CN114268178A - 定子铁芯和油冷电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种定子铁芯和油冷电机，其中，所述定子铁芯的轴向上由多个定子铁芯段形成，每一所述定子铁芯段开设有多个贯穿所述定子铁芯段相对的两端面的过油通孔，相邻两所述定子铁芯段的所述过油通孔连通且在连通处形成油路分流。本发明技术方案旨在延长油液在定子铁芯段部分上的流动路径，以增大定子铁芯与油液的接触时间，进而提高定子铁芯油冷的冷却效果。

Description

定子铁芯和油冷电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种定子铁芯和应用该定子铁芯的油冷电机。

背景技术

汽车电机目前正朝着集成化、高转速、高功率密度方向发展，传统的水冷电机由于是间接冷却方式，冷却效果相对较差，已很难满足电机散热需求，油冷已经成为目前电机冷却的主流技术。而汽车油冷电机定子铁芯的冷却多通过在定子铁芯轭部开轴向通油孔实现，之后油液从铁芯中间进入后向两边分流，用于冷却定子铁芯和槽内绕组，但这种冷却方式油液在铁芯部分上的流动路径较短，从而使得铁芯部分的油液接触面积相对有限，从而导致存在对铁芯和槽内绕组的冷却效果相对较差的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种定子铁芯，旨在延长油液在定子铁芯段上的流动路径，以增大定子铁芯与油液的接触时间，进而提高定子铁芯油冷的冷却效果。

为实现上述目的，本发明提出的定子铁芯，所述定子铁芯的轴向上由多个定子铁芯段形成，每一所述定子铁芯段开设有多个贯穿所述定子铁芯段相对的两端面的过油通孔，相邻两所述定子铁芯段的所述过油通孔连通且在连通处形成油路分流。

在本申请的一实施例中，所述定子铁芯段具有M段，每相邻两段定子铁芯段逆时针旋转360/M-1°，其中M为大于或等于3的正整数。

在本申请的一实施例中，多个所述过油通孔沿所述定子铁芯段的周向排布。

在本申请的一实施例中，所述多个过油通孔的孔距相同。

本发明还提出一种油冷电机，所述油冷电机包括机壳和设置于所述机壳内的定子铁芯，所述定子铁芯的轴向上由多个定子铁芯段形成，每一所述定子铁芯段开设有多个贯穿所述定子铁芯段相对的两端面的过油通孔，相邻两所述定子铁芯段的所述过油通孔连通且在连通处形成油路分流。

在本申请的一实施例中，定义所述油冷电机沿径向方向具有高度方向，所述机壳于所述高度方向上的顶壁开设有进油孔，所述进油孔沿所述高度方向上的投影与所述定子铁芯段的过油通孔不重合。

在本申请的一实施例中，所述油冷电机还包括绕设在定子铁芯内壁的定子绕组，所述定子绕组包括第一定子绕组端部和第二定子绕组端部，所述机壳与所述第一定子绕组端部之间设有引导冷却油喷向所述第一定子绕组端部的第一喷油环，所述机壳与所述第二定子绕组端部之间设有引导冷却油喷向所述第二定子绕组端部的第二喷油环，所述第一喷油环和所述第二喷油环分别开设有多个喷油通孔，多个所述喷油通孔沿所述第一喷油环和所述第二喷油环的周向间隔排布，并朝向所述第一定子绕组端部和所述第二定子绕组端部设置。

在本申请的一实施例中，所述第一喷油环的两端分别与所述机壳和所述定子铁芯抵接以形成第一密封腔，所述第一密封腔与多个所述定子铁芯段的过油通孔连通，从进油孔进入到所述第一密封腔内的冷却油，一部分通过所述第一喷油环向所述第一定子绕组端部喷射，一部分流向多个所述定子铁芯段的过油通孔内冷却所述定子铁芯段与所述定子绕组，所述第二喷油环的两端分别与所述机壳和所述定子铁芯段抵接以形成第二密封腔，所述第二密封腔与多个所述定子铁芯段的过油通孔连通，从所述第一密封腔流入多个所述定子铁芯段的过油通孔的冷却油流入到第二密封腔，通过所述第二喷油环向所述第二定子绕组端部喷射。

