本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)及其噴油管的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)汽車內(nèi)核心部件，直接決定電動(dòng)汽車的性能。

新能源汽車領(lǐng)域內(nèi)對(duì)永磁同步電機(jī)的要求越來越高，電機(jī)功率密度越做越大，散熱已成為制約電機(jī)功率密度不斷提高的最主要因素。目前電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)絕大部分采用水冷結(jié)構(gòu)，即電機(jī)定子產(chǎn)生的熱量通過殼體傳遞至殼體水道內(nèi)部冷卻介質(zhì)，由冷卻介質(zhì)將其帶出系統(tǒng)。同時(shí)定子與殼體之間依靠過盈配合來保證兩者不發(fā)生相對(duì)位移，具體裝配方式為通過熱套工藝實(shí)現(xiàn)。

采用此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要存在以下不足：

1、傳統(tǒng)水冷電機(jī)只針對(duì)定子外表面進(jìn)行散熱，繞組部分散熱路徑較長(zhǎng)，散熱較為困難，難以滿足功率密度很高的電機(jī)散熱需求；

2、由于電機(jī)工作過程中產(chǎn)生的熱量主要是通過定子鐵芯直接傳遞給殼體，由殼體水道內(nèi)部冷卻介質(zhì)帶出，這要求定子鐵芯與殼體內(nèi)表面接觸十分良好。否則兩部件之間的裝配間隙會(huì)造成較大的接觸熱阻，熱量很難傳遞出來，勢(shì)必造成繞組溫升較快。因此此結(jié)構(gòu)對(duì)定子鐵芯表面粗糙度以及過盈量的控制要求較高，加工難度較大；

3、電機(jī)定子與殼體采用過盈的裝配方式，對(duì)過盈量的控制十分嚴(yán)格，過大則易對(duì)殼體造成損壞、過小對(duì)散熱不利。并且針對(duì)過盈量的控制只能模糊化處理，無法做到量化，致使在工作過程中易出現(xiàn)隨著溫度的升高定子與殼體發(fā)生相對(duì)位移。

4、采用過盈配合的裝配方式，在維護(hù)過程中殼體或定子出現(xiàn)損壞時(shí)，無法對(duì)殼體或定子進(jìn)行單獨(dú)替換維修。

如何開發(fā)出一種全新的電機(jī)定子與殼體的安裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)定子與殼體的安裝結(jié)構(gòu)無法滿足實(shí)際使用需要的缺陷，提供一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)及其噴油管的設(shè)計(jì)方法來解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)，包括殼體和定子鐵芯，定子鐵芯安裝在殼體內(nèi)，

所述殼體內(nèi)表面的兩個(gè)端部處分別設(shè)有環(huán)狀凸臺(tái)a和環(huán)狀凸臺(tái)b，殼體位于環(huán)狀凸臺(tái)a處的內(nèi)徑小于殼體位于環(huán)狀凸臺(tái)b處的內(nèi)徑，殼體內(nèi)表面上位于環(huán)狀凸臺(tái)a與環(huán)狀凸臺(tái)b之間等分設(shè)置有若干個(gè)凹槽，凹槽與殼體的軸向相平行；凹槽內(nèi)均放置有噴油管，噴油管的一端設(shè)有油嘴，噴油管的另一端接有進(jìn)油軟管，進(jìn)油軟管通過進(jìn)油分接頭與右進(jìn)油管相接，油嘴的噴灑方向朝向定子鐵芯端部的繞組處。

還包括左進(jìn)油管，所述的噴油管分為數(shù)量均等的左噴油管和右噴油管，左進(jìn)油管位于殼體的左端，右進(jìn)油管位于殼體的右端，左進(jìn)油管依次通過進(jìn)油分接頭、進(jìn)油軟管與左噴油管相接，右進(jìn)油管依次通過進(jìn)油分接頭、進(jìn)油軟管與右噴油管相接，左噴油管的油嘴的噴灑方向朝向定子鐵芯右端部的繞組處，右噴油管的油嘴的噴灑方向朝向定子鐵芯左端部的繞組處。

所述定子鐵芯的外表面設(shè)有若干個(gè)定位槽，定位槽與殼體的軸向相平行，定位槽與凹槽兩者數(shù)量相同，定位槽與凹槽兩者依序?qū)?yīng)，噴油管放置在凹槽與定位槽之間。

