，电机会发生短路导致烧毁，因此电机冷却散热是影响电机可靠性的关键因素之一；节能减排是人类永恒的追求，电机效率的高低直接影响整个电驱动力总成效率，从而影响整车续航里程；电机的成本占整个电驱动力总成成本的20%~30%，因此降低电机成本对整个电动汽车成本的下降有显著作用。
目前电动汽车用驱动电机已经采用了润滑油直接喷淋在电机定子和转子上，这种通过润滑油直接带走热量的冷却方式极大提高了电机的冷却效率以及电机持续功率，但是目前常见的油冷电机的定子和转子铁芯都是多片硅钢片整体冲压叠压而成，材料利用率较低，特别是当定子和转子铁芯材料不一致时，定子铁芯的材料利用率只有25%左右，这导致电机定子铁芯的成本较高，并且目前行业主流使用的硅钢片厚度是0.35mm、0.3mm和0.27mm，铁芯的硅钢片越薄，电机产生的铁耗就越低，电机的效率也就越高，然而由于工艺限制，硅钢片太薄会导致冲压后产生的变形量过大，无法叠压成铁芯，因此0.2mm厚度的硅钢片使用受限，电机的效率无法进一步提高。
如中国专利CN206341088U，公开日2017年7月18日，一种新型油冷电机，包括定子铁芯、铁芯挡板、永磁转子和转轴；定子铁芯外壁设有散热筋，内壁设有绕线齿槽，齿槽内设有第一散热片，齿槽端部弯折形成支撑部，支撑部朝向定子铁芯轴线的内侧面形成与定子铁芯同轴且断裂设置的圆环形；齿槽的宽度在支撑部缩小，在宽度缩小处设有凸起，铁芯挡板设有与凸起形状相匹配的凹槽；定子铁芯上设有油道，油道内设有隔板，油道内设有冷却油。该新型油冷电机取消了电机机壳，通过散热筋和冷却油配合进行散热，散热效果更好，且有效节省电机在整车中的安装空间；通过凹槽和凸起结构，铁芯挡板更好的限位在定子铁芯上，大大降低了嵌线难度，同时整体结构更稳定。但因为硅钢片太薄会导致冲压后产生变形，其存在无法使用0.2mm厚度的超薄硅钢片从而导致定子铁芯的材料利用率低以及硅钢片不同位置的厚度存在一定的误差引起的厚度差问题对油冷电机的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：硅钢片太薄会导致冲压后产生的变形量过大，无法叠压成铁芯，目前的油冷电机无法使用0.2mm厚度以下（包括0.2mm）的超薄硅钢片。本发明提出了一种可以解决油冷电机超薄硅钢片变形量过大问题的方案，提出了一种可以使用0.2mm厚度硅钢片的新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，定子铁芯包括若干个定子铁芯a、若干个定子铁芯b和定子铁芯c,所述每个定子铁芯a均与一个相对应的定子铁芯b错位旋转贴合，所述每个定子铁芯a、所述每个定子铁芯b和所述定子铁芯c均包括若干个铁芯拼块，所述每个定子铁芯a的铁芯拼块和所述每个定子铁芯b的铁芯拼块上均设有若干个油孔，所述每个定子铁芯a、每个定子铁芯b和定子铁芯c的铁芯拼块数量相等，所述每个铁芯拼块上均设有2个焊槽，所述定子铁芯a的铁芯拼块上的2个焊槽的位置不对称。定子铁芯a的铁芯拼块上2个焊槽左右位置不对称即铁芯拼块上2个焊槽靠近边缘的距离不相同。一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，将定子铁芯分为多个共三类定子铁芯，其中定子铁芯c为与这个定子铁芯中部，定子铁芯a和定子铁芯b成对排列并位于定子铁芯c的两侧，冷却用的油会从铁芯c的环形槽里注入，之后油会从定子铁芯c的两侧往定子铁芯a、b流去，所以定子铁芯a和定子铁芯b上设有油孔，定子铁芯c没有油孔，每个定子铁芯a均与一个相对应的定子铁芯b错位旋转贴合，可以尽量减少每块铁芯因硅钢片厚度不一致引起的厚度差和保证整个定子铁芯的垂直度和平面度，因为每一片硅钢片不同位置的厚度均存在微小的误差，当多个硅钢片冲压在一起形成定子铁芯时误差就会放大，影响电机的运转效率，定子铁芯a与定子铁芯b错位旋转贴合焊接能够减小这种误差，每块定子铁芯均由若干个铁芯拼块拼合而成，这样每个铁芯拼块为最小的铁芯单位，所需的硅钢片的体积也在减小，使硅钢片能够使用更薄的厚度而不会变形，使定子铁芯可以使用0.2mm厚度的硅钢片，减小了硅钢片的厚度，使其材料利用率能达到65%，能够大幅提高铁芯的材料利用率，进而提升电机的运行效率。
