CN207010374U - 一种轴向磁通盘式电机的油冷定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴向磁通盘式电动机油冷定子，包括：定子铁芯（102）和机座（119），定子铁芯（102）由超薄硅钢片卷绕而成，然后切割成一个个独立的定子齿，所述定子铁芯（102）无轭部，以降低定子铁芯（102）的涡流损耗；此外，定子铁芯102的外壁面套有定子绕组（104），采用集中式绕组设计；所述定子铁芯（102）的每个定子齿的两个端面设计有导油槽，每个定子齿的轴向方向开有三个轴向通油孔与端面通油槽，并且，机座（119）上又安装有进油接头（127）和出油接头（128），其上设计有进油口和出油口，使得冷却油在封闭的空间内流动，带走盘式电机产生的热量。

Description

一种轴向磁通盘式电机的油冷定子

技术领域

本实用新型涉及一种纯电动、混合动力汽车驱动领域的电动机定子，具体涉及一种定子油冷且分段电枢的轴向磁通盘式电机的油冷定子。

背景技术

目前，在纯电动、混合动力汽车驱动领域应用的电机多为径向磁通的交流永磁同步电动机、直流电机或者交流异步电动机，由于传统径向电机轴向安装尺寸较大，功率密度和效率都偏低，不利于在电动汽车领域空间要求严格、效率要求高的场合应用。

常规的水冷电机，一般采用机座水冷或者少数的端盖水冷等单一冷却形式，而纯电动、混合动力汽车用电机防护等级要求高，底盘安装空间狭小，电机在加速超车、爬坡等工况，产生大量的热量，考虑到机座内空气的导热能力比较差、机座水道或者端盖水道与定子铁芯存在装配间隙，导致很大的传导热阻，有时仅仅靠机座水冷或者端盖水冷来换热往往不能及时散出，给电机温升管理带来极大挑战。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于提供一种轴向磁通盘式电动机油冷定子。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种轴向磁通盘式电动机油冷定子，包括：定子铁芯102和机座119，定子铁芯102由超薄硅钢片卷绕而成，然后切割成一个个独立的定子齿，所述定子铁芯102无轭部，以降低定子铁芯102的涡流损耗；此外，定子铁芯102的外壁面套有定子绕组104，采用集中式绕组设计；所述定子铁芯102的每个定子齿的两个端面设计有导油槽，每个定子齿的轴向方向开有三个轴向通油孔与端面通油槽，并且，机座119上又安装有进油接头127和出油接头128，其上设计有进油口和出油口，使得冷却油在封闭的空间内流动，带走盘式电机产生的热量。

优选的是，所述定子绕组104和定子铁芯102产生的热量，通过定子内部流动的冷却油带走；且所述定子铁芯102的轴向通油孔与端面通油槽的油路多支路并联流动。

优选的是，所述定子还具体包括：第一侧隔板116、第二侧隔板125、机座119、第一密封垫117、第二密封垫118、第三密封垫122、第四密封垫123，由此，保证机座119除引线孔之外形成一个密闭的空间。

优选的是，还设置有出线盒组件300，其具有三个大填料函306、1个温检接头305，此外，还设置有接线铜柱314，由此实现定子绕组104的引出线由多股并绕向单根过渡，并且，出线盒壳体304、环氧底板320、接线铜柱314、第五密封垫322、第六密封垫324、橡胶圈313组成一个密闭的空间。

优选的是，所述定子铁芯102嵌装到定子轮毂109的相邻两个筋板之间，以支撑和固定定子铁芯102。

优选的是，所述机座119上安装有出线盒组件300，为了固定外接动力和温检信号引接线，分别引入了3个大填料函306、1个温检接头305，为实现出线盒组件300的密封效果，引入接线铜柱314，实现定子绕组104多股并绕向单根过渡，通过引入了出线盒壳体304、环氧底板320、接线铜柱314、密封垫322、密封垫324、橡胶圈313组成一个密闭的空间。

