油冷电机的转子、油冷电机和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种油冷电机的转子、油冷电机和车辆。


背景技术：

2.在相关技术中，转子的散热系统中，油冷通道从转子铁芯中间进入，行程较短，冷却油没有充分换热就被甩出了油冷通道，造成浪费，无法发挥最佳的散热性能。并且油冷通道与热源永磁体的位置排布不合理，不能发挥最佳的散热性能。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种油冷电机的转子，所述转子提高了散热性能。
4.本实用新型还提出一种具有上述转子的油冷电机。
5.本实用新型还提出一种具有上述油冷电机的车辆。
6.根据本实用新型实施例的油冷电机的转子，包括：转子铁芯和安装于所述转子铁芯的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体的剩磁大于所述第二永磁体的剩磁，所述转子铁芯设有至少一个沿轴向延伸的第一油冷通道，所述第一油冷通道与所述第一永磁体间距小于与所述第二永磁体的间距。
7.根据本实用新型实施例的油冷电机的转子，通过第一油冷通道靠近发热量较高的第一永磁体设置，可以合理分配冷却油的散热效果，使冷却油与第一永磁体换热更充分，有利于充分发挥散热能力。
8.另外，根据本实用新型上述实施例的油冷电机的转子还可以具有如下附加的技术特征：
9.根据本实用新型的一些实施例，所述第一永磁体沿所述转子铁芯的径向延伸，所述第一油冷通道设于所述第一永磁体沿所述转子铁芯周向的一侧，所述第一油冷通道沿所述转子铁芯径向的长度小于或等于所述第一永磁体的径向长度。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述第一油冷通道设于相邻两个所述第一永磁体之间。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述转子铁芯设有用于安装所述第一永磁体的第一安装槽，所述第一油冷通道的中心点与所述第一安装槽的间距为10mm～14mm。
12.根据本实用新型的一些实施例，在垂直于所述转子轴向的截面上，所述第一油冷通道的至少一部分壁面为凹凸面。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述凹凸面为波浪形。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述第一油冷通道包括彼此相对的两个第一壁面和彼此相对的两个第二壁面，在垂直于所述转子轴向的截面上，所述第一壁面为平面，所述第二壁面为波浪形，所述波浪形包括多个向远离所述第一油冷通道方向凹陷的圆弧段，所
述平面的长度与所述圆弧段的半径的比值为1～1.2。
15.根据本实用新型的一些实施例，在所述转子铁芯的径向方向上，两个所述第一壁面的间距与所述圆弧段的半径的比值为4～5。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述第一油冷通道靠近所述第一永磁体的壁面为所述凹凸面。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述转子铁芯还设有至少一个沿轴向延伸的第二油冷通道，所述第二油冷通道与所述第一油冷通道沿径向间隔开。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述第二油冷通道设于所述第一油冷通道的内侧，且所述第二油冷通道位于所述转子铁芯上永磁体的内侧。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述转子还包括：转子轴，所述转子轴穿设于所述转子铁芯且具有进油通道；第一端板和第二端板，所述第一端板和所述第二端板分别设于所述转子铁芯的轴向两侧，所述第一端板设有连通通道，所述连通通道连通所述第一油冷通道和所述进油通道且连通所述第二油冷通道和所述进油通道，所述第二端板设有与所述第一油冷通道和所述第二油冷通道连通的出油通道。
20.根据本实用新型的一些实施例，相邻的所述第一油冷通道和所述第二油冷通道与同一个所述出油通道连通；或者，相邻的所述第一油冷通道和所述第二油冷通道分别与两个所述出油通道连通。
21.根据本实用新型实施例油冷电机包括根据本实用新型实施例油冷电机的转子。
22.根据本实用新型实施例车辆包括根据本实用新型实施例油冷电机。
23.本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是根据本实用新型实施例的油冷电机的部分结构示意图；
