一种转子总成、电机以及车辆的制作方法

1.本文涉及但不限于车辆技术领域，尤其涉及一种转子总成、电机及车辆。


背景技术：

2.电机作为电动汽车动力输出的核心零部件之一，要求其具有高功率密度、高扭矩密度、高系统效率以及轻量化、低成本和更好的量产工艺性等，以满足用户对电动、混动汽车的高性能、低成本等要求。
3.冷却润滑对电机非常重要，特别是在高性能电机上。高性能电机发热较多，需要通过冷却润滑将工作温度降低至电机子零件可承受的范围内。以交流异步电机为例，电机中主要发热子零件是定子绕组、定子铁芯、转子铁芯和永磁铁。目前，汽车用电机冷却润滑技术中，主要有风冷、水冷、油冷三种冷却方式，其中以油冷为高性能电机的主要冷却润滑方式。目前行业中对电机定子总成冷却润滑方案较多，也相对较成熟，对电机转子总成冷却润滑方案较少，特别是高效冷却润滑方案。
4.目前对电机转子总成的冷却润滑的主流方案，主要是通过油泵将冷却润滑油导入空心转子轴，冷却润滑油通过空心转子轴的油孔进入两端压板中的油孔后，再流入转子铁芯油孔，以对转子铁芯进行冷却润滑，冷却润滑油再通过压板的油孔靠离心力的作用飞溅至定子端部的绕组，以对其进行冷却润滑。该冷却润滑方案主要存在着冷却润滑效率低而无法满足高性能电机的要求的问题。
5.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

6.本技术的目的是，提供一种转子总成、电机以及车辆，以显著提高对转子总成的冷却润滑效率。
7.本技术实施例的技术方案如下：
8.一种转子总成，包括转子铁芯和转子轴，所述转子铁芯套设于所述转子轴外周；所述转子轴包括：轴体和过油槽；所述轴体包括进油段和配合段，所述进油段设有沿轴向延伸的进油通道，所述转子铁芯套设于所述配合段外周侧，所述配合段具有进油内腔，所述进油通道与所述进油内腔连通，所述过油槽设置于所述配合段的侧壁上，所述过油槽与所述进油内腔连通，所述过油槽贯穿所述配合段的侧壁，至少部分所述转子铁芯的内表面暴露于所述过油槽，使得经过所述转子轴的冷却润滑油能够通过所述过油槽导流到所述转子铁芯的内表面。
9.通过在转子轴的配合段上布置与转子铁芯相对设置的过油槽，使得转子铁芯至少部分内表面暴露于过油槽，以将从进油通道流入的冷却润滑油直接导流到转子铁芯的内表面上，从整体上优化冷却润滑油的流通路径，有效提高转子总成的冷却润滑效率。
10.一些示例性实施例中，多个所述过油槽沿所述轴体的周向等间隔均匀设置，所述过油槽沿所述配合段的径向贯穿所述配合段，所述过油槽沿所述轴体的轴向延伸。
11.将多个所述过油槽沿所述轴体的周向等间隔均匀设置，且使得过油槽沿配合段的径向贯穿配合段，使得轴体的配合段呈现镂空的设计状态，一方面降低转子轴的重量，另一方面提高过油的流通量，提升冷却润滑的效率。
12.一些示例性实施例中，所述配合段的直径大于所述进油段的直径，所述进油段和所述配合段形成台阶结构，所述台阶结构的壁厚大于所述进油段的壁厚。
13.将转子轴进行分段差异化设计，优化整体结构布局，既可降低转子轴的重量，又可满足电机对转子轴与转子铁芯配合区域的直径要求，满足传动性能。再者，将进油段和配合段设计成台阶状，有效简化制造工艺，降低制造成本。
14.一些示例性实施例中，所述轴体为一体结构，所述轴体为空心轴，所述过油槽为成形于所述轴体的镂空结构。
15.通过对过油槽以及轴体的整体结构优化设计，轴体可采用一体成型方式获得，降低制造工序的复杂性，也可提高转子轴的制造精度。
16.一些示例性实施例中，所述进油通道的内壁设有螺旋槽，所述螺旋槽的旋转方向与所述转子轴的转动方向相同。
17.通过在进油通道的内壁设置螺旋槽，以对冷却润滑油起到一定的导流作用，减少冷却润滑油在流动过程中的速度损失，降低冷却润滑成本。
18.一些示例性实施例中，所述转子轴还包括出油段，所述出油段具有出油通道，所述出油通道与所述进油通道同轴设置，所述出油通道通过所述进油内腔与所述进油通道连通。
