專利名稱：內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本申請涉及一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子之間的相對位置不同，電機(jī)可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子兩類。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子被定子包圍，即轉(zhuǎn)子在內(nèi)。外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子包圍住定子，即轉(zhuǎn)子在外。[0003]目前在新能源汽車中通常采用內(nèi)轉(zhuǎn)子的永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于空間的限制和對高性能的追求，使得這種內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)熱成為一個(gè)必須關(guān)注的問題。[0004]現(xiàn)有的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子冷卻結(jié)構(gòu)是將一個(gè)冷卻套以過盈配合或過渡配合的形式固定在定子鐵芯外圍。該冷卻套通常為金屬材料，其中設(shè)計(jì)有冷卻介質(zhì)的流道。定子鐵芯和繞組發(fā)出的熱量就通過冷卻介質(zhì)的流動(dòng)而帶走。[0005]傳統(tǒng)情況下，由于空間和密封技術(shù)的限制，對于轉(zhuǎn)子并沒有采用額外的散熱設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體(磁鋼)發(fā)出的熱量通過轉(zhuǎn)子軸傳遞到兩端的轉(zhuǎn)子軸承，再由轉(zhuǎn)子軸承經(jīng)前、后端蓋傳遞到冷卻套。由于該條散熱路經(jīng)較長，熱阻較大，轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速和大扭矩輸出時(shí)熱量不能很好地散出，造成轉(zhuǎn)子溫升過高、磁鋼退磁和很難輸出大扭矩，影響電機(jī)性能。 如果要提高電機(jī)性能，就需要選用成本較高、耐高溫的磁鋼材料，造成整體電機(jī)成本較高， 產(chǎn)品缺乏市場競爭力。[0006]為此，出于降低電機(jī)成本，提高電機(jī)性能的考慮，必須降低轉(zhuǎn)子的溫度。當(dāng)前也出現(xiàn)了一些內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)。其總體思路是給轉(zhuǎn)子軸內(nèi)部直接通冷卻劑，這種設(shè)計(jì)的確可以很好地降低轉(zhuǎn)子的溫度，但對絕緣性、密封性上又帶來了新的風(fēng)險(xiǎn)。[0007]仍以新能源汽車上的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)為例，考慮到汽車的安全性要求，電機(jī)的高壓電部分不允許有導(dǎo)電液體的進(jìn)入。但要使冷卻劑在轉(zhuǎn)子軸里流動(dòng)，一方面需要采用動(dòng)密封技術(shù)形成封閉的流道，另一方面需要對冷卻介質(zhì)提供較大的壓力來克服流阻。在新能源汽車的E-Drive冷卻系統(tǒng)中，該壓力達(dá)到2. 5Bar，這么高的壓力對動(dòng)密封提出了非常大的挑戰(zhàn)。即使對冷卻介質(zhì)所提供的壓力沒有這么大，能夠使其克服流阻的壓力也會(huì)對冷卻介質(zhì)的動(dòng)密封效果帶來風(fēng)險(xiǎn)。一旦這些導(dǎo)電的冷卻介質(zhì)泄露進(jìn)入高壓電部分，就會(huì)對汽車安全帶來難以估量的影響。[0008]如果對內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)中采用不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油脂材料，那么就要在新能源汽車的E-Drive冷卻系統(tǒng)(該系統(tǒng)中僅包含定子冷卻結(jié)構(gòu))之外新建轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)的流道設(shè)計(jì)。由于新能源汽車中用于安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)的空間有限，為定子、轉(zhuǎn)子各建立一套包含流道的冷卻系統(tǒng)是非常困難的。