CN118282131A - 一种驱动电机的冷却结构及驱动电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动电机的冷却结构及驱动电机，该驱动电机包括电机壳体、电机端盖、电机转子、左绕组以及右绕组，所述冷却结构包括与减速器壳体一体设计的电机罩，所述电机罩位于电机壳体外周，且所述电机壳体上设置有冷却液道；所述电机轴为中空结构，所述电机壳体、电机端盖以及电机轴中设置有冷却油道，且电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道以及电机轴中空油道依次连通，所述电机轴两端侧壁上分别具有出油口，且所述出油口分别与左绕组和右绕组连通；所述电机壳体外侧设置有冷却器和冷却液入口，所述冷却器上设置有冷却液出口、冷却油入口、冷却油出口；采用油、水同时冷却结构，实现商用车驱动电机的高效冷却。

Description

一种驱动电机的冷却结构及驱动电机

技术领域

本发明涉及驱动电机技术领域，具体涉及一种驱动电机的冷却结构及驱动电机。

背景技术

随着新能源商用车技术的不断发展，更为高效、能耗更低的驱动总成成为行业发展的主要诉求，高转速、高功率、高效率的商用型驱动电机成为行业发展的主要趋势，在此背景下驱动电机在工作状态下的发热量急剧升高，过高的发热量会导致电机性能下滑，严重情况会导致电机出现消磁故障，影响行车安全，因此对于驱动电机的冷却性能提出了更高要求。

常见的驱动电机冷却结构包括：风冷、水冷和油冷三种结构，其中风冷结构冷却功率小，常用于小功率电机冷却，难以满足大功率商用车驱动电机的冷却需求；水冷结构通过在电机定子外部增加冷却液道，通过低温溶液对电机的整体温度进行冷却，但该种冷却方式难以对驱动电机主要发热部位—绕组端部实现高效冷却，因此要实现高效冷却必须加大溶液剂量或流速，进而导致电机结构臃肿，难以满足现有大型商用车电驱动车桥的匹配需求；油冷结构通过在电机内部通入较低温度的绝缘冷却油，冷却效率高，目前在高性能新能源乘用车市场得到了广泛的应用，但其制造及使用成本均较高，单一采用该种冷却方式难以满足大型化新能源商用车对于产品制造成本的客观要求，难以实现大规模的推广使用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种驱动电机的冷却结构及驱动电机。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种驱动电机的冷却结构，所述驱动电机包括电机壳体、电机端盖、电机转子、电机轴、左绕组以及右绕组，该冷却结构包括与减速器壳体一体设计的电机罩，所述电机罩位于电机壳体外周，且所述电机壳体上设置有冷却液道；

所述电机轴为中空结构，所述电机壳体、电机端盖以及电机轴中设置有冷却油道，且电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道以及电机轴中空油道依次连通，所述电机轴两端侧壁上分别具有出油口，且所述出油口分别与左绕组和右绕组连通；所述电机壳体外侧设置有冷却器和冷却液入口，所述冷却器上设置有冷却液出口、冷却油入口、冷却油出口；

冷却油经位于减速器中的油泵通过冷却油入口泵送至冷却器中，再依次经冷却油出口、电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道进入电机轴内，电机轴在电机转子转动所产生的离心力的作用下将冷却油通过出油口甩动至左绕组、右绕组以及电机轴上的轴承处，最后经左、右绕组腔室流出到减速器壳体中，再经油泵泵送至冷却器中进行循环；所述冷却液道中的冷却液经冷却液入口泵送至冷却液道中，再流入到冷却器内，对冷却器内的冷却油进行冷却后并经冷却液出口流出。

进一步地，所述冷却液道从进水端到出水端的宽度逐渐变小。

进一步地，所述电机壳体上设置有温度传感器，用于对从冷却油出口流出的冷却油温度进行监测。

本发明的另一个实施例还提供了一种驱动电机，该驱动电机具有上述任一实施例所述的冷却结构，还包括电机转子端部维修腔和三相线接线腔，所述电机转子端部维修腔和三相线接线腔设置在所述驱动电机的接线端一侧，所述电机转子端部维修腔外侧安装有电机端盖，三相线接线腔外侧安装有接线盒端盖。

进一步地，所述电机轴套装在减速器输出齿轮轴上，并在套装处设置有输出齿轮轴与电机轴共用轴承。

本发明的有益效果：

1、采用油、水同时冷却结构，实现商用车驱动电机的高效冷却，一方面通过内置油道，利用电机转子高速转动所产生的离心力，在无外力作用下即可实现电机左、右绕组与电机轴高速轴承的高效冷却，从而降低驱动电机内部温度，另一方面通过不等宽度的外置水道，有效减少了冷却液在水道中的压力损耗，保证电机外部温度的有效控制，且冷却水与冷却油在冷却器中进行热交换，从而给冷却油再次降温，最终实现电机温度的高效控制，在保证驱动电机高效冷却、性能不衰退的前提下，实现低成本制造与使用；

