CN218161959U - 一种转轴及采用该转轴结构的转子组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转轴及采用该转轴结构的转子组件，所述转轴内设有中空的油腔，且油腔的两端分别设有用于与转子铁芯上的油道连通的油道C，所述油道C为多个，沿周向等距间隔设置且均沿径向延伸，所述油腔内的一端还通过油腔密封轴承转动设有螺旋增压件，所述油腔密封轴承位于油道C的外侧。本实用新型采用转子内部冷却设计，通过在转轴内设置油腔以及螺旋增压件，可以使得油腔内的冷却油加速向转轴外流动，对转子铁芯，磁钢等进行间接快速冷却，可以降低转子高速状态下磁钢退磁风险。

Description

一种转轴及采用该转轴结构的转子组件

技术领域

本实用新型涉及电动汽车用电机技术领域，更具体地说，是涉及一种转轴及采用该转轴结构的转子组件。

背景技术

新能源汽车的车用驱动电机对于电机转速要求高，往往最高转速可达上万转每分钟。由于气隙磁场中存在各种谐波磁场，电机运转时，转子磁钢与气隙谐波磁场会发生相对运动切割磁场，进而导致永磁体上会产生涡流损耗。高速化目前是车用电机的发展趋势之一，随着电机转速不断升高，磁钢涡流与转速的二次方成线性关系，涡流损耗急剧增加，严重时甚至会造成永磁体的不可逆退磁。针对电机高速运转时磁钢涡流损耗大的问题，现有技术在冷却方面常采用喷油冷却，但由于车用电机大部分采用内置式磁钢设计，磁钢难以与冷却油接触，往往冷却效果一般。

而且，内转子电机磁钢分布于转子外圆周处，而电机高速运转时，磁钢涡流损耗是转子损耗的主要组成部分；另一方面，磁钢在集肤效应的作用下，其涡流主要集中在靠近气隙的表面。总的来说，由于磁钢涡流损耗的作用，转子温度沿径向由外向内梯度变化大，温度分布不均，转子磁钢及外圆周处温度高，而转轴温度低。磁钢热量通过热传导作用传递至转轴，进而传递至外部。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的第一个目的在于提供一种转轴，该转轴能够更快速的将转子铁芯上的热量转移，本实用新型的第二个目的在于提供一种采用上述转轴结构的转子组件。

为了实现上述第一个实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种转轴，所述转轴内设有中空的油腔，且油腔的两端分别设有用于与转子铁芯上的油道连通的油道C，所述油道C为多个，沿周向等距间隔设置且均沿径向延伸，所述油腔内的一端还通过油腔密封轴承转动设有螺旋增压件，所述油腔密封轴承位于油道C的外侧。

作为优选方案：所述转轴的一端还通过固定螺栓固定有轴承端盖，所述轴承端盖与油腔密封轴承相抵，所述螺旋增压件贯穿轴承端盖。

作为优选方案：所述油腔内还设有多个台阶面，其中一个台阶面上设置有双程记忆合金弹簧，所述双程记忆合金弹簧的一端固定有液压活塞，所述液压活塞与另一个台阶面紧靠。

作为优选方案：所述油腔内还设有卡环，所述卡环的一侧还设有弹簧座，所述弹簧座与液压活塞之间还设有复位弹簧，所述复位弹簧和双程记忆合金弹簧分别位于液压活塞的两侧。

作为优选方案：所述转轴的另一端上还设有与外界连通的放油孔，所述放油孔内还设有出油阀。

为了实现上述第二个实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种转子组件，包括转子铁芯以及如上所述的转轴。

作为优选方案：所述转子铁芯上设有沿轴向延伸的油道A，且油道A的两端分别连通径向延伸的油道B的一端，所述油道B的另一端与油道C连通，所述油道A、油道B、油道C以及油腔形成冷却油循环管路，所述转子铁芯上还均匀设置多个磁钢，所述油道A设置在磁钢内侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用转子内部冷却设计，通过在转轴内设置油腔以及螺旋增压件，可以使得油腔内的冷却油加速向转轴外流动，对转子铁芯，磁钢等进行间接快速冷却，可以降低转子高速状态下磁钢退磁风险。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型的转子轴向剖面图；

图2为本实用新型的转子径向剖面图；

图3为本实用新型的转轴轴向剖面示意图；

图4为本实用新型的转子铁芯轴向剖面示意图。

附图标记为：1-1、转轴；1-2、出油阀；1-3、转子铁芯；1-4、双程记忆合金弹簧；1-5、液压活塞；1-6、复位弹簧；1-7、弹簧座；1-8、卡环；1-9、螺旋增压件；1-10、油腔密封轴承；1-11、轴承端盖；1-12、固定螺栓；1-13、转子磁钢； 1-1-1、放油孔；1-1-2、转轴后油道；1-1-3、转轴后油腔；1-1-4、转轴前油腔；1-1-5、转轴前油道；1-3-2、转子铁芯内油道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，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”、“顺时针”、“逆时针”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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示的一种转子组件，包括转子铁芯1-3和转轴1-1，所述转子铁芯1-3上设有沿轴向延伸的油道A，且油道A的两端分别连通径向延伸的油道B，所述转轴1-1内设有中空的油腔，且油腔的两端分别通过径向延伸的油道C与油道B连通，所述油道A、油道B、油道C以及油腔形成冷却油循环管路，所述转子铁芯1-3上还均匀设置多个磁钢1-13，所述油道A设置在磁钢1-13内侧。所述油道C为多个，沿周向等距间隔设置且均沿径向延伸。

