CN112769268A - 动力传递组件及动力总成 - Google Patents

Abstract

一种动力传递组件，包括转轴及齿轴，齿轴设于转轴上，转轴设有安装孔、内腔及出液口，安装孔及内腔沿轴向同轴设置且相互连通，出液口与内腔连通；齿轴沿轴向设有安装部及延伸部，安装部设于安装孔中，延伸部位于内腔中，齿轴沿轴向设有进液口，延伸部沿齿轴的径向设有第一喷孔，第一喷孔与进液口及内腔连通；转轴于安装孔处设有内花键，安装部为外花键，外花键与内花键配合固定。本申请还提供一种动力总成。通过设置第一喷孔向内腔中喷油，实现无轴向流速设计，可使得转轴内腔的换热系数提高，并达成不同转速下内腔中冷却液体以固定比例进行转轴两侧喷口的固定流量分配，实现转子的轴向的均匀散热。

Description

动力传递组件及动力总成

技术领域

本申请涉及电机散热技术领域，尤其涉及一种动力传递组件及动力总成。

背景技术

电动车的动力总成由三部分组成，即电机，DC-AC逆变器+电机控制***，以及减速器，在动力总成的工作过程中，逆变器将直流电流转换成交流电流，由于转换效率的原因会有一定的能量损失转换成热量；交流电流进入电机，通过电磁感应转换成电机转动的机械能，由于转换效率的原因也会产生热能；减速器将电机的高转速调低，转换过程也会有损耗，产生热量。这些由于能量转换效率的问题产生的热量均需通过散热及时排出动力总成，否则会影响动力总成的效率。

随着市场对动力总成小型化的需求，电机的最高转速需不断增加，而高转速会造成转子风磨以及谐波损耗的升高，从而增加转子磁钢的高温失磁风险。因此高速转子的散热能力需要提升，同时高速转子的散热设计还需要满足不同转速下的散热分配比例需与设计值相符，即恒定流量分配设计，否则会在某些工况下，出现因转子某些区域的散热不均导致的局部高温点，而有潜在的散热风险，现有技术中，对转子散热的改善，通常采用对转轴及转子进行二次精加工，使得二者之间能够在二次加工时产生可实现均匀散热的流道或其他结构，从而实现对转子的均匀散热，二次加工成本较大，且需要较高的组装工艺，来实现流道的布置。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种动力传递组件及动力总成，具有良好的散热效果。

本申请实施例的第一方面，提供一种动力传递组件，包括转轴及齿轴，所述齿轴设于所述转轴上，所述转轴设有安装孔、内腔及出液口，所述安装孔及所述内腔沿轴向同轴设置且相互连通，所述出液口与所述内腔连通；所述齿轴沿轴向设有安装部及延伸部，所述安装部设于所述安装孔中，所述延伸部位于所述内腔中，所述齿轴沿轴向设有进液口，所述延伸部沿所述齿轴的径向设有第一喷孔，所述第一喷孔与所述进液口及所述内腔连通；所述转轴于所述安装孔处设有内花键，所述安装部为外花键，所述外花键与所述内花键配合固定。

所述动力传递组件通过在齿轴上设置进液口及第一喷孔，并在转轴上设置内腔，在使用中，通过内外花键相互配合实现齿轴与转轴的快速连接，并能够实现齿轴与转轴的同步旋转，结构简单，加工便捷，通过齿轴的第一喷孔进入内腔中的冷却液体，在离心作用下，实现内腔中冷却液体的均匀散热。并且，通过设置第一喷孔向内腔中喷油，实现无轴向流速设计，可使得转轴内腔的换热系数提高，并达成不同转速下内腔中冷却液体以固定比例进行转轴两侧喷口的固定流量分配，实现转子的轴向的均匀散热。

第一方面的一种可能设计，所述内腔的孔径大于所述安装孔的孔径。便于第一喷孔向内腔径向方向喷射冷却液体。

第一方面的一种可能设计，所述转轴上设有铁芯，所述铁芯套设于所述转轴上且位于所述内腔的周壁上，在所述转轴的轴向方向上，所述内腔的长度大于所述铁芯的长度。内腔的长度大于所述铁芯的长度的设置，能够保证内腔对转轴前后均匀散热。

第一方面的一种可能设计，所述出液口包括第二喷孔，所述第二喷孔沿所述转轴的径向设于所述内腔的两侧，所述铁芯套设于两侧的所述第二喷孔之间。第二喷孔的设计，能够确保装设于铁芯上线圈的前后端均实现喷油散热。

