CN118074379A - 电机及车辆用动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电机及车辆用动力系统。在该电机中，在由主体部和盖构成的壳体内收纳定子，定子包括组装在一起的铁芯和绕组。进一步地，电机还包括密封环，密封环轴向两端缘分别抵靠铁芯和盖且密封环的外周缘抵靠主体部，密封环与主体部和铁芯包围形成与铁芯的用于安装绕组的安装孔连通的空间，绕组从铁芯伸出的伸出部分收纳于该空间内。这样，在该空间填充例如冷却油的冷却流体之后，不仅绕组的伸出部分能够浸入冷却流体内，而且冷却流体还能够从该空间流经绕组位于安装孔内的部分。由此，冷却流体对定子进行充分有效的冷却，降低了电机在工作过程中由于定子温度过高对电机性能造成的不良影响。

Description

电机及车辆用动力系统

技术领域

本申请涉及电机领域，且特别地涉及一种具有冷却结构的电机及包括该电机的车辆用动力系统。

背景技术

现今，常常使用电机用作输出扭矩的动力源，电机的冷却对于电机输出指定的扭矩非常重要。在现有技术的一种电机冷却结构中，电机冷却结构被设计成与定子铁芯的外周面紧密接触，在该电机冷却结构中流动的冷却流体(例如冷却水)能够从定子铁芯带走热量来实现冷却。在现有技术的另一种电机冷却结构中，电机冷却结构被设计成具有喷嘴，以将冷却流体(例如冷却油)直接喷射到定子上以带走热量。

但是，在以上说明的一种电机冷却结构中，冷却流体对定子铁芯实现间接冷却。这种冷却结构对定子铁芯的冷却效果有时不够充分，而且对于与电机冷却结构不接触的定子绕组的冷却效果更不够理想。在以上说明的另一种电机冷却结构中，通常利用喷嘴对定子绕组从定子铁芯伸出的两端部喷射冷却流体，从而对定子绕组的两端部进行直接冷却。这种冷却结构虽然能够相对前一种改善了冷却效果，但是对电机定子的冷却效果仍然不够充分。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的一个目的在于提供一种电机，其冷却结构能够对定子进行充分有效的冷却，降低电机在工作过程中由于定子温度过高对电机性能造成的不良影响。本申请的另一个目的在于提供一种包括上述电机的车辆用动力系统。

为了实现上述目的，本申请可以采用如下的技术方案。

本申请提供了一种如下的电机，包括：

壳体，其包括主体部和盖，所述主体部具有圆筒形状，所述盖固定于所述主体部且封闭所述主体部的轴向开口；

铁芯，其位于所述壳体内且与所述壳体固定，所述铁芯具有在所述电机的周向上间隔开分布的多个安装孔；

绕组，其安装于所述安装孔且包括在所述电机的轴向上从所述铁芯伸出的伸出部分；以及

密封环，其位于所述壳体内，所述密封环的轴向两侧端缘分别抵靠所述铁芯和所述盖，且所述密封环的外周缘抵靠所述主体部，使得所述密封环与所述主体部和所述铁芯包围形成与所述安装孔连通的空间，所述空间沿着所述周向在整周上连续地延伸，所述伸出部分收纳于所述空间内。

在一种可选的方案中，所述密封环包括第一密封环和第二密封环，

所述第一密封环位于所述铁芯的轴向一侧，所述第一密封环与所述主体部和所述铁芯包围形成位于轴向一侧的所述空间，

所述第二密封环位于所述铁芯的轴向另一侧，所述第二密封环与所述主体部和所述铁芯包围形成位于轴向另一侧的所述空间，

位于轴向一侧的所述空间与位于轴向另一侧的所述空间经由所述安装孔连通。

在另一种可选的方案中，所述主体部形成有入口和出口，所述入口与位于轴向一侧的所述空间连通，所述出口与位于轴向另一侧的所述空间连通。

在另一种可选的方案中，在所述轴向与水平面平行的情况下，所述入口形成于所述主体部的在竖直方向上的最下方部分，所述出口形成于所述主体部的在竖直方向上的最上方部分。

在另一种可选的方案中，所述铁芯还形成有多个通路，所述多个通路与所述多个安装孔间隔开布置，所述多个通路在所述周向上间隔开地分布，位于轴向一侧的所述空间与位于轴向另一侧的所述空间还经由所述多个通路连通。