在本申请的一实施例中，所述第一喷油环的喷油通孔的横截面积小于所述第二喷油环的喷油通孔的横截面积。

在本申请的一实施例中，所述第二喷油环的喷油通孔的面积为所述第一喷油环的喷油通孔面积的N倍，1.35≤N≤2。

在本申请的一实施例中，所述第一喷油环和/或第二喷油环与所述定子铁芯段的一侧之间分别夹设有第一密封圈，所述第一喷油环和/或第二喷油环与机壳的内壁之间分别夹设有第二密封圈。

在本申请的一实施例中，所述机壳还开设相连通的回流通道和回油孔，所述回油孔开设于所述机壳的于所述高度方向上的底壁，所述回流通道沿所述定子铁芯轴向方向延伸并具有相对设置的两端开口，所述第一喷油环和所述第二喷油环分别与所述机壳的内壁之间形成两过油口，一所述开口与一所述过油口连通。

本发明技术方案的定子铁芯的轴向方向上由多个定子铁芯段形成，每一定子铁芯段开设有多个贯穿定子铁芯段相对的两端面的过油通孔，以供油液从过油通孔流过可对定子铁芯冲片进行换热冷却。而相邻两定子铁芯段的过油通孔连通且在连通处形成油路分流，相邻的定子铁芯段的过油通孔交错设置，从而油液从其中一定子铁芯段的过油通孔流出时会被分成两路油液分别流入相邻的定子铁芯段的两过油通孔中，延长了油液在定子铁芯部分上的流动路径，并增大定子铁芯与油液的接触时间，进而提高定子铁芯油冷的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明油冷电机一实施例的结构示意图；

图2为本发明油冷电机的剖视结构示意图；

图3为本发明油冷电机的爆炸结构示意图；

图4为本发明油冷电机的多个定子铁芯和定子绕组的半剖结构示意图；

图5为本发明油冷电机的第一喷油环和第二喷油环的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种定子铁芯10。

参照图1至图5，在本发明实施例中，所述定子铁芯10的轴向上由多个定子铁芯段11形成，每一所述定子铁芯段11开设有多个贯穿所述定子铁芯段11相对的两端面的过油通孔111，相邻两所述定子铁芯段11的所述过油通孔111连通且在连通处形成油路分流。

可以理解的是，多个定子铁芯段11可以通过焊接固定以保证堆叠后的稳定性。而该定子铁芯段11的外壁间隔设置有多个焊接槽，如此以使得操作人员可以准确进行焊接定位，以提高多个定子铁芯段11的连接效率和连接的准确性。

本发明技术方案的定子铁芯10的轴向方向上由多个定子铁芯段11形成，每一定子铁芯段11开设有多个贯穿定子铁芯段11相对的两端面的过油通孔111，以供油液从过油通孔111流过可对定子铁芯10冲片进行换热冷却。而相邻两定子铁芯段11的过油通孔111连通且在连通处形成油路分流。相邻的定子铁芯段11的过油通孔111交错设置，从而油液从其中一定子铁芯段11的过油通孔111流出时会被分成两路油液分别流入相邻的定子铁芯段11的两过油通孔111中，延长了油液在定子铁芯10部分上的流动路径，并增大定子铁芯10与油液的接触时间，进而提高定子铁芯10油冷的冷却效果。

在本申请的一实施例中，所述定子铁芯段11具有M段，每相邻两段定子铁芯段11逆时针旋转360/M-1°，其中M为大于或等于3的正整数。其中，M可以为3、4、5、6、7、8、9等正整数，而在一实施例中，该定子铁芯段11的数量可以为9个，在安装过程中每两定子铁芯段11堆叠时沿逆时针旋转45度，即第二段定子铁芯段11相较于第一段定子铁芯段11沿逆时针旋转45度，而第三段定子铁芯段11相较于第二段定子铁芯段11沿逆时针再旋转45度，以此类推，从而以使得相邻的定子铁芯段11的过油通孔111的投影面会部分重合，进而使得堆叠形成的过油通孔111交错设置。如此当进入第一分段定子铁芯段11的过油通孔111内的油液在进入第二分段的定子铁芯段11的过油通孔111时被均分为2路，进入第二分段的定子铁芯段11的过油通孔111内的油液在进入第三分段的定子铁芯段11的过油通孔111时又被均分为2路，依次类推，通过这种方式可以提高定子铁芯段11与油液的接触面积，提高对定子铁芯10的冷却作用。该定子铁芯段11的具体数量可由本领域技术人员根据具体情况进行选择。

