CN114221470A - 一种电机冷却结构 - Google Patents

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万珍平
罗钊
席荣盛
谢培利
何茂兴
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South China University of Technology SCUT
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South China University of Technology SCUT
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Abstract

本发明涉及一种电机冷却结构，包括机壳和转子，机壳设有冷却液入口、机壳流道和冷却液出口，转子中部设有转子空腔，转子侧壁设有甩液孔，冷却液入口、机壳流道、转子空腔、甩液孔和冷却液出口依次连通。冷却液由机壳的冷却液入口进入，流经机壳流道时，对电机的机壳进行冷却。冷却液从机壳流道继续流动，进入转子中部的转子空腔，对转子进行冷却。接着，冷却液流经转子冲片轴向流道，对转子组件进行冷却，然后从压板出液口被甩出对绕组进行冷却，最终从机壳的冷却液出口排出。在冷却液的流动过程中，依次对电机的转子和绕组进行了冷却，有效降低了电机的温度，有利于电机保持高效的工作状态。

Description

一种电机冷却结构
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种电机冷却结构。
背景技术
驱动电机作为新能源汽车电驱动系统的核心零部件之一，直接影响驱动系统的性能，从而影响新能源汽车的主要性能指标。
电机的温升控制是电驱动系统需要面临的一个关键性问题，对于新能源汽车永磁同步电机，永磁体在高温下会产生不可逆退磁，严重影响电机寿命和安全性。特别是目前电机朝着高转速、高功率密度和高效率的方向发展，需要对永磁同步电机的转子进行高效冷却。
因此，有必要研发一种电机冷却结构。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于：提供一种电机冷却结构，能够对电机的机壳和转子进行冷却，有效降低电机的温度，有利于电机保持高效的工作状态。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电机冷却结构，包括机壳和转子，机壳设有冷却液入口、机壳流道和冷却液出口，转子中部设有转子空腔，转子侧壁设有甩液孔，冷却液入口、机壳流道、转子空腔、甩液孔和冷却液出口依次连通。
进一步，转子包括转轴、安装在转轴上的转子冲片叠组以及安装在转子冲片叠组端部的转子压板，转子空腔设于转轴中部，甩液孔设于转轴侧壁，转子压板设有转子压板进液口和转子压板出液口，转子冲片叠组设有转子冲片轴向流道，甩液孔、转子压板进液口、转子冲片轴向流道、转子压板出液口和冷却液出口依次连通。
进一步，转子压板进液口和转子压板出液口错位设置。
进一步，转子压板包括第一转子压板和第二转子压板，第一转子压板和第二转子压板分别设于转子冲片叠组两端，第一转子压板和第二转子压板错位设置。
进一步，甩液孔设有至少两组，每组甩液孔均包括多个环绕转轴均匀布置的甩液孔，相邻的两组甩液孔错位设置，每个甩液孔均与转子压板进液口对应设置。
进一步，机壳内设有定子，定子设有绕组，转子压板出液口与绕组对应设置。
进一步，转子压板出液口和冷却液出口之间设有集液槽，集液槽分别与转子压板出液口和冷却液出口连通。
进一步，转轴一侧设有前端盖，前端盖设有前端盖流道，前端盖流道两端分别与机壳流道和转子空腔连通。
进一步，前端盖固接有旋变外壳，旋变外壳与转轴对应设置，旋变外壳设有旋变外壳流道，旋变外壳流道两端分别与前端盖流道和转子空腔连通。
进一步，机壳外设有冷却换热器，冷却换热器的两端分别连接冷却液入口和冷却液出口。
总的说来，本发明具有如下优点：
