CN217010485U - 电机转子组件、电机、车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机转子组件、电机、车辆，其中的电机转子组件，包括：转轴，其为具有中心密封空间的中空轴套结构；转子铁芯，套装于所述转轴的外周壁上；所述转子铁芯上构造有第一冷却流道，所述转轴的轴壁上具有过流孔，所述转轴还具有能够将外部冷却液引入所述中心密封空间内的冷却液引入结构，所述外部冷却液被引入所述中心密封空间后经由所述过流孔进入所述第一冷却流道并从所述转子铁芯流出。根据本实用新型，能够经由所述转轴的中空轴套结构将外部冷却液引入所述转子铁芯的内部，从而能够实现对转子铁芯的高效冷却散热，有效防止由于转子铁芯冷却不足带来的升温，进而有效防止转子铁芯内设置的磁钢的高温退磁现象发生，提高电机性能。

Description

电机转子组件、电机、车辆

技术领域

本实用新型属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机转子组件、电机、车辆。

背景技术

随着新能源汽车行业的不断发展，用于电动汽车上的主驱电机也在不断迭代进化，现在的市场已经渐渐将永磁同步电机作为主流方案。电动汽车的实际工况恶劣而复杂，再急加速工况和长坡低速巡航的工况下，需要电机输出极大转矩，此时电流极大，绕组损耗极大，从而产生大量热量，显著增加电机的温度，极端状况下会对电机造成损坏。因此现在的绝大多数电动汽车主驱电机，低端的使用风冷散热，中端使用水冷，而高端的已经用上效率更高的油冷。

新能源汽车主驱电机在实际运行过程中，处于低速大扭矩时，主驱电机的定子会发出大量的热，油冷现有技术中已经有很多途经对主驱电机定子发热源绕组端部部分进行冷却，冷却液直接喷淋至前后绕组端部，吸收热量后从机壳底部的导流槽流出，经过散热器冷却后再重新输入电机内部进行喷淋。

油冷技术主要应用于高端乘用车，因为其相比水冷有更为优秀的散热效能，相比水冷只能热量从绕组传导到定子铁芯，再由定子铁芯传导到机壳，最终被水道内的循环水带走不同，油冷可以直接对发热最严重的绕组前后端部进行喷淋，当新能源电动车需要进入快速启动、或者突然进行加速的工况时，为了获得大转矩，必然使得绕组短时间内通过大电流，而大电流会使绕组严重发热，此时只有使用油冷方案能够及时带走绕组端部热量，这也是油冷技术开始应用于高端的乘用电动跑车的主要原因，但现在油冷仍然存在一个待解决的问题，当电机进入高转速区间后，转子转速可达10000rpm以上的转速，此时，高转速的工况下，磁钢会因为涡流损耗巨幅提升的原因发热，从而导致转子发热，现阶端没有方案针对转子的降温措施，也就意味着转子只能通过电机主轴传导热量和向电机内部空气辐射小部分热量，而倘若转子温度持续居高不下，对稀土永磁材料的磁钢来说，有退磁的风险，造成电机性能的永久性下降。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种电机转子组件、电机、车辆，能够克服现有技术中的转子铁芯冷却不足、转子温度居高不下，导致其上的磁钢退磁降低电机性能的不足。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电机转子组件，包括：

转轴，其为具有中心密封空间的中空轴套结构；

转子铁芯，套装于所述转轴的外周壁上；

所述转子铁芯上构造有第一冷却流道，所述转轴的轴壁上具有过流孔，所述转轴还具有能够将外部冷却液引入所述中心密封空间内的冷却液引入结构，所述外部冷却液被引入所述中心密封空间后经由所述过流孔进入所述第一冷却流道并从所述转子铁芯流出。

在一些实施方式中，

所述中心密封空间内设置有均液结构，所述过流孔具有多个，多个所述过流孔沿所述转轴的周向间隔设置，所述均液结构包括多个均液臂以及与多个所述均液臂连通的冷却液入口，多个所述均液臂与多个所述过流孔分别一一对应设置。