2、在电机壳体一端分别设置电机转子端部维修腔和三相线接线腔，并分别通过电机端盖和接线盒端盖进行封闭，方便驱动电机零部件的维修更换。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1~图2为本发明的驱动电机的外观结构示意图(图中也一并显示了减速器壳体的外观)；

图3~图4为本发明驱动电机的剖视结构示意图；

图5为本发明的驱动电机去掉电机罩、电机端盖以及接线盒端盖后的外观示意图；

图6为图5的正视图。

附图标记说明：

1-电机壳体；2-电机端盖；3-电机转子；4-电机轴；5-左绕组；6-右绕组；7-电机罩；8-冷却水道；9-冷却油道；10-右侧高速轴承；11-输出齿轮轴；12-冷却器；13-冷却水入口；14-冷却水出口；15-冷却油入口；16-冷却油出口；17-左侧轴承；18-温度传感器；19-电机定子；20-电机转子端部维修腔；21-三相线接线腔；22-接线盒端盖。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及图1~图6对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明实施例提供了一种驱动电机的冷却结构，该冷却结构选用冷却液和冷却油同时对电机进行冷却，冷却液可以选用冷却水，也可以选用其它合适的冷却介质，在本发明实施例中，该冷却液具体为冷却水，所述驱动电机包括电机壳体1、电机端盖2、电机转子3、电机轴4、左绕组5以及右绕组6。该驱动电机的冷却结构包括与减速器壳体一体设计的电机罩7，将电机罩7和减速器壳体集成为一体，体积更小，更节省安装空间；所述电机罩7位于电机壳体1外周，且所述电机壳体1上设置有冷却水道8。所述冷却水道8从进水端到出水端的宽度逐渐变小，即a1＞a2＞a3＞a4，由于冷却水道8中的冷却水来自于外置的水泵，为定量水泵，但冷却过程中随着水的流动会产生一定的能量损耗，导致冷却水产生压降，而过大的压降会导致冷却水流速降低，进而导致降低效率降低，最终导致电机因冷却不及时而温度升高，因此，通过改变冷却水道8的宽度，使得a1＞a2＞a3＞a4，在同等水量的前提下即可提升流出端的压力，进而抵消液体流动带来的能量损耗，从而保证冷却水道8中的冷却水压力一致，最终保证了冷却效率。

所述电机轴4为中空结构，在所述电机壳体1、电机端盖2以及电机轴4中设置有冷却油道9，且电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道以及电机轴中空冷却油道依次连通，所述电机轴4两端的侧壁上分别具有出油口，且所述出油口分别与左绕组5、右绕组6和右侧高速轴承10相对设置且连通，左绕组5、右绕组6的腔室与减速器输出齿轮轴11的腔室连通；相比传统在转子端环上设置端环油道的方式，本发明将冷却油道设置在电机端盖2上，可以有效避免冷却油流向定子与转子之间的气隙内，导致电机搅油阻力变大，从而影响电机的工作效率，且由于本发明无需在转子端环上设置冷却油道，使得转子端环可以设置的相对较薄，能防止冷却油沿常规的厚厚的转子端环流入定子与转子之间的气隙内。所述电机壳体1外侧设置有冷却器12和冷却水入口13，所述冷却器12上设置有冷却水出口14、冷却油入口15和冷却油出口16，而与冷却器12连接的电机壳体1上也相应的设置有冷却水出口、冷却油入口和冷却油出口。

冷却油经减速器内设置的油泵通过冷却油入口15泵送至冷却器12中，再依次经冷却油出口16、电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道进入电机轴4内，电机轴4在电机转子3转动所产生的离心力的作用下将冷却油通过出油口甩动至左绕组5、右绕组6以及右侧高速轴承10中，分别对左绕组5、右绕组6以及电机轴4的右侧高速轴承10进行冷却和润滑，最后在重力作用下右侧高速轴承10中的冷却油沿轴承间隙流入右绕组6腔室中，再同右绕组6中的冷却油一起流入左绕组5中，最终经过输出齿轮轴腔室流入减速器中，再经减速器上设置的油泵泵送至冷却器12中进行循环，而冷却水道8中的冷却水经冷却水入口13泵送至冷却水道8中，对电机壳体1进行降温，然后再流入到冷却器12内，对冷却器12内的冷却油进行冷却后经冷却水出口14流出到水箱，先将冷却水流入电机，用温度较低的冷却水首先冷却电机，经过第一次热交换后，再将冷却水送入冷却器12中，与冷却油进行热交换，该方式对电机的冷却效果更好。而电机轴左侧轴承17与减速器腔体连通，通过减速器内部齿轮转动飞溅起的油液对左侧轴承17进行冷却和润滑。

