CN116111753A - 一种驱动电机定子油冷结构及其油冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及驱动电机冷却技术领域，本发明提供一种驱动电机定子油冷结构及其油冷方法，其中，结构包括：壳体、定子铁芯和定子绕组，定子铁芯和定子绕组分别位于壳体内部；其中，定子绕组位于定子铁芯两侧；壳体设有进油孔、环形槽和喷油孔，进油孔、环形槽和喷油孔依次连通；定子铁芯包括第一铁芯冲片、第二铁芯冲片和第三铁芯冲片；第一铁芯冲片设有第一轴向通孔，第二铁芯冲片设有第二轴向通孔，第一轴向通孔、第二轴向通孔和环形槽依次连通。本发明可实现对定子铁芯的深层冷却，可实现定子铁芯和定子绕组的同步冷却，整体冷却效率高，工艺过程简单，可大大效降低生产应用成本，还可使得定子铁芯和定子绕组在冷却时冷却效果更为均匀。
Description
技术领域
本发明涉及驱动电机冷却技术领域，尤其涉及一种驱动电机定子油冷结构及其油冷方法。
背景技术
驱动电机高速旋转工作过程中，其热源主要集中在电机定子以及电机转子的绕组和铁芯，若长时间处于高温环境下工作，会严重影响并降低驱动电机工作效率及其使用寿命。驱动电机工作效率的极限通常受制于其热极限能力，通过更强的散热技术，在同样尺寸下，驱动电机的功率密度、转矩密度可以获得提高，进而使得其工作性能和寿命得以提高。现有的驱动电机，尤其是新能源汽车中的驱动电机，往往没有重视对电机定子的冷却。
现有驱动电机定子冷却方式，在对定子铁芯进行冷却时，冷却液通过流经设置于定子铁芯外环面的沟道，完成对定子铁芯的冷却，其冷却部位主要作用于定子铁芯的外环面，无法对定子铁芯进行更深入的冷却；另外，在定子铁芯外环面设置轴向沟道，会大大增加单个铁芯冲片加工的复杂度，在利用多个铁芯冲片拼接形成连贯的长沟道时，还对多个铁芯冲片的组装精度提出了更高的要求。现有驱动电机定子冷却方案，其整体冷却效率低，工艺过程复杂。
鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明优选对于现有驱动电机定子冷却方案所存在的冷却效率低、工艺过程复杂的技术问题提供一种解决方案。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种驱动电机定子油冷结构，包括：
壳体1、定子铁芯2和定子绕组3，定子铁芯2和定子绕组3分别位于壳体1内部；其中，定子绕组3位于定子铁芯2两侧；
壳体1设有进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13，进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13依次连通；定子铁芯2包括第一铁芯冲片21、第二铁芯冲片22和第三铁芯冲片23，第一铁芯冲片21、第二铁芯冲片22和第三铁芯冲片23共中心轴，第三铁芯冲片23位于第一铁芯冲片21和第二铁芯冲片22之间，且半径小于第一铁芯冲片21和第二铁芯冲片22的半径；第一铁芯冲片21设有第一轴向通孔211，第二铁芯冲片22设有第二轴向通孔221，第一轴向通孔211、第二轴向通孔221和第一环形槽12依次连通；
冷却油由进油孔11注入后分为两路，一路沿第一环形槽12周向流动，流经喷油孔13时，通过喷油孔13径向冷却定子铁芯2一侧的定子绕组3；另一路穿过第二轴向通孔221，流经第二铁芯冲片22的外环面，汇入第一轴向通孔211，完成定子铁芯2的冷却后，通过第一轴向通孔211径向冷却定子铁芯2另一侧的定子绕组3。
优选的，喷油孔13、第一轴向通孔211和第二轴向通孔221分别沿周向阵列设置。
优选的，第一轴向通孔211与中心轴之间的距离参差设置。
优选的，第二轴向通孔221与中心轴之间的距离相等。
优选的，第一轴向通孔211和第二轴向通孔221的截面为矩形、圆形或扇形。
优选的，还包括：
密封圈4，密封圈4设于壳体1的第二环形槽14；其中，第二环形槽14的槽口方向分别朝向定子铁芯2。
优选的，壳体1和定子铁芯2过盈配合。
第二方面，本发明提供一种驱动电机定子油冷方法，包括：
S10，注入冷却油；将冷却油由壳体1的进油孔11注入驱动电机定子；