本实用新型的有益效果：

盘式电机温升管理设计：主动降低损耗和被动降低损耗；

主动降低损耗方面主要考虑定子铁芯102采用了超薄的硅钢片卷绕切割制成分段的电枢齿、用来降低铁芯涡流损耗耗，同时在定子铁芯102的每个电枢齿在轴向方向开有3个通油孔以及端面通油槽，增大了铁芯表面的对流换热系数；定子绕组104采用细的、漆膜耐温等级更高的C级绝缘漆包线，多股并绕以降低高频涡流铜耗等措施。

被动降低损耗方面，将整个定子组件100浸到绝缘的变压器油中，并采用多支路并联循环冷却。通过以上措施，盘式电机具有了更高的耐温升等级,可以承受更大的过载，结构更加紧凑，提高了电机功率密度和扭矩密度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述，以使得本实用新型的上述优点更加明确。

图1为本实用新型轴向磁通盘式电动机油冷定子的剖面结构图；

图2为本实用新型轴向磁通盘式电动机油冷定子的爆炸结构图；

图3为本实用新型轴向磁通盘式电动机油冷定子的剖面结构图；

图4为本实用新型轴向磁通盘式电动机油冷定子出线盒的爆炸结构图；

图5为本本实用新型轴向磁通盘式电动机油冷定子的冷却油路剖面结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细地说明。

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种定子浸油循环冷却且分段电枢的轴向磁通盘式电动机定子，其中包含进/出油口的定子浸油循环冷却，具有对流换热效率高，换热面积大，导热速度快等优点，采用这种散热结构的盘式电机，功率密度、扭矩密度可以做得更高，结构更加紧凑，适应于未来对电机安装空间有苛刻要求的场合；定子铁芯设计成独立的无轭部定子齿块，每个定子齿块绕有集中绕组，因采用独立的分段电枢结构，可以显著降低铁芯的涡流损耗，从而提高电机运行效率。同时，由于转子采用了磁钢表贴式结构以及12槽10极的近极槽配合，盘式电动机具有较好的弱磁扩速能力，适合高速运行工况。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

所述的定子浸油冷却散热且分段电枢盘式电动机定子，采用分段电枢结构，定子铁芯无轭部；温升管理采用整个定子浸油循环冷却散热模式。

所述的定子组件100，包括定子铁芯102，定子铁芯102由高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成，然后切割成一个个独立的电枢齿，即定子铁芯102无轭部，以降低定子铁芯102涡流损耗，同时显著提高电机的功率密度。定子铁芯102的外壁面套有定子绕组104，采用集中式绕组设计。定子铁芯102的每个定子齿的两个端面设计有导油槽，每个定子齿轴向方向开有3个轴向通油孔与端面通油槽。机座119安装有进油接头127和出油接头128，其上设计有进/出油口。

定子绕组104、定子铁芯102、产生的热量，通过定子100内部流动的冷却油带走，通过定子发热源浸油设计，增大主要发热源的接触散热面积，提高热源表面对流换热系数，显著改善了定子100散热效果，同时，通过定子铁芯102的轴向通油孔与端面通油槽，油路可以多支路并联流动，实现较小的压力损失，降低流动的阻力。

通过设置定子组件100中的第一侧隔板116、第二侧隔板125、机座119、第一密封垫117、第二密封垫118、第三密封垫122、第四密封垫123，保证除了机座119的引线孔之外，一个密闭的空间。

出线盒组件300，为了固定外接动力线和温检信号引接线，分别引入了3个大填料函306、1个温检接头305，为实现出线盒组件300的密封效果，引入接线铜柱314，实现定子绕组104的引出线由多股并绕向单根过渡，出线盒壳体304、环氧底板320、接线铜柱314、第五密封垫322、第六密封垫324、橡胶圈313组成一个密闭的空间。

本实用新型的有益效果：

盘式电机温升管理设计：主动降低损耗和被动降低损耗

主动降低损耗方面主要考虑定子铁芯102采用了超薄的硅钢片卷绕切割制成分段的电枢齿、用来降低铁芯涡流损耗耗，同时在定子铁芯102的每个电枢齿在轴向方向开有3个通油孔以及端面通油槽，增大了铁芯表面的对流换热系数；定子绕组104采用细的、漆膜耐温等级更高的C级绝缘漆包线，多股并绕以降低高频涡流铜耗等措施。

