CN114079339A - 油冷电机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油冷电机和车辆，油冷电机包括空心转轴、转子铁芯和端板；转子铁芯与空心转轴固定连接；端板的中心开设有与空心转轴等径的通孔，端板套设于空心转轴上，且转子铁芯的两端均设置有端板；沿空心转轴的径向设置有与内腔连通的出油孔；沿端板的径向开设有第一油道，沿端板的厚度方向开设有第二油道，第一油道与第二油道连通，且第二油道的轴线与通孔的轴线成预设夹角，其中，第二油道的开口位于端板远离转子铁芯的一侧；第一油道与出油孔对准连通。本发明实施例中冷却油按照预设的方向和角度被喷射至远离转子铁芯的区域，可以降低冷却油进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中的概率，降低形成油膜的风险。

Description

油冷电机及车辆

技术领域

本发明属于发动机散热领域，特别是涉及一种油冷电机及车辆。

背景技术

随着新能源技术的发展进步，使用电动机作为驱动的新能源汽车越来越得到重视。

保证对电动机的散热性能是提高电动机功率密度，提高电动机工作效率的重要措施。现有技术中，为了对电动机进行散热，通常采用双面冷却的结构形式，一方面，利用一路油路向定子绕组的外侧喷射冷却油液，另一方面，通过另一路油路向定子绕组的内侧喷射冷却油液，使得定子绕组内外散热均衡，确保电动机的工作效率不降低。

然而，发明人在实际应用过程中发现，向定子绕组的内侧喷射冷却油液时，在电动机运转过程中，冷却油液容易进入到定子和转子之间的气隙中，形成油膜损耗，导致电动机的工作效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种油冷电机冷却时冷却油液容易进入到定子和转子之间的气隙中的问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种油冷电机，所述油冷电机包括空心转轴、转子铁芯和端板；

所述转子铁芯与所述空心转轴固定连接；所述端板的中心开设有与所述空心转轴等径的通孔，所述端板套设于所述空心转轴上，且所述转子铁芯的两端均设置有所述端板；

沿所述空心转轴的径向设置有与内腔连通的出油孔；沿所述端板的径向开设有第一油道，沿所述端板的厚度方向开设有第二油道，所述第一油道与所述第二油道连通，且所述第二油道的轴线与所述通孔的轴线成预设夹角，其中，所述第二油道的开口位于所述端板远离所述转子铁芯的一侧；

所述第一油道与所述出油孔对准连通。

可选地，所述第二油道为变截面孔；

从靠近所述转子铁芯一侧至远离所述转子铁芯一侧，所述第二油道的截面积变小。

可选地，所述第一油道为条形凹槽，所述第一油道开设于所述端板靠近所述转子铁芯的表面上；

所述第二油道贯穿所述端板的两个表面。

可选地，沿所述空心转轴的径向均匀设置有与内腔连通的多个所述出油孔，所述第一油道与所述第二油道的数量与所述出油孔的数量相同，每个所述出油孔均与一个所述第一油道对准连通。

