CN113206563A

CN113206563A - 一种油冷电驱动力转子结构

Info

Publication number: CN113206563A
Application number: CN202110431411.6A
Authority: CN
Inventors: 骆忠贤; 陈晓宇; 姚伟科; 汤卫平; 吴元强
Original assignee: Zhejiang Leapmotor Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Leapmotor Technology Co Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2021-08-03

Abstract

本发明公开了一种油冷电驱动力转子结构，包括电机轴以及安装在该电机轴上的转子铁芯组件，所述电机轴包括主轴体和内插管，所述主轴体设有空腔以及与空腔连通的主油孔，所述内插管插装在空腔中，所述内插管侧面设有主出油口，主出油口将所述内穿管的内腔与主轴体的空腔连通，所述内插管一端密封，另一端开口，所述转子铁芯组件设有油道，油道一端与所述主轴体的主油孔连通，另一端连通至所述转子铁芯组件外周的气隙，主油孔的孔径大于主出油口的孔径。本方案中极大提升了电机冷却散热效果，功率密度有立竿见影的提升；同时油液通过内插管的结构避免主轴体积油，油液冷却完转子后对定子进一步冷却，减少电驱动总成的耗油量，避免高温退磁风险。

Description

一种油冷电驱动力转子结构

技术领域

本发明涉及电动机领域，尤其是涉及一种油冷电驱动力转子结构。

背景技术

电驱动力总成作为新能源汽车的核心技术，日趋集成化、高功率密度方向发展。(1)由于受到机械强度、损耗等限制，现有技术中的功率极限难以提升；(2)由于定子、转子浸泡在油液中，现有技术的耗油量大；(3)存在转子高温退磁风险，例如，一种在中国专利文献上公开的“一种可以隔离电机定子、转子所在空间的油冷电机”，其公告号CN109194037A，在电机定子1与转子3之间的气隙6设置隔离套筒组件5，隔离套筒501为一面设有肋504的圆筒状结构，隔离套筒肋504插入电机相邻定子齿102间的定子槽口104，隔离套筒501不设肋504的一侧与转子3间留有气隙6，隔离套筒501两端连接隔离套筒端部支撑502，隔离套筒端部支撑502分别两端止抵于电机端盖402。本发明可以有效隔离电机定、转子，使得定子槽103内空间可以直接通入冷却油对绕组2和定子齿102实现直接油冷，从而实现电机定子1与绕组2的直接油冷，提高电机的功率密度、转矩密度和可靠性。该方案中耗油量大、存在高温退磁风险，功率密度受限。

发明内容

本发明是为了克服现有技术上述的问题，提供一种油冷电驱动力转子结构。该结构可提升电机的功率密度，减少电驱动总成的加油量，同时避免高温退磁风险。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油冷电驱动力转子结构，包括电机轴以及安装在该电机轴上的转子铁芯组件，所述电机轴包括主轴体和内插管，所述主轴体设有空腔以及与空腔连通的主油孔，所述内插管插装在空腔中，所述内插管侧面设有主出油口，主出油口将所述内穿管的内腔与主轴体的空腔连通，所述内插管一端密封，另一端开口，所述转子铁芯组件设有油道，油道一端与所述主轴体的主油孔连通，另一端连通至所述转子铁芯组件外周的气隙，主油孔的孔径大于主出油口的孔径。本方案中电机轴的内插管开口一端与油泵连接，油液经油泵升压进入内插管，再从内插管的主出油口喷出形成油雾进入主轴体与内插管之间的空腔中，由于电机轴的离心力作用，油雾依附在空腔内壁对主轴体进行冷却，同时油液从主轴体的主油孔进入转子铁芯组件的油道对转子铁芯组件内部直接冷却，带走热量后从转子铁芯组件外周甩出，甩出的油液对电机定子进行冷却，本方案中油液经过电机轴进入转子铁芯组件内部，具有高效转子冷却能力，极大提升了电机冷却散热效果，功率密度有立竿见影的提升；同时油液通过内插管的结构避免主轴体积油，油液冷却完转子后对定子进一步冷却，减少电驱动总成的耗油量；电机轴加转子铁芯组件直接冷却，冷却效果好，降低转子温度梯度，避免高温退磁风险。此外，可通过调整电机轴内插管主出油口的位置及大小，即可实现对转子内部流量的分配调整，可调整性强。

作为优选，所述主轴体靠近其两端还设有第一油孔和第二油孔，所述内插管在其对应第一油孔和第二油孔处分别设有第一出油口和第二出油口。第一油孔与第二油孔靠近电机轴承，内插管中的油液分流至电机轴承，可对其进行润滑和冷却。

