CN113098188A - 一种空心转子轴 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种空心转子轴，属于电机驱动零部件的设计制造领域。其包括：固定连接的第一空心轴段和第二空心轴段，所述第一空心轴段用于与齿轮箱配合，所述第二空心轴段用于与转子配合，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔互相连通；导流管，所述导流管设置于所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔，所述导流管的第一端与所述第一空心轴段连接，所述导流管的第二端与所述第二空心轴段连接；所述导流管的管壁上设置至少一个第一导流孔，所述第一导流孔用于将所述导流管内部的流体导流至所述导流管与所述第二空心轴段内壁之间的第一间隙内。本申请解决了现有空心转子轴结构复杂工艺成本较高的问题。

Description

一种空心转子轴

技术领域

本申请涉及电机驱动零部件的设计制造领域，特别涉及一种空心转子轴。

背景技术

新能源汽车的电机随着转速和功率密度要求的不断提升，定转子热负荷加大，靠单纯水冷定子外壳，转子与空气自然对流换热，定转子绕组和磁钢等热源到冷却介质之间存在较大的热阻，导致温差较大，容易造成定转子局部过热，影响电机输出性能，甚至损坏电机材料。

为了降低转子过热的风险，避免对永磁转子磁钢产生不可逆的退磁影响，对转子轴进行补充冷却是一种必要的技术手段；采用空心轴带冷却通道的设计结构，不仅可以实现带走一部分转子热量，对转子进行补充散热的作用，还起到了对转子进行减重，降低转子惯量的作用。现有空心轴一般采用一体式结构设计，结构复杂，工艺成本较高；实现内部冷却液流通结构复杂，对心不好，影响转子轴动平衡。

发明内容

为此，本申请要解决的技术问题是现有空心转子轴结构复杂工艺成本较高的问题，为此，本申请提出了一种结构简单、工艺性较好的带有冷却通道的空心转子轴。

针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种空心转子轴，其包括：固定连接的第一空心轴段和第二空心轴段，所述第一空心轴段用于与齿轮箱配合，所述第二空心轴段用于与转子配合，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔互相连通；导流管，所述导流管设置于所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔，所述导流管的第一端与所述第一空心轴段连接，所述导流管的第二端与所述第二空心轴段连接；所述导流管的管壁上设置至少一个第一导流孔，所述第一导流孔用于将所述导流管内部的流体导流至所述导流管与所述第二空心轴段内壁之间的第一间隙内。

本申请的部分实施方式中，所述第一空心轴段上设置至少一个第二导流孔，所述第二导流孔与所述第一间隙连通，并将所述流体导流至空心转子轴外部。

本申请的部分实施方式中，所述第一导流孔位于所述导流管的远离所述第一空心轴段的一侧外壁上。

本申请的部分实施方式中，所述第二导流孔包括互相连通并相交设置的第一孔段与第二孔段，所述第一孔段沿所述空心转子轴的轴向延伸，所述第二孔段与所述空心转子轴的外部连通。

本申请的部分实施方式中，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段相对的管端部设有第一定位结构，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段通过所述第一定位结构定位后焊接连接。

本申请的部分实施方式中，所述第一定位结构包括设置于所述第一空心轴段与所述第二空心轴段其中之一管端部上的插接槽，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段其中另一管端部插接于所述插接槽内实现两者定位连接。

本申请的部分实施方式中，所述第二空心轴段的管端部设置所述插接槽，所述第一空心轴段的管端部插接于所述插接槽内，且所述第一空心轴段外周面上设置环形凸沿，所述环形凸沿抵接于所述第二空心轴段的管端部。

