CN114448136A - 一种多冷却流道电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多冷却流道电机，包括机壳、定子和转子，定子设有绕组，机壳设有冷却液入口、弧形流道和冷却液出口，弧形流道环绕机壳设置，弧形流道连接于定子铁芯，转子设有转子流道，转子流道和弧形流道均与冷却液入口和冷却液出口连通，转子流道和弧形流道分别与绕组的端部对应。冷却液进入环绕机壳设置的弧形流道，对电机的机壳和定子铁芯进行冷却，冷却液进入转子流道，对转子进行冷却。在冷却液流经转子流道和弧形流道时，分别对绕组的端部进行冷却。在冷却液的整个流动过程中，通过弧形流道和转子流道分别对电机的机壳、定子和转子进行冷却，有效降低了电机的温度，多冷却流道结构有利于电机保持高效的工作状态。

Description

一种多冷却流道电机

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种多冷却流道电机。

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，其存在以下技术问题：

电机机壳散热效率低；定子的绕组工作时发热严重、温升过高，引起铜耗增加，同时散热困难，从而影响电机的工作效率；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机壳、定子和转子进行高效冷却。

因此，有必要研发一种多冷却流道电机。

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：提供一种多冷却流道电机，能够对电机的机壳、定子和转子进行冷却，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：

一种多冷却流道电机，包括机壳、定子和转子，定子设有定子铁芯和绕组，机壳设有冷却液入口、弧形流道和冷却液出口，弧形流道环绕机壳设置，弧形流道连接于定子铁芯，转子设有转子流道，转子流道和弧形流道均与冷却液入口和冷却液出口连通，转子流道和弧形流道分别与绕组的端部对应。

进一步，机壳还设有机壳轴向流道，转子流道包括设于转子中部的转子空腔，转子侧壁设有甩液孔，冷却液入口、机壳轴向流道、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，转子压板进液口和转子压板出液口错位设置，转子压板出液口与绕组对应设置。

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；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，弧形流道包括多个依次连接的S型流道。

进一步，机壳内侧设有喷液孔，喷液孔与弧形流道连通，喷液孔与绕组的端部对应设置。

进一步，机壳设有两个喷淋流道，两个喷淋流道分别设于弧形流道两侧，两个喷淋流道分别与弧形流道两端连通，喷淋流道环绕机壳设置，喷液孔与喷淋流道连通。

进一步，喷淋流道与绕组之间设有喷液环，喷液孔设于喷液环。

进一步，喷液孔数量有多个，多个喷液孔环绕喷液环均匀分布。

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，流入机壳轴向流道，一部分冷却液流入弧形流道，可以对定子和机壳进行高效冷却，随后进入喷淋流道，从喷液孔喷出，对绕组进行高效冷却，在冷却液的流动过程中，依次对电机的机壳、定子和绕组进行冷却；另一部分冷却液从机壳轴向流道继续流动，进入转子中部的转子空腔，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、定子、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为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的机壳的S型流道和喷淋流道的结构示意图；

图3为本发明的喷油环的结构示意图；

图4为本发明的转轴的结构示意图；

图5为本发明的转子冲片的结构示意图；

图6为本发明的转子压板的结构示意图；

图7为本发明的转子流道的结构示意图；

图8为本发明的电机的冷却油路图。

附图标记：

1、机壳；11、冷却液入口；12、S型流道；13、喷淋流道；14、机壳轴向流道；15、集液槽；16、冷却液出口；

2、喷液环；21、喷液孔；

31、旋变外壳；311、旋变外壳径向流道；312、旋变外壳轴向流道；32、前端盖；321、前端盖径向流道；322、轴承进油孔；33、内包骨架油封；

4、后端盖；41、后端盖径向流道；42、轴承进油孔；

51、转轴；511、转子空腔；512、转轴进液口；513、甩液孔；52、转子冲片叠组；521、转子冲片轴向流道；53、转子压板；531、压板进液口；532、压板出液口；

61、定子铁芯；62、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所示，一种多冷却流道电机，包括机壳1、定子和转子，定子设有定子铁芯61和绕组62，机壳1设有冷却液入口11、弧形流道和冷却液出口16，弧形流道环绕机壳1设置，弧形流道连接于定子铁芯61，转子设有转子流道，转子流道和弧形流道均与冷却液入口11和冷却液出口16连通，转子流道和弧形流道分别与绕组62的端部对应。