19.通过设置与进油通道相连通的出油通道，以便对设置在转子轴上的其它部件进行冷却润滑，提高冷却润滑效率。
20.一些示例性实施例中，所述转子铁芯的内壁上设有一个以上沿所述转子铁芯的轴向延伸的第一导流凹槽，所述第一导流凹槽贯穿转子铁芯的两端面，其开口朝向转子铁芯的内腔，所述转子铁芯与所述转子轴在所述第一导流凹槽处形成过流通道，所述过流通道与所述进油内腔连通。
21.冷却润滑油从转子轴出来后，经过设置在转子铁芯内壁上的第一导流凹槽，以向转子铁芯的两端流动，一方面增加冷却润滑油与转子铁芯的接触面积，另一方面可方便对定子总成进行冷却及润滑。
22.一些示例性实施例中，所述转子总成还包括两个压板；至少有部分转子铁芯压紧于两个所述压板之间，所述压板与转子轴的台阶结构相抵并固定连接；
23.所述压板设有一个以上的导流孔，所述导流孔与所述第一导流凹槽相导通。
24.通过设置压板以及在压板上设置导流孔，使得经过第一导流凹槽后的冷却润滑油按照设计的路径流动，以有效降低流动过程中的能量损失。冷却润滑油流经导流孔后从转子总成的两端飞溅出来，可实现对定子总成的定子绕组进行冷却及润滑。
25.一种电机，包括定子总成和转子总成；所述转子总成为上述任一实施例所述的转子总成，所述定子总成位于所述转子铁芯的外周，所述转子总成还包括两个压板；两个所述压板分设于所述过油槽的两端；所述压板设有一个以上的导流孔，所述导流孔与第一导流凹槽相导通；
26.其中，所述导流孔设置为用来将通过所述转子总成的冷却润滑油导流到所述定子
总成的定子绕组所在的空间；所述导流孔设置为沿所述转子轴周向的弧形孔。
27.将导流孔设置为沿转子轴周向延伸的弧形孔，与转子总成的圆周运动相适应，使得冷却润滑油在圆周惯性力的作用下，经过弧形的导流孔以较大的流通通道飞溅出来，以实现对定子总成的定子绕组进行大面积的有效冷却及润滑。
28.一种车辆，包括上述实施例所述的电机。
29.在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
30.附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。
31.图1为本技术一实施例的电机局部结构爆炸示意图；
32.图2为本技术一实施例的转子轴的剖视示意图一；
33.图3为本技术一实施例的转子轴的剖视示意图二；
34.图4为本技术一实施例的电机局部结构剖视示意图。
35.附图标记：
36.1-转子轴，11-轴体，11a-进油段，11b-配合段，11c-出油段，11d-台阶结构，12-过油槽，13-螺旋槽，14-第二导流凹槽；
37.2-转子铁芯，21-第一导流凹槽；
38.3-定子总成，31-定子绕组，32-定子铁芯；
39.4-压板，41-导流孔。
具体实施方式
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文，而非对本文的限定。
41.本技术一实施例中，如图1至图4所示，提供一种转子总成。该转子总成包括转子铁芯2和转子轴1，转子铁芯2套在转子轴1的外周。该转子轴1包括轴体11以及设置在轴体11上的过油槽12。轴体11的轴段上设置有进油通道，该轴体11可整根设置为空心轴。轴体11也可是在实心轴的局部轴段内加工出部分的空心轴段，该部分空心轴段内的通道即作为进油通道使用。
42.过油槽12设置在轴体11的侧壁上，且贯穿轴体11的侧壁。过油槽12可沿轴向居中设置在轴体11上。过油槽12沿轴向的横截面的形状可设置为矩形、长方形、腰型孔等。过油槽12与设置在轴体11内部的进油通道相连通。过油槽12靠近转子铁芯2的一端以作为出油口使用。
43.如图1所示，轴体11可设置成包括依次设置的进油段11a和配合段11b，两个轴段的直径可设置成不同。可将过油槽12设置在配合段11b上，配合段11b与转子铁芯2相配合。过油槽12沿轴向的尺寸可设计得稍小于转子铁芯2的轴向尺寸，避免冷却润滑油肆意飞溅，影响转子总成内的清洁度。将进油通道设置在进油段11a上。在配合段11b的内部设置有进油内腔，该进油内腔的一端与进油通道的一端相连通。如图4所示，冷却润滑油从进油通道的另一端(图中所示的左端)进入，流经进油内腔，再从过油槽12流出，以将冷却润滑油导流到