[0009]因而，如何能在安裝空間有限的前提下，為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)出一套冷卻結(jié)構(gòu)，并且能確保冷卻結(jié)構(gòu)與電機(jī)之間的絕緣性、密封性，就成為一個(gè)亟待解決的問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0010]本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，可以滿足嚴(yán)格的空間限制和密封要求，并能實(shí)現(xiàn)對定子和轉(zhuǎn)子的良好散熱效果。[0011]為解決上述技術(shù)問題，本申請一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包含轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子部、定子部、前端蓋和封蓋；所述冷卻結(jié)構(gòu)包含前端蓋和封蓋之間的第三空腔， 該第三空腔為冷卻介質(zhì)通道的一部分；[0012]轉(zhuǎn)子軸內(nèi)具有導(dǎo)熱腔，其開口設(shè)在轉(zhuǎn)子軸位于前端蓋的一側(cè)，其內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)；[0013]導(dǎo)熱棒的第一端位于導(dǎo)熱腔內(nèi)且與導(dǎo)熱介質(zhì)接觸，第二端位于第三空腔內(nèi)與冷卻介質(zhì)接觸，該第二端與前端蓋之間采用靜密封方式密封；[0014]所述轉(zhuǎn)子軸與導(dǎo)熱棒之間采用動(dòng)密封方式密封；[0015]轉(zhuǎn)子部及轉(zhuǎn)子軸的熱量通過導(dǎo)熱腔內(nèi)的導(dǎo)熱棒第一端傳遞到導(dǎo)熱棒第二端，并經(jīng)由第三空腔中的冷卻介質(zhì)散熱。[0016]進(jìn)一步地，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包含有包圍在定子部外側(cè)且與定子部相接觸的冷卻套，其內(nèi)部具有第一空腔；所述前端蓋內(nèi)還具有第二空腔，該第二空腔連接第一空腔和第三空腔，并構(gòu)成了完整的冷卻介質(zhì)通道，定子、轉(zhuǎn)子共用該冷卻介質(zhì)通道散熱。[0017]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱棒第一端的表面具有凸起或?qū)Я鞑郏ㄟ^增大表面積來增強(qiáng)與導(dǎo)熱介質(zhì)之間的換熱能力。[0018]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱棒的第二端包含底盤與底盤上的凸起結(jié)構(gòu)，所述凸起結(jié)構(gòu)與第三空腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)接觸。[0019]本申請另一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包含轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子部、定子部、前端蓋和封蓋；所述冷卻結(jié)構(gòu)包含前端蓋和封蓋之間的第三空腔，該第三空腔為冷卻介質(zhì)通道的一部分；[0020]轉(zhuǎn)子軸內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱腔，其開口設(shè)在轉(zhuǎn)子軸位于前端蓋的一側(cè)，其內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)；[0021]導(dǎo)熱棒的一端位于導(dǎo)熱腔內(nèi)且與轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)接觸，另一端與前端蓋采用靜密封方式密封；[0022]所述轉(zhuǎn)子軸與導(dǎo)熱棒之間采用動(dòng)密封方式密封；[0023]所述導(dǎo)熱棒內(nèi)具有一個(gè)空腔，其開口與第三空腔相通；[0024]所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔也作為冷卻介質(zhì)通道的一部分；[0025]轉(zhuǎn)子部及轉(zhuǎn)子軸的熱量通過導(dǎo)熱腔內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)傳遞給導(dǎo)熱棒，并經(jīng)由導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)散熱。