作为优选，所述定子铁芯a与所述定子铁芯b数量相同，所述定子铁芯a与所述定子铁芯b成对分布在所述定子铁芯c的两侧。定子铁芯a与定子铁芯b数量相同且成对分布在定子铁芯c的两侧，即当定子铁芯a与定子铁芯b是一对时，定子铁芯c位于定子铁芯a与定子铁芯b中间，当定子铁芯a与定子铁芯b对数超过1时，定子铁芯a与定子铁芯b的对数是偶数，这样每对定子铁芯a、b就可以均匀分布在定子铁芯c的两侧，便于冷却用的油从定子铁芯c的两侧流向每对定子铁芯a、b。
作为优选，所述每个定子铁芯a与相对应的定子铁芯b错位旋转的角度为30度或33.33度。经实际检验，若以卡扣所在方向为顺时针方向，则定子铁芯b相对于定子铁芯a顺时针旋转30度或33.33度刚好能够保证定子铁芯b上的油孔与定子铁芯a上的油孔重合，根据电机每极每相的槽数分为两种情况，使旋转后不会堵上两个定子铁芯的油孔，确保冷却油顺利通过。
作为优选，所述定子铁芯的块数最大为9，所述定子铁芯的块数最小为3。定子铁芯的总块数最大为9，即定子铁芯a与定子铁芯b组成的对数最大为4，在定子铁芯c的左右两侧各有两对，定子铁芯的块数最小为3，即定子铁芯c位于定子铁芯a与定子铁芯b之间，组成块数最少的定子铁芯。
作为优选，所述每个铁芯拼块上均设有用于与其他铁芯拼块拼接的卡扣和卡槽，所述每个铁芯拼块的一侧设有卡扣，所述每个铁芯拼块的另一侧设有卡槽。每个铁芯拼块上均设有用于与其他铁芯拼块拼接的卡扣和卡槽，且每个铁芯拼块都是一侧设有卡扣另一侧设有卡槽，这样可以使每个铁芯拼块的形状一致，同样的几块铁芯拼块就可以拼接成一个定子铁芯，便于硅钢片的生产。
作为优选，所述铁芯拼块数量最大为12，所述铁芯拼块数量最小为3。每个定子铁芯a、每个定子铁芯b和定子铁芯c的铁芯拼块数量相等便于组合焊接时的定位以及油孔位置的设置，铁芯拼块数量最大为12，超过这个数量会导致拼接处过多增加脱扣的风险，铁芯拼块数量最小为3，铁芯拼块数量再小就会增加单位硅钢片的体积，使叠压时硅钢片变形的几率增加。
作为优选，所述铁芯拼块数为6，所述每个定子铁芯a和每个定子铁芯b的外圆侧均设有第一焊槽和第二焊槽，所述每个定子铁芯a的外圆侧均设有位于所述第一焊槽与所述卡槽侧之间的第一弧形部a、位于所述两个焊槽之间的第二弧形部a和位于所述第二焊槽与所述卡扣侧之间的第三弧形部a，所述每个定子铁芯b的外圆侧均设有位于所述第一焊槽与所述卡槽侧之间的第一弧形部b、位于所述两个焊槽之间的第二弧形部b和位于所述第二焊槽与所述卡扣侧之间的第三弧形部b，所述第二弧形部a大于所述第一弧形部a和所述第三弧形部a，所述第二弧形部b大于所述第一弧形部b和所述第三弧形部b，所述第一弧形部b和所述第三弧形部b弧度相等，所述第一弧形部a的弧度小于所述第一弧形部b的弧度，所述第二弧形部a的弧度大于所述第二弧形部b的弧度，所述第三弧形部a的弧度与所述第三弧形部b的弧度相等。经实际检验，当电机每极每相槽数是奇数时，为了保证定子铁芯a、b旋转后12道焊槽能重合，定子铁芯a和定子铁芯b的焊槽位置不一样，铁芯拼块数为6时，为了方便描述，忽略焊槽所占空间，第一弧形部b、第二弧形部b和第三弧形部b的弧度分别是16.66°、26.67°和16.66°，第一弧形部a、第二弧形部a和第三弧形部a的弧度分别是10°、33.34°和16.66°时，定子铁芯b相对于定子铁芯a旋转33.33°刚好使定子铁芯a与定子铁芯b的圆周上所有油孔以及12道焊槽能够全部对齐。当电机每极每相槽数是偶数时，定子铁芯a和定子铁芯b形状是一样的，定子铁芯a和定子铁芯b的第二弧形部均是30°，第一弧形部和第三弧形部均是15°，旋转30度即可把定子铁芯a、b圆周上所有油孔以及整个圆周的12道焊槽重合。
