CN114142663A - 电机的冷却结构及电机 - Google Patents

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Abstract

本申请属于电机的冷却技术领域，具体涉及电机的冷却结构，包括形成在外壳内的油槽、开设在电机轴内的甩油通道、安装在电机轴上的油泵和开设在所述电机轴内的甩油通道；冷却结构还包括安装在所述外壳上的换热器以及用于连通油槽与甩油通道的引流油道；所述引流油道包括用于连通所述油槽与油泵的第一油道、用于连通所述油泵与换热器的第二油道以及用于连通换热器与甩油通道的第三油道。引流油道引导冷却油依次经过油泵、换热器后再进入到甩油通道中，冷却油先经过换热器降温，再进入甩油通道，保证甩油通道中的冷却油具有足够的冷量，使冷却油与电机内的零部件具有较大的温差，在冷却油与电机内的零部件发生热交换时，能够增强电机的冷却效果。

Description

电机的冷却结构及电机
技术领域
本申请涉及电机的冷却技术领域，具体涉及电机的冷却结构及电机。
背景技术
现有的部分电机采用电机轴旋转喷油的冷却方式对电机散热。在散热过程中，先通过油泵将冷却油泵入到中空的电机轴内，然后利用电机轴旋转时产生的离心力将冷却油甩到电机内的零部件上，通过冷却油与电机内的零部件发生热交换，以实现对电机的降温。
为保证电机的结构紧凑，用于盛装冷却油的油槽通常设置在电机的外壳内部，导致冷却油一直在电机内部循环。当冷却油持续对电机降温后，冷却油自身的温度会升高，导致冷却油与电机内的零部件的温差较小，从而影响冷却油对电机的降温效果。
因此，亟待设计一种能够对冷却油进行降温的电机冷却结构，以增大冷却油与电机内的零部件的温差，从而提高电机的降温效果。
发明内容
针对上述问题，本申请提供了一种电机的冷却结构，通过设置引流油道将冷却油依次从油槽引入到油泵、换热器和甩油通道中，以增大甩油通道中的冷却油与电机内的零部件的温差，从而提高电机的降温效果。
根据本申请的实施例，第一方面提供了一种电机的冷却结构，包括形成在外壳内的油槽、开设在电机轴内的甩油通道、安装在所述电机轴上的油泵和开设在所述电机轴内的甩油通道；
所述冷却结构还包括安装在所述外壳上的换热器以及用于连通所述油槽与所述甩油通道的引流油道；
所述引流油道包括用于连通所述油槽与所述油泵的第一油道、用于连通所述油泵与所述换热器的第二油道以及用于连通所述换热器与所述甩油通道的第三油道。
优选的，所述外壳包括呈筒状的壳体和覆盖所述壳体后端面的后端盖，所述油泵贴设在所述后端盖上且与所述后端盖形成吸油区域和排油区域；
所述第一油道包括第一油道包括连通至油槽的第一段、用于引导冷却油流向油泵的第二段以及连通至油泵的第三段；
所述第一段由所述后端盖的内侧端面对应所述油槽部分伸入到所述后端盖内部；所述第二段于所述后端盖内部朝向所述油泵延伸；所述第三段由所述后端盖内部延伸到所述后端盖的内侧端面，并连通至所述吸油区域。
优选的，所述第二油道包括连通至所述油泵的第四段、用于引导冷却油流向所述换热器的第五段以及连通至换热器的第六段；
所述第四段由所述后端盖的内侧端面对应所述排油区域的部分延伸到所述后端盖内部；所述第五段于所述后端盖内部朝向所述换热器延伸至所述后端盖的边缘；所述第六段由所述后端盖内部连通至所述换热器的进油口。
优选的，所述第三油道包括连通至所述换热器的第七段、用于引导冷却油流向所述电机轴的第八段以及连通至所述甩油通道的第九段；
所述第七段由所述后端盖对应所述换热器的出油口部分伸入到所述后端盖内；所述第八段于所述后端盖内部朝向所述电机轴方向延伸；所述第九段由所述后端盖内部连通至所述甩油通道。
优选的，所述后端盖还包括朝向所述电机轴凸出形成的圆柱状的连接部，所述第九段从端盖内部贯穿至所述连接部的端面。
优选的，所述电机轴的后端面开设有与所述连接部适配的容纳槽，所述连接部穿设于所述容纳槽中；所述连接部的外侧壁与所述容纳槽的内侧壁之间设有密封圈。
优选的，所述换热器的所述进油口位于所述出油口上方，且所述进油口的高度低于所述排油区域的高度；所述第一油道的所述第二段沿竖直方向设置；所述第二油道的所述第五段与竖直方向的夹角大于60°且小于90°。
优选的，所述第三段包括沿径向连通至所述连接部外侧的第一进油支部以及沿轴向贯穿所述后端盖的内侧面的第二进油支部；
所述第四段包括从所述连接部外侧沿径向伸入到所述后端盖内部的第一出油支部以及沿轴向延伸至所述后端盖内部的第二出油支部。
