一种定子径向交错油路冷却电机的制作方法

本发明主要涉及电机冷却，具体涉及一种定子径向交错油路冷却电机。

背景技术：

1、乘用车电机的小型化发展趋势对电机设计提出越来越严苛的条件，电机小型化能显著提高电机的功率密度，并且减少电驱动系统总成的重量，但同时对电机的散热也提出了挑战。传统水冷电机是冷却水流经设置于机壳外部水套时将电机热量一并带走，电机内部发热量先传导到机壳或者水道表面，再与冷却水进行换热，冷却液无法直接冷却定子铁芯、绕组与转子、永磁体等发热源。

2、油冷结构电机的冷却油直接接触发热部件，能很好地解决铁芯、绕组与转子的发热问题，是乘用车电机冷却方式发展的新方向。

3、新能源永磁电机发热最严重的是绕组和定子铁芯区域，现有的油冷电机对定子铁芯和绕组同时进行冷却的方案主要是：

4、(1)在电机内部设置喷油环，将冷却油通过喷油环上的喷油孔喷射至定子绕组端部。此方案的问题在于油液不能冷却定子部分，只能冷却端部绕组位置，且不能有效冷却绕组内环面。

5、(2)在电机铁芯轭部边缘处开槽，定子铁芯与机壳配合后形成冷却油流道，冷却介质流过时带走定子铁芯的热量。此方案的问题在于冷却油只能冷却定子铁芯表面部分，不能冷却端部绕组。而且冷却油在流动过程中扰动不剧烈，同样不能冷却绕组的内环面，冷却效果较差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种换热效果好的定子径向交错油路冷却电机。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种定子径向交错油路冷却电机，包括机壳组件、端盖组件、定子组件和转子组件；所述机壳组件与端盖组件相互配合形成腔体，所述定子组件和转子组件安装于腔体内部，且将所述腔体分隔成第一腔体和第二腔体；所述定子组件包括多段叠装的冲片叠段，各所述冲片叠段的周向上均分布有冷却通道，相邻冲片叠段的冷却通道相互连通且径向相互错开，最终形成定子径向交错油路；所述径向交错油路连通所述第一腔体和第二腔体。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、所述定子组件最外侧的冲片叠段的冷却通道的尺寸在预设范围内，使得冷却油流出径向交错油路时喷射至定子绕组的端部。

6、各所述冲片叠段均包括多片叠装的铁芯冲片，其中所述定子组件最外侧的冲片叠段的铁芯冲片外圆周向上设置有凹槽，各所述铁芯冲片的凹槽叠装后形成冷却通道；其它所述冲片叠段的铁芯冲片上设有通孔，各所述铁芯冲片的通孔叠装后形成冷却通道。

7、所述通孔的形状为长方形、圆形或腰形。

8、所述第一腔体内设有第一喷油环，所述第一喷油环的一端与定子组件密封接触，另一端则与机壳组件或端盖组件密封接触，所述第一喷油环用于将第一腔体分隔成外部的第一储油腔和内部的第一冷却腔；所述第一喷油环上设有连通所述第一储油腔与第一冷却腔的第一喷油孔，其中径向交错油路与第一储油腔连通；所述第二腔体内设有第二喷油环，所述第二喷油环的一端与定子组件密封接触，另一端则与机壳组件或端盖组件密封接触，所述第二喷油环用于将第二腔体分隔成外部的第二储油腔和内部的第二冷却腔；所述第二喷油环上设有连通所述第二储油腔与第二冷却腔的第二喷油孔，其中径向交错油路与第二储油腔连通。

9、所述机壳组件或端盖组件上设有进油口和出油口，所述进油口与所述第一储油腔或第二储油腔或定子冷却通道直接相连；所述端盖组件和机壳组件上设有相互连通的通道以形成回流通道，所述回流通道的两端分别与第一冷却腔和第二冷却腔相连通，所述回流通道与所述出油口相连通；当所述进油口位于机壳组件上时，所述进油口正对的冲片叠段的直径小于机壳组件的内径，以使此冲片叠段与机壳组件内壁之间形成周向环形空间。

