申请/专利权人：苏州朗高电机有限公司

申请日：2019-06-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN110138145B

主分类号：H02K9/19

分类号：H02K9/19;H02K5/20;H02K1/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2020.11.13#著录事项变更;2019.09.10#实质审查的生效;2019.08.16#公开

摘要：一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，包括机壳，机壳内设有定子组件和转子组件，该转子组件包括转轴、转子冲片组以及转子压板；所述机壳上设有进油口，转轴内设有与进油口连通的空腔，转轴上设有与空腔连通的甩油孔；所述转子冲片组上设有与甩油孔连通的过油通道；所述转子压板上设有环形过油槽和径向过油槽；各所述径向过油槽朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端与所述机壳与定子组件之间留有过油间隙连通；所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有回油孔，该回油孔经油泵与进油口连通；并且，所述机壳的壳壁内部设有冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口，另一端也接出作为出水口。

主权项：1.一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，包括一机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括一转轴、设在转轴上的转子冲片组以及设置在转子冲片组轴向两端的转子压板；所述转子冲片组由多个转子冲片叠置而成，且所述转子冲片与所述转轴过盈配合；其特征在于：所述机壳上设有一进油口，所述转轴内沿其轴线方向设有一空腔，该空腔延伸与所述进油口连通，且所述转轴上沿其径向设有甩油孔，该甩油孔与所述空腔连通；所述转子冲片组的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道，该过油通道由多个所述转子冲片的中心孔壁上沿其轴向开设的铁芯过油槽组成；每个所述转子冲片上设有至少一个铁芯过油槽，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽贯通形成至少一条过油通道；所述过油通道与所述甩油孔连通；每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽围绕所述转子压板轴心线一圈设置，且所述环形过油槽与各所述过油通道连通；所述径向过油槽沿所述转子压板的径向设置，且多个径向过油槽在转子压板的周向上均布，各所述径向过油槽的朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端朝向所述定子组件的定子绕组端部布置；所述机壳与定子组件的定子绕组端部之间留有过油间隙，该过油间隙与所述径向过油槽朝向所述定子绕组端部的一端连通；所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有一回油孔，该回油孔经一油泵与所述进油口连通；工作状态下，所述集油槽内的油，依次经回油孔、油泵、进油口、空腔、甩油孔流至过油通道，再由过油通道分流至转子冲片组的轴向两端，经环形过油槽、多个径向过油槽汇聚至所述定子绕组端部，最后经过过油间隙回至集油槽，以此构成一油循环通路；并且，所述机壳的壳壁内部设有一冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口，另一端也接出作为出水口；所述冷水通道包括两个端面通道段，该两个端面通道段分设于机壳轴向的两端的壁面内部；所述端面通道段由在一平面内螺旋形布置的通道构成；所述冷水通道包括位于集油槽底部的槽底通道段。

