一种多功能油冷电机冷却试验装置

技术领域

本发明属于混合动力总成技术领域，涉及一种用于新能源汽车油 冷电机试验装置，具体涉及一种直接油冷电机定、转子多功能冷却装 置。

背景技术

随着新能源汽车推广，特别是对乘用车、商用车油耗法规日益要求更加严格，要求整车系统小型化、集成化、电气化和智能化。如P2架构、PS架构为了提高整机集成度，采用油冷电机是减少尺寸，提高集成度的有效手段。但由于功率密度提高，电机定、转子发热量均变大，需要设计合理的定、转子冷却满足整机设计要求，在现有设计中，由于冷却散热量变大，导致扁线直接油冷电机绕组冷却不均匀，定转子冷却流量分配不合理等问题经常被忽略。

由于扁线电机设计应用刚刚起步，市场上应用的油冷电机缺乏有 效的、合理的定、转子冷却方案，通常在试验中满足冷却要求即可， 无法定量定型给出冷却要求，造成能源浪费。

合理的转子冷却，降低磁钢温度，减低轴温，降低转子边缘区域 温度，能够提高整机性能，提高整机可靠性要求，必要的定子冷却是 保证能力输出的必要条件，定子均匀冷却，降低各项性能差异，提高 控制精度，提升整机经济型。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能油冷电机冷却试验装置，以解决 定、转子流量分配不均匀、定子冷却不均匀的问题，提高动力系统性 能，提升经济性，提高可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多功能油冷电机冷却试验装置，包括定子铁芯、定子壳体、 定子绕组、转子总成、喷油嘴A、喷油嘴B、隔磁板，其中：

所述定子铁芯安装在定子壳体；

所述定子壳体表面布置多处孔位，孔内设有螺纹结构，喷油嘴A 和/或喷油嘴B与定子壳体表面孔位通过螺纹连接、密封圈密封；

所述喷油嘴A出油端采用直孔和具有一定角度斜孔两种喷油方 式，喷油嘴B采用斜孔方案；

所述定子壳体轴向方向布置一个孔位，孔内有螺纹结构，喷油嘴 B与定子壳体轴向方向通过螺纹连接、密封圈密封；

所述隔磁板安装在转子转轴上，隔磁板内平面与转子铁芯平面接 触，隔磁板外表面与锁紧螺母内表面接触，通过螺母固定在转子轴和 定子铁芯上；

所述转子轴为中空结构，周向均匀分布若干个导油孔，定子壳体 轴向孔位正对此中空结构，喷油嘴B喷油从转子轴的空腔中进入导油 孔，经导油孔进入转子内部；

所述隔磁板中间采用开口设计，将转子冷却后的油倒入到定子绕 组内部，对定子绕组进行冷却。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、可以通过调整喷油嘴A或喷油嘴B的插入深度改变喷油位置， 实现不同喷油效果验证。

2、通过喷油嘴A、喷油嘴B单独使用或组合布置，调整喷油嘴 位置能够实现在定子绕组120°～150°范围内冷却油覆盖。

3、可以对转子不同流量、定子不同流量进行组合试验验证。

4、电机定子、转子喷油嘴采用两套喷嘴系统，能够实现定子、 转子冷却温度条件相同条件下，流量总和一定，对定子、转子冷却流 量进行分配。

附图说明

图1为电机定、转子总成示意图；

图2为喷油嘴A；

图3为喷油嘴B；

图4为喷油嘴定位装置；

图5为定、转子冷却总成示意图；

图中：1、喷油嘴A，2、定子壳体，3、定子绕组，4、转子总成， 5、电机前壳体，6、密封圈，7、喷油嘴B，8、转轴油孔，21、进油 口A，22、定位装置A，23、锁紧螺纹A，24、喷油嘴壁A，25、密 封圈A，26、定位螺纹A，27、出油口A，31、进油口B，32、定位 装置B，33、锁紧螺纹B，34、喷油嘴壁B，35、密封圈B，36、定 位螺纹B，37、出油口B，38、倒角，41、喷油嘴定位，42、喷油嘴油孔，52、定子铁芯，53、隔磁板，54、转子轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限 于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发 明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种多功能油冷电机冷却试验装置，如图1-5所示， 所述装置包括定子铁芯52、定子壳体2、定子绕组3、转子总成4、 转子轴54、喷油嘴A1、喷油嘴B7、隔磁板53、电机前壳体5等， 其中：

所述定子铁芯52安装在定子壳体1上，定子壳体1与定子铁芯 52采用止口定位，止口非连续多处，定子铁芯52通过止口固定在定 子壳体1上。

所述定子壳体1在定子绕组3的插线端、绕线端漏出绕组位置正 上方设置带有螺纹孔的通孔结构，喷油嘴A1和/或喷油嘴B2螺纹连 接在定子壳体1的通孔结构上，其中：喷油嘴A1、喷油嘴B2采用外 螺纹，定子壳体1采用内螺纹，喷油嘴A1、喷油嘴B2轴向方向通过定子铁芯轴线。

所述喷油嘴A1的出油口A27、喷油嘴B7的出油口B37距离定 子绕组3的距离由喷油嘴螺纹旋入深度决定，喷油嘴A的出油口A27、 喷油嘴B的出油口B37与定子绕组3的距离可以根据电机温升冷却 效果进行调整。喷油嘴A1和/或喷油嘴B7距离定子绕组3的最近距 离为3mm，并在喷油嘴A1和/或喷油嘴B7距离定子绕组3最近≥3mm 以上距离进行任意调整。

