电机及车辆的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机及车辆。


背景技术：

2.相关技术中，新能源汽车驱动电机逐步趋向高功率密度、高速化，这也对电机的散热能力提出了更高的要求。电机的高热量直接影响电机绝缘材料的寿命以及电机运行的可靠性，特别是对于电机，高温将增大永磁体退磁风险，且会降低永磁体的性能，由于电机定子绕组端部所处的位置不能与外界直接传递热量，定子绕组端部的温度是整个电机的最高温度点，然而现有的电机冷却方法通常采用转子浸油后将冷却油甩到电机内壁的方式进行冷却，定子绕组端部的冷却效果比较差，导致电机的散热性能较差。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种散热性能好的电机。
4.本发明还提供一种具有上述电机的车辆。
5.根据本发明第一方面实施例的电机，包括机壳、定子组件和转子组件，所述机壳内部设有空腔，所述空腔的腔壁设有第一油道和第二油道，所述第一油道的一端设有冷却油入口，另一端连通所述第二油道，所述机壳设有连通所述空腔的冷却油出口；所述定子组件安装于所述空腔内，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组设有安装于所述定子铁芯的轴向两端的端部绕组，所述定子铁芯与所述腔壁之间形成有定子油道，所述定子油道与所述第一油道连通；所述转子组件可转动安装于所述定子铁芯的内侧，包括转子和转轴，所述转子安装于所述转轴，所述转轴内部具有转轴油道，所述转子内部具有转子油道，所述转子油道与所述转轴油道连通，所述转轴油道与所述第二油道连通；其中，所述腔壁设有与所述定子油道连通的第一喷油道，所述第一喷油道具有朝向所述端部绕组外侧的第一喷油孔，所述转子设有与所述转子油道连通的第二喷油道，所述第二喷油道具有朝向所述端部绕组内侧的第二喷油孔。
6.根据本发明第一方面实施例的电机，至少具有如下有益效果：工作时，冷却油从机壳的冷却油入口进入第一油道，然后冷却油分成两部分，其中一部分冷却油进入定子油道对定子组件进行冷却，然后再进入第一喷油道，并通过第一喷油孔喷洒于端部绕组的外侧以对端部绕组进行冷却，另一部分冷却油进入第二油道，然后进入转轴油道对转轴进行冷却，接着进入转子油道对转子进行冷却，再进入第二喷油道，并通过第二喷油孔喷洒于端部绕组的内侧以对端部绕组进行冷却，由于端部绕组的内侧和外侧均得到冷却油的冷却，因此有利于降低端部绕组的温度，提高电机的散热性能。
7.根据本发明的一些实施例，所述转轴油道设有转轴出油口，所述转轴出油口连通所述转子油道的一端,所述第二喷油孔连通所述转子油道的另一端。
8.根据本发明的一些实施例，所述第二喷油道背离所述转子油道的一端具有倾斜
段，所述倾斜段朝向所述端部绕组内侧背离所述定子铁芯的一端倾斜设置。
9.根据本发明的一些实施例，所述转子油道包括第一转子油道和第二转子油道，与所述第一转子油道连通的所述第二喷油孔位于所述转子的一端，与所述第二转子油道连通的所述第二喷油孔位于所述转子的另一端。
10.根据本发明的一些实施例，所述第一转子油道和所述第二转子油道均设置有多条，所述第一转子油道和所述第二转子油道沿所述转子的周向交错布置。
11.根据本发明的一些实施例，所述第一油道的横截面积为s1，所述第二油道的横截面积为s2，满足：0.4≤s2/s1≤0.6。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一油道的横截面为椭圆形，所述第二油道的横截面为圆形。
13.根据本发明的一些实施例，所述腔壁设有围绕于所述定子铁芯外周的环形槽，所述环形槽与所述定子铁芯的外壁围设形成所述定子油道。
14.根据本发明的一些实施例，所述定子铁芯的外壁设有凹槽，所述凹槽沿所述定子铁芯的轴向延伸以连通所述定子油道和所述第一喷油道。
15.根据本发明的一些实施例，所述腔壁设有连通所述第一油道和所述定子油道的定子进油口，沿所述腔壁的厚度方向，所述定子进油口的深度为d1，所述环形槽的深度为d2，满足d2≥d1。
