CN114567102B - 一种油冷电机转子冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油冷电机转子冷却结构，其能够很好的解决转子中心冷却、定子铁芯中心部位绕组冷却、定子铁芯两端部绕组的冷却等问题，使得油冷电机各部分温度分布更加合理，提升电机大负荷持续功率，提高产品可靠性。其包括电机转轴；转子铁芯，其由若干转子铁芯组件组合形成；转子端板；以及导油冲片；若干个转子铁芯组件分别固套于电机转轴的轴向区域、形成转子铁芯，沿着轴向顺次布置的转子铁芯组件之间插设有至少一个导油冲片；转子铁芯的轴向两端分别盖装有转子端板；转子端板的朝向转子铁芯的端面设置有若干径向向外连通的第一散热油路，转子端板的外环周环布有若干第一喷油口，第一喷油口连通第一散热油路的径向外端。

Description

一种油冷电机转子冷却结构

技术领域

本发明涉及电机转子结构的技术领域，具体为一种油冷电机转子冷却结构。

背景技术

新能源汽车永磁同步电机工作会产生大量的热量，为保证其工作性能，需要及时对电机内的各发热部件进行冷却，随着电机功率密度的进一步提升，传统的水冷方式因热传导路径长，无法满足冷却要求，油冷电机因采用的是冷却油与电机发热部件直接接触的传热方式，大大提升传热效果，使得电机功率密度大幅提升。永磁电机工作时的发热源主要集中在电机定子铁芯、定子绕组、电机转子铁芯、磁钢等这些部件中，且一般情况是定子铁芯、定子绕组发热最大。传统的水冷电机的电机温度最高点位于绕组端部，传统的油冷电机采用定子喷淋的方式冷却定子端部绕组，使得电机温度最高点位于定子铁芯中心部位绕组，过热点温度严重限制了油冷电机高负荷持续功率，影响电机的性能、可靠性及寿命。

而目前已有的油冷电机多是对电机定子端部绕组喷淋，无法对电机转子中心及定子铁芯中心部位的铁芯及绕组冷却。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种油冷电机转子冷却结构，其能够很好的解决转子中心冷却、定子铁芯中心部位绕组冷却、定子铁芯两端部绕组的冷却等问题，使得油冷电机各部分温度分布更加合理，提升电机大负荷持续功率，提高产品可靠性。

一种油冷电机转子冷却结构，其特征在于，其包括：

电机转轴；

转子铁芯，其由若干转子铁芯组件组合形成；

转子端板；

以及导油冲片；

若干个转子铁芯组件分别固套于所述电机转轴的轴向区域、形成转子铁芯，沿着轴向顺次布置的转子铁芯组件之间插设有至少一个导油冲片；

转子铁芯的轴向两端分别盖装有所述转子端板；

所述转子端板的朝向转子铁芯的端面设置有若干径向向外连通的第一散热油路，转子端板的外环周环布有若干第一喷油口，所述第一喷油口连通所述第一散热油路的径向外端；

所述导油冲片的其中一端面设置有若干径向向外连通的第二散热油路，所述导油冲片的外环周环布有若干第二喷油口，所述第二喷油口连通所述第二散热油路的径向外端；

所述电机转轴为空心轴，其内腔内设置有油腔，所述电机转轴的内腔的轴向对应于转子端板和导油冲片的位置分别环布有对应的径向出油孔；

对应的所述径向出油孔分别连通第一散热油路或第二散热油路。

其进一步特征在于：

所述电机转轴和转子铁芯、转子端板、导油冲片通过键槽结构完成圆周方向固装设置；

所述电机转轴的内腔的一端插装有隔油板，所述内腔内还插装有芯轴，所述芯轴的一端顶装于所述隔油板，所述芯轴的另一端为芯轴进油孔，所述芯轴的轴向对应于径向出油孔的位置分别设置有环形集油环，所述芯轴对应于环形集油环的位置开设有若干芯轴出油孔，每个所述环形集油环分别连通外周环布的对应径向出油孔，所述电机转轴的内腔和所述芯轴紧密配合，冷却油通过芯轴的芯轴进油孔流入；

