CN218472873U - 轴向磁通电机及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种轴向磁通电机及车辆，该轴向磁通电机包括：定子；转子，包括与所述定子同轴线布置的盘体，所述盘体具有朝向所述定子的内侧面，所述盘体设置有第一冷却介质流道，所述第一冷却介质流道具有形成在所述内侧面上的第一冷却介质出口；以及转轴，固连于所述盘体且与所述盘体同轴线布置，所述转轴具有与所述第一冷却介质流道连通的第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道具有第二冷却介质入口。通过上述技术方案，本公开提供的轴向磁通电机能够提高对定子以及电机内部各部件的冷却效率。

Description

轴向磁通电机及车辆

技术领域

本公开涉及轴向磁通电机技术领域，具体地，涉及一种轴向磁通电机及车辆。

背景技术

在轴向磁通电机中，由于定子绕组存在电阻、定子铁芯存在铁耗和机械摩擦会生成热量。过热会导致磁体退磁和定子、转子和其他电机部件热损坏，因此通常需要冷却定子和转子以避免过热。

对于径向磁通电机，使用外部液体冷却套来用于电机散热。然而，对于轴向磁通电机，特别是对于定子堆叠在两个外部转子之间的轴向磁通电机，外部液体冷却套在不损害轴向磁通电机的紧凑形状的情况下可能不能有效散热。在这种情况下，为了提高冷却能力，轴向磁通电机还需要依靠结合在转子外表面上的内部风扇叶片进行空气冷却。然而，空气冷却会导致风磨损耗，使得电机效率降低。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种轴向磁通电机及车辆，该轴向磁通电机能够提高对定子以及电机内部各部件的冷却效率，以至少部分地解决相关技术中的问题。

为了实现上述目的，一方面，本公开提供一种轴向磁通电机，包括：定子；转子，包括与所述定子同轴线布置的盘体，所述盘体具有朝向所述定子的内侧面，所述盘体设置有第一冷却介质流道，所述第一冷却介质流道具有形成在所述内侧面上的第一冷却介质出口；以及转轴，固连于所述盘体且与所述盘体同轴线布置，所述转轴具有与所述第一冷却介质流道连通的第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道具有第二冷却介质入口。

可选地，所述第一冷却介质流道包括多条流道，所述第一冷却介质出口包括与多条所述流道一一对应连通的多个出口，多个所述出口与所述转轴的中心轴线之间的径向距离互不相同。

可选地，多条所述流道中至少包括第一流道和第二流道，多个所述出口包括连通于所述第一流道的第一出口和连通于所述第二流道的第二出口；所述定子包括绕组，所述绕组具有靠近所述转轴的近端和远离所述转轴的远端，所述第一出口朝向所述绕组的远端布置，所述第二出口朝向所述绕组的近端布置。

可选地，所述第一流道沿所述盘体的径向延伸，所述第一流道的数量为至少两个，至少两个所述第一流道沿所述盘体的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置；和/或，所述第二流道沿所述盘体的径向延伸，所述第二流道的数量为至少两个，至少两个所述第二流道沿所述盘体的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置。

可选地，所述流道构造为内凹于所述盘体的内侧面的流道槽，所述出口设置在所述流道槽的远离所述转轴的一端；和/或，所述流道构造为位于所述盘体内部的流道腔。

可选地，所述流道槽的远离所述转轴的一端具有引导面，所述引导面沿所述盘体的径向向外且朝向所述盘体的内侧面倾斜延伸。

可选地，所述流道沿所述盘体的径向延伸，所述流道的宽度小于所述出口的宽度。

可选地，所述转子包括连接于所述盘体的内侧面且沿周向间隔布置的多个磁体，所述流道位于相邻两个所述磁体之间。

可选地，所述盘体具有朝向所述转轴的内周面，所述第一冷却介质流道具有形成在所述内周面上的第一冷却介质入口，所述第二冷却介质流道具有与所述第一冷却介质入口连通的第二冷却介质出口，所述第二冷却介质出口沿所述转轴的径向延伸。

可选地，所述定子具有朝向所述转轴的第一内周面，所述第一内周面与所述转轴之间具有第一间隙，所述转轴上设置有与所述第二冷却介质流道连通的第三冷却介质出口，所述第三冷却介质出口与所述第一内周面相对布置。

