CN112271876A - 一种油冷电机 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种油冷电机。包括集成有：储油腔体、油泵、第三油道、冷却装置、端盖油道及喷油件的油冷循环系统。储油腔体成型于壳体底部，第三油道集成于储油腔体内，油泵安装于储油腔体中，且通过第三油道与冷却装置连通；端盖油道集成于后端盖，喷油件安装于后端盖内侧，冷却装置安装于后端盖外侧，且通过端盖油道与喷油件连通；所述转轴内设转轴油道，所述喷油件内设导流油道，所述转轴油道与所述导流油道连通，且所述转轴油道上开设连通至壳体内腔的喷油孔；所述前端盖与后端盖设有回油孔，所述回油孔与所述储油腔体连通。该电机系统集成程度高，结构紧凑，使得电机可以在一定程度上缩小尺寸，轻量化设计。

Description

一种油冷电机

技术领域

本发明涉及新能源汽车驱动电机领域，具体涉及一种油冷电机。

背景技术

新能源驱动电机目前趋于高转矩密度和高功率密度的趋势，由于受车辆空间与运行环境的限制，一定功率条件下，减小电机尺寸可使其功率密度提升，但其损耗密度也有所增加，势必导致电机内部散热困难，尤其当车辆处于恶劣环境和恶劣工况下运行时（爬坡、加速等状态），电机耗热更大，温升更严重，对电机的安全性能和使用寿命产生不利影响。因此，合理设计电机内部散热方式，是保证电机安全稳定运行的前提。

目前市场上常用电机冷却形式有风冷、水冷和油冷，其中高功率电机以水冷和油冷为多数，由于电机高温部分主要集中于定子绕组端部，流体介质无法直接接触高温点，因此，无法对其进行直接冷却，散热效果欠佳。为了进一步提高电机的散热能力，喷油冷却方式大力发展，通过对应定子绕组端部喷射油液，油液直接接触端部带走热量，具有可直接接触，散热效率高的特点。

现有的喷油冷却方式多见于电机与变速器集成应用中，共用变速器的润滑油进行冷却。在新能源直驱电机中，由于没有变速器的集成，电机自身实现油冷循环，从布置上实现较为困难，体现在：相关技术中，冷却液循环系统的各器件需要外连油管对应连通，空间布置上不够紧凑，存在漏油风险，且相对分散的各器件限制电机尺寸的进一步缩小，对电机性能及其运行环境产生不利影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自身集成油冷循环系统的油冷电机，其具有集成程度高，结构紧凑，散热效果好，使用寿命长的特点。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种油冷电机，包括壳体、均设置于壳体内的定子组件与转子组件、转子组件连接的转轴、壳体两端支承转轴的前端盖与后端盖，还包括油冷循环系统，所述油冷循环系统集成有：储油腔体、油泵、第三油道、冷却装置、端盖油道及喷油件；

所述储油腔体成型于所述壳体底部，所述第三油道集成于所述储油腔体内，所述油泵安装于所述储油腔体中，且通过所述第三油道与所述冷却装置连通；

所述端盖油道集成于所述后端盖，所述喷油件安装于所述后端盖内侧，所述冷却装置安装于所述后端盖外侧，且通过所述端盖油道与所述喷油件连通；

所述转轴内设转轴油道，所述喷油件内设导流油道，所述转轴油道与所述导流油道连通，且所述转轴油道上开设连通至壳体内腔的喷油孔；

所述前端盖与后端盖设有回油孔，所述回油孔与所述储油腔体连通。

进一步地，所述转轴通过轴承连接至前后端盖，所述前后端盖上开设供油液流动至所述轴承的导向流道。

进一步地，所述壳体内设冷却水道，所述壳体的外表面设有与所述冷却水道两端连通的进水口与出水口。

进一步地，所述冷却水道构造为轴向回转结构，且环绕所述壳体一周。

进一步地，所述出水口经外水管连通至冷却装置进水口，并经冷却装置出水口流出。

进一步地，所述导流油道由导油槽与油槽盖板围合而成。

进一步地，所述喷油件与所述端盖油道的安装面上设有环状凸棱；所述导油槽内沿周向设置台阶面，所述油槽盖板嵌合于所述台阶面上通过焊接密合。

进一步地，所述喷油件的外边缘设置第一环形加强筋，所述喷油件背部设置第二环形加强筋，所述第一环形加强筋与所述第二环形加强筋同轴设置。

进一步地，所述油泵外壳与所述壳体间形成第二油道，所述第二油道连通所述油泵的第一出油口与第二出油口，且环绕油泵外壳设置。

进一步地，所述油冷循环系统还集成有吸滤器，所述吸滤器固设于所述储油腔体中，且与所述壳体的安装面上配置密封圈，所述吸滤器与所述油泵连通。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