本申请的部分实施方式中，所述导流管与所述第一空心轴段及所述第二空心轴段的内壁过盈配合。

本申请的部分实施方式中，所述导流管的第一端和第二端分别设置外锥面，所述第一空心轴段及所述第二空心轴段的内壁分别成型与所述外锥面配合的内锥面。

本申请的部分实施方式中，所述第一空心轴段、所述第二空心轴段以及所述导流管同轴设置。

本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本申请提供的空心转子轴采用第一空心轴段与第二空心轴段固定连接，结构简单、制造工艺难度低，并且通过设置于第一空心轴段与第二空心轴段内腔的一个导流管实现冷却液的输送，冷却液沿导流管的第一导流孔导流至所述第二空心轴段的管壁侧，使冷却液均匀地流动在空心转子轴内，使空心转子轴的冷却效果较好，并且导流管的结构简单，不影响转子的动平衡性能。

附图说明

下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:

图1为本申请提供的空心转子轴的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本申请提供的空心转子轴中第一空心轴段的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本申请提供的空心转子轴中第二空心轴段的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本申请提供的空心转子轴中导流管的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为本申请提供的空心转子轴的一种具体实施方式的剖面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-图5所示为本申请提供的空心转子轴的一种具体实施方式，其包括：焊接连接的第一空心轴段10和第二空心轴段20，以及位于第一空心轴段10和第二空心轴段20内腔的导流管30；其中，所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20的内腔互相连通，所述第一空心轴段10外部设置花键，用于与齿轮箱配合，传递电机的输出力矩，所述第二空心轴段20则用于与转子配合，将电机输出力矩传递至转子；所述导流管30用于将从所述第一空心轴段10进入的冷却液导流至所述第二空心轴段20内，导流管30的第一端与所述第一空心轴段10连接，所述导流管30的第二端与所述第二空心轴段20连接；所述导流管30的管壁上设置第一导流孔31，所述第一导流孔31用于将从所述第一空心轴段10进入至所述导流管30内部的流体导流至所述导流管30与所述第二空心轴段20内壁之间的第一间隙a内。

上述空心转子轴采用第一空心轴段10与第二空心轴段20固定连接，例如通过焊接的方式固定连接或螺纹连接的方式固定连接，结构简单、制造工艺简单可靠，并且通过设置于第一空心轴段10与第二空心轴段20内腔的一个导流管30实现冷却液的输送，冷却液沿导流管30的第一导流孔31导流至所述第二空心轴段20的管壁侧，使冷却液均匀地流动在空心转子轴内，使空心转子轴的冷却效果较好，并且导流管30的结构简单，不影响转子的动平衡性能。

具体地，所述第一空心轴段10上设置第二导流孔11，所述第二导流孔11与所述第一间隙a连通，并将所述流体导流至所述空心转子轴外部，具体地，导流至所述齿轮箱的冷却通道上，使冷却液形成循环管路。

这样，冷却液从所述第一空心轴段10的端部进入至所述第一空心轴段10的内腔，并沿所述导流管30经第一导流孔31导流至所述第二空心轴段20的内壁处，再经过所述第二导流孔11导流至所述空心转子轴外侧。

具体地，所述第一导流孔31位于所述导流管30的远离所述第一空心轴段10的一侧外壁上；这样，冷却液通过第一导流孔31后需要经过所述第二空心轴段20的大部分壁面再进入第二导流孔11内，使整个空心转子轴的冷却效果更好。

具体地，所述第二导流孔11包括互相连通并相交设置的第一孔段111与第二孔段112，所述第一孔段111沿所述空心转子轴的轴向延伸，且所述第一孔段111与所述第一间隙a正对，使第一间隙a内的冷却液的液阻较小，所述第二孔段112的延伸方向与所述第一孔段111的延伸方向垂直设置，所述第二孔段112与所述空心转子轴的外部连通。

沿所述导流管30的周向均匀地设置若干个所述第一导流孔31，沿所述第一空心轴段10的周向设置若干所述第二导流孔11。

所述第一空心轴段10、所述第二空心轴段20以及所述导流管30同轴设置以保证三者之间能够实现对中定位，以保证转子轴较高的动平衡精度。

具体地，所述第一空心轴段10与第二空心轴段20的焊接连接方式不唯一，一种具体实施方式中，所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20采用管端面对焊的方式；由于采用这种方式焊接时，较难保证对中，最终导致转子动平衡性较差。

