一种油冷永磁电机的制作方法

本发明属于电机冷却，具体涉及一种油冷永磁电机。

背景技术：

1、永磁电机具有机构简单，运行可靠，损耗少，效率高，可以实现直驱控制等优点，因此广泛应用于船舶推进、矿山开采，冶金轧钢、风力发电等各种工业领域。为了满足不同应用环境，不同驱动负载的要求，对电机的尺寸大小及重量提出了更高的要求，因此对电机的电磁热负荷要求也越来越高，即要求电机的功率密度越来越大。

2、水下电机主要应用于潜水器、水下机器人、深海空间站等水下设备，是各种水下设备的动力来源。水下电机设计的关键在于要应对水下条件下压强大、腐蚀强、温度低等环境因素。除此之外，由于水下电机要在水下运行，因此还要保证其密封性能优越。与工作在空气中的电机相比，由于水下电机工作在一定深度水下的特殊环境中，电机一般采用充油的方式来平衡外部压强，但当电机转子旋转时，会产生附加的流体摩擦损耗。除此之外，水下电机通常要求具有小体积和大的功率密度，这就使得其在单位体积上产生的损耗较大。电机损耗大，各部件温升随之升高，高的温升不仅影响电机的性能和使用寿命，而且会破坏电机的绝缘层，使得电机损坏，因此水下电机的冷却十分重要。

3、传统的水下电机通常是内部充油，内部油不循环，其电机冷却是依靠水冷机壳来进行散热的，需要配置复杂的水冷系统，电机发热部件距离冷源较远，冷却路径热阻大，导致电机内部温度降较大，电机内绕组等部件温升较高，且电机内部温度分布不均衡，此外轴承也需要设计专门的冷却系统。

4、现有的新能源汽车越来越多采用直接冷却的油冷电机，由于油本身不导磁不导电的特性，采用冷却油与电机发热部件直接接触的冷却方式，大大提升了电机的冷却效能，使得电机功率密度大幅度提高。

5、现有的油冷技术多采用喷淋冷却的方式对定子端部绕组进行冷却，冷却油液直接通过喷头喷淋到绕组端部，在重力的作用下油液分布到其他位置，瞬间带走大量热量，这种方式冷却效果明显，但定子端部喷头设计复杂，受重力和转子旋转的影响很大，容易导致冷却不均匀，不同位置绕组的温差很大，影响整体冷却效果。定子铁心部分的冷却一般是在定子铁心外表面或定子铁心内布置冷却油路，因热传导路径长，冷却效果差。

6、为了解决上述问题，目前很多新能源汽车电机采用了浸泡式油冷的方案，如发明专利2023104501104.1针对电机槽内绕组、端部绕组和定子铁心的散热问题，提出了一套油冷解决方案，通过在定子铁心内部多路冷却油道，实现了对槽内绕组直接的冷却，大大提升了整体的冷却效果，但存在结构复杂，对制造工艺要求很高等问题，且其定子冲片轭部开孔区域位于铁心主磁路部分，会极大影响铁心轭部磁场分布，局部磁场的饱和会极大限制电机整体性能的提升。

7、因此需要一种能满足永磁电机的定子冷却方案，以进一步提高油冷永磁电机的功率密度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种油冷永磁电机，以解决电机绕组温度不均衡、转子冷却困难和轴承润滑冷却的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油冷永磁电机，包括定子、转子、轴承、端盖和油冷系统；所述的定子部分包括定子机座、定子铁心和定子线圈；所述的转子部分包括转子支架和转子永磁体，所述的轴承包括驱动端轴承和非驱动端轴承，所述的端盖包括驱动端端盖和非驱动端端盖，所述的油冷系统包括油泵、输油管路和油冷通道，各部件组成了一个循环油冷永磁电机，可实现对永磁电机定子线圈、转子永磁体和轴承的均衡冷却，且冷却油还对转子轴承起到润滑作用，实现轴承自润滑，不用再单独供油，所述的油冷通道由布置在定子铁心靠近齿底部的定子铁心轭部油冷通道和布置在定转子气隙处的定转子气隙油冷通道组成。

