实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本实用新型的实施例提出一种冷却效果提高的用于车辆的驱动电机。
本实用新型的另一实施例提出了一种具有上述用于车辆的驱动电机的驱动系统。
本实用新型的又一实施例提出一种具有上述用于车辆的驱动电机的车辆。
根据本实用新型的实施例的用于车辆的驱动电机,包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯,所述电机壳体具有机壳凹槽、进液口和出液口,所述机壳凹槽设在所述电机壳体的内周壁上,所述进液口和所述出液口分别与所述机壳凹槽连通,所述定子铁芯的外周壁设有多个切边和沿所述定子铁芯的轴向延伸的定子凹槽,其中所述进液口、所述机壳凹槽、所述定子凹槽、所述出液口以及所述切边与所述电机壳体的内周壁之间的空间相连通以形成冷却液流道,所述进液口为多个,多个所述进液口沿所述电机壳体的周向分布,相邻进液口的中心轴线之间的夹角θ小于等于180度,所述进液口的中心和距其最近的切边的中心在所述定子铁芯的横截面上的投影之间的圆心角β为0-5度。
根据本实用新型实施例的用于车辆的驱动电机,通过在电机壳体上设置多个进液口,使相邻进液口的中心轴线之间的夹角θ小于等于180度,以及使所述进液口的中心和距其最近的切边的中心在所述定子铁芯的横截面上的投影之间的圆心角β为0-5度,发明人发现,可以加强冷却液对定子铁芯的冷却能力,提高电机的散热效果,并且降低冷却液的流动损失。
在一些实施例中,所述切边为四个,所述进液口为两个,所述圆心角β为0度。
在一些实施例中,所述切边为四个,所述进液口为四个,所述圆心角β为0度。
在一些实施例中,所述进液口在所述电机壳体的轴向上间隔布置。
在一些实施例中,所述定子凹槽为矩形,所述定子凹槽的深度满足关系式:
其中a为定子凹槽的深度,Rout为定子铁芯的外径,Rin为定子铁芯的内径,L为定子铁芯的轭厚,h为定子铁芯的叠厚,k1为系数且为0.05-0.1。
在一些实施例中,所述定子凹槽的深度a大于等于1.5毫米且小于等于2.5毫米。
在一些实施例中,所述切边的深度满足关系式:
其中b为切边的深度,Rout为定子铁芯的外径,Rin为定子铁芯的内径,L为定子铁芯的轭厚,h为定子铁芯的叠厚,k2为系数且为0.05-0.1。
在一些实施例中,所述定子凹槽分为多组,相邻组之间的间隔对应的圆心角为1-5度,多组定子凹槽分为第一类槽组和第二类槽组,所述第一类槽组和所述第二类槽组沿所述定子铁芯的周向交替布置,其中所述切边位于所述第二类槽组内,每个第二类槽组分为与所述第一类槽组相邻的两个第一节和与所述切边相邻的两个第二节,所述第一节内的定子凹槽数量大于所述第二节内的定子凹槽数量,相邻的第一节和第二节之间的间隔对应的圆心角为1-5度,每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角为0.5-2度,每个定子凹槽对应的圆心角为0.5-2度,每个第一类槽组分为多队,每一队包括多节,相邻队之间的间隔槽对应的圆心角为1-5度,每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角为1-5度,每一队内的每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角为0.5-2度,每个定子凹槽对应的圆心角为0.5-2度。
本实用新型第二方面的实施例提出一种驱动系统,包括驱动电机、减速器和控制器,所述减速器与所述驱动电机的电机轴相连,所述控制器与所述驱动电机相连,所述驱动电机为根据本实用新型第一方面实施例的用于车辆的驱动电机。
本实用新型第三方面的实施例提出一种车辆,包括根据本实用新型第一方面实施例的用于车辆的驱动电机。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-图4所示,根据本实用新型实施例的用于车辆的驱动电机包括电机壳体1和定子铁芯2。定子铁芯2内可以设有转子(未示出),定子铁芯2的定子齿上绕设有定子绕组(未示出),由此构成驱动电机的定子。定子铁芯2安装在电机壳体1内。