可选地，所述端板远离所述转子铁芯的一侧设置有挡油筋，所述挡油筋沿所述所述端板的径向设置。

可选地，所述挡油筋的数量为多条，多条所述挡油筋围绕所述通孔的轴线均匀分布，且与所述第二油道的开口交替间隔。

可选地，多条所述挡油筋的形状体积不完全相同。

可选地，所述端板为压铸端板或耐高温注塑端板。

可选地，所述油冷电机还包括电机壳体、定子绕组和轴向喷油管；

所述定子绕组固定于所述电机壳体内，所述轴向喷油管设置于所述定子绕组与所述电机壳体之间的间隙中；

其中，所述轴向喷油管开设有朝向所述定子绕组的喷油孔。

本发明实施例的第二方面，提供了一种车辆，所述车辆包括前述的任一种油冷电机。

本发明实施例，通过提供一种油冷电机，该油冷电机中在转子铁芯的两端均固定有端板，在端板上开设有与空心转轴连通的第一油道，同时，还沿端板的厚度方向开设有第二油道，第一油道与第二油道连通，第二油道的轴线与所述空心转轴的轴线成预设夹角，第二油道的开口位于端板远离转子铁芯的一侧。从而，当油冷电机处于工作状态时，第二油道中的冷却油在离心力的作用下被甩出至定子绕组的内侧表面，由于第二油道的轴线与所述空心转轴的轴线成预设夹角，因此，冷却油按照预设的方向和角度被喷射至远离转子铁芯的区域，可以降低冷却油进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中的概率，降低形成油膜的风险，可提升电动机的工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种油冷电机的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种油冷电机的端板的剖视图；

图3是本发明实施例提供的一种油冷电机高速喷射范围的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种油冷电机的端板的端面示意图；

图5是本发明实施例提供的一种油冷电机低速喷射范围的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种油冷电机的端板正向旋转示意图；

图7是本发明实施例提供的一种油冷电机的端板反向旋转示意图。

附图标记说明：

空心转轴-201，转子铁芯-202，端板-203，出油孔-2011，第一油道-2031，第二油道-2032，挡油筋-2033，电机壳体-204，定子绕组-205，轴向喷油管-206。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明实施例公开一种油冷电机，可以用于新能源车辆中，作为车辆的驱动装置。该油冷电机可以采用两路油路分别向定子绕组的内外两侧喷射冷却油，对定子绕组进行散热。需要说明的是，本发明实施例中定子绕组的内侧即指的是定子绕组靠近电动机的旋转中心的一侧，定子绕组的外侧即指的是定子绕组远离电动机的旋转中心的一侧。在本发明实施例中，为了避免内侧的冷却油进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中，在转子铁芯的端部使用的特殊设计的端板，端板可以将冷却油喷射到远离转子铁芯的预设区域。

参照图1，本发明实施例提供了一种油冷电机，所述油冷电机包括空心转轴201、转子铁芯202和端板203；

所述转子铁芯202与所述空心转轴201固定连接；所述端板203的中心开设有与所述空心转轴201等径的通孔，所述端板203套设于所述空心转轴201上，且所述转子铁芯202的两端均设置有所述端板203；

沿所述空心转轴201的径向设置有与内腔连通的出油孔2011；沿所述端板203的径向开设有第一油道2031，沿所述端板203的厚度方向开设有第二油道2032，所述第一油道2031与所述第二油道2032连通，且所述第二油道2032的轴线与所述通孔的轴线成预设夹角，其中，所述第二油道2032的开口位于所述端板203远离所述转子铁芯202的一侧；

所述第一油道2031与所述出油孔2011对准连通。

具体而言，如图1所示，本发明实施例提供的油冷电机包括空心转轴201、转子铁芯202和端板203。空心转轴201和转子铁芯202均为转子的组成，空心转轴201的空心内腔可以作为冷却油的油路供冷却油流通，并且，沿空心转轴201的径向设置有与内腔连通的出油孔2011，进入到空心内腔中的冷却油可以在泵的压力作用下流向出油孔2011，从出油孔2011流向定子铁芯的内侧。转子铁芯202卡接固定在空心转轴201上随着空心转轴201同步运动。端板203为转子铁芯202两端用于引导冷却油按照预设的路径和方向进行喷射的部件。端板203可以为一圆形的盘盖类零件，端板203的中心开设有一通孔，端板203通过该通孔套设在空心转轴201上，两个端板203分别在空心转轴201的两端将转子铁芯202夹在中间。

