一种油冷电机的定子结构

技术领域

本发明涉及油冷电机技术领域，尤其涉及一种油冷电机的定子结构。

背景技术

电机作为以电磁场为媒介进行机械能与电能相互转换的器件，主要应用于新能源汽车电驱动系统及其它工业领域。电机包括外壳、端盖、定子和转子等部件，其中，定子包括定子铁芯、绕组和槽绝缘：定子铁芯由定子冲片叠压而成，且形成多个定子铁芯槽；定子铁芯槽用于放置和支撑绕组和槽绝缘；绕组包括槽内绕组和端部绕组。

电机通常采用空气冷却和水冷却方式：其中，空气作为一种介电能力比较好的介质，可以采用与电机内部发热部件直接接触的方式进行冷却，但其密度、比热容及导热系数比较低，因此散热能力十分有限。虽然水的密度、比热容及导热系数都比较高，但其介电能力比较差，无法采用与电机内部发热部件(尤其是端部绕组)直接接触的方式进行冷却，因此，只能采用间接的冷却方式。

随着新能源汽车电驱动系统的集成化程度越来越高，对电机功率密度提升的要求越来越苛刻，而且电机与齿轮箱可以共用油路，因此油冷却方式成为一种新的选择。油作为一种介电能力比较优良的流动介质，且拥有较高的密度、比热容及导热系数，可以采用与电机内部发热部件(例如端部绕组、定子铁芯)直接接触的方式进行冷却。图1给出了常规形式的油冷电机的定子的热传递路径，可以看出喷油冷却有效地解决了端部绕组冷却效果不佳的问题。由于油的粘度、导热系数及比热容等物理属性在对流散热方面的优势低于水，这使得该形式的油冷电机对槽内绕组的冷却效果有待提升；另外可能存在对端部绕组喷淋不均匀问题，这会导致端部绕组局部区域由于未喷淋到而温度过高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种油冷电机的定子结构，包括壳体以及设置在所述壳体内的定子铁芯、若干槽绝缘和定子绕组：

所述定子铁芯装配于所述壳体的内圆面；所述定子铁芯包括定子轭部和若干定子齿部，所述定子轭部内设有多个围绕所述定子铁芯中心间隔设置的通油孔，所述通油孔贯穿所述定子轭部的两端；若干的所述定子齿部间隔分布在所述定子轭部的内圆周上，相邻的两个所述定子齿部之间形成定子槽；

若干的所述槽绝缘分布于若干的所述定子槽内；

所述定子绕组包括若干槽内绕组、第一端部绕组和第二端部绕组，所述槽绝缘内的若干所述槽内绕组间隔设置形成若干条槽内通油道；

所述第一端部绕组和第二端部绕组分设在所述定子铁芯的两端；

所述定子铁芯的两端外侧分别为第一端定子油腔和第二端定子油腔，所述第一端部绕组位于所述第一端定子油腔内，所述通油孔的入油口和所述槽内通油道的入油口均与所述第一端定子油腔相通；所述第二端部绕组位于所述第二端定子油腔内，所述通油孔的出油口和所述槽内通油道的出油口均与所述第二端定子油腔相通；

所述壳体上开设一总入油口，所述总入油口与所述第一端定子油腔相通；工作时，冷却油从所述总入油口进入所述第一端定子油腔内，先对所述第一端部绕组进行冷却后；再通过所述通油孔对所述定子铁芯进行冷却，并通过所述槽内通油道对所述槽内绕组进行冷却；最后进入所述第二端定子油腔内对所述第二端部绕组进行冷却。

较佳地，所述槽绝缘包括一体设置的槽绝缘本体和槽口填充部，所述槽绝缘本体设置在所述定子槽内，所述槽绝缘本体内沿着所述定子铁芯径向间隔设置若干槽内绕组放置槽，所述槽内绕组放置槽沿着所述定子铁芯的轴向贯穿所述槽绝缘本体的两端，所述槽内绕组设置在所述槽内绕组放置槽内；相邻的两所述槽内绕组放置槽之间通过所述槽内通油道连通；

