CN115603493A - 一种定子油路冷却装置及电驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子油路冷却装置及电驱动系统，定子设置于电机的壳体总成内，油路冷却装置包括设置于定子的端部的密封油环，壳体总成形成有与外界连通的壳体油道，壳体总成的内壁与定子的外壁之间形成有数个轴向设置的进油通道，且密封油环、壳体总成的内壁以及定子形成有位于定子的端部的环形油道，密封油环开设有贯穿设置的喷油孔且喷油孔与环形油道连通。当冷却油在流动过程中，由壳体总成处的壳体油道进入内部，且环形油道形成于定子的端部，因此冷却油会依次进入进油侧的环形油道、轴向油道以及出油侧的环形油道，而在流动过程中则会对定子整体进行冷却，确保冷却油在压力下能够在电机处于不同姿态下均能够对定子冷却均匀。

Description

一种定子油路冷却装置及电驱动系统

技术领域

本发明属于电机领域，具体涉及一种定子油路冷却装置及电驱动系统。

背景技术

随着汽车的高速发展，汽车用电机也逐渐朝向高效率、高功率以及高转速的方向发展，随之而来的则是电机温升速度的提高，因此电机的冷却便显得更为重要。

现有技术中电机的冷却通常采用油冷的方式实现，通过依靠局部的喷油管将冷却油喷于一定位置的定子表面后，冷却油依靠重力作用流到定子其他位置，容易冷却不均匀，特别是定子轴向俯仰，径向左右变化时，冷却油会在定子的整理重力的作用朝向相应的方向流动，这样往往会导致冷却油在定子处分布不均匀，进而影响定子的冷却效果。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种定子油路冷却装置及电驱动系统，实现定子更好地冷却。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种定子油路冷却装置，定子设置于电机的壳体总成内，油路冷却装置包括设置于定子的端部的密封油环，壳体总成形成有与外界连通的壳体油道，壳体总成的内壁与定子的外壁之间形成有数个轴向设置的进油通道，且密封油环、壳体总成的内壁以及定子形成有位于定子的端部的环形油道，密封油环开设有贯穿设置的喷油孔且喷油孔与环形油道连通。在本申请中，当冷却油在流动过程中，由壳体总成处的壳体油道进入内部，且环形油道形成于定子的端部，因此冷却油会依次进入进油侧的环形油道、轴向油道以及出油侧的环形油道，而在流动过程中则会对定子整体进行冷却，从而避免出现定子冷却不均匀的问题，其中，冷却油在进入进油侧的环形油道后，由于环形油道为具有相对较大体积的环形腔体，因此进入的冷却油会在进油侧的环形油道内堆积并充满进油侧的环形油道，从而使得进油侧的环形油道形成稳压腔体，从而起到蓄能缓冲的作用，且冷却油在充满的过程中，便会有少量的冷却油经由喷油孔流向定子的进油端，对定子绕组进行冷却，而由于电机设置在汽车内，即使当汽车在行驶过程中导致定子的俯仰和左右变化时，由于位于两侧的密封油环能够与壳体总成的内壁以及所述定子围成环形油道，从而能够容纳冷却油，确保冷却油在压力下能够在电机处于不同姿态下均能够对定子冷却均匀。

进一步地，密封油环包括位于定子的进油端的第一油环以及位于定子的出油端的第二油环，第一油环沿周向开设有数个第一喷油孔，第二油环沿周向开设有数个第二喷油孔。

进一步地，第一油环包括第一支撑架、设置于第一支撑架内侧且与定子抵接的第一密封件以及设置于第一支撑架外侧且与壳体总成抵接的第二密封件；第二油环包括第二支撑架、设置于第二支撑架内侧且与定子抵接的第三密封件以及设置于第二支撑架外侧且与壳体总成抵接的第四密封件。通过设置第一密封件，从而加强第一油与定子之间接触的密封性，从而使得第一油环内侧的冷却油能够集中对定子绕组进行冷却，而通过设置第二密封件，则能够加强第一油环与壳体之间接触的密封性，从而防止冷却油外溢；通过设置第三密封件，从而加强第二油环与定子之间接触的密封性，从而使得第二油环内侧的冷却油能够集中对定子绕组进行冷却，而通过设置第四密封件，则能够加强第二油环与壳体之间接触的密封性，从而防止冷却油外溢。

