CN114744803A - 油冷电机及其油环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机冷却技术领域，具体提供一种油冷电机及其油环，旨在解决现有油冷电机在冷却油的流量较小时最容易形成喷淋油柱的最高点的喷油孔流出的冷却油会沿油环内壁流淌而无法对定子绕组有效散热的问题。为此目的，本发明油冷电机包括壳体、设置在壳体内的定子和油环，定子包括定子铁芯和定子绕组，油环与壳体、定子铁芯围成油腔，油环上沿周向分布有多个喷油孔，喷油孔的一端连通油腔而另一端朝向定子绕组，油环顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸而分别形成蓄油槽和凸起，最高位置的喷油孔从蓄油槽的底部延伸至凸起的底部。通过油环上的蓄油槽和凸起减少了冷却油顺着油环的内表面流淌的情况。

Description

油冷电机及其油环

技术领域

本发明涉及电机冷却技术领域，具体提供一种油冷电机及其油环。

背景技术

发热是电机运行过程中的常见问题。电机的冷却方式主要包括自然冷却方式、风冷方式、水冷方式和油冷方式等。目前，接触式油冷是当前电机冷却技术中效果最佳的冷却方式，其冷却介质与电机内部的发热部件直接接触，可显著降低电机绕组等高发热部件的散热热阻，具有极高的散热效率。直接接触式油冷电机的壳体内设置有定子和转子，定子包括定子铁芯和设置在定子铁芯内的定子绕组，定子铁芯的两端设置有油环，油环与定子铁芯和壳体围成油腔，油环上在周向上分布有多个喷油孔，喷油孔的一端连通油腔，喷油孔的另一端朝向定子绕组，流入油腔内的冷却油通过喷油孔喷淋至定子绕组上，使得冷却油与定子绕组直接接触，带走热量。

常规圆环形状的油环在冷却油的流量较小时，即便是在最容易形成喷淋油柱的最高点喷油孔，其出来的冷却油与油环内壁之间具有表面张力(沿着油环圆周的切线方向，即水平略微向下倾斜)，在表面张力与重力的合力作用下冷却油很容易沿着油环内壁向下流淌，无法形成喷淋的油柱流动至定子绕组上，导致定子绕组的散热性能急剧下降。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有油冷电机在冷却油的流量较小时最容易形成喷淋油柱的最高点的喷油孔流出的冷却油会沿油环内壁流淌而无法对定子绕组有效散热的问题。

在第一方面，本发明提供了一种油冷电机的油环，所述油冷电机包括壳体、设置在所述壳体内的定子以及所述油环，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述油环与所述壳体、所述定子铁芯围成油腔，所述油环上沿周向分布有多个喷油孔，所述喷油孔的一端连通所述油腔，所述喷油孔的另一端朝向所述定子绕组，所述油环顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，从而在所述局部区域的外表面和内表面分别形成蓄油槽和凸起，最高位置的喷油孔从所述蓄油槽的底部延伸至所述凸起的底部。

在上述油环的优选技术方案中，所述凸起的横截尺寸从上到下不断减小。

在上述油环的优选技术方案中，所述蓄油槽的形状与所述凸起的形状相同，使得所述蓄油槽的表面不同位置与所述凸起的表面对应位置的距离相等。

在上述油环的优选技术方案中，最高位置的喷油孔的数量为两个。

在上述油环的优选技术方案中，所述蓄油槽的开口边缘围设有第一筋结构。

在上述油环的优选技术方案中，在所述油环的上半部分的内表面上设置有挡油结构，所述挡油结构用于阻挡所述油环的内表面附着的冷却油顺着所述油环的内表面继续向下流动，从而使所述油环的内表面附着的冷却油在所述挡油结构处脱离所述油环而滴落。

在上述油环的优选技术方案中，所述挡油结构包括在所述油环的上半部分的内表面上低于每个喷油孔的位置设置的水平延伸的第二筋结构，每个所述第二筋结构覆盖所述油环上穿过对应的喷油孔的圆形轨迹。

在上述油环的优选技术方案中，所述多个喷油孔的直径随着所在位置的高度减小而不断减小。

在上述油环的优选技术方案中，所述油环的内表面涂敷有憎油性涂层。

在采用上述技术方案的情况下，油环上沿周向分布有多个喷油孔，喷油孔的一端连通油腔，喷油孔的另一端朝向定子绕组，油环顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，从而在局部区域的外表面和内表面分别形成蓄油槽和凸起，最高位置的喷油孔从蓄油槽的底部延伸至凸起的底部。