在另一种可选的方案中，所述密封环的外周部形成有密封槽，所述密封槽朝向所述主体部开放，

所述电机还包括密封圈，所述密封圈由弹性材料制成且收纳于所述密封槽内，用于使所述密封环与所述主体部之间实现密封。

在另一种可选的方案中，所述密封环包括彼此固定的轴向部分和径向部分，所述轴向部分沿着所述轴向延伸，所述轴向部分的一端缘抵靠所述铁芯，所述径向部分从所述轴向部分的另一端缘朝向径向外侧延伸，所述径向部分抵靠所述盖。

在另一种可选的方案中，所述径向部分包括多个抵靠部，所述多个抵靠部在所述电机的径向上间隔开，所述多个抵靠部朝向所述盖凸出，以抵靠所述盖。

在另一种可选的方案中，所述径向部分包括第一厚壁部、薄壁部和第二厚壁部，所述第一厚壁部的厚度大于所述薄壁部的厚度，所述第二厚壁部的厚度大于所述薄壁部的厚度，所述第一厚壁部和所述第二厚壁部位于所述薄壁部的两端，所述第一厚壁部和所述第二厚壁部用作所述抵靠部。

本申请提供了一种如下的车辆用动力系统，包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的电机。

通过采用上述技术方案，本申请提供了一种电机及包括该电机的车辆用动力系统。在本申请的电机中，在由主体部和盖构成的壳体内收纳定子，定子包括组装在一起的铁芯和绕组。进一步地，电机还包括密封环，密封环轴向两端缘分别抵靠铁芯和盖且密封环的外周缘抵靠主体部，由此密封环在电机的轴向上被铁芯和盖限位且在径向上被主体部限位。这样，密封环与主体部和铁芯包围形成与铁芯的用于安装绕组的安装孔连通的空间，空间沿着电机的周向在整周上连续地延伸，由此绕组从铁芯伸出的伸出部分收纳于空间内。

这样，密封环与主体部和铁芯实现稳定的结构配合，从而在密封环与主体部和铁芯之间包围形成收纳绕组的伸出部分的空间。在该空间填充例如冷却油的冷却流体之后，不仅绕组的伸出部分能够浸入冷却流体内，而且冷却流体还能够从该空间流经绕组位于安装孔内的部分。这样，冷却流体不仅能够对整个绕组进行直接冷却，而且还能够对铁芯进行直接冷却。由此，本申请的电机的冷却结构能够对定子进行充分有效的冷却，降低了电机在工作过程中由于定子温度过高对电机性能造成的不良影响。

附图说明

图1是示出了根据本申请的一实施例的电机的结构的剖视示意图。

图2是示出了图1中的电机的局部结构的剖视示意图。

图3是示出了图1中的电机的铁芯和绕组两者的组装体的局部结构示意图。

图4是示出了图1中的电机的铁芯的结构的示意图。

图5是示出了图4中的铁芯的局部结构的示意图。

图6是示出了图1中的电机的第一密封环的局部结构的剖视示意图，其中虚线表示轴向部分和径向部分的分界位置。

附图标记说明

1壳体；11主体部；11i入口；11o出口；12a第一盖；12b第二盖；

2铁芯；2h1安装孔；2h2通路；

3绕组；31第一伸出部分；32第二伸出部分；

4a第一密封环；4b第二密封环；41轴向部分；42径向部分；42c密封槽；421第一厚壁部；422薄壁部；423第二厚壁部；

5a第一密封圈；5b第二密封圈；

A轴向；R径向；C周向。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

在本申请中，如无其它特殊说明，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指电机的轴向、径向和周向。“轴向一侧”是指图1中的右侧，“轴向另一侧”是指图1中的左侧，“径向外侧”是指沿着径向远离电机的中心轴线的那侧，“径向内侧”是指沿着径向接近电机的中心轴线的那侧。

根据本申请的电机包括壳体、定子和转子，定子和转子以同轴的方式配置且基本位于壳体所包围的空间内。定子与壳体固定在一起。转子位于定子的径向内侧且能够相对于定子转动，转子与定子之间具有气隙且能够经由转子轴与传动机构相连。该电机设置有用于冷却定子的冷却结构，在该冷却结构中利用例如冷却油作为冷却流体对定子的铁芯和绕组进行冷却。因此，根据本申请的电机可以是油冷电机。

以下将结合说明书附图进一步说明根据本申请的一实施例的电机的具体结构，尤其是说明用于冷却定子的冷却结构。

如图1和图2所示，根据本申请的一实施例的电机包括组装在一起的壳体1、铁芯2、绕组3、两个密封环(第一密封环4a和第二密封环4b)以及两个密封圈(第一密封圈5a和第二密封圈5b)，其中铁芯2和绕组3构成定子。