优选的，所述油泵为内啮合摆线式齿轮泵。
根据本申请的实施例，第二方面提供了一种电机，该电机包括前述的冷却结构。
本申请中的引流油道由三条油道构成，第一油道用于引导油槽中的冷却油流入油泵、第二油道用于引导油泵中的冷却油流入到换热器中，第三油道用于引导换热器中的冷却油流入到甩油通道中。引流油道引导冷却油依次经过油泵、换热器后再进入到甩油通道中，冷却油先经过换热器降温，再进入甩油通道，保证甩油通道中的冷却油具有足够的冷量，使冷却油与电机内的零部件具有较大的温差，在冷却油与电机内的零部件发生热交换时，能够增强电机的冷却效果。
附图说明
图1为电机的剖面结构示意图；
图2为电机的轴测结构示意图；
图3为换热器的结构示意图；
图4为引流油道的剖面结构示意图；
图5为第一油道的剖面结构示意图；
图6为第二油道的剖面结构示意图；
图7为第三油道的剖面结构示意图；
图8为后端盖的结构示意图。
图中，外壳1、壳体11、油槽111、后端盖12、端盖本体121、连接部122、盖体123、定子组件2、转子组件3、电机轴4、甩油通道41、油泵5、换热器6、进油口61、出油口62、吸油区域71、排油区域72、引流油道8、第一油道81、第一段811、第二段812、第三段813、第一进油支部814、第二进油支部815、第二油道82、第四段821、第五段822、第六段823、第一出油支部824、第二出油支部825、第三油道83、第七段831、第八段832、第九段833。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
本实施例中关于“前”、“前端面”等方位的描述是指使电机在使用时朝向负载轴的方向，关于“后”、“后方”、“后部”等方位的描述是指电机在使用时背离负载轴的方向。
如图1所示，本实施例提供了一种电机，包括外壳1、定子组件2、转子组件3、电机轴4和冷却结构。外壳1包括筒状的壳体11和设于壳体11两端的前端盖和后端盖12。定子组件2包括定子铁芯和定子绕组。转子组件3与电机轴4固定连接，电机轴4通过轴承组件可转动的安装在外壳1上。为减少装配，本实施例中的前端盖和壳体11一体成型。
冷却结构包括形成在壳体11底部的油槽111、开设在电机轴4内的甩油通道41、设于电机轴4端部且与电机轴4联动的油泵5、用于连通油槽111与甩油通道41的引流油道8以及设于油槽111与甩油通道41之间的换热器6。
具体的，油槽111为壳体11的内壁向下凹陷形成的槽状结构，壳体11内部的冷却油能够在自身重力的作用下流入油槽111中，方便收集冷却油。甩油通道41从电机轴4的后端面沿轴向延伸至电机轴4内部，使电机轴4呈中空状。沿电机轴4的径向开设有喷油孔，喷油孔贯穿电机轴4的侧壁且与甩油通道41连通。
本实施例中的油泵5为机械泵，油泵5套设在电机轴4的后部且与电机轴4联动。在电机工作时，转动的电机轴4为油泵5提供动力，使油泵5将油槽111中的冷却油经引流油道8泵入到甩油通道41中，甩油通道41中的冷却油在离心力的作用下经喷油孔喷洒到转子组件3及其余需要冷却的零部件上。
在本实施例中，为保证冷却油能够持续对电机内部进行冷却，在甩油通道41与油槽111之间还设有换热器6，冷却油在进入甩油通道41之前，利用换热器对冷却油进行降温后，使冷却油与电机内的零部件具有较大的温差，保证冷却油能够与电机内的零部件充分进行热交换，以增强冷却效果。
如图2和图3所示，本实施例的换热器6包括换热区以及连通换热区的进油口61和出油口62，换热器6安装在壳体11的一侧。具体的，本实施例中的换热器6优选用水冷式换热器6，换热器6还包括与换热区域相邻设置的水冷腔、连通水冷腔的进水口和出水口。从进水口引入冷却水到水冷腔中，使水冷腔与换热区中的冷却油发生热交换，以对换热区中的冷却油进行降温。需要说明的是，换热器6不限于本实施例描述的水冷式换热器6，也可以选用风冷式或其他常规的换热器6。
如图2和图4所示，油泵5的壳部贴设于后端盖12的内侧端面，油泵5的壳部配合后端盖12形成密封腔体，以容纳油泵5内的零部件。本方案的油泵5优选用体积较小的内啮合摆线式齿轮泵，油泵5的内转子固定在电机轴4上，油泵5的内转子和外转子在密封腔体内形成吸油区域71和排油区域72。油泵5将油槽111中的冷却油吸入到吸油区域71，并从排油区域72将冷却油泵5送到油泵5外。需要说明的是，本实施例中的油泵5可选用其他类型的常规机械泵，且机械泵的内部结构和运行原理为现有技术，因此实施例不再赘述。