所述槽口填充部位于在所述绕组放置部的外侧，所述槽口填充部填充所述定子槽的槽口。

较佳地，所述槽口填充部的两端面分别与所述定子铁芯的两端面对齐，所述槽绝缘本体的两端分别长于所述定子铁芯的两端。

较佳地，所述槽内绕组的外表面敷有绝缘漆膜。

较佳地，所述定子槽为收口槽，所述定子槽包括相连通的定子槽本体和槽口，所述槽口的宽度小于所述定子槽本体的宽度；

所述槽口填充部的宽度小于所述槽绝缘本体的宽度，所述槽绝缘本体位于所述定子槽本体内，所述槽口填充部位于所述槽口。

较佳地，所述槽内通油道沿着所述定子铁芯的轴向设置。

较佳地，所述壳体的两端长于所述定子铁芯的两端，所述定子铁芯的一端外侧设有一挡油环，所述挡油环的内壁与该端的所述壳体的内圆周、所述定子铁芯端面和所述槽绝缘端面形成所述第一端定子油腔。

较佳地，所述挡油环包括一体设置的挡油环本体和环形部，所述挡油环本体的外周面与所述壳体的内圆周面密封设置；所述挡油环本体向所述定子铁芯方向延伸设置一所述环形部，所述环形部的端面与所述槽口填充部的端面以及所述定子齿部的端面密封，所述挡油环与所述壳体的内圆周、所述定子铁芯端面和所述槽绝缘端部形成密封的所述第一端定子油腔。

较佳地，所述槽绝缘内的若干条所述槽内通油道分别对着所述第二端部绕组的若干层线圈。

较佳地，所述定子轭部的外圆周面与所述壳体的内圆周面过盈配合。

较佳地，所述通油孔沿着所述定子铁芯的轴向设置，且分别与所述定子铁芯的两端面垂直。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1、在现在技术中，对定子铁芯进行冷却的通油孔是设置在定子轭部的外周面上，因此，定子铁芯由于通油孔的部位而不能与壳体接触配合，进而会导致定子铁芯机械强度不佳。而本发明将通油孔设置在定子轭部内部，因此，定子铁芯可以直接与壳体接触配合，增强了定子铁芯的强度。

2、本发明通过在定子槽内设置对槽内绕组进行直接接触冷却的槽内通油道，解决了常规形式的油冷电机对槽内绕组冷却效果不佳的问题。

3、本发明在定子铁芯的两端外侧分别为第一端定子油腔和第二端定子油腔，第一端部绕组位于第一端定子油腔内，通油孔的入油口和槽内通油道的入油口均与第一端定子油腔相通；第二端部绕组位于第二端定子油腔内，通油孔的出油口和槽内通油道的出油口均与第二端定子油腔相通；壳体上开设一总入油口，总入油口与第一端定子油腔相通；工作时，冷却油从总入油口进入第一端定子油腔内，先对第一端部绕组进行冷却后；再通过通油孔对定子铁芯进行冷却，并通过槽内通油道对槽内绕组进行冷却；最后进入第二端定子油腔内对第二端部绕组进行冷却，有效解决了端部绕组喷淋不均匀的问题。

4、本发明在定子铁芯的一端外侧设有一挡油环，挡油环的内壁与该端的壳体的内圆周、定子铁芯端面和所述槽绝缘端面形成第一端定子油腔，目的是使得冷却油能充满第一端定子油腔并有效解决第一端部绕组冷却不均匀的问题。

5、在本发明中，由于槽内通油道在每层槽内绕组皆有布置，这意味着每个槽内通油道出油口对着第二端部绕组的对应一层线圈，即若干层的槽内通油道分别对着第二端部绕组的若干层线圈，有效解决了对第二端部绕组喷淋不均匀的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是常规形式的油冷电机的定子的热传递路径；