如图2所示，示出了端板203的剖面结构示意图，沿端板203的径向开设有第一油道2031，该第一油道2031可以是加工在端板203内部的盲孔，也可以是在端板203的一个表面上加工出的凹槽。当端板203与空心转轴201同轴装配在一起时，第一油道2031与出油孔2011对准连通，空心内腔中的冷却油可以在泵的压力作用下流向出油孔2011，随后可以进入到第一油道2031中。沿端板203的厚度方向还开设有第二油道2032，第一油道2031与第二油道2032连通，且第二油道2032的轴线与通孔的轴线成预设夹角，其中，第二油道2032的开口位于端板203远离转子铁芯202的一侧。当冷却油从第一油道2031流入到第二油道2032后，由于第二油道2032的轴线与通孔的轴线成预设夹角α，那么在油压作用下，第二油道2032内的冷却油从第二油道2032开口被喷射到远离转子铁芯202的一侧。并且，电机实际运作过程中，冷却油被喷射出之后通常呈雾化状态，因而，可以降低冷却油进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中的概率，降低形成油膜的风险，可提升电动机的工作效率。需要说明的是，第二油道2032的轴线与通孔轴线之间的预设夹角α在本发明实施例中的产品中可以为25度到30度，在其它规格型号的电动机产品中，该预设夹角可根据实际性能需求适应性调整。

本发明实施例，当油冷电机处于工作状态时，第二油道中的冷却油在离心力的作用下被甩出至定子绕组的内侧表面，由于第二油道的轴线与所述空心转轴的轴线成预设夹角，因此，冷却油按照预设的方向和角度被喷射至远离转子铁芯的区域，可以降低冷却油进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中的概率，降低形成油膜的风险，可提升电动机的工作效率。

可选地，参照图1和图2，所述第二油道2032为变截面孔；

从靠近所述转子铁芯202一侧至远离所述转子铁芯202一侧，所述第二油道2032的截面积变小。

具体而言，如图1和图2所示，在一种实施方式中，为了使喷射出的冷却油的雾化效果更好，沿着冷却油在第二油道2032内的流动方向，也就是从靠近转子铁芯202一侧至远离转子铁芯202一侧，第二油道2032为变截面孔，例如，第二油道2032的截面可以是孔径越来越小的圆形孔。可以理解的是，第二油道2032的截面变化的程度取决于需要喷射的区域，截面较大的一端和截面较小的一端的尺寸差、以及第二油道2032的具体构造可根据流体力学等方面的理论分析计算得到，本发明实施例对此不做约束。如图3所示，示例性地给出了冷却油从第二油道2032喷射出后的喷射范围的示意，图中903、904、905和906分别是端板203上不同位置的第二油道2032所形成的喷射范围，以图中903示意的喷射范围为例，喷射范围903位于端板203远离转子铁芯202一侧，从而冷却油难以进入到定子铁芯和转子铁芯之间的气隙中，并且，变截面孔形状的第二油道2032使得喷射范围更广、接触面积更大，更有利于定子绕组的内侧的快速散热。

可选地，参照图2，所述第一油道2031为条形凹槽，所述第一油道2031开设于所述端板203靠近所述转子铁芯202的表面上；

所述第二油道2032贯穿所述端板203的两个表面。

具体而言，如图2所示，在一种实施方式中，可以在端板203靠近转子铁芯202的表面上加工出条形凹槽，该条形凹槽即第一油道2031。当端板203装配在空心转轴201上时，端板203开设有凹槽的一面与转子铁芯202紧密接触，转子铁芯202的平面与凹槽的三个面围成一个通道，冷却油可以在该通道内流动。第二油道2032与第一油道2031连通的同时，将端板203的两个表面贯穿，第一油道2031内的冷却油可以通过第二油道2032喷射出。这种结构的第一油道2031加工较为简单方便，成本较低。实际中，也可根据端板203的具体材料，采用注塑、压铸或者增材制造的方式将第一油道2031加工在端板203内部，此时，第二油道2032一端与第一油道2031连通，第二油道2032的另一端的开口位于端板203的表面上，本领域技术人员可出于经济性和加工装配便利性的需求选择一种合适的结构。