所述的噴油管數(shù)量為12個(gè)。

所述的噴油管的縱向截面為矩形。

一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)中噴油管的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

根據(jù)電機(jī)輸出的最大扭矩，計(jì)算單個(gè)噴油管承受的扭矩，其計(jì)算公式如下：

其中：為電機(jī)輸出最大扭矩；為噴油管數(shù)量；

根據(jù)單個(gè)噴油管所承受的扭矩，計(jì)算出單個(gè)噴油管與凹槽接觸面的最大應(yīng)力，其計(jì)算公式如下：

，

其中：為噴油管寬；為噴油管位于凹槽內(nèi)長(zhǎng)度；為定子鐵芯的外徑；

獲取定子鐵芯許用擠壓應(yīng)力值、殼體許用擠壓應(yīng)力值和噴油管許用擠壓應(yīng)力值，計(jì)算定子鐵芯、殼體和噴油管三者的擠壓應(yīng)力值的最小值，

，

其中，為最小值計(jì)算函數(shù)；

獲取單個(gè)噴油管與凹槽接觸面的最大應(yīng)力且，設(shè)計(jì)出噴油管參數(shù)判斷方程式，其方程式如下：

；

噴油管的參數(shù)設(shè)計(jì)，在噴油管參數(shù)判斷方程式中輸入單個(gè)噴油管的寬、噴油管位于凹槽內(nèi)長(zhǎng)度和噴油管數(shù)量，判斷其是否滿足噴油管參數(shù)判斷方程式；

若滿足噴油管參數(shù)判斷方程式，則認(rèn)定當(dāng)前噴油管的參數(shù)設(shè)計(jì)合格；

若不滿足噴油管參數(shù)判斷方程式，則認(rèn)定當(dāng)前噴油管的參數(shù)設(shè)計(jì)不合格，調(diào)整單個(gè)噴油管的寬、噴油管位于凹槽內(nèi)長(zhǎng)度和噴油管數(shù)量，使其滿足噴油管參數(shù)判斷方程式。

有益效果

本發(fā)明的一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)及其噴油管的設(shè)計(jì)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比極大地簡(jiǎn)化了油冷電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及定子殼體的裝配工藝，增加了冷卻油對(duì)電機(jī)繞組端部直接噴射冷卻，噴油管在對(duì)繞組噴射冷卻的同時(shí)可以對(duì)電機(jī)定子鐵芯進(jìn)行散熱，大大提高了電機(jī)的散熱性能。

本發(fā)明通過噴油管放置在凹槽內(nèi)的設(shè)計(jì)，不僅使得噴油管充當(dāng)了鍵（加強(qiáng)筋）的作用，取代了傳統(tǒng)的過盈配合方式，有效避免了采用過盈配合時(shí)過盈量不足造成的電機(jī)運(yùn)行過程中定子與殼體發(fā)生相對(duì)位移，以及過盈量過大造成的裝配困難、殼體易損壞的問題，方便后期對(duì)電機(jī)進(jìn)行拆解維修以及部件更換，提高部件的利用率；而且噴油管圍繞定子鐵芯外圓，進(jìn)一步地提高了散熱效果。同時(shí)由于采用了噴油管充當(dāng)鍵（加強(qiáng)筋）的設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)電機(jī)最大扭矩要求對(duì)噴油管進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，避免了采用過盈配合難以實(shí)現(xiàn)量化控制的問題，從而保證了電機(jī)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性以及產(chǎn)品的一致性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的a-a向剖視圖；

圖3為圖2的b-b向剖視圖；

圖4為本發(fā)明中噴油管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中進(jìn)油分接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中殼體的a-a向剖視圖；

圖7為圖1中定子鐵芯的a-a向剖視圖；

其中，1-殼體、2-定子鐵芯、3-繞組、4-噴油管、5-進(jìn)油軟管、6-進(jìn)油分接頭、7-右進(jìn)油管、8-左進(jìn)油管、11-環(huán)狀凸臺(tái)a、12-環(huán)狀凸臺(tái)b、13-凹槽、21-定位槽、41-油嘴。