第一方面的一种可能设计，多个所述第一喷孔绕所述延伸部的周向均匀设置。均匀设置的第一喷孔能够使得向内腔中均匀喷射冷却液体。

第一方面的一种可能设计，所述齿轴与所述转轴同轴设置，所述安装孔、所述内腔、及所述进液口的轴线与所述转轴的轴线重合。轴线重合的设计，能够提高动力传递组件转动的稳定性。

第一方面的一种可能设计，所述齿轴另一轴向端面沿轴向设有第一出液孔，所述第一出液孔与所述进液口及所述内腔连通。第一出液孔的设计，能够提高冷却液体的流动，加强散热效果。

第一方面的一种可能设计，所述第一喷孔的一侧延伸至所述齿轴的端面与所述第一出液孔连通。连通型设计能够便于加工，且出液稳定。

第一方面的一种可能设计，所述第一出液孔的轴线与所述齿轴的轴线重合。轴线重合的设计，能够提高动力传递组件转动的稳定性。

第一方面的一种可能设计，所述转轴一端还设有安装槽，所述安装槽与所述安装孔连通，所述齿轴上还设有止挡部，所述止挡部固定于所述安装槽中。安装槽与止挡部的设计，能够对齿轴的安装进行限位，还可防止所述齿轴相对所述转轴做轴向运动。

本申请实施例的第二方面，提供一种动力总成，包括电机、减速器、逆变器及电机控制***；电机包括转轴，所述转轴为第一方面及任意一种可能设计的所述动力传递组件中的所述转轴；减速器与所述电机连接，包括齿轴；所述齿轴为第一方面及任意一种可能设计的所述动力传递组件中的所述齿轴，逆变器与所述电机电性连接；电机控制***，与所述电机、所述减速器及所述逆变器电性连接。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的一种动力传递组件的剖面图。

图2是图1所示动力传递组件的齿轴的立体示意图。

图3是图1所示动力传递组件的另一种齿轴的立体示意图。

图4是图1所示动力传递组件的另一种齿轴的立体示意图。

图5是本申请第二实施例提供的一种动力传递组件的剖面图。

图6是图5所示动力传递组件的齿轴的立体示意图。

图7是本申请第三实施例提供的一种动力传递组件的剖面图。

图8是本申请第四实施例提供的一种动力传递组件的剖面图。

图9是本申请第五实施例提供的一种动力传递组件的剖面图。

主要元件符号说明

动力传递组件 100、300、400

转轴 10

安装孔 11

内腔 12

出液口 13

第二出液孔 131

第二喷孔 132

安装槽 15

齿轴 20

安装部 21

延伸部 22

第一喷孔 221

进液口 23

第一出液孔 24

止挡部 25

固定板 30

流道 31

铁芯 200

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

以下，如果有用到，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请中，如果有用到，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在下述实施例结合示意图进行详细描述时，为便于说明，表示器件局部结构的图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。

实施例一

如图1-2所示，为本申请第一种实施例提供的一种动力传递组件100。所述动力传递组件100应用于电机上，能够对电机进行均匀散热。

所述动力传递组件100包括转轴10及齿轴20。所述齿轴20设于所述转轴10上。所述转轴10外套设有铁芯200。所述转轴10与所述铁芯200构成电机的转子。

所述转轴10中设有安装孔11、内腔12及出液口13，所述出液口13包括第二出液孔131及第二喷孔132。所述安装孔11、内腔12及第二出液孔131沿转轴10的轴向同轴、依次相互连通，且贯穿所述转轴10。所述安装孔11用于配合安装所述齿轴20。所述内腔12用于容纳冷却液体。所述内腔12的孔径大于安装孔11及第二出液孔131的孔径。所述铁芯200位于所述内腔12的周壁上，且在转轴的轴向方向上，所述内腔12的长度大于所述铁芯200的长度。所述内腔12的两侧沿所述转轴10的径向设置所述第二喷孔132。所述铁芯200套设于转轴10两侧的所述第二喷孔132之间。所述第二出液孔131与外部冷却液体管路连接，以使通过转轴10的冷却液体流出。

所述齿轴20上沿齿轴的轴向设有安装部21及延伸部22。所述安装部21设于所述安装孔11中，以将所述齿轴20装设于所述转轴10上。所述延伸部22位于所述齿轴20靠近所述安装部21的一端，且所述延伸部22收容于所述内腔12中。所述齿轴20中沿齿轴的轴向还设有进液口23及第一出液孔24。所述进液口23设于所述齿轴20远离所述安装部21的一端。所述进液口23与外部冷却液体管路连接，以向齿轴20中供给冷却液体。所述第一出液孔24设于所述延伸部22上，且与所述进液口23及所述内腔12连通。所述延伸部22上还设有两个第一喷孔221。两个所述第一喷孔221分别沿所述齿轴20的径向开设，且相对设置。所述第一喷孔221与所述进液口23及所述内腔12连通。

