CN114567126B - 一种油冷式永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高散热效果且降低电机体积的油冷式永磁同步电机。一种油冷式永磁同步电机，包括：机壳，机壳壳壁内部设有沿周向环绕机壳壳壁的第一冷却油道、沿机壳壳壁轴向设置的第二冷却油道和平行于第二冷却油道的第三冷却油道，机壳壳壁表面设有第一进油口、第一出油口、第二进油口和第二出油口；前端盖，设有前轴承室和依次连通第二进油口、前轴承室和第二出油口的第四冷却油道；后端盖，设有后轴承室和依次连通第二冷却油道、后轴承室和第三冷却油道的第五冷却油道；转子组件；定子组件。本发明实现对于电机散热性能的提升，且具有紧凑的结构，降低电机体积。

Description

一种油冷式永磁同步电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种油冷式永磁同步电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

在真空领域工作的机器设备对于内部电机要求具备力矩波动小、体积轻、耐高温以及耐真空的特点，其中耐高温和体积轻是约束电机产品的主要因素。传统的油冷电机一般采用轴向油道的冷却结构，冷却油沿电机壳体以S型方向流动，将电机产生的热量带走，该冷却方式单一且不适合高转速的电机，因为电机转速越高越需要考虑电机内轴承产生的热量，如果轴承局部温度过高则会使轴承寿命减少。而现有油冷电机中定子的成型方式是分布式手工嵌线，具体为将漆包线用绕线模绕好后由嵌线人员将线圈嵌入铁芯槽内，该方式的缺点为电机尺寸较大，因为手工嵌线时需要在线圈端部需要留有足够长度致使线圈端部较长，并且此方式的铜线利用率低，槽满率低，铜线与铜线之间导热电阻大，不利于热量传递。

发明内容

基于以上背景，本发明的目的在于提供一种提高散热效果且降低电机体积的油冷式永磁同步电机，解决背景技术中所述的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种油冷式永磁同步电机，包括：

机壳，所述机壳壳壁内部设有沿周向环绕机壳壳壁的第一冷却油道、沿机壳壳壁轴向设置的第二冷却油道和平行于第二冷却油道的第三冷却油道，所述机壳壳壁表面设有第一进油口、第一出油口、第二进油口和第二出油口，所述第一冷却油道两端分别连通第一进油口和第一出油口，所述第二冷却油道一端连通第二进油口，所述第三冷却油道一端连通第二出油口；

前端盖，设于机壳前端，所述前端盖设有前轴承室和依次连通第二进油口、前轴承室和第二出油口的第四冷却油道，所述前轴承室内套设有第一开放式轴承；

后端盖，设于机壳后端，所述后端盖设有后轴承室和依次连通第二冷却油道、后轴承室和第三冷却油道的第五冷却油道，所述后轴承室内套设有第二开放式轴承；

转子组件，设于机壳内，所述转子组件一端连接第一开放式轴承，转子组件另一端连接第二开放式轴承；

定子组件，设于机壳内并套设于转子组件外，所述定子组件与所述转子组件之间具有间隙。

作为优选，所述机壳包括内壳体和外壳体，所述外壳体套设于内壳体外部，外壳体的至少部分内壁抵接于内壳体的至少部分外壁，所述内壳体设有以螺旋形状连续的环绕于内壳体表面的凹槽，外壳体覆盖于凹槽而形成第一冷却油道，外壳体设有贯穿外壳体的第一进油口和第一出油口。

作为优选，所述内壳体壳壁内设有以直线形状沿内壳体轴向延伸且贯穿内壳体的第二冷却油道和第三冷却油道，内壳体前端设有两个凸起于内壳体壳壁的凸起部，所述第二进油口和第二出油口分别设于两个凸起部内。

作为优选，所述内壳体设有沿周向环绕内壳体表面的第一密封圈，所述第一密封圈分别位于凹槽沿内壳体轴向方向的两侧，所述内壳体与后端盖相接的端部设有沿周向环绕内壳体端部的第二密封圈。

作为优选，所述第二冷却油道设于位于机壳侧部的壳壁内，所述第三冷却油道设于位于机壳底部的壳壁内，第二冷却油道中心线和机壳轴心的连线与第三冷却油道中心线和机壳轴心的连线夹角为90°。