在本申请的一实施例中，参照图1至图5，多个所述过油通孔111沿所述定子铁芯段11的周向排布。其中，该定子铁芯段11可以呈环状设置，以便于加工。而多个过油通孔111可以沿定子铁芯段11的外周缘周向阵列排布。如此以使得油液可以从多个方向与定子铁芯段11进行接触，从而以对多个位置均进行降温，以进一步提高定子铁芯10油冷的冷却效果。

在本申请的一实施例中，参照图1至图5，所述多个过油通孔111的孔距相同。可以理解的是，多个过油通孔111的孔距相同，不仅便于统一加工，同时也保证了分流后的各个油路面积相同，以保证定子铁芯10油冷后各个位置的均温性。

本发明还提出一种油冷电机100，该油冷电机100包括机壳20和设置于机壳20内的定子铁芯10，该定子铁芯10的具体结构参照上述实施例，由于本油冷电机100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

参照图1至图5，在本申请的一实施例中，定义所述油冷电机100沿径向方向具有高度方向，所述机壳20于所述高度方向上的顶壁开设有进油孔21，所述进油孔21沿所述高度方向上的投影与所述定子铁芯段11的过油通孔111不重合。可以理解的是，机壳20于高度方向上的顶壁开设有进油孔21，如此油液从顶壁的进油孔21在重力作用下自由流入。而该进油孔21沿高度方向上的投影与定子铁芯段11的过油通孔111不重合，如此以使得进油位置设计在多个定子铁芯段11错开设置，以使得进油孔21流入的油液可以从边缘的定子铁芯段11的过油通孔111流入，从而以使得无需单独在定子铁芯10轭部开轴向通油孔，以减少加工流程，提高定子铁芯段11的生产效率，降低定子铁芯段11的成本。

进一步地，所述油冷电机100还包括绕设在定子铁芯10内壁的定子绕组30，所述定子绕组30包括第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32，所述机壳20与所述第一定子绕组端部31之间设有引导冷却油喷向第一定子绕组端部31的第一喷油环40，所述机壳20与所述第二定子绕组端部32之间设有引导冷却油喷向第二定子绕组端部32的第二喷油环50，所述第一喷油环40和第二喷油环50分别开设有多个喷油通孔60，多个所述喷油通孔60沿所述第一喷油环40和第二喷油环50的周向间隔排布，并朝向所述第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32设置。

可以理解的是，定子铁芯10上通常均设置有定子绕组30以配合使用，该定子绕组30会穿过定子铁芯段11的过油通孔111进行固定，且定子绕组30相对两端的第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32会伸出定子铁芯10的两端。而定子绕组30在使用过程中温度也会逐渐升高，为了实现可以同步对定子绕组30进行冷却，从而第一喷油环40和第二喷油环50分别设置于定子绕组30相对两侧的第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32，不仅使得油冷电机100的内部结构设置较为平衡，以防止油液因受力不平衡而随意流动，而该第一喷油环40和第二喷油环50开设有多个喷油通孔60，并朝向第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32设置。如此以使得部分油液可以由第一喷油环40和第二喷油环50的导引以从喷油通孔60喷出，进而对第一定子绕组端部31和第二定子绕组端部32进行冷却降温，如此以进一步提高对定子绕组30相对两侧的冷却作用。

更进一步地，所述第一喷油环40的两端分别与所述机壳20和所述定子铁芯10抵接以形成第一密封腔10a，所述第一密封腔10a与多个所述定子铁芯段11的过油通孔111连通，从进油孔21进入到所述第一密封腔10a内的冷却油，一部分通过所述第一喷油环40向所述第一定子绕组端部31喷射，一部分流向多个所述定子铁芯段11的过油通孔111内冷却所述定子铁芯段11与所述定子绕组30，所述第二喷油环50的两端分别与所述机壳20和所述定子铁芯段11抵接以形成第二密封腔10b，所述第二密封腔10b与多个所述定子铁芯段11的过油通孔111连通，从所述第一密封腔10a流入多个所述定子铁芯段11的过油通孔111的冷却油流入到第二密封腔10b，通过所述第二喷油环50向所述第二定子绕组端部32喷射。