使用时，外部冷却液体通过进液口23进入齿轴20中，大部分的冷却液体通过第一喷孔221喷向转轴10的内腔12的壁面上，剩余的冷却液体通过第一出液孔24流入内腔12中，在转轴10的转动下，内腔12中的冷却液体由于离心作用，在内腔12的壁面上扩散，并分配至内腔12两侧的第二喷孔132，随后通过第二喷孔132喷出转轴10，对设于转子上的线圈端部的前后进行喷淋散热，从而实现对电机的冷却。

本申请的动力传递组件100通过在齿轴20上设置进液口23、第一出液孔24及第一喷孔221，并在转轴10上设置内腔12及第二喷孔132，在使用中，通过齿轴20的第一出液孔24及第一喷孔221进入内腔12中的冷却液体，在离心作用下，沿周向向内腔12两侧的壁面，并通过两侧的第二喷孔132向设于转子上的线圈的前后端部直接喷射冷却液体，将产生的热量直接带走，从而保证了对电机的均匀散热。并且，齿轴20向内腔12喷油的设计，可使得转轴10的内腔12的表面换热系数提高。

所述齿轴20与所述转轴10同轴设置。所述安装孔11、内腔12、第二出液孔131、所述进液口23及第一出液孔24的轴线与转轴10的轴线重合。

所述安装孔11处设有内花键，所述安装部21为外花键，外花键与所述内花键通过花键配合固定，可在小电机等体积较小的空间中，实现齿轴20与转轴10的快速连接，并且花键由于齿数较多，齿轴20与转轴10的接触面积大，因此其承载能力强，可以使齿轴20与转轴10在不同转速下都能实现稳定的同步旋转，并不会因同步旋转的不稳定而出现转子的散热不均匀现象，结构简单，加工便捷，且花键连接的受力较为均匀，应力集中少，并且导向性好，可快速实现齿轴20与转轴10的同轴设置。

所述转轴10中靠近所述齿轴20的一侧还设有安装槽15。所述安装槽15与所述安装孔11连通，且与安装孔11形成台阶孔结构。所述齿轴20上还设有止挡部25。所述止挡部25的半径大于所述安装部21的半径。所述止挡部25固定于所述安装槽15中，以固定齿轴20于转轴10上，防止所述齿轴20相对所述转轴10做轴向运动脱离转轴10，而出现齿轴20与转轴10旋转的不同步现象，造成散热不均匀。

两个所述第二喷孔132对称开设于所述内腔12的两侧，且所述铁芯200与两侧的所述第二喷孔132之间的距离相等，从而使得经第二喷孔132喷出的冷却液体量保持均匀，有利于实现线圈的均匀散热。

在一实施例中，所述铁芯200与所述转轴10压装在一起。

如图3所示，在一实施例中，所述第一喷孔221为绕所述延伸部22的周向均匀设置的三个。所述第一喷孔221的数量还可为一个或三个以上，且多个所述第一喷孔221绕所述延伸部22的周向设置。

如图4所示，在一实施例中，所述第一喷孔221的开口形状为长条状，且所述第一喷孔221的一侧延伸至齿轴20的端部与所述第一出液孔24直接连通。

所述第一喷孔221的形状还可为其他形状，如椭圆形，菱形等。

本申请具体实施方式中所述冷却液体可以是冷却油，尤其是低粘度冷却油。也可以选择其他适用于电机尤其是适用于电子设备中的冷却液体。

实施例二

如图5及图6所示，为本申请第二种实施例提供的一种动力传递组件300。

所述动力传递组件300与动力传递组件100大致相同。与图1所示第一种实施例中的动力传递组件100的主要区别在于：所述动力传递组件300的齿轴20上并不开设第一出液孔24。

使用时，外部冷却液体通过进液口23进入齿轴20中，冷却液体通过第一喷孔221喷向转轴10的内腔12的壁面上，在转轴10的转动下，内腔12中的冷却液体由于离心作用，在内腔12的壁面上扩散，并且，冷却油均从齿轴20的径向向内腔12喷射，从而可以固定比例分配至内腔12两侧的第二喷孔132，随后通过第二喷孔132喷出转轴10，对设于转子上的线圈端部的前后进行喷淋散热，从而实现对电机的冷却。