作为优选，所述前端盖中部设有用于穿设转子组件端部的开口，所述第四冷却油道包括相互垂直的第四前段冷却油道和第四后段冷却油道，所述第四前段冷却油道以直线形状从前端盖侧部贯穿至前端盖中部开口处且连通于前轴承室，所述第四后段冷却油道以直线形状从前端盖底部贯穿至前端盖中部开口处且连通于前轴承室。

作为优选，所述后端盖中部设有用于穿设转子组件端部的开口，所述第五冷却油道包括相互垂直的第五前段冷却油道和第五后段冷却油道，所述第五前段冷却油道以直线形状从后端盖侧部贯穿至后端盖中部开口处且连通于后轴承室，所述第五后段冷却油道以直线形状从后端盖底部贯穿至后端盖中部开口处且连通于后轴承室。

作为优选，所述转子组件包括转子轴和设于转子轴表面的磁钢，所述转子轴的至少部分表面与定子组件内壁面具有间隙。

作为优选，所述定子组件包括定子铁芯和设于定子铁芯表面的若干铜线圈，定子组件通过环氧树脂体与机壳内壁相接，至少部分环氧树脂体填充于若干铜线圈之间。

作为优选，所述后端盖顶部设有接线端子连接器，所述接线端子连接器包括固定板、接线柱、温度反馈接头和绝缘密封片，所述接线柱和温度反馈接头穿设于固定板上，接线柱和温度反馈接头与固定板表面的连接部位均设有绝缘密封片。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的一种油冷式永磁同步电机，通过向第一冷却油道通入冷却油实现对于定子组件的散热，通过向第二冷却油道、第三冷却油道、第四冷却油道和第五冷却油道组成的循环通道内通入冷却油实现对于第一开放式轴承和第二开放式轴承的散热，配合定子组件配置的环氧树脂灌封胶，实现对于电机散热性能的提升，且具有紧凑的结构，降低电机体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明油冷式永磁同步电机的爆炸结构示意图；

图2是本发明中机壳的结构示意图；

图3是图2中A-A截面的示意图；

图4是本发明中前端盖的结构示意图；

图5是本发明中后端盖的结构示意图；

图6是本发明中冷却油通路的示意图；

图7是本发明中转子组件的结构示意图；

图8是本发明中定子组件的结构示意图；

图9是本发明中接线端子连接器的结构示意图。

图中：1、机壳；2、前端盖；3、后端盖；4、转子组件；5、定子组件；101、第一进油口；102、第一出油口；103、第二进油口；104、第二出油口；105、第一冷却油道；106、第二冷却油道；107、第三冷却油道；11、内壳体；12、外壳体；13、凹槽；14、凸起部；15、第一密封圈；16、第二密封圈；31、接线端子连接器；201、前轴承室；202、第四冷却油道；203、第一开放式轴承；301、后轴承室；302、第五冷却油道；303、第二开放式轴承；311、固定板；312、接线柱；313、温度反馈接头；314、绝缘密封片；401、转子轴；402、磁钢；501、定子铁芯；502、铜线圈；2021、第四前段冷却油道；2022、第四后段冷却油道；3021、第五前段冷却油道；3022、第五后段冷却油道。

