CN114649899A - 电机的动力轴及电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电机的动力轴及电机，所公开的动力轴包括轴本体、换热结构和用于输送换热液体的输液管，轴本体设有轴腔、第一液体进口和第一液体出口，输液管设于轴腔之内，且输液管与轴本体之间形成换热空间，输液管设有管腔和第二液体出口，第一液体进口与管腔连通，换热空间与管腔由第二液体出口连通，换热空间与第一液体出口连通，换热结构设于换热空间内，且与轴本体和输液管中的至少一者相连。上述方案能解决相关技术中电机的动力轴散热效率较低的问题。

Description

电机的动力轴及电机

技术领域

本申请属于电机技术领域，具体涉及一种电机的动力轴及电机。

背景技术

电机是常见的动力装置，利用电能转化成机械能实现驱动的目的。电机的动力轴在高速旋转的过程中由于不可避免的摩擦会产生大量的热量，如果热量不能及时散出会对电机造成不良影响。

在相关技术中，采用冷却液对电机的动力轴进行冷却，电机的动力轴设有空腔，冷却液在空腔内流动，与动力轴进行热交换，并通过动力轴上的出液孔流出，实现动力轴的散热。但是，上述方式的热交换效率较低，使得动力轴的散热效率较低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种电机的动力轴及电机，能够解决相关技术中电机的动力轴散热效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供一种电机的动力轴，包括轴本体、换热结构和用于输送换热液体的输液管，其中：

所述轴本体设有轴腔、第一液体进口和第一液体出口；

所述输液管设于所述轴腔之内，且所述输液管与所述轴本体之间形成换热空间，所述输液管设有管腔和第二液体出口，所述第一液体进口与所述管腔连通，所述换热空间与所述管腔由所述第二液体出口连通，所述换热空间与所述第一液体出口连通；

所述换热结构设于所述换热空间内，且与所述轴本体和所述输液管中的至少一者相连。

本申请实施例提供一种电机，包括上述的动力轴。

在本申请实施例中，轴本体的热量传递至换热液体，并通过换热液体带出至轴本体之外，实现轴本体的散热，且本申请通过增设换热结构增大了轴本体与换热液体的换热面积，加快了轴本体与换热液体的热交换速度，进而加快了轴本体的散热速度，提升轴本体的散热效率。

附图说明

图1为本申请实施例公开的电机的动力轴的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为图2中B-B方向的剖视图；

图4为本申请实施例公开的动力轴的***图；

图5为本申请实施例公开的输液管和换热结构的结构示意图。

附图标记说明：

100-轴本体、110-轴腔、120-第一液体进口、130-第一液体出口、140-第一本体段、141-第一子腔、142-第四子腔、1421-第一锥形段、1422-第一等径段、1423-第二锥形段、150-第二本体段、151-第二子腔、160-第三本体段、161-第三子腔、

200-换热结构、210-第一换热件、220-第二换热件、230-内衬管、

300-输液管、310-管腔、320-第二液体出口、330-应力释放槽。

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作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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

请参考图1至图5，本申请实施例公开一种电机的动力轴，所公开的电机的动力轴包括轴本体100、换热结构200和用于输送换热液体的输液管300。

轴本体100设有轴腔110、第一液体进口120和第一液体出口130，第一液体进口120和第一液体出口130分别与轴腔110连通。

输液管300设于轴腔110之内，且输液管300与轴本体100之间形成换热空间。可选的，输液管300可以为铝合金材质。输液管300设有相连通的管腔310和第二液体出口320，第一液体进口120与管腔310连通，以使换热液体能够经过第一液体进口120进入管腔310内，管腔310与换热空间由第二液体出口320连通，以使管腔310中的换热液体能够经过第二液体出口320进入换热空间内，换热空间与第一液体出口130连通，以使换热空间内的换热液体能够经过第一液体出口130流出至动力轴之外。

换热液体经第一液体进口120进入管腔310内，沿管腔310流动至第二液体出口320处，经第二液体出口320流入换热空间内，沿换热空间流动至第一液体出口130处，在电机工作的过程中，动力轴转动，在离心力的作用下，换热液体经第一液体出口130甩出至轴本体100之外。

在此过程中，轴本体100的热量传递至换热液体，实现轴本体100与换热液体的热交换，热量被换热液体带出至轴本体100之外，实现轴本体100的散热。换热液体可以为冷却油液，这样一来，从轴本体100甩出的冷却油液可以润滑电机的其他零部件，起到一物两用的作用。