16.根据本发明的一些实施例，所述第一喷油孔的孔径为d3，满足d1≤d3≤d1+d2。
17.根据本发明的一些实施例，所述转子设有与所述转子油道连通的第一连接油道，所述转轴设有与所述转轴油道连通的第二连接油道，所述第二连接油道连通所述第一连接油道，其中，所述第一连接油道的内径为d4，所述第二连接油道的内径为d5，满足：d5≥d4。
18.根据本发明第二方面实施例的车辆，包括本发明第一方面实施例的电机。
19.根据本发明第二方面实施例的车辆，至少具有如下有益效果：该车辆的电机工作时，冷却油从机壳的冷却油入口进入第一油道，然后冷却油分成两部分，其中一部分冷却油进入定子油道对定子组件进行冷却，然后再进入第一喷油道，并通过第一喷油孔喷洒于端部绕组的外侧以对端部绕组进行冷却，另一部分冷却油进入第二油道，然后进入转轴油道对转轴进行冷却，接着进入转子油道对转子进行冷却，再进入第二喷油道，并通过第二喷油孔喷洒于端部绕组的内侧以对端部绕组进行冷却，由于端部绕组的内侧和外侧均得到冷却油的冷却，因此有利于降低端部绕组的温度，提高电机的散热性能，从而有利于提高车辆的性能。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.图1是本发明实施例的电机的剖面示意图；
22.图2是图1中的a处放大图；
23.图3是图1中的b处放大图；
24.图4是图1中的c处放大图；
25.图5是图1中的d处放大图；
26.图6是本发明实施例的电机的另一剖面示意图(略去定子组件)；
27.图7是本发明实施例的电机的又一剖面示意图；
28.图8是图7中的e处放大图；
29.图9是本发明实施例的电机的定子铁芯的立体图。
30.附图标记：
31.机壳100；空腔110；冷却油入口111；冷却油出口112；第一油道120；第二油道130；转子进油口131；第一喷油道140；第一喷油孔141；环形槽150；定子进油口160；
32.定子组件200；定子铁芯210；凹槽211；端部绕组220；
33.转子组件300；转子310；转子油道311；第一转子油道3111；第二转子油道3112；第二喷油道312；倾斜段313；第二喷油孔314；第一连接油道315；转轴320；转轴油道321；转轴出油口322；第二连接油道323。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
37.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
38.相关技术中，新能源汽车驱动电机逐步趋向高功率密度、高速化，这也对电机的散热能力提出了更高的要求。电机的高热量直接影响电机绝缘材料的寿命以及电机运行的可靠性，特别是对于电机，高温将增大永磁体退磁风险，且会降低永磁体的性能，由于电机定子绕组端部所处的位置不能与外界直接传递热量，定子绕组端部的温度是整个电机的最高温度点，因此如何提高定子绕组端部的冷却效果显得尤为重要。为了解决上述的至少一个技术问题，本发明提出一种电机，其能够对端部绕组进行更好的冷却，提高电机的散热性能。
39.参照图1至图3，本发明第一方面实施例的电机，包括机壳100、定子组件200和转子组件300。机壳100的内部中空形成有空腔110，定子组件200和转子组件300设置于空腔110内，其中定子组件200固定安装于空腔110内，转子组件300活动安装于定子组件200的内侧。电机工作时，转子组件300能够相对定子组件200转动。空腔110的腔壁布置有沿空腔110轴向延伸的第一油道120，腔壁位于空腔110轴向的一端布置有第二油道130，第一油道120沿
轴向的一端具有与外界连通的冷却油入口111，第一油道120沿轴向的另一端与第二油道130连通。机壳100的底部设有冷却油出口112，冷却油出口112连通空腔110的内部，用于排出空腔110内的冷却油。定子组件200包括定子铁芯210和定子绕组，定子绕组包括槽内绕组和端部绕组220，槽内绕组安装于定子铁芯210的槽内，端部绕组220安装于定子铁芯210的轴向两端。