作为优选，所述每个铁芯拼块外圆侧的两端均设有倒角。在铁芯拼块外圆侧的两端均设有倒角可以防止在拼接铁芯拼块时铁芯拼块的边缘尖角相互碰撞导致损伤。
本发明的实质性效果是：油冷电机的定子铁芯由两种不同的定子铁芯错位旋转组合焊接而成，可以尽量减少每块铁芯因硅钢片厚度不一致引起的厚度差和保证整个定子铁芯的垂直度和平面度，每个定子铁芯使用铁芯拼块拼接而成，不但提高了定子铁芯的材料利用率，且减少了单位硅钢片的体积，使定子铁芯可以使用0.2mm厚度的超薄硅钢片，进一步降低定子铁芯的铁耗，提高电机效率。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图。
图2为本实施例中定子铁芯a铁芯拼块的结构示意图。
图3为本实施例中定子铁芯b铁芯拼块的结构示意图。
图4为本实施例中定子铁芯c铁芯拼块的结构示意图。
图5为本实施例中定子铁芯a的结构示意图。
其中：1、定子铁芯a，2、定子铁芯b，3、定子铁芯c，4、焊槽，5、油孔，6、卡扣，7、卡槽，8、第一弧形部a，9、第二弧形部a，10、第三弧形部a，11、第一弧形部b，12、第二弧形部b，13、第三弧形部b。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，如图1所示，包括定子铁芯、永磁转子和转轴，转轴上依次套设有永磁转子和定子铁芯，定子铁芯包括若干个定子铁芯a1、若干个定子铁芯b2和定子铁芯c3, 定子铁芯a1与定子铁芯b2数量相同，定子铁芯a1与定子铁芯b2成对分布在定子铁芯c3的两侧。定子铁芯a1与定子铁芯b2数量相同且成对分布在定子铁芯c3的两侧，即当定子铁芯a1与定子铁芯b2是一对时，定子铁芯c3位于定子铁芯a1与定子铁芯b2中间，当定子铁芯a1与定子铁芯b2对数超过1时，定子铁芯a1与定子铁芯b2的对数是偶数，这样每对定子铁芯a、b就可以均匀分布在定子铁芯c3的两侧，便于冷却用的油从定子铁芯c3的两侧流向每对定子铁芯a、b。每个定子铁芯a1均与一个相对应的定子铁芯b2错位旋转贴合，定子铁芯a1与定子铁芯b2上均设有焊槽4；这里的错位旋转贴合是指因为定子铁芯a和定子铁芯b的铁芯拼块并不是铁芯拼块与铁芯拼块之间的对应贴合，而是旋转后让定子铁芯a和定子铁芯b的铁芯拼块上的焊槽位置一致，所以说是错位旋转贴合，每个定子铁芯a1和每个定子铁芯b2上均设有若干个油孔5，每个定子铁芯a1与相对应的定子铁芯b2错位旋转的角度为30度或33.33度。经实际检验，若以卡扣6所在方向为顺时针方向，则定子铁芯b2相对于定子铁芯a1顺时针旋转30度或33.33度刚好能够保证定子铁芯b2上的油孔5与定子铁芯a1上的油孔5重合，具体情况后续会进一步说明，使旋转后不会堵上两个定子铁芯的油孔5，确保冷却油顺利通过。定子铁芯的块数最大为9，定子铁芯的块数最小为3。定子铁芯的总块数最大为9，即定子铁芯a1与定子铁芯b2组成的对数最大为4，在定子铁芯c3的左右两侧各有两对，定子铁芯的块数最小为3，即定子铁芯c3位于定子铁芯a1与定子铁芯b2之间，组成块数最少的定子铁芯。