本申请的动力传递组件300通过在齿轴20上设置进液口23及第一喷孔221，并在转轴10上设置内腔12及第二喷孔132，在使用中，通过齿轴20的第一喷孔221将进液口23进入的冷却液体喷向内腔12的壁面，在离心作用下内腔12中的冷却液体向两侧的壁面按固定比例分配，并通过两侧的第二喷孔132向设于转子上的线圈的前后端部直接喷射比例固定的冷却液体，将线圈产生的热量直接带走，从而保证了对电机的均匀散热，且在内腔12中冷却液体的分配比例将与冷却液体的流量无关，能够使得散热更稳定。

实施例三

如图7所示，为本申请第三种实施例提供的一种动力传递组件400。

所述动力传递组件400与动力传递组件100大致相同。与图1所示第一种实施例中的动力传递组件100的主要区别在于：所述动力传递组件400的转轴10上并不开设第二喷孔132。

使用时，外部冷却液体通过进液口23进入齿轴20中，大部分的冷却液体通过第一喷孔221喷向转轴10的内腔12的壁面上，剩余的冷却液体通过第一出液孔24流入内腔12中，在转轴10的转动下，内腔12中的冷却液体由于离心作用，在内腔12的壁面上扩散，并通过第二出液孔131流出，对转轴10进行均匀散热，从而实现对电机的冷却。

本申请的动力传递组件400通过在齿轴20上设置进液口23、第一出液孔24及第一喷孔221，并在转轴10上设置内腔12，在使用中，通过齿轴20的第一出液孔24及第一喷孔221进入内腔12中的冷却液体，在离心作用下，沿周向向内腔12两侧的壁面向两侧分配，并通过第二出液孔131流出，将转轴10上的热量带走，从而保证了对电机的均匀散热。并且，齿轴20向内腔12喷油的设计，可使得转轴10内腔12的表面换热系数提高，进一步提高对转轴10的散热。

实施例四

如图8所示，为本申请第四种实施例提供的一种动力传递组件500。

所述动力传递组件500与动力传递组件100大致相同。与图1所示第一种实施例中的动力传递组件100的主要区别在于：所述动力传递组件500的转轴10上还设有固定板30。

具体地，所述铁芯200是由硅钢片冲制叠压而成，为了提高其结构的稳定性，转轴10的至少一端设有用于固定硅钢片的固定板。此外，利用固定板30还可校正转子在转动时的动平衡，使转子的运转更加安全平稳。具体设置时，可以将固定板30的直径设计为稍小于铁芯200的直径，或者设计为与铁芯200的直径相等，以便于后续的电机整机组装。固定板30上开设有流道31，使转轴10的至少一端可通过对应的流道31延伸到铁芯200的内部。当然，为了进一步提高动力传递组件500的结构稳定性，以及提高对转轴10的端部的散热效果，在本申请实施例中，可在转轴10的两侧分别固定上述固定板30。

所述流道31靠近转轴10的一侧与所述转轴10的第二喷孔132连通，所述流道31的另一侧开设于固定板30的周向表面上。

所述流道31可为开设于固定板30与铁芯200的端部相贴合的一侧端面的槽形流道，当固定板30固定并压紧于铁芯200上时，该槽形流道即可与转轴10的第二喷孔132连通且周向密封。当然，流道31也可以为开设于固定板30内部的孔形流道。

使用时，外部冷却液体通过进液口23进入齿轴20中，大部分的冷却液体通过第一喷孔221喷向转轴10的内腔12的壁面上，剩余的冷却液体通过第一出液孔24流入内腔12中，在转轴10的转动下，内腔12中的冷却液体由于离心作用，在内腔12的壁面上扩散，并分配至内腔12两侧的第二喷孔132，然后进入固定板30的流道31中，在固定板30内，受离心作用，从流道31流入铁芯内部，从而实现对转子的冷却。

实施例五

如图9所示，为本申请第五种实施例提供的一种动力传递组件600。

所述动力传递组件600与动力传递组件300大致相同。与图5所示第二种实施例中的动力传递组件300的主要区别在于：所述动力传递组件600的转轴10上并不开设第二出液孔131。

使用时，外部冷却液体通过进液口23进入齿轴20中，冷却液体通过第一喷孔221喷向转轴10的内腔12的壁面上，在转轴10的转动下，内腔12中的冷却液体由于离心作用，在内腔12的壁面上扩散，并且，冷却油均从齿轴20的径向向内腔12喷射，从而可以固定比例分配至内腔12两侧的第二喷孔132，随后通过第二喷孔132喷出转轴10，对设于转子上的线圈端部的前后进行喷淋散热，从而实现对电机的冷却。

