CN113381532A - 电机冷却结构及设有该电机冷却结构的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电机冷却结构及设有该电机冷却结构的电机，所述电机包括圆筒状的定子、和设于所述定子中心的转子，所述定子和所述转子之间存在气隙，所述转子以中心轴为转轴旋转；所述定子上设有若干个径向的导油孔，所述导油孔一端与所述气隙连通；所述定子还连设有至少一个轴向的导油槽，所述导油槽与若干个所述导油孔连通，并与外接油管连通；外接油管内的冷却油流经所述导油槽、以流经所述定子，又经所述导油孔流进气隙、与所述转子的表面接触，并随着所述转子的旋转周向分布于所述转子的表面，实现了对定子和转子的冷却。

Description

电机冷却结构及设有该电机冷却结构的电机
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，尤其涉及一种电机冷却结构及设有该电机冷却结构的电机。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，主要通过导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。
当前，电机在实际运行过程中，当处于低速大扭矩时，电机的定子及转子会发出大量的热，电机的散热方式多为在电机机売内部开设螺旋水流道，通过水在机売内的循环流动，进而实现电机的冷却的效果，这种冷却方式存在电机定子绕组(线圈)、转子无法得到直接冷却，电机的主要发热源得不到有效的冷却，因此电机热负荷受限，进而导致电机体积受限。
现有技术中为了提升电机冷却效率，已出现了采用油冷式冷却的方式，由于冷却油不具导电性，因此其可直接与电机各发热源接触，电机各发热源得到有效冷却，在相同性能要求下，油冷电机相比传统的水冷电机，热负荷得到提高，电机体积可以减小，功率密度进而提高，冷却油可同时润滑冷却电机轴承，进而电机寿命也得到提高，但油路结构复杂、加工工艺繁琐，油路结构多采用螺钉紧固、焊接等加工工艺，各零部件结构复杂、加工成本高等问题。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种可以同时对定子和转子实现冷却的电机冷却结构及设有该电机冷却结构的电机。
本发明公开了一种电机冷却结构，所述电机包括圆筒状的定子、和设于所述定子中心的转子，所述定子和所述转子之间存在气隙，所述转子以中心轴为转轴旋转；所述定子上设有若干个径向的导油孔，所述导油孔一端与所述气隙连通；所述定子还连设有至少一个轴向的导油槽，所述导油槽与若干个所述导油孔连通，并与外接油管连通；外接油管内的冷却油流经所述导油槽、以流经所述定子，又经所述导油孔流进气隙、与所述转子的表面接触，并随着所述转子的旋转周向分布于所述转子的表面。
优选的，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯的内表面周向设有若干个齿，所述导油孔设于两个所述齿之间。
优选的，同一轴向上的若干个所述导油孔均匀设置。
优选的，所述导油槽设于所述定子外表面，且所述导油槽至少一端设于所述定子的端部；所述外接油管与所述导油槽设于定子端部的一端连接；所述外接油管内的冷却油从所述定子的端部流进所述导油槽、沿所述定子外表面轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
优选的，所述导油槽设于定子的内部，且所述导油槽至少一端设于所述定子的端部；所述外接油管与所述导油槽设于定子端部的一端连接；所述外接油管内的冷却油从所述定子的端部流进所述导油槽、沿所述定子内部轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
优选的，所述导油孔一端与所述气隙连通，另一端设于所述定子的外表面。
优选的，所述导油孔一端与所述气隙连通，另一端与所述导油槽连通。
优选的，还包括壳体，所述壳体包覆设置在所述定子的外表面，所述壳体的内表面与所述定子的外表面无隙设置；所述导油槽设于所述壳体的内表面，且所述导油槽至少一端设于所述壳体的端部，所述外接油管与所述导油槽设于所述壳体端部的一端连接；所述外接油管内的冷却油从所述壳体的端部流进所述导油槽、沿所述定子外表面轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
优选的，所述导油槽轴向贯穿所述定子，所述导油槽的两端都与所述外接油管连接。