换热结构200设于换热空间内，且与轴本体100和输液管300中的至少一者相连。轴本体100的部分热量可以直接传递至换热液体，部分热量传递至换热结构200，并经过换热结构200传递至换热液体，也就是说，换热结构200的存在增大了轴本体100与换热液体换热面积。

在本申请实施例中，轴本体100的热量传递至换热液体，并通过换热液体带出至轴本体100之外，实现轴本体100的散热，且本申请通过增设换热结构200增大了轴本体100与换热液体的换热面积，加快了轴本体100与换热液体的热交换速度，进而加快了轴本体100的散热速度，提升了轴本体100的散热效率。

此外，换热液体进入输液管300和换热空间后，由于流体的粘滞效应和惯性因素，换热液体的转动速度与轴本体100的转动速度具有一定的速度差，换热结构200的转动速度与轴本体100的转动速度相等，换热液体在流经换热结构200时，换热结构200还可以对换热液体起到搅拌作用，形成湍流，从而进一步提升换热效率，进而进一步提升动力轴的散热效率。

在一种可选的实施例中，换热结构200可以包括多个第一换热件210，多个第一换热件210均设于换热空间之内，多个第一换热件210围绕输液管300的轴线均匀分布，第一换热件210的第一端连接于输液管300，第一换热件210的第二端沿着输液管300的径向向远离输液管300的方向延伸。可选的，第一换热件210的第一端可以通过焊接的连接方式与输液管300相连。

此种情况下，多个第一换热件210呈辐射状设置，并向靠近轴本体100的方向延伸，有利于增大换热结构200的换热面积。此外，多个第一换热件210绕输液管300的轴线均匀分布，还能够避免动力轴的重心发生偏移，减小不平衡量，进而保证动力轴的正常转动。

为了进一步增大换热面积，换热结构200还可以包括第二换热件220，多个第一换热件210中的至少一者的相背两侧对称设置有多个第二换热件220。可选的，第二换热件220与第一换热件210可以为一体结构，或者，第二换热件220也可以通过焊接或螺钉连接等方式连接于第一换热件210。

在本申请公开的实施例中，各第一换热件210的相背的两侧均对称设有多个第二换热件220。此种情况下，能够避免动力轴的重心发生偏移，减小不平衡量，进而保证动力轴的正常转动。同时，第二换热件220还能够进一步增强搅拌、换热的功能，进而能够进一步提高换热效率。

换热结构200还可以包括内衬管230，内衬管230内衬在轴腔110的内壁上，第一换热件210的第二端与内衬管230固定相连。可选的，第一换热件210的第二端可以通过焊接的连接方式与内衬管230相连。此种情况下，第一换热件210的两端分别连接于输液管300和内衬管230，能够提高第一换热件210的支撑效果，有利于提高换热结构200的结构强度。

此外，内衬管230与轴腔110的内壁接触，能够加快轴本体100上的热量传递至换热结构200上的速度，进而进一步提升换热效率。

为了使第一换热件210获得更好的支撑效果，第一换热件210可以为换热条形板，换热条形板自内衬管230的第一端向内衬管230的第二端延伸，且换热条形板与输液管300的轴线方向相平行。内衬管230的第一端至第二端的方向与输液管300的轴线方向平行。此种情况下，增大了第一换热件210与内衬管230的连接面积，进而提高了第一换热件210的支撑效果，且此种结构还能够增大第一换热件210的面积，进而增大换热面积。

上述方案中，通过增设换热结构提升了动力轴的换热效率，使得电机的功率密度随之提高，为了保证电机的性能，功率密度提高后避免采用更大重量的高功率电机，能变相地减轻电机的重量。

为此，在本申请公开的实施例中，轴本体100还可以包括依次衔接、且共轴设置的第一本体段140、第二本体段150和第三本体段160。可选的，第一本体段140、第二本体段150和第三本体段160可以焊接相连，便于轴本体100的加工，便于轴本体、输液管300和换热结构200的装配。

第二本体段150的直径大于第一本体段140的直径，第二本体段150的直径大于第三本体段160的直径。电机包括铁芯，铁芯可以设于第二本体段150的外侧，这样一来，可以增大铁芯的内径，铁芯的外径不变，铁芯内径增大会增大铁芯的内外径之比，从而减轻了铁芯的重量，进而能减轻电机整体的重量。