每个定子铁芯a1、每个定子铁芯b2和定子铁芯c3均包括若干个铁芯拼块，如图2、图3、图4所示，每个铁芯拼块上均设有用于与其他铁芯拼块拼接的卡扣6和卡槽7，每个铁芯拼块的一侧设有卡扣6，每个铁芯拼块的另一侧设有卡槽7。每个铁芯拼块上均设有用于与其他铁芯拼块拼接的卡扣6和卡槽7，且每个铁芯拼块都是一侧设有卡扣6另一侧设有卡槽7，这样可以使每个铁芯拼块的形状一致，同样的几块铁芯拼块就可以拼接成一个定子铁芯，便于硅钢片的生产。每个定子铁芯a1、每个定子铁芯b2和定子铁芯c3的铁芯拼块数量相等，铁芯拼块数量最大为12，铁芯拼块数量最小为3。每个定子铁芯a1、每个定子铁芯b2和定子铁芯c3的铁芯拼块数量相等便于组合焊接时的定位以及油孔5位置的设置，铁芯拼块数量最大为12，超过这个数量会导致拼接处过多增加脱扣的风险，铁芯拼块数量最小为3，铁芯拼块数量再小就会增加单位硅钢片的体积，使叠压时硅钢片变形的几率增加。每个铁芯拼块外圆侧的两端均设有倒角。在铁芯拼块外圆侧的两端均设有倒角可以防止在拼接铁芯拼块时铁芯拼块的边缘尖角相互碰撞导致损伤。
本实施例铁芯拼块数为6，每个定子铁芯a1和每个定子铁芯b2的外圆侧均设有第一焊槽4和第二焊槽4，如图5所示，每个定子铁芯a1的外圆侧均设有位于第一焊槽4与卡槽7侧之间的第一弧形部a8、位于两个焊槽4之间的第二弧形部a9和位于第二焊槽4与卡扣6侧之间的第三弧形部a10，每个定子铁芯b2的外圆侧均设有位于第一焊槽4与卡槽7侧之间的第一弧形部b11、位于两个焊槽4之间的第二弧形部b12和位于第二焊槽4与卡扣6侧之间的第三弧形部b13，第二弧形部a9大于第一弧形部a8和第三弧形部a10，第二弧形部b12大于第一弧形部b11和第三弧形部b13，第一弧形部b11和第三弧形部b13弧度相等，第一弧形部a8的弧度小于第一弧形部b11的弧度，第二弧形部a9的弧度大于第二弧形部b12的弧度，第三弧形部a10的弧度与第三弧形部b13的弧度相等。
经实际检验，当电机每极每相槽数是奇数时，为了保证定子铁芯a、b旋转后12道焊槽4能重合，定子铁芯a1和定子铁芯b2的焊槽4位置不一样，铁芯拼块数为6时，为了方便描述，忽略焊槽所占空间，第一弧形部b11、第二弧形部b12和第三弧形部b13的弧度分别是16.66°、26.67°和16.66°，第一弧形部a8、第二弧形部a9和第三弧形部a10的弧度分别是10°、33.34°和16.66°时，定子铁芯b2相对于定子铁芯a1旋转33.33°刚好使定子铁芯a1与定子铁芯b2的圆周上所有油孔5以及12道焊槽4能够全部对齐。当电机每极每相槽数是偶数时，定子铁芯a1和定子铁芯b2形状是一样的，定子铁芯a1和定子铁芯b2的第二弧形部均是30°，第一弧形部和第三弧形部均是15°，旋转30度即可把定子铁芯a、b圆周上所有油孔5以及整个圆周的12道焊槽4重合。
本实施例为一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，将定子铁芯分为多个共三类定子铁芯，其中定子铁芯c3为与这个定子铁芯中部，定子铁芯a1和定子铁芯b2成对排列并位于定子铁芯c3的两侧，冷却用的油会从铁芯c的环形槽里注入，之后油会从定子铁芯c3的两侧往定子铁芯a、b流去，所以定子铁芯a1和定子铁芯b2上设有油孔5，定子铁芯c3没有油孔5，每个定子铁芯a1均与一个相对应的定子铁芯b2错位旋转贴合，可以尽量减少每块铁芯因硅钢片厚度不一致引起的厚度差和保证整个定子铁芯的垂直度和平面度，因为每一片硅钢片不同位置的厚度均存在微小的误差，当多个硅钢片冲压在一起形成定子铁芯时误差就会放大，影响电机的运转效率，定子铁芯a1与定子铁芯b2错位旋转贴合焊接能够减小这种误差，每块定子铁芯均由若干个铁芯拼块拼合而成，这样每个铁芯拼块为最小的铁芯单位，所需的硅钢片的体积也在减小，使硅钢片能够使用更薄的厚度而不会变形，使定子铁芯可以使用0.2mm厚度的硅钢片，减小了硅钢片的厚度，使其材料利用率能达到65%，能够大幅提高铁芯的材料利用率，进而提升电机的运行效率。