具體實(shí)施方式

為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下：

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種帶有噴油管設(shè)計(jì)的電機(jī)定子與殼體安裝結(jié)構(gòu)，包括殼體1和定子鐵芯2，定子鐵芯2安裝在殼體1內(nèi)，定子鐵芯2與殼體1仍然采用傳統(tǒng)的熱套工藝進(jìn)行安裝，但無需考慮過盈配合的問題。

如圖3所示，殼體1內(nèi)表面的兩個(gè)端部處分別設(shè)有環(huán)狀凸臺(tái)a11和環(huán)狀凸臺(tái)b12，環(huán)狀凸臺(tái)a11和環(huán)狀凸臺(tái)b12用于對(duì)定子鐵芯2進(jìn)行限位，因此殼體1位于環(huán)狀凸臺(tái)a11處的內(nèi)徑小于殼體1位于環(huán)狀凸臺(tái)b12處的內(nèi)徑。這樣，在進(jìn)行定子鐵芯2與殼體1的熱套安裝時(shí)，定子鐵芯2可以從殼體1的環(huán)狀凸臺(tái)b12處塞入，限位在殼體1的環(huán)狀凸臺(tái)a11處，待殼體1冷卻后，再通過環(huán)狀凸臺(tái)b12和環(huán)狀凸臺(tái)a11共同將定子鐵芯2限定在殼體1內(nèi)。

如圖6所示，殼體1內(nèi)表面上位于環(huán)狀凸臺(tái)a11與環(huán)狀凸臺(tái)b12之間等分設(shè)置有多個(gè)凹槽13，凹槽13用于放置噴油管4。凹槽13與殼體1的軸向相平行，即凹槽13與殼體1的徑向相垂直。如圖2所示，凹槽13內(nèi)均放置有噴油管4，噴油管4在此的作用有三種：一、用于輸送冷卻油，從而能夠?qū)Χㄗ予F芯2端部的繞組3進(jìn)行降溫；二、由于噴油管4位于凹槽13內(nèi)，凹槽13為殼體1的軸向方向，噴油管4則可以對(duì)定子鐵芯2的外部進(jìn)行進(jìn)一步的散熱；三、同樣由于噴油管4位于凹槽13內(nèi)且為殼體1的軸向方向布置，即位于定子鐵芯2與殼體1之間，在此噴油管4又起到了加強(qiáng)筋（固定鍵）的作用，通過噴油管4對(duì)定子鐵芯2在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上進(jìn)行約束。也正因?yàn)榧訌?qiáng)筋（固定鍵）的產(chǎn)生，在定子鐵芯2與殼體1熱套工藝中，也無需考慮過盈配合的問題。

如圖4所示，噴油管4的一端設(shè)有油嘴41，噴油管4的另一端接有進(jìn)油軟管5，油嘴41為噴射頭。進(jìn)油軟管5通過進(jìn)油分接頭6與右進(jìn)油管7相接，如圖5所示，進(jìn)油分接頭6為油路分化裝置，將右進(jìn)油管7的進(jìn)油分從多個(gè)進(jìn)油軟管5中輸出。同時(shí)，進(jìn)油軟管5連接的油嘴41，其噴灑方向朝向定子鐵芯2端部的繞組3處，直接對(duì)繞組3端部進(jìn)行降溫。

為了能夠針對(duì)定子鐵芯2兩個(gè)端部的繞組3都進(jìn)行降溫，還可以包括左進(jìn)油管8，同時(shí)，噴油管4分為數(shù)量均等的左噴油管和右噴油管。噴油管4數(shù)量可以為12個(gè)，左噴油管和右噴油管各為6個(gè)間隔布置。左噴油管和右噴油管都為噴油管4結(jié)構(gòu)，只是安裝方向不同。左進(jìn)油管8位于殼體1的左端，右進(jìn)油管7位于殼體1的右端，左進(jìn)油管8用于處于殼體1右端的繞組3進(jìn)行降溫，右進(jìn)油管7用于處于殼體1左端的繞組3進(jìn)行降溫。左進(jìn)油管8依次通過進(jìn)油分接頭6、進(jìn)油軟管5與左噴油管相接，右進(jìn)油管7依次通過進(jìn)油分接頭6、進(jìn)油軟管5與右噴油管相接，左噴油管的油嘴41的噴灑方向朝向定子鐵芯2右端部的繞組3處，右噴油管的油嘴41的噴灑方向朝向定子鐵芯2左端部的繞組3處。即左噴油管所接的進(jìn)油軟管5位于殼體1的左端，左噴油管的油嘴41位于殼體1的右端；右噴油管所接的進(jìn)油軟管5位于殼體1的右端，左噴油管的油嘴41位于殼體1的左端。