其一、通过电机自身集成油冷循环系统，弥补了新能源直驱电机中，电机自身实现油冷循环，布置较为困难的问题，实现了电机更为宽广的适用范围；

其二、电机自身集成了储油腔体、油泵、冷却装置、喷油盘以及壳体和端盖内的油道，形成油冷循环系统，减少了外接管路数量，油液不易泄漏；同时系统集成程度高，结构紧凑，使得电机可以在一定程度上缩小尺寸，轻量化设计。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的壳体及壳体油道的结构示意图；

图3为本发明的电机内油道结构示意图；

图4为本发明的剖视图；

图5为本发明的油底壳结构示意图；

图6为本发明喷油盘前侧的结构示意图；

图7为本发明喷油盘背侧的结构示意图；

图8为本发明喷油盘的剖视图；

图9为本发明后端盖及其导向流道的结构示意图；

图10为本发明壳体冷却流道的结构示意图；

图11为本发明壳体的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

当元件被称为“固定于”、“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施例的油冷电机优选为新能源直驱电机，因此，电机必要的集成油冷循环系统，并总体集成于新能源汽车的传动系统中。该电机包含壳体，所述壳体包含机壳本体10；固定于机壳本体10内的定子组件，所述定子组件包含定子绕组；旋转设置于定子组件内的转子组件；转子组件连接的转轴90；机壳本体10两端连接的前端盖与后端盖30，前后端盖通过轴承支承所述转轴90。

请结合参阅图1至图4，所述油冷循环系统集成有储油腔体20、油泵60、冷却装置70、喷油件及成型于壳体的壳体油道、成型于端盖的端盖油道31。本领域技术人员应当知道的是该油冷循环系统较好的应选择润滑油，冷却的同时，实现电机各部件的润滑功能。

具体的，请结合参阅图5，所述储油腔体20成型于所述壳体底部，位于机壳本体10一侧，且构造为所述壳体与壳体底部安装的油底壳40间限定的空腔。所述油底壳40底部设置放油螺塞41，并配置有磁体，包括但不限于磁铁等磁性物质，用于吸附润滑油中的铁质杂质，有效提高润滑油的循环利用率。为了增强壳体强度，减少壳体变形，所述储油腔体20内还设置多个加强筋25。

所述油泵60安置于所述储油腔体20内成型的油泵腔体24中，所述油泵60进油口通过第一油道21连通吸滤器50，所述吸滤器50固设于所述储油腔体20内，所述吸滤器50的一侧为吸油口26，并配置滤网用于滤清进入油泵60的润滑油，为电机更为安全有效的运行提供保障；另一侧为与壳体固定的安装面，且采用密封圈进行密封，减少漏油风险。在另一实施例中，所述油泵60进油口直接伸入油液中亦或是直接通过第一油道21连通至油液处。

优选的，所述油泵60外周壁靠近进油口端开设第一出油口，所述油泵出油口为第二出油口，所述油泵外壳与所述油泵腔体24间形成连通所述第一进油口与所述第二进油口的第二油道，所述第二油道为环绕油泵外壳设置，使得电机运行过程中，流经的润滑油可持续的对油泵进行冷却，降低其温升，有效提高油泵60的工作效率。所述油泵60通过第三油道对应连通至所述冷却装置70进油口，所述第三油道包含相互垂直，且首尾连通的油道A22和油道B23。

所述壳体油道包含所述第一油道21、第二油道及第三油道，需要说明的是，所述壳体油道可以是管路通道，优选的也可以是所述壳体上预留的通道，通过于壳体内部集成所述油道，使得连通的各装置间布局紧凑，不易发生漏油风险，更好的适应电机内外空间的安置需要。