可选地，所述第三冷却介质出口的数量为多个且各自沿所述转轴的径向延伸，多个所述第三冷却介质出口沿所述转轴的轴向和/或周向间隔地布置。

可选地，所述转轴具有沿轴向相对的第一端和第二端，所述第二冷却介质入口形成在所述第一端的端面上，所述第二冷却介质流道沿所述转轴的轴向延伸且具有与所述第二冷却介质所在端相对的封闭端。

可选地，所述轴向磁通电机还包括壳体，所述定子和所述转子设置在所述壳体内，所述转轴可绕自身轴线转动地穿设于所述壳体，所述定子和所述转子之间具有第二间隙，所述壳体上设置有与所述第二间隙连通的第四冷却介质出口。

可选地，所述转子的数量为两组且分别位于所述定子的相对两侧，所述第四冷却介质出口的数量为至少两个且分别与两个所述第二间隙连通。

另一方面，本公开提供一种车辆，包括上述轴向磁通电机。

通过上述技术方案，通过在转子的盘体中设置第一冷却介质流道，以及第一冷却介质流道的第一冷却介质出口设在盘体的朝向定子的内侧面上，同时在转轴上设置与第一冷却介质流道连通的第二冷却介质流道，且第二冷却介质流道具有第二冷却介质入口。如此，冷却介质能够依次通过第二冷却介质入口、第二冷却介质流道进入第一冷却介质流道中，并且伴随着转子转动会使得冷却介质具有一定的离心力，从而从第一冷却介质出口甩出，以至少部分地喷洒在定子上，以提高冷却介质对定子以及电机内部各部件的冷却效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式中提供的轴向磁通电机的内部结构示意图；

图2是本公开示例性实施方式中提供的轴向磁通电机的剖视结构示意图；

图3是本公开示例性实施方式中提供的转子和转轴的配合结构示意图；

图4是图3中A-A截面的剖视结构示意图；

图5是图3中B-B截面的剖视结构示意图。

附图标记说明

1-定子；11-绕组；12-近端；13-远端；14-第一内周面；2-转子；21-盘体；22-内侧面；23-第一冷却介质流道；231-第一流道；232-第二流道；233-流道槽；234-流道腔；235-引导面；24-第一冷却介质出口；241-第一出口；242-第二出口；25-磁体；26-第一冷却介质入口；3-转轴；31-第二冷却介质流道；32-第二冷却介质入口；33-第二冷却介质出口；34-第三冷却介质出口；35-第一端；36-第二端；4-第一间隙；5-壳体；51-第四冷却介质出口；6-第二间隙。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相应零部件的本身轮廓而言的，此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1-图5所示，一方面，本公开提供一种轴向磁通电机，包括定子1、转子2以及转轴3。转子2包括与定子1同轴线布置的盘体21，盘体21具有朝向定子1的内侧面22，盘体21设置有第一冷却介质流道23，第一冷却介质流道23具有形成在内侧面22上的第一冷却介质出口24，转轴3固连于盘体21且与盘体21同轴线布置，转轴3具有与第一冷却介质流道23连通的第二冷却介质流道31，第二冷却介质流道31具有第二冷却介质入口32。

通过上述技术方案，通过在转子2的盘体21中设置第一冷却介质流道23，以及第一冷却介质流道23的第一冷却介质出口24设在盘体21的朝向定子的内侧面22上，同时在转轴3上设置与第一冷却介质流道23连通的第二冷却介质流道31，且第二冷却介质流道31具有第二冷却介质入口32。如此，冷却介质能够依次通过第二冷却介质入口32、第二冷却介质流道31进入第一冷却介质流道23中，并且伴随着转子2转动会使得冷却介质具有一定的离心力，从而从第一冷却介质出口24甩出，以至少部分地喷洒在定子1上，以提高冷却介质对定子1以及电机内部各部件的冷却效率。

在一些可实施的方式中，第一冷却介质流道23包括可以多条流道，第一冷却介质出口24包括与多条流道一一对应连通的多个出口，多个出口与转轴3的中心轴线之间的径向距离互不相同。

如此，通过多条流道的设置能够使得更多的冷却介质覆盖定子1且同时对定子1进行冷却，同时多个出口与转轴3的中心轴线之间的径向距离不同，使得冷却介质流出后能够对定子1的径向上的不同位置进行冷却。