全文数据：一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机技术领域本发明涉及永磁同步电机领域，尤其涉及适用于新能源电动汽车的一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机。背景技术永磁同步电机是新能源汽车的动力来源，而该电机作为将电源与机械能相互转化的关键部件，在新源动力方面发挥着重要作用，其转化效率和工作可靠稳定性也了行业内技术攻克的关键点。目前的永磁同步电机要想做到高效和在各种恶劣工况下能稳定的工作，散热成了重中之重的问题。特别是高功率的电机，在不增大体积或者重量的情况下，散热的问题尤其显得突出。现有技术主要有两种散热方式：第一种，转子与存油面相切甩油；这种散热方式存在的问题是：转子与存油相接触，当转子运动起来时，存在搅油的情况，搅油的阻力比较大，特别是电机高速转动的时侯，严重拖慢电机速度，存在很大的动力损失。第二种，机壳全部油冷却，且同时机壳外加热交换器把油温冷却；这种散热方式存在的问题是：电机结构比较复杂，冷却油路不能集成在电机内部形成一体，需要用油管延伸到电机以外的地方，并且还要配一定功率的热交换器，增加成本，并且可靠性不高，存在泄露油，或者油中混入杂质等风险，电机整体性差，抗震动能力差，电机综合效率不高等缺点。发明内容本发明提供一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，目的在于解决电机的散热问题，尤其是电机内部的形成热岛的问题，特别是针对定子组件端部的散热问题。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，包括一机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括一转轴、设在转轴上的转子冲片组以及设置在转子冲片组轴向两端的转子压板；所述机壳上设有一进油口，所述转轴内沿其轴线方向设有一空腔，该空腔延伸与所述进油口连通，且所述转轴上沿其径向设有甩油孔，该甩油孔与所述空腔连通；所述转子冲片组的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道，所述过油通道与所述甩油孔连通；每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽围绕所述转子压板轴心线一圈设置，且所述环形过油槽与各所述过油通道连通；所述径向过油槽沿所述转子压板的径向设置，且多个径向过油槽在转子压板的周向上均布，各所述径向过油槽的朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端朝向所述定子组件的定子绕组端部布置；所述机壳与定子组件的定子绕组端部之间留有过油间隙，该过油间隙与所述径向过油槽朝向所述定子绕组端部的一端连通；所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有一回油孔，该回油孔经一油泵与所述进油口连通；工作状态下，所述集油槽内的油，依次经回油孔、油泵、进油口、空腔、甩油孔流至过油通道，再由过油通道分流至转子冲片组的轴向两端，经环形过油槽、多个径向过油槽汇聚至所述定子绕组端部，最后经过过油间隙回至集油槽，以此构成一油循环通路；并且，所述机壳的壳壁内部设有一冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口，另一端也接出作为出水口。上述技术方案中的有关内容解释如下：1、上述方案中，所述冷水通道包括两个端面通道段，该两个端面通道段分设于机壳轴向的两端的壁面内部。2、上述方案中，所述端面通道段由在一平面内螺旋形布置的通道构成。3、上述方案中，所述冷水通道包括位于集油槽底部的槽底通道段。4、上述方案中，所述机壳周向壁内部在周向上设有“S”型水道，该“S”型水道的对应位于集油槽底部的部分作为所述槽底通道段。本发明工作原理是：油先从油槽出发，通过油管和滤油器抽入油泵；油泵的出口设有一射油油管直接将高压油射入到转轴的空腔内。当电机转起来后，油通过转轴径向开设的两组甩油孔流到转子冲片组的过油通道，再流向转子压板环形过油槽，再从径向过油槽被甩出转子，向外周的定子组件飞溅。油落到定子组件端部（定子绕组的端部）也落到机壳端盖等内壁上，在重力的作用下，沿壁滑落到集油槽中也有一小部分油通过机壳端盖壁上的槽，引到轴承上，最后再落到集油槽中，如此循环往复。