作为优选，第一出油口和第二出油口的孔径分别小于第一油孔和第二油孔的孔径。具有出油比进油多的效果，避免空腔中积油。

作为优选，主油孔包括若干个第一主油孔和若干个第二主油孔，若干个第一主油孔靠近所述转子铁芯组件一端布置，若干个第一主油孔沿所述主轴体的周向间隔布置，若干个第二主油孔靠近所述转子铁芯组件另一端布置，若干个第二主油孔沿所述主轴体的周向间隔布置，若干个第一主油孔和若干个第二主油孔沿所述主轴体的周向错位，油道包括数量分别与第一主油孔、第二主油孔对应的第一油道和第二油道，第一油道分别与第一主油孔一一连通，第二油道分别与第二主油孔一一连通。本优选中第一油道、第二油道油液流向相反，第一油道、第二油道可对称交叉布置，可带走更多热量，冷却均匀，效率高。

作为优选，第一油道包括依次连通的第一进油油道、第一冷却油道和第一出油油道，第二油道包括依次连接的第二进油油道、第二冷却油道和第二出油油道，所述转子铁芯组件包括转子铁芯、第一端板和第二端板，第一端板、第二端板均呈圆盘形，两者中部均设有用于套装在所述主轴体上的轴孔，第一冷却油道、第二冷却油道分别沿所述主轴体轴向贯穿转子铁芯的两端面，第一进油油道和第二出油油道分别设置在第一端板中，第二进油油道和第一出油油道分别设置在第二端板中，第一进油油道、第二进油油道一端分别与轴孔连通，另一端分别连通至第一端板、第二端板的一端面，第一出油油道、第二出油油道一端分别与所述端面连通，另一端分别连通第二端板、第一端板的外周，第一端板、第二端板分别套装在所述主轴体上并与其限位连接，转子铁芯设置在第一端板、第二端板之间。转子铁芯上的第一冷却油道、第一端板的第一进油油道以及第二端板的第一出油油道通过三者组装一体，形成第一油道，同理形成第二油道，该方式方便油道的加工，第一端板与第二端板结构一致提升通用性。

作为优选，第一进油油道、第二进油油道分别沿第一端板、第二端板的径向设置，第一出油油道、第二出油油道与第二端板、第一端板外周连通的出口设置在远离所述端面一侧。第一进油油道、第二进油油道沿径向设置方便油液中空腔进入转子铁芯组件油道，第一出油油道、第二出油油道与端面有一定角度，方便甩出油液，不积留在第一、二冷却油道中。

作为优选，所述内插管采用铝型管材。电机轴整体重量大幅减轻，达到降本减重，提质增效的效果。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)冷却油液直接进入电机转子铁芯内部，直接冷却，接触面积大，多路油液对称交叉冷却，冷却效果好；(2)油液使用率高、消耗量少；(3)避免高温退磁风险；(4)提升电机功率密度极限；(5)电机转子铁芯组件增加了油路的同时，减轻了转子组件的重量，重量更轻，成本更低；(6)电机轴采用轻型管材、内设空腔，达到了降本减重，提质增效的作用；(7)冷却转子铁芯组件的同时，还能够同时对两端的轴承进行冷却和润滑；(8)可通过调整电机轴内插管上两端第一出油口、第二出油口及主出油口的位置及大小，即可实现对转子内部流量的分配调整，可调整性强。

附图说明

图1是本发明的一种爆炸图。

图2是本发明的油液流动路径示意图。

图3是本发明的电机轴结构示意图。

图4是本发明的图3中B处局部放大图。

图5是本发明的图3中A处局部放大图。

图6是本发明的第一端板一侧结构示意图。

图7是本发明的第一端板另一侧结构示意图。

图8是本发明的转子铁芯结构示意图。

图9是本发明的油道整体结构示意图。

图中：10、铁芯压环 20-1、第一端板 20-2、第二端板 21、第一进油油道 22、第二出油油道 23、定位孔 24、扁方 30、转子铁芯 31、第一冷却油道 32、铁芯定位孔 40、电机轴 41、主轴体 42、内插管 43、轴头 44、闷塞 45、挡肩 46、主油孔 47、主出油口 48、第一油孔 49、第二油孔 50、电机轴承 60、轴承挡圈 a1、第一轴承润滑油道 a2、第二轴承润滑油道 b1至b3、第二油道 c1至c3、第一油道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。需要说明的是，上述描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：