[0026]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔內(nèi)還設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流隔板，將所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔劃分為使冷卻介質(zhì)流經(jīng)路徑最長的第四空腔和第五空腔。[0027]進(jìn)一步地，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包含有包圍在定子部外側(cè)且與定子部相接觸的冷卻套，其內(nèi)部具有第一空腔；所述前端蓋內(nèi)還具有第二空腔，該第二空腔連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構(gòu)成了完整的冷卻介質(zhì)通道，定子、轉(zhuǎn)子共用該冷卻介質(zhì)通道散熱。[0028]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱棒位于導(dǎo)熱腔內(nèi)的一端的表面具有凸起或?qū)Я鞑?，通過增大表面積來增強(qiáng)與導(dǎo)熱介質(zhì)之間的換熱能力。[0029]請參閱圖I、圖3，在上述兩個(gè)方案中[0030]所述轉(zhuǎn)子部是指包圍轉(zhuǎn)子軸5的轉(zhuǎn)子鐵芯7、以及轉(zhuǎn)子鐵芯7上的永磁體3。[0031]所述定子部是指不接觸地包圍轉(zhuǎn)子鐵芯7的定子鐵芯2。[0032]所述轉(zhuǎn)子軸5的兩端都具有端蓋，其中一端不輸出轉(zhuǎn)矩，這一端的端蓋稱為前端蓋9 ;另一端輸出轉(zhuǎn)矩，這一端的端蓋稱為后端蓋8。前端蓋9的外側(cè)具有封蓋13。[0033]所述動(dòng)密封方式為填料密封、接觸密封、非接觸式密封、密封環(huán)、甩油盤、密封螺紋中的任意一種或多種。[0034]所述靜密封方式為法蘭盤連接墊片密封、O形環(huán)密封、膠圈密封、填料密封中的任意一種或多種。[0035]優(yōu)選地，導(dǎo)熱腔6內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)不導(dǎo)電。[0036]優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油。[0037]優(yōu)選地，所述封蓋與前端蓋或者是兩個(gè)分離結(jié)構(gòu)，或者是一個(gè)一體化的結(jié)構(gòu)。[0038]與現(xiàn)有的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)相比，本申請所作的改進(jìn)集中在轉(zhuǎn)子軸內(nèi)部，因而整個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)所占用的空間并未增加，適用于狹小的安裝空間。本申請?jiān)谵D(zhuǎn)子軸內(nèi)部開設(shè)導(dǎo)熱腔，其中以動(dòng)密封技術(shù)密封著不導(dǎo)電的導(dǎo)熱介質(zhì)。導(dǎo)熱棒的一端浸泡于該導(dǎo)熱介質(zhì)中，作為轉(zhuǎn)子熱量散發(fā)的途徑。導(dǎo)熱棒的另一端位于冷卻介質(zhì)流道中，或?qū)岚魞?nèi)開設(shè)空腔作為冷卻介質(zhì)流道的一部分，這兩套方案都采用靜密封技術(shù)對導(dǎo)熱棒和前端蓋進(jìn)行密封。這樣，導(dǎo)電的冷卻介質(zhì)利用可靠的靜密封技術(shù)密封在流道內(nèi)，不導(dǎo)電的導(dǎo)熱介質(zhì)利用動(dòng)密封技術(shù)密封在沒有壓差的轉(zhuǎn)子軸內(nèi)。即使有導(dǎo)熱介質(zhì)在長期工作中有稍微的滲出，也不會(huì)對電機(jī)的電氣性能造成影響。因而本申請?jiān)讷@得良好的定子、轉(zhuǎn)子散熱效果的同時(shí)滿足了絕緣、密封的嚴(yán)格要求。采用本申請之后，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的溫升得到抑制，有利于降低磁鋼退磁、提升電機(jī)性能。這樣便可以采用成本較低的永磁體，從而降低電機(jī)的整體成本。