通过这样的设置，在冷却油的流量较小的情况下，在油环顶部的喷油孔处的冷却油先进入蓄油槽内，冷却油在蓄油槽内蓄积，蓄积后的冷却油在蓄油槽底部形成了一定的油压，在重力和油压的共同作用下，蓄油槽内的冷却油从其底部的喷油孔向下流出，有利于冷却油从喷油孔流出时形成油柱，减少流出的冷却油沿着油环内壁流淌的情况。即使在冷却油的油量进一步减少的情况下，蓄油槽内的冷却油从其底部的喷油孔流出的过程中，部分冷却油黏附在凸起的下表面，而冷却油与凸起的侧面之间的粘附力向上或倾斜向上，冷却液受到的重力向下，因此粘附在凸起的下表面的冷却油在表面张力与重力的合力作用下直接从凸起的下表面脱离后向下滴落至定子绕组上，减少了冷却油顺着凸起的侧面流动至油环的内表面进而顺着油环的内表面流淌的情况，提高了冷却油对定子绕组的散热效果。

优选地，凸起的横截面尺寸从上到下不断减小。通过这样的设置，能够减小冷却油与凸起表面之间的表面张力，从而更加有利于粘附在凸起的表面的冷却液滴落。

优选地，蓄油槽的形状与凸起的形状相同，使得蓄油槽的表面不同位置与凸起的表面对应位置的距离相等。通过这样的设置，还简化了油环的制造工艺，只需通过冲压工艺直接在油环顶部的区域的外表面和内表面形成蓄油槽和凸起，降低了制造成本。

优选地，蓄油槽的开口边缘围设有第一筋结构。通过在蓄油槽地开口边缘处设置第一筋结构，增加了蓄油槽的深度，进一步增加了蓄油槽底部的油压，从而进一步促进冷却油从其底部的喷油孔流出时形成油柱。

优选地，在油环的上半部分的内表面上设置有挡油结构，挡油结构用于阻挡油环的内表面附着的冷却油顺着所述油环的内表面继续向下流动，从而使油环的内表面附着的冷却油在挡油结构处脱离油环而滴落。通过这样的设置，在冷却油的流量较小的情况下，能够通过挡油结构阻挡油环的上半部分上的其他喷油孔流出的冷却油顺着油环的内壁流动，能够使冷却油更有效地接触定子绕组，从而更加有利于绕组散热。

优选地，多个喷油孔的直径随着所在位置的高度减小而不断减小。随着所在位置的高度的减小，喷油孔相对于定子绕组的位置由上方逐渐变成下方，喷油孔喷出的冷却油需要克服的重力的分力逐渐增大。随着喷油孔的直径所在位置的高度减小而减小喷油孔的直径，能够提高喷油孔喷射油柱的形成，促进冷却油喷射至定子绕组上，提高冷却油对定子绕组的散热效果。

优选地，油环的内表面涂敷有憎油性涂层。通过这样的设置，能够进一步促油环内表面的冷却油的滴落。

在另一方面，本发明还提供了一种油冷电机，该油冷电机包括上述技术方案中任一项所述的油冷电机的油环。需要说明的是，该冷却电机具有上述油环的所有效果，在此不再赘述。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明一种实施例的油环的结构示意图一；

图2是本发明一种实施例的油环的结构示意图二；

图3是本发明另一种实施例的油环的结构示意图一；

图4是本发明另一种实施例的油环的结构示意图二。

附图标记列表：

1、油环；2、喷油孔；3、蓄油槽；4、凸起；51、第一筋结构；52、第二筋结构。

具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，下面描述的实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

基于背景技术提到的现有油冷电机在冷却油的流量较小时最容易形成喷淋油柱的最高点的喷油孔流出的冷却油会沿油环内壁流淌而无法对定子绕组有效散热的问题，本发明提供了一种油冷电机的油环，油环顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，从而在油环顶部的局部区域的外表面和内表面分别形成蓄油槽和凸起，最高位置的喷油孔从蓄油槽的底部延伸至凸起的底部。

在冷却油的流量较小的情况下，在油环顶部的喷油孔处的冷却油先进入蓄油槽内，冷却油在蓄油槽内蓄积，蓄积后的冷却油在蓄油槽底部形成了一定的油压，在重力和油压的共同作用下，蓄油槽内的冷却油从其底部的喷油孔向下流出，有利于冷却油从喷油孔流出时形成油柱，减少流出的冷却油沿着油环内壁流淌的情况。即使在冷却油的油量进一步减少的情况下，蓄油槽内的冷却油从其底部的喷油孔流出的过程中，部分冷却油黏附在凸起的下表面，而冷却油与凸起的侧面之间的粘附力向上或倾斜向上，冷却液受到的重力向下，因此粘附在凸起的下表面的冷却油在表面张力与重力的合力作用下直接从凸起的下表面脱离后向下滴落至定子绕组上，避免了冷却油顺着凸起的侧面流动至油环的内表面进而顺着油环的内表面流淌的情况，提高了冷却油对定子绕组的散热效果。