所述电机转轴的对应于每个径向出油孔的外环位置还设置有轴向导油槽，确保尺寸装配时轴向对位即使发生误差也可确保冷却油的顺利流通；

所述隔油板为圆饼形，并在中心部位开有隔油板小孔，所述隔油板通过隔油板止口与芯轴、电机转轴紧密配合，冷却油从芯轴进油孔进入，被隔油板挡住油路，只允许及少量油从隔油板小孔流过去润滑花键轴；

所述转子端板的朝向转子铁芯的端面的径向内环位置内凹形成圆形的第一集油槽，所述第一集油槽上圆周的外环区域环布有若干个第一导油缺口，所述转子端板的朝向转子铁芯的端面上有多个圆周对称分布的第一导油槽组，每个第一导油槽组的导油槽的径向外端汇集于导油盲孔，每个第一导油槽组的导油槽的径向内端起始于所述第一导油缺口，所述第一喷油口径向连通至在同一弧度位置的所述导油盲孔；

所述导油冲片外轮廓形状和所述转子铁芯组件的转子冲片的外轮廓形状相同，所述导油冲片上设置有磁钢槽，所述磁钢槽的槽形和转子冲片上的磁钢槽相同；

所述导油冲片的径向内环的其中一端面内凹形成第二集油槽，所述第二集油槽上圆周的外环区域环布有若干个第二导油缺口，所述导油冲片的对应于第二集油槽的端面上有多个圆周对称分布的第二导油槽组，每个第二导油槽组的导油槽的径向外端汇集形成一交点，每个第二导油槽组的导油槽的径向内端起始于所述第二导油缺口，所述第二喷油口径向连通至在同一弧度位置的交点；

所述导油冲片的两面与相邻的转子铁芯的端面紧密配合，通过转子铁芯端面与导油冲片的第二集油槽、第二导油缺口、第二导油槽形成油路通道。

采用本发明的结构后，油冷电机转子冷却结构可在电机转子的轴向长度方向的前端、中部和后端的内部形成多路并联的畅通油路，其中流经转子铁芯的导油冲片的第二散热油路的油液可直接冷却转子中心，并且经过转子的导油冲片的第二喷油口后沿径向甩出，直接冷却电机定子中心部位的绕组和铁芯，流经转子端板的第一散热油路的油液直接冷却转子端部铁芯，后经喷油孔喷出，直接冷却电机定子绕组端部，其使电机内部温度分布更加均衡，提升电机持续工作功率，消除油冷电机定子中心部位绕组温度高，提高系统可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的油冷电机转子剖视图；

图2是本发明实施例的油冷电机芯轴的立体图；

图3是本发明实施例的油冷电机转轴立体图；

图4是本发明实施例的油冷电机转轴沿油孔剖视图；

图5是本发明实施例的油冷电机隔油板立体图；

图6是本发明实施例的转子端板立体图；

图7是本发明实施例的导油冲片立体图；

图8是本发明实施例的转子铁芯组件立体图；

图中序号所对应的名称如下：

1-电机转轴、101径向出油孔 102轴向导油槽、103键槽、2转子端板、201端板内孔、202第一集油槽、203第一导油缺口、204第一导油槽组 、205盲孔、 206第一喷油孔、207端板凸键、3 转子铁芯组件、301磁钢、302磁钢，303转子铁芯凸键、304转子冲片

4导油冲片、401磁钢槽、402磁钢槽、403冲片凸键、404第二导油槽组、405第二喷油口、406第二集油槽、407第二导油缺口、5芯轴、501芯轴进油孔、 502芯轴出油孔、503环形集油环、6、隔油板、601隔油板小孔、602隔油板止口。