S20，确定冷却油的流动路径；将由壳体1的进油孔11注入的冷却油分为两路，一路沿壳体1的第一环形槽12周向流动，流经壳体1的喷油孔13时，通过喷油孔13径向冷却定子铁芯2一侧的定子绕组3；另一路穿过定子铁芯2的第二铁芯冲片22设置的第二轴向通孔221，流经定子铁芯2的第三铁芯冲片23的外环面，汇入定子铁芯2的第一铁芯冲片21设置的第一轴向通孔211，完成定子铁芯2的冷却后，通过第一轴向通孔211径向冷却定子铁芯2另一侧的定子绕组3。
优选的，喷油孔13、第一轴向通孔211和第二轴向通孔221分别沿周向阵列设置。
优选的，在S20中，所述确定冷却油的流动路径，还包括：
设置密封圈4；将密封圈4设于壳体1的第二环形槽14，通过密封圈4防止冷却油从驱动电机定子渗出。
针对现有技术中的不足，本发明所能取得的有益效果为：
本发明通过在定子铁芯上开设轴向通孔，将轴向通孔作为冷却油的过孔，可实现对定子铁芯的深层冷却；同时，通过将冷却油分为两路，可实现定子铁芯以及定子铁芯两侧的定子绕组的同步冷却，整体冷却效率高，工艺过程简单。
进一步的，本发明通过巧妙的壳体结构设计，通过以在壳体上直接设置的喷油孔，以及，在定子铁芯上直接设置的轴向通孔作为喷油孔，相对于在定子铁芯单侧设置一个带有喷油孔的喷油环，或者，在定子铁芯两侧各设置一个带有喷油孔的喷油环的部分现有技术方案，本发明全过程无需使用喷油环，可大大效降低生产应用成本。
进一步的，本发明通过将喷油孔、轴向通孔分别沿周向阵列设置，在实现定子铁芯以及定子铁芯两侧的定子绕组的同步冷却过程中，还可使得定子铁芯以及定子铁芯两侧的定子绕组在冷却时冷却效果更为均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的局部剖视图；
图2是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的整体三维剖视图；
图3是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的壳体剖视图；
图4是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的定子铁芯***图；
图5是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的定子铁芯组装图；
图6是图4中和图5中定子铁芯的第一铁芯冲片正视图；
图7是图4中和图5中定子铁芯的第二铁芯冲片正视图；
图8是图4中和图5中定子铁芯的第三铁芯冲片正视图；
图9是实施例1提供的一种驱动电机定子油冷结构的应用过程示意图。
在附图中，相同的附图标记用来表示相同的部件或结构，其中：
1-壳体，11-进油孔，12-第一环形槽，13-喷油孔，14-第二环形槽；2-定子铁芯，21-第一铁芯冲片，211-第一轴向通孔，22-第二铁芯冲片，221-第二轴向通孔，23-第三铁芯冲片；3-定子绕组；4-密封圈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
为了解决现有驱动电机定子冷却方案所存在的冷却效率低、工艺过程复杂的技术问题，本实施例1提供一种驱动电机定子油冷结构，如图1-图2所示，包括：壳体1、定子铁芯2和定子绕组3，定子铁芯2和定子绕组3分别位于壳体1内部；其中，定子绕组3位于定子铁芯2两侧。
壳体1和定子铁芯2过盈配合，过盈配合方式具有结构简单、对中性好、易实现等特点，装配过程无须使用其他辅助紧固用的零部件和材料。
具体实现时：如图3所示，壳体1设有进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13，进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13依次连通；如图4-图8所示，定子铁芯2包括第一铁芯冲片21、第二铁芯冲片22和第三铁芯冲片23，第一铁芯冲片21、第二铁芯冲片22和第三铁芯冲片23共中心轴，第三铁芯冲片23位于第一铁芯冲片21和第二铁芯冲片22之间，且半径小于第一铁芯冲片21和第二铁芯冲片22的半径；第一铁芯冲片21设有第一轴向通孔211，第二铁芯冲片22设有第二轴向通孔221，第一轴向通孔211、第二轴向通孔221和第一环形槽12依次连通。