在一些实施方式中，

所述均液臂为沿所述转轴的轴向延伸的条状。

在一些实施方式中，

所述中空轴套结构的内周壁上具有多个沿所述转轴的轴向延伸的条槽，所述均液臂插装于所述条槽内。

在一些实施方式中，

所述条槽的横断面形状为T形，且所述T形的横段处于远离所述中心密封空间的一侧，所述均液臂的横断面形状与所述条槽的横断面形状适配；和/或，

所述均液臂朝向所述条槽的一侧具有条形出液口。

在一些实施方式中，

所述转轴包括转子铁芯组装段以及组装于所述转子铁芯组装段的轴向两端的长轴段、短轴段，所述转子铁芯组装段具有轴向延伸的中心通孔，所述长轴段及短轴段与中心通孔共同形成所述中心密封空间。

在一些实施方式中，

所述冷却液引入结构包括构造于所述长轴段朝向所述短轴段一侧的轴向引液段，所述轴向引液段的出口与所述冷却液入口对接连通，且所述轴向引液段内的冷却液流向与所述均液臂内的冷却液流向相反。

在一些实施方式中，

所述第一冷却流道包括径向流道及轴向流道，所述转子铁芯包括沿所述转轴的轴向叠装的第一铁芯、第二铁芯，其中所述轴向流道构造于所述第一铁芯上，所述径向流道构造于所述第二铁芯上。

在一些实施方式中，

所述第二铁芯由多个第二冲片叠压形成，所述第二冲片上具有多个沿其径向延伸的径向条形槽，每个所述径向条形槽的位置与所述过流孔对应，且所述第二铁芯的叠高与所述过流孔的孔径相等。

在一些实施方式中，

所述第一铁芯由多个第一冲片叠压形成，所述第一冲片上具有沿其周向间隔设置的多个弧槽，每个所述弧槽与每个所述径向条形槽对应连通。

在一些实施方式中，

所述第二铁芯的至少轴向一端叠装有所述第一铁芯，所述第一铁芯远离所述第二铁芯的一侧设有铁芯端板，所述铁芯端板上具有多个冷却液出液管，所述冷却液出液管的出液方向朝向于与所述电机转子组件匹配的定子组件中的绕组端部的位置。

本实用新型还提供一种电机，包括上述的电机转子组件。

在一些实施方式中，所述电机还包括：

机壳，其内构造有第二冷却流道，所述第二冷却流道的位置与定子组件的位置相适应，所述第二冷却流道中的冷却液为水，所述第一冷却流道中的冷却液为冷却油。

本实用新型还提供一种车辆，包括主驱电机，所述主驱电机为上述的电机。

本实用新型提供的一种电机转子组件、电机、车辆，能够经由所述转轴的中空轴套结构将外部冷却液引入所述转子铁芯的内部，从而能够实现对转子铁芯的高效冷却散热，有效防止由于转子铁芯冷却不足带来的升温，进而有效防止转子铁芯内设置的磁钢的高温退磁现象发生，提高电机性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电机转子组件的分解结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例的电机转子组件的转子铁芯的局部剖视图；

图4为图3中第一冲片的结构示意图；

图5为图3中第二冲片的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的电机转子组件中的转子铁芯端部具有的铁芯端板的结构示意图(局部剖视)；

图7为本实用新型另一实施例的电机的内部结构示意图(局部剖视)；

图8为本实用新型另一实施例的电机与外部冷却源的连接示意以及冷却介质(油或者水)的流动示意(图中箭头示出)。

附图标记表示为：

1、转轴；11、过流孔；12、条槽；13、转子铁芯组装段；14、长轴段；15、短轴段；16、轴向引液段；2、转子铁芯；31、均液臂；311、条形出液口；32、冷却液入口；41、轴向流道；42、径向流道；51、第一铁芯；511、第一冲片；512、弧槽；52、第二铁芯；521、第二冲片；522、径向条形槽；61、铁芯端板；62、冷却液出液管；71、油泵；72、油换热器；81、水泵；82、水换热器；100、定子组件；101、绕组端部；200、机壳；201、第二冷却流道。

具体实施方式

结合参见图1至图8所示，根据本实用新型的实施例，提供一种电机转子组件，包括：转轴1，其为具有中心密封空间的中空轴套结构；转子铁芯2，套装于所述转轴1的外周壁上；所述转子铁芯2上构造有第一冷却流道，所述转轴1的轴壁上(也即所述中空轴套结构的筒状壁)具有过流孔11，所述转轴1还具有能够将外部冷却液(具体例如为冷却油)引入所述中心密封空间内的冷却液引入结构，所述外部冷却液被引入所述中心密封空间后经由所述过流孔11进入所述第一冷却流道(图中未标引)并从所述转子铁芯2流出。该技术方案中，能够经由所述转轴1的中空轴套结构将外部冷却液引入所述转子铁芯2的内部，从而能够实现对转子铁芯2的高效冷却散热，将所述转子铁芯2及其上的磁钢产出的热量及时带走，有效防止由于转子铁芯2冷却不足带来的升温，进而有效防止转子铁芯2内设置的磁钢(尤其是永磁体)的高温退磁现象发生，提高电机性能。