在本实施例中，如图1和图2所示，壳体1包括组装在一起的主体部11、第一盖12a和第二盖12b。具体地，主体部11具有圆筒形状，主体部11形成有在轴向A上贯通的通孔，该通孔具有朝向轴向两侧开放的开口。第一盖12a可以通过螺栓连接等机械连接方式可拆卸地固定于主体部11，第一盖12a封闭主体部11的轴向一侧的开口，并且在第一盖12a和主体部11之间设置有用于密封的密封圈。第二盖12b可以通过螺栓连接等机械连接方式可拆卸地固定于主体部11，第二盖12b封闭主体部11的轴向另一侧的开口，并且在第二盖12b和主体部11之间设置有用于密封的密封圈。这样，通过主体部11、第一盖12a和第二盖12b包围形成了壳体1内部的容纳空间，其它部件基本上都容纳在该容纳空间内。

在本实施例中，如图1至图2所示，铁芯2位于壳体1内且与壳体1固定。铁芯2可以由多个硅钢片在轴向A上层叠在一起构成，每个硅钢片的厚度可以为例如0.25mm至0.5mm且可以通过冲压形成。如图1至图5所示，铁芯2整体具有圆筒结构并且铁芯2可以与壳体1的主体部11通过过盈配合固定在一起。这样，铁芯2的外周面与主体部11的内周面紧密地接触。

进一步地，如图1至图5所示，铁芯2形成有多个安装孔2h1和多个通路2h2，多个安装孔2h1用于供绕组3插入安装，多个通路2h2主要用于使得位于铁芯2的轴向两侧的空间连通，由此冷却流体能够主要通过多个通路2h在铁芯2的轴向两侧的空间之间流动。多个安装孔2h1位于铁芯2的在径向R上的相同部位，多个安装孔2h1在周向C上间隔开地均匀分布。每个安装孔2h1沿着轴向A直线状地延伸且仅在铁芯2的轴向两侧端面处开放，每个安装孔2h1在径向R和周向C上都是封闭的。多个通路2h2与多个安装孔2h1分隔开，多个通路2h2可以位于铁芯2的在径向R上的相同部位且位于多个安装孔2h1的径向外侧，多个通路2h2在周向C上间隔开地均匀分布。每个通路2h2沿着轴向A直线状地延伸且仅在铁芯2的轴向两端面处开放，每个通路2h2在径向R和周向C上都是封闭的。可以理解，上述通路2h2的布置方式仅是示例性的，而非限制性的。例如，还可以在铁芯2的径向R上的不同部位设置多个通路。

在本实施例中，可以通过使发卡式绕组连接在一起构成绕组3。如图1至图3所示，绕组3的中央部分插入安装于铁芯2的安装孔2h1中，绕组3的中央部分在每个安装孔2h1中分成四层(参见图3)，每层可以包括一个具有矩形截面的线导体。在每个安装孔2h1中，相邻的线导体之间以及线导体与铁芯2之间存在间隙，这些间隙使得安装孔2h1对于冷却流体来说在轴向A上是贯通的。绕组3的位于其中央部分的轴向两侧的端部在轴向A上从铁芯2伸出，由此绕组3包括位于轴向一侧的第一伸出部分31和位于轴向另一侧的第二伸出部分32。

在本实施例中，第一密封环4a和第二密封环4b可以由绝缘材料制成。如图1和图2所示，第一密封环4a和第二密封环4b均位于壳体1内并且固定于壳体1。第一密封环4a的轴向两端缘分别抵靠铁芯2的轴向一侧端面和第一盖12a且第一密封环4a的外周缘抵靠主体部11的内周面，使得第一密封环4a与主体部11和铁芯2包围形成与安装孔2h1连通的第一空间。第一空间沿着周向C在整周上连续地延伸，绕组3的第一伸出部分31收纳于第一空间内。第二密封环4b的轴向两端缘分别抵靠铁芯2的轴向另一侧端面和第二盖12b且第二密封环4b的外周缘抵靠主体部11的内周面，使得第二密封环4b与主体部11和铁芯2包围形成与安装孔2h1连通的第二空间。第二空间沿着周向C在整周上连续地延伸，绕组3的第二伸出部分32收纳于第二空间内。这样，位于铁芯2的轴向两侧的第一空间和第二空间可以经由多个安装孔2h1和多个通路2h2连通，使得冷却流体能够在第一空间、第二空间、多个安装孔2h1和多个通路2h2中流动。

