内转子电机的冷却结构制造技术

本申请公开了一种内转子电机的冷却结构，所述内转子电机包含转子轴、转子部、定子部、前端盖和封盖；所述冷却结构包含前端盖和封盖之间的第三空腔，该第三空腔作为冷却介质通道的一部分；转子轴内具有导热腔，其开口设在转子轴位于前端盖的一侧，其内部具有导热介质；导热棒的第一端位于导热腔内且与导热介质接触，第二端位于第三空腔内与冷却介质接触，该第二端与前端盖之间采用静密封方式密封；所述转子轴与导热棒之间采用动密封方式密封；转子部及转子轴的热量通过导热腔内的导热棒第一端传递到导热棒第二端，并经由第三空腔中的冷却介质散热。本申请在获得良好的定子、转子散热效果的同时满足了绝缘、密封、体积的严格要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

内转子电机的冷却结构
本申请涉及一种内转子电机。
技术介绍
根据定子与转子之间的相对位置不同，电机可分为内转子和外转子两类。内转子电机的转子被定子包围，即转子在内。外转子电机的转子包围住定子，即转子在外。目前在新能源汽车中通常采用内转子的永磁同步电机作为驱动电机，由于空间的限制和对高性能的追求，使得这种内转子永磁同步电机的定子和转子的发热成为一个必须关注的问题。现有的内转子电机的定子冷却结构是将一个冷却套以过盈配合或过渡配合的形式固定在定子铁芯外围。该冷却套通常为金属材料，其中设计有冷却介质的流道。定子铁芯和绕组发出的热量就通过冷却介质的流动而带走。传统情况下，由于空间和密封技术的限制，对于转子并没有采用额外的散热设计。 转子铁芯和永磁体(磁钢)发出的热量通过转子轴传递到两端的转子轴承，再由转子轴承经前、后端盖传递到冷却套。由于该条散热路经较长，热阻较大，转子在高转速和大扭矩输出时热量不能很好地散出，造成转子温升过高、磁钢退磁和很难输出大扭矩，影响电机性能。 如果要提高电机性能，就需要选用成本较高、耐高温的磁钢材料，造成整体电机成本较高， 产品缺乏市场竞争力。为此，出于降低电机成本，提高电机性能的考虑，必须降低转子的温度。当前也出现了一些内转子电机的转子冷却结构。其总体思路是给转子轴内部直接通冷却剂，这种设计的确可以很好地降低转子的温度，但对绝缘性、密封性上又带来了新的风险。仍以新能源汽车上的内转子永磁同步电机为例，考虑到汽车的安全性要求，电机的高压电部分不允许有导电液体的进入。但要使冷却剂在转子轴里流动，一方面需要采用动密封技术形成封闭的流道，另一方面需要对冷却介质提供较大的压力来克服流阻。在新能源汽车的E-Drive冷却系统中，该压力达到2. 5Bar，这么高的压力对动密封提出了非常大的挑战。即使对冷却介质所提供的压力没有这么大，能够使其克服流阻的压力也会对冷却介质的动密封效果带来风险。一旦这些导电的冷却介质泄露进入高压电部分，就会对汽车安全带来难以估量的影响。如果对内转子永磁同步电机的转子冷却结构中采用不导电的导热油脂材料，那么就要在新能源汽车的E-Drive冷却系统(该系统中仅包含定子冷却结构)之外新建转子冷却结构的流道设计。由于新能源汽车中用于安装驱动电机的空间有限，为定子、转子各建立一套包含流道的冷却系统是非常困难的。因而，如何能在安装空间有限的前提下，为内转子电机的定子和转子设计出一套冷却结构，并且能确保冷却结构与电机之间的绝缘性、密封性，就成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种内转子电机的冷却结构，可以满足严格的空间限制和密封要求，并能实现对定子和转子的良好散热效果。为解决上述技术问题，本申请一种内转子电机的冷却结构，所述内转子电机包含转子轴、转子部、定子部、前端盖和封盖；所述冷却结构包含前端盖和封盖之间的第三空腔， 该第三空腔为冷却介质通道的一部分；转子轴内具有导热腔，其开口设在转子轴位于前端盖的一侧，其内部具有导热介质；导热棒的第一端位于导热腔内且与导热介质接触，第二端位于第三空腔内与冷却介质接触，该第二端与前端盖之间采用静密封方式密封；所述转子轴与导热棒之间采用动密封方式密封；转子部及转子轴的热量通过导热腔内的导热棒第一端传递到导热棒第二端，并经由第三空腔中的冷却介质散热。进一步地，所述冷却结构还包含有包围在定子部外侧且与定子部相接触的冷却套，其内部具有第一空腔；所述前端盖内还具有第二空腔，该第二空腔连接第一空腔和第三空腔，并构成了完整的冷却介质通道，定子、转子共用该冷却介质通道散热。进一步地，所述导热棒第一端的表面具有凸起或导流槽，通过增大表面积来增强与导热介质之间的换热能力。