具体的，所述外部冷却液可以被直接引入到所述中心密封空间内，在冷却液充满该中心密封空间之后能够被压迫进入所述第一冷却流道中，实现对所述转子铁芯2的冷却，但这种方式需要的冷却液量较大，这会增大转轴1的质量，不利于对转轴1的旋转控制，另外，由于转轴1的旋转作用，此种方式不易将冷却液向多个所述过流孔11中均匀分配，在一些实施方式中，所述中心密封空间内设置有均液结构，所述过流孔11具有多个，多个所述过流孔11沿所述转轴1的周向间隔设置，所述均液结构包括多个均液臂31以及与多个所述均液臂31连通的冷却液入口32，多个所述均液臂31与多个所述过流孔11分别一一对应设置，该技术方案中，通过多个所述均液臂31实现对所述冷却液入口32引入的冷却液的针对性分配，一方面能够使冷却液的用量更少，减小转子的旋转惯性便于控制，另一方面则有利于冷却液的在转子铁芯2的周向的均匀分配，进而保证转子铁芯2的周向温度一致。最好的，多个所述均液臂31在所述转子铁芯2的周向上均匀间隔设置。如图1所示，所述均液臂31为四个(此时的所述均液结构为一个五通结构)，四个所述均液臂31在所述转轴1的周向上均匀间隔设置，使转轴1的质量在周向上更加均匀，动平衡更好。

所述均液臂31为沿所述转轴1的轴向延伸的条状，呈条状延伸的所述均液臂31能够与所述转轴1和/或所述中心密封空间具有更大的接触面积，这也利于对所述转轴1的冷却散热。

在一个具体的实施例中，所述中空轴套结构的内周壁上具有多个沿所述转轴1的轴向延伸的条槽12，所述均液臂31插装于所述条槽12内，通过所述条槽12与所述均液臂31的插装关系能够实现所述均液结构的可靠固定与组装，有效防止在所述转轴1的旋转过程中所述均液结构的连接不可靠带来的质量问题。

参见图2所示，所述条槽12的横断面形状为T形，且所述T形的横段处于远离所述中心密封空间的一侧，所述均液臂31的横断面形状与所述条槽12的横断面形状适配，从而能够利用T形的缩口定位结构进一步保证所述均液结构在所述中心密封空间内的位置可靠、稳定，需要说明的是，当所述均液臂31插装于所述条槽12中时，应保证所述均液臂31与所述条槽12之间匹配的密封性，防止所述均液臂31内的冷却液渗出，例如，可以通过在插装之前在所述均液臂31的外周壁上涂抹密封胶的方式实现前述的密封效果。

所述过流孔11在所述转轴1的轴向上可以间隔设置多排，此时，在一个实施方式中，所述均液臂31朝向所述条槽12的一侧具有条形出液口311，所述条形出液口311能够同时与同一轴向上的多排过流孔11连通，简化液路的连接结构。

所述转轴1包括转子铁芯组装段13以及组装于所述转子铁芯组装段13的轴向两端的长轴段14、短轴段15，所述转子铁芯组装段13具有轴向延伸的中心通孔，所述长轴段14及短轴段15与中心通孔共同形成所述中心密封空间，通过三个轴段组装形成所述转轴1，能够便于所述均液结构在所述中心密封空间内的组装。需要说明的是，所述长轴段14及所述短轴段15上分别具有与相应的电机端盖之间枢转连接的轴肩结构，所述长轴段14以及所述短轴段15例如可以被焊接于所述转子铁芯组装段13的两端，两者共同实现对所述均液结构在轴向上的定位，当然所述长轴段14以及所述短轴段15还可以以可拆卸的方式(例如过盈配合等)连接于所述转子铁芯组装段13的两端。