所述定子壳体1与电机前壳体5采用螺栓进行连接，电机前壳体 5上设置有螺栓孔通孔，定子壳体1上设置有螺栓螺纹孔。

所述定子壳体1与电机前壳体5采用止口进行定位，定子壳体1 采用内止口，电机前壳体5采用外止口。

所述电机前壳体5电机轴线方向上设置有带有螺纹孔的轴孔，喷 油嘴B2螺栓连接在电机前壳体5的轴孔上，电机前壳体5的轴孔内 表面与喷油嘴B2油封接触，完成密封。冷却油经过喷油嘴B7的进 油口B31、喷油嘴B内腔、出油口B37、均匀喷射到转子总成4的内 表面上。进入到转子总成4内表面的油通过转子轴油孔，导入到转子 总成4内部，喷射到定子绕组3上。

如图2所示，喷油嘴A1主要由锁紧螺纹A23、定位螺纹A26、 本体A、密封圈A25组成，本体A的上端设置有进油口A21，进油 口A21与外接冷却设备连接，提供冷却油；本体A的下端设置有出 油口A27，出油口A27共计2处，两个出油口27的夹角在30°～60° 范围内；本体A的上部设置有锁紧螺纹A，锁紧螺纹A的外螺纹与 螺母连接，螺母紧固在定子壳体52上；锁紧螺纹A靠近进油口A处 设置有定位装置A，定位装置A主要采用水平切口方式，通过定位，能够做到出油口A流出的油喷射到一定位置；本体A的下部设置有 定位螺纹A26，通过旋入螺纹圈数，计算喷油嘴A1的实际位置；本 体A的中部设置有凹槽，密封圈A位于凹槽内。

如图3所示，喷油嘴B7主要由锁紧螺纹B33、定位螺纹B36、 本体B、密封圈B35组成，本体B的上端设置有进油口B31，进油口B31与外接冷却设备连接，提供冷却油；本体A的下端设置有出油口 B37，出油口B37共计1处，出油口37进行倒角设计；本体B的上 部设置有锁紧螺纹B33，锁紧螺纹B33的外螺纹与螺母连接，螺母紧 固在定子壳体52上；锁紧螺纹B33靠近进油口B31处设置有定位装 置B32，定位装置B32主要采用水平切口方式，通过定位，能够做到 出油口B37流出的油喷射到一定位置；本体B的下部设置有定位螺 纹B36，通过旋入螺纹圈数，计算喷油嘴B7的实际位置；本体B的 中部设置有凹槽，密封圈B位于凹槽内。

如图4所示，油冷电机冷却试验装置主要实现转子冷却、定子冷 却。转子冷却通过安装在电机前壳体5轴孔上的喷油嘴B，可以调整 不同流速、不同温度、不同流量及其组合试验。

定子冷却主要功能如下：

1、在定子壳体52上，在定子绕组3的插线端、焊接端各布置8～12 个均匀分布的带有螺纹孔的通孔结构。

2、喷油嘴A1或喷油嘴B7插入深度如图5所示，可以根据试验 需要调整深度，改变冷却效果。

3、根据定子绕组3在不同位置，不同温度，可以同调整喷油嘴 类型，例如将喷油嘴A1换成喷油嘴B7，进行冷却效果验证。也可以 通过调整喷油嘴A1或喷油嘴B7的插入深度改变喷油位置，实现不 同喷油效果验证。

4、通过喷油嘴A1、喷油嘴B7单独使用或组合布置，调整喷油 嘴位置能够实现在定子绕组120°～150°范围内冷却油覆盖。

5、可以对转子不同流量、定子不同流量进行组合试验验证。

本发明中，喷油嘴A1采用直口、具有一定角度斜孔两种方案， 可以模拟环形冷却系统、直管冷却系统两种冷却方式。喷油嘴B采用 斜孔方案，能够实现不同范围的喷射覆盖。采用密封圈结构进行密封， 保证在喷油嘴轴向方向完成密封，采用两端螺纹结构，采用一段定位 方式进行角度约束。喷油嘴直接给定子绕组、定子铁芯冷却。

本发明中，电机前壳体5与喷油嘴B7连接，喷油嘴B7采用斜 孔喷油方式，将油均匀喷射到转轴内表面。

本发明中，转轴采用内部开口方式，将喷油嘴A1、喷油嘴B7中 的油引导、过度到转子中。

本发明中，转子总成4采用特有油道进行导油，与转子铁芯接触， 油路布置在磁钢附近，降低磁钢温度。

本发明中，隔磁板53采用开口设计，将转子冷却后的油倒入到 定子绕组3内部，对定子绕组3进行冷却。

本发明中，隔磁板53安装在转子转轴上，隔磁板内平面与转子 铁芯平面接触，隔磁板外表面与锁紧螺母内表面接触，通过螺母固定 在转轴和定子铁芯上。

本发明中，定子壳体与喷油嘴A、喷油嘴B配合采用光孔、螺纹 结构，光孔与喷油嘴A、喷油嘴B做密封，螺纹结构保证喷油嘴A、 喷油嘴B与定子绕组定位，并实现不同深度、不同角度冷却方案。

本发明中，电机定子、转子喷油嘴采用两套喷嘴系统，能够实现 定子、转子冷却温度条件相同条件下，流量总和一定，对定子、转子 冷却流量进行最优分配。