其中，该机壳20的内壁面凸设有限位台阶，第一喷油环40可预先嵌设于机壳20内后，该第一喷油环40背离定子铁芯段11的一侧端面与机壳20的台阶轴向固定。而另一第二喷油环50背离定子铁芯段11的一侧端面则可通过端盖进行轴向压紧固定，如此不仅形成相连通的第一密封腔10a和第二密封腔10b，同时保证第一喷油环40和第二喷油环50安装后的稳定性。而通过设置第一喷油环40和第二喷油环50围合形成相连通的第一密封腔10a和第二密封腔10b，以导引由经过进油孔21的油液定向流入第一密封腔10a后，部分可以直接通过第一喷油环40向第一定子绕组端部31喷射进行冷却，而部分则会相应经过过油通孔111朝向流向第二密封腔10b内，如此以可以通过第二喷油环50向第二定子绕组端部32喷射，以保证对定子铁芯10和定子绕组30的冷却效果。

进一步地，所述第一喷油环40的喷油通孔60的横截面积小于所述第二喷油环50的喷油通孔60的横截面积。其中，由于油液从进油孔21会先经过第一喷油环40后吸收定子铁芯段11、定子绕组30的热量使得油液温度升高，之后再流向第二喷油环50从而会使得第二喷油环50的喷油通孔60喷出的油液相较于第一喷油环40的喷油通孔60喷出的油液的温度较高，进而使得靠近进油处的定子绕组30和远离进油处的定子绕组30冷却效果偏差较大。因此本申请通过将第一喷油环40的喷油通孔60的横截面积小于第二喷油环50的喷油通孔60的横截面积，如此以增大第二导油环的喷油通孔60所喷出的流量，从而使更多油液对远离进油处的定子绕组30进行冷却，以保证远离进油处的定子绕组30的冷却效果，进而解决了将进油孔21布置在绕组一端造成的绕组两端冷却效果偏差较大的问题。

更进一步地，所述第二喷油环50的喷油通孔60的面积为所述第一喷油环40的喷油通孔60面积的N倍，1.35≤N≤2。其中，若第二喷油环50的喷油通孔60面积大于第一喷油环40的喷油通孔60的面积倍数过大时，容易导致油液在第二密封腔10b停留时间过短以从第二喷油环50的喷油通孔60喷出，而若第二喷油环50的喷油通孔60面积大于第一喷油环40的喷油通孔60的面积倍数过小时，从而容易使得第二导油环的喷油通孔60所喷出的流量和第一喷油环40的喷油通孔60所喷出的流量差异较小，无法起到保持定子绕组30的冷却效果偏差较大的效果，如此以设置该第二喷油环50的喷油通孔60的面积为第一喷油环40的喷油通孔60面积的N倍，1.35≤N≤2，既能保证远离进油处的定子绕组30的冷却效果，同时保证油液在第二密封腔10b停留时间。

参照图1至图5，在本申请的一实施例中，所述第一喷油环40和/或第二喷油环50与所述定子铁芯段11的一侧之间分别夹设有第一密封圈70，所述第一喷油环40和/或第二喷油环50与机壳20的内壁之间分别夹设有第二密封圈80。

其中，该第一密封圈70的设置以保证第一喷油环40和多个定子铁芯段11之间抵接处的密封性，而第二密封圈80的设置以对第二喷油环50和机壳20内壁之间连接处进行密封，以避免油液外漏，保证油液的定向流动。为了方便安装，还可以在第一喷油环40和/或第二喷油环50朝向多个定子铁芯段11的表面凹设形成安装槽，以使第一密封圈70可以预定位部分嵌设固定于安装槽中，之后再将第一密封圈70和定子铁芯段11进行装配，从而提高第一密封圈70的安装效率和安装的准确性。当然同理也可以在机壳20内壁设置安装槽，该第一密封圈70和第二密封圈80可以为硅胶或者橡胶等弹性材质，具体可由本领域技术人员根据具体情况进行选择。