图2是本发明一实施例所述的一种油冷电机的定子结构的结构示意图；

图3是本发明一实施例所述的定子结构的剖视图一；

图4是本发明一实施例所述的定子结构的剖视图二；

图5是本发明一实施例所述的定子铁芯的结构立体图；

图6是本发明一实施例所述的定子铁芯的剖视图；

图7是本发明一实施例所述的槽绝缘的结构示意图；

图8是本发明一实施例所述的槽绝缘的端部立体图；

图9是本发明一实施例所述的槽绝缘的端部平面图。

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。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参考图2至图9，一种油冷电机的定子结构，包括壳体1以及设置在所述壳体1内的定子铁芯2、若干槽绝缘3和定子绕组：

所述定子铁芯2装配于所述壳体1的内圆面，所述定子铁芯2包括定子轭部21和若干定子齿部22，定子轭部21为圆环形，若干定子齿部22围绕定子轭部21的轴线均匀间隔固设在定子轭部21的内圆周面，定子轭部21与壳体1同轴，定子齿部22沿着定子轭部21的轴向设置，定子齿部22的两端面分别与定子轭部21的两端面平齐(本实施例所述的端面均为垂直于定子轴线的面)。所述定子轭部21内设有多个围绕所述定子铁芯2中心间隔设置的通油孔211，所述通油孔211沿着定子铁芯2轴向贯穿所述定子轭部21的两端，且分别与所述定子铁芯2的两端面垂直。在现在技术中，通油孔是设置在定子轭部的外周面上，因此，定子铁芯由于通油孔的部位而不能与壳体接触配合，进而会导致定子铁芯机械强度不佳。而本发明的通油孔211位于定子轭部21内部，因此，定子铁芯2可以直接与壳体1接触配合，增强了定子铁芯2的强度。在本实施例中，定子轭部21的外周面采用过盈配合或其他方式固定装配于壳体1的内周面。

由于若干的所述定子齿部22间隔分布在所述定子轭部21的内圆周上，因此，相邻的两个所述定子齿部22之间形成定子槽23，定子槽23沿着定子铁芯2的轴向设置；若干的所述槽绝缘3分布于若干的所述定子槽23内。

所述定子绕组包括一体设置的若干槽内绕组4、第一端部绕组5和第二端部绕组6，所述槽绝缘3用于容置槽内绕组4。在本实施例中，一个槽绝缘3内可容置多个槽内绕组4，槽绝缘3内的多个所述槽内绕组4间隔设置形成若干条槽内通油道312，槽内通油道312是贯穿定子铁芯2两端面的。所述第一端部绕组5和第二端部绕组6分设在所述定子铁芯2的两端。

在本实施例中，所述槽绝缘3包括一体设置的槽绝缘本体31和槽口填充部32，所述槽绝缘本体31设置在所述定子槽23内，所述槽绝缘本体31内沿着所述定子铁芯2径向间隔设置若干槽内绕组4放置槽，所述槽内绕组4放置槽沿着所述定子铁芯2的轴向贯穿所述槽绝缘本体31的两端面，所述槽内绕组4设置在所述槽内绕组4放置槽内；相邻的两所述槽内绕组4放置槽之间通过所述槽内通油道312连通，所述槽内通油道312沿着所述定子铁芯2的轴向设置，且贯穿槽绝缘本体31的两端面。槽内绕组4放置槽用于放置槽内绕组4，一个槽绝缘本体31内可以放置多个槽内绕组4，多个槽内绕组4分层设置在同一个槽绝缘本体31内，同一个槽绝缘本体31内相邻的两个槽内绕组4之间通过槽内通油道312隔开。为了保证每层槽内绕组4之间的绝缘性能，绕组应采用高性能的绝缘漆膜，即槽内绕组4的外表面敷有绝缘漆膜。当冷却油充满槽内通油道312时，也会对相邻两层槽内绕组4之间起到一定的绝缘效果。本发明采用槽内绕组4与冷却油直接接触的方式，加强了槽内绕组4的冷却效果。

