CN116317242A - 一种油冷电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油冷电机，包括机壳、固定于所述机壳内的定子铁芯、安装于所述定子铁芯上的定子绕组、以及可转动套设于所述定子铁芯内的转子；所述机壳的内壁设有机壳进油道；所述第一定子冲片组轭部外侧沿圆周方向设有第一冷却油通道，所述第一定子冲片组的内圈设有第一定子铁芯槽，所述第一定子铁芯槽内为第一轴向冷却油道。所述机壳进油道与所述第一冷却油通道、第一轴向冷却油道以及环形油道相通。本发明在定子铁芯的内部集成多路冷却油道，通过定子铁芯槽内部的集成油道，将冷却油导入定子铁芯槽内的支油道，冷却油在定子铁芯槽内支油道向铁芯的两个端面流动，实现对槽内绕组直接的冷却，大大提升了整体的冷却效果。

Description

一种油冷电机

技术领域

本发明涉及一种电机技术领域，尤其涉及一种新能源汽车的油冷电机。

背景技术

随着新能源汽车用户对整车性能的不断追求，整车企业对驱动电机的扭矩、功率密度、效率等性能要求越来越高。电机功率的增大和功率密度的提升，使得电机的发热问题最为突出。

如何通过有效的冷却，使电机中的温升极限限制在允许范围内是保证电机扭矩/功率密度的重要因素。现有新能源汽车电机的冷却方式主要包括两种，即水冷何油冷。

其中水冷存在无法直接冷却热源的问题，容易形成局部的热孤岛，因而散热效率不理想，限制了电机功率密度的进一步提升。随着电机的功率越来越大，作为直接冷却技术的油冷电机受到了越来越多的关注，由于油本身不导磁，不导电的特性，采用冷却油与电机发热部件直接接触的传热方式，大大提升了传热效果，使得电机功率密度大幅提升。

现有的油冷技术按照电机结构可分为定子冷却和转子冷却两大类。其中，转子油冷引入了额外的转子搅油损耗，容易导致电机内部的散热不均匀，影响整体冷却效果。而目前已有的定子冷却多是对定子端部绕组喷淋油的方式冷却。定子铁芯部分的冷却一般是冷却油冷却定子铁芯外表面或者在定子铁芯内布置冷却油路，通过对定子铁芯的冷却间接的冷却定子铁芯槽内的绕组。由于热传导路径长，冷却效果差。容易使得热量集中在定子铁芯的中段，因此无法对电机的轴向中段绕组进行有效的热管理。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种油冷电机，其能够很好解决电机定子槽内绕组、端部绕组、定子铁芯的散热问题，极大提升了电机的散热性能。

本发明的技术方案是：一种油冷电机，包括机壳、固定于所述机壳内的定子铁芯、安装于所述定子铁芯上的定子绕组、以及可转动套设于所述定子铁芯内的转子；

其特征在于：所述机壳的内壁设有机壳进油道；

所述定子铁芯包括至少一组第一定子冲片组、以及外径小于所述第一定子冲片组外径的第二定子冲片组；所述第一定子冲片组设于所述第二定子冲片组的两端。

进一步地，所述第一定子冲片组轭部外侧沿圆周方向设有第一冷却油通道，所述第一定子冲片组的内圈设有第一定子铁芯槽，所述第一定子铁芯槽内为第一轴向冷却油道。

进一步地，所述第二定子冲片组的外圆设有环形油道。

进一步地，所述机壳进油道与所述第一冷却油通道、第一轴向冷却油道以及环形油道相通。

优选地，所述第一定子冲片组由至少两个第一定子冲片叠加而成；所述第二定子冲片组由至少两个第二定子冲片叠加而成；所述第二定子冲片组对称设于所述第一定子冲片组的中间位置。

优选地，所述第一定子冲片为环形片。

进一步地，所述第一定子冲片的轭部外侧沿圆周方向等间距设有多个过油孔，所述至少两个第一定子冲片按照依次正面叠压再反面叠压多片的规律进行叠压，叠压后的第一定子冲片过油孔交错连通，形成与所述机壳进油道相通的多条第一冷却油通道。

进一步地，所述第一定子冲片内圈沿圆周方向开设有多个所述第一定子槽，所述第一定子槽内开设有第一油槽；叠压后的第一油槽组合形成所述第一定子铁芯槽，在该第一定子铁芯槽内形成第一油道腔，所述第一定子铁芯槽内的绕组或槽绝缘与第一定子冲片叠压形成的第一油道腔组合形成多条第一轴向冷却油道。

优选地，所述第一油槽位于第一定子槽的槽底中间，所述第一油槽占所述槽底宽的1/2-1/3、或所述第一油槽位于第一定子槽的槽底圆角处、或所述第一油槽位于第一定子槽侧面处。