进一步地，第一密封件为环形结构且位于第一支撑架的临近定子的一侧，第三密封件为环形结构且位于第二支撑架的临近定子的一侧。第一油环位于定子的进油端，因此使得第一密封件位于第一支撑架的临近定子的一侧，即位于第一支撑架的后侧，从而使第一油环更加靠近定子，从而在通过第一油环进行密封时，冷却油能够集中在定子的进油端，而第二油环位于定子的出油端，因此使得第三密封件位于第二支撑架的临近定子的一侧，即位于第二支撑架的前侧，从而在通过第三油环进行密封时，冷却油能够集中在定子的出油端，从而通过第一油环和第二油环更好地将冷却油集中在定子处。

进一步地，第一油环、壳体总成的内壁以及定子形成第一环形油道，第一环形通道位于第一密封件和第二密封件之间；第二油环、壳体总成的内壁以及定子形成第二环形油道，第二环形通道位于第三密封件和第四密封件之间。通过第一密封件和第二密封件实现第一环形通道的密封，且通过第三密封件和第四密封件实现第二环形通道的密封，从而更好地防止冷却油外溢。

进一步地，定子包括定子铁芯以及缠绕至定子铁芯端部的定子绕组，第一环形通道通过第一喷油孔与定子绕组连通且第二环形通道通过第二喷油孔与定子绕组连通。定子绕组在缠绕至位于定子铁芯的两侧，从而与第一环形通道以及第二环形通道对应，而位于第一环形通道处的冷却油则能够通过第一喷油孔进入第一油环内侧，从而对定子绕组进行冷却，同样的，位于第二环形通道处的冷却油则能够通过第二喷油孔进入第二油环内侧，从而对定子绕组进行冷却。

进一步地，喷油孔沿径向形成于密封油环。由于密封油环为环形，因此密封油环在设置于定子的端部后，密封油环的外侧便形成环形油道，而喷油孔沿径向设置，即喷油孔位于密封油环的侧部，从而方便冷却油沿着喷油孔流动。

进一步地，壳体总成包括容纳定子的壳体、设置于壳体前侧的前端盖以及设置于壳体后侧的后端盖，壳体通道形成于壳体处，壳体与定子通过螺栓沿轴向固定且前端盖形成设置螺栓的螺栓孔。壳体与定子通过螺栓固定，且螺栓在固定时会穿过前端盖，从而将前端盖一同固定在壳体处，通过改进壳体与定子的连接方式，使得壳体与定子之间无需通过过盈配合实现固定，避免壳体与定子之间大面积接触，进而解决了过盈配合导致壳体局部应力过大失效影响与其它配件的配合精度的问题。

进一步地，定子的外壁形成数个朝向壳体处延伸的凸起，凸起围成进油通道。通过设置多个凸起，相邻凸起之间相应的便会隔成多个进油通道，结构更加简单。

本发明还提供了一种电驱动系统，应用于电动汽车，包括上述的油路冷却装置。

附图说明

图1用以说明本发明中定子的一种示意性实施方式的安装示意图；

图2用以说明本发明中定子与壳体总成的一种示意性实施方式的爆炸图；

图3用以说明本发明中密封油环与定子的一种示意性实施方式的安装示意图；

图4用以说明本发明中的一种示意性实施方式的剖视图；

图5用以说明图4中A处的局部放大示意图；

图6用以说明图4中B处的局部放大示意图。

附图标记：

1、第一油环，11、第一支撑架，12、第一密封件，13、第二密封件，14、第一喷油孔，15、凸耳，2、第二油环，21、第二支撑架，22、第三密封件，23、第四密封件，24、第二喷油孔，3、壳体总成，31、壳体，32、前端盖，33、后端盖，34、壳体油道，4、进油通道，51、第一环形油道，52、第二环形油道，6、定子，61、凸起。

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。

需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态，即产品的行进方向为参考的，而不应该认为是具有限定性的。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中所提到的“相对运动”等动态用语，不仅是位置上的变动，还包括转动、滚动等位置上没有发生相对变化，但状态却发生改变的运动。

最后，需要说明的是，当组件被称为“位于”或“设置于”另一个组件，它可以在另一个组件上或可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