本发明只需要这设置一条油道，即可满足对电机的整体冷却效果，结构更简单，通过在电机轴上设置的出油口可以一次性对左、右绕组以及轴承进行润滑，无需专门设置针对各个部件的单独润滑油道，油路结构更简单，从左、右绕组流回减速器的冷却油也更顺畅；且本发明可以根据电机轴的转速实时调节甩向左、右绕组以及轴承中的油量，相对传统固定喷油的方式，可以有效减少冷却器的功率，从而减少电机的体积。

此外，在电机壳体1上设置有温度传感器18，用于监测从冷却油出口16流出的冷却油温度，若冷却油的温度过高，则通过调整油泵和水泵的泵送速度，从而调整冷却油的流速和冷却水的流速，最终降低驱动电机内冷却油的温度。

实施例2

本发明实施例公开了一种具有实施例1中的冷却结构的驱动电机，实施例1中表述的该驱动电机的电机壳体1、电机转子3、电机轴4、左绕组5以及左绕组5的位置关系和连接关系与现有电机相同，本发明实施例在此不再赘述，该驱动电机还包括电机定子19，其在电机内的位置以及连接关系也与现有电机相同；所述驱动电机远离输出齿轮轴11的一侧中部设置有电机转子端部维修腔20，在电机转子端部维修腔20一侧设置有三相线接线腔21，并在电机转子端部维修腔20外侧安装有所述电机端盖2，在三相线接线腔21外侧安装有接线盒端盖22，通过电机端盖2和接线盒端盖22对电机转子端部维修腔20和三相线接线腔21进行封闭，在对电机转子4或者电机接线端进行维修时，只需将各自的端盖拆掉即可实现快速维修，同时将电机端盖2和接线盒端盖22设置成小型分体式的，可以避免维修时要整体拆卸，避免工人作业量过大，维修不方便的问题。

此外，该驱动电机的电机轴4套装在减速器的输出齿轮轴11上，并在套装结合处设置输出齿轮轴与电机轴4共用轴承，即实施例1中的左侧轴承，通过孔轴配合方式将输出齿轮轴插装于电机轴4内部，具备良好的对中性，同时在其配合处共用轴承，从而有效保证了驱动电机的轴向尺寸，且紧凑型更高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种驱动电机的冷却结构，所述驱动电机包括电机壳体、电机端盖、电机转子、电机轴、左绕组以及右绕组，其特征在于，所述冷却结构包括与减速器壳体一体设计的电机罩，所述电机罩位于电机壳体外周，且所述电机壳体上设置有冷却液道；

所述电机轴为中空结构，所述电机壳体、电机端盖以及电机轴中设置有冷却油道，且电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道以及电机轴中空油道依次连通，所述电机轴两端侧壁上分别具有出油口，且所述出油口分别与左绕组和右绕组连通；所述电机壳体外侧设置有冷却器和冷却液入口，所述冷却器上设置有冷却液出口、冷却油入口、冷却油出口；

冷却油经位于减速器中的油泵通过冷却油入口泵送至冷却器中，再依次经冷却油出口、电机壳体冷却油道、电机端盖冷却油道进入电机轴内，电机轴在电机转子转动所产生的离心力的作用下将冷却油通过出油口甩动至左绕组、右绕组以及电机轴上的轴承处，最后经左、右绕组腔室流出到减速器壳体中，再经油泵泵送至冷却器中进行循环；所述冷却液道中的冷却液经冷却液入口泵送至冷却液道中，再流入到冷却器内，对冷却器内的冷却油进行冷却后并经冷却液出口流出；

所述冷却液道从进水端到出水端的宽度逐渐变小。

2.根据权利要求1所述的驱动电机的冷却结构，其特征在于，所述电机壳体上设置有温度传感器，用于对从冷却油出口流出的冷却油温度进行监测。

3.一种具有权利要求1~2任一项所述的冷却结构的驱动电机，其特征在于，所述驱动电机还包括电机转子端部维修腔和三相线接线腔，所述电机转子端部维修腔和三相线接线腔设置在所述驱动电机的接线端一侧，所述电机转子端部维修腔外侧安装有电机端盖，三相线接线腔外侧安装有接线盒端盖。

4.根据权利要求3所述的驱动电机，其特征在于，所述电机轴套装在减速器输出齿轮轴上，并在套装处设置有输出齿轮轴与电机轴共用轴承。