实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

本发明的实施例公开了一种油冷式永磁同步电机，包括机壳1、前端盖2、后端盖3、转子组件4和定子组件5。机壳1壳壁内部设有沿周向环绕机壳1壳壁的第一冷却油道105、沿机壳1壳壁轴向设置的第二冷却油道106和平行于第二冷却油道106的第三冷却油道107，机壳1壳壁表面设有第一进油口101、第一出油口102、第二进油口103和第二出油口104，第一冷却油道105两端分别连通第一进油口101和第一出油口102，第二冷却油道106一端连通第二进油口103，第三冷却油道107一端连通第二出油口104。前端盖2设于机壳1前端，前端盖2设有前轴承室201和依次连通第二进油口103、前轴承室201和第二出油口104的第四冷却油道202，前轴承室201内套设有第一开放式轴承203。后端盖3设于机壳1后端，后端盖3设有后轴承室301和依次连通第二冷却油道106、后轴承室301和第三冷却油道107的第五冷却油道302，后轴承室301内套设有第二开放式轴承303。转子组件4设于机壳1内，转子组件4一端连接第一开放式轴承203，转子组件4另一端连接第二开放式轴承303。定子组件5设于机壳1内并套设于转子组件4外，定子组件5与所述转子组件4之间具有间隙。通过向第一冷却油道105通入冷却油实现对于定子组件5的散热，通过向第二冷却油道106、第三冷却油道107、第四冷却油道202和第五冷却油道302组成的循环通道内通入冷却油实现对于第一开放式轴承203和第二开放式轴承303的散热，配合定子组件5配置的环氧树脂灌封胶，实现对于电机散热性能的提升，提高电机的峰值转矩密度和峰值功率密度，降低了电机质量，实现铁芯轻量化，适于工作于高环境温度或高海拔条件环境。以下结合附图对于本发明的实施例做出详细说明。

如图1所示的一种油冷式永磁同步电机，包括机壳1、前端盖2、后端盖3、转子组件4和定子组件5。

如图2和图3所示，机壳1壳壁内部设有沿周向环绕机壳1壳壁的第一冷却油道105、沿机壳1壳壁轴向设置的第二冷却油道106和平行于第二冷却油道106的第三冷却油道107，机壳1壳壁表面设有第一进油口101、第一出油口102、第二进油口103和第二出油口104，第一冷却油道105两端分别连通第一进油口101和第一出油口102，第二冷却油道106一端连通第二进油口103，第三冷却油道107一端连通第二出油口104。

作为机壳1的具体实施方式，本实施例的机壳1包括内壳体11和外壳体12，外壳体12套设于内壳体11外部，外壳体12内壁抵接于内壳体11中部的外壁，内壳体11设有以螺旋形状连续的环绕于内壳体11表面的凹槽13，外壳体12覆盖于凹槽13而形成第一冷却油道105，外壳体12设有贯穿外壳体12的第一进油口101和第一出油口102。内壳体11壳壁内设有以直线形状沿内壳体11轴向延伸且贯穿内壳体11的第二冷却油道106和第三冷却油道107，内壳体11前端设有两个凸起于内壳体11壳壁的凸起部14，第二进油口103和第二出油口104分别设于两个凸起部14内。

为了提高第一冷却油道105的密闭性，内壳体11设有沿周向环绕内壳体11表面的第一密封圈15，第一密封圈15分别位于凹槽13沿内壳体11轴向方向的两侧，为了提高第二冷却油道106和第三冷却油道107的密闭性，内壳体11与后端盖3相接的端部设有沿周向环绕内壳体11端部的第二密封圈16。

本实施例的第二冷却油道106设于位于机壳1侧部的壳壁内，第三冷却油道107设于位于机壳1底部的壳壁内，第二冷却油道106中心线和机壳1轴心的连线与第三冷却油道107中心线和机壳1轴心的连线夹角为90°。

如图4所示，前端盖2中部设有用于穿设转子组件4端部的开口，第四冷却油道202包括相互垂直的第四前段冷却油道2021和第四后段冷却油道2022，第四前段冷却油道2021以直线形状从前端盖2侧部贯穿至前端盖2中部开口处且连通于前轴承室201，第四后段冷却油道2022以直线形状从前端盖2底部贯穿至前端盖2中部开口处且连通于前轴承室201。

如图5所示，后端盖3中部设有用于穿设转子组件4端部的开口，第五冷却油道302包括相互垂直的第五前段冷却油道3021和第五后段冷却油道3022，第五前段冷却油道3021以直线形状从后端盖3侧部贯穿至后端盖3中部开口处且连通于后轴承室301，第五后段冷却油道3022以直线形状从后端盖3底部贯穿至后端盖3中部开口处且连通于后轴承室301。

前端盖2设于机壳1前端，前端盖2设有前轴承室201和依次连通第二进油口103、前轴承室201和第二出油口104的第四冷却油道202，前轴承室201内套设有第一开放式轴承203。

后端盖3设于机壳1后端，后端盖3设有后轴承室301和依次连通第二冷却油道106、后轴承室301和第三冷却油道107的第五冷却油道302，后轴承室301内套设有第二开放式轴承303。