如图1所示的实施例中，一种油冷电驱动力转子结构，包括电机轴40以及安装在该电机轴上的转子铁芯组件，电机轴包括主轴体41、内插管42、轴头43和闷塞44，如图3至图5所示，主轴体采用成型钢管原材，经旋锻加工而成，轴头锻造成毛坯加工成型，主轴体设有空腔、与空腔连通的主油孔46、第一油孔48以及第二油孔49，主轴体和轴头采用圆止口过盈配合方式，进行压装，然后采用压铆工艺将端部铆紧，防止轴头脱出；内插管采用铝型管材，内插管压装在空腔中，内插管侧面设有主出油口47、第一出油口和第二出油口，第一出油口和第二出油口分别与第一油孔和第二油孔对齐，并且第一出油口和第二出油口的孔径分别小于第一油孔和第二油孔的孔径，闷塞压装在内插管内插管一端，用于密封，内插管另一端与油泵连接，主出油口将内穿管的内腔与主轴体的空腔连通；主油孔的孔径大于主出油口的孔径。

主轴体外侧设有挡肩45，两端压装有电机轴承50，轴承挡圈60装配在电机轴上的卡环槽内，电机轴承通过电机轴上的挡肩和轴承挡圈实现轴向固定，内插管中的油液通过第一出油口、第二出油口从第一油孔、第二油孔喷出，润滑并冷却电机轴承；转子铁芯组件包括转子铁芯30、第一端板20-1和第二端板20-2，如图6、图7所示，第一端板、第二端板均呈圆盘形，两者中部均设有用于套装在主轴体上的轴孔，且均设有扁方24、定位孔23，扁方用于与挡肩限位配合，确定第一端板、第二端板在电机轴上的轴向和圆周方向位置，转子铁芯由第一端板、第二端板贴合并通过铁芯压环10压装在电机轴上，定位孔23用于确定两者与贴合时的位置关系；转子铁芯设有铁芯定位孔32，用于多个铁芯互相贴合时定位；本实施例中，主油孔包括3个第一主油孔和3个第二主油孔，3个第一主油孔靠近转子铁芯组件左端布置，3个第一主油孔沿主轴体的周向等间隔布置，3个第二主油孔靠近转子铁芯组件右端布置，3个第二主油孔沿主轴体的周向等间隔布置，3个第一主油孔和3个第二主油孔沿主轴体的周向错位；如图2和图9所示，转子铁芯组件对应设有3道第一油道，分别为：第一油道c1、第一油道c2和第一油道c3，3道第二油道，分别为：第二油道b1、第二油道b2和第二油道b3，每道第一油道包括依次连通的第一进油油道21、第一冷却油道31和第一出油油道，第二油道包括依次连接的第二进油油道、第二冷却油道和第二出油油道22，如图8所示，第一冷却油道、第二冷却油道分别沿主轴体轴向贯穿转子铁芯的两端面，第一进油油道和第二出油油道分别设置在第一端板中，第二进油油道和第一出油油道分别设置在第二端板中，第一进油油道、第二进油油道一端分别与轴孔连通，另一端分别连通至第一端板、第二端板的一端面，第一出油油道、第二出油油道一端分别与端面连通，另一端分别连通第二端板、第一端板的外周。转子铁芯上的第一冷却油道、第一端板的第一进油油道以及第二端板的第一出油油道通过三者组装一体，形成第一油道，同理形成第二油道，该方式方便油道的加工，第一端板与第二端板结构一致提升通用性。第一油道分别与第一主油孔一一连通，第二油道分别与第二主油孔一一连通，第一油道、第二油道油液流向相反，第一油道、第二油道可对称交叉布置，可带走更多热量，冷却均匀，效率高。作为优选，第一进油油道、第二进油油道分别沿第一端板、第二端板的径向设置，第一出油油道、第二出油油道与第二端板、第一端板外周连通的出口设置在远离所述端面一侧。第一进油油道、第二进油油道沿径向设置方便油液中空腔进入转子铁芯组件油道，第一出油油道、第二出油油道与端面有一定角度，方便甩出油液，不积留在第一、二冷却油道中。