所述冷却装置70安装于所述后端盖30外侧，所述喷油件安装于所述后端盖30内侧，所述冷却装置出油口通过端盖油道31连通至喷油件进油口。所述端盖油道31既可以是管路通道，也可以是壳体上预留的通道，同样具有结构简单，安装便利，不易漏油，喷油件与冷却装置布局紧凑的有益效果。

具体的，请参阅图6至图8，所述喷油件构造为盘状，包含喷油盘本体80及油槽盖板84，所述喷油盘本体80具有连通端盖油道31的喷油盘进油口82、连通转轴油道的喷油盘出油口81及连通喷油盘进出油口的导油槽83，所述导油槽83与所述油槽盖板84密合形成导流油道。优选的，所述导油槽83内沿周向设置台阶面，所述油槽盖板84嵌合于所述台阶面上，并通过超声波焊接，将油槽盖板84进行固定并实现密封作用，使得所述导流油道结构稳固，可以承受较大油压，能持续稳定地输送油液至喷油盘本体出油口。为了提高喷油盘与端盖油道31配合连接的密封性，采用所述喷油盘进油口82外周壁并列设置多条环状凸棱的方式，与端盖油道31实现过盈配合，大大提升其密封性能。另外，所述喷油盘本体80外边缘设置第一环形加强筋85，背部同轴设置第二环形加强筋86，增强了喷油盘的整体刚度。进行喷油盘的安装时，所述喷油盘轴向压紧于所述后端盖30开设的喷油盘座内，且喷油盘出油口81伸入所述转轴油道与所述转轴端部过盈配合，同时，作为安装固定止口的第一环形加强筋85进行径向限位，并辅助以所述第二环形加强筋86进行轴向限位，装置稳固，且操作便利。

本发明实施例提供的所述喷油件，用于将端盖油道31内的润滑油输送至转轴油道内，根据轴孔尺寸大小的不同，选择适配的喷油盘形成一定的压力进行油液喷射，使得润滑油可以均匀稳定的输出。该实施方式的喷油件至少具有如下益处：1）均由塑料（PA66+30%PF）制成，零件制造成本低，质量轻，可靠性能优良；2）通过采用盘状构造，其轴向占用空间小，满足电机内部安置空间的需要；3）进行装配定位时均采用过盈配合形式，轴向压紧，无螺钉螺栓，装配简单，结构紧凑。

所述转轴内部构造为供润滑油流动的转轴油道，所述转轴油道沿轴向布设，且一端连通喷油盘出油口，所述转轴油道两端对应定子绕组端部开设多个喷油孔91，优选的，所述喷油孔91均匀分散至转轴90周向，使得经由转轴90离心力作用由喷油孔91喷射出的润滑油呈伞状地均匀击落至定子绕组端部。在重力与压力的双重作用下，流经全部或者大部分的定子绕组端部，带走热量。

请参阅图9，优选的，所述前后端盖具有将滴落的油液引入轴承处的导向流道33，相对于水冷电机的脂润滑轴承，本实施例中油冷电机采用开式油润滑轴承，流动的润滑油可以有效的降低轴承运转时的温度，并给予轴承持续的润滑，可有效改善轴承运行工况，提高轴承使用寿命。

所述前后端盖底部设有回油孔32，所述回油孔32与所述储油腔体20连通。

请参阅图10，本申请实施例的油冷电机还包含水冷循环系统，具体包含机壳本体外周壁设有的进水口15、出水口12及成型于壳体内部连通进出水口的冷却水道11，所述冷却水道11为砂型铸造形成的内部腔体，在铸造完成后进行震砂清理，形成完整的封闭水道。所述冷却水道11构造为轴向回转结构，且设置为环绕机壳本体一周，具有较佳的换热效率。当然，在其它实施例中也可以采用圆周式、螺旋式和半螺旋式的水道构造。所述进水口15与外部整车水路连通，所述出水口12通过外部水管连通至冷却装置70，经冷却装置70内部多层迷宫后由出水口12流出。所述冷却装置70对应油冷、水冷循环系统分别设置进出口部，提高了冷却水的利用率。

请参阅图11，优选的，所述出水口12、出油口13、回油口14位于所述机壳本体10的表面均设置密封槽，并通过配合设置的密封圈与端盖密封。

本申请实施例的所述壳体，至少具有如下益处：1）采用低压铸造铝合金成型，用于增强壳体强度，减少壳体变形，且工艺制造难度小，便于工艺成型；2）同时为电机提供水冷与油冷的冷却形式，有效提升电机散热效率；3）可较大程度的提升油冷电机的集成度，利于整机的轻量化设计，结构紧凑。