优选地，所述第二定子冲片为环形片。

进一步地，沿所述第二定子冲片外圆的圆周等间距开设有多个漏斗形进油口，在相邻的两个进油口之间开设有第一导油槽；在相邻的两个第一导油槽之间开设有第二导油槽；所述第二定子冲片内圈沿圆周方向开设有多个第二定子槽，位于所述第一导油槽内侧的第二定子槽内开设有出油口；位于所述第二导油槽内侧的第二定子槽内开设有第二油槽；叠压后的第二油槽组合形成与第一定子铁芯槽相通的第二定子铁芯槽。

优选地，所述第二油槽设在所述第二定子槽的槽底部局部或侧部局部。

优选地，所述第二定子冲片按照依次正面叠压多片再反面并错开一个齿进行多个冲片叠压的结构，所述进油口、第一导油槽、第二导油槽和出油口的流量通过调整第二定子冲片叠压数量进行调整。

优选地，所述第一定子铁芯槽数、第二定子铁芯槽为N时，所述进油口的数量为N/2；所述出油口的数量为N/2，出油口与第二油槽连通，与出油口的位置相对应。

优选地，所述第二导油槽的数量为N/2，第二导油槽与出油口连通，所述出油口的位置与进油口的位置相错一个槽口。

优选地，所述定子绕组包括定子铁芯槽内绕组以及位于所述定子铁芯槽内绕组两端的定子端部绕组。

本发明在定子铁芯的内部集成多路冷却油道，将定子铁芯槽与槽内绕组组合形成轴向支油道，通过定子铁芯槽内部的集成油道，将冷却油导入定子铁芯槽内的支油道，冷却油在定子铁芯槽内支油道向铁芯的两个端面流动，在此过程中冷却油直接与定子铁芯槽内的绕组直接接触，实现对槽内绕组直接的冷却，进而从定子槽内支油道流出的油喷射到铁芯端部的绕组上，对端部的绕组实现直接接触冷却，本发明实现了冷却油与槽内绕组和端部绕组直接接触冷却，大大提升了整体的冷却效果。

附图说明

图1本发明的油冷电机冷却示意图

图2本发明中定子铁芯的剖面示意图

图3本发明中定子铁芯的立体图

图4本发明中第一定子冲片局部示意图

图4-1本发明中方案2中第一定子冲片局部示意图

图4-2本发明中方案3中第一定子冲片局部示意图

图4-3本发明中方案3中第一定子冲片叠加局部示意图

图5本发明中多个第一定子冲片叠压示意图

图6本发明中第二定子冲片示意图

图7本发明中第二定子冲片叠压示意图

图8本发明中第二定子冲片叠压人油口到出油口油路示意图

图9本发明中第二定子冲片变形示意图

图10第二定子冲片变形叠压示意图

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

如图1至图10所示为本发明的一种油冷电机图示。参考图1至图3所示，本发明的油冷电机，包括机壳10、固定于所述机壳10内的定子铁芯20、安装于所述定子铁芯20上的定子绕组30、以及可转动套设于所述定子铁芯20内的转子40。

本发明中的所述定子绕组30包括定子铁芯槽内绕组301以及位于所述定子铁芯槽内绕组301两端的定子端部绕组302。

其特征在于：所述机壳10的内壁设有机壳进油道101，在本实施例中，所述机壳进油道101位于机壳顶部右上的内壁，右端面为与油泵50相通的进口，其出口位于机壳内壁的中间位置。

本发明中的所述定子铁芯20包括两组由多个第一定子冲片201叠加而成的第一定子冲片组、以及由多个第二定子冲片202叠加而成的第二定子冲片组。所述第二定子冲片202的外径小于所述第一定子冲片21的外径。

本发明中的所述第一定子冲片组设于所述第二定子冲片组的两端，即第二定子冲片组位于两个第一定子冲片组的中间位置。

所述第一定子冲片组轭部外侧沿圆周方向设有第一冷却油通道2011，所述第一定子冲片组的内圈设有第一定子铁芯槽2012，所述第一定子铁芯槽2012内为第一轴向冷却油道2013。

本发明中的所述第二定子冲片组的外圆设有环形油道2020，所述机壳进油道101与所述第一冷却油通道2011、第一轴向冷却油道2013以及环形油道2020相通。

参考图4和图5所示，所述第一定子冲片201为环形片，所述第一定子冲片201的轭部外侧沿圆周方向等间距设有多个过油孔21，第一定子冲片201按照依次正面叠压再反面叠压多片的规律进行叠压，叠压后的第一定子冲片过油孔21交错连通，形成与所述机壳进油道101相通的多条第一冷却油通道2011。