[0039]圖I是本申請內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的示意圖。[0040]圖2a是圖I中流道20的整體示意圖。[0041]圖2b是圖I中導(dǎo)熱棒11的整體示意圖。[0042]圖2c是圖2b中導(dǎo)熱棒第一部分Ila的示意圖。[0043]圖2d是圖I中的A-A向剖面示意圖。[0044]圖3是本申請內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的示意圖。[0045]圖4是圖3中流道20的整體示意圖。[0046]圖中附圖標(biāo)記說明1為冷卻套；2為定子鐵芯；3為永磁體；4為轉(zhuǎn)子軸承；5為轉(zhuǎn)子軸；6為導(dǎo)熱腔；7為轉(zhuǎn)子鐵芯；8為后端蓋；9為前端蓋；10為密封圈；11為導(dǎo)熱棒；lla 為導(dǎo)熱棒第一端；llb為導(dǎo)熱棒第二端；llc為導(dǎo)熱棒中間段；111為主體；112為凸起；113 為底盤；114為凸起；12為導(dǎo)熱棒軸承；13為封蓋；14為冷卻劑入口 ；15為冷卻劑出口 ；16 為導(dǎo)流隔板；17為導(dǎo)熱棒空腔；20為流道；20a為第一空腔；20b為第二空腔；20c為第三空腔；20d為第四空腔；20e為第五空腔；201為兩端；202為中間。
具體實(shí)施方式
[0047]請參閱圖1，這是本申請內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的縱向剖面圖。轉(zhuǎn)子鐵芯7包圍住轉(zhuǎn)子軸5，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子鐵芯7的表面上貼有、或表面處內(nèi)嵌有永磁體 3。定子鐵芯2包圍住轉(zhuǎn)子鐵芯7，且兩者之間具有一定間隙。在定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子軸5的第一側(cè)(該側(cè)不輸出轉(zhuǎn)矩)具有前端蓋9，第二側(cè)(該側(cè)輸出轉(zhuǎn)矩)具有后端蓋8。定子鐵芯2 與前端蓋9、后端蓋8均為靜連接。轉(zhuǎn)子軸5通過轉(zhuǎn)子軸承4分別與前端蓋9、后端蓋8動(dòng)連接，轉(zhuǎn)子鐵芯7與前端蓋9、后端蓋8均具有一定間隙。轉(zhuǎn)子軸5通過露出在后端蓋8之外的一端輸出扭矩。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，被連接件之間相互固定、不能作相對運(yùn)動(dòng)的稱為靜連接，例如螺栓固定，鉚接、焊接等。被連接件之間能按一定運(yùn)動(dòng)形式作相對運(yùn)動(dòng)的稱為動(dòng)連接，例如軸承連接等。[0048]請同時(shí)參閱圖I和圖2a，在定子鐵芯2的外圍、且與其緊緊接觸的是冷卻套1，其兩側(cè)也與前端蓋9、后端蓋8均為靜連接。冷卻套I中具有圓柱面形狀的第一空腔20a，并開設(shè)有冷卻劑入口 14和冷卻劑出口 15。在前端蓋9中具有管狀的第二空腔20b，并且在冷卻套I與前端蓋9的交界處與第一空腔20a相通。在前端蓋9的外側(cè)還具有封蓋13，前端蓋9與封蓋13之間具有第三空腔20c，并在前端蓋9與封蓋13的交界處與第二空腔20b相通。第一空腔20a、第二空腔20b和第三空腔20c構(gòu)成了完成的冷卻劑流道20。冷卻劑從入口 14進(jìn)入，按照第一空腔20a——第二空腔20b——第三空腔20c——第二空腔20b—— 第一空腔20a的順序，從出口 15流出并帶走沿途熱量。[0049]請同時(shí)參閱圖I和圖2b，在轉(zhuǎn)子軸5內(nèi)部具有導(dǎo)熱腔6，其開口在轉(zhuǎn)子軸5的第一側(cè)。在導(dǎo)熱腔6中具有不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油，例如殼牌導(dǎo)熱油S2等。至少一根導(dǎo)熱棒11的第一端Ila伸入到導(dǎo)熱腔6之中并浸泡于導(dǎo)熱油內(nèi)，第二端Ilb伸入到第三空腔20c之中，中間段Ilc連接第一端Ila和第二端lib。導(dǎo)熱棒11與前端蓋9之間采用靜密封技術(shù),例如 法蘭盤連接墊片密封、O形環(huán)密封、膠圈密封、填料密封等。導(dǎo)熱棒11與轉(zhuǎn)子軸5之間采用動(dòng)連接技術(shù)，例如導(dǎo)熱棒軸承12。這樣在轉(zhuǎn)子軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)熱棒11仍保持靜止。導(dǎo)熱棒 11與轉(zhuǎn)子軸5之間采用動(dòng)密封技術(shù)，例如填料密封、接觸密封、非接觸式密封、密封環(huán)10、 甩油盤、密封螺紋等的一種或多種組合。這樣在轉(zhuǎn)子軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)熱腔6的開口處仍能保持密封。[0050]上述實(shí)施例一的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，定子鐵芯2的外圍被金屬材料的冷卻套 I包圍且緊密接觸。定子鐵芯2的熱量就通過冷卻套I中第一空腔20a內(nèi)流經(jīng)的冷卻劑帶走。轉(zhuǎn)子軸5內(nèi)部開設(shè)導(dǎo)熱腔6并灌充不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油，其中浸泡著導(dǎo)熱棒第一端11a。