例如，参考图2和图3所示，在一些可实施的方式中，多条流道中至少包括第一流道231和第二流道232，多个出口包括连通于第一流道231的第一出口241和连通于第二流道232的第二出口242；定子1包括绕组11，绕组11具有靠近转轴3的近端和远离转轴3的远端，第一出口241朝向绕组11的远端13布置，第二出口242朝向绕组11的近端12布置。

通过此种方式，冷却介质能够同时对绕组11的远端13和近端12冷却，以使得对定子1的冷却效果更均匀，能够达到更好的冷却效果。

其中，定子1包括沿周向设置的多个绕组11，在转子2转动时，能够对该多个绕组11的近端12和远端13进行冷却。

另外，第一出口241朝向绕组11的远端13布置，可以理解为在转子2转动时，自第一出口241喷出的冷却介质能够至少喷向绕组11的远端13，同理，第二出口242朝向绕组11的近端12布置，可以理解为在转子2转动时，自第二出口242喷出的冷却介质能够至少喷向绕组11的近端12。

在一些可实施的方式中，第一流道231可以沿盘体21的径向延伸，第一流道231的数量为至少两个，至少两个第一流道231沿盘体21的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置；和/或，第二流道232可以沿盘体21的径向延伸，第二流道232的数量为至少两个，至少两个第二流道232沿盘体21的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置。

通过此种方式，能够便于在盘体21上加工出对应的第一流道231和第二流道232，且通过中心对称的布置还能够保证转子2转动时的动平衡。

在图3示出的实施方式中，第一流道231和第二流道232的数量均为两个，两个第一流道231沿盘体21的周向以间隔180°的方式布置，且两个第一流道231关于盘体21的几何中心呈中心对称布置；同样，两个第二流道232沿盘体21的周向以间隔180°的方式设置且两个第二流道232关于盘体21的几何中心呈中心对称布置，本公开并不限于此。

请继续参考图4和图5，在一些实施方式中，流道可以构造为内凹于盘体21的内侧面的流道槽233，出口设置在流道槽的远离转轴3的一端。

通过此种方式，以流道槽233的方式构造流道，便于在转子2的盘体21上加工。另外，因为流道槽233成开口状，部分冷却介质会随着转子2转动而从流道槽233的中部甩向定子1上的绕组11，其余的冷却介质从第一出口241处甩向定子1上的绕组11，从而能够同时将冷却介质甩向定子1的不同位置，以提高对定子1的冷却效率。

在另外的实施方式中，流道也可以构造为位于盘体21内部的流道腔234，即，在盘体21的开设空腔以形成流道。例如，流道中的第一流道231、第二流道232均为流道腔，从而能够使得冷却介质按照第一流道231和第二流道232对应的第一出口241和第二出口242甩出，从而使得冷却介质能够更精确的对定子1上绕组11的特定位置进行冷却，提高了冷却效率。当然，为了满足对定子1上的绕组11的不同部位进行冷却，还可以在第一流道231的沿延伸方向间隔设置多个第一出口241；同理，也可以在第二流道232的延伸方向上间隔设置多个第二出口242。

此外，流道还可以采用流道槽233和流道腔234组合的结构来对定子1上的绕组11进行冷却，此处不在赘述其具体结构。

请继续参考图4-图5，在一些可实施的方式中，流道槽233的远离转轴3的一端具有引导面235，引导面235沿盘体21的径向向外且朝向盘体21的内侧面倾斜延伸。例如，引导面235可以是斜面、弧形面或者球面。如此，能够便于引导冷却介质从流道槽233从对应的开口中朝向定子1的绕组11甩出，对绕组11对应的部位进行冷却。当然，也可以通过不同倾斜角度的引导面235使得冷却介质以相应的倾角从流道槽233中甩出，以对绕组11进行冷却。此外，当流道采用流道腔234时，也可以在流道腔234的远离转轴3的一端设置引导面235。

在一些可实施的方式中，流道沿盘体21的径向延伸，流道的宽度小于出口的宽度。其中，流道宽度是指，流道在垂直于流道的延伸方向且平行于盘体21的内侧面22的方向上的距离。如此，通过流道的宽度小于出口的宽度，能够保证冷却介质在末端更好地被甩出。

