CN118214243A - 具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源车电机技术领域，具体为具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，电机包括机壳、主轴、端盖、转子、定子、接电盒、水冷模块；机壳两端固定端盖形成内部封闭空间，主轴穿过端盖并与端盖通过轴承转动连接，主轴上安装转子，机壳内壁安装定子，机壳外壁上还设置接电盒和水冷模块，接电盒与定子电连接；机壳内设置温度传感器，水冷模块的水路上设置半导体制冷片，半导体制冷片与温度传感器信号连接。转子、定子为盘式结构，转子与定子间隔设置并叠加装配。通过盘式结构装配定转子，增加定转子盘的数量来获得更大功率的电机，零件大多通用，只有主轴和机壳长度需要调整。

Description

具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机

技术领域

本发明涉及新能源车电机技术领域，具体为具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机。

背景技术

随着汽车行业发展，新能源车的占比在逐年增加，新能源车与传统汽车最大的区别在于驱动核心的不同，新能源车使用电能，通过电机输出动力，驱动车辆前进，新能源车的行驶性能绝大部分取决于电机性能。

新能源车电机不同于其他行业的电机，新能源车电机在使用过程中大范围的工况变化，虽然转速大多通过齿轮箱进行调节，但最终负载都是需要电机带动。新能源车直接采用传统电机时，可能出现做功效率低下等情况，因为负载不断变化，还有就是传统的电机水冷结构在新能源车内应用时，可能会有制冷功率过大造成浪费的情况，电机内转子也需要散热，但因为是转动部件，现有散热结构无法兼顾到转子、主轴的温度控制，影响电机使用寿命以及可靠性、稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，电机包括机壳、主轴、端盖、转子、定子、接电盒、水冷模块；机壳两端固定端盖形成内部封闭空间，主轴穿过端盖并与端盖通过轴承转动连接，主轴上安装转子，机壳内壁安装定子，机壳外壁上还设置接电盒和水冷模块，接电盒与定子电连接；机壳内设置温度传感器，水冷模块的水路上设置半导体制冷片，半导体制冷片与温度传感器信号连接。

机壳内定子驱动转子及主轴转动，电机运行过程定子与的机壳有直接接触，所以热量会传导至机壳上被水冷模块带走，根据电机运行工况，内部温度升高时，需要增加散热量，半导体制冷片增加运行功率，让水冷模块内循环的水体温度降低以带走更多热量，在电机低功耗状态下，水冷模块内水体可以通过自然散热的方式，不需要半导体制冷片的额外运行，达到散热自调节的目的，充分利用新能源车内的电量，防止浪费。

转子、定子为盘式结构，转子与定子间隔设置并叠加装配。

盘式结构的定转子具有紧凑的轴向尺寸，由于盘与盘相互独立，可以在电机生产时按需选配不同数量的定子转装配到主轴以及机壳上，其中只有主轴长度和机壳长度尺寸需要制造不同规格，其余部件均采用统一规格，有利于标准化生产。

转子包括磁体盘、轴套，定子包括励磁盘、隔套，

磁体盘、轴套依次间隔串联套设在主轴上，磁体盘包括永磁体和轮毂，轮毂圆周方向嵌入若干永磁体，永磁体的磁极沿主轴轴向，相邻永磁体磁极调换，轮毂传动安装在主轴上，轮毂还与轴套轴向固定，轮毂与轴套之间还通过轴向安装的销进行圆周定位，轴套传动安装在主轴上；

励磁盘与隔套依次间隔设置在机壳内壁上，励磁盘与接电盒电连接，励磁盘与接电盒电连接用线缆从隔套中穿过，励磁盘内圆周均布若干电磁铁，电磁体磁极沿主轴轴向。

轮毂上圆周固定偶数个永磁体，磁极依次交替对调，在励磁盘内电磁线圈通电时产生一个个圆周方向的磁极，以吸引力与排斥力同步驱动永磁体进行旋转，完成基础的驱动功能，每有一对励磁盘端面与磁体盘端面面对面，就构成定子驱动转子的一处施力平面，装配时叠加更多的定转子可以获得更大的驱动功率，只要接电盒的电气容量足够即可。