10、所述第一喷油孔均匀分布在所述第一喷油环的圆周上；所述第二喷油孔均匀分布在所述第二喷油环的圆周上。

11、所述第一喷油环上的第一喷油孔和第二喷油环上的第二喷油孔均正对于定子组件的定子绕组端部。

12、所述转子组件包括转轴和套设在转轴上的转子铁芯，所述转轴的内部设有轴向方向的转轴油路，所述转轴上开设有连通转轴油路的甩油孔，所述甩油孔正对于定子绕组端部。

13、所述机壳组件包括壳体，所述壳体的两端开口，所述端盖组件包括前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖分别与壳体的两端开口密封连接。

14、与现有技术相比，本发明的优点在于：

15、1、本发明通过第一储油腔、径向交错油路以及第二储油腔相连接，提高了冷却介质的利用率(相当于第一腔体和第二腔体并联的方式)，综合冷却效果好；上述径向交错油路，位于定子铁芯内部，使得油液更接近于定子铁芯齿部和定子绕组直线段，提高定子铁芯和定子绕组直线段的换热效果；另外径向交错油路形成比直线更长的油路，从而进一步提高换热效果；

16、对于某一通道来说，通道越平直，液体流动越平缓，对应的液体在通道内壁形成的边界层越厚，换热能力越差；而如果液体湍流度越高，对应的边界层越薄，换热能力越强；本发明的径向交错油路304在冷却通道303交错处可以加强油液的流动干扰效果(湍流度高)，使得对应的边界层薄，强化油液与冲片叠段301之间的换热，有效提升电机冷却性能，从而提升电机功率密度。。

17、2、本发明在转轴的周向上开设有连通转轴油路的甩油孔，且甩油孔正对于端部绕组，电机运行时转轴转动时将盲孔内的冷却油经甩油孔喷洒至端部绕组的内环面，强化端部绕组内环面换热效果。

18、3、本发明可以取消对应的喷油环，设置对应交错油路中通孔的尺寸大小，从而使得冷却油流出交错油路时具有一定的水平初速度，使油液能够沿抛物线喷射至端部，从而同样达到强化端部绕组的换热效果，从而使得其整体结构更加简单，成本低(取消喷油环)。当然，也可以通过通孔尺寸与其在径向上的位置共同配合来调整流出交错油路的水平初速度。

技术特征：

1.一种定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，包括机壳组件(1)、端盖组件(2)、定子组件(3)和转子组件(4)；所述机壳组件(1)与端盖组件(2)相互配合形成腔体(7)，所述定子组件(3)和转子组件(4)安装于腔体(7)内部，且将所述腔体(7)分隔成第一腔体(701)和第二腔体(702)；所述定子组件(3)包括多段叠装的冲片叠段(301)，各所述冲片叠段(301)的周向上均分布有冷却通道(303)，相邻冲片叠段(301)的冷却通道(303)相互连通且径向相互错开，最终形成定子径向交错油路(304)；所述径向交错油路(304)连通所述第一腔体(701)和第二腔体(702)。

2.根据权利要求1所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述定子组件(3)最外侧的冲片叠段(301)的冷却通道(303)的尺寸在预设范围内，使得冷却油流出径向交错油路时喷射至定子绕组(302)的端部。

3.根据权利要求2所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，各所述冲片叠段(301)均包括多片叠装的铁芯冲片(3011)，其中所述定子组件(3)最外侧的冲片叠段(301)的铁芯冲片(3011)外圆周向上设置有凹槽(30112)，各所述铁芯冲片(3011)的凹槽(30112)叠装后形成冷却通道(303)；其它所述冲片叠段(301)的铁芯冲片(3011)上设有通孔(30111)，各所述铁芯冲片(3011)的通孔(30111)叠装后形成冷却通道(303)。