进一步地，所述第一定子冲片201的内圈沿圆周方向开设有多个所述第一定子槽212，所述第一定子槽212内开设有第一油槽2121；叠压后的第一油槽2121组合形成所述第一定子铁芯槽2013，在该第一定子铁芯槽2013内形成第一油道腔，所述第一定子铁芯槽内绕组301或槽绝缘401与第一定子冲片201叠压形成的第一油道腔组合形成多条第一轴向冷却油道2011。

本实施例中的第一定子冲片201可以设置多种结构，主要对第一油槽2121进行位置的改变，即所述第一油槽2121可设置在第一定子槽212的不同位置即不同的结构，本实施例中列举出如下三种方案进行说明：

如图4为本实施例中的方案1：

本发明中的第一油槽2121位于第一定子槽212的槽底中间，所述第一油槽2121占所述第一定子槽212槽底宽的1/2-1/3，第一定子冲片201按正面叠压多片再反面叠压多片依次交替叠压的方法，第一定子槽212的底形成第一轴向冷却油道2011。

如图4-1为本实施例中的方案2：

本发明中将第一油槽2121设置在第一定子槽212的槽底的两个圆角处，第一定子冲片201按正面叠压多片再反面叠压多片依次交替叠压的方法，第一定子槽212的槽底两个圆角处形成两个油道，第二定子冲片202出油口与第一定子槽212两个圆角处油道连通，参考图5为该结构第一定子冲片201叠压后结构示意图。

如图4-2为本实施例中的方案3：

本发明中将第一油槽2121设置在第一定子槽212的两个侧面，优选的，第一油槽2121做成非对称，第一定子冲片201按正面叠压多片再反面叠压多片依次交替叠压的方法，第一定子冲片201正反面叠压在第一定子槽212内两侧会形成槽内两条油路通道，参考图4-3为该结构第一定子冲片201叠压后的局部放大图。

如图6至图10所示，本发明中所述第二定子冲片202为环形片。

沿所述第二定子冲片202的外圆2021圆周等间距开设有多个漏斗形进油口2022，在相邻的两个进油口202之间开设有第一导油槽2024；在相邻的两个第一导油槽2024之间开设有第二导油槽2023；所述第二定子冲片202的内圈沿圆周方向开设有多个第二定子槽2026，位于所述第一导油槽2024内侧的第二定子槽2026内开设有出油口2025；位于所述第二导油槽2023内侧的第二定子槽2026内开设有第二油槽2027；叠压后的第二油槽2027组合形成与第一定子铁芯槽2013相通的第二定子铁芯槽2028。

本发明中的所述第二油槽2027设在所述第二定子槽2026的槽底部局部或侧部局部，优选地，所述第二定子冲片202按照依次正面叠压多片再反面并错开一个齿进行多个冲片叠压的结构，所述进油口2022、第一导油槽202、第二导油槽2024和出油口2025的流量通过调整第二定子冲片202叠压数量进行调整。

在本实施例中，所述第一定子铁芯槽数2013、第二定子铁芯槽2028为N时，所述进油口2022的数量为N/2；所述出油口2025的数量为N/2，出油口2025与第二油槽2027连通，与出油口2025的位置相对应。

当所述第二导油槽2024的数量为N/2，第二导油槽2024与出油口2025连通，所述出油口2025的位置与进油口2022的位置相错一个槽口。

参考图9和图10，本实施例中的第二定子冲片202可以设置多种结构，即所述第二定子冲片202的内圈沿圆周方向开设有多个第二定子槽2026，沿所述第二定子冲片202的外圆2021圆周等间距开设有多个漏斗形进油口2022。第二定子槽2026的槽底底部间隔开设有第一导油槽2024，在进油口2022处开设有第二导油槽2023，参考图10为该第二定子冲片202叠加后的结构示意图。

本发明的冷却过程如下：

当油泵50抽出的冷却油经过机壳10内集成的机壳进油道101进入到定子铁芯圆环形油道202后，环形油道202内充满冷却油，环形油道202内冷却油分为两部分，一部分冷却油进入定子铁芯轭部的多条第一轴向冷却油道2013，并沿着轴向方向相定子铁芯20两端面方向流动，流动过程冷却油直接接触定子铁芯202并将定子铁芯20的热量带走，从前后两个端面的油道口流出，并直接喷散到定子前后两个定子端部绕组302，对两个端部绕组302进行冷却。

另一部分冷却油经第二定子冲片组叠压形成的多个进油口2022、第二导油槽2024、第一导油槽202和出油口2025油路通道进入第一定子铁芯槽2013、第二定子铁芯槽2028内的冷却油道，并沿着槽内的油道向定子铁芯20两个端面方向流动，冷却油在铁芯槽内冷却油道流动过程与槽内绕组或槽绝缘401直接接触，对槽内绕组进行有效冷却，冷却油从定子铁芯端部的槽内油道口流出，并流经定子铁芯两端部的绕组，再次对端部绕组302进行二次冷却。