如图1至图6所示的一种定子油路冷却装置，定子为电机中静止不动的部分，定子内部的则为转子，定子作为电机的一部分，定子设置于电机的壳体总成3内，电机作为汽车的驱动部分，随着电机朝向高效发展，对于电机的冷却也需要更加可靠，在本申请中，通过油路冷却装置对定子进行喷淋冷却，冷却油经过油泵抽取增压、过滤、以及热交换冷却后流经定子，从而对定子进行冷却，可以理解的，对于本申请而言，冷却油在进入定子前的结构可以参见现有技术，此处不再赘述。

如图4所示，油路冷却装置包括设置于定子的端部的密封油环，密封油环能够对进入的冷却油实现密封，从而使冷却油更好地留存在定子处，其中，冷却油在进入定子处时，由于定子6位于壳体总成3内，且壳体总成3形成有与外界连通的壳体油道34，因此冷却油会通过壳体油道34进入壳体总成3，从而与壳体总成3内的定子接触，壳体总成3的内壁与定子6的外壁之间形成有数个轴向设置的进油通道4，冷却油能够沿着进油通道4流动，从而使得冷却油能够沿轴向上流经定子对定子进行冷却，同时定子包括定子铁芯以及缠绕至定子铁芯端部的定子绕组，因此冷却油在进油通道4流动时，便能够对定子铁芯进行冷却，同时也需对定子绕组处进行冷却处理，密封油环、壳体总成3的内壁以及定子形成有位于定子的端部的环形油道，环形通道形成于定子的端部，即形成于靠近定子绕组的区域，密封油环开设有贯穿设置的喷油孔且喷油孔与环形油道连通，因此环形油道内的冷却油能够进入喷油孔内，同时密封油环位于定子的端部，因此由环形油道经由喷油孔流向密封油环的内侧的冷却油能够对两端的定子绕组进行冷却处理，从而实现定子绕组和定子铁芯的同时冷却。

在本申请中，当冷却油在流动过程中，由壳体总成3处的壳体油道34进入内部，且环形油道形成于定子的端部，因此冷却油会依次进入进油侧的环形油道、轴向油道以及出油侧的环形油道，而在流动过程中则会对定子整体进行冷却，从而避免出现定子冷却不均匀的问题，冷却油在进入进油侧的环形油道后，由于环形油道为具有相对较大体积的环形腔体，因此进入的冷却油会在进油侧的环形油道内堆积并充满进油侧的环形油道，从而使得进油侧的环形油道形成稳压腔体，从而起到蓄能缓冲的作用，且冷却油在充满的过程中，便会有少量的冷却油经由喷油孔流向定子的进油端，对定子绕组进行冷却；其中，即使得冷却油自上而下流动，而由于电机设置在汽车内，即使当汽车在行驶过程中导致定子的俯仰和左右变化时，由于位于两侧的密封油环能够与壳体总成3的内壁以及所述定子围成环形油道，确保冷却油在压力下能够在电机处于不同姿态下均能够对定子冷却均匀；其中，进油侧为冷却油进入的一侧，而出油侧为冷却油冷却后流出定子的一侧，由于定子在放置时是接近水平的，因此在本申请中所指的进油侧以及出油侧为定子在正常放置所对应的前后两侧，而进油端则为进油侧所对应的端部，出油端则为出油侧所对应的端部。

优选的，喷油孔沿径向形成于密封油环；由于密封油环为环形，因此密封油环在设置于定子的端部后，密封油环的外侧便形成环形油道，而喷油孔沿径向设置，即喷油孔位于密封油环的侧部，从而方便冷却油沿着喷油孔流动。

可以理解的，壳体总成3用于容纳定子，因此壳体总成3不仅需要保护定子的侧部，同时需要对定子的进油侧和出油侧进行罩设，因此，在本申请中，壳体总成3包括容纳定子的壳体31、设置于壳体31进油侧的前端盖32以及设置于壳体31出油侧的后端盖33，壳体31通道形成于壳体31处，壳体31与定子通过螺栓沿轴向固定且前端盖32形成设置螺栓的螺栓孔；壳体31与定子通过螺栓固定，且螺栓在固定时会穿过前端盖32，从而将前端盖32一同固定在壳体31处，通过改进壳体31与定子的连接方式，使得壳体31与定子之间无需通过过盈配合实现固定，避免壳体31与定子之间大面积接触，进而解决了过盈配合导致壳体31局部应力过大失效影响与其它配件的配合精度的问题。