电机壳体1具有机壳凹槽11、进液口12和出液口(未示出)。出液口通常设在电机壳体1的端盖(未示出)上。机壳凹槽11设在电机壳体1的内周壁上,进液口12和出液口分别与机壳凹槽11连通。进液口12为多个。
定子铁芯2的外周壁设有切边21和定子凹槽22,切边21和定子凹槽22均沿定子铁芯2的轴向延伸。进液口12、机壳凹槽11、定子凹槽22、出液口以及切边21与电机壳体1的内周壁之间的空间相连通以形成冷却液流道,例如冷却液经进液口12进入冷却液流道内,对电机进行降温冷却,吸热后的冷却液经出液口流出。换言之,机壳凹槽11和定子铁芯2的外周壁限定出一部分冷却液流道,电机壳体1的内周壁面与定子凹槽22限定出一部分冷却液流道,电机壳体1的内周壁面与切边21限定出一部分冷却液流道,当然,进液口12和出液口也可以看做冷却液流道的一部分。
如图1和图2所示,驱动电机的进液口12为多个,进液口12沿电机壳体1的周向间隔分布,在电机壳体1的横截面上,相邻进液口12的中心轴线之间的夹角θ小于等于180度,进液口12的中心和距其最近的切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角β为0-5度。
如图1所述,圆心角β是指进液口12的中心与定子铁芯2的圆心连线,和与进液口12距离最近的切边21的中点与定子铁芯2的圆心连线,在定子铁芯2横截面上的投影之间的夹角为0-5度。
发明人通过研究发现,如图11所示,横轴为圆心角β,左侧纵轴为压降,右侧纵轴为电机最大温升△T,当圆心角β在0-5度逐渐增加时,压降(实线所示曲线)和电机最大温升(虚线所示曲线)增大的速度较慢(两条曲线的斜率较小),当圆心角β大于5度逐渐增加时,压降和电机最大温升增大速度明显加快(两条曲线的斜率增大),即电机热性能不佳,因此,进液口12的中心和距其最近的切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角设为0-5度是有利的。
根据本实用新型实施例的主驱动电机,通过在电机壳体1的内周壁上设置机壳凹槽11以及定子铁芯2的外周壁上设置切边和多个定子凹槽22,增大了冷却液与定子铁芯2的接触面积,提高散热效率。
而且,在电机壳体1上设有多个进液口12,进液口12沿电机壳体1的周向间隔分布,进液口12的中心和距其最近的切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角β为0-5度。当圆心角β为0-5度时,冷却效率佳,流动损失最小。发明人经研究还发现,越靠近进液口12,冷却效果越好。因此,通过设置多个进液口12,加强了冷却液的冷却能力,提高了电机的散热效果。在另一些实施例中,多个进液口12沿电机壳体1的轴向间隔布置,换言之,多个进液口12既沿电机壳体1的周向间隔布置,也沿电机壳体1的轴向间隔布置,例如在电机壳体1上螺旋分布。
另外,若将冷却液流道全部形成于电机壳体1的内周壁上,则会导致电机壳体1上流道太多,增加电机壳体1的厚度,成本增加;若将流道全部形成于定子铁芯2上,则会导致定子铁芯2的强度降低,通过同时在电机壳体1的内周壁上设置电机凹槽11,在定子铁芯的外周壁上设置定子凹槽22和切边,既避免了电机壳体1过厚,又避免了定子铁芯2强度太低的问题,而且还提高了冷却效果。
在一些实施例中,如图4-10所示,定子凹槽22设为矩形,定子凹槽的深度满足关系式:
其中a为定子凹槽的深度,Rout为定子铁芯的外径,Rin为定子铁芯的内径,L铁芯的轭厚,h为定子铁芯的叠厚,K1为系数且为0.05-0.1。
发明人通过研究发现,如图12所示,随着系数K1的逐渐增加,冷却液的压降增大(即冷却液的流阻增大),电机温升减小。而且,K1在0-0.05的范围内时,冷却液的压降增大较快,K1大于0.1时,冷却液的压降增大,但电机温升减小基本不变。