油在整个系统中得到了两次增速，第一次是通过齿轮油泵把油从机壳底部的集油槽抽到转轴的空腔中，第二次增速是转子组件高速旋转时离心力的作用使它向转子组件径向在流道里增速，最后获得非高的动能从转子组件切线方向以一定夹角飞出，击落在绕组端部或者定子铁芯和机壳端盖等地方带走热量。通过机壳上的冷水通道对打到机壳内壁上的油进行冷却，以此，油才能循环使用。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明的电机将冷水通道与油冷结构结合，即电机内部油冷却，机壳外部水冷却；这种新型的复合散热冷却方式既实现了电机的散热效果更好，内部不形成热岛，尤其是定子组件的定子绕组的端部可以通过油带走热量；又实现了结构简单，油路在电机内部形成循环，形成一个整体，让电机在各种恶劣工况下能稳定的工作。2、本发明的电机由于散热效果好，提高了电机的工作效率，提高了电机高速工况下的可靠性。附图说明附图1为本发明的剖面示意图；附图2为本发明的转子冲片结构示意图；附图3为本发明的转子压板的结构示意图；附图4为本发明的油路示意图。以上附图中：1、机壳；11、端盖；111、进油口；2、定子组件；31、转轴；311、空腔；312、甩油孔；32、转子冲片组；321、转子冲片；3211、铁芯过油槽；32111、过油通道；33、转子压板；331、环形过油槽；332、径向过油槽；4、集油槽；41、过滤网；42、放油口；43、回油孔；51、滤油器；52、油泵；53、射油油管；61、进水口；62、出水口；7、气隙；8、过油间隙。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：实施例一：参见附图1-4所示，一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，包括一机壳1，该壳体由筒体和筒体两端的端盖11构成，该机壳1内设有定子组件2和转子组件，定子组件2和转子组件之间留有气隙7；所述转子组件包括一转轴31、设在转轴31上的转子冲片组32以及设置在转子冲片组32轴向两端的转子压板33；所述定子组件2包括定子铁芯和定子绕组；所述转子冲片组32由多个定子冲片321叠置而成，且所述转子冲片321与所述转轴31过盈配合。所述机壳1上设有一进油口111，所述转轴31内沿其轴线方向设有一空腔311，该空腔311延伸与所述进油口连通，且所述转轴31上沿其径向设有甩油孔312，该甩油孔312与所述空腔311连通。所述转子冲片组32的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道32111，该过油通道32111由多个所述转子冲片的中心孔壁上沿其轴向开设的铁芯过油槽3211组成；每个所述转子冲片上设有至少一个铁芯过油槽3211，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成至少一条过油通道32111；具体的，每个所述转子冲片上设有三个铁芯过油槽3211，且在其周向上均布，以此，多个转子冲片上的铁芯过油槽3211贯通形成三条过油通道32111；所述过油通道32111与所述甩油孔312连通；具体的，当所述过油通道32111设有三条时，所述甩油孔312设置有两组，每组三个，且每个甩油孔312均与过油通道32111连通。每个所述转子压板33与所述转子冲片组32相靠的端面上设有环形过油槽331和径向过油槽332；所述环形过油槽331围绕所述转子压板33轴心线一圈设置，且所述环形过油槽331与各所述过油通道32111连通；所述径向过油槽332沿所述转子压板33的径向设置，且多个径向过油槽332在转子压板33的周向上均布，各所述径向过油槽332的朝转轴31轴心的端部与环形过油槽331连通，而其另一端朝向所述定子组件2的定子绕组端部布置。所述机壳1与定子组件2的定子绕组端部之间留有过油间隙8，该过油间隙8与所述径向过油槽332朝向所述定子绕组端部的一端连通。所述机壳1内壁的底部上开设有集油槽4，该集油槽4内还设有一过滤网41，该过滤网41用于过滤油路中的杂物，如铁屑，以防损害电机和油路堵塞；所述集油槽4的底部设有一回油孔43和放油口42；所述放油口42便于工作前对电机内进行加油和放油；所述回油孔43经一油泵52与所述进油口111连通；所述回油孔43与所述油泵52之间还设有滤油器51，该滤油器51防止油路中混入异物损害油泵52，所述回油孔43通过油管与所述滤油器51连通，所述滤油器51通过油管与所述油泵52连通；所述油泵52安装在壳体的端盖11上，并配有密封装置，所述油泵52的出油口连接设有一射油油管53，该射油油管53伸入空腔311中。