被动降低损耗方面，将整个定子组件100浸到绝缘的变压器油中，并采用多支路并联循环冷却。通过以上措施，盘式电机具有了更高的耐温升等级,可以承受更大的过载，结构更加紧凑，提高了电机功率密度和扭矩密度。

应用该定子的盘式电机与减速器耦合，用于减速；或者与差速器耦合，用于直驱。主要作为牵引动力，适合应用于纯电动、混合动力汽车等对空间要求苛刻、直驱或者配减速器的领域。

其中，所述的应用该定子的浸油循环冷却散热且分段电枢盘式电动机，是一种轴向励磁磁通永磁同步电机，采用双转子单定子架构，有主轴设计，其中转子采用磁钢表贴式结构，温升管理采用整个定子浸油循环冷却散热模式。

所述的定子组件100，如图1，图2所示，包括定子铁芯102，定子铁芯102由高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成，然后分割成一个个独立的电枢齿，以降低定子铁芯涡流损耗。定子铁芯102的外壁面绕有定子绕组104，定子绕组104槽内直线段使用槽楔101、槽楔103压紧，定子绕组104的内外端部通过外箍圈105、外箍圈112、内箍圈107、内箍圈110、紧定螺钉106、紧定螺钉108、紧定螺钉111、紧定螺钉113固定到定子轮毂109，以限制其轴向运动。定子铁芯102的每个电枢齿，开有3个轴向通油孔以及两侧端面通油槽。进油口接头127、出油口接头128通过紧定螺钉129、紧定螺钉130固定到机座109上。

第一侧隔板116与第二侧隔板125采用环氧板或者玻璃钢纤维材料或者不导磁且高电阻率的304不锈钢。使用内圈螺钉124与114、外圈螺钉126与115将外圈第四密封垫123与117、内圈第三密封垫122与118压紧固定到机座109的两侧的挡肩上，结合第一侧隔板116、第二侧隔板125，用于构成侧端面的密封。

机座119安装有进油接头127和出油接头128，其上开有进/出油口。定子绕组104、定子铁芯102、产生的热量，通过流动的冷却油带走，通过定子发热源浸油循环冷却设计，增大主要发热源的接触散热面积，提高热源表面对流换热系数，显著改善了定子散热效果，同时，通过定子铁芯102的轴向通油孔与两个端面通油槽以及外箍圈105与外箍圈112、内箍圈107与内箍圈110上面的开槽开口设计、油路可以多支路并联流动，实现较小的压力损失，定子铁芯102、定子绕组104产生的热量可以较快的被带走。

所述的出线盒组件300，为了固定外接动力线和温检信号引接线，分别引入了3个大填料函306、1个温检接头305，填料函306固定到出线盒壳体304上，盖板302通过螺钉301固定出线盒壳体304上，盖板302与出线盒壳体304之间设有橡胶垫303。定子绕组104的引出线通过机座119上的过线孔引出，使用紧定螺钉316、螺母317、母排315和接线铜鼻子319连接到接线铜柱314的一端，另一端使用接线铜鼻子319外接动力电缆，同理，使用紧定螺钉311、螺母310、母排309压紧。其中接线铜柱314通过环氧底板320的端面限位，其上套有橡胶圈313，通过紧定螺钉固定法兰盘312，从而压紧橡胶圈313，压紧起密封作用，定子绕组104的温度传感器PT100的引接线通过温检插头305引出。同时，设置了第五密封垫322、第六密封垫324、密封垫303，以保证出线盒组件300内部是一个密封的空间，如图3，图4所示。

密封方面，需要结合定子组件100和出线盒组件300说明。其中，出线盒300内部安装有第六密封垫324、第五密封垫322、环氧底板320、接线铜柱314、橡胶圈313构成出线盒组件300部分的密封空间；定子组件100中的第一侧隔板116、第二侧隔板125、机座119、第一密封垫117、第二密封垫118、第三密封垫122、第四密封垫123、定子轮毂109构成定子组件100部分的密封空间。出线盒的密封空间结合定子部分的密封空间构成整个油冷的密封空间，如图5所示。