冷却液由机壳的冷却液入口进入，流经机壳流道时，对电机的机壳进行冷却。冷却液从机壳流道继续流动，进入转子中部的转子空腔，对转子进行冷却。接着，冷却液流经转子冲片轴向流道，对转子进行冷却，然后从压板出液口被甩出对绕组进行冷却，最终从机壳的冷却液出口排出。在冷却液的整个流动过程中，依次对电机的机壳、转子和绕组进行冷却，有效降低了电机的温度，有利于电机保持高效的工作状态。
附图说明
图1为电机的剖面示意图；
图2为电机的转轴结构示意图；
图3为电机的转子冲片结构示意图；
图4为电机的转子压板示意图；
图5为电机的转子流道示意图；
图6为电机的油路示意图。
附图标记：
1、机壳；11、冷却液入口；12、机壳流道；13、集液槽；14、冷却液出口；21、旋变外壳；211、旋变外壳径向流道；212、旋变外壳轴向流道；22、前端盖；221、前端盖流道；23、内包骨架油封；3、后端盖；41、转轴；411、转子空腔；412、转轴进液口；413、甩液孔；42、转子冲片叠组；421、转子冲片轴向流道；43、转子压板；431、压板进液口；432、压板出液口；51、定子；52、绕组。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
如图1-图5所示，一种电机冷却结构，包括机壳1和转子，机壳1设有冷却液入口11、机壳流道12和冷却液出口14，转子转动连接于机壳1，转子中部设有转子空腔411，转子侧壁设有甩液孔413，冷却液入口11、机壳流道12、转子空腔411、甩液孔413和冷却液出口14依次连通。
具体地，冷却液由机壳1的冷却液入口11进入，流经机壳流道12时，对电机的机壳1进行冷却。冷却液在机壳流道12中继续流动，并进入转子中部的转子空腔411，对转子进行冷却。接着，冷却液从转子侧壁的甩液孔413流出，最终从机壳1的冷却液出口14排出。在冷却液的整个流动过程中，依次对电机的机壳1和转子进行冷却，有效降低了电机的温度，有利于电机保持高效的工作状态。
转子包括转轴41和安装在转轴41上的转子冲片叠组42，转子冲片叠组42两端分别安装有转子压板43，分别为第一转子压板和第二转子压板。转子空腔411设于转轴41中部，甩液孔413设于转轴41侧壁，两块转子压板43为相同件，安装时呈45°夹角，均设有转子压板进液口431和转子压板出液口432，同一块转子压板43上的转子压板进液口431和转子压板出液口432呈米字型分布，两两之间呈45°夹角。转子冲片叠组42设有转子冲片轴向流道421。甩液孔413、转子压板进液口431、转子冲片轴向流道421、转子压板出液口432和冷却液出口14依次连通。冷却液流经转子冲片叠组42和转子压板43时，进一步降低了转子的工作温度。
本实施例中，甩液孔413设有两组，每组甩液孔413均包括4个环绕转轴均匀布置的甩液孔413，两组甩液孔413错位45°角，呈米字型布置，分别对应两端转子压板43的压板进液口431。
转子压板出液口432与绕组52的端部对应设置，绕组52设置在定子51上，在转子旋转离心的作用下，冷却液从转子压板出液口432甩出，淋到绕组52端部上，对绕组52端部进行冷却，充分发挥了冷却液在整个流动过程中的冷却作用。
优选地，冷却液入口11设于机壳1上端，冷却液出口14设于机壳1下端，使得冷却液能够依靠重力由上至下流动。在转子压板出液口432和冷却液出口14之间，机壳1设有集液槽13，集液槽13分别与转子压板出液口432和冷却液出口14连通。从转子压板出液口432甩出的冷却液，在对绕组52端部进行冷却后往下流动，然后汇聚于集液槽13，最后从机壳1的冷却液出口14流出。
优选地，如图5所示，左侧甩液孔413、第一转子压板(左侧转子压板43)的压板进液口431、转子冲片轴向流道421和第二转子压板(右侧转子压板43)的压板出液口432依次连通，构成由左向右的转子流道；右侧甩液孔413、第二转子压板(右侧转子压板43)的压板进液口431、转子冲片轴向流道421和第一转子压板(左侧转子压板43)的压板出液口432依次连通，构成由右向左的转子流道。通过两个方向相反的转子流道同时引导冷却液的流向，转子的整体冷却效果更均衡，转子冲片轴向流道421两端甩出的冷却液速率更均匀，能更有效控制绕组温升的均匀性，有效提高了冷却效率。
转轴41两侧分别设有前端盖22和后端盖3，其中前端盖22设有前端盖流道221。优选地，前端盖22固接有旋变外壳21，旋变外壳21与转轴41对应设置。旋变外壳21开有相连的旋变外壳轴向流道212和旋变外壳径向流道211，前端盖流道221、旋变外壳轴向流道212、旋变外壳径向流道211和转子空腔411依次连通。