转子铁芯2的部分内表面或者是全部内表面上，以实现对转子铁芯2的冷却润滑。
44.从整个转子轴1的设计上，可设置不同形式的出油口，过油槽12可作为出油口使用，沿转子轴1轴向延伸的一端，即与进油通道相对的一端也可作为出油口使用。出油口的整体布局与电机的具体结构有关，可适应性增加。通过在转子轴1上设置与转子铁芯2相对布置的过油槽12，以将冷却润滑油的部分或者是全部直接导流到转子铁芯2上，从整体上优化冷却润滑油的流通路径，有效提高转子总成的冷却润滑效率。
45.一些示例性实施例中，如图1所示，可将多个过油槽12沿配合段11b的周向间隔设置。多个过油槽12可等间隔均匀设置，且沿着轴体11的轴向延伸。过油槽12也可沿配合段11b的径向贯穿配合段11b，即从配合段11b的一侧壁沿直径方向贯穿相对侧的另一侧壁。图中以等间隔设置四个矩形的过油槽12为例进行技术方案的详细阐述。多个过油槽12使得轴体11的局部轴段呈现出镂空设计结构。镂空结构一方面可降低转子轴1的整体重量，另一方面也可提高冷却润滑油单位时间内的过油通量，有效提升电机的冷却润滑的效率，即实现高效性。
46.一些示例性实施例中，如图1所示，配合段11b的直径大于进油段11a的直径，即从整体上，轴体11可呈阶梯轴设计，在进油段11a和配合段11b之间形成台阶结构11d，台阶结构11d的壁厚h大于进油段11a的壁厚h，如图2所示，在轴体11的一侧(沿中心轴线的上侧或下侧)，台阶结构11d沿上下方向的厚度大于进油段11a的壁厚，以保证转子轴1与转子铁芯2配合轴段的强度。进油段11a和配合段11b可设置成等壁厚的空心轴段。将转子轴1进行分段的差异化设计，优化整体结构，既可降低转子轴1的重量，又可满足电机对转子轴1与转子铁芯2配合区域的直径要求，以满足传动性能。将轴体11设计成阶梯轴，也可降低加工的复杂程度，以降低转子总成的制造成本。
47.一些示例性实施例中，如图1所示，轴体11还可设置成包括出油段11c。进油段11a、配合段11b以及出油段11c可依次相连通设计。在出油段11c内设置的为出油通道，出油通道与进油通道可同中心轴线设置。出油通道通过进油内腔与进油通道相连通，以形成另一条冷却润滑油通路，出油段11c未与配合段11b连通的一端可设置出油口。也可将出油段11c进行封闭式设计，以增加转子轴1的产品多样性。进油段11a、配合段11b以及出油段11c可设置为一体成型的结构，中心轴线共线设计。如此设计，可实现无需分段成型再组装，从整体上降低转子轴1的制造工序复杂性，也可有效提高转子轴1的制造精度。
48.一些示例性实施例中，如图2、图3所示，在转子轴1的进油通道内壁上设置有螺旋槽13。可将螺旋槽13仅设置在进油段11a的内壁上。也可在出油段11c的内壁上设置螺旋槽13。螺旋槽13的横截面形状可设置为半圆形、三角形或者是矩形等。也可在转子轴1的内壁上设置两个螺旋槽13或者是三个螺旋槽13。其中，螺旋槽13的旋转方向设置成与转子轴1的转动方向相同，以对冷却润滑油起到一定的导流作用，有利于推动冷却润滑油向前流动。螺旋槽13的设置也可在一定程度上减少冷却润滑油在流动过程中的速度损失，以实现降低冷却润滑成本的效果。
49.一些示例性实施例中，如图1所示，在转子铁芯2的内壁上设置一个或者多个第一导流凹槽21。第一导流凹槽21沿转子铁芯2的厚度方向(轴向)贯通设计，第一导流凹槽21的开口朝向转子铁芯2的内腔。转子铁芯2与转子轴1在第一导流凹槽21处形成多个沿转子铁芯2轴向的过流通道。多个过流通道与进油内腔相连通。第一导流凹槽21的横截面形状可设