可选地，参照1和图4，沿所述空心转轴201的径向均匀设置有与内腔连通的多个所述出油孔2011，所述第一油道2031与所述第二油道2032的数量与所述出油孔2011的数量相同，每个所述出油孔2011均与一个所述第一油道2031对准连通。

具体而言，如图1和图4所示，在一种实施方式中，为了使环绕空心转轴201的各处均能向定子绕组内侧喷射冷却油进行散热，沿空心转轴201的径向均匀设置有与内腔连通的多个出油孔2011，第一油道2031与第二油道2032的数量与出油孔2011的数量相同，每个出油孔2011均与一个第一油道2031对准连通。例如，可以环绕空心转轴201的轴线，每间隔60度开设一个沿空心转轴201的径向的出油孔2011，相应的，可以在端板203上加工出六条第一油道2031和第二油道2032。从而，在空心转轴201转动时，冷却油可以各个出油孔2011以及各个第二油道2032向定子绕组内侧喷射，实现定子绕组内壁不同圆周位置处均得到冷却散热。

可选地，参照图4，所述端板203远离所述转子铁芯202的一侧设置有挡油筋2033，所述挡油筋2033沿所述端板203的径向设置。

具体而言，如图4所示，在一种实施方式中，由于冷却油从端板203远离转子铁芯202的一侧喷射出，因此，可以在端板203远离转子铁芯202的一侧设置挡油筋2033，挡油筋2033沿端板203的径向设置。如图5的示意，当电动机低速运转时，冷却油受到的离心力较小，还未被喷射至定子绕组内侧便落在靠近空心转轴201的位置。结合图6和图7的示意，当电动机正转或者反转时，挡油筋2033可阻碍端板203的表面的冷却油的无序流动，假设图6中端板203的逆时针转动表示电动机正转的工况，可见冷却油喷出后受到可以受到第二油道2032右侧挡油筋2033的阻碍收集作用，假设图7中端板203的顺时针转动表示电动机反转的工况，可见冷却油喷出后受到可以受到第二油道2032左侧挡油筋2033的阻碍收集作用。挡油筋2033使端板203的表面的冷却油集中短暂聚集在靠近空心转轴201的表面，提升空心转轴201的冷却效率，确保电动机低速运转时的功率输出不受高温削弱，从而确保低速状态下能输出较高的扭矩，提供充沛的动力。

可选地，参照图4，所述挡油筋2033的数量为多条，多条所述挡油筋2033围绕所述通孔的轴线均匀分布，且与所述第二油道2032的开口交替间隔。

具体而言，在一种实施方式中，设置于端板203的表面的挡油筋2033可以是均匀分布的多条，多条挡油筋2033围绕通孔的轴线均匀分布，且与第二油道2032的开口交替间隔。如图4所示，在端板203的表面有八个第二油道2032的开口，那么，相应地，可以在每相邻的两个开口之间布设一条挡油筋2033，共计八条挡油筋2033。无论端板203正转还是反转，在第二油道2032的开口的任意一侧总有一条挡油筋2033起到收集油液的作用。

可选地，多条所述挡油筋2033的形状体积不完全相同。

具体而言，在一种实施方式中，可以利用挡油筋2033起到调节动平衡的作用，可以理解是，对电动机进行测试过程中，可根据运转稳定性的测试反馈，将不同角度位置的挡油筋2033的形状体积设计为不完全相同。比如，在测出不平衡的位置和大小后，可将该位置削减去除部分材料，或是在该位置的对称方向加上和它相应的质量来达到动平衡校正，即通过去重或配重完成动平衡。因而，各个位置的挡油筋2033的形状体积可以不完全相同，可以有的狭窄一些，有的宽厚一些，具体可根据测量结果设计，本发明实施例对此不做约束。