转轴41设有转轴进液口412，转轴进液口412分别与旋变外壳径向流道211和转子空腔411连通，转轴进液口412外套接有内包骨架油封23，防止冷却液发生泄漏。
工作过程：
如图6所示，冷却液从机壳1的冷却液入口11进入，依次流经机壳流道12、前端盖流道221、旋变外壳轴向流道212、旋变外壳径向流道211，再从转轴进液口412流入转子空腔411，然后从甩液孔413甩出，流进转子压板进液口431，再流入转子冲片轴向流道421，对转子冲片叠组42内部进行冷却，然后从转子压板出液口432甩出，落到定子51组件的绕组52端部，对绕组52端部进行冷却，最后这些冷却液在重力的作用下，往下流到集液槽13，最后从冷却液出口14流出。机壳1外设有冷却换热器，冷却换热器的两端分别连接冷却液入口11和冷却液出口14。冷却液从冷却液出口14排出后，通过外油路流进冷却换热器进行换热，再通过油泵泵进冷却液入口11，从而对电机进行新一轮冷却循环。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
冷却液通过转子冲片叠组42上的转子冲片轴向流道421，实现对转子冲片的冷却，有利于保持硅钢片的高性能状态，防止转子上的永磁体因为温升过高而发生退磁；冷却液从转子上被甩出落到绕组52端部上，能够对绕组52端部进行冷却，提高了冷却液的利用率。由于同时对转子和绕组52进行冷却，提高了冷却效率，可以有效降低转子、绕组52的工作温度，从而提高电机的工作效率，延长电机的使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机冷却结构，包括机壳和转子，其特征在于：机壳设有冷却液入口、机壳流道和冷却液出口，转子中部设有转子空腔，转子侧壁设有甩液孔，冷却液入口、机壳流道、转子空腔、甩液孔和冷却液出口依次连通。
2.按照权利要求1所述的一种电机冷却结构，其特征在于：转子包括转轴、安装在转轴上的转子冲片叠组以及安装在转子冲片叠组端部的转子压板，转子空腔设于转轴中部，甩液孔设于转轴侧壁，转子压板设有转子压板进液口和转子压板出液口，转子冲片叠组设有转子冲片轴向流道，甩液孔、转子压板进液口、转子冲片轴向流道、转子压板出液口和冷却液出口依次连通。
3.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：转子压板进液口和转子压板出液口错位设置。
4.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：转子压板包括第一转子压板和第二转子压板，第一转子压板和第二转子压板分别设于转子冲片叠组两端，第一转子压板和第二转子压板错位设置。
5.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：甩液孔设有至少两组，每组甩液孔均包括多个环绕转轴均匀布置的甩液孔，相邻的两组甩液孔错位设置，每个甩液孔均与转子压板进液口对应设置。
6.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：机壳内设有定子，定子设有绕组，转子压板出液口与绕组对应设置。
7.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：转子压板出液口和冷却液出口之间设有集液槽，集液槽分别与转子压板出液口和冷却液出口连通。
8.按照权利要求2所述的一种电机冷却结构，其特征在于：转轴一侧设有前端盖，前端盖设有前端盖流道，前端盖流道两端分别与机壳流道和转子空腔连通。
9.按照权利要求8所述的一种电机冷却结构，其特征在于：前端盖固接有旋变外壳，旋变外壳与转轴对应设置，旋变外壳设有旋变外壳流道，旋变外壳流道两端分别与前端盖流道和转子空腔连通。
10.按照权利要求1所述的一种电机冷却结构，其特征在于：机壳外设有冷却换热器，冷却换热器的两端分别连接冷却液入口和冷却液出口。
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