在本实施例中，引流油道8包括用于连通油槽111与油泵5的第一油道81、用于连通油泵5与换热器6的第二油道82以及用于连通换热器6与甩油通道41的第三油道83。
如图4和图5所示，第一油道81包括用于连通至油槽111的第一段811、用于引导冷却油流向油泵5的第二段812以及用于连通至油泵5的第三段813。具体的，第一段811由后端盖12的内侧端面对应油槽111部分伸入到后端盖12内部，以引导冷却油流到后端盖12中。第二段812在后端盖12内部朝向油泵5延伸，以引导冷却油流向油泵5。第三段813由后端盖12内部延伸到后端盖12的内侧端面，并连通至油泵5的吸油区域71，以引导冷却油从后端盖12内部流入油泵5。
如图4和图6所示，第二油道82包括连通至油泵5的第四段821、用于引导冷却油流向换热器6的第五段822以及连通至换热器6的第六段823。具体的，第四段821由后端盖12的内侧端面对应排油区域72部分伸入到后端盖12内部，以引导冷却液从油泵5流到后端盖12中；第五段822于后端盖12内部朝向换热器6延伸至后端盖12的边缘；第六段823由后端盖12内部连通至换热器6的进油口61。
如图4和图7所示，第三油道83包括连通至换热器6的第七段831、用于引导冷却油流向电机轴4的第八段832以及连通至甩油通道41的第九段833。具体的，第七段831由后端盖12对应换热器6的进油口61部分伸入到后端盖12内，以引导换热器6中的冷却油流入后端盖12内部。第八段832于后端盖12内部朝向电机轴4方向延伸，用于引导冷却液流向甩油流流道。第九段833由后端盖12内部延伸至连通至电机轴4上的甩油通道41。
本申请利用引流油道8中的三条油道引导冷却油，引流油道8引导冷却油依次经过油泵5、换热器6后再进入到甩油通道41中，冷却油先经过换热器6降温，再进入甩油通道41，保证冷却油具有足够的冷量对电机内部的零部件进行降温。并且，三条油道均集成在后端盖12内部，三条油道不与外壳1内侧的环境直接接触，在换热器6对冷却油进行降温后，冷却油受到电机内部环境的影响较小，保证流入甩油通道41的冷却油具有较低的温度。另外三条油道均集成在后端盖12上，三条油道不会占用电机额外的空间，结构更加紧凑。
在本实施例中，由于电机轴4会相对外壳1转动，为方便第三油道83与电机轴4上的甩油通道41连接和密封，本申请的后端盖12还包括朝向电机轴4凸出形成的圆柱状的连接部122，第九段833从端盖内部贯穿至连接部122的端面。电机轴4的后端面上开设有与连接部122适配的容纳槽。在装配时，连接部122穿设在容纳槽中，第九段833在连接部122的端面与电机轴4上的甩油通道41连通，连接部122的外侧壁与容纳槽的内侧壁之间设有密封圈以防止冷却油泄漏。
如图4和图5所示，第三段813包括沿径向连通至所述连接部122外侧的第一进油支部814以及沿轴向贯穿后端盖12的内侧面的第二进油支部815。第一进油支部814直接连通至油泵5的吸油区域71，第二进油支部815通过管道连通至吸油区域71。如图4和图6所示，第四段821包括从连接部122外侧沿径向伸入到后端盖12内部的第一出油支部824以及沿轴向延伸至后端盖12内部的第二出油支部825。其中，第一出油支部824由吸油区域71直接连通至所述后端盖12内部；第二出油支部825通过管道连通至后端盖12内部。由于本实施例的第三段813与吸油区域71通过第一进油支部814和第二进油支部815连通，且第四段821与出油区域通过第一出油支部824和第二出油支部825连通；第三段813与吸油区域71的连通面积和第四段821与排油区域72的连通面积较大，油泵5在相同功率下能够向甩油通道41中泵送更多的冷却油，能够提高油泵5的效率。
如图4所示，本实施例的第一油道81的第二段812优选沿竖直方向延伸至油泵5，使第一油道81的路径较短，以减小油阻。换热器的进油口61位于出油口62的上方，且进油口61的高度低于油泵5的高度。由于第二油道82连通油泵5与换热器6的进油口61，当进油口61的高度低于油泵5的排油区域72的高度时，第二油道82的第五段822与竖直方向的夹角小于90°。第三油道83位于第一油道81和第二油道82之间，且第三油道83与竖直方向的夹角由换热器6的进油口61与出油口62之间的高度差而定。油泵5中的冷却油可在油泵5和冷却油自身重力的作用下流入换热器中，并从换热器的进油口61流到出油口62，有助于减小油泵5的能耗。优选的，第二油道82的第五段822与竖直方向的夹角大于60°且小于90°，能够保证油泵5的能耗较小。需要说明的是，本实施例中描述的换热器6的位置为优选位置，在实际设计中可根据整车的结构需求调整换热器6的安装位置。