相邻磁体盘的安装角度错开磁体盘上永磁体相邻角度的一半；通入相邻励磁盘内的电流波形的相位相差半个周期。

轴套上设置两组固定孔和定位孔，一组固定孔和定位孔中相隔一百八十度，两组固定孔和定位孔相邻角度记为β，磁体盘上永磁体相邻角度记为α，两者关系为β为α/2的奇数倍，这样就能确保磁体盘安装时相互有一个角度错开，励磁盘的驱动力施加也有半个电流波形周期的错开，从而在实际运行时，相邻驱动面上的电驱力是交替施加的，单一力矩是正弦波形，多个磁体盘受力波形存在相位差，总波形趋向恒定，实现稳定力矩输出。

主轴内部中空，主轴内有空气过流。

主轴上所安装的转子在运行过程也会有热量产生，如果不加处理，会在高负载工况下影响永磁体寿命，主轴、转子为转动部件，不好直接让类似水冷模块的结构接触进行降温，所以，本申请通过在主轴内加工内孔，引入一路外部空气过流，降低主轴温度，相应带走转子上所产生的热量，需要注意的是，引入的过流空气不能进入到转子、定子所在的机壳内部空间，防止灰尘进入磁隙影响电磁驱动作用。

主轴内部设置轴向的内孔，主轴上还设置连通内孔与外界的吸气孔、出气孔，吸气孔和出气孔分别位于内孔的两端，吸气孔远离主轴的传动端，

电机还包括吸气轮，吸气轮安装在主轴的非传动端，吸气轮包括轮体，轮体固定安装在主轴上，轮体内设置前弯气孔，前弯气孔一端与吸气孔对齐，前弯气孔另一端折弯导向轮体的外缘，前弯气孔的折弯朝向轮体转动的前方。

轮体上前弯气孔在随主轴转动时，会有周围空气钻入前弯气孔中并顺着吸气孔进入到内孔中，最终在出气孔处出流，形成气路循环，带走主轴上热量，吸气孔和出气孔位于机壳外部，不会有灰尘进入到机壳内。

出气孔沿主轴的切向，且出气孔从内孔往外界的方向朝向主轴转动方向的后方。

主轴转动，切向出气孔外端形成负压区，而轮体转动时前弯气孔的外端形成正压区，增加主轴内气流过流的压差动力，让更多的空气从主轴过流带走主轴、转子上的热量。

电机还包括半导体制冷环，半导体制冷环设置在紧邻轮体外缘的位置处，半导体制冷环降温周围空气。

半导体制冷环可以安装在尾部端盖上，也可以是安装到新能源车内部的车架上，只需要是处于轮体附近，对前弯气孔吸入的空气进行冷却即可，在电机大负载主轴、转子温度上升较多时，半导体制冷环增加降温功率，配合调大功率运行的水冷模块一同对电机内部整体进行热量控制，保持良好运行状态。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过盘式结构装配定转子，增加定转子盘的数量来获得更大功率的电机，零件大多通用，只有主轴和机壳长度需要调整；主轴内通过两端的气孔进行空气的吸入与排出，降低转子上的热量，防止热量积聚影响寿命，吸气轮上的气孔前弯形成吸入压力，在高转速时同步提升空气在主轴内的过流流量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整机外形示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明转子、定子的叠加装配示意图；

图4是本发明转子受定子的驱动受力分析图；

图5是本发明转子的外形示意图；

图6是本发明转子内嵌永磁体的局部剖切示意图；

图7是本发明轴套的结构正视图；

图8是本发明主轴、吸气轮的结构示意图；

图9是本发明吸气轮的轴向示意图；

图10是本发明主轴上出气孔处横截面示意图；

图中：1、机壳；2、主轴；21、内孔；22、吸气孔；23、出气孔；3、端盖；4、转子；41、磁体盘；411、永磁体；412、轮毂；42、轴套；421、固定孔；422、定位孔； 5、定子；51、励磁盘；52、隔套；6、接电盒；7、水冷模块；8、吸气轮；81、轮体；82、前弯气孔。

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做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。

具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，电机包括机壳1、主轴2、端盖3、转子4、定子5、接电盒6、水冷模块7；机壳1两端固定端盖3形成内部封闭空间，主轴2穿过端盖3并与端盖3通过轴承转动连接，主轴2上安装转子4，机壳1内壁安装定子5，机壳1外壁上还设置接电盒6和水冷模块7，接电盒6与定子5电连接；机壳1内设置温度传感器，水冷模块7的水路上设置半导体制冷片，半导体制冷片与温度传感器信号连接。

