CN114069971A - 驱动电机、具有该驱动电机的驱动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动电机，驱动系统和车辆。所述驱动电机包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯，所述电机壳体具有进液口和出液口，所述定子铁芯的外周壁设有沿所述定子铁芯的轴向延伸的切边，其中所述切边与所述电机机壳的内周壁之间的空间形成冷却液流道，所述进液口和所述出液口与所述冷却液流道相连通，所述切边的深度满足关系式：

其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k2为系数且为0.05‑0.1。根据本发明实施例的驱动电机冷却效率高，散热效果好。

Description

驱动电机、具有该驱动电机的驱动系统和车辆

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种驱动电机、具有该驱动电机的驱动系统和车辆。

背景技术

主驱动电机是电动汽车的重要部件，与诸如压缩机等设备使用的传统电机不同，驱动电机工作时，由于定子组件的铁损、铜损产生大量的热量，如果冷却不好，会造成定子组件和转子组件温度过高，导致转子磁钢退磁、定子线包烧毁等，影响电机的正常运转。因此传动电机的散热设计无法满足驱动电机的散热要求。相关技术中提出了一种在定子铁芯的外壁上设置切边，以提高散热效果。但是，本申请的发明人通过研究该设计方案，发现对于驱动电机冷却效果仍不能满足要求，存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种冷却效果提高的驱动电机。

本发明的另一实施例提出了一种具有上述驱动电机的驱动系统。

本发明的又一实施例提出一种具有上述驱动电机的车辆。

根据本发明实施例的驱动电机包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯，所述电机壳体具有进液口和出液口，所述定子铁芯的外周壁设有沿所述定子铁芯的轴向延伸的切边，其中所述切边与所述电机机壳的内周壁之间的空间形成冷却液流道，所述进液口和所述出液口与所述冷却液流道相连通，所述切边的深度满足关系式：

其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k2为系数且为0.05-0.1。

根据本发明实施例的驱动电机，通过设置切边，增大冷却液与定子铁芯的接触面积，提高了电机在大功率下的散热效率，而且，通过将切边的深度限定在上述范围内，能够获得更佳的散热效果。

在一些实施例中，所述定子铁芯的外周壁设有沿所述定子铁芯的轴向延伸的定子凹槽，所述定子凹槽与所述进液口和所述出液口连通。

在一些实施例中，所述定子凹槽为矩形，所述定子凹槽的深度满足关系式：

其中a为定子凹槽的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k1为系数且为0.05-0.1。

在一些实施例中，所述定子凹槽分为多组，多组定子凹槽沿所述定子铁芯的周向均匀间隔分布，相邻组之间的间隔对应的圆心角θ1为1-5度。

在一些实施例中，多组定子凹槽分为第一类槽组和第二类槽组，所述第一类槽组和所述第二类槽组沿所述定子铁芯的周向交替布置，

其中所述切边位于所述第二类槽组内，

每个第二类槽组分为与所述第一类槽组相邻的两个第一节和与所述切边相邻的两个第二节，所述第一节内的定子凹槽数量大于所述第二节内的定子凹槽数量，相邻的第一节和第二节之间的间隔对应的圆心角θ32为1-5度，每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角θ42为0.5-2度，每个定子凹槽对应的圆心角θ52为0.5-2度，

每个第一类槽组分为多队，每一队包括多节，相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为1-5度，每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1-5度，每一队内的每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角θ41为0.5-2度，每个定子凹槽对应的圆心角θ51为0.5-2度。

在一些实施例中，所述定子轴向凹槽的深度为1.5-2.5毫米。

在一些实施例中，所述进液口为多个且沿所述电机壳体螺旋分布。

在一些实施例中，所述电机机壳的内周壁上设有机壳凹槽，所述机壳凹槽沿所述电机壳体的周向延伸，所述进液口和所述出液口分别与所述机壳凹槽连通。

本发明第二方面的实施例提出一种驱动系统，包括驱动电机、减速器和控制器，所述减速器与所述驱动电机的电机轴相连，所述控制器与所述驱动电机相连，所述驱动电机为根据本发明第一方面实施例的驱动电机。

本发明第三方面的实施例提出一种车辆，包括根据本发明第一方面实施例的驱动电机。

附图说明

图1是根据本发明实施例的驱动电机的电机壳体的示意图。

图2是根据本发明实施例的驱动电机的定子铁芯的示意图。

图3是根据本发明实施例的驱动电机的电机壳体的示意图。

图4是根据本发明另一实施例的驱动电机的定子铁芯的示意图。

图5是根据本发明实施例的驱动电机的定子铁芯的定子冲片的示意图。

图6是图5所示定子冲片的局部放大示意图。

图7是图5所示定子冲片的另一局部放大示意图。

图8是图5所示定子冲片的又一局部放大示意图。

图9是根据本发明实施例的系数K1与压降和电机最大温升率的曲线图。

图10是根据本发明实施例的系数K2与压降和电机最大温升率的曲线图。

附图标记：

电机壳体1，机壳凹槽11，进液口12

定子铁芯2，切边21，定子凹槽22，定子周向凹槽23，第一类槽组221，第二类槽组222，第一节2221，第二节2222。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的驱动电机包括电机壳体1和定子铁芯2。定子铁芯2内可以设有转子(未示出)，定子铁芯2的定子齿上绕设有定子绕组(未示出)，由此构成驱动电机的定子。定子铁芯2安装在电机壳体1内。