本申请的动力传递组件600通过在齿轴20上设置进液口23及第一喷孔221，并在转轴10上设置内腔12及第二喷孔132，在使用中，通过齿轴20的第一喷孔221将进液口23进入的冷却液体喷向内腔12的壁面，在离心作用下内腔12中的冷却液体向两侧的壁面按固定比例分配，并通过两侧的第二喷孔132向设于转子上的线圈的前后端部直接喷射比例固定的冷却液体，将线圈产生的热量直接带走，从而保证了对电机的均匀散热，且在内腔12中冷却液体的分配比例将与冷却液体的流量无关，能够使得散热更稳定。

本申请实施例还提供的一种动力总成，所述动力总成包括电机、减速器、逆变器及电机控制***，所述电机包括转子、设于转子上的线圈及外壳，所述转子包括转轴10及铁芯200。所述减速器包括齿轴20、输入齿轮、输出齿轮，所述齿轴20设于所述转轴上，所述输入齿轮设于所述齿轴20上。所述输出齿轮与所述输入齿轮啮合。逆变器与所述电机电性连接。所述电机控制***与所述电机、所述减速器及所述逆变器电性连接，用于控制电机，将直流电流转换成交流电流并输入电机。所述转轴10与齿轴20为上述动力传递组件100、300或400中的转轴10与齿轴20。

本申请的动力总成，通过使用上述动力传递组件，可在低速大扭矩时，通过齿轴20的径向喷油，实现线圈的均匀散热，并能够在转速为18000转，使用低粘度油进行冷却时，使转轴内腔的表面换热系数提升10％，并使得动力总成的最高温度降低5℃。

所述动力总成可应用于常见的电动车/电动汽车(EV)、纯电动汽车(PEV/BEV)、混合动力汽车(HEV)、增程式电动汽车(REEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、新能源汽车(Renewable Vehicle)、电动巴士、电动摩托车等电动装置中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的公开范围之内。

Claims (11)

1.一种动力传递组件，包括转轴及齿轴，所述齿轴设于所述转轴上，其特征在于：

所述转轴设有安装孔、内腔及出液口，所述安装孔及所述内腔沿轴向同轴设置且相互连通，所述出液口与所述内腔连通；

所述齿轴沿轴向设有安装部及延伸部，所述安装部设于所述安装孔中，所述延伸部位于所述内腔中，所述齿轴沿轴向设有进液口，所述延伸部沿所述齿轴的径向设有第一喷孔，所述第一喷孔与所述进液口及所述内腔连通；

所述转轴于所述安装孔处设有内花键，所述安装部为外花键，所述外花键与所述内花键配合固定。

2.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，所述内腔的孔径大于所述安装孔的孔径。

3.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，所述转轴上设有铁芯，所述铁芯套设于所述转轴上且位于所述内腔的周壁上，在所述转轴的轴向方向上，所述内腔的长度大于所述铁芯的长度。

4.如权利要求3所述的动力传递组件，其特征在于，所述出液口包括第二喷孔，所述第二喷孔沿所述转轴的径向设于所述内腔的两侧，所述铁芯套设于两侧的所述第二喷孔之间。

5.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，多个所述第一喷孔绕所述延伸部的周向均匀设置。

6.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，所述齿轴与所述转轴同轴设置，所述安装孔、所述内腔及所述进液口的轴线与所述转轴的轴线重合。

7.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，所述齿轴另一轴向端面沿轴向设有第一出液孔，所述第一出液孔与所述进液口及所述内腔连通。

8.如权利要求7所述的动力传递组件，其特征在于，所述第一喷孔的一侧延伸至所述齿轴的端面与所述第一出液孔连通。

9.如权利要求7所述的动力传递组件，其特征在于，所述第一出液孔的轴线与所述齿轴的轴线重合。

10.如权利要求1所述的动力传递组件，其特征在于，所述转轴一端还设有安装槽，所述安装槽与所述安装孔连通，所述齿轴上还设有止挡部，所述止挡部固定于所述安装槽中。

11.一种动力总成，其特征在于，包括：

电机，包括转轴，所述转轴为权利要求1-10任意一项所述动力传递组件中的所述转轴；

减速器，与所述电机连接，包括齿轴，所述齿轴为权利要求1-10任意一项所述动力传递组件中的所述齿轴；

逆变器，与所述电机电性连接；

电机控制***，与所述电机、所述减速器及所述逆变器电性连接。

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