具体地，冷却液由机壳1的冷却液入口11进入后，一部分冷却液进入环绕机壳1设置的弧形流道，对电机的机壳1和定子铁芯61进行冷却，弧形流道与机壳1的接触面积更大，冷却效果更好；另一部分冷却液进入转子流道，对转子进行冷却。由于转子流道和弧形流道分别与绕组62的端部对应，在冷却液流经转子流道和弧形流道时，分别对绕组62的端部进行冷却，最终冷却液从冷却液出口16流出，完成一次冷却过程。在冷却液的整个流动过程中，通过弧形流道和转子流道分别对电机的机壳1、定子和转子进行冷却，有效降低了电机的温度，多冷却流道结构有利于电机保持高效的工作状态。

机壳1还设有机壳轴向流道14，转子流道包括设于转子中部的转子空腔511，转子侧壁设有甩液孔513，冷却液入口11、机壳轴向流道14、转子空腔511、甩液孔513和冷却液出口16依次连通。

冷却液流经机壳轴向流道14时，对电机的机壳1进行冷却。冷却液在机壳轴向流道14中继续流动，并进入转子中部的转子空腔511，对转子进行冷却。接着，冷却液从转子侧壁的甩液孔513流出，最终从机壳1的冷却液出口16排出。机壳轴向流道14既提升了机壳1的冷却效果，又为冷却液入口11与转子空腔511之间搭建了流通路径，使得冷却液可以从冷却液入口11流至转子空腔511。

如图4-图7所示，转子包括转轴51和安装在转轴51上的转子冲片叠组52，转子冲片叠组52两端分别安装有转子压板53，分别为第一转子压板和第二转子压板。转子空腔511设于转轴51中部，甩液孔513设于转轴51侧壁，两块转子压板53为相同件，安装时呈45°夹角，均设有转子压板进液口531和转子压板出液口532，同一块转子压板53上的转子压板进液口531和转子压板出液口532呈米字型分布，两两之间呈45°夹角。转子冲片叠组52设有转子冲片轴向流道521。甩液孔513、转子压板进液口531、转子冲片轴向流道521、转子压板出液口532和冷却液出口16依次连通。冷却液流经转子冲片叠组52和转子压板53时，进一步降低了转子的工作温度。

本实施例中，甩液孔513设有两组，每组甩液孔513均包括4个环绕转轴51均匀布置的甩液孔513，两组甩液孔513错位45°角，呈米字型布置，分别对应两端转子压板53的压板进液口531。

转子压板出液口532与绕组62的端部对应设置，绕组62设置在定子上，在转子旋转离心的作用下，冷却液从转子压板出液口532甩出，淋到绕组62端部上，对绕组62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16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532和冷却液出口16之间，机壳1设有集液槽15，集液槽15分别与转子压板出液口532和冷却液出口16连通。从转子压板出液口532甩出的冷却液，在对绕组62端部进行冷却后往下流动，然后汇聚于集液槽15，最后从机壳1的冷却液出口16流出。

优选地，如图6、图7所示，左侧甩液孔513、第一转子压板(左侧转子压板53)的压板进液口531、转子冲片轴向流道521和第二转子压板(右侧转子压板53)的压板出液口532依次连通，构成由左向右的转子流道；右侧甩液孔513、第二转子压板(右侧转子压板53)的压板进液口531、转子冲片轴向流道521和第一转子压板(左侧转子压板53)的压板出液口532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521两端甩出的冷却液速率更均匀，能更有效控制绕组62温升的均匀性，有效提高了冷却效率。

如图1所示，转轴51两侧分别设有前端盖32和后端盖4，其中前端盖32设有前端盖径向流道321，后端盖4设有后端盖径向流道41。优选地，前端盖32固接有旋变外壳31，旋变外壳31与转轴51对应设置。旋变外壳31开有相连的旋变外壳轴向流道312和旋变外壳径向流道311，前端盖径向流道321、后端盖径向流道41、旋变外壳轴向流道312、旋变外壳径向流道311和转子空腔511相互连通。

轴承进油孔a322和轴承进油孔b42分别与前端盖径向流道321和后端盖径向流道41相连，流经前端盖径向流道321和后端盖径向流道41的冷却液，一小部分流入轴承进油孔a322和轴承进油孔b42，淋在轴承上，对轴承进行冷却，延长了轴承的使用寿命。

转轴51设有转轴进液口512，转轴进液口512分别与旋变外壳径向流道311和转子空腔511连通，转轴进液口512外套接有内包骨架油封33，防止冷却液发生泄漏。

如图2所示，弧形流道包括多个依次连接的S型流道12。S型流道12增大了弧形流道与机壳1之间的接触面积，同时其转折处均为弧形，减少了冷却液通过的阻力，提升了冷却效果。