进一步地，第一密封环4a和第二密封环4b可以具有相同的结构。下面仅以第一密封环4a为例来说明密封环的结构。第一密封环4a整体形成为环形形状，如图1、图2和图6所示，第一密封环4a包括形成为一体的轴向部分41和径向部分42。轴向部分41沿着轴向A延伸，轴向部分41的轴向另一侧端缘抵靠铁芯2的轴向一侧端面。径向部分42从轴向部分41的轴向一侧端缘沿着径向R朝向径向外侧延伸。进一步地，如图2和图6所示，径向部分42在径向R上包括第一厚壁部421、薄壁部422和第二厚壁部423。第一厚壁部421的厚度(在轴向A上的尺寸)大于薄壁部422的厚度，第二厚壁部423的厚度大于薄壁部422的厚度，第一厚壁部421的厚度可以等于第二厚壁部423的厚度。第一厚壁部421位于薄壁部422的径向内侧端，第二厚壁部423位于薄壁部422的径向外侧端。第一厚壁部421和第二厚壁部423用作径向部分42在轴向A上抵靠第一盖12a的抵靠部，这样第一厚壁部421和第二厚壁部423的轴向一侧端面抵靠第一盖12a。径向部分42的外周部形成有密封槽42c，密封槽42c朝向壳体1的主体部11开放。第一密封圈5a由例如橡胶的弹性材料制成且收纳于密封槽42c内，用于使第一密封环4a与主体部11之间实现密封。第二密封环4b具有与第一密封环4a对称的结构，第二密封圈5b由例如橡胶的弹性材料制成且收纳于第二密封环4b的密封槽42c内，用于使第二密封环4b与主体部11之间实现密封。进一步地，第一密封环4a和第二密封环4b两者均可以通过径向部分42与壳体1的主体部11的过盈配合来固定安装于壳体1。

这样，在轴向A上，第一盖12a和主体部11对第一密封环4a进行限位，第二盖12b和主体部11对第二密封环4b进行限位，主体部11在径向R上对第一密封环4a和第二密封环4b进行限位，由此能够使得第一密封环4a和第二密封环4b被可靠且稳定地安装到位。进一步地，由于第一密封环4a和第二密封环4b均设置有薄壁部422，因此能够降低密封环4a、4b的质量，而在径向R上间隔开的厚壁部421、423用作抵靠部，能够提高第一密封环4a和第二密封环4b安装的可靠性和稳定性。

此外，如图1所示，壳体1的主体部11形成有入口11i和出口11o，入口11i与位于轴向一侧的空间连通，出口11o与位于轴向另一侧的空间连通。在轴向A与水平面平行的情况下，入口11i可以形成于主体部11的在竖直方向上的最下方部分，出口11o形成于主体部11的在竖直方向上的最上方部分。这样，有利于经由入口11i进入第一空间内的冷却流体充满第一空间和第二空间以及连接这两个空间的多个安装孔2h1和多个通路2h2。由此，根据本申请的一实施例的电机利用上述入口11i、第一空间、多个安装孔2h1、多个通路2h2、第二空间以及出口11o构成了供冷却流体流经以冷却定子的冷却流路。

进一步地，由于绕组3的第一伸出部分31始终位于第一空间内，因此绕组3的第一伸出部分31可以浸入第一空间内的冷却流体中，冷却流体能够对绕组3的第一伸出部分31进行直接冷却。由于绕组3的第二伸出部分32始终位于第二空间内，因此绕组3的第二伸出部分32可以浸入第二空间内的冷却流体中，冷却流体能够对绕组3的第二伸出部分32进行直接冷却。此外，冷却流体还流经多个安装孔2h1，因此冷却流体能够对绕组3的中央部分进行直接冷却。进一步地，冷却流体不仅流经多个安装孔2h1还流经多个通路2h2，因此冷却流体能够对铁芯2进行直接冷却。由此，电机的冷却结构能够对电机的定子进行充分有效地冷却，进而降低在电机工作过程中由于定子温度过高对电机的性能产生的不利影响。

应当理解，上述实施例仅是示例性的，不用于限制本申请。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施例做出各种变型和改变，而不脱离本申请的范围。以下对本申请的技术方案进行补充说明。

i.在本申请中，还提供了一种车辆用动力系统，该车辆用动力系统可以是电桥驱动系统或混合动力系统。根据本申请的车辆用动力系统除了包括本申请的电机之外还可以包括变速器等传动机构，电机与变速器的输入轴传动联接以实现双向扭矩传递。

ii.在本申请的电机的技术方案中，电机的壳体1的外部可以设置有与入口11i连通的供油系统，该供油系统可以包括泵和油路(油管)等，从而利用供油系统能够供给作为冷却流体的冷却油；另外，出口11o还可以与变速器连通，使得对定子冷却之后的冷却流体能够返回变速器的壳体中。

iii.可以理解，在本申请的可选的技术方案中，可以仅在铁芯2的轴向一侧形成用于绕组3的伸出部分浸入冷却流体的空间，入口11i设置在该空间的最上方，同样也能够实现对定子的有效冷却。

iv.可以理解，在本申请的可选的技术方案中，本申请的密封环4a、4b的径向部分42可以包括数量大于两个抵靠部，这些抵靠部可以在电机的径向R上间隔开。这些抵靠部朝向盖12a、12b凸出，以抵靠电机的壳体1的盖12a、12b。另外，本申请的密封环4a、4b的结构简单，安装方便。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