具体实施方式

一种油冷电机转子冷却结构，具体实施例见图1-图8，其包括：电机转轴1；

转子铁芯，其由若干转子铁芯组件3组合形成；

转子端板2；

以及导油冲片4；

若干个转子铁芯组件3分别固套于电机转轴1的轴向区域、形成转子铁芯，沿着轴向顺次布置的转子铁芯组件3之间插设有至少一个导油冲片4；

转子铁芯的轴向两端分别盖装有转子端板2；

转子端板2的朝向转子铁芯的端面设置有若干径向向外连通的第一散热油路，转子端板2的外环周环布有若干第一喷油口206，第一喷油口206连通第一散热油路的径向外端；

导油冲片4的其中一端面设置有若干径向向外连通的第二散热油路，导油冲片4的外环周环布有若干第二喷油口405，第二喷油口405连通第二散热油路的径向外端；

电机转轴1为空心轴，其内腔内设置有油腔，电机转轴1的内腔的轴向对应于转子端板2和导油冲片4的位置分别环布有对应的径向出油孔101；

对应的径向出油孔101分别连通第一散热油路或第二散热油路。

具体实施例中，导油冲片4数量为一片，其设置于转子铁芯的轴向中心位置。

芯轴5有一个芯轴进油孔501，芯轴轴向有三处环形集油环503，在每处集油环部位有圆周对称的径向出油孔，芯轴5与芯轴进油孔501相对的另一端设有隔油板6，隔油板6为圆饼形，并在中心部位开有小孔601，隔油板6通过隔油板止口602与芯轴紧密配合。

电机转轴1与芯轴5紧密配合，并在电机转轴1上在与环形集油环503对应的位置开有多个圆周对称的径向出油孔101，电机转轴1的每个径向出油孔101外的电机轴表面开有轴向导油槽102。

具体实施时，电机转轴1外圆表面开有对称的键槽103，转子铁芯组件3的数量为两个以上，每个转子铁芯组件3由转子冲片304叠压而成，并且装有磁钢301和磁钢302，转子铁芯组件3内孔有凸出的键303，通过转子铁芯内孔的键303可与电机转轴1上的键槽103紧密配合。

电机转子多个转子铁芯组件3通过错极方式装配在电机转轴1上。

转子端板2数量2个，位于转子铁芯组件3两端，并与铁芯组件端面紧密配合，并与电机转轴1上的径向出油孔101位置对应。

转子端板2内孔有凸键207，与电机转轴1的键槽103紧密配合，转子端板2有圆环形的第一集油槽202，转子端板2在圆形的第一集油槽202上有圆周对称的多个第一导油缺口203，转子端板2上有多个圆周对称分布的第一导油槽组204与导油缺口203及第一集油槽202相连，第一导油槽组204中的导油槽截面为矩形或半圆形。转子端板2上有与每个导油槽204相连的厚度向的导油盲孔205，转子端板2径向方向设有径向的第一喷油孔206与导油盲孔205相通。

转子端板2的第一导油槽组204的面与转子铁芯面紧密配合，通过转子铁芯端面与转子端板的第一集油槽202、第一导油缺口203、第一导油槽组204形成第一散热油路。

导油冲片厚度0.6mm~4mm，导油冲片4为软磁性材料；导油冲片4位于转子铁芯组件组中部，处于两个转子铁芯组件3之间，并与电机转轴1上的径向出油孔101位置对应。

导油冲片4内孔有凸键403，可与电机转轴的键槽103紧密配合，导油冲片4外轮廓形状和转子冲片304的外轮廓形状相同，导油冲片4上有磁钢槽，槽型同转子冲片，导油冲片4上设有圆环形的第二集油槽406，导油冲片4圆环形的第二集油槽406上设有圆周对称的分布的多个第二导油缺口407，导油冲片4上有多个圆周对称分布的第二导油槽组404与第二导油缺口407及第二集油槽406向连通；