置成半圆形、弧形等。多个第一导流凹槽21沿转子铁芯2的周向均匀设置，或者非等间隔设置。如图4中虚线箭头线所示，冷却润滑油从转子轴1的过油槽12流出，一部分进入到转子轴1和转子铁芯2相配合的缝隙内，再经过设置在转子铁芯2内壁上的第一导流凹槽21，以向转子铁芯2的两端流动。上述冷却润滑油的流动路径，一方面可增加冷却润滑油与转子铁芯2的接触面积，另一方面也可方便后续对定子总成3进行冷却及润滑。
50.一些示例性实施例中，如图1所示，可在配合段11b的外壁上设置第二导流凹槽14，第二导流凹槽14沿配合段11b的轴向延伸。第二导流凹槽14的横截面形状可设置成与第一导流凹槽21的横截面形状相同。多个第二导流凹槽14沿配合段11b的周向可等间隔设置。多个第一导流凹槽21与多个第二导流凹槽14可依次相隔设置。
51.一些示例性实施例中，如图1、图4所示，转子总成还包括两个压板4。两个压板4分别位于配合段11b的左右两端。转子铁芯2的部分或者全部被压紧于两个压板4之间。压板4可以与转子轴1的台阶结构相接触并固定，例如可选用螺栓固定。电机装配到位后，定子总成3中的定子绕组31通过绕线方式固定在定子铁芯32上。定子绕组31的左右两端均伸出定子铁芯32一段长度。
52.在压板4上设置有一个或者是多个导流孔41。其中，导流孔41的全部或者是部分流通面积与第一导流凹槽21相导通，或者是与第二导流凹槽14相导通等。在实际的工作状态中，如图4所示，冷却润滑油被电子油泵等装置从油池通过油管或油道导入位于转子轴1的进油通道内，设置在进油通道内壁上的螺旋槽13与转子轴1，在转动过程中产生向心力分解成沿转子轴1轴向的轴向力，该轴向力推动冷却润滑油往前流动，进一步提升了冷却润滑油的流速，提升润滑效果。一部分冷却润滑油经过过油槽12流向转子铁芯2，再经过第一导流凹槽21后流经导流孔41，使得冷却润滑油从转子总成的两端飞溅出来，以实现对定子绕组31的冷却及润滑。
53.一些示例性实施例中，如图1所示，两个压板4可设置成完全相同，以减少零件种类，降低零部件的管理成本。在实际组装成电机时，可将压板4呈不同的旋转角度以装配到转子轴1上。位于左侧的压板4，其上的导流孔41可设置成与转子铁芯2上的部分第一导流凹槽21相导通。位于右侧的压板4，其上的导流孔41可设置成与转子铁芯2上剩余的第一导流凹槽21相导通。与位于左侧的导流孔41导通的第一导流凹槽21数量，和与位于右侧的导流孔41导通的第一导流凹槽21的数量相同，以增加向定子绕组31两端导流的均匀性，以提高电机的可靠性。
54.一些示例性实施例中，如图1所示，可将导流孔41设置为沿转子轴1周向延伸的弧形孔。弧形孔与转子总成的圆周运动相适配，可将弧形孔中心与转子轴1的中心轴线设置成共线，使得冷却润滑油在圆周惯性力的作用下，经过弧形导流孔41以较大的流通通道飞溅出来，以用来将通过转子总成的冷却润滑油导流到定子总成3的定子绕组31所在的空间，如图4所示。
55.在本技术的另一实施例中，如图1、图4所示，还提供一种电机。该电机包括定子总成3和转子总成。所述转子总成设置为上述任一实施例所述的转子总成，因此具有上述转子总成的一切有益效果，在此不再赘述。
56.在本技术的又一实施例中，还提供一种车辆。该车辆包括上述实施例所述的电机。因而，该车辆具有上述电机的一切有益效果，在此不再赘述。
57.在本文的描述中，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”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技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
58.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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文中的具体含义。
59.虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。