从上述关系式可以看出,随着K1的增加,定子凹槽的深度增加,定子凹槽与冷却液的接触面积随之增加,由于对流热阻和对流传热系数、冷却液与机壳的接触面积成反比,对热热阻越小,换热能力越强,因此冷却液与定子铁芯2接触面积越大越好。但是接触面积越大,流速越高,流阻越大。综合考虑上述因素,K1的取值设为0.05-0.1是有利的。
在一些实施例中,定子凹槽22的深度a大于等于1.5毫米且小于等于2.5毫米。发明人发现,当定子凹槽的深度a为1mm时,电机的电磁性能降低0.67%,当定子凹槽的深度a为2mm时,电机的电磁性能降低1.5%,当定子凹槽的深度a为3mm时,电磁性能降低4.83%,因此将定子凹槽的深度a设为1.5毫米到2.5毫米之间是有利的。
在一些具体实施例中,定子凹槽22的深度a优选选为2毫米,定子凹槽22的宽度a优选为1毫米,如上所述,当定子凹槽的深度a为2mm时,电机的电磁性能降低1.5%,虽然对电磁性能具有一定的影响,但影响较小,同时冷却液与定子铁芯的接触面积也较大,可有效提高电机的冷却效率。
如图1所示,在一些具体实施例中,切边21的数量为四个,进液口12的数量为两个,进液口12的中心和距其最近的切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角为β,优选地,β为0度。在另一些具体实施例中,如图2所示,切边21的数量为四个,进液口12的数量为四个,所述进液口12的中心和距其最近的切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角β为0度。在一些实施例中,进液口的数量小于切边的数量,且每个进液口与一个切边相对应。
在一些实施例中,切边的深度满足关系式:
其中b为切边的深度,即在定子铁芯2径向上的切除的最大厚度,Rout为定子铁芯的外径,Rin为定子铁芯的内径,L为定子铁芯的轭厚,h为定子铁芯的叠厚,k2为系数且为0.05-0.1。
发明人通过研究发现,如图13所示,随着系数K2的增加,冷却液的压降增大(即流阻增大),电机的最大温升逐渐减小,压降越低,冷却效果越好,电机最大温升越小,电机寿命、性能越好,经综合考虑,选择系数k2为0.05-0.1,以便电机热性能好,且能节省原料,降低原料成本5.3%。
如图5-图8所示,在一些实施例中,定子凹槽22分为多组,多组定子凹槽22沿定子铁芯2的周向均匀间隔分布,相邻组之间的间隔对应的圆心角θ1为1-5度。
在一些实施例中,如图5和图6所示,每一组定子凹槽22包括多队,在图5和图6中,一组定子凹槽22包括两队。相邻队之间为间隔槽且相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ2为1-5度。每一队定子凹槽22包括多节,在图5和图6中,一队定子凹槽22包括三节。相邻节之间的间隔对应的圆心角θ3为1-5度。每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ4为0.5-2度。每个定子凹槽22对应的圆心角θ5为0.5-2度。通过如上所述对定子凹槽进行划分,可以有效地提高冷却效果。
在另一些实施例中,如图7-10所示,多组定子凹槽22分成第一类槽组221和第二类槽组222,切边21位于第二类槽组222内,第一类槽组221和第二类槽组222沿定子铁芯2的周向交替布置,第一类槽组221与第二类槽组222间隔分布,其中第二类槽组222包括第一节2221和第二节2222,第一节2221为靠近第一类槽组221的槽,第二节2222为靠近切边21的槽,且第一节2221内的定子凹槽22数量大于第二节2222内的定子凹槽22数量。由于切边21设置在第二类槽组222内,因此,切边21的两侧各具有一个第一节2221和第二节2222,也就是说,每个第二类槽组222具有两个第一节2221和两个第二节2222,相邻的第一节2221和第二节2222之间的间隔对应的圆心角θ32为1-5度,每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ42为0.5-2度,每个定子凹槽22对应的圆心角θ52为0.5-2度。