如图2和图9所示，本方案中电机轴的内插管开口一端与油泵(未画出)连接，油液经油泵升压进入内插管，内插管对油液进行分流，其中一路从第一轴承润滑油道a1润滑第一轴承，另一路从第二轴承润滑油道a2润滑第二轴承，中间一路从主出油口喷出形成油雾进入主轴体与内插管之间的空腔中，由于电机轴的离心力作用，油雾依附在空腔内壁对主轴体进行冷却，同时油液从主轴体的3个第一主油孔和3个第二主油孔进入转子铁芯组件对应的第一油道c1、第一油道c2、第一油道c3、第二油道b1、第二油道b2和第二油道b3，对转子铁芯组件内部直接冷却，带走热量后从转子铁芯组件外周甩出，甩出的油液对电机定子进行冷却，本方案中油液经过电机轴进入转子铁芯组件内部，具有高效转子冷却能力，极大提升了电机冷却散热效果，功率密度有立竿见影的提升；同时油液通过内插管的结构避免主轴体积油，油液冷却完转子后对定子进一步冷却，减少电驱动总成的耗油量；电机轴加转子铁芯组件直接冷却，冷却效果好，降低转子温度梯度，避免高温退磁风险。此外，可通过调整电机轴内插管主出油口的位置及大小，即可实现对转子内部流量的分配调整，可调整性强。

本发明具冷却油液直接进入电机转子铁芯内部，直接冷却，接触面积大，多路油液对称交叉冷却，冷却效果好；油液使用率高、消耗量少；避免高温退磁风险；提升电机功率密度极限；电机转子铁芯组件增加了油路的同时，减轻了转子组件的重量，重量更轻，成本更低；电机轴采用轻型管材、内设空腔，达到了降本减重，提质增效的作用；冷却转子铁芯组件的同时，还能够同时对两端的轴承进行冷却和润滑；可通过调整电机轴内插管上两端第一出油口、第二出油口及主出油口的位置及大小，即可实现对转子内部流量的分配调整，可调整性强。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种油冷电驱动力转子结构，包括电机轴以及安装在该电机轴上的转子铁芯组件，其特征是，所述电机轴包括主轴体和内插管，所述主轴体设有空腔以及与空腔连通的主油孔，所述内插管插装在空腔中，所述内插管侧面设有主出油口，主出油口将所述内穿管的内腔与主轴体的空腔连通，所述内插管一端密封，另一端开口，所述转子铁芯组件设有油道，油道一端与所述主轴体的主油孔连通，另一端连通至所述转子铁芯组件外周的气隙，主油孔的孔径大于主出油口的孔径。

2.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，所述主轴体靠近其两端还设有第一油孔和第二油孔，所述内插管在其对应第一油孔和第二油孔处分别设有第一出油口和第二出油口。

3.根据权利要求2所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，第一出油口和第二出油口的孔径分别小于第一油孔和第二油孔的孔径。

4.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，主油孔包括若干个第一主油孔和若干个第二主油孔，若干个第一主油孔靠近所述转子铁芯组件一端布置，若干个第一主油孔沿所述主轴体的周向间隔布置，若干个第二主油孔靠近所述转子铁芯组件另一端布置，若干个第二主油孔沿所述主轴体的周向间隔布置，若干个第一主油孔和若干个第二主油孔沿所述主轴体的周向错位，油道包括数量分别与第一主油孔、第二主油孔对应的第一油道和第二油道，第一油道分别与第一主油孔一一连通，第二油道分别与第二主油孔一一连通。

5.根据权利要求4所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，第一油道包括依次连通的第一进油油道、第一冷却油道和第一出油油道，第二油道包括依次连接的第二进油油道、第二冷却油道和第二出油油道，所述转子铁芯组件包括转子铁芯、第一端板和第二端板，第一端板、第二端板均呈圆盘形，两者中部均设有用于套装在所述主轴体上的轴孔，第一冷却油道、第二冷却油道分别沿所述主轴体轴向贯穿转子铁芯的两端面，第一进油油道和第二出油油道分别设置在第一端板中，第二进油油道和第一出油油道分别设置在第二端板中，第一进油油道、第二进油油道一端分别与轴孔连通，另一端分别连通至第一端板、第二端板的一端面，第一出油油道、第二出油油道一端分别与所述端面连通，另一端分别连通第二端板、第一端板的外周，第一端板、第二端板分别套装在所述主轴体上并与其限位连接，转子铁芯设置在第一端板、第二端板之间。

6.根据权利要求5所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，第一进油油道、第二进油油道分别沿第一端板、第二端板的径向设置，第一出油油道、第二出油油道与第二端板、第一端板外周连通的出口设置在远离所述端面一侧。

7.根据权利要求1所述的一种油冷电驱动力转子结构，其特征是，所述内插管采用铝型管材。