導(dǎo)熱棒11通常是金屬材料，可以是實(shí)心的銅棒、鋁棒等，也可以是空心的金屬熱管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部密封地填充有PCM相變材料。電機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸5帶動(dòng)導(dǎo)熱腔6內(nèi)的導(dǎo)熱油高速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)熱油被導(dǎo)熱棒第一端Ila擾動(dòng)，使得轉(zhuǎn)子軸5、轉(zhuǎn)子鐵芯7及永磁體3的熱量傳遞到導(dǎo)熱棒第一端11a，又快速傳遞到導(dǎo)熱棒第二端11b，并由第三空腔20c中流經(jīng)的冷卻劑帶走。[0051]為了加強(qiáng)導(dǎo)熱棒第一端Ila與導(dǎo)熱腔6中的導(dǎo)熱油之間的換熱效果，導(dǎo)熱棒第一端Ila浸泡于導(dǎo)熱油中的表面積越大越好。圖2c給出了導(dǎo)熱棒第一端Ila的一個(gè)實(shí)施例， 其主體111呈圓柱形，在外側(cè)面具有多處凸起112，也稱為“翅片”結(jié)構(gòu)，從而極大地增大了起112朝著主體111的徑向向外方向。可選地,導(dǎo)熱棒第一端Ila 靠近中間段Ilc的部分具有與中間段Ilc相同形狀的過渡段。電機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸5帶動(dòng)導(dǎo)熱腔6內(nèi)的導(dǎo)熱油高速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)熱油被導(dǎo)熱棒第一端Ila上的凸起(翅片)112 擾動(dòng)，這些凸起112增大了導(dǎo)熱棒第一端Ila與導(dǎo)熱油之間的接觸面積，強(qiáng)化了轉(zhuǎn)子軸5與導(dǎo)熱棒第一端Ila之間的換熱能力。[0052]可替換地，也可以使導(dǎo)熱棒第一端Ila整體呈圓柱形，在外側(cè)面加工出螺紋狀的淺槽，一樣可以起到增大表面積的作用。優(yōu)選地，這些淺槽是根據(jù)導(dǎo)熱油高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律而設(shè)計(jì)的導(dǎo)流槽，使得導(dǎo)熱油可以在導(dǎo)熱棒第一端Ila的表面充分流動(dòng)，從而提高轉(zhuǎn)子軸5與導(dǎo)熱棒第一端Ila之間的換熱能力。[0053]請參閱圖2a、圖2b和圖2d，上述實(shí)施例一的第三空腔20c包括兩端部分201和中間部分202。兩端部分201可以是管狀，以便于與第二空腔20b相銜接。中間部分202則為比兩端部分201明顯加大的圓形、方形等。導(dǎo)熱棒第二端Ilb就位于第三空腔20c的中間部分202之中。導(dǎo)熱棒第二端Ilb包括底盤113以及其上的多個(gè)凸起114，這些凸起114 面向冷卻劑，從而有利于實(shí)現(xiàn)冷卻劑與導(dǎo)熱棒第二端Ilb的充分接觸。底盤113可以具有比導(dǎo)熱棒中間段Ilc明顯加大的直徑。[0054]優(yōu)選地，凸起114又包括具有圓潤表面以減小流阻的多個(gè)第一凸起114a、位于第三空腔20c的側(cè)壁與第一凸起群114a之間的格擋凸起114b、面對冷卻劑進(jìn)入第三空腔20c 的方向的分流凸起114c。以圖2d為例，分流凸起114c大致呈半圓形，在直接面對冷卻劑進(jìn)入第三空腔20c的方向上開設(shè)有間距較小的縫隙以容納較少的冷卻劑進(jìn)入第一凸起群 114a，其弧形外壁使得冷卻劑向兩邊分流，并在越遠(yuǎn)離冷卻劑進(jìn)入第三空腔20c的方向上開設(shè)有間距越大的空腔，從而使得冷卻劑盡量均勻地進(jìn)入第一凸起群114a。由于第一凸起群114a與第三空腔20c之間具有一定空腔，格擋凸起114b就堵塞這些空腔，迫使冷卻劑流經(jīng)第一凸起群114a。以上設(shè)計(jì)可以極大地增強(qiáng)冷卻劑與導(dǎo)熱棒第二端Ilb之間的換熱效果O[0055]請參閱圖3，這是本申請內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的縱向剖面圖。其中內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，轉(zhuǎn)子鐵芯7包圍住轉(zhuǎn)子軸5，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子鐵芯7 的表面上貼有、或表面處內(nèi)嵌有永磁體3。定子鐵芯2包圍住轉(zhuǎn)子鐵芯7，且兩者之間具有一定間隙。