机壳1内侧设有喷液孔21，喷液孔21与弧形流道连通，喷液孔21与绕组62的端部对应设置。通过设置喷液孔21，冷却液在流经弧形流道时能够对绕组62的端部进行冷却。

机壳1设有两个喷淋流道13，两个喷淋流道13分别设于弧形流道两侧，两个喷淋流道13分别与弧形流道两端连通，喷淋流道13环绕机壳1设置，喷液孔21与喷淋流道13连通。喷淋流道13既增大了冷却液与机壳1之间的接触面积，提升了机壳1的冷却效果，同时又为弧形流道中的冷却液提供了能够对绕组62的端部进行冷却的喷液孔21。喷淋流道13为圆环型，弧形流道为连续曲线型，冷却液在圆环型喷淋流道13和连续曲线型弧形流道之间流淌，提升了冷却效果。

如图3所示，具体地，喷淋流道13与绕组62之间设有喷液环2，喷液环2环绕在绕组62端部外，喷液孔21设于喷液环2。喷液孔21数量有多个，多个喷液孔21环绕喷液环2均匀分布，能够对整个绕组62端部进行喷淋冷却。喷液孔21口径较小，从喷液孔21喷出的冷却液具有一定速率，冷却效果好。

工作过程：

如图8所示，冷却液从机壳1的冷却液入口11进入，一部分冷却液向下进入S型流道12，朝S型流道12相反的两个方向流动，对机壳1和定子铁芯61进行冷却；S型流道12在机壳1朝前端盖32和朝后端盖4两个轴向方向与喷淋流道13相连，冷却液在S型流道12最底端流入喷淋流道13，冷却液沿喷淋流道13流动，从喷液环2上开设的喷液孔21喷淋而出，淋到绕组62端部，对绕组62端部进行冷却，最后喷淋的冷却液在重力的作用下，往下流动汇聚于机壳1集液槽15。另一部分冷却液流向机壳轴向流道14，再流经前端盖径向流道321，流经旋变外壳轴向流道312、旋变外壳径向流道311，再从转轴进液口512流入转子空腔511，然后分别从两组甩液孔513被甩出，流进压板进液口531，再流入转子冲片轴向流道521，对转子冲片叠组52内部进行冷却，然后从压板出液口532被甩出，被甩到定子组件的绕组62端部，对绕组62端部进行冷却，最后这些冷却液在重力的作用下，往下流到机壳1集液槽15，从冷却液出口16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16。冷却液从冷却液出口16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：

通过多冷却流道的设计，可以全面对电机机壳1、定子、绕组62和转子进行冷却，S型流道12可以有效降低电机机壳1和定子的温升，喷淋流道13可以有效降低绕组62端部的温升，转子流道可以有效降低转子温度，同时还可以对绕组62端部进行冷却。通过多冷却流道有效降低电机整体温升，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)

1.一种多冷却流道电机，包括机壳、定子和转子，定子设有定子铁芯和绕组，其特征在于：机壳设有冷却液入口、弧形流道和冷却液出口，弧形流道环绕机壳设置，弧形流道连接于定子铁芯，转子设有转子流道，转子流道和弧形流道均与冷却液入口和冷却液出口连通，转子流道和弧形流道分别与绕组的端部对应。

2.按照权利要求1所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：机壳还设有机壳轴向流道，转子流道包括设于转子中部的转子空腔，转子侧壁设有甩液孔，冷却液入口、机壳轴向流道、转子空腔、甩液孔和冷却液出口依次连通。

3.按照权利要求2所述的一种多冷却流道电机，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，转子压板进液口和转子压板出液口错位设置，转子压板出液口与绕组对应设置。

4.按照权利要求3所述的一种多冷却流道电机，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；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。

5.按照权利要求1所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：弧形流道包括多个依次连接的S型流道。

6.按照权利要求1所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：机壳内侧设有喷液孔，喷液孔与弧形流道连通，喷液孔与绕组的端部对应设置。

7.按照权利要求6所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：机壳设有两个喷淋流道，两个喷淋流道分别设于弧形流道两侧，两个喷淋流道分别与弧形流道两端连通，喷淋流道环绕机壳设置，喷液孔与喷淋流道连通。

8.按照权利要求7所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：喷淋流道与绕组之间设有喷液环，喷液孔设于喷液环。

9.按照权利要求8所述的一种多冷却流道电机，其特征在于：喷液孔数量有多个，多个喷液孔环绕喷液环均匀分布。

10.按照权利要求1所述的一种多冷却流道电机，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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