因此，另一种具体实施方式中，如图5所示，所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20相对的管端部设有第一定位结构，所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20通过所述第一定位结构定位后焊接连接。通过第一定位结构可以使第一空心轴段10与第二空心轴段20在焊接前实现定位连接，方便后续焊接，空心转子轴的动平衡性较容易保证。

所述第一定位结构的具体方式不唯一；一种实施方式中，所述第一定位结构包括设置于所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20其中之一管端部上的插接槽，所述第一空心轴段10与所述第二空心轴段20其中另一管端部插接于所述插接槽内实现两者定位连接。

更具体地，如图5所示，所述第二空心轴段20的管端部设置所述插接槽21，所述第一空心轴段10的管端部插接于所述插接槽21内，且所述第一空心轴段10外周面上设置环形凸沿12，所述环形凸沿12抵接于所述第二空心轴段20的管端部。

所述环形凸沿12与所述第二空心轴段20的管端部之间开设焊口，可通过激光焊接、电阻焊或摩擦焊等方式将两者焊接成一体。

所述导流管30采用光孔直管管件，结构简单，由于其主要起到导流作用，其可以采用塑料、金属铝等材制较轻的材料制成。

所述导流管30与所述第一空心轴段10及所述第二空心轴段20的连接方式不唯一；一种实施方式中，所述导流管30与所述第一空心轴段10及所述第二空心轴段20的内壁分别过盈配合，这样，导流管30可以较为可靠地安装固定，避免转子轴高速旋转时导流管30相对转子轴晃动。

另一种实施方式中，所述导流管30的第一端和第二端分别设置外锥面，所述第一空心轴段10及所述第二空心轴段20的内壁分别成型与所述外锥面配合的内锥面。通过锥面配合，使导流管30与第一空心轴段10及所述第二空心轴段20的连接能够快速定位，对中性更好，进一步提高转子轴的动平衡精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种空心转子轴，其特征在于，其包括：

固定连接的第一空心轴段和第二空心轴段，所述第一空心轴段用于与齿轮箱配合，所述第二空心轴段用于与转子配合，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔互相连通；

导流管，所述导流管设置于所述第一空心轴段与所述第二空心轴段的内腔，所述导流管的第一端与所述第一空心轴段连接，所述导流管的第二端与所述第二空心轴段连接；所述导流管的管壁上设置至少一个第一导流孔，所述第一导流孔用于将所述导流管内部的流体导流至所述导流管与所述第二空心轴段内壁之间的第一间隙内。

2.根据权利要求1所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第一空心轴段上设置至少一个第二导流孔，所述第二导流孔与所述第一间隙连通，并将所述流体导流至空心转子轴外部。

3.根据权利要求2所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第一导流孔位于所述导流管的远离所述第一空心轴段的一侧外壁上。

4.根据权利要求2所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第二导流孔包括互相连通并相交设置的第一孔段与第二孔段，所述第一孔段沿所述空心转子轴的轴向延伸，所述第二孔段与所述空心转子轴的外部连通。

5.根据权利要求1所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段相对的管端部设有第一定位结构，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段通过所述第一定位结构定位后焊接连接。

6.根据权利要求5所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第一定位结构包括设置于所述第一空心轴段与所述第二空心轴段其中之一管端部上的插接槽，所述第一空心轴段与所述第二空心轴段其中另一管端部插接于所述插接槽内实现两者定位连接。

7.根据权利要求6所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第二空心轴段的管端部设置所述插接槽，所述第一空心轴段的管端部插接于所述插接槽内，且所述第一空心轴段外周面上设置环形凸沿，所述环形凸沿抵接于所述第二空心轴段的管端部。

8.根据权利要求1所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述导流管与所述第一空心轴段及所述第二空心轴段的内壁过盈配合。

9.根据权利要求1所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述导流管的第一端和第二端分别设置外锥面，所述第一空心轴段及所述第二空心轴段的内壁分别成型与所述外锥面配合的内锥面。

10.根据权利要求1所述的一种空心转子轴，其特征在于，所述第一空心轴段、所述第二空心轴段以及所述导流管同轴设置。

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