在定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子軸5的第一側(cè)具有前端蓋9，第二側(cè)具有后端蓋8。定子鐵芯2與前端蓋9、后端蓋8均為靜連接。轉(zhuǎn)子軸5通過轉(zhuǎn)子軸承4分別與前端蓋9、后端蓋 8動(dòng)連接，轉(zhuǎn)子鐵芯7與前端蓋9、后端蓋8均具有一定間隙。轉(zhuǎn)子軸5通過露出在后端蓋 8之外的一端輸出扭矩。[0056]請同時(shí)參閱圖3和圖4，在定子鐵芯2的外圍、且與其緊緊接觸的是冷卻套1，其兩側(cè)也與前端蓋9、后端蓋8均為靜連接。冷卻套I中具有圓柱面形狀的第一空腔20a，并開設(shè)有冷卻劑入口 14和冷卻劑出口 15。在前端蓋9中具有管狀的第二空腔20b，并且在冷卻套I與前端蓋9的交界處與第一空腔20a相通。在前端蓋9的外側(cè)還具有封蓋13,前端蓋9 與封蓋13之間具有第三空腔20c，并在前端蓋9與封蓋13的交界處與第二空腔20b相通。[0057]請參閱圖3，在轉(zhuǎn)子軸5內(nèi)部具有導(dǎo)熱腔6，其開口在轉(zhuǎn)子軸5的第一側(cè)。在導(dǎo)熱腔6中具有不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油。至少一根導(dǎo)熱棒11的一端伸入到導(dǎo)熱腔6之中并浸泡于導(dǎo)熱油內(nèi)，另一端采用靜連接與靜密封、或一體鑄造成型、或焊接技術(shù)等固定于前端蓋9并與其保持密封。這些均為成熟工藝，可以確保對冷卻劑流道的可靠密封效果。導(dǎo)熱棒11與轉(zhuǎn)子軸5之間采用動(dòng)連接技術(shù)，例如導(dǎo)熱棒軸承12。這樣在轉(zhuǎn)子軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)熱棒11仍保持靜止。導(dǎo)熱棒11與轉(zhuǎn)子軸5之間采用動(dòng)密封技術(shù)，例如密封環(huán)10、甩油盤、密封螺紋等的一種或多種組合。這樣在轉(zhuǎn)子軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)熱腔6的開口處仍能保持密封。[0058]請同時(shí)參閱圖3和圖4，導(dǎo)熱棒11內(nèi)部具有一個(gè)空腔17，該空腔17的開口在第三空腔20c。導(dǎo)流隔板16將該空腔17 —分為二，形成了第四空腔20d、第五空腔20e。僅在該空腔17的末端使第四空腔20d和第五空腔20e又合為一體。第一空腔20a、第二空腔20b、 第三空腔20c、第四空腔20d和第五空腔20e構(gòu)成了完整的冷卻劑流道20。冷卻劑從入口 14進(jìn)入，按照第一空腔20a——第二空腔20b——第三空腔20c——第四空腔20d——第五空腔20e——第三空腔20c——第二空腔20b——第一空腔20a的順序，從出口 15流出并帶走沿途熱量。[0059]上述實(shí)施例二的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，定子鐵芯2的外圍被金屬材料的冷卻套 I包圍且相互接觸。定子鐵芯2的熱量就通過冷卻套I中第一空腔20a內(nèi)流經(jīng)的冷卻劑帶走。轉(zhuǎn)子軸5內(nèi)部開設(shè)導(dǎo)熱腔6并灌充不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油，其中浸泡著導(dǎo)熱棒11。導(dǎo)熱棒11 內(nèi)部開設(shè)空腔17并被導(dǎo)流隔板劃分為使冷卻劑流經(jīng)途徑最長的兩部分——第四空腔20d 和第五空腔20e。電機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸5通過導(dǎo)熱油把轉(zhuǎn)子軸5、轉(zhuǎn)子鐵芯7及永磁體3的熱量傳遞到導(dǎo)熱棒11，冷卻劑進(jìn)入第三空腔20c之后，按照第三空腔20c——第四空腔20d——第五空腔20e——第三空腔20c的順序流過并帶走沿途的導(dǎo)熱棒11的熱量。[0060]與實(shí)施例一類似，實(shí)施例二中的導(dǎo)熱棒11可以劃分為第一端Ila和中間段11c， 如圖2b所示，比實(shí)施例一缺少了第二端lib。在導(dǎo)熱棒第一端Ila的表面可以設(shè)計(jì)“翅片” 或?qū)Я鞑劢Y(jié)構(gòu)，如圖2c所示，通過增大表面積來增強(qiáng)與導(dǎo)熱油之間的換熱能力。[0061]實(shí)施例二的第三空腔20c的形狀可以與實(shí)施例一相同，如圖2d所示；也可以僅為簡單的管狀，以便于與第二空腔20b相銜接即可。[0062]上述兩個(gè)實(shí)施例中，所述封蓋13與前端蓋9的分離設(shè)計(jì)主要是為了裝配導(dǎo)熱棒11 的方便考慮。可替換地，封蓋13與前端蓋9也可以合為一體，此時(shí)第二空腔和第三空腔均在一體化的前端蓋內(nèi)。