电机壳体1具有机进液口12和出液口(未示出)。出液口通常设在电机壳体1的端盖(未示出)上。

定子铁芯2的外周壁设有沿定子铁芯的轴向延伸的切边21，切边21与电机机壳1的内周壁之间的空间形成冷却液流道，进液口12和所述出液口与所述冷却液流道相连通。切边21的深度满足关系式：

其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k2为系数且为0.05-0.1。

发明人通过研究发现，如图10所示，随着系数K2的增加，冷却液的压降增大(即流阻增大)，电机的最大温升逐渐减小，压降越低，冷却效果越好，电机最大温升越小，电机寿命、性能越好，经综合考虑，选择系数k2为0.05-0.1，以便电机热性能好，并且通过设置切边能节省原料，例如降低原料成本5.3％。

如图3所示，在一些实施例中，电机机壳1的内周壁上设有机壳凹槽11，机壳凹槽11沿电机壳体的周向延伸，进液口12和所述出液口分别与机壳凹槽11连通，机壳凹槽11形成一部分冷却液流道，由此进一步提高冷却效果。

如图5-8所示，定子凹槽22设为矩形，定子凹槽的深度满足关系式：

其中a为定子凹槽的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，K1为系数且为0.05-0.1。

发明人通过研究发现，如图9所示，随着系数K1的逐渐增加，冷却液的压降增大(即冷却液的流阻增大)，电机温升减小。而且，K1在0-0.05的范围内时，冷却液的压降增大较快，K1大于0.1时，冷却液的压降增大，但电机温升减小基本不变。

从上述关系式可以看出，随着K1的增加，定子凹槽的深度增加，定子凹槽与冷却液的接触面积随之增加，由于对流热阻和对流传热系数、冷却液与机壳的接触面积成反比，对热热阻越小，换热能力越强，因此冷却液与定子铁芯2接触面积越大越好。但是接触面积越大，流速越高，流阻越大。综合考虑上述因素，K1的取值设为0.05-0.1是有利的。

在一些实施例中，定子凹槽22的深度a大于等于1.5毫米且小于等于2.5毫米。发明人发现，当定子凹槽的深度a为1mm时，电机的电磁性能降低0.67％，当定子凹槽的深度a为2mm时，电机的电磁性能降低1.5％，当定子凹槽的深度a为3mm时，电磁性能降低4.83％，因此将定子凹槽的深度a设为1.5毫米到2.5毫米之间是有利的。

在一些具体实施例中，定子凹槽22的深度a优选选为2毫米，定子凹槽22的宽度a优选为1毫米，如上所述，当定子凹槽的深度a为2mm时，电机的电磁性能降低1.5％，虽然对电磁性能具有一定的影响，但影响较小，同时冷却液与定子铁芯的接触面积也较大，可有效提高电机的冷却效率。

如图5-图8所示，在一些实施例中，定子凹槽22分为多组，多组定子凹槽22沿定子铁芯2的周向均匀间隔分布，相邻组之间的间隔对应的圆心角θ1为1-5度。

在一些实施例中，定子凹槽22分成第一类槽组221和第二类槽组222，切边21位于第二类槽组222内，第一类槽组221和第二类槽组222沿定子铁芯2的周向交替布置，第一类槽组221与第二类槽组222间隔分布，其中第二类槽组222包括第一节2221和第二节2222，第一节2221为靠近第一类槽组221的槽，第二节2222为靠近切边21的槽，且第一节2221内的定子凹槽22数量大于第二节2222内的定子凹槽22数量。由于切边21设置在第二类槽组222内，因此，切边21的两侧各具有一个第一节2221和第二节2222，也就是说，每个第二类槽组222具有两个第一节2221和两个第二节2222，相邻的第一节2221和第二节2222之间的间隔对应的圆心角θ32为1-5度，每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ42为0.5-2度，每个定子凹槽22对应的圆心角θ52为0.5-2度。

如图8所示，每个第一类型槽组221分为多队，图8中为两队，每一队包括多节，图8中为三节，相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为1-5度，每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1-5度，每一队内的每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ41为0.5-2度，每个定子凹槽22对应的圆心角θ51为0.5-2度。优选地，切边21所对应的圆心角为23度。

通过如上所述对定子凹槽进行划分，可以有效地提高冷却效果。

下面描述根据本发明的一些具体示例的驱动电机。

根据本发明具体示例的驱动电机包括电机壳体1和定子铁芯2。

电机壳体1具有机壳凹槽11、四个进液口12和出液口，机壳凹槽11设在电机壳体1的内周壁上，进液口12和出液口分别与机壳凹槽11连通。

定子铁芯2的外周壁设有四个切边21和定子凹槽22。进液口12、机壳凹槽11、定子凹槽22、出液口以及切边21与电机壳体1的内周壁之间的空间相连通以形成冷却液流道，多个进液口12沿电机壳体1的周向分布。