在一些可实施的方式中，转子2包括连接于盘体21的内侧面22且沿周向间隔布置的多个磁体25，流道位于相邻两个磁体25之间。其中，磁体25可以为永磁体且相邻的两个永磁体的极性相反，永磁体可以构造为扇形，在相邻的两个永磁体之间设置流道，如此，能够便于在盘体21上加工出流道以及冷却介质通过流道后能够被甩向定子1。此外，流道的宽度可以根据两个永磁体之间的间隙来限制，流道的宽度不大于相邻的两个永磁体之间的间隙。

此外，流道的数量可以根据磁体25的数量确定，例如，可以每相邻两个磁体25之间均可以设置一条流道，或者部分相邻的两个磁体25之间可以设置一条流道，本公开对此不作具体限制。

在一些可实施的方式中，盘体21具有朝向转轴3的内周面，第一冷却介质流道23具有形成在内周面上的第一冷却介质入口26，第二冷却介质流道31具有与第一冷却介质入口26连通的第二冷却介质出口33，第二冷却介质出口33沿转轴3的径向延伸。通过此种方式，能够快速准确地将流入转轴3中的冷却介质沿着第二冷却介质流道31，并通过各个第二冷却介质出口33和各个第一冷却介质入口26进入各个流道中，并从各个流道的对应的出口甩向定子1的不同位置，以对定子1进行冷却散热。

在一些可实施的方式中，定子1具有朝向转轴3的第一内周面14，第一内周面14与转轴3之间具有第一间隙4，转轴3上设置有与第二冷却介质流道31连通的第三冷却介质出口34，第三冷却介质出口34与第一内周面14相对布置。例如，在转轴3的与第一间隙4对应的部分轴体上开设多个第三冷却介质出口34，位于转轴3中第二冷却介质流道31中的部分冷却介质能够从第三冷却介质出口34中甩出，从而对定子1的第一内周面14进行冷却，如此，能够使得冷却介质对定子1的整体冷却更加均匀。

在一些可实施的方式中，第三冷却介质出口34的数量为多个且各自沿转轴3的径向延伸，多个第三冷却介质出口34沿转轴3的轴向和/或周向间隔地布置。例如，在转轴3的与第一间隙4对应的部分轴体上设置多个第三冷却介质出口34，从而能够使得部分冷却介质同时对第一内周面14进行冷却，提高了冷却效率。

在一些可实施的方式中，转轴3具有沿轴向相对的第一端35和第二端36，第二冷却介质入口32形成在第一端35的端面上，第二冷却介质流道31沿转轴3的轴向延伸且具有与第二冷却介质所在端相对的封闭端。例如，转轴3的第二端36为输出端，在与第二端36相对的第一端35开设第二冷却介质入口32以及沿转轴3的轴向延伸的第二冷却介质流道31。如此，通过将第二冷却介质流道31设在靠近第一端35，从而能够使得转轴3具有一定的强度，即转轴3的第二端36可正常转动向外输出动力，同时也可以通过第一端35的第二冷却介质入口32将冷却介质送至第二冷却介质流道31中，使得冷却介质送至第一冷却介质流道23中对定子1进行冷却。

在一些可实施的方式中，轴向磁通电机还包括壳体5，定子1和转子2设置在壳体5内，转轴3可绕自身轴线转动地穿设于壳体5，定子1和转子2之间具有第二间隙6，壳体5上设置有与第二间隙6连通的第四冷却介质出口51。

通过此种方式，冷却介质通过转子2上的第一冷却介质流道23朝向定子1甩出并对定子1进行冷却，热交换之后的高温冷却介质能够迅速地从第四冷却介质出口51中排出，从而避免高温的冷却介质过多降低定子1的下部的绕组11的冷却效率，同时高温的冷却介质在壳体5中过多也会影响转子2的转动，从而影响整个电机的性能。此外，在高温冷却介质排出轴向磁通电机之外后，可以通过外部的散热器散热后重新回流至第二冷却介质入口32，以形成循环冷却流路。

其中，可以在壳体5的底端且位于第二间隙6的下方开设第二冷却介质出口33，定子1可以包括定子支架，定子支架与壳体5的内侧壁固定连接，在定子支架上设置多个安装绕组11的凸起，绕组11沿凸起的外轮廓缠绕，转轴3通过轴承与壳体5转动连接，转子2可以通过例如过盈配合安装在转轴3上。