[0063]上述兩個(gè)實(shí)施例所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢在于[0064]I、避免了電機(jī)內(nèi)部的短路隱患。這是由于導(dǎo)熱腔6內(nèi)部灌充不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油，即便轉(zhuǎn)子軸5與導(dǎo)熱棒11之間的動(dòng)密封有些許失效，少量泄露出的導(dǎo)熱油也不會(huì)對電機(jī)的電氣性能產(chǎn)生不利影響，即不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)短路。[0065]2、密封效果良好。整個(gè)冷卻劑流道20最容易泄露到電機(jī)內(nèi)部的就是前端蓋9與導(dǎo)熱棒11之間。由于導(dǎo)熱棒11與前端蓋9之間沒有相對運(yùn)動(dòng)，可以采用成熟的靜密封技術(shù)確保密封效果良好。這樣便徹底杜絕了冷卻劑流道20中的冷卻劑的泄露，使得冷卻劑仍能采用可導(dǎo)電的傳統(tǒng)材料。[0066]綜上所述，本申請?jiān)诖_保可靠密封的前提下，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子軸的直接冷卻，從而大大提高了轉(zhuǎn)子的散熱效果，有利于降低轉(zhuǎn)子溫度并提高電機(jī)性能。[0067]以上僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本申請。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包含轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子部、定子部、前端蓋和封蓋；其特征是，所述冷卻結(jié)構(gòu)包含前端蓋和封蓋之間的第三空腔，該第三空腔為冷卻介質(zhì)通道的一部分； 轉(zhuǎn)子軸內(nèi)具有導(dǎo)熱腔，其開口設(shè)在轉(zhuǎn)子軸位于前端蓋的一側(cè)，其內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)； 導(dǎo)熱棒的第一端位于導(dǎo)熱腔內(nèi)且與導(dǎo)熱介質(zhì)接觸，第二端位于第三空腔內(nèi)與冷卻介質(zhì)接觸，該第二端與前端蓋之間采用靜密封方式密封； 所述轉(zhuǎn)子軸與導(dǎo)熱棒之間采用動(dòng)密封方式密封； 轉(zhuǎn)子部及轉(zhuǎn)子軸的熱量通過導(dǎo)熱腔內(nèi)的導(dǎo)熱棒第一端傳遞到導(dǎo)熱棒第二端，并經(jīng)由第三空腔中的冷卻介質(zhì)散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包含有包圍在定子部外側(cè)且與定子部相接觸的冷卻套，其內(nèi)部具有第一空腔；所述前端蓋內(nèi)還具有第二空腔，該第二空腔連接第一空腔和第三空腔，并構(gòu)成了完整的冷卻介質(zhì)通道，定子、轉(zhuǎn)子共用該冷卻介質(zhì)通道散熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱棒第一端的表面具有凸起或?qū)Я鞑?，通過增大表面積來增強(qiáng)與導(dǎo)熱介質(zhì)之間的換熱能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱棒的第二端包含底盤與底盤上的凸起結(jié)構(gòu)，所述凸起結(jié)構(gòu)與第三空腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述動(dòng)密封方式為填料密封、接觸密封、非接觸式密封、密封環(huán)、甩油盤、密封螺紋中的任一種； 所述靜密封方式為法蘭盤連接墊片密封、O形環(huán)密封、膠圈密封、填料密封中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述封蓋與前端蓋或者是兩個(gè)分離結(jié)構(gòu)，或者是一個(gè)一體化的結(jié)構(gòu)。