壳体(1)，其包括主体部(11)和盖(12a、12b)，所述主体部(11)具有圆筒形状，所述盖(12a、12b)固定于所述主体部(11)且封闭所述主体部(11)的轴向开口；

铁芯(2)，其位于所述壳体(1)内且与所述壳体(1)固定，所述铁芯(2)具有在所述电机的周向(C)上间隔开分布的多个安装孔(2h1)；

绕组(3)，其安装于所述安装孔(2h1)且包括在所述电机的轴向(A)上从所述铁芯(2)伸出的伸出部分(31、32)；以及

密封环(4a、4b)，其位于所述壳体(1)内，所述密封环(4a、4b)的轴向两侧端缘分别抵靠所述铁芯(2)和所述盖(12a、12b)，且所述密封环(4a、4b)的外周缘抵靠所述主体部(11)，使得所述密封环(4a、4b)与所述主体部(11)和所述铁芯(2)包围形成与所述安装孔(2h1)连通的空间，所述空间沿着所述周向(C)在整周上连续地延伸，所述伸出部分(31、32)收纳于所述空间内。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述密封环(4a、4b)包括第一密封环(4a)和第二密封环(4b)，

所述第一密封环(4a)位于所述铁芯(2)的轴向一侧，所述第一密封环(4a)与所述主体部(11)和所述铁芯(2)包围形成位于轴向一侧的所述空间，

所述第二密封环(4b)位于所述铁芯(2)的轴向另一侧，所述第二密封环(4b)与所述主体部(11)和所述铁芯(2)包围形成位于轴向另一侧的所述空间，

位于轴向一侧的所述空间与位于轴向另一侧的所述空间经由所述安装孔(2h1)连通。

3.根据权利要2所述的电机，其特征在于，所述主体部(11)形成有入口(11i)和出口(11o)，所述入口(11i)与位于轴向一侧的所述空间连通，所述出口(11o)与位于轴向另一侧的所述空间连通。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，在所述轴向(A)与水平面平行的情况下，所述入口(11i)形成于所述主体部(11)的在竖直方向上的最下方部分，所述出口(11o)形成于所述主体部(11)的在竖直方向上的最上方部分。

5.根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，所述铁芯(2)还形成有多个通路(2h2)，所述多个通路(2h2)与所述多个安装孔(2h1)间隔开布置，所述多个通路(2h2)在所述周向(C)上间隔开地分布，位于轴向一侧的所述空间与位于轴向另一侧的所述空间还经由所述多个通路(2h2)连通。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电机，其特征在于，所述密封环(4a、4b)的外周部形成有密封槽(42c)，所述密封槽(42c)朝向所述主体部(11)开放，

所述电机还包括密封圈(5a、5b)，所述密封圈(5a、5b)由弹性材料制成且收纳于所述密封槽(42c)内，用于使所述密封环(4a、4b)与所述主体部(11)之间实现密封。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电机，其特征在于，所述密封环(4a、4b)包括彼此固定的轴向部分(41)和径向部分(42)，所述轴向部分(41)沿着所述轴向(A)延伸，所述轴向部分(41)的一端缘抵靠所述铁芯(2)，所述径向部分(42)从所述轴向部分(41)的另一端缘朝向径向外侧延伸，所述径向部分(42)抵靠所述盖(12a、12b)。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述径向部分(42)包括多个抵靠部，所述多个抵靠部在所述电机的径向(R)上间隔开，所述多个抵靠部朝向所述盖(12a、12b)凸出，以抵靠所述盖(12a、12b)。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述径向部分(42)包括第一厚壁部(421)、薄壁部(422)和第二厚壁部(423)，所述第一厚壁部(421)的厚度大于所述薄壁部(422)的厚度，所述第二厚壁部(423)的厚度大于所述薄壁部(422)的厚度，所述第一厚壁部(421)和所述第二厚壁部(423)位于所述薄壁部(422)的两端，所述第一厚壁部(421)和所述第二厚壁部(423)用作所述抵靠部。

10.一种车辆用动力系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电机。