下面对于电机的冷却过程进行详细说明：本申请实施例采用水冷加油冷的复合冷却方式，通过机壳本体内部集成冷却水道，对定子组件整体实现散热；为了提升电机散热效果，针对温升集中的定子绕组端部实施喷油冷却方式，具体的，所述油泵将油液加压吸入油道中，通过冷却装置将冷却后的油液经喷油件出油口喷射入转轴油道，电机运行时，转轴旋转产生的离心力使得油液沿喷油孔呈伞状喷射至定子绕组端部，在压力与重力的双重作用下，所述油液流经全部或者大部分绕组后顺着端盖滑落，并带走热量，同时，一部分油液沿端盖上开设的导向流道引流至轴承内部，可以有效降低轴承温度，并给予轴承持续润滑。经端盖滑落的油液经端盖与壳体贯通开设的回油孔流回至储油腔体，构成完整的油冷循环系统。

本申请实施例的所述油冷电机，保留原有冷却水道的基础上，自身集成了油底壳、吸滤器、油泵、冷却装置、喷油盘以及壳体和端盖内的油道，形成油冷循环系统，相对于单水冷电机，可以有效的降低电机高速高功率时的运行温度，延长电机使用寿命；同时，系统集成度高，结构紧凑，使得电机可以在一定程度上缩小尺寸，轻量化设计。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种油冷电机，包括壳体、均设置于壳体内的定子组件与转子组件、转子组件连接的转轴（90）、壳体两端支承转轴（90）的前端盖与后端盖（30），其特征在于，还包括油冷循环系统，所述油冷循环系统集成有：储油腔体（20）、油泵（60）、第三油道、冷却装置（70）、端盖油道（31）及喷油件；

所述储油腔体（20）成型于所述壳体底部，所述第三油道集成于所述储油腔体（20）内，所述油泵（60）安装于所述储油腔体（20）中，且通过所述第三油道与所述冷却装置（70）连通；

所述端盖油道（31）集成于所述后端盖（30），所述喷油件安装于所述后端盖（30）内侧，所述冷却装置（70）安装于所述后端盖（30）外侧，且通过所述端盖油道（31）与所述喷油件连通；

所述转轴（90）内设转轴油道，所述喷油件内设导流油道，所述转轴油道与所述导流油道连通，且所述转轴油道上开设连通至壳体内腔的喷油孔（91）；

所述前端盖与后端盖（30）设有回油孔（32），所述回油孔（32）与所述储油腔体（20）连通。

2.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述转轴（90）通过轴承连接至前后端盖，所述前后端盖上开设供油液流动至所述轴承的导向流道（33）。

3.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述壳体内设冷却水道（11），所述壳体的外表面设有与所述冷却水道（11）两端连通的进水口（15）与出水口（12）。

4.根据权利要求3所述的一种油冷电机，其特征在于，所述冷却水道（11）构造为轴向回转结构，且环绕所述壳体一周。

5.根据权利要求3或者4所述的一种油冷电机，其特征在于，所述出水口（12）经外水管连通至冷却装置进水口，并经冷却装置出水口流出。

6.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述导流油道由导油槽（83）与油槽盖板（84）围合而成。

7.根据权利要求6所述的一种油冷电机，其特征在于，所述喷油件与所述端盖油道（31）的安装面上设有环状凸棱；所述导油槽（83）内沿周向设置台阶面，所述油槽盖板（84）嵌合于所述台阶面上通过焊接密合。

8.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述喷油件的外边缘设置第一环形加强筋（85），所述喷油件背部设置第二环形加强筋（86），所述第一环形加强筋（85）与所述第二环形加强筋（86）同轴设置。

9.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述油泵（60）外壳与所述壳体间形成第二油道，所述第二油道连通所述油泵（60）的第一出油口与第二出油口，且环绕油泵（60）外壳设置。

10.根据权利要求1所述的一种油冷电机，其特征在于，所述油冷循环系统还集成有吸滤器（50），所述吸滤器（50）固设于所述储油腔体中（20），且与所述壳体的安装面上配置密封圈，所述吸滤器（50）与所述油泵（60）连通。

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