如图1、2所示，机壳1内定子5驱动转子4及主轴2转动，电机运行过程定子5与的机壳1有直接接触，所以热量会传导至机壳1上被水冷模块7带走，根据电机运行工况，内部温度升高时，需要增加散热量，半导体制冷片增加运行功率，让水冷模块7内循环的水体温度降低以带走更多热量，在电机低功耗状态下，水冷模块7内水体可以通过自然散热的方式，不需要半导体制冷片的额外运行，达到散热自调节的目的，充分利用新能源车内的电量，防止浪费。

转子4、定子5为盘式结构，转子4与定子5间隔设置并叠加装配。

如图2~4所示，盘式结构的定转子具有紧凑的轴向尺寸，由于盘与盘相互独立，可以在电机生产时按需选配不同数量的定子转装配到主轴2以及机壳1上，其中只有主轴2长度和机壳1长度尺寸需要制造不同规格，其余部件均采用统一规格，有利于标准化生产。也可以主轴2、机壳1留出较大长度余量，减少规格设置数量。图3、4中，转子4与定子5上每处独立磁体的磁极N、S连线与主轴2轴线平行。

转子4包括磁体盘41、轴套42，定子5包括励磁盘51、隔套52，

磁体盘41、轴套42依次间隔串联套设在主轴2上，磁体盘41包括永磁体411和轮毂412，轮毂412圆周方向嵌入若干永磁体411，永磁体411的磁极沿主轴2轴向，相邻永磁体411磁极调换，轮毂412传动安装在主轴2上，轮毂412还与轴套42轴向固定，轮毂412与轴套42之间还通过轴向安装的销进行圆周定位，轴套42传动安装在主轴2上；

励磁盘51与隔套52依次间隔设置在机壳1内壁上，励磁盘51与接电盒6电连接，励磁盘51与接电盒6电连接用线缆从隔套52中穿过，励磁盘51内圆周均布若干电磁铁，电磁体磁极沿主轴2轴向。

如图3~6所示，轮毂412上圆周固定偶数个永磁体411，磁极依次交替对调，在励磁盘51内电磁线圈通电时产生一个个圆周方向的磁极，以吸引力与排斥力同步驱动永磁体411进行旋转，完成基础的驱动功能，每有一对励磁盘51端面与磁体盘41端面面对面，就构成定子5驱动转子4的一处施力平面，装配时叠加更多的定转子可以获得更大的驱动功率，只要接电盒6的电气容量足够即可。

相邻磁体盘41的安装角度错开磁体盘41上永磁体411相邻角度的一半；通入相邻励磁盘51内的电流波形的相位相差半个周期。

如图4~7所示，轴套42上设置两组固定孔421和定位孔422，一组固定孔421和定位孔422中相隔一百八十度，两组固定孔421和定位孔422相邻角度记为β，磁体盘41上永磁体411相邻角度记为α，两者关系为β为α/2的奇数倍，这样就能确保磁体盘41安装时相互有一个角度错开，励磁盘51的驱动力施加也有半个电流波形周期的错开，从而在实际运行时，相邻驱动面上的电驱力是交替施加的，单一力矩是正弦波形，多个磁体盘41受力波形存在相位差，总波形趋向恒定，实现稳定力矩输出。

主轴2内部中空，主轴2内有空气过流。

如图2、5、8所示，主轴2上所安装的转子4在运行过程也会有热量产生，如果不加处理，会在高负载工况下影响永磁体411寿命，主轴2、转子4为转动部件，不好直接让类似水冷模块7的结构接触进行降温，所以，本申请通过在主轴2内加工内孔21，引入一路外部空气过流，降低主轴2温度，相应带走转子4上所产生的热量，需要注意的是，引入的过流空气不能进入到转子4、定子5所在的机壳1内部空间，防止灰尘进入磁隙影响电磁驱动作用。

主轴2内部设置轴向的内孔21，主轴2上还设置连通内孔21与外界的吸气孔22、出气孔23，吸气孔22和出气孔23分别位于内孔21的两端，吸气孔22远离主轴2的传动端，

电机还包括吸气轮8，吸气轮8安装在主轴2的非传动端，吸气轮8包括轮体81，轮体81固定安装在主轴2上，轮体81内设置前弯气孔82，前弯气孔82一端与吸气孔22对齐，前弯气孔82另一端折弯导向轮体81的外缘，前弯气孔82的折弯朝向轮体81转动的前方。