上述路径连通后，如图1、图5和图9所示，其冷却方式为：冷却油由进油孔11注入后分为两路，一路沿第一环形槽12周向流动，流经喷油孔13时，通过喷油孔13径向冷却定子铁芯2一侧的定子绕组3；另一路穿过第二轴向通孔221，流经第二铁芯冲片22的外环面，汇入第一轴向通孔211，完成定子铁芯2的冷却后，通过第一轴向通孔211径向冷却定子铁芯2另一侧的定子绕组3。
在本实施例中，通过在定子铁芯上开设的第一轴向通孔211和第二轴向通孔221，将第一轴向通孔211和第二轴向通孔221作为冷却油的过孔，可实现对定子铁芯2的深层冷却；同时，通过将冷却油分为两路，可实现定子铁芯2以及定子铁芯2两侧的定子绕组3的同步冷却，整体冷却效率高，工艺过程简单；另外，本发明通过巧妙的壳体结构设计，通过以在壳体上直接设置的喷油孔13，以及，在定子铁芯上直接设置的第一轴向通孔211作为喷油孔，可有效替代在定子铁芯单侧设置一个带有喷油孔的喷油环，或者，在定子铁芯两侧各设置一个带有喷油孔的喷油环的部分现有技术方案，应用全过程无需使用喷油环，可大大效降低生产应用成本。
为了使得定子铁芯以及定子铁芯两侧的定子绕组在冷却时冷却效果更为均匀，喷油孔13、第一轴向通孔211和第二轴向通孔221分别沿周向阵列设置。
实际应用过程中，第一轴向通孔211与中心轴之间的距离参差设置，冷却油通过第一轴向通孔211径向冷却定子铁芯2另一侧的定子绕组3时，可形成流量不一且周期变化的“S”形喷柱，能有效延长冷却油在喷洒过程中与定子绕组3的接触路径，增加冷却油与定子绕组3的接触面积，加快冷却油在定子绕组3上的扩散过程，可进一步提升冷却效率；与此同时，在定子铁芯2一侧，为了使得冷却油均匀入定子铁芯2，第二轴向通孔221与中心轴之间的距离相等。
为了使得冷却油能喷洒至定子绕组的合适位置，作为一种可调的实现方式，如图3所示，喷油孔13与壳体1的轴向垂直面存在预定的夹角。
实际应用过程中，第一轴向通孔211和第二轴向通孔221的截面为矩形、圆形或扇形，如图6-图7所示，第一轴向通孔211和第二轴向通孔221的截面以矩形方式展现，为了增加冷却油与定子铁芯2的接触面积，进而提升对定子铁芯2的冷却能力，在不影响第一轴向通孔211和第二轴向通孔221刚度的情况下，第一轴向通孔211和第二轴向通孔221的截面还可以使用圆形或扇形，其中，扇形更佳，其圆心位于定子铁芯2的中心轴上。
考虑到驱动电机零部件之间可能存在微小间隙，冷却油会从驱动电机定子渗出，会对驱动电机定子的冷却效果造成不利影响，以及，会对驱动电机其他零部件造成污染，为了防止冷却油从驱动电机定子渗出，作为其中一种实现方式，本实施例1提供一种驱动电机定子油冷结构，如图1-图2所示，还包括：密封圈4，密封圈4设于壳体1的第二环形槽14；其中，第二环形槽14的槽口方向分别朝向定子铁芯2。
实施例2：
基于实施例1同一总的技术构思，本实施例2提供一种驱动电机定子油冷方法，使用实施例1所述的驱动电机定子油冷结构，包括：
S10，注入冷却油；将冷却油由壳体1的进油孔11注入驱动电机定子。
其中，壳体1设有进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13，进油孔11、第一环形槽12和喷油孔13依次连通，在朝向定子铁芯2的方向，壳体1还设有第二环形槽14。
S20，确定冷却油的流动路径；将由壳体1的进油孔11注入的冷却油分为两路，一路沿壳体1的第一环形槽12周向流动，流经壳体1的喷油孔13时，通过喷油孔13径向冷却定子铁芯2一侧的定子绕组3；另一路穿过定子铁芯2的第二铁芯冲片22设置的第二轴向通孔221，流经定子铁芯2的第三铁芯冲片23的外环面，汇入定子铁芯2的第一铁芯冲片21设置的第一轴向通孔211，完成定子铁芯2的冷却后，通过第一轴向通孔211径向冷却定子铁芯2另一侧的定子绕组3。
为了使得定子铁芯以及定子铁芯两侧的定子绕组在冷却时冷却效果更为均匀，喷油孔13、第一轴向通孔211和第二轴向通孔221分别沿周向阵列设置。
为了防止冷却油从驱动电机定子渗出，在S20中，所述确定冷却油的流动路径，还包括：设置密封圈4；将密封圈4设于壳体1的第二环形槽14，通过密封圈4防止冷却油从驱动电机定子渗出。