上述油泵52为齿轮油泵52，该齿轮油泵52包括一直流电机和一齿轮泵头，该直流电机需要提供相应的直流电源DC24VDC24V。工作状态下，所述集油槽4内的油，依次经回油孔43、油泵52、进油口、空腔311、甩油孔312流至过油通道32111，再由过油通道32111分流至转子冲片组32的轴向两端，经环形过油槽331、多个径向过油槽332，甩至绕组端部经过油间隙8回至集油槽4，以此构成一油循环通路；所述油可以用ATF油，该ATF油导热系数高，且具有绝缘的效果。并且，所述机壳1的壳壁内部设有一冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口61，另一端也接出作为出水口62。具体的，所述壳体由导热率高的铝合金加工而成。具体的，所述冷水通道包括两个端面通道段，该两个端面通道段分设于机壳1轴向的两端的壁面内部；所述端面通道段由在一平面内螺旋形布置的通道构成；所述端面通道冷却飞溅到端面内壁上的吸收了热量的油，实现更好的冷却效果。具体的，所述冷水通道包括位于集油槽4底部的槽底通道段，由于吸收了热量的油最终会通过重力落到集油槽4中，那集油槽4的热量将高于其他地方，所以特意在集油槽4的底部设有槽底通道段，该槽底通道段可以是个格子状的，“s”状的等等。进一步的，所述机壳1周向壁内部在周向上也设有“S”型水道，该“S”型水道的对应位于集油槽4底部的部分作为所述槽底通道段，该“S”型水道为现有技术；这种情况下的槽底通道段既可以选用已有的现有技术，也可以选用上述的特殊结构的槽底通道段。上述冷水通道结构仅为举例，也可以是其他结构的冷水通道，重要的是冷水通道可以冷却油温，实现水冷结合油冷对电机进行散热的目的。散热原理：飞溅的油吸收定子组件2及轴承的热能后温度升高，汇流入集油槽4中，由于集油槽4是与机壳1一体，由导热率高的铝合金加工而成，机壳1的冷水通道内通有冷却水，于是油吸收的热量可以及时的传递到机壳1由冷却水带走，从而始终保持集油槽4中的油温不会太高。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种水冷和油冷相结合的永磁同步电机，包括一机壳，该机壳内设有定子组件和转子组件；所述转子组件包括一转轴、设在转轴上的转子冲片组以及设置在转子冲片组轴向两端的转子压板；其特征在于：所述机壳上设有一进油口，所述转轴内沿其轴线方向设有一空腔，该空腔延伸与所述进油口连通，且所述转轴上沿其径向设有甩油孔，该甩油孔与所述空腔连通；所述转子冲片组的中心孔壁上沿其轴向开设有过油通道，所述过油通道与所述甩油孔连通；每个所述转子压板与所述转子冲片组相靠的端面上设有环形过油槽和径向过油槽；所述环形过油槽围绕所述转子压板轴心线一圈设置，且所述环形过油槽与各所述过油通道连通；所述径向过油槽沿所述转子压板的径向设置，且多个径向过油槽在转子压板的周向上均布，各所述径向过油槽的朝转轴轴心的端部与环形过油槽连通，而其另一端朝向所述定子组件的定子绕组端部布置；所述机壳与定子组件的定子绕组端部之间留有过油间隙，该过油间隙与所述径向过油槽朝向所述定子绕组端部的一端连通；所述机壳内壁的底部上开设有集油槽，该集油槽的底部设有一回油孔，该回油孔经一油泵与所述进油口连通；工作状态下，所述集油槽内的油，依次经回油孔、油泵、进油口、空腔、甩油孔流至过油通道，再由过油通道分流至转子冲片组的轴向两端，经环形过油槽、多个径向过油槽汇聚至所述定子绕组端部，最后经过过油间隙回至集油槽，以此构成一油循环通路；并且，所述机壳的壳壁内部设有一冷水通道，该冷水通道的一端接出作为通入冷却水的进水口，另一端也接出作为出水口。2.根据权利要求1所述的水冷和油冷相结合的永磁同步电机，其特征在于：所述冷水通道包括两个端面通道段，该两个端面通道段分设于机壳轴向的两端的壁面内部。3.根据权利要求2所述的水冷和油冷相结合的永磁同步电机，其特征在于：所述端面通道段由在一平面内螺旋形布置的通道构成。4.根据权利要求1或3所述的水冷和油冷相结合的永磁同步电机，其特征在于：所述冷水通道包括位于集油槽底部的槽底通道段。5.根据权利要求4所述的水冷和油冷相结合的永磁同步电机，其特征在于：所述机壳周向壁内部在周向上设有“S”型水道，该“S”型水道的对应位于集油槽底部的部分作为所述槽底通道段。

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