转子组件4设于机壳1内，转子组件4一端连接第一开放式轴承203，转子组件4另一端连接第二开放式轴承303。

定子组件5设于机壳1内并套设于转子组件4外，定子组件5与转子组件4之间具有间隙。

如图6所示，通过上述结构，使得冷却油从第二进油口103流入后，在电机内部形成三个冷却油的通路。其中，第一个通路从第二进油口103流入，经过第四前段冷却油道2021进入第一开放式轴承203内部间隙后，再经过第四后段冷却油道2022从第二出油口104流出；第二个通路从第二进油口103流入，经过第二冷却油道106和第五前段冷却油道3021进入第二开放式轴承303内部间隙，再经过第五后段冷却油道3022进入第三冷却油道107后返回第四后段冷却油道2022并从第二出油口104流出；第三个通路从从第二进油口103流入，经过第二冷却油道106和第五前段冷却油道3021进入第二开放式轴承303内部间隙，经过定子组件5和转子组件4之间的间隙流入第四后段冷却油道2022并从第二出油口104流出。上述三个冷却油的通路不仅对第一开放式轴承203和第二开放式轴承303起到较好的冷却作用，防止轴承在高速状态时的局部温度过高情况，第三个通路还同时起到对于定子组件5和转子组件4的降温作用。

如图7所示，本实施例的转子组件4包括转子轴401和设于转子轴401表面的磁钢402，转子轴两端部的部分表面与定子组件5内壁面具有间隙，磁钢402为钕铁硼磁钢402。

如图8所示，本实施例的定子组件5包括定子铁芯501和设于定子铁芯501表面的多个铜线圈502，定子组件5通过环氧树脂体与机壳1内壁相接，至少部分环氧树脂体填充于多个铜线圈502之间。通过上述集中绕组的结构设计，使铜线端部端，槽口小，减小电机发热量并降低转矩波动。将铜线圈502、定子铁芯501装入机壳1内腔，再在真空环境内用环氧树脂对定子进行塑封，使铜线与铜线之间的间隙去除，铜线与机壳1之间的接触面积更大，这样热量的传递到机壳1上的热阻大大的减小，散热效果更好。

如图9所示，本实施例的后端盖3顶部设有接线端子连接器31，接线端子连接器31包括固定板311、接线柱312、温度反馈接头313和绝缘密封片314，接线柱312和温度反馈接头313穿设于固定板311上，接线柱312和温度反馈接头313与固定板311表面的连接部位均设有绝缘密封片314。

相对于现有技术的电机产品，本发明实施例公开的一种油冷式永磁同步电机具有以下优点：

1、该油冷式永磁同步电机同时采用了定子绕组封装环氧树脂、冷却油道降温定子组件5、冷却油道降温轴承三种方式对电机降温，提高电机的峰值转矩密度和峰值功率密度，降低了电机的质量，实现了铁芯轻量化，使电机适于更高的环境温度或更高的海拔环境下工作；

2、定子组件5的铜线圈502集中绕组，排列整齐，绕组端部小，减少了用铜量，槽满率高，相应的也就是减少铜耗提高了电机效率；

3、转子轴401表贴式钕铁硼磁钢402，配合集中绕组的定子组件5，降低对应的磁槽效应，利于电机的电流波形改善，抑制了电机转矩波动。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：该油冷式永磁同步电机包括：

机壳（1），所述机壳（1）壳壁内部设有沿周向环绕机壳（1）壳壁的第一冷却油道（105）、沿机壳（1）壳壁轴向设置的第二冷却油道（106）和平行于第二冷却油道（106）的第三冷却油道（107），所述机壳（1）壳壁表面设有第一进油口（101）、第一出油口（102）、第二进油口（103）和第二出油口（104），所述第一冷却油道（105）两端分别连通第一进油口（101）和第一出油口（102），所述第二冷却油道（106）一端连通第二进油口（103），所述第三冷却油道（107）一端连通第二出油口（104）；

前端盖（2），设于机壳（1）前端，所述前端盖（2）设有前轴承室（201）和依次连通第二进油口（103）、前轴承室（201）和第二出油口（104）的第四冷却油道（202），所述前轴承室（201）内套设有第一开放式轴承（203）；