定子轴向凹槽22的横截面为矩形，定子凹槽的深度满足关系式：

切边的深度满足关系式：

其中a为定子凹槽的深度，其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k1为系数且为0.05-0.1，k2为系数且为0.05-0.1。

切边21的深度满足关系式：

其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k2为系数且为0.05-0.1。

切边21对应的圆心角为23度，定子凹槽22分为多组，相邻的定子凹槽组之间的间隔对应的圆心角为2.47度。

多组定子凹槽22分成四个第一类槽组221和四个第二类槽组222，切边21位于第二类槽组222内，第一类槽组221和第二类槽组222沿定子铁芯2的周向交替布置，第一类槽组221与第二类槽组222间隔分布，一个第二类槽组222包括两个第一节2221和两个第二节2222，第一节2221为靠近第一类槽组221的槽，第二节2222为靠近切边21的槽，且第一节2221内的定子凹槽22数量大于第二节2222内的定子凹槽22数量。相邻的第一节2221和第二节2222之间的间隔对应的圆心角θ32为1度，每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ42为0.6度，每个定子凹槽22对应的圆心角θ52为0.6度。

每个第一类型槽组221分为2队，2每一队包括三节，相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为2.6度，每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1度，每一队内的每一节内的定子凹槽22之间的间隔对应的圆心角θ41为0.1度，每个定子凹槽22对应的圆心角θ51为0.1度。

本发明实施例的驱动电机，通过限定切边的深度以及将定子轴向凹槽进行如上分组，可以提高驱动电机的冷却性能和散热效果，提高驱动电机寿命。

根据本发明的第二方面实施例的驱动系统包括驱动电机、减速器和控制器，所述减速器与所述驱动电机的电机轴相连，所述控制器与所述驱动电机相连，所述驱动电机为上述驱动电机。

根据本发明的第三方面实施例的车辆包括根据本发明实施例的驱动电机，所述车辆可以为新能源车，其中所述新能源车包括纯电动车、增程式电动车、混合动力车、燃料电池电动车、氢发动机车等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种驱动电机，其特征在于，包括电机壳体和安装在所述电机壳体内的定子铁芯，所述电机壳体具有进液口和出液口，所述定子铁芯的外周壁设有沿所述定子铁芯的轴向延伸的切边，其中所述切边与所述电机机壳的内周壁之间的空间形成冷却液流道，所述进液口和所述出液口与所述冷却液流道相连通，所述切边的深度满足关系式：

其中b为切边的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k2为系数且为0.05-0.1。

2.根据权利要求1所述的驱动电机，其特征在于，所述定子铁芯的外周壁设有沿所述定子铁芯的轴向延伸的定子凹槽，所述定子凹槽与所述进液口和所述出液口连通。

3.根据权利要求2所述的驱动电机，其特征在于，所述定子凹槽为矩形，所述定子凹槽的深度满足关系式：

其中a为定子凹槽的深度，Rout为定子铁芯的外径，Rin为定子铁芯的内径，L为定子铁芯的轭厚，h为定子铁芯的叠厚，k1为系数且为0.05-0.1。

4.根据权利要求2所述的驱动电机，其特征在于，所述定子凹槽分为多组，多组定子凹槽沿所述定子铁芯的周向均匀间隔分布，相邻组之间的间隔对应的圆心角θ1为1-5度。

5.根据权利要求4所述的驱动电机，其特征在于，多组定子凹槽分为第一类槽组和第二类槽组，所述第一类槽组和所述第二类槽组沿所述定子铁芯的周向交替布置，

其中所述切边位于所述第二类槽组内，

每个第二类槽组分为与所述第一类槽组相邻的两个第一节和与所述切边相邻的两个第二节，所述第一节内的定子凹槽数量大于所述第二节内的定子凹槽数量，相邻的第一节和第二节之间的间隔对应的圆心角θ32为1-5度，每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角θ42为0.5-2度，每个定子凹槽对应的圆心角θ52为0.5-2度，

每个第一类槽组分为多队，每一队包括多节，相邻队之间的间隔槽对应的圆心角θ21为1-5度，每一队内相邻节之间的间隔对应的圆心角θ31为1-5度，每一队内的每一节内的定子凹槽之间的间隔对应的圆心角θ41为0.5-2度，每个定子凹槽对应的圆心角θ51为0.5-2度。

6.根据权利要求2所述的驱动电机，其特征在于，所述定子轴向凹槽的深度为1.5-2.5毫米。

7.根据权利要求1所述的驱动电机，其特征在于，所述进液口为多个且沿所述电机壳体螺旋分布。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的驱动电机，其特征在于，所述电机机壳的内周壁上设有机壳凹槽，所述机壳凹槽沿所述电机壳体的周向延伸，所述进液口和所述出液口分别与所述机壳凹槽连通。

9.一种驱动系统，其特征在于，包括驱动电机、减速器和控制器，所述减速器与所述驱动电机的电机轴相连，所述控制器与所述驱动电机相连，所述驱动电机为根据权利要求1-8中任一项所述的驱动电机。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的驱动电机。

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