40.参照图1和图4，定子铁芯210的外壁与腔壁之间形成有定子油道，第一油道120设有连通定子油道的定子进油口160，冷却油通过第一油道120进入定子油道，从而对定子铁芯210和定子绕组进行冷却。
41.参照图1，转子组件300包括转子310和转轴320，转子310固定安装于转轴320的外壁，转轴320的内部设置有转轴油道321，转轴油道321沿着转轴320的轴向延伸设置，第二油道130设有连通转轴油道321的转子进油口131。转子310的内部设置有转子油道311，转子油道311沿着转轴320的轴向延伸设置并与转轴油道321连通。冷却油通过第二油道130进入转轴油道321从而对转轴320进行冷却，然后冷却油进入转子油道311对转子310进行冷却。
42.参照图1、图2和图6，腔壁还设有第一喷油道140，第一喷油道140呈环形布置于端部绕组220的外周，并设置有朝向端部绕组220外侧的第一喷油孔141，第一喷油道140与定子油道连通。冷却时，定子油道内的冷却油进入第一喷油道140，然后从第一喷油孔141喷洒至端部绕组220的外侧，从而对端部绕组220的外侧进行冷却降温。第一喷油孔141的数量可以根据实际需要而设置，可以设置一个或两个或更多个，当设置有多个第一喷油孔141时，多个第一喷油孔141可以沿着周向间隔布置，从而可以对端部绕组220外侧的周向各部分进行充分的冷却。当然，第一喷油道140可以设置有两条，其中一条第一喷油道140位于定子铁芯210轴向一端的端部绕组220的外周，另一条第一喷油道140位于定子铁芯210轴向另一端的端部绕组220的外周，每条第一喷油道140均具有第一喷油孔141，从而使得位于定子铁芯210轴向两端的端部绕组220的外侧均可以得到充分的冷却。
43.参照图3，转子310的内部还设置有第二喷油道312，第二喷油道312的一端与转子油道311连通，第二喷油道312的另一端设置有第二喷油孔314，第二喷油孔314朝向端部绕组220内侧设置。冷却时，转子油道311的冷却油进入第二喷油道312，然后从第二喷油孔314喷洒至端部绕组220的内侧，从而对端部绕组220的内侧进行冷却降温。
44.参照图1至图3，电机工作时，冷却油从机壳100的冷却油入口111进入第一油道120，然后冷却油分成两部分，其中一部分冷却油进入定子油道对定子组件200进行冷却，然后再进入第一喷油道140，并通过第一喷油孔141喷洒于端部绕组220的外侧以对端部绕组220进行冷却，另一部分冷却油进入第二油道130，然后进入转轴油道321对转轴320进行冷却，接着进入转子油道311对转子310进行冷却，再进入第二喷油道312，并通过第二喷油孔314喷洒于端部绕组220的内侧以对端部绕组220进行冷却，然后流入于空腔110内，经过冷却油出口112排出空腔110的外部。由于端部绕组220的内侧和外侧均得到冷却油的冷却，因此有利于降低端部绕组220的温度，同时在冷却油流经的路径上，定子铁芯210、转子310和转轴320均得到充分的冷却，从而大大提高电机的散热性能，有利于提升电机在高速工况下的输出性能。
45.参照图1、图4和图5，需要说明的是，转轴油道321设置有转轴出油口322，转轴油道321内的冷却油通过转轴出油口322进入转子油道311。具体的，转轴出油口322连通于转子
油道311的一端,第二喷油孔314连通于转子油道311的另一端，从而使得冷却油通过转轴出油口322进入转子油道311后，从转子油道311的一端流经转子油道311的另一端，然后再进入第二喷油道312并从第二喷油孔314流出，提高了冷却油在转子310内部的路径，从而使得转子310能够得到更为充分的冷却。
46.参照图1、图7和图8，可以理解的是，在本发明的一些实施例中，转子油道311包括第一转子油道3111和第二转子油道3112，与第一转子油道3111连通的第二喷油孔314位于转子310的一端，与第二转子油道3112连通的第二喷油孔314位于转子310的另一端。通过如上设置，使得第一转子油道3111的冷却油进入与其连通的第二喷油道312后，从第二喷油孔314喷洒至位于定子铁芯210轴向一端的端部绕组220的内侧；第二转子油道3112的冷却油进入与其连通的第二喷油道312后，从第二喷油孔314喷洒至位于定子铁芯210轴向另一端的端部绕组220的内侧，从而使得位于定子铁芯210轴向两端的端部绕组220的内侧均得到充分的冷却，进一步提高端部绕组220的冷却效果，提高电机的散热性能。