本发明公开了一种电机，包括上述的电机冷却结构。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.首先通过在定子表面设置轴向的所述导油槽，实现对定子的油冷，又通过设置与所述导油槽连通发热导油孔，将油通入定子和转子之间的气隙，实现对转子的油冷，由此同时实现了对定子和转子的冷却；
2.提供了将所述导油槽设置在定子表面、定子内部、壳体内表面的三种不同的导油槽的设置方式，灵活适合不宜改变定子结构和不宜改变壳体结构的各种场合。
附图说明
图1为本发明提供的第一实施例的立体图；
图2为本发明提供的第一实施例的轴向视图；
图3为本发明提供的第一实施例的径向视图；
图4为本发明提供的第一实施例的轴向视图的A截面的剖视图；
图5为本发明提供的第二实施例的立体图；
图6为本发明提供的第二实施例的轴向视图；
图7为本发明提供的第二实施例的径向视图；
图8为本发明提供的第二实施例的轴向视图的A截面的剖视图；
图9为本发明提供的第三实施例的立体图；
图10为本发明提供的第三实施例的轴向视图；
图11为本发明提供的第三实施例的径向视图；
图12为本发明提供的第三实施例的轴向视图的A截面的剖视图。
其中：1-定子，2-转子，3-壳体，4-导油槽，5-导油孔，6-齿。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
本发明公开了一种电机冷却结构，电机包括圆筒状的定子1、和设于定子1中心的转子2，定子1和转子2之间存在气隙，转子2以中心轴为转轴旋转，旋转时转子2切割定子1磁感线以产生电动势进而产生电能。电机还包括壳体3，壳体3包覆设置在定子1的外表面，壳体3的内表面与定子1的外表面无隙设置，用于保护定子1和转子2。
在此过程中，定子1和转子2都将大量发热，影响其功率，故本发明通过油冷油路对定子1和转子2进行冷却。
具体的，定子1上连设有至少一个轴向的导油槽4，在定子1上还设有若干个径向的导油孔5，导油孔5一端与气隙连通，导油槽4与若干个导油孔5连通，并与外接油管连通。
该外接油管为油路的第一路段，该导油槽4为油路的第二路段，该导油孔5为油路的第三路段，而气隙则为油路的第四路段，本发明的油冷油路的路径为：外接油管、至导油槽4、至导油孔5、至气隙，外接油管内的冷却油流经导油槽4、以流经定子1，又经导油孔5流进气隙、与转子2的表面接触，并随着转子2的旋转周向分布于转子2的表面，由此冷却油在一个油路中将同时实现对定子1和转子2的冷却。
且该冷却结构无需再设其他配合组件，如采用喷淋方式的喷淋件等，仅需在现有电机的结构上加工出槽和孔即可，工艺简单，效果显著。
较佳的，定子1包括定子铁芯，定子铁芯的内表面周向设有若干个齿6，齿6与齿6之间为用于填充定子绕组的槽，导油孔5设于两个齿6之间，不改变定子1转子2的磁作用。
较佳的，同一轴向上的若干个导油孔5均匀设置，使得通入转子2表面的油面均匀分布，进而使得转子2表面的冷却效果分布均匀。也使得定子1的内部的冷却效果均匀。
当然，为了适宜不同应用场景，若干个导油孔5也可非均匀设置，可以针对性的冷却定子1或转子2的某一段位，本发明对此并不限制。
较佳的，导油槽4轴向贯穿定子1，导油槽4的两端都与外接油管连接，未成功流入导油孔5的冷却油还可从导油槽4的另一端回流，避免了油路死角。
下面提供导油槽4设置位置的三种实施例。
第一实施例，导油槽4设于定子1外表面，参见附图1-4，定子1外表面轴向均匀设置有六个导油槽4，且导油槽4的至少一端设于定子1的端部，用于与外接油管相连接。定子1的导油槽4位置径向开设有导油孔5，用于连接导油槽4和气隙，以将冷却油通入转子2表面，且导油孔5位于定子1的相邻两齿6之间。
外接油管内的冷却油从定子1的端部流进导油槽4、沿定子1外表面轴向流通，又经导油孔5沿定子1内部径向流通、并流向转子2表面，从而实现对定子1表面、定子1内部、转子2表面的冷却。
第二实施例，导油槽4设于定子1的内部，参见附图5-8，定子1内部轴向均匀设置有六个导油槽4，且导油槽4的至少一端设于定子1的端部，用于与外接油管相连接。定子1的导油槽4位置径向开设有导油孔5，用于连接导油槽4和气隙，以将冷却油通入转子2表面，且导油孔5位于定子1的相邻两齿6之间。
外接油管内的冷却油从定子1的端部流进导油槽4、沿定子1内部轴向流通，又经导油孔5沿定子1内部径向流通、并流向转子2表面，从而实现对定子1表面、定子1内部、转子2表面的冷却。
需要说明的是，本实施例中的导油孔5的深度包括两种开设方式，一种参见附图8，导油孔5贯穿定子1的筒壁，导油孔5的位置等于定子1的筒壁的厚度，即导油孔5一端与气隙连通，另一端设于定子1的外表面。