进一步地，所述导热棒的第二端包含底盘与底盘上的凸起结构，所述凸起结构与第三空腔内的冷却介质接触。本申请另一种内转子电机的冷却结构，所述内转子电机包含转子轴、转子部、定子部、前端盖和封盖；所述冷却结构包含前端盖和封盖之间的第三空腔，该第三空腔为冷却介质通道的一部分；转子轴内设有导热腔，其开口设在转子轴位于前端盖的一侧，其内部具有导热介质；导热棒的一端位于导热腔内且与转子轴内的导热介质接触，另一端与前端盖采用静密封方式密封；所述转子轴与导热棒之间采用动密封方式密封；所述导热棒内具有一个空腔，其开口与第三空腔相通；所述导热棒内的空腔也作为冷却介质通道的一部分；转子部及转子轴的热量通过导热腔内的导热介质传递给导热棒，并经由导热棒内的空腔内的冷却介质散热。进一步地，所述导热棒内的空腔内还设置一个导流隔板，将所述导热棒内的空腔划分为使冷却介质流经路径最长的第四空腔和第五空腔。进一步地，所述冷却结构还包含有包围在定子部外侧且与定子部相接触的冷却套，其内部具有第一空腔；所述前端盖内还具有第二空腔，该第二空腔连接第一空腔和第三空腔；第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔构成了完整的冷却介质通道，定子、转子共用该冷却介质通道散热。进一步地，所述导热棒位于导热腔内的一端的表面具有凸起或导流槽，通过增大表面积来增强与导热介质之间的换热能力。请参阅图I、图3，在上述两个方案中所述转子部是指包围转子轴5的转子铁芯7、以及转子铁芯7上的永磁体3。所述定子部是指不接触地包围转子铁芯7的定子铁芯2。所述转子轴5的两端都具有端盖，其中一端不输出转矩，这一端的端盖称为前端盖9 ;另一端输出转矩，这一端的端盖称为后端盖8。前端盖9的外侧具有封盖13。所述动密封方式为填料密封、接触密封、非接触式密封、密封环、甩油盘、密封螺纹中的任意一种或多种。所述静密封方式为法兰盘连接垫片密封、O形环密封、胶圈密封、填料密封中的任意一种或多种。优选地，导热腔6内的导热介质不导电。优选地，所述导热介质为不导电的导热油。优选地，所述封盖与前端盖或者是两个分离结构，或者是一个一体化的结构。与现有的内转子电机的冷却结构相比，本申请所作的改进集中在转子轴内部，因而整个内转子电机所占用的空间并未增加，适用于狭小的安装空间。本申请在转子轴内部开设导热腔，其中以动密封技术密封着不导电的导热介质。导热棒的一端浸泡于该导热介质中，作为转子热量散发的途径。导热棒的另一端位于冷却介质流道中，或导热棒内开设空腔作为冷却介质流道的一部分，这两套方案都采用静密封技术对导热棒和前端盖进行密封。这样，导电的冷却介质利用可靠的静密封技术密封在流道内，不导电的导热介质利用动密封技术密封在没有压差的转子轴内。即使有导热介质在长期工作中有稍微的渗出，也不会对电机的电气性能造成影响。因而本申请在获得良好的定子、转子散热效果的同时满足了绝缘、密封的严格要求。采用本申请之后，内转子电机的转子轴、转子铁芯和永磁体的温升得到抑制，有利于降低磁钢退磁、提升电机性能。这样便可以采用成本较低的永磁体，从而降低电机的整体成本。附图说明图I是本申请内转子电机的冷却结构的实施例一的示意图。图2a是图I中流道20的整体示意图。图2b是图I中导热棒11的整体示意图。图2c是图2b中导热棒第一部分Ila的示意图。图2d是图I中的A-A向剖面示意图。图3是本申请内转子电机的冷却结构的实施例二的示意图。图4是图3中流道20的整体示意图。图中附图标记说明1为冷却套；2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内转子电机的冷却结构，所述内转子电机包含转子轴、转子部、定子部、前端盖和封盖；其特征是，所述冷却结构包含前端盖和封盖之间的第三空腔，该第三空腔为冷却介质通道的一部分；转子轴内具有导热腔，其开口设在转子轴位于前端盖的一侧，其内部具有导热介质；导热棒的第一端位于导热腔内且与导热介质接触，第二端位于第三空腔内与冷却介质接触，该第二端与前端盖之间采用静密封方式密封；所述转子轴与导热棒之间采用动密封方式密封；转子部及转子轴的热量通过导热腔内的导热棒第一端传递到导热棒第二端，并经由第三空腔中的冷却介质散热。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：屈晨竹，陈思远，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：