如图8所示，本实施例中的后端盖12由端盖本体121和盖体123组成，连接部122形成在端盖本体121的内侧端面；第一油道81至第三油道83由端盖本体121上的型腔和盖体123上的型腔扣合而成。在加工时，分别在端盖本体121的外侧端面和盖体123的内侧端面上加工出第一油道81至第三油道83的部分形状，在使用时将盖体123和端盖本体121扣合，使端盖本体121上的型腔和盖体123上的型腔组成完整的第一油道81至第三油道83，以方便在后端盖12上加工出第一油道81、第二油道82和第三油道83。
本申请并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本申请并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.电机的冷却结构，包括形成在外壳内的油槽、开设在电机轴内的甩油通道、安装在所述电机轴上的油泵和开设在所述电机轴内的甩油通道；其特征在于：
所述冷却结构还包括安装在所述外壳上的换热器以及用于连通所述油槽与所述甩油通道的引流油道；
所述引流油道包括用于连通所述油槽与所述油泵的第一油道、用于连通所述油泵与所述换热器的第二油道以及用于连通所述换热器与所述甩油通道的第三油道。
2.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于：所述外壳包括呈筒状的壳体和覆盖所述壳体后端面的后端盖，所述油泵贴设在所述后端盖上且与所述后端盖形成吸油区域和排油区域；
所述第一油道包括第一油道包括连通至油槽的第一段、用于引导冷却油流向油泵的第二段以及连通至油泵的第三段；
所述第一段由所述后端盖的内侧端面对应所述油槽部分伸入到所述后端盖内部；所述第二段于所述后端盖内部朝向所述油泵延伸；所述第三段由所述后端盖内部延伸到所述后端盖的内侧端面，并连通至所述吸油区域。
3.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于：所述第二油道包括连通至所述油泵的第四段、用于引导冷却油流向所述换热器的第五段以及连通至所述换热器的第六段；
所述第四段由所述后端盖的内侧端面对应所述排油区域的部分延伸到所述后端盖内部；所述第五段于所述后端盖内部朝向所述换热器延伸至所述后端盖的边缘；所述第六段由所述后端盖内部连通至所述换热器的进油口。
4.根据权利要求3所述的冷却结构，其特征在于：所述第三油道包括连通至所述换热器的第七段、用于引导冷却油流向所述电机轴的第八段以及连通至所述甩油通道的第九段；
所述第七段由所述后端盖对应所述换热器的出油口部分伸入到所述后端盖内；所述第八段于所述后端盖内部朝向所述电机轴方向延伸；所述第九段由所述后端盖内部连通至所述甩油通道。
5.根据权利要求4所述的冷却结构，其特征在于：所述后端盖还包括朝向所述电机轴凸出形成的圆柱状的连接部，所述第九段从端盖内部贯穿至所述连接部的端面。
6.根据权利要求5所述的冷却结构，其特征在于：所述电机轴的后端面开设有与所述连接部适配的容纳槽，所述连接部穿设于所述容纳槽中；所述连接部的外侧壁与所述容纳槽的内侧壁之间设有密封圈。
7.根据权利要求6所述的冷却结构，其特征在于：所述换热器的所述进油口位于所述出油口上方，且所述进油口的高度低于所述排油区域的高度；所述第一油道的所述第二段沿竖直方向设置；所述第二油道的所述第五段与竖直方向的夹角大于60°且小于90°。
8.根据权利要求7所述的冷却结构，其特征在于：所述第三段包括沿径向连通至所述连接部外侧的第一进油支部以及沿轴向贯穿所述后端盖的内侧面的第二进油支部；
所述第四段包括从所述连接部外侧沿径向伸入到所述后端盖内部的第一出油支部以及沿轴向延伸至所述后端盖内部的第二出油支部。
9.根据权利要求1-8任一项所述的冷却结构，其特征在于：所述油泵为内啮合摆线式齿轮泵。
10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的冷却结构。
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