本发明的定子绕组包括设置在定子槽23内的槽内绕组4和设置在定子铁芯2两端的端部绕组，即定子绕组为分布式绕组，一般用于定子铁芯2轴向较长的电机，这种电机的定子铁芯2齿数(或定子铁芯2槽数)较多，数目一般为48、72等。而现有技术中的采用绕设在定子齿部22上的定子绕组为集中式绕组，一般用于定子铁芯2轴向较短的扁平式电机，这种电机的定子铁芯2齿数(或定子铁芯2槽数)较少，数目一般为9、12、15、18等。本发明所描述的定子结构特别适用于新能源汽车电驱动系统所广泛采用的扁线绕组电机结构。

所述槽口填充部32位于在所述绕组放置部的外侧，所述槽口填充部32填充所述定子槽23的槽口。所述槽口填充部32的两端面分别与所述定子铁芯2的两端面对齐。为了保证第一端部绕组5和第二端部绕组6与定子铁芯2之间的爬电距离，所述槽绝缘本体31的两端分别长于所述定子铁芯2的两端，槽绝缘本体31的两端分别长于槽口填充部32的两端。

在本实施例中，所述定子槽23为收口槽，所述定子槽23包括相连通的定子槽本体和槽口，所述槽口的宽度小于所述定子槽本体的宽度，所述槽口填充部32的宽度小于所述槽绝缘本体31的宽度。槽绝缘本体31位于定子槽本体内，槽口填充部32位于槽口。

在本实施例中，所述壳体1的两端长于所述定子铁芯2的两端，所述定子铁芯2的两端外侧分别为第一端定子油腔7和第二端定子油腔8，所述第一端部绕组5位于所述第一端定子油腔7内，所述通油孔211的入油口和所述槽内通油道312的入油口均与所述第一端定子油腔7相通；所述第二端部绕组6位于所述第二端定子油腔8内，所述通油孔211的出油口和所述槽内通油道312的出油口均与所述第二端定子油腔8相通。

所述壳体1上开设一总入油口11，所述总入油口11与所述第一端定子油腔7相通；工作时，冷却油从所述总入油口11进入所述第一端定子油腔7内，先对所述第一端部绕组5进行冷却后，分成两路：第一路是经过所述通油孔211的入油口进入通油孔211，对所述定子铁芯2进行冷却，之后再经过通油孔211的出油口进入第二端定子油腔8；第二路是经过槽内通油道312的入油口进入槽内通油道312，对槽内绕组4进行冷却，之后再经过槽内通油道312的出油口进入所述第二端定子油腔8，对所述第二端部绕组6进行冷却。在本实施例中，冷却油经过通油孔211的出油口和槽内通油道312的出油口并利用油液的流动性和表面张力特性喷出至第二端部绕组6的表面，对第二端部绕组6进行。

为了使得冷却油能充满第一端定子油腔7并有效解决第一端部绕组5冷却不均匀的问题，所述定子铁芯2的一端外侧设有一挡油环9，所述挡油环9的内壁与该端的所述壳体1的内圆周、所述定子铁芯2端面和所述槽绝缘3端面形成所述第一端定子油腔7。

进一步的，所述挡油环9包括一体设置的挡油环本体91和环形部92，所述挡油环本体91的外周面与所述壳体1的内圆周面密封设置；所述挡油环本体91向所述定子铁芯2方向延伸设置一所述环形部92，所述环形部92的端面与所述槽口填充部32的端面以及所述定子齿部22的端面密封，所述挡油环9与所述壳体1的内圆周、所述定子铁芯2端面和所述槽绝缘3端部形成密封的所述第一端定子油腔7。

在本实施例中，第一端部绕组5和第二端部绕组6均包括多层线圈，多层线圈在其径向上呈内外层分布。由于槽内通油道312在每层槽内绕组4皆有布置，这意味着每个槽内通油道312出油口对着第二端部绕组6的对应一层线圈，即若干层的槽内通油道312分别对着第二端部绕组6的若干层线圈，有效解决了对第二端部绕组6喷淋不均匀的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。