综上所述，本发明提供一种驱动电机定子油冷结构及其油冷方法，可实现对定子铁芯的深层冷却，可实现定子铁芯和定子绕组的同步冷却，整体冷却效率高，工艺过程简单，可大大效降低生产应用成本，还可使得定子铁芯和定子绕组在冷却时冷却效果更为均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种驱动电机定子油冷结构，其特征在于，包括：
壳体（1）、定子铁芯（2）和定子绕组（3），定子铁芯（2）和定子绕组（3）分别位于壳体（1）内部；其中，定子绕组（3）位于定子铁芯（2）两侧；
壳体（1）设有进油孔（11）、第一环形槽（12）和喷油孔（13），进油孔（11）、第一环形槽（12）和喷油孔（13）依次连通；定子铁芯（2）包括第一铁芯冲片（21）、第二铁芯冲片（22）和第三铁芯冲片（23），第一铁芯冲片（21）、第二铁芯冲片（22）和第三铁芯冲片（23）共中心轴，第三铁芯冲片（23）位于第一铁芯冲片（21）和第二铁芯冲片（22）之间，且半径小于第一铁芯冲片（21）和第二铁芯冲片（22）的半径；第一铁芯冲片（21）设有第一轴向通孔（211），第二铁芯冲片（22）设有第二轴向通孔（221），第一轴向通孔（211）、第二轴向通孔（221）和第一环形槽（12）依次连通；
冷却油由进油孔（11）注入后分为两路，一路沿第一环形槽（12）周向流动，流经喷油孔（13）时，通过喷油孔（13）径向冷却定子铁芯（2）一侧的定子绕组（3）；另一路穿过第二轴向通孔（221），流经第二铁芯冲片（22）的外环面，汇入第一轴向通孔（211），完成定子铁芯（2）的冷却后，通过第一轴向通孔（211）径向冷却定子铁芯（2）另一侧的定子绕组（3）。
2.根据权利要求1所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，喷油孔（13）、第一轴向通孔（211）和第二轴向通孔（221）分别沿周向阵列设置。
3.根据权利要求2所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，第一轴向通孔（211）与中心轴之间的距离参差设置。
4.根据权利要求2所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，第二轴向通孔（221）与中心轴之间的距离相等。
5.根据权利要求2所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，第一轴向通孔（211）和第二轴向通孔（221）的截面为矩形、圆形或扇形。
6.根据权利要求1所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，还包括：
密封圈（4），密封圈（4）设于壳体（1）的第二环形槽（14）；其中，第二环形槽（14）的槽口方向分别朝向定子铁芯（2）。
7.根据权利要求1所述的驱动电机定子油冷结构，其特征在于，壳体（1）和定子铁芯（2）过盈配合。
8.一种驱动电机定子油冷方法，其特征在于，包括：
S10，注入冷却油；将冷却油由壳体（1）的进油孔（11）注入驱动电机定子；
S20，确定冷却油的流动路径；将由壳体（1）的进油孔（11）注入的冷却油分为两路，一路沿壳体（1）的第一环形槽（12）周向流动，流经壳体（1）的喷油孔（13）时，通过喷油孔（13）径向冷却定子铁芯（2）一侧的定子绕组（3）；另一路穿过定子铁芯（2）的第二铁芯冲片（22）设置的第二轴向通孔（221），流经定子铁芯（2）的第三铁芯冲片（23）的外环面，汇入定子铁芯（2）的第一铁芯冲片（21）设置的第一轴向通孔（211），完成定子铁芯（2）的冷却后，通过第一轴向通孔（211）径向冷却定子铁芯（2）另一侧的定子绕组（3）。
9.根据权利要求8所述的驱动电机定子油冷方法，其特征在于，喷油孔（13）、第一轴向通孔（211）和第二轴向通孔（221）分别沿周向阵列设置。
10.根据权利要求8所述的驱动电机定子油冷方法，其特征在于，在S20中，所述确定冷却油的流动路径，还包括：
设置密封圈（4）；将密封圈（4）设于壳体（1）的第二环形槽（14），通过密封圈（4）防止冷却油从驱动电机定子渗出。
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