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，定子铁芯包括若干个定子铁芯a（1）、若干个定子铁芯b（2）和定子铁芯c（3）,所述每个定子铁芯a（1）均与一个相对应的定子铁芯b（2）错位旋转贴合，所述每个定子铁芯a（1）、所述每个定子铁芯b（2）和所述定子铁芯c（3）均包括若干个铁芯拼块，所述每个定子铁芯a（1）的铁芯拼块和所述每个定子铁芯b（2）的铁芯拼块上均设有若干个油孔（5），所述每个定子铁芯a（1）、每个定子铁芯b（2）和定子铁芯c（3）的铁芯拼块数量相等，所述每个铁芯拼块上均设有2个焊槽（4），所述定子铁芯a（1）的铁芯拼块上的2个焊槽（4）的位置不对称。
2.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯a（1）与所述定子铁芯b（2）数量相同，所述定子铁芯a（1）与所述定子铁芯b（2）成对分布在所述定子铁芯c（3）的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述每个定子铁芯a（1）与相对应的定子铁芯b（2）错位旋转的角度为30度或33.33度。
4.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯的块数最大为9，所述定子铁芯的块数最小为3。
5.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述每个铁芯拼块上均设有用于与其他铁芯拼块拼接的卡扣（6）和卡槽（7），所述每个铁芯拼块的一侧设有卡扣（6），所述每个铁芯拼块的另一侧设有卡槽（7）。
6.根据权利要求5所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述铁芯拼块数量最大为12，所述铁芯拼块数量最小为3。
7.根据权利要求5所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述铁芯拼块数为6，所述每个定子铁芯a（1）和每个定子铁芯b（2）的外圆侧均设有第一焊槽（4）和第二焊槽（4），所述每个定子铁芯a（1）的外圆侧均设有位于所述第一焊槽（4）与所述卡槽（7）侧之间的第一弧形部a（8）、位于所述两个焊槽（4）之间的第二弧形部a（9）和位于所述第二焊槽（4）与所述卡扣（6）侧之间的第三弧形部a（10），所述每个定子铁芯b（2）的外圆侧均设有位于所述第一焊槽（4）与所述卡槽（7）侧之间的第一弧形部b（11）、位于所述两个焊槽（4）之间的第二弧形部b（12）和位于所述第二焊槽（4）与所述卡扣（6）侧之间的第三弧形部b（13），所述第二弧形部a（9）大于所述第一弧形部a（8）和所述第三弧形部a（10），所述第二弧形部b（12）大于所述第一弧形部b（11）和所述第三弧形部b（13），所述第一弧形部b（11）和所述第三弧形部b（13）弧度相等，所述第一弧形部a（8）的弧度小于所述第一弧形部b（11）的弧度，所述第二弧形部a（9）的弧度大于所述第二弧形部b（12）的弧度，所述第三弧形部a（10）的弧度与所述第三弧形部b（13）的弧度相等。
8.根据权利要求1或5所述的一种新型电动汽车油冷电机用的定子铁芯，其特征在于，所述每个铁芯拼块外圆侧的两端均设有倒角。
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