在本申请的一实施例中，参照图1至图5，所述机壳20还开设相连通的回流通道22和回油孔23，所述回油孔23开设于所述机壳20的于所述高度方向上的底壁，所述回流通道22沿所述定子铁芯10轴向方向延伸并具有相对设置的两端开口，所述第一喷油环40和所述第二喷油环50分别与所述机壳20的内壁之间形成两过油口，一所述开口与一所述过油口连通。其中，该回油孔23开设于机壳20的底壁的中部，以与进油孔21的位置进行区分，使操作人员更清楚了解进油孔21和回油孔23的位置。而该回油孔23与回流通道22连通，该回流通道22的两端开口与两过油口连通，如此油液在重力作用下从第一喷油环40和第二喷油环50的喷油通孔60喷出至定子绕组30后，会分别流向两过油口进入回流通道22的两端开口处，从而沿回流通道22流向回油孔23后，再经重力作用流出机壳20外实现回油，因此可以使得油液循环流动进行冷却，以进一步保证冷却作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯的轴向上由多个定子铁芯段形成，每一所述定子铁芯段开设有多个贯穿所述定子铁芯段相对的两端面的过油通孔，相邻两所述定子铁芯段的所述过油通孔连通且在连通处形成油路分流。

2.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯段具有M段，每相邻两段定子铁芯段逆时针旋转360/M-1°，其中M为大于或等于3的正整数。

3.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，多个所述过油通孔沿所述定子铁芯段的周向排布。

4.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述多个过油通孔的孔距相同。

5.一种油冷电机，其特征在于，包括机壳和设置于所述机壳内的如权利要求1-4任一项所述的定子铁芯。

6.如权利要求5所述的油冷电机，其特征在于，定义所述油冷电机沿径向方向具有高度方向，所述机壳于所述高度方向上的顶壁开设有进油孔，所述进油孔沿所述高度方向上的投影与所述定子铁芯段的过油通孔不重合。

7.如权利要求6所述的油冷电机，其特征在于，所述油冷电机还包括绕设在定子铁芯内壁的定子绕组，所述定子绕组包括第一定子绕组端部和第二定子绕组端部，所述机壳与所述第一定子绕组端部之间设有引导冷却油喷向所述第一定子绕组端部的第一喷油环，所述机壳与所述第二定子绕组端部之间设有引导冷却油喷向所述第二定子绕组端部的第二喷油环，所述第一喷油环和所述第二喷油环分别开设有多个喷油通孔，多个所述喷油通孔沿所述第一喷油环和所述第二喷油环的周向间隔排布，并朝向所述第一定子绕组端部和所述第二定子绕组端部设置。

8.如权利要求7所述的油冷电机，其特征在于，所述第一喷油环的两端分别与所述机壳和所述定子铁芯抵接以形成第一密封腔，所述第一密封腔与多个所述定子铁芯段的过油通孔连通，从进油孔进入到所述第一密封腔内的冷却油，一部分通过所述第一喷油环向所述第一定子绕组端部喷射，一部分流向多个所述定子铁芯段的过油通孔内冷却所述定子铁芯段与所述定子绕组，所述第二喷油环的两端分别与所述机壳和所述定子铁芯段抵接以形成第二密封腔，所述第二密封腔与多个所述定子铁芯段的过油通孔连通，从所述第一密封腔流入多个所述定子铁芯段的过油通孔的冷却油流入到第二密封腔，通过所述第二喷油环向所述第二定子绕组端部喷射。

9.如权利要求8所述的油冷电机，其特征在于，所述第一喷油环的喷油通孔的横截面积小于所述第二喷油环的喷油通孔的横截面积。

10.如权利要求9所述的油冷电机，其特征在于，所述第二喷油环的喷油通孔的面积为所述第一喷油环的喷油通孔面积的N倍，1.35≤N≤2。

11.如权利要求7至10任意一项中所述的油冷电机，其特征在于，所述第一喷油环和/或第二喷油环与所述定子铁芯段的一侧之间分别夹设有第一密封圈，所述第一喷油环和/或所述第二喷油环与机壳的内壁之间分别夹设有第二密封圈。

12.如权利要求7至10任意一项中所述的油冷电机，其特征在于，所述机壳还开设相连通的回流通道和回油孔，所述回油孔开设于所述机壳的于所述高度方向上的底壁，所述回流通道沿所述定子铁芯轴向方向延伸并具有相对设置的两端开口，所述第一喷油环和所述第二喷油环分别与所述机壳的内壁之间形成两过油口，一所述开口与一所述过油口连通。

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