本发明在定子铁芯的内部集成多路冷却油道，将定子铁芯槽与槽内绕组组合形成轴向支油道，通过定子铁芯槽内部的集成油道，将冷却油导入定子铁芯槽内的支油道，冷却油在定子铁芯槽内支油道向铁芯的两个端面流动，在此过程中冷却油直接与定子铁芯槽内的绕组直接接触，实现对槽内绕组直接的冷却，进而从定子槽内支油道流出的油喷射到铁芯端部的绕组上，对端部的绕组实现直接接触冷却，本发明实现了冷却油与槽内绕组和端部绕组直接接触冷却，大大提升了整体的冷却效果。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种油冷电机，包括机壳、固定于所述机壳内的定子铁芯、安装于所述定子铁芯上的定子绕组、以及可转动套设于所述定子铁芯内的转子；

其特征在于：所述机壳的内壁设有机壳进油道；

所述定子铁芯包括至少一组第一定子冲片组、以及外径小于所述第一定子冲片组外径的第二定子冲片组；所述第一定子冲片组设于所述第二定子冲片组的两端；

所述第一定子冲片组轭部外侧沿圆周方向设有第一冷却油通道，所述第一定子冲片组的内圈设有第一定子铁芯槽，所述第一定子铁芯槽内为第一轴向冷却油道；

所述第二定子冲片组的外圆设有环形油道；

所述机壳进油道与所述第一冷却油通道、第一轴向冷却油道以及环形油道相通。

2.根据权利要求1所述的油冷电机，其特征在于：所述第一定子冲片组由至少两个第一定子冲片叠加而成；所述第二定子冲片组由至少两个第二定子冲片叠加而成；所述第二定子冲片组对称设于所述第一定子冲片组的中间位置。

3.根据权利要求2所述的油冷电机，其特征在于：所述第一定子冲片为环形片；

所述第一定子冲片的轭部外侧沿圆周方向等间距设有多个过油孔，所述至少两个第一定子冲片按照依次正面叠压再反面叠压多片的规律进行叠压，叠压后的第一定子冲片过油孔交错连通，形成与所述机壳进油道相通的多条第一冷却油通道；

所述第一定子冲片内圈沿圆周方向开设有多个所述第一定子槽，所述第一定子槽内开设有第一油槽；叠压后的第一油槽组合形成所述第一定子铁芯槽，在该第一定子铁芯槽内形成第一油道腔，所述第一定子铁芯槽内的绕组或槽绝缘与第一定子冲片叠压形成的第一油道腔组合形成多条第一轴向冷却油道。

4.根据权利要求3所述的油冷电机，其特征在于：所述第一油槽位于第一定子槽的槽底中间，所述第一油槽占所述槽底宽的1/2-1/3、或所述第一油槽位于第一定子槽的槽底圆角处、或所述第一油槽位于第一定子槽侧面处。

5.根据权利要求3所述的油冷电机，其特征在于：所述第二定子冲片为环形片；

沿所述第二定子冲片外圆的圆周等间距开设有多个漏斗形进油口，在相邻的两个进油口之间开设有第一导油槽；在相邻的两个第一导油槽之间开设有第二导油槽；所述第二定子冲片内圈沿圆周方向开设有多个第二定子槽，位于所述第一导油槽内侧的第二定子槽内开设有出油口；位于所述第二导油槽内侧的第二定子槽内开设有第二油槽；叠压后的第二油槽组合形成与第一定子铁芯槽相通的第二定子铁芯槽。

6.根据权利要求5所述的油冷电机，其特征在于：所述第二油槽设在所述第二定子槽的槽底部局部或侧部局部。

7.根据权利要求5所述的油冷电机，其特征在于：所述第二定子冲片按照依次正面叠压多片再反面并错开一个齿进行多个冲片叠压的结构，所述进油口、第一导油槽、第二导油槽和出油口的流量通过调整第二定子冲片叠压数量进行调整。

8.根据权利要求5所述的油冷电机，其特征在于：所述第一定子铁芯槽数、第二定子铁芯槽为N时，所述进油口的数量为N/2；所述出油口的数量为N/2，出油口与第二油槽连通，与出油口的位置相对应。

9.根据权利要求7所述的油冷电机，其特征在于：所述第二导油槽的数量为N/2，第二导油槽与出油口连通，所述出油口的位置与进油口的位置相错一个槽口。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的油冷电机，其特征在于：所述定子绕组包括定子铁芯槽内绕组以及位于所述定子铁芯槽内绕组两端的定子端部绕组。

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