所述油腔内还通过油腔密封轴承1-10转动设有螺旋增压件1-9，所述油腔密封轴承1-10位于油道C的外侧。所述转轴1-1的一端还通过固定螺栓1-12固定有轴承端盖1-11，所述轴承端盖1-11与油腔密封轴承1-10相抵，且所述螺旋增压件1-9贯穿轴承端盖1-11。

本实施例中，所述螺旋增压件1-9为带轴的增压螺旋桨叶片，可以通过在壳体上设置固定组件使得螺旋增压件1-9相对转轴转动，螺旋增压件1-9与壳体固定时，与转子内部液压油相对转动，进而产生压力；当螺旋增压件1-9不与壳体固定时，螺旋增压件1-9随转子一同转动，不产生油压。所述固定组件可以为吸附、夹紧等各种形式。

所述油腔内还设有多个台阶面，其中一个台阶面上设置有双程记忆合金弹簧1-4，所述双程记忆合金弹簧1-4的一端固定有液压活塞1-5，所述液压活塞1-5与另一个台阶面紧靠。

所述油腔内还设有卡环1-8，所述卡环1-8的一侧还设有弹簧座1-7，所述弹簧座1-7与液压活塞1-5之间还设有复位弹簧1-6，所述复位弹簧1-6和双程记忆合金弹簧1-4分别位于液压活塞1-5的两侧。

上述结构结合了双程记忆合金弹簧、液压活塞以及复位弹簧（形成了温控阀门），并内置于通过加工后的空心轴内，温度较低、转速较小时其双程记忆合金弹簧收缩，拉动液压活塞靠紧轴端，隔断液压油流动；随温度增加或由于转速升高导致油压增大时，记忆合金弹簧伸长，推动液压活塞移动，进而打开阀门，液压油循环流动，从而降低磁钢温升、改善转子温度分布。

上述结构克服了转子温度监控难的现状，目前电机定子常用内置温度传感器进行温度监控，进而精确控制冷却流量，而转子由于不断旋转，其温度难以通过内置温度传感器进行监控，而磁钢作为在高速下损耗大、易退磁的部件，采用上述结构后，冷却流量随温度实时变化既可以对磁钢进行有效降温，又可以减少由于冷却带来的不必要的其他损耗。

所述转轴1-1上还设有与外界连通的放油孔1-1-1，所述放油孔1-1-1内还设有出油阀1-2。出油阀的设置可以方便的对转子内的冷却油进行更换。如图3所示，所述油道A为转子铁芯内油道1-3-2，两端的油道C分别为转轴后油道1-1-2和转轴前油道1-1-5，所述油腔被卡环1-8分成转轴后油腔1-1-3和转轴前油腔1-1-4。冷却油在循环管路内流动可以对转子铁芯直接冷却以及对定子铁芯内侧进行间接冷却。

本实用新型随转速升高，由于螺旋增压部件的作用，其液压活塞记忆弹簧一端油压也不断升高，推动活塞移动，阀门开度越大，液压油循环更快，转子磁钢由于转速提高而导致的温升得到实时控制；同时，由于记忆合金弹簧的温度特性，无论是转速升高还是负载增加而导致的转子温度提升都会导致记忆弹簧的伸长，进而导致阀门开度增加，液压油循环更快，同样可以对转子温升进行实时的有效降低。

本实用新型通过转轴内设置螺旋增压件以及温控阀门等机械结构，冷却油流量随电机转子温度以及转速实时变化，从而达到智能控制冷却油循环流动速度，进而实现永磁体温度的冷却，也减小了转子内外温度分布不均的情况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下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，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种转轴，其特征在于：所述转轴（1-1）内设有中空的油腔，且油腔的两端分别设有用于与转子铁芯上的油道连通的油道C，所述油道C为多个，沿周向等距间隔设置且均沿径向延伸，所述油腔内的一端还通过油腔密封轴承（1-10）转动设有螺旋增压件（1-9），所述油腔密封轴承（1-10）位于油道C的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种转轴，其特征在于：所述转轴（1-1）的一端还通过固定螺栓（1-12）固定有轴承端盖（1-11），所述轴承端盖（1-11）与油腔密封轴承（1-10）相抵，所述螺旋增压件（1-9）贯穿轴承端盖（1-11）。

3.根据权利要求1所述的一种转轴，其特征在于：所述油腔内还设有多个台阶面，其中一个台阶面上设置有双程记忆合金弹簧（1-4），所述双程记忆合金弹簧（1-4）的一端固定有液压活塞（1-5），所述液压活塞（1-5）与另一个台阶面紧靠。

4.根据权利要求3所述的一种转轴，其特征在于：所述油腔内还设有卡环（1-8），所述卡环（1-8）的一侧还设有弹簧座（1-7），所述弹簧座（1-7）与液压活塞（1-5）之间还设有复位弹簧（1-6），所述复位弹簧（1-6）和双程记忆合金弹簧（1-4）分别位于液压活塞（1-5）的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种转轴，其特征在于：所述转轴（1-1）的另一端上还设有与外界连通的放油孔（1-1-1），所述放油孔（1-1-1）内还设有出油阀（1-2）。

6.一种转子组件，其特征在于：包括转子铁芯（1-3）以及如权利要求1至5任意一项所述的转轴（1-1）。

7.根据权利要求6所述的一种转子组件，其特征在于：所述转子铁芯（1-3）上设有沿轴向延伸的油道A，且油道A的两端分别连通径向延伸的油道B的一端，所述油道B的另一端与油道C连通，所述油道A、油道B、油道C以及油腔形成冷却油循环管路，所述转子铁芯（1-3）上还均匀设置多个磁钢（1-13），所述油道A设置在磁钢（1-13）内侧。

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