下面参照图1至图4来对本发明的油冷电机的油环进行详细介绍。其中，图1是本发明一种实施例的油环的结构示意图一；图2是本发明一种实施例的油环的结构示意图二；图3是本发明另一种实施例的油环的结构示意图一；图4是本发明另一种实施例的油环的结构示意图二。

在本发明的第一种实施例中，如图1和图2所示，油冷电机的油环1沿周向分布有多个喷油孔2，多个喷油孔2的直径随着喷油孔2在油环1上所在位置的高度的减小而减小。油环1的顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，在油环1顶部的局部区域的外表面形成蓄油槽3(如图1所示)，在油环1顶部的局部区域的内表面形成凸起4，蓄油槽3和凸起4的表面为形状相同的曲面结构，曲面结构的横街面尺寸从上到小不断减小，蓄油槽3的表面不同位置与凸起4的表面对应位置的距离相等。具体地，在制造过程中，采用冲压工艺直接在油环1顶部的局部区域从外表面朝向内表面冲压而形成了蓄油槽3和凸起4。位于最高位置的两个喷油孔2从蓄油槽3的底部延伸至凸起4的底部。需要说明的是，油环1整体上也可以采用一体注塑工艺制成。

在使用状态下，在油环1顶部的喷油孔2处的冷却油先进入蓄油槽3内，冷却油在蓄油槽3内蓄积，蓄积后的冷却油在蓄油槽3底部形成了一定的油压，在重力和油压的共同作用下，蓄油槽3内的冷却油从其底部的喷油孔2向下流出，有利于冷却油从喷油孔2流出时形成油柱，减少流出的冷却油沿着油环1内壁流淌的情况。对于从蓄油槽3底部的喷油孔2流出并粘附在凸起34的底部的冷却油，该部分冷却油与凸起4的表面之间的表面张力在凸起4侧部顺着其表面的切向斜向上，而该部分冷却油受到的重力竖直向下，在表面张力与重力的合力作用下直接从凸起的下表面脱离后向下滴落，避免了冷却油顺着凸起的侧面流动至油环的内表面进而顺着油环的内表面流淌的情况，提高了冷却油对定子绕组的散热效果。

蓄油槽3和凸起4设置成表面为形状相同的曲面结构，曲面结构的横街面尺寸从上到小不断减小，蓄油槽3的表面不同位置与凸起4的表面对应位置的距离相等，这样能够减小冷却油与凸起4表面之间的表面张力，从而更加有利于粘附在凸起的表面的冷却液滴落，并且只需通过一次冲压工艺便能够同时形成蓄油槽3和凸起4，降低了制造成本。

多个喷油孔2的直径设置成随着所在位置的高度减小而不断减小，由于喷油孔2相对于定子绕组的位置由上方逐渐变成下方，喷油孔喷出的冷却油需要克服的重力的分力逐渐增大。随着喷油孔2的直径所在位置的高度减小而减小喷油孔2的直径，能够提高喷油孔2喷射油柱的形成，促进冷却油喷射至定子绕组上，提高冷却油对定子绕组的散热效果。

需要说明的是，从蓄油槽3的底部延伸至凸起4的底部的喷油孔2的数量为两个仅是一种具体的设置方式，在实际应用中可以对其作出调整，以便适应不同的应用场合，如从蓄油槽3的底部延伸至凸起4的底部的喷油孔2的数量可以是一个。另外，蓄油槽3和凸起4的表面形状相同，蓄油槽3的表面不同位置与凸起4的表面对应位置的距离相等，这样仅是一种较为优选的实施方式，在实际应用中可以对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如蓄油槽3和凸起4的表面形状相同，但是蓄油槽3的表面不同位置与凸起4的表面对应位置的距离不相等，或者蓄油槽3和凸起4的表面形状不相同。此外，多个喷油孔2的直径设置成随着所在位置的高度减小而不断减小也是一种较为优选的实施方式，在实际应用中可以对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如所有喷油孔2的直径全部相同。

在本发明的另外一种实施例中，如图3和图4所示，油冷电机的油环1沿周向分布有多个喷油孔2，多个喷油孔2的直径随着喷油孔2在油环1上所在位置的高度的减小而减小。油环1的顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，在油环1顶部的局部区域的外表面形成蓄油槽3(如图1所示)，在油环1顶部的局部区域的内表面形成凸起4，蓄油槽3和凸起4的表面为形状相同的大致呈棱锥面的结构，蓄油槽3的表面不同位置与凸起4的表面对应位置的距离相等。具体地，在制造过程中，采用冲压工艺直接在油环1顶部的局部区域从外表面朝向内表面冲压而形成了蓄油槽3和凸起4。位于最高位置的两个喷油孔2从蓄油槽3的底部延伸至凸起4的底部。蓄油槽3的开口边缘围设有第一筋结构51。在油环1的上半部分的内表面上设置有挡油结构，挡油结构包括在油环1的上半部分的内表面上低于每个喷油孔2的位置设置的水平延伸的第二筋结构52，每个第二筋结构52覆盖油环1上穿过对应的喷油孔2的圆形轨迹。也就是说，第二筋结构52横跨连接油环1上所有喷油孔2的圆形轨迹。