4.根据权利要求3所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述通孔(30111)的形状为长方形、圆形或腰形。

5.根据权利要求1所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述第一腔体(701)内设有第一喷油环(5)，所述第一喷油环(5)的一端与定子组件(3)密封接触，另一端则与机壳组件(1)或端盖组件(2)密封接触，所述第一喷油环(5)用于将第一腔体(701)分隔成外部的第一储油腔(7011)和内部的第一冷却腔(7012)；所述第一喷油环(5)上设有连通所述第一储油腔(7011)与第一冷却腔(7012)的第一喷油孔(501)，其中径向交错油路(304)与第一储油腔(7011)连通；所述第二腔体(702)内设有第二喷油环(6)，所述第二喷油环(6)的一端与定子组件(3)密封接触，另一端则与机壳组件(1)或端盖组件(2)密封接触，所述第二喷油环(6)用于将第二腔体(702)分隔成外部的第二储油腔(7021)和内部的第二冷却腔(7022)；所述第二喷油环(6)上设有连通所述第二储油腔(7021)与第二冷却腔(7022)的第二喷油孔(601)，其中径向交错油路(304)与第二储油腔(7021)连通。

6.根据权利要求5所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述机壳组件(1)或端盖组件(2)上设有进油口(8)和出油口(9)，所述进油口(8)与所述第一储油腔(7011)或第二储油腔(7021)或定子冷却通道(303)直接相连；所述端盖组件(2)和机壳组件(1)上设有相互连通的通道以形成回流通道(703)，所述回流通道(703)的两端分别与第一冷却腔(7012)和第二冷却腔(7022)相连通，所述回流通道(703)与所述出油口(9)相连通；当所述进油口(8)位于机壳组件(1)上时，所述进油口(8)正对的冲片叠段(301)的直径小于机壳组件(1)的内径，以使此冲片叠段(301)与机壳组件(1)内壁之间形成周向环形空间。

7.根据权利要求5所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述第一喷油孔(501)均匀分布在所述第一喷油环(5)的圆周上；所述第二喷油孔(601)均匀分布在所述第二喷油环(6)的圆周上。

8.根据权利要求5所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述第一喷油环(5)上的第一喷油孔(501)和第二喷油环(6)上的第二喷油孔(601)均正对于定子组件(3)的定子绕组(302)端部。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述转子组件(4)包括转轴(401)和套设在转轴(401)上的转子铁芯(402)，所述转轴(401)的内部设有轴向方向的转轴油路(4011)，所述转轴(401)上开设有连通转轴油路(4011)的甩油孔(4012)，所述甩油孔(4012)正对于定子绕组(302)端部。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的定子径向交错油路冷却电机，其特征在于，所述机壳组件(1)包括壳体(101)，所述壳体(101)的两端开口，所述端盖组件(2)包括前端盖(201)和后端盖(202)，所述前端盖(201)和后端盖(202)分别与壳体(101)的两端开口密封连接。

技术总结
本发明公开了一种定子径向交错油路冷却电机，包括机壳组件、端盖组件、定子组件和转子组件；所述机壳组件与端盖组件相互配合形成腔体，所述定子组件和转子组件安装于腔体内部，且将所述腔体分隔成第一腔体和第二腔体；所述定子组件包括多段叠装的冲片叠段，各所述冲片叠段的周向上均分布有冷却通道，相邻冲片叠段的冷却通道相互连通且径向相互错开，最终形成定子径向交错油路；所述径向交错油路连通所述第一腔体和第二腔体。本发明的径向交错油路在一方面增强了流动的扰动，另一方面油路更接近定子齿部，具有换热效果好的优点。

技术研发人员：吴江权,陈致初,王春燕,吕世超,史俊旭,胡勇峰,石鸿佼,王亚杰,余俊杰,胡明
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17