永磁同步电机的冷却结构

技术领域

本发明涉及新能源纯电动汽车驱动电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的冷却结构。

背景技术

驱动电机作为新能源汽车的核心，其性能特性很大程度上决定了新能源汽车的性能。在现有技术中，新能源汽车的驱动电机主要是采用油冷永磁同步电机，其功率扭矩大，功率密度高，体积小，可以满足新能源汽车更高的加速性能以及更优的驾乘空间。但过高的功率密度，过小的体积会导致电机单位体积产生的热量大，电机存在过温过热的风险，严重时甚至会烧毁电机，影响新能源汽车的安全性。

为了解决以上问题，现有技术主要是在定子外圆开槽，同时机壳两端设计密封储油环，储油环上开设喷油孔，冷却油从机壳流向定子外圆开槽，冷却定子铁芯，再流向两端密封储油环，经过喷油孔冷却绕组。通过冷却油与定子各组件之间的对流换热来降低定子各组件的温度。

但现有技术对定子齿部发热严重的地方冷却效果有限，如果增加外圆开槽的尺寸，会导致电机输出转矩减小，影响电机性能；并且端部的密封储油环结构复杂，增加永磁同步电机的冷却结构的成本，本发明的冷却油进入电机后直接流向两端的储油密封腔，通过与储油密封腔连通的左右端面铁芯段上的进油孔形成两路油路进入定子内部，冷却定子齿部发热严重的地方，同时通过储油密封腔上的喷油斜孔直接喷淋定子绕组，冷却定子绕组，冷却效果好，将现有技术中结构复杂的密封储油环改为结构简单的储油密封腔，减少制造成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种永磁同步电机的冷却结构，它结构简单，冷却效果好，并且生产工艺简单，制造成本较低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种永磁同步电机的冷却结构，包括电机壳体、定子铁芯、转子组件，所述定子铁芯包括位于铁芯中部的中间铁芯段，位于中间铁芯段两侧的左、右铁芯段，以及位于铁芯左、右端面的端面铁芯段，各铁芯段的内圆周均匀设有若干绕线齿，且各铁芯段绕线齿的位置对应，所述端面铁芯段齿部间隔设置喷油孔，轭部间隔设置进油孔，所述喷油孔与进油孔交错排列，所述左、右铁芯段齿部交错设置上游大孔和下游小孔，所述上游大孔从齿部延伸至轭部与端面铁芯段轭部的进油孔相通，所述下游小孔与端面铁芯段齿部的喷油孔相通，所述中间铁芯段齿部均设有多个梯形油通孔，所述左铁芯段的上游大孔通过梯形油通孔与右铁芯段的下游小孔相通，所述右铁芯段的上游大孔通过梯形油通孔与左铁芯段的下游小孔相通，所述电机壳体上设有进油端口，所述进油端口通过油路分别与电机两侧的储油密封腔相通，所述储油密封腔与端面铁芯段的进油孔相通，所述转子组件包括转子铁芯和转子轴，所述转子铁芯上设有通油孔，所述转子轴为中空结构，且转子轴圆周方向上设有多个油孔。

优选地，所述端面铁芯段上的进油孔的孔径大于喷油孔的孔径。

优选地，所述中间铁芯段齿部的梯形油通孔有三个，三个梯形油通孔成三角排列，所述梯形油通孔的两斜边距齿部边缘的距离之和大于等于齿部的最小宽度。

优选地，所述储油密封腔上开设有喷油斜孔。

优选地，所述定子冷却油路为，冷却油从机壳体上的进油端口进入电机内后左右分流，一路流向左侧储油密封腔，通过左端面铁芯段上的进油孔，流经左铁芯段的上游大孔、中间铁芯段的梯形油通孔、右铁芯段的下游小孔，最后从右端面铁芯段上的喷油孔喷出；另一路流向右侧储油密封腔，通过右端面铁芯段上的进油孔，流经右铁芯段的上游大孔、中间铁芯段的梯形油通孔、左铁芯段的下游小孔，最后从左端面铁芯段上的喷油孔喷出。

优选地，所述通油孔设置在靠近永磁体临近的转子铁芯上。

进一步地，一种驱动电机，该驱动电机采用权利要求1所述永磁同步电机的冷却结构。

进一步地，一种汽车，该汽车的驱动电机采用由权利要求1所述永磁同步电机的冷却结构的永磁同步电机。

本发明的有益效果：

本发明的永磁同步电机的冷却结构，定子组件的冷却油路开设在定子铁芯齿部，冷却油流经此处，从而对电机定子组件中发热严重集中的部分进行散热，相较于现有驱动电机中对定子铁芯外周部散热的方案冷却效果更明显，并且在中间铁芯段的齿部开设有3个梯形油通孔，冷却油接触铁芯的面积更大，冷却效果更加明显，同时梯形油通孔的两斜边距齿部边缘的距离之和大于等于齿部的最小宽度，对电机电磁性能的影响小；转子组件冷却回路中，在靠近永磁体临近的转子铁芯上开设有通油孔，能够从而对电机转子组件中发热严重集中的部分进行散热，降低转子温度。参见图10，在某一车型典型恶劣工况下，本发明仿真的最高温度相比现有技术下降18%，相比于现有技术方案，电机系统的冷却效果更加，温度更低，大大增加了电机在发热严重工况下运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明的电机结构示意图；