47.参照图7和图8，可以理解的是，在本发明的一些实施例中，第一转子油道3111和第二转子油道3112均设置有多条，第一转子油道3111和第二转子油道3112沿转子310的周向交错布置，从而使得位于定子铁芯210轴向两端的端部绕组220的内侧沿其周向均可以得到充分的冷却，进一步提高端部绕组220的冷却效果，提高电机的散热性能。
48.参照图3，可以理解的是，在本发明的一些实施例中，第二喷油道312设置有倾斜段313，倾斜段313位于第二喷油道312背离转子油道311的一端，倾斜段313朝向端部绕组220内侧背离定子铁芯210的一端倾斜设置，第二喷油孔314位于倾斜度朝向端部绕组220的端部。通过如上设置，使得第二喷油道312的冷却油经过倾斜度从第二喷油孔314喷出时，能够更多地喷洒至端部绕组220内侧的中部位置，然后再从中部位置流淌至端部绕组220内侧的其他位置，从而使得冷却油能够对端部绕组220的内侧进行更为充分地冷却降温。
49.需要说明的是，冷却油从冷却油入口111进入电机后，通过第一油道120和第二油道130分别进入电机的定子组件200区域和转子组件300区域进行冷却，而第一油道120和第二油道130的横截面积是影响冷却油流量在定子组件200区域和转子组件300区域之间分配的重要因素。通过合理设定第一油道120和第二油道130横截面积，可以合理分配进入各区域内的冷却油的流量。申请人经过大量的试验发现，当第一油道120的横截面积s1和第二油道130的横截面积s2满足0.4≤s2/s1≤0.6的关系时，冷却油在定子组件200区域和转子组件300区域之间的流量分配更为合理，此时定子组件200区域和转子组件300区域的冷却油流量不至于过少而影响冷却油和电机的换热，也不至于过多而造成冷却油的积压。因此，在本发明的一些实施例中，第一油道120的横截面积s1和第二油道130的横截面积s2，满足0.4≤s2/s1≤0.6。具体的，s2/s1的值可以是0.4，也可以是0.5，或者是0.6，此时均可以使得冷却油在定子组件200区域和转子组件300区域之间能够获得比较好的流量分配，有利于进一步提高电机的散热性能。
50.参照图1和图7，上述实施例中，第一油道120的横截面的形状可以设置为椭圆形，第二油道130的横截面形状可以设置为圆形。需要说明的是，油道的截面形状是影响冷却油流量分配和流动阻力的重要因素，通过将第一油道120的横截面设置为椭圆形或近似椭圆形的形状，定子进油口160开设于椭圆的长轴的下方，可以使冷却油更容易通过定子进油口160进入定子油道内。将第二油道130的横截面设置为圆形，可以使冷却油在第二油道130内
的流动更均匀，使得从转子进油口131喷射出的冷却油的流动速度更为一致，有利于冷却油顺畅地流入转轴油道321内。
51.参照图1、图5和图6，可以理解的是，在本发明的一些实施例中，腔壁的内侧设置有环形槽150，环形槽150围绕于定子铁芯210的外周，此时环形槽150与定子铁芯210的外壁围设形成定子油道，冷却油从第一油道120进入定子油道，然后流淌于定子铁芯210的外壁，使得定子铁芯210和槽内绕组能够得到充分的冷却。
52.参照图1、图2和图9，可以理解的是，定子铁芯210的外壁设置有凹槽211，凹槽211沿着定子铁芯210的轴向延伸呈长条状，从而使得定子油道的冷却油能够通过凹槽211进入第一喷油道140内。具体的，定子铁芯210的外壁设置有密布的凹槽211，密布的凹槽211沿周向分布于定子铁芯210的外壁，从而一方面使得定子油道的冷却油可以通过密布的凹槽211而顺畅地进入第一喷油道140内，另一方面使得冷却油能够通过凹槽211流经定子铁芯210外壁的更多面积，有利于提高冷却油对定子铁芯210的冷却效果。