第二本体段150包括第二子腔151，轴腔110包含第二子腔151，输液管300的至少部分设于第二子腔151中，且与第二子腔151之间形成换热空间的至少部分，换热结构200设于第二子腔151中。

第一本体段140设有第一子腔141，第一液体进口120开设于第一本体段140上，轴腔110包含第一子腔141，第一子腔141为与管腔310连通的液体输入通道，第一液体进口120与第一子腔141连通，第一子腔141与输液管300同轴设置。此种情况下，第一本体段140形成换热液体的液体通道，连通第一液体进口120和管腔310，以使换热液体能够经第一液体进口120进入管腔310，然后通过管腔310进入到换热空间内。

输液管300的第一端可以过盈内衬于液体输入通道的端部。此种情况下，输液管300与第一本体段140通过过盈配合的方式实现输液管300与轴本体100的连接，第一本体段140为输液管300的安装提供安装结构。具体的，输液管300的第一端与液体输入通道的端部密封配合，从而使得第一子腔141和后文所述的第四子腔142在输液管300的第一端所处的位置处实现密封隔离，从而保证换热液体从第一子腔141进入到管腔310内，然后从管腔310进入到第二子腔151和第四子腔142内。

第三本体段160设有第三子腔161，轴腔110包含第三子腔161，第三子腔161能够增大轴腔110的体积，提高动力轴的换热能力。输液管300的第二端过盈内衬于第三子腔161中，第三子腔161与第二子腔151连通。此种情况下，第三本体段160还能够为输液管300的安装提供安装结构。

在本申请实施例中，输液管300的第一端过盈内衬与第一子腔141中，输液管300的第二端过盈内衬于第三子腔161中，增强输液管300与轴本体100的连接强度，进而提升动力轴的装配可靠性。

第一本体段140设有第四子腔142，轴腔110包含第四子腔142，第四子腔142与第二子腔151连通，第四子腔142与第一子腔141通过管腔310连通，且第四子腔142与第二子腔151连通，第一液体出口130开设于第一本体段140的用于围成第四子腔142的部位上，第二液体出口320开设于输液管300位于第三子腔161中的部位上。

第四子腔142的内壁包括沿着远离第二本体段150的方向依次衔接的第一锥形段1421、第一等径段1422和第二锥形段1423，第一锥形段1421的开口较大的一端与第二子腔151连通，第一锥形段1421的开口较小的一端与第一等径段1422连通，第二锥形段1423的开口较大的一端与第一等径段1422连通，第二锥形段1423的开口较小的一端与第一子腔141相邻，第一液体出口130开设于第二锥形段1423上。

此种情况下，第二子腔151的内壁与第一锥形段1421之间的夹角大于90度，第一等径段1422与第二锥形段1423之间的夹角大于90度，能够避免换热液体堆积在第二子腔151与第四子腔142的衔接位置，也能够避免换热液体堆积在第一等径段1422与第二锥形段1423的衔接位置，对死油区的形成具有一定的缓解作用，便于换热液体顺利的从第一液体出口130流出，进而增大散热效率。

为了保证输液管300与轴本体100的连接强度，输液管300设有应力释放槽330，且应力释放槽330位于输液管300与轴本体100的连接位置。在本申请实施例中，应力释放槽330可以设于输液管300的第一端与第一本体段140的过盈配合位置，或者，应力释放槽330也可以设于输液管300的第二端与第三本体段160的过盈配合位置。

此种情况下，能够确保输液管300与轴本体100安装时的应力释放，增强输液管300与轴本体100的连接强度，保证动力轴的可靠性。

在进一步的技术方案中，输液管300可以通过拉拔方式加工生产，或者通过挤压方式加工生产，以降低生产成本，提高生产效率。

基于本申请的上述实施例的动力轴，本申请实施例还公开一种电机，所公开的电机包括上述实施例所述的动力轴。该电机产生的有益效果的推导过程与上述电机带来的有益效果推导过程大体类似，故本文不再赘述。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (12)