图2是本发明定子铁芯爆炸示意图；

图3是本发明端面铁芯段结构示意图；

图4是图3的A处放大图；

图5是本发明铁芯段结构示意图；

图6是图5的B处放大图；

图7是本发明中间铁芯段结构示意图；

图8是图7的C处放大图；

图9是本发明的转子铁芯示意图。

图10是本发明电机与现有技术电机的仿真温度对比示意图。

具体实施方式

参见图1至图9，一种永磁同步电机的冷却结构，包括电机壳体、定子铁芯、转子组件，所述定子铁芯包括位于铁芯中部的中间铁芯段3，位于中间铁芯段3两侧的左、右铁芯段2，以及位于铁芯左、右端面的端面铁芯段1，各铁芯段的内圆周均匀设有若干绕线齿，且各铁芯段绕线齿的位置对应，所述端面铁芯段1齿部间隔设置喷油孔12，轭部间隔设置进油孔11，所述喷油孔12与进油孔11交错排列，所述端面铁芯段1上的进油孔11的孔径大于喷油孔12的孔径，如此设置，可保证进油口孔与喷油孔之间有足够的距离放置密封结构，而且喷油孔在定子铁心齿部，可以对定子绕组端部内侧进行冷却，保证定子绕组冷却更加均匀。所述左、右铁芯段2齿部交错设置上游大孔21和下游小孔22，所述上游大孔21从齿部延伸至轭部与端面铁芯段1轭部的进油孔11相通，所述下游小孔22与端面铁芯段1齿部的喷油孔12相通，所述中间铁芯段3齿部均设有多个梯形油通孔31，所述中间铁芯段3齿部的梯形油通孔31有三个，三个梯形油通孔31成三角排列，使冷却油与定子铁芯的接触面积更大，冷却定子铁芯的效果更佳。所述梯形油通孔31的两斜边距齿部边缘的距离之和大于等于齿部的最小宽度，这样对电机的磁通路径影响最小，从而降低对电磁性能的影响。所述左铁芯段的上游大孔21通过梯形油通孔31与右铁芯段的下游小孔22相通，所述右铁芯段的上游大孔21通过梯形油通孔31与左铁芯段的下游小孔22相通，使定子铁芯中油路分成两路，对电机定子发热严重的齿轭部分进行散热，以及对定子绕组端部内侧进行冷却，相较于现有驱动电机中对定子铁芯外周部散热的方案冷却效果更明显。所述电机壳体上设有进油端口7，所述进油端口7通过油路分别与电机两侧的储油密封腔5相通，所述储油密封腔5与端面铁芯段的进油孔11相通，构成定子冷却油路，所述定子冷却油路为，冷却油从机壳体上的进油端口7进入电机内后左右分流，一路流向左侧储油密封腔5，通过左端面铁芯段上的进油孔11，流经左铁芯段的上游大孔21、中间铁芯段3的梯形油通孔31、右铁芯段的下游小孔22，最后从右端面铁芯段上的喷油孔12喷出；另一路流向右侧储油密封腔5，通过右端面铁芯段上的进油孔11，流经右铁芯段的上游大孔21、中间铁芯段3的梯形油通孔31、左铁芯段的下游小孔（22），最后从左端面铁芯段上的喷油孔12喷出。所述储油密封腔5上开设有喷油斜孔，可使电机端部绕组冷却更加充分和均匀。所述转子组件包括转子铁芯和转子轴4，所述转子铁芯上设有通油孔6，所述通油孔设置在靠近永磁体临近的转子铁芯上，能够对电机转子组件中发热严重的部分进行散热，降低转子温度。所述转子轴4为中空结构，且转子轴4圆周方向上设有多个油孔41，构成转子冷却油路，使一部分冷却油通过油孔41对定子绕组进行冷却，另一部分冷却油通过油孔41，流经转子端板，进入转子内部，对转子进行冷却。

本发明实施例的永磁同步电机的冷却结构的冷却油线路如下：一方面，冷却油从电机壳体上的进油端口7进入电机内部，冷却油进入电机内部后向电机两端分流，然后进入电机两端的储油密封腔5，此时，左端的储油密封腔5的一部分冷却油通过储油密封腔5上的喷油斜孔喷淋电机绕组端部，给绕组端部降温，另一部分冷却油通过左端面铁芯段上的进油孔11流入定子铁芯，然后流经左侧铁芯段的上游大孔21、中间铁芯段3的梯形油通孔31、右侧铁芯段的下游小孔22，冷却定子铁芯发热严重的齿部，最后从右端面铁芯段的喷油孔12喷出，冷却定子绕组，而且由于是从大孔流入，小孔流出，提升冷却油驻留的时间，使冷却的效果更好；同理，右端的储油密封腔5的一部分冷却油通过储油密封腔5上的喷油斜孔喷淋电机绕组端部，给绕组端部降温，另一部分冷却油通过右端面铁芯段上的进油孔11流入定子铁芯，然后流经右侧铁芯段的上游大孔21、中间铁芯段3的梯形油通孔31、左侧铁芯段的下游小孔22，冷却定子铁芯发热严重的齿部，最后从左端面铁芯段的喷油孔12喷出，冷却定子绕组。另一方面，由于转子轴4为中空结构，因此冷却油直接进入转子轴4内部，然后，冷却油通过转子轴内部圆周方向上的油孔41流入定子绕组和转子的端板，并对定子绕组和转子端板冷却，同时，流入转子端板的冷却油会继续流入转子铁芯，并通过转子铁芯上的通油孔6对转子进行冷却。

进一步地，一种驱动电机，该驱动电机采用所述永磁同步电机的冷却结构。

更进一步地，一种汽车，该汽车的驱动电机采用由所述永磁同步电机的冷却结构的永磁同步电机。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。