如图9和图10所示,每个第一类型槽组221分为多队,图9中为两队,每一队包括多节,图9中三节,相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为1-5度,每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1-5度,每一队内的每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ41为0.5-2度,每个定子凹槽22对应的圆心角θ51为0.5-2度。
优选地,切边21所对应的圆心角为23度。
通过如上所述对定子凹槽进行划分,可以有效地提高冷却效果。
下面描述根据本实用新型的一些具体示例的用于车辆的驱动电机。
根据本实用新型具体示例的用于车辆的驱动电机包括电机壳体1和定子铁芯2。
电机壳体1具有机壳凹槽11、四个进液口12和出液口,机壳凹槽11设在电机壳体1的内周壁上,进液口12和出液口分别与机壳凹槽11连通。
定子铁芯2的外周壁设有四个切边21和定子凹槽22。进液口12、机壳凹槽11、定子凹槽22、出液口以及切边21与电机壳体1的内周壁之间的空间相连通以形成冷却液流道,多个进液口12沿电机壳体1的周向分布。
如图2所示,四个切边21与四个进液口12一一对应,彼此对应的进液口12的中心和切边21的中心在定子铁芯2的横截面上的投影之间的圆心角为0度。
定子轴向凹槽22的横截面为矩形,定子凹槽的深度满足关系式:
切边的深度满足关系式:
其中a为定子凹槽的深度,其中b为切边的深度,Rout为定子铁芯的外径,Rin为定子铁芯的内径,L为定子铁芯的轭厚,h为定子铁芯的叠厚,k1为系数且为0.05-0.1,k2为系数且为0.05-0.1
切边21对应的圆心角为23度,定子凹槽22分为多组,相邻的定子凹槽组之间的间隔对应的圆心角为2.47度。
多组定子凹槽22分成四个第一类槽组221和四个第二类槽组222,切边21位于第二类槽组222内,第一类槽组221和第二类槽组222沿定子铁芯2的周向交替布置,第一类槽组221与第二类槽组222间隔分布,一个第二类槽组222包括两个第一节2221和两个第二节2222,第一节2221为靠近第一类槽组221的槽,第二节2222为靠近切边21的槽,且第一节2221内的定子凹槽22数量大于第二节2222内的定子凹槽22数量。相邻的第一节2221和第二节2222之间的间隔对应的圆心角θ32为1度,每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ42为0.6度,每个定子凹槽22对应的圆心角θ52为0.6度。
每个第一类型槽组221分为2队,2每一队包括三节,相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为2.6度,每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1度,每一队内的每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ41为0.1度,每个定子凹槽22对应的圆心角θ51为0.1度。
本实用新型实施例的用于车辆的驱动电机,通过在电机壳体上设置多个进液口,限定进液口之间的夹角以及与切边之间的圆心角,提高了冷却效果,提高电机散热性能,降低了流动损失。
根据本实用新型的第二方面实施例的驱动系统包括驱动电机、减速器和控制器,所述减速器与所述驱动电机的电机轴相连,所述控制器与所述驱动电机相连,所述驱动电机为上述用于车辆的驱动电机。
根据本实用新型的第三方面实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的用于车辆的驱动电机,所述车辆可以为新能源车,其中所述新能源车包括纯电动车、增程式电动车、混合动力车、燃料电池电动车、氢发动机车等。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。