1.一种电机的动力轴，其特征在于，包括轴本体(100)、换热结构(200)和用于输送换热液体的输液管(300)，其中：

所述轴本体(100)设有轴腔(110)、第一液体进口(120)和第一液体出口(130)；

所述输液管(300)设于所述轴腔(110)之内，且所述输液管(300)与所述轴本体(100)之间形成换热空间，所述输液管(300)设有管腔(310)和第二液体出口(320)，所述第一液体进口(120)与所述管腔(310)连通，所述换热空间与所述管腔(310)由所述第二液体出口(320)连通，所述换热空间与所述第一液体出口(130)连通；

所述换热结构(200)设于所述换热空间内，且与所述轴本体(100)和所述输液管(300)中的至少一者相连。

2.根据权利要求1所述的动力轴，其特征在于，所述换热结构(200)包括多个第一换热件(210)，所述多个第一换热件(210)均设于所述换热空间之内，所述多个第一换热件(210)围绕所述输液管(300)的轴线均匀分布，所述第一换热件(210)的第一端连接于所述输液管(300)，所述第一换热件(210)的第二端沿着所述输液管(300)的径向向远离所述输液管(300)的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的动力轴，其特征在于，所述换热结构(200)还包括第二换热件(220)，所述多个第一换热件(210)中的至少一者的相背两侧对称设置有多个所述第二换热件(220)。

4.根据权利要求2所述的动力轴，其特征在于，所述换热结构(200)还包括内衬管(230)，所述内衬管(230)内衬在所述轴腔(110)的内壁上，所述第一换热件(210)的第二端与所述内衬管(230)固定相连。

5.根据权利要求4所述的动力轴，其特征在于，所述第一换热件(210)为换热条形板，所述换热条形板自所述内衬管(230)的第一端向所述内衬管(230)的第二端延伸，且所述换热条形板与所述输液管(300)的轴线方向相平行。

6.根据权利要求1所述的动力轴，其特征在于，所述轴本体(100)包括依次衔接、且共轴设置的第一本体段(140)、第二本体段(150)和第三本体段(160)，其中：

所述电机包括铁芯，所述铁芯设于所述第二本体段(150)的外侧；

所述第二本体段(150)的直径大于所述第一本体段(140)的直径，所述第二本体段(150)的直径大于所述第三本体段(160)的直径；

所述第二本体段(150)包括第二子腔(151)，所述轴腔(110)包含所述第二子腔(151)，所述输液管(300)的至少部分设于所述第二子腔(151)中，且与所述第二子腔(151)之间形成所述换热空间的至少部分，所述换热结构(200)设于所述第二子腔(151)中。

7.根据权利要求6所述的动力轴，其特征在于，所述第一本体段(140)设有第一子腔(141)，所述第一液体进口(120)开设于所述第一本体段(140)上、且与所述第一子腔(141)连通，所述轴腔(110)包含所述第一子腔(141)，所述第一子腔(141)为与所述管腔(310)连通的液体输入通道，所述第一子腔(141)与所述输液管(300)同轴设置，所述输液管(300)的第一端过盈内衬于所述液体输入通道的端部。

8.根据权利要求6所述的动力轴，其特征在于，所述第三本体段(160)设有第三子腔(161)，所述轴腔(110)包含所述第三子腔(161)，所述输液管(300)的第二端过盈内衬于所述第三子腔(161)中，所述第三子腔(161)与所述第二子腔(151)连通。

9.根据权利要求8所述的动力轴，其特征在于，所述第一本体段(140)设有第四子腔(142)，所述轴腔(110)包含所述第四子腔(142)，所述第四子腔(142)与所述第二子腔(151)连通，所述第一液体出口(130)开设于所述第一本体段(140)的用于围成所述第四子腔(142)的部位上，所述第二液体出口(320)开设于所述输液管(300)位于所述第三子腔(161)中的部位上。

10.根据权利要求9所述的动力轴，其特征在于，所述第四子腔(142)的内壁包括沿着远离所述第二本体段(150)的方向依次衔接的第一锥形段(1421)、第一等径段(1422)和第二锥形段(1423)，所述第一锥形段(1421)的开口较大的一端与所述第二子腔(151)连通，所述第二锥形段(1423)的开口较大的一端与所述第一等径段(1522)连通，所述第一液体出口(130)开设于所述第二锥形段(1423)上。

11.根据权利要求1所述的动力轴，其特征在于，所述输液管(300)设有应力释放槽(330)，所述应力释放槽(330)位于所述输液管(300)与所述轴本体(100)的连接位置。

12.一种电机，其特征在于，包括上述权利要求1至11中任一项所述的动力轴。

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