所述冷却液引入结构包括构造于所述长轴段14朝向所述短轴段15一侧的轴向引液段16，所述轴向引液段16的出口与所述冷却液入口32对接连通，且所述轴向引液段16内的冷却液流向与所述均液臂31内的冷却液流向相反，也即所述轴向引液段16的轴长与所述转子铁芯组装段13的轴长大致相等，从而能够使冷却液在所述中心密封空间内具有较大的流程，能够在实现对转子铁芯2的有效冷却的同时还能够有效降低所述中心密封空间内的温度。

具体参见图3所示，所述第一冷却流道包括径向流道42及轴向流道41，所述转子铁芯2包括沿所述转轴1的轴向叠装的第一铁芯51、第二铁芯52，其中所述轴向流道41构造于所述第一铁芯51上，所述径向流道42构造于所述第二铁芯52上，所述径向流道42能够将所述均液结构中的冷却液沿径向引入至所述轴向流道41内，而所述轴向流道41则能够沿着所述转子铁芯2的轴向流道以与转子铁芯2形成热交换，实现冷却目的。具体的，所述第二铁芯52由多个第二冲片521叠压形成，所述第二冲片521上具有多个沿其径向延伸的径向条形槽522，每个所述径向条形槽522的位置与所述过流孔11对应，且所述第二铁芯52的叠高与所述过流孔11的孔径相等。所述第一铁芯51由多个第一冲片511叠压形成，如图4所示，所述第一冲片511上具有沿其周向间隔设置的多个弧槽512，每个所述弧槽512与每个所述径向条形槽522对应连通。所述弧槽512的周向延伸长度(弧长)应在保证所述第一冲片511具有足够的结构强度及不影响磁密饱和度的情况下尽可能的大，尽可能离因涡流损耗而发热的磁钢近，冷却液在弧槽512处流动时，可以有效带走磁钢和转子因涡流损耗产生的热量。

在一些实施方式中，所述第二铁芯52的至少轴向一端叠装有所述第一铁芯51，所述第一铁芯51远离所述第二铁芯52的一侧设有铁芯端板61，所述铁芯端板61上具有多个冷却液出液管62，所述冷却液出液管62的出液方向朝向于与所述电机转子组件匹配的定子组件100中的绕组端部101的位置，以能够将所述弧槽512中流出的冷却液进一步甩至所述绕组端部101上，进一步实现对所述绕组端部101的冷却。需要说明的是，该技术方案中，在所述铁芯端板61上设置相应的冷却液出液管62即可利用旋转的电机转子组件的离心力将冷却液甩至所述绕组端部101上，无需对电机其他结构的改进即可实现对绕组端部的有效冷却，简单易行。所述冷却液出液管62例如可以采用收口喷头来实现。需要说明的是，现有技术中对绕组端部的冷却多通过邻近其设置相应的喷油环的方式实现，这种方式结构较为复杂且流量分配难度角度，似的相应的油路结构设计复杂。

需要说明的是，所述第二铁芯52的段数与所述过流孔11在转轴1的轴向上的排数相对应，而在一个具体的实施例中，所述第二铁芯2的轴向两端皆叠装有所述第一铁芯51.

根据本实用新型的实施例，还提供一种电机，包括上述的电机转子组件。具体参见图7，所述电机还包括：机壳200，其内构造有第二冷却流道201，所述第二冷却流道201的位置与定子组件100的位置相适应，所述第二冷却流道201中的冷却液为水，所述第一冷却流道中的冷却液为冷却液。该技术方案中，所述机壳200上的所述第二冷却流道201利用水冷对所述定子组件100进行冷却，所述电机转子组件中的第一冷却流道则利用油冷对所述转子铁芯2、转轴1及绕组端部101实现冷却，进而有效保证电机的性能。有效避免现有技术中，因水具有导电及腐蚀的特性，因此冷却水只能在机壳夹层内循环，定子铁芯通过热传导将热量传递至机壳，通过循环水的流动将热量带走，这种单一冷却方式极易造成定子冷却不均，形成局部热量孤岛的现象发生。该技术方案可以兼备绕组中部、绕组端部、转子铁芯内部的散热，可以适用于更高热负荷的电机设计方案，提升电机性能，以及电机运行稳定性。

如图8所示出，在一个具体的实施例中，采用油泵71及处于电机外部的油换热器72实现对电机的油冷循环，采用水泵81及处于电机外部的水换热器82实现对电机的水冷循环。

本实用新型还提供一种车辆，包括主驱电机，所述主驱电机为上述的电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种电机转子组件，其特征在于，包括：