53.参照图5和图6，可以理解的是，在上述实施例中，腔壁位于环形槽150处开设有连通第一油道120和定子油道的定子进油口160，沿腔壁的厚度方向，定子进油口160的深度为d1，环形槽150的深度为d2，定子进油口160的深度与环形槽150的深度之和即为腔壁在此处的厚度尺寸。申请人经过大量的试验发现，环形槽150的深度会影响定子铁芯210的散热效果，环形槽150的深度如果过小会造成流经定子铁芯210表面的冷却油的流量过少且分布不均匀。因此，在本技术的一些实施例中，通过将环形槽150的深度设置为大于或等于定子进油口160的深度，即d2≥d1时，能够使得在环形槽150内流动的冷却油流量足够多，从而能够提高定子铁芯210的散热效果。
54.参照图2和图5，可以理解的是，在本发明的一些实施例中，第一喷油孔141可以设置为圆孔，其孔径为d3。冷却时，冷却油从定子进油口160进入定子油道，然后通过定子铁芯210外壁的凹槽进入第一喷油道140内，接着通过第一喷油孔141喷射到端部绕组220的外侧。需要说明的是，第一喷油孔141的孔径决定了冷却油的喷射流量和喷射速度，第一喷油孔141的孔径过小时，可能会造成冷却油喷射流量不足，而孔径过大时，则会造成冷却油喷射速度偏低，可见，第一喷油孔141的孔径过大或过小都会对端部绕组220外侧的散热造成不利的影响。为此，申请人经过大量的试验，发现第一喷油孔141的孔径d3与定子进油口160的深度d1、环形槽150的深度d2满足d1≤d3≤d1+d2的时候，能够使得从第一喷油孔141喷射出的冷却油的流量和流速在一个合适的范围内，从而使得从第一喷油孔141喷出的冷却油能够充分地喷洒至端部绕组220的外侧，有利于提高端部绕组220的散热效果。
55.可以理解的是，在本发明的一些实施例中，转子310设置有第一连接油道315，第一连接油道315的一端与转子油道311连通。转轴320设置有第二连接油道323，第二连接油道323的一端即为与转轴油道321连通的转轴出油口322，第二连接油道323的另一端与第一连接油道312连通，从而使得转子油道311和转轴油道321相连通。第一连接油道315的内径为d4，第二连接油道323的内径为d5。冷却时，冷却油从第二油道130进入转轴油道321对转轴320进行冷却，然后再通过第二连接油道323和第一连接油道315而进入转子油道311对转子310进行冷却。申请人经过大量的试验发现，当d5≥d4，即第二连接油道323的内径大于或等于第一连接油道315的内径时，可以有效防止冷却油经过转轴油道321进入转子油道311时发生回流，从而能够最大限度的发挥冷却油的散热效果。
56.参照图7和图8，上述实施例中，具体的，第一连接油道315可以设置为横截面呈矩形的形状，从而方便加工，d4为矩形的长边的边长，当然，第一连接油道315也可以设置为横截面呈椭圆形的形状，此时d4为椭圆长轴的长度。第二连接油道323可以设置为横截面呈圆形的形状，从而方便加工，d5为圆形横截面的直径。
57.本发明第二方面实施例的车辆，包括本发明第一方面实施例的电机。车辆可以是纯电动汽车，也可以是其他形式的新能源汽车，当然还可以是其他类型的车辆，本发明并不受限于车辆的类型。
58.该车辆的电机工作时，冷却油从机壳100的冷却油入口111进入第一油道120，然后冷却油分成两部分，其中一部分冷却油进入定子油道对定子组件200进行冷却，然后再进入第一喷油道140，并通过第一喷油孔141喷洒于端部绕组220的外侧以对端部绕组220进行冷却，另一部分冷却油进入第二油道130，然后进入转轴油道321对转轴320进行冷却，接着进入转子油道311对转子310进行冷却，再进入第二喷油道312，并通过第二喷油孔314喷洒于端部绕组220的内侧以对端部绕组220进行冷却，由于端部绕组220的内侧和外侧均得到冷却油的冷却，因此有利于降低端部绕组220的温度，提高电机的散热性能，从而有利于提高车辆的性能。
59.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。