如图2和图4所示，定子的外壁形成数个朝向壳体31处延伸的凸起61，凸起61围成进油通道4；通过设置多个凸起61，相邻凸起61之间相应的便会隔成多个进油通道4，结构更加简单，可以理解的，凸起61的数量由定子的尺寸以及输出的扭矩决定，例如可以为三个、四个、五个或是其它数量。在本申请中，由于壳体31与定子之间通过螺栓进行固定，因此定子处需要开设有供螺栓伸入的螺栓孔，而由于定子的外壁形成有凸起61，因此螺栓孔可以形成于凸起61处，即凸起61贯穿形成螺纹孔，从而使得螺栓在穿过前端盖32后，便能够穿过凸起61形成的螺纹孔，并连接至后端盖33处。

如图2所示，由于在安装壳体与定子时是通过螺栓进行固定，且定子处的凸起开设有螺栓孔，而第一油环是位于定子的进油端，因此为了加强第一油环安装至定子处的稳定性，第一油环沿周向形成有数个凸耳15，凸耳15的数量与定子处形成的凸起的数量一致，且在安装第一油环后，第一油环的凸耳处均对应一个凸起，从而在安装螺栓后，螺栓会穿过凸耳伸入凸起内，增强第一油环安装后的稳定性。

其中，由于定子具有上下两端，因此密封油环在设置时则会位于定子的上下两端，在本申请中，密封油环包括位于定子的进油端的第一油环1以及位于定子的出油端的第二油环2，第一油环1沿周向开设有数个第一喷油孔14，第二油环2沿周向开设有数个第二喷油孔24；第一油环1位于定子的进油端，因此由壳体油道34进入的冷却油会首先到达第一油环1处，由于第一油环1处开设有第一喷油孔14，使得冷却油能够通过，因此进入的冷却油会进行分流，其中，由于喷油孔的内径较小，因此少量的冷却油经由第一喷油孔14到达定子的进油端，对定子绕组进行冷却其中，由第一喷油孔14喷出的冷却由的量占总数的10％～30％。而剩余的多数冷却油则会沿进油通道4沿轴向移动，从而对定子铁芯进行冷却，而冷却油在沿进油通道4流动时，则会由定子的进油端流向出油端，而第二油环2位于定子的出油端，且第二油环2处开设有第二喷油孔24，因此到达定子的出油端的冷却油则能够通过第二喷油孔24到达出油端的定子绕组处。

如图2和图5所示，第一油环1包括第一支撑架11、设置于第一支撑架11内侧且与定子抵接的第一密封件12以及设置于第一支撑架11外侧且与壳体总成3抵接的第二密封件13；通过设置第一密封件12，从而加强第一油与定子之间接触的密封性，从而使得第一油环1内侧的冷却油能够集中对定子绕组进行冷却，而通过设置第二密封件13，则能够加强第一油环1与壳体31之间接触的密封性，从而防止冷却油外溢。

如图2和图6所示，第二油环2包括第二支撑架21、设置于第二支撑架21内侧且与定子抵接的第三密封件22以及设置于第二支撑架21外侧且与壳体总成3抵接的第四密封件23。通过设置第三密封件22，从而加强第二油环2与定子之间接触的密封性，从而使得第二油环2内侧的冷却油能够集中对定子绕组进行冷却，而通过设置第四密封件23，则能够加强第二油环2与壳体31之间接触的密封性，从而防止冷却油外溢。

进一步地，第一密封件12为环形结构且位于第一支撑架11的临近定子的一侧，第三密封件22为环形结构且位于第二支撑架21的临近定子的一侧。第一油环1位于定子的进油端，因此使得第一密封件12位于支撑架的临近定子的一侧，即位于第一支撑架的后侧，从而使第一油环1更加靠近定子，从而在通过第一油环1进行密封时，冷却油能够集中在定子的进油端，而第二油环2位于定子的出油端，因此使得第三密封件22位于支撑架的临近定子的一侧，即位于第二支撑架的前侧，从而在通过第三油环进行密封时，冷却油能够集中在定子的出油端，从而通过第一油环1和第二油环2更好地将冷却油集中在定子处。

对于第二密封件13以及第四密封件23而言，由于其与壳体31接触，因此第二密封件13以及第四密封件23优选为异形结构，从而更好地与壳体31的结构相匹配，进而使得第一油环1以及第二油环2均能够分别通过第二密封件13和第四密封件23更好地实现与壳体31之间的密封。