8.一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包含轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子部、定子部、前端蓋和封蓋；其特征是，所述冷卻結(jié)構(gòu)包含前端蓋和封蓋之間的第三空腔，該第三空腔為冷卻介質(zhì)通道的一部分； 轉(zhuǎn)子軸內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱腔，其開口設(shè)在轉(zhuǎn)子軸位于前端蓋的一側(cè)，其內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)； 導(dǎo)熱棒的一端位于導(dǎo)熱腔內(nèi)且與轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)接觸，另一端與前端蓋采用靜密封方式密封； 所述轉(zhuǎn)子軸與導(dǎo)熱棒之間采用動(dòng)密封方式密封； 所述導(dǎo)熱棒內(nèi)具有一個(gè)空腔，其開口與第三空腔相通； 所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔也作為冷卻介質(zhì)通道的一部分； 轉(zhuǎn)子部及轉(zhuǎn)子軸的熱量通過導(dǎo)熱腔內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)傳遞給導(dǎo)熱棒，并經(jīng)由導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)散熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔內(nèi)還設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流隔板，將所述導(dǎo)熱棒內(nèi)的空腔劃分為使冷卻介質(zhì)流經(jīng)路徑最長的第四空腔和第五空腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述冷卻結(jié)構(gòu)還包含有包圍在定子部外側(cè)且與定子部相接觸的冷卻套，其內(nèi)部具有第一空腔；所述前端蓋內(nèi)還具有第二空腔，該第二空腔連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構(gòu)成了完整的冷卻介質(zhì)通道，定子、轉(zhuǎn)子共用該冷卻介質(zhì)通道散熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱棒位于導(dǎo)熱腔內(nèi)的一端的表面具有凸起或?qū)Я鞑?，通過增大表面積來增強(qiáng)與導(dǎo)熱介質(zhì)之間的換熱能力。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述動(dòng)密封方式為填料密封、接觸密封、非接觸式密封、密封環(huán)、甩油盤、密封螺紋中的任一種； 所述靜密封方式為法蘭盤連接墊片密封、O形環(huán)密封、膠圈密封、填料密封中的任一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為不導(dǎo)電的導(dǎo)熱油。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是，所述封蓋與前端蓋或者是兩個(gè)分離結(jié)構(gòu)，或者是一個(gè)一體化的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本申請公開了一種內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包含轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子部、定子部、前端蓋和封蓋；所述冷卻結(jié)構(gòu)包含前端蓋和封蓋之間的第三空腔，該第三空腔作為冷卻介質(zhì)通道的一部分；轉(zhuǎn)子軸內(nèi)具有導(dǎo)熱腔，其開口設(shè)在轉(zhuǎn)子軸位于前端蓋的一側(cè)，其內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)；導(dǎo)熱棒的第一端位于導(dǎo)熱腔內(nèi)且與導(dǎo)熱介質(zhì)接觸，第二端位于第三空腔內(nèi)與冷卻介質(zhì)接觸，該第二端與前端蓋之間采用靜密封方式密封；所述轉(zhuǎn)子軸與導(dǎo)熱棒之間采用動(dòng)密封方式密封；轉(zhuǎn)子部及轉(zhuǎn)子軸的熱量通過導(dǎo)熱腔內(nèi)的導(dǎo)熱棒第一端傳遞到導(dǎo)熱棒第二端，并經(jīng)由第三空腔中的冷卻介質(zhì)散熱。本申請?jiān)讷@得良好的定子、轉(zhuǎn)子散熱效果的同時(shí)滿足了絕緣、密封、體積的嚴(yán)格要求。
文檔編號H02K1/32GK202818002SQ201220377078
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者屈晨竹, 陳思遠(yuǎn) 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司