通过第一筋结构51的设置，在一定程度上增加了蓄油槽3的深度，进一步增加了蓄油槽3底部的油压，从进一步促进冷却油从其底部的喷油孔2流出时形成油柱。在流量较低时，油环1侧部和底部的喷油孔2较难形成喷油柱，第一筋结构51也避免了油液在油环1的外周面上流动，使更多油液从油环1顶部的喷油孔2流出，减少油液的浪费。

通过第二筋结构52的设置，在油环1的上半部分上的喷油孔2流出的冷却油粘附在油环1的内壁的情况下，该部分冷却油顺着油环1的内部流动至其下方的第二筋结构52的位置时被第二筋结构52阻挡，从而阻止该部分冷却油继续顺着油环1的内壁流动，该部分冷却油在第二筋结构52处滴落至其下方的定子绕组部分，从而进一步提高对定子绕组的散热效果。

需要说明的是，第二筋结构52的中点可以位于连接油环1上所有喷油孔2的圆形轨迹上，也可以位于该圆形轨迹的一侧；另外，每个第二筋结构52也可以是两段或多段横筋，两段或多段横筋均横跨连接油环1上所有喷油孔2的圆形轨迹上，第二筋结构52还可以是其他结构形式，如位于喷油孔2的下方的半圆环形筋、围绕喷油孔2设置的圆环形筋或者其他形状的筋结构，只要能够阻止从喷油孔流出的粘附在油环1的内壁上的冷却油继续顺着油环1的内壁流动并能够使该部分冷却油顺利滴落的筋结构即可。

在另外一种可行的实施例中，在上述实施例的基础上将第一筋结构51或者第二筋结构52去掉。

在一些优选的实施例中，在上述各个实施例的基础上，油环1的内表面涂敷有憎油性涂层，例如，含氟烷基醇聚氧乙烯醚涂层或者全氟烷基类化合物涂层等。

通过在油环1的内表面涂敷憎油性涂层，能够有利于油环1内表面的冷却油的滴落，进一步减少了冷却油顺着油环1的内表面流淌的情况。

在另一方面，本发明还提供了一种油冷电机，油冷电机包括壳体、设置在壳体内的定子以及上述任一实施例的油环。定子包括定子铁芯和定子绕组，油环与壳体、定子铁芯围成油腔，油环上的喷油孔的一端连通油腔，喷油孔的另一端朝向定子绕组。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油冷电机的油环，所述油冷电机包括壳体、设置在所述壳体内的定子以及所述油环，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述油环与所述壳体、所述定子铁芯围成油腔，其特征在于，所述油环上沿周向分布有多个喷油孔，所述喷油孔的一端连通所述油腔，所述喷油孔的另一端朝向所述定子绕组，

所述油环顶部的局部区域的外表面和内表面均向下延伸，从而在所述局部区域的外表面和内表面分别形成蓄油槽和凸起，最高位置的喷油孔从所述蓄油槽的底部延伸至所述凸起的底部。

2.根据权利要求1所述的油环，其特征在于，所述凸起的横截面尺寸从上到下不断减小。

3.根据权利要求2所述的油环，其特征在于，所述蓄油槽的形状与所述凸起的形状相同，使得所述蓄油槽的表面不同位置与所述凸起的表面对应位置的距离相等。

4.根据权利要求1所述的油环，其特征在于，最高位置的喷油孔的数量为两个。

5.根据权利要求1所述的油环，其特征在于，所述蓄油槽的开口边缘围设有第一筋结构。

6.根据权利要求1所述的油环，其特征在于，在所述油环的上半部分的内表面上设置有挡油结构，所述挡油结构用于阻挡所述油环的内表面附着的冷却油顺着所述油环的内表面继续向下流动，从而使所述油环的内表面附着的冷却油在所述挡油结构处脱离所述油环而滴落。

7.根据权利要求6所述的油环，其特征在于，所述挡油结构包括在所述油环的上半部分的内表面上低于每个喷油孔的位置设置的水平延伸的第二筋结构，每个所述第二筋结构覆盖所述油环上穿过对应的喷油孔的圆形轨迹。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的油环，其特征在于，所述多个喷油孔的直径随着所在位置的高度减小而不断减小。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的油环，其特征在于，所述油环的内表面涂敷有憎油性涂层。

10.一种油冷电机，其特征在于，所述油冷电机包括权利要求1至9中任一项所述的油冷电机的油环。

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