3、所述的一种油冷永磁电机，其定子铁心轭部油冷通道为铁心冲片冲制时直接成型，通道孔的形状为圆形、方形或腰圆形。

4、进一步，定子铁心为整圆冲片时，通道孔的总数量n1与定子槽数n无耦合关系。

5、进一步，定子铁心为扇形冲片时，通道孔的总数量n1=n×a×b，a为扇形片数，b为扇形片交叠数，n为自然数1，2，3…，保证n1≤n，n为定子槽数。

6、进一步，所述的通道孔的内圆根据冷却效能设计设置微型流道，微型流道宽度或内径为0.5～1mm。

7、所述的一种油冷永磁电机，其定转子气隙油冷通道为定转子气隙，其径向长度和轴向长度由电磁设计确定。

8、通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

9、1，本发明采用在定子铁心轭部齿根处和定转子气隙处设置油冷通道的冷却方式，这种冷却方案具有很高的冷却效能，极大缩短了电机定子线圈和铁心与冷源的传导距离，有利于实现电机定子绕组的温度均衡，提高了绝缘的可靠性。

10、2，定转子气隙通油的布置解决了永磁电机转子永磁体冷却问题，有利于永磁电机功率密度的进一步提高。

11、3，电机内部充油，转子轴承无需单独供油可实现自润滑运行。

12、4，定子轭部油冷通道可在电机定子冲片冲制时一次成型，工艺简单，可靠性高。

技术特征：

1.一种油冷永磁电机，包括定子（1）、转子（2）、轴承（3）、端盖（4）和油冷系统（5）；所述的定子（1）包括定子机座（1.1）、定子铁心（1.2）和定子线圈（1.3）；所述的转子（2）包括转子支架（2.1）和转子永磁体（2.2），所述的轴承（3）包括驱动端轴承（3.1）和非驱动端轴承（3.2），所述的端盖（4）包括驱动端端盖（4.1）和非驱动端端盖（4.2），所述的油冷系统（5）包括油泵（5.1）、输油管路（5.2）和油冷通道（5.3），其特征在于：所述的油冷通道（5.3）由布置在定子铁心（1.2）靠近齿底部的定子铁心轭部油冷通道（5.3.1）和布置在定转子气隙处的定转子气隙油冷通道（5.3.2）组成。

2.根据权利要求1所述的一种油冷永磁电机，其特征在于，所述的定子铁心轭部油冷通道（5.3.1）为铁心冲片冲制时直接成型，通道孔的形状为圆形、方形或腰圆形。

3.根据权利要求2所述的一种油冷永磁电机，其特征在于，定子铁心（1.2）为扇形冲片时，通道孔的总数量n1=n×a×b，a为扇形片数，b为扇形片交叠数，n为自然数1，2，3…，n1≤n，n为定子槽数。

4.根据权利要求3所述的一种油冷永磁电机，其特征在于，所述的通道孔内圆设置有宽度或内径为0.5～1mm的微型流道。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种油冷永磁电机，其特征在于，所述的定转子气隙油冷通道（5.3.2）为定转子气隙。

技术总结
本发明公开了一种油冷永磁电机，包括定子、转子、轴承、端盖和油冷系统，定子包括定子机座、定子铁心和定子线圈，转子包括转子支架和转子永磁体，轴承包括驱动端轴承和非驱动端轴承，端盖包括驱动端端盖和非驱动端端盖，油冷系统包括油泵、输油管路和油冷通道，各部件组成了一个循环油冷永磁电机，定子铁心靠近齿底部位置布置有定子铁心轭部油冷通道，定转子气隙处布置有定转子气隙油冷通道；本发明的油冷永磁电机能实现轴承的自润滑，无需单独供油，较好的解决了高功率密度永磁电机定子温度不均衡、转子冷却困难和轴承润滑冷却的问题，电机整体结构紧凑冷却效能高、可靠性好，且工艺简单易实现，成本低，可提高产品市场竞争力。

技术研发人员：张松,张立春,张文敏,蔡凭,柳长江
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶集团有限公司第七一二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5