本实用新型的工作原理为：定子组件100中的定子绕组104外接电机逆变器输出的三相交流电，产生圆形旋转磁场，磁钢产生的磁场切割定子绕组104，从而定子绕组104产生的圆形旋转磁场带动磁钢产生的永磁磁场同步旋转，产生电磁转矩。在盘式电机运行过程中产生的热量，主要通过定子组件100中的循环冷却油带走，由于采用了浸油循环冷却方案，盘式电机可以承受更大的过载，拥有更大的功率密度和扭矩密度。

此外，轴向磁通盘式电动机的油冷定子采用了浸油循环冷却模式。其中定子部分包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯由高磁导率、低损耗、超薄硅钢片卷绕而成，然后分割成一个个独立的电枢齿。定子铁芯的每个电枢齿，开有3个轴向通油孔以及两侧端面径向通油槽。在电枢齿上缠绕定子绕组，定子绕组与定子轮毂的筋板贴合。通过内外箍圈将定子铁芯、定子绕组、定子轮毂箍成一个整体。定子轮毂两侧的端面布置有侧隔板、橡胶垫，实现定子部分的密封。机座安装有进油接头和出油接头，其上开有进/出油口。

采用上述设计的定子，定子绕组、定子铁芯、产生的热量，通过流动的冷却油带走，通过定子发热源浸油循环冷却设计，增大主要发热源的接触散热面积，提高热源表面对流换热系数，显著改善了定子散热效果，同时，通过定子铁芯的轴向通油孔与两个端面通油槽以及内外箍圈上面的开槽开孔设计、油路可以多支路并联流动，实现较小的压力损失，定子铁芯、定子绕组产生的热量可以较快速度被带走。

采用该油冷定子的浸油循环散热设计的盘式电机，功率密度、扭矩密度可以做的更大，结构更加紧凑；主要作为牵引动力，适合应用于纯电动、混合动力汽车等对空间要求苛刻、直驱或者配变速箱的领域。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，包括：定子铁芯（102）和机座（119），定子铁芯（102）由超薄硅钢片卷绕而成，然后切割成一个个独立的定子齿，所述定子铁芯（102）无轭部，以降低定子铁芯（102）的涡流损耗；此外，定子铁芯102的外壁面套有定子绕组（104），采用集中式绕组设计；所述定子铁芯（102）的每个定子齿的两个端面设计有导油槽，每个定子齿的轴向方向开有三个轴向通油孔与端面通油槽，并且，机座（119）上又安装有进油接头（127）和出油接头（128），其上设计有进油口和出油口，使得冷却油在封闭的空间内流动，带走盘式电机产生的热量。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，所述定子绕组（104）和定子铁芯（102）产生的热量，通过定子内部流动的冷却油带走；且所述定子铁芯（102）的轴向通油孔与端面通油槽的油路多支路并联流动。

3.根据权利要求1或2所述的轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，所述定子还具体包括：第一侧隔板（116）、第二侧隔板（125）、机座（119）、第一密封垫（117）、第二密封垫（118）、第三密封垫（122）、第四密封垫（123），由此，保证机座（119）除引线孔之外形成一个密闭的空间。

4.根据权利要求1所述的轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，还设置有出线盒组件（300），其具有三个大填料函（306）、1个温检接头（305），此外，还设置有接线铜柱（314），由此实现定子绕组（104）的引出线由多股并绕向单根过渡，并且，出线盒壳体（304）、环氧底板（320）、接线铜柱（314）、第五密封垫（322）、第六密封垫（324）、橡胶圈（313）组成一个密闭的空间。

5.根据权利要求1所述的轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，所述定子铁芯（102）嵌装到定子轮毂（109）的相邻两个筋板之间，以支撑和固定定子铁芯（102）。

6.根据权利要求5所述的轴向磁通盘式电动机油冷定子，其特征在于，所述机座（119）上安装有出线盒组件（300），为了固定外接动力和温检信号引接线，分别引入了3个大填料函（306）、1个温检接头（305），为实现出线盒组件（300）的密封效果，引入接线铜柱（314），实现定子绕组（104）多股并绕向单根过渡，通过引入了出线盒壳体（304）、环氧底板（320）、接线铜柱（314）、密封垫（322）、密封垫（324）、橡胶圈（313）组成一个密闭的空间。