在本申请，由于密封油环、壳体总成3的内壁以及定子形成有位于所述定子的端部的环形油道，且密封油环由第一油环1和第二油环2组成，因此形成的环形油道也为两个，其中，第一油环1、壳体总成3的内壁以及定子形成第一环形油道51，第一环形通道位于第一密封件12和第二密封件13之间；同时第二油环2、壳体总成3的内壁以及定子形成第二环形油道52，第二环形通道位于第三密封件22和第四密封件23之间；通过第一密封件12和第二密封件13实现第一环形通道的密封，且通过第三密封件22和第四密封件23实现第二环形通道的密封，从而更好地防止冷却油外溢。

定子包括定子铁芯以及缠绕至定子铁芯端部的定子绕组，第一环形通道通过第一喷油孔14与定子绕组连通且第二环形通道通过第二喷油孔24与定子绕组连通。定子绕组在缠绕至位于定子铁芯的两侧，从而与第一环形通道以及第二环形通道对应，而位于第一环形通道处的冷却油则能够通过第一喷油孔14进入第一油环1内侧，从而对定子绕组进行冷却，同样的，位于第二环形通道处的冷却油则能够通过第二喷油孔24进入第二油环2内侧，从而对定子绕组进行冷却。

本发明还提供了一种电驱动系统，应用于电动汽车，包括上述的油路冷却装置，其中，当汽车在行驶过程中导致定子的俯仰和左右变化时，通过上述油路冷却装置，能够确保电机在不同姿态下均能够对定子冷却均匀。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种定子油路冷却装置，定子设置于电机的壳体总成内，其特征在于，所述油路冷却装置包括设置于所述定子的端部的密封油环，所述壳体总成形成有与外界连通的壳体油道，所述壳体总成的内壁与所述定子的外壁之间形成有数个轴向设置的进油通道，且所述密封油环、所述壳体总成的内壁以及所述定子形成有位于所述定子的端部的环形油道，所述密封油环开设有贯穿设置的喷油孔且所述喷油孔与所述环形油道连通。

2.根据权利要求1所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述密封油环包括位于所述定子的进油端的第一油环以及位于所述定子的出油端的第二油环，所述第一油环沿周向开设有数个第一喷油孔，所述第二油环沿周向开设有数个第二喷油孔。

3.根据权利要求2所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，

所述第一油环包括第一支撑架、设置于所述第一支撑架内侧且与所述定子抵接的第一密封件以及设置于所述第一支撑架外侧且与所述壳体总成抵接的第二密封件；

所述第二油环包括第二支撑架、设置于所述第二支撑架内侧且与所述定子抵接的第三密封件以及设置于所述第二支撑架外侧且与所述壳体总成抵接的第四密封件。

4.根据权利要求3所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述第一密封件为环形结构且位于所述第一支撑架的临近所述定子的一侧；所述第三密封件为环形结构且位于所述第二支撑架的临近所述定子的一侧。

5.根据权利要求3所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，

所述第一油环、所述壳体总成的内壁以及所述定子形成第一环形油道，所述第一环形通道位于所述第一密封件和所述第二密封件之间；

所述第二油环、所述壳体总成的内壁以及所述定子形成第二环形油道，所述第二环形通道位于所述第三密封件和所述第四密封件之间。

6.根据权利要求5所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述定子包括定子铁芯以及缠绕至所述定子铁芯端部的定子绕组，所述第一环形通道通过所述第一喷油孔与所述定子绕组连通且所述第二环形通道通过所述第二喷油孔与所述定子绕组连通。

7.根据权利要求1所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述喷油孔沿径向形成于所述密封油环。

8.根据权利要求1所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述壳体总成包括容纳所述定子的壳体、设置于所述壳体前侧的前端盖以及设置于所述壳体后侧的后端盖，所述壳体通道形成于所述壳体处，所述壳体与所述定子通过螺栓沿轴向固定且所述前端盖形成设置所述螺栓的螺栓孔。

9.根据权利要求8所述的一种定子油路冷却装置，其特征在于，所述定子的外壁形成数个朝向所述壳体处延伸的凸起，所述凸起围成所述进油通道。

10.一种电驱动系统，应用于电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的油路冷却装置。

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