导油冲片4上设有径向布置的第二喷油槽口405与第二导油槽组404的径向外端的交点相连，第二导油槽组404的每个导油槽的截面为矩形或半圆形。

导油冲片4的两面与转子铁芯组件3面紧密配合，通过转子铁芯端面与导油冲片集油槽406、第二导油槽组404中的导油槽、喷油槽口406形成第二散热油路。

芯轴5有一个芯轴进油孔501，芯轴轴向有三处环形集油环503，在每处集油环部位有圆周对称的芯轴出油孔502。

具体实施时，芯轴5与芯轴进油孔501相对的另一端设有隔油板6，隔油板6为圆饼形，并在中心部位开有隔油板小孔601，隔油板6通过隔油板止口602与芯轴紧密配合。

其工作原理如下：冷却油从芯轴进油孔501进入，被隔油板6挡住油路，只允许及少量油从隔油板小孔601流过去润滑花键轴，芯轴内的冷却油经芯轴出油孔502分别进入芯轴的三个集油环503内，集油环503内的油进一步穿过电机转轴1上的径向出油孔101和轴向导油槽102形成三个并联的支路：其中，和两端端板2部位对应的空心轴径向出油孔101出来的油进入端板集油槽202，在压力作用下集油槽202内的油经端板的导油槽204进入端板轴向盲孔205内，后经端板径向喷油孔206喷出，实现对转子铁芯组件3端面和电机定子绕组端部散热的目的；和导油冲片4部位对应的空心轴径向出油孔101出来的油进入导油冲片集油槽，集油槽406内的油经导油冲片的第二导油槽组404的导油槽流向径向喷油口405喷出，实现对转子铁芯组件3中心和电机定子绕组铁芯中心部位绕组散热的目的，该转子结构能够很好的解决转子中心冷却、定子铁芯中心部位绕组冷却、定子铁芯两端部绕组的冷却等问题；使得油冷电机各部分温度分布更加合理，提升电机大负荷持续功率，提高产品可靠性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种油冷电机转子冷却结构，其特征在于，其包括：

电机转轴；

转子铁芯，其由若干转子铁芯组件组合形成；

转子端板；

以及导油冲片；

若干个转子铁芯组件分别固套于所述电机转轴的轴向区域、形成转子铁芯，沿着轴向顺次布置的转子铁芯组件之间插设有至少一个导油冲片；

转子铁芯的轴向两端分别盖装有所述转子端板；

所述转子端板的朝向转子铁芯的端面设置有若干径向向外连通的第一散热油路，转子端板的外环周环布有若干第一喷油口，所述第一喷油口连通所述第一散热油路的径向外端；

所述导油冲片的其中一端面设置有若干径向向外连通的第二散热油路，所述导油冲片的外环周环布有若干第二喷油口，所述第二喷油口连通所述第二散热油路的径向外端；

所述电机转轴为空心轴，其内腔内设置有油腔，所述电机转轴的内腔的轴向对应于转子端板和导油冲片的位置分别环布有对应的径向出油孔；

对应的所述径向出油孔分别连通第一散热油路或第二散热油路；

所述导油冲片外轮廓形状和所述转子铁芯组件的转子冲片的外轮廓形状相同，所述导油冲片上设置有磁钢槽，所述磁钢槽的槽形和转子冲片上的磁钢槽相同；

所述电机转轴和转子铁芯、转子端板、导油冲片通过键槽结构完成圆周方向固装设置；

所述电机转轴的内腔的一端插装有隔油板，所述内腔内还插装有芯轴，所述芯轴的一端顶装于所述隔油板，所述芯轴的另一端为芯轴进油孔，所述芯轴的轴向对应于径向出油孔的位置分别设置有环形集油环，所述芯轴对应于环形集油环的位置开设有若干芯轴出油孔，每个所述环形集油环分别连通外周环布的对应径向出油孔，所述电机转轴的内腔和所述芯轴紧密配合，冷却油通过芯轴的芯轴进油孔流入；

所述电机转轴的对应于每个径向出油孔的外环位置还设置有轴向导油槽；

所述隔油板为圆饼形，并在中心部位开有隔油板小孔，所述隔油板通过隔油板止口与芯轴、电机转轴紧密配合；

所述转子端板的朝向转子铁芯的端面的径向内环位置内凹形成圆形的第一集油槽，所述第一集油槽上圆周的外环区域环布有若干个第一导油缺口，所述转子端板的朝向转子铁芯的端面上有多个圆周对称分布的第一导油槽组，每个第一导油槽组的导油槽的径向外端汇集于导油盲孔，每个第一导油槽组的导油槽的径向内端起始于所述第一导油缺口，所述第一喷油口径向连通至在同一弧度位置的所述导油盲孔；

所述导油冲片的径向内环的其中一端面内凹形成第二集油槽，所述第二集油槽上圆周的外环区域环布有若干个第二导油缺口，所述导油冲片的对应于第二集油槽的端面上有多个圆周对称分布的第二导油槽组，每个第二导油槽组的导油槽的径向外端汇集形成一交点，每个第二导油槽组的导油槽的径向内端起始于所述第二导油缺口，所述第二喷油口径向连通至在同一弧度位置的交点；

所述导油冲片的两面与相邻的转子铁芯的端面紧密配合，通过转子铁芯端面与导油冲片的第二集油槽、第二导油缺口、第二导油槽形成油路通道。

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