為了配合噴油管4的限位安裝固定，如圖7所示，還可以在定子鐵芯2的外表面設(shè)多個(gè)定位槽21。同樣，定位槽21與殼體1的軸向相平行，定位槽21與凹槽13兩者數(shù)量相同。定位槽21與凹槽13兩者依序?qū)?yīng)，噴油管4放置在凹槽13與定位槽21之間。

為了方便噴油管4具體數(shù)量、尺寸的確定，噴油管4的縱向截面為矩形，即使用矩形管，其較為圓形管更易計(jì)算。在此，還提供一種當(dāng)噴油管4的縱向截面為矩形，即為矩形管時(shí)其噴油管的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

第一步，根據(jù)電機(jī)輸出的最大扭矩。根據(jù)電機(jī)性能參數(shù)需求，確定電機(jī)輸出的最大扭矩，由于反扭矩的作用，定子會(huì)承受方向相反、大小相同的反扭矩作用，為保證定子鐵芯2與殼體1之間不發(fā)生相對(duì)位移，定子2所承受的反扭矩會(huì)傳遞至噴油管4，因此，先計(jì)算單個(gè)噴油管4承受的扭矩，其計(jì)算公式如下：

其中：為電機(jī)輸出最大扭矩；為噴油管4數(shù)量。

第二步，根據(jù)單個(gè)噴油管4所承受的扭矩，計(jì)算出單個(gè)噴油管4與凹槽13接觸面的最大應(yīng)力。其計(jì)算公式如下：

，

其中：為噴油管4寬，在此由于噴油管4為矩形管，其噴油管4的寬即為噴油管4的高。為噴油管4位于凹槽13內(nèi)長(zhǎng)度，為定子鐵芯2的外徑。

第三步，獲取定子鐵芯2許用擠壓應(yīng)力值、殼體1許用擠壓應(yīng)力值和噴油管4許用擠壓應(yīng)力值。許用擠壓應(yīng)力值為其部件本身能夠承受的壓力值，計(jì)算計(jì)算定子鐵芯2、殼體1和噴油管4三者的擠壓應(yīng)力值的最小值的目的在于，所設(shè)計(jì)出來的單個(gè)噴油管4與凹槽13接觸面的最大應(yīng)力應(yīng)該要能夠同時(shí)滿足定子鐵芯2、殼體1和噴油管4的許用擠壓應(yīng)力，以防止定子鐵芯2、殼體1和噴油管4的變形、破裂。

，

其中，為最小值計(jì)算函數(shù)。

第四步，獲取單個(gè)噴油管4與凹槽13觸面的最大應(yīng)力且，設(shè)計(jì)出噴油管參數(shù)判斷方程式，其方程式如下：

。

基于噴油管參數(shù)判斷方程式，則可以進(jìn)行噴油管4的具體設(shè)計(jì)。

第五步，噴油管的參數(shù)設(shè)計(jì)。

在噴油管參數(shù)判斷方程式中輸入單個(gè)噴油管4的寬、噴油管4位于凹槽13內(nèi)長(zhǎng)度和噴油管4數(shù)量，判斷其是否滿足噴油管參數(shù)判斷方程式。

若滿足噴油管參數(shù)判斷方程式，則認(rèn)定當(dāng)前噴油管4的參數(shù)設(shè)計(jì)合格。

若不滿足噴油管參數(shù)判斷方程式，則認(rèn)定當(dāng)前噴油管4的參數(shù)設(shè)計(jì)不合格，調(diào)整單個(gè)噴油管4的寬、噴油管4位于凹槽13內(nèi)長(zhǎng)度和噴油管4數(shù)量，使其滿足噴油管參數(shù)判斷方程式。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。