可选地，所述端板203为压铸端板或耐高温注塑端板。

具体而言，在一种实施方式中，可以采用金属材料通过压铸工艺制成压铸端板或者利用耐高温的塑料通过注塑工艺制成注塑端板，从而，可适应性加工出前述的不同结构形式的第二油道2032。

可选地，参照图1，所述油冷电机还包括电机壳体204、定子绕组205和轴向喷油管206；

所述定子绕组205固定于所述电机壳体204内，所述轴向喷油管206设置于所述定子绕组205与所述电机壳体204之间的间隙中；

其中，所述轴向喷油管206开设有朝向所述定子绕组205的喷油孔2061。

具体而言，如图1所示，在一种实施方式中，油冷电机除了提供定子绕组205内侧的冷却油路，还可以通过定子绕组205与电机壳体204之间的间隙中设置的轴向喷油管206，提供外侧的冷却油路。轴向喷油管206开设有朝向定子绕组205的喷油孔2061，当冷却油进入轴向喷油管206中时，可通过喷油孔2061喷射到定子绕组205的外表面。从而，在定子绕组205的内外表面，从内外两个方向同时对定子绕组205进行散热，特别是对于较厚的绕组，冷却效果更显著，内外热平衡性能更为优良。

本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括前述任一种油冷电机。

无论是在乘用车还是商用车中，对于新能源车辆，可以应用前述任一种实施例中提供的油冷电机作为发动机，从而，可以减少因油膜损耗造成电能的浪费，确保车辆的电能较为充分的转化为机械能，提高电能的利用率，提高车辆的续航能力。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种油冷电机，其特征在于，所述油冷电机包括空心转轴、转子铁芯和端板；

所述转子铁芯与所述空心转轴固定连接；所述端板的中心开设有与所述空心转轴等径的通孔，所述端板套设于所述空心转轴上，且所述转子铁芯的两端均设置有所述端板；

沿所述空心转轴的径向设置有与内腔连通的出油孔；沿所述端板的径向开设有第一油道，沿所述端板的厚度方向开设有第二油道，所述第一油道与所述第二油道连通，且所述第二油道的轴线与所述通孔的轴线成预设夹角，其中，所述第二油道的开口位于所述端板远离所述转子铁芯的一侧；

所述第一油道与所述出油孔对准连通。

2.根据权利要求1所述的油冷电机，其特征在于，所述第二油道为变截面孔；

从靠近所述转子铁芯一侧至远离所述转子铁芯一侧，所述第二油道的截面积变小。

3.根据权利要求1所述的油冷电机，其特征在于，所述第一油道为条形凹槽，所述第一油道开设于所述端板靠近所述转子铁芯的表面上；

所述第二油道贯穿所述端板的两个表面。

4.根据权利要求1所述的油冷电机，其特征在于，

沿所述空心转轴的径向均匀设置有与内腔连通的多个所述出油孔，所述第一油道与所述第二油道的数量与所述出油孔的数量相同，每个所述出油孔均与一个所述第一油道对准连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的油冷电机，其特征在于，

所述端板远离所述转子铁芯的一侧设置有挡油筋，所述挡油筋沿所述端板的径向设置。

6.根据权利要求5所述的油冷电机，其特征在于，所述挡油筋的数量为多条，多条所述挡油筋围绕所述通孔的轴线均匀分布，且与所述第二油道的开口交替间隔。

7.根据权利要求6所述的油冷电机，其特征在于，多条所述挡油筋的形状体积不完全相同。

8.根据权利要求6所述的油冷电机，其特征在于，所述端板为压铸端板或耐高温注塑端板。

9.根据权利要求6至8任一项所述的油冷电机，其特征在于，所述油冷电机还包括电机壳体、定子绕组和轴向喷油管；

所述定子绕组固定于所述电机壳体内，所述轴向喷油管设置于所述定子绕组与所述电机壳体之间的间隙中；

其中，所述轴向喷油管开设有朝向所述定子绕组的喷油孔。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至9任一项所述的油冷电机。

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