此外，转子2的数量可以为两组且分别位于定子1的相对两侧，第四冷却介质出口51的数量为至少两个且分别与两个第二间隙6连通。如此，双转子2能够更好的实现转轴3的轴向力平衡，同时也可以通过双转子2中的第一冷却介质流道23对定子1的两侧均进行冷却，进一步提高对定子1的冷却效率。

另一方面，本公开提供一种车辆，包括上述轴向磁通电机。车辆可以是纯电动汽车，也可以是混合动力汽车或者其他形式的新能源汽车，当然还可以是其他类型的车辆，本公开并不受限于车辆的类型。该车辆具有上述轴向磁通电机的全部有益效果，本公开在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (15)

1.一种轴向磁通电机，其特征在于，包括：

定子；

转子，包括与所述定子同轴线布置的盘体，所述盘体具有朝向所述定子的内侧面，所述盘体设置有第一冷却介质流道，所述第一冷却介质流道具有形成在所述内侧面上的第一冷却介质出口；以及

转轴，固连于所述盘体且与所述盘体同轴线布置，所述转轴具有与所述第一冷却介质流道连通的第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道具有第二冷却介质入口。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述第一冷却介质流道包括多条流道，所述第一冷却介质出口包括与多条所述流道一一对应连通的多个出口，多个所述出口与所述转轴的中心轴线之间的径向距离互不相同。

3.根据权利要求2所述的轴向磁通电机，其特征在于，多条所述流道中至少包括第一流道和第二流道，多个所述出口包括连通于所述第一流道的第一出口和连通于所述第二流道的第二出口；

所述定子包括绕组，所述绕组具有靠近所述转轴的近端和远离所述转轴的远端，所述第一出口朝向所述绕组的远端布置，所述第二出口朝向所述绕组的近端布置。

4.根据权利要求3所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述第一流道沿所述盘体的径向延伸，所述第一流道的数量为至少两个，至少两个所述第一流道沿所述盘体的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置；和/或，

所述第二流道沿所述盘体的径向延伸，所述第二流道的数量为至少两个，至少两个所述第二流道沿所述盘体的周向等角度间隔地布置且呈中心对称布置。

5.根据权利要求2所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述流道构造为内凹于所述盘体的内侧面的流道槽，所述出口设置在所述流道槽的远离所述转轴的一端；和/或，

所述流道构造为位于所述盘体内部的流道腔。

6.根据权利要求5所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述流道槽的远离所述转轴的一端具有引导面，所述引导面沿所述盘体的径向向外且朝向所述盘体的内侧面倾斜延伸。

7.根据权利要求2所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述流道沿所述盘体的径向延伸，所述流道的宽度小于所述出口的宽度。

8.根据权利要求2所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述转子包括连接于所述盘体的内侧面且沿周向间隔布置的多个磁体，所述流道位于相邻两个所述磁体之间。

9.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述盘体具有朝向所述转轴的内周面，所述第一冷却介质流道具有形成在所述内周面上的第一冷却介质入口，所述第二冷却介质流道具有与所述第一冷却介质入口连通的第二冷却介质出口，所述第二冷却介质出口沿所述转轴的径向延伸。

10.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述定子具有朝向所述转轴的第一内周面，所述第一内周面与所述转轴之间具有第一间隙，所述转轴上设置有与所述第二冷却介质流道连通的第三冷却介质出口，所述第三冷却介质出口与所述第一内周面相对布置。

11.根据权利要求10所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述第三冷却介质出口的数量为多个且各自沿所述转轴的径向延伸，多个所述第三冷却介质出口沿所述转轴的轴向和/或周向间隔地布置。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述转轴具有沿轴向相对的第一端和第二端，所述第二冷却介质入口形成在所述第一端的端面上，所述第二冷却介质流道沿所述转轴的轴向延伸且具有与所述第二冷却介质所在端相对的封闭端。

13.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述轴向磁通电机还包括壳体，所述定子和所述转子设置在所述壳体内，所述转轴可绕自身轴线转动地穿设于所述壳体，所述定子和所述转子之间具有第二间隙，所述壳体上设置有与所述第二间隙连通的第四冷却介质出口。

14.根据权利要求13所述的轴向磁通电机，其特征在于，所述转子的数量为两组且分别位于所述定子的相对两侧，所述第四冷却介质出口的数量为至少两个且分别与两个所述第二间隙连通。

15.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-14中任意一项所述的轴向磁通电机。

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