转轴(1)，其为具有中心密封空间的中空轴套结构；

转子铁芯(2)，套装于所述转轴(1)的外周壁上；

所述转子铁芯(2)上构造有第一冷却流道，所述转轴(1)的轴壁上具有过流孔(11)，所述转轴(1)还具有能够将外部冷却液引入所述中心密封空间内的冷却液引入结构，所述外部冷却液被引入所述中心密封空间后经由所述过流孔(11)进入所述第一冷却流道并从所述转子铁芯(2)流出。

2.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，

所述中心密封空间内设置有均液结构，所述过流孔(11)具有多个，多个所述过流孔(11)沿所述转轴(1)的周向间隔设置，所述均液结构包括多个均液臂(31)以及与多个所述均液臂(31)连通的冷却液入口(32)，多个所述均液臂(31)与多个所述过流孔(11)分别一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的电机转子组件，其特征在于，

所述均液臂(31)为沿所述转轴(1)的轴向延伸的条状。

4.根据权利要求3所述的电机转子组件，其特征在于，

所述中空轴套结构的内周壁上具有多个沿所述转轴(1)的轴向延伸的条槽(12)，所述均液臂(31)插装于所述条槽(12)内。

5.根据权利要求4所述的电机转子组件，其特征在于，

所述条槽(12)的横断面形状为T形，且所述T形的横段处于远离所述中心密封空间的一侧，所述均液臂(31)的横断面形状与所述条槽(12)的横断面形状适配；和/或，

所述均液臂(31)朝向所述条槽(12)的一侧具有条形出液口(311)。

6.根据权利要求2所述的电机转子组件，其特征在于，

所述转轴(1)包括转子铁芯组装段(13)以及组装于所述转子铁芯组装段(13)的轴向两端的长轴段(14)、短轴段(15)，所述转子铁芯组装段(13)具有轴向延伸的中心通孔，所述长轴段(14)及短轴段(15)与中心通孔共同形成所述中心密封空间。

7.根据权利要求6所述的电机转子组件，其特征在于，

所述冷却液引入结构包括构造于所述长轴段(14)朝向所述短轴段(15)一侧的轴向引液段(16)，所述轴向引液段(16)的出口与所述冷却液入口(32)对接连通，且所述轴向引液段(16)内的冷却液流向与所述均液臂(31)内的冷却液流向相反。

8.根据权利要求1所述的电机转子组件，其特征在于，

所述第一冷却流道包括径向流道(42)及轴向流道(41)，所述转子铁芯(2)包括沿所述转轴(1)的轴向叠装的第一铁芯(51)、第二铁芯(52)，其中所述轴向流道(41)构造于所述第一铁芯(51)上，所述径向流道(42)构造于所述第二铁芯(52)上。

9.根据权利要求8所述的电机转子组件，其特征在于，

所述第二铁芯(52)由多个第二冲片(521)叠压形成，所述第二冲片(521)上具有多个沿其径向延伸的径向条形槽(522)，每个所述径向条形槽(522)的位置与所述过流孔(11)对应，且所述第二铁芯(52)的叠高与所述过流孔(11)的孔径相等。

10.根据权利要求9所述的电机转子组件，其特征在于，

所述第一铁芯(51)由多个第一冲片(511)叠压形成，所述第一冲片(511)上具有沿其周向间隔设置的多个弧槽(512)，每个所述弧槽(512)与每个所述径向条形槽(522)对应连通。

11.根据权利要求8所述的电机转子组件，其特征在于，

所述第二铁芯(52)的至少轴向一端叠装有所述第一铁芯(51)，所述第一铁芯(51)远离所述第二铁芯(52)的一侧设有铁芯端板(61)，所述铁芯端板(61)上具有多个冷却液出液管(62)，所述冷却液出液管(62)的出液方向朝向于与所述电机转子组件匹配的定子组件(100)中的绕组端部(101)的位置。

12.一种电机，其特征在于，

包括权利要求1至11中任一项所述的电机转子组件。

13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，还包括：

机壳(200)，其内构造有第二冷却流道(201)，所述第二冷却流道(201)的位置与定子组件(100)的位置相适应，所述第二冷却流道(201)中的冷却液为水，所述第一冷却流道中的冷却液为冷却油。

14.一种车辆，包括主驱电机，其特征在于，

所述主驱电机为权利要求12或13所述的电机。

Images