另一种开设方式则为，导油孔5一端与气隙连通，另一端与导油槽4连通，即未贯穿定子1的筒壁。
可以理解为，前一种的导油孔5为开放式，冷却油从导油槽4流入导油孔5内后有可能会从定子1外表面留出而不进入气隙与转子2接触，从而使得转子2的冷却效果有所降低。而后一种的开始方式则为限制式，冷却油从导油槽4流入导油孔5内后只会流入气隙与转子2接触，而不存在另一条流通路径，冷却效果更佳。
但实际制造过程中，后一种的制造难度将远远大于前一种，而效果前一种所丢失的冷却效果也并不十分明显。故通常更多采用前一种的开设方式，但本发明对此并不做限制。
第三实施例，导油槽4设于壳体3的内表面，参见附图9-12，壳体3的内表面轴向均匀设置有六个导油槽4，且导油槽4的至少一端设于定子1的端部，用于与外接油管相连接。由于壳体3的内表面与定子1的外表面无间隙设置，故壳体3外表面的导油槽4仍然相当于设置在定子1的外表面。
定子1在导油槽4对应位置径向开设有导油孔5，用于连接导油槽4和气隙，以将冷却油通入转子2表面，且导油孔5位于定子1的相邻两齿6之间。
外接油管内的冷却油从壳体3的端部流进导油槽4、沿定子1外表面轴向流通，又经导油孔5沿定子1内部径向流通、并流向转子2表面，从而实现对定子1表面、定子1内部、转子2表面的冷却。
本发明公开了一种电机，包括上述的电机冷却结构，用于对电机内的定子1和转子2进行油冷降温。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电机冷却结构，其特征在于，所述电机包括圆筒状的定子、和设于所述定子中心的转子，所述定子和所述转子之间存在气隙，所述转子以中心轴为转轴旋转；
所述定子上设有若干个径向的导油孔，所述导油孔一端与所述气隙连通；
所述定子还连设有至少一个轴向的导油槽，所述导油槽与若干个所述导油孔连通，并与外接油管连通；
外接油管内的冷却油流经所述导油槽、以流经所述定子，又经所述导油孔流进气隙、与所述转子的表面接触，并随着所述转子的旋转周向分布于所述转子的表面。
2.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯的内表面周向设有若干个齿，所述导油孔设于两个所述齿之间。
3.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，同一轴向上的若干个所述导油孔均匀设置。
4.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述导油槽设于所述定子外表面，且所述导油槽至少一端设于所述定子的端部；所述外接油管与所述导油槽设于定子端部的一端连接；
所述外接油管内的冷却油从所述定子的端部流进所述导油槽、沿所述定子外表面轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
5.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，所述导油槽设于定子的内部，且所述导油槽至少一端设于所述定子的端部；所述外接油管与所述导油槽设于定子端部的一端连接；
所述外接油管内的冷却油从所述定子的端部流进所述导油槽、沿所述定子内部轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
6.根据权利要求5所述的电机冷却结构，其特征在于，所述导油孔一端与所述气隙连通，另一端设于所述定子的外表面。
7.根据权利要求5所述的电机冷却结构，其特征在于，所述导油孔一端与所述气隙连通，另一端与所述导油槽连通。
8.根据权利要求1所述的电机冷却结构，其特征在于，还包括壳体，所述壳体包覆设置在所述定子的外表面，所述壳体的内表面与所述定子的外表面无隙设置；
所述导油槽设于所述壳体的内表面，且所述导油槽至少一端设于所述壳体的端部，所述外接油管与所述导油槽设于所述壳体端部的一端连接；
所述外接油管内的冷却油从所述壳体的端部流进所述导油槽、沿所述定子外表面轴向流通，又经所述导油孔沿所述定子内部径向流通、并流向所述转子表面。
9.根据权利要求4或5所述的电机冷却结构，其特征在于，所述导油槽轴向贯穿所述定子，所述导油槽的两端都与所述外接油管连接。
10.一种电机，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一所述的电机冷却结构。
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