后端盖（3），设于机壳（1）后端，所述后端盖（3）设有后轴承室（301）和依次连通第二冷却油道（106）、后轴承室（301）和第三冷却油道（107）的第五冷却油道（302），所述后轴承室（301）内套设有第二开放式轴承（303）；

转子组件（4），设于机壳（1）内，所述转子组件（4）一端连接第一开放式轴承（203），转子组件（4）另一端连接第二开放式轴承（303）；

定子组件（5），设于机壳（1）内并套设于转子组件（4）外，所述定子组件（5）与所述转子组件（4）之间具有间隙；

其中，所述第二冷却油道（106）设于位于机壳（1）侧部的壳壁内，所述第三冷却油道（107）设于位于机壳（1）底部的壳壁内，第二冷却油道（106）中心线和机壳（1）轴心的连线与第三冷却油道（107）中心线和机壳（1）轴心的连线夹角为90°；所述前端盖（2）中部设有用于穿设转子组件（4）端部的开口，所述第四冷却油道（202）包括相互垂直的第四前段冷却油道（2021）和第四后段冷却油道（2022），所述第四前段冷却油道（2021）以直线形状从前端盖（2）侧部贯穿至前端盖（2）中部开口处且连通于前轴承室（201），所述第四后段冷却油道（2022）以直线形状从前端盖（2）底部贯穿至前端盖（2）中部开口处且连通于前轴承室（201）；所述后端盖（3）中部设有用于穿设转子组件（4）端部的开口，所述第五冷却油道（302）包括相互垂直的第五前段冷却油道（3021）和第五后段冷却油道（3022），所述第五前段冷却油道（3021）以直线形状从后端盖（3）侧部贯穿至后端盖（3）中部开口处且连通于后轴承室（301），所述第五后段冷却油道（3022）以直线形状从后端盖（3）底部贯穿至后端盖（3）中部开口处且连通于后轴承室（301）。

2.根据权利要求1所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述机壳（1）包括内壳体（11）和外壳体（12），所述外壳体（12）套设于内壳体（11）外部，外壳体（12）的至少部分内壁抵接于内壳体（11）的至少部分外壁，所述内壳体（11）设有以螺旋形状连续的环绕于内壳体（11）表面的凹槽（13），外壳体（12）覆盖于凹槽（13）而形成第一冷却油道（105），外壳体（12）设有贯穿外壳体（12）的第一进油口（101）和第一出油口（102）。

3.根据权利要求2所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述内壳体（11）壳壁内设有以直线形状沿内壳体（11）轴向延伸且贯穿内壳体（11）的第二冷却油道（106）和第三冷却油道（107），内壳体（11）前端设有两个凸起于内壳体（11）壳壁的凸起部（14），所述第二进油口（103）和第二出油口（104）分别设于两个凸起部（14）内。

4.根据权利要求2所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述内壳体（11）设有沿周向环绕内壳体（11）表面的第一密封圈（15），所述第一密封圈（15）分别位于凹槽（13）沿内壳体（11）轴向方向的两侧，所述内壳体（11）与后端盖（3）相接的端部设有沿周向环绕内壳体（11）端部的第二密封圈（16）。

5.根据权利要求1所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述转子组件（4）包括转子轴（401）和设于转子轴（401）表面的磁钢（402），所述转子轴的至少部分表面与定子组件（5）内壁面具有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述定子组件（5）包括定子铁芯（501）和设于定子铁芯（501）表面的若干铜线圈（502），定子组件（5）通过环氧树脂体与机壳（1）内壁相接，至少部分环氧树脂体填充于若干铜线圈（502）之间。

7.根据权利要求1所述的一种油冷式永磁同步电机，其特征在于：所述后端盖（3）顶部设有接线端子连接器（31），所述接线端子连接器（31）包括固定板（311）、接线柱（312）、温度反馈接头（313）和绝缘密封片（314），所述接线柱（312）和温度反馈接头（313）穿设于固定板（311）上，接线柱（312）和温度反馈接头（313）与固定板（311）表面的连接部位均设有绝缘密封片（314）。

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