如图8、9所示，轮体81上前弯气孔82在随主轴2转动时，会有周围空气钻入前弯气孔82中并顺着吸气孔22进入到内孔21中，最终在出气孔23处出流，形成气路循环，带走主轴2上热量，吸气孔22和出气孔23位于机壳1外部，不会有灰尘进入到机壳1内。

出气孔23沿主轴2的切向，且出气孔23从内孔21往外界的方向朝向主轴2转动方向的后方。

如图9、10所示，主轴2转动，切向出气孔23外端形成负压区，而轮体81转动时前弯气孔82的外端形成正压区，增加主轴2内气流过流的压差动力，让更多的空气从主轴2过流带走主轴2、转子4上的热量。

电机还包括半导体制冷环，半导体制冷环设置在紧邻轮体81外缘的位置处，半导体制冷环降温周围空气。

半导体制冷环可以安装在尾部端盖3上，也可以是安装到新能源车内部的车架上，只需要是处于轮体81附近，对前弯气孔82吸入的空气进行冷却即可，在电机大负载主轴2、转子4温度上升较多时，半导体制冷环增加降温功率，配合调大功率运行的水冷模块7一同对电机内部整体进行热量控制，保持良好运行状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述电机包括机壳（1）、主轴（2）、端盖（3）、转子（4）、定子（5）、接电盒（6）、水冷模块（7）；所述机壳（1）两端固定端盖（3）形成内部封闭空间，所述主轴（2）穿过端盖（3）并与端盖（3）通过轴承转动连接，所述主轴（2）上安装转子（4），所述机壳（1）内壁安装定子（5），机壳（1）外壁上还设置接电盒（6）和水冷模块（7），所述接电盒（6）与定子（5）电连接；机壳（1）内设置温度传感器，所述水冷模块（7）的水路上设置半导体制冷片，所述半导体制冷片与温度传感器信号连接。

2.根据权利要求1所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述转子（4）、定子（5）为盘式结构，转子（4）与定子（5）间隔设置并叠加装配。

3.根据权利要求2所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述转子（4）包括磁体盘（41）、轴套（42），所述定子（5）包括励磁盘（51）、隔套（52），

所述磁体盘（41）、轴套（42）依次间隔串联套设在主轴（2）上，磁体盘（41）包括永磁体（411）和轮毂（412），所述轮毂（412）圆周方向嵌入若干永磁体（411），永磁体（411）的磁极沿主轴（2）轴向，相邻所述永磁体（411）磁极调换，所述轮毂（412）传动安装在主轴（2）上，轮毂（412）还与轴套（42）轴向固定，轮毂（412）与轴套（42）之间还通过轴向安装的销进行圆周定位，所述轴套（42）传动安装在主轴（2）上；

所述励磁盘（51）与隔套（52）依次间隔设置在机壳（1）内壁上，所述励磁盘（51）与接电盒（6）电连接，励磁盘（51）与接电盒（6）电连接用线缆从隔套（52）中穿过，所述励磁盘（51）内圆周均布若干电磁铁，电磁体磁极沿主轴（2）轴向。

4.根据权利要求3所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：相邻所述磁体盘（41）的安装角度错开磁体盘（41）上永磁体（411）相邻角度的一半；通入相邻所述励磁盘（51）内的电流波形的相位相差半个周期。

5.根据权利要求1所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述主轴（2）内部中空，主轴（2）内有空气过流。

6.根据权利要求5所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述主轴（2）内部设置轴向的内孔（21），主轴（2）上还设置连通内孔（21）与外界的吸气孔（22）、出气孔（23），所述吸气孔（22）和出气孔（23）分别位于内孔（21）的两端，所述吸气孔（22）远离主轴（2）的传动端，

所述电机还包括吸气轮（8），所述吸气轮（8）安装在主轴（2）的非传动端，吸气轮（8）包括轮体（81），所述轮体（81）固定安装在主轴（2）上，轮体（81）内设置前弯气孔（82），所述前弯气孔（82）一端与吸气孔（22）对齐，前弯气孔（82）另一端折弯导向轮体（81）的外缘，前弯气孔（82）的折弯朝向轮体（81）转动的前方。

7.根据权利要求6所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述出气孔（23）沿主轴（2）的切向，且出气孔（23）从内孔（21）往外界的方向朝向主轴（2）转动方向的后方。

8.根据权利要求6所述的具有散热功率自调节功能的新能源汽车用电机，其特征在于：所述电机还包括半导体制冷环，半导体制冷环设置在紧邻轮体（81）外缘的位置处，半导体制冷环降温周围空气。