26.图2是根据本实用新型实施例的转子的转子轴和转子铁芯的局部配合结构示意图；
27.图3是根据本实用新型实施例的转子的第一端板和转子铁芯的局部配合结构示意图，其中，未示出永磁体；
28.图4是根据本实用新型一些实施例的转子的第二端板和转子铁芯的局部配合结构示意图；
29.图5是根据本实用新型另一些实施例的转子的第二端板和转子铁芯的局部配合结构示意图；
30.图6a和图6b分别为本实用新型实施例和对比例的转子的油道两相分布图；
31.图7a和图7b分别为本实用新型实施例和对比例的转子的温度场对比图；
32.图8a和图8b分别为本实用新型实施例和对比例的转子的永磁体温度对比图；
33.图9a和图9b分别为本实用新型实施例和对比例的转子的转子铁芯温度对比图；
34.图10是根据本实用新型实施例的车辆的示意图。
35.附图标记：
36.油冷电机1000；车辆2000；
37.转子100；定子200；
38.转子铁芯10；第一油冷通道11；第一壁面111；第二壁面112；圆弧段113；第二油冷通道12；安装槽13；第一安装槽131；第二安装槽132；
39.转子轴30；进油通道31；
40.第一端板40；连通通道41；
41.第二端板50；出油通道51。
具体实施方式
42.下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
44.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
45.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的油冷电机1000的转子100，和具有其的油冷电机1000。
46.参照图1和图2所示，根据本实用新型实施例的油冷电机1000的转子100可以包括：转子铁芯10，转子铁芯10上设有至少一个沿轴向延伸的第一油冷通道11，冷却油可以沿第一油冷通道11流动，以与转子铁芯10进行换热，进而对转子铁芯10上安装的永磁体进行降温，实现散热效果。
47.例如，在一些实施例中，转子铁芯10上安装有多个永磁体组，每个永磁体组包括至少一个永磁体，多个永磁体组沿转子铁芯10的周向排布。第一油冷通道11为多个，多个第一油冷通道11沿转子铁芯10的周向排布，以提高多个永磁体组的散热均匀性。在一些具体实施例中，第一油冷通道11与永磁体组的数量相等，每个第一油冷通道11可以设于相邻两个永磁体组之间，以减小第一油冷通道11与永磁体之间的间距，提高对永磁体的散热效果，且降低第一油冷通道11对磁路的影响；或者每个第一油冷通道11设于对应永磁体组的径向内侧，以降低第一油冷通道11对磁路的影响，并且降低第一油冷通道11对转子铁芯10结构强度的影响。
48.在一些实施例中，如图2所示，转子100包括安装于转子铁芯10的第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体的剩磁大于第二永磁体的剩磁，在工作过程中，第一永磁体相对于第二永磁体的发热量更大，形成为发热源更大永磁体。而第一油冷通道11与第一永磁体间距小于与第二永磁体的间距，以使第一油冷通道11更靠近发热量更大的第一永磁体，从而能合理分配对第一永磁体和第二永磁体的散热效果，最大程度发挥散热的能力。
49.在一些具体实施例中，第一油冷通道11位于相邻两个第一永磁体之间，以使第一油冷通道11位于发热量更大的稀土永磁体之间，更靠近较大发热源。例如在如图2所示的具体实施例中，第一永磁体为钕铁硼等稀土永磁体材质，第二永磁体为铁氧体，第一油冷通道11位于相邻两个磁极之间，即位于两个第一永磁体之间。
50.此外，在本实用新型的实施例中，通过第一永磁体和第二永磁体采用混合永磁体方式，能够保证电机输出性能的情况下，降低生产成本，且有利于避免电机高速运转时离心力对电机转子造成的应力过大，避免电机损坏。
51.根据本实用新型实施例的油冷电机1000的转子100，通过第一油冷通道11靠近发热量较高的第一永磁体设置，可以合理分配冷却油的散热效果，使冷却油与第一永磁体换热更充分，有利于充分发挥散热能力。
52.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，第一永磁体沿转子铁芯10的径向延伸，第一油冷通道11设于第一永磁体沿转子铁芯10周向的一侧，并且第一油冷通道11沿转子铁芯10径向的长度小于或等于第一永磁体的径向长度。换言之，第一油冷通道11的延伸长度不超过第一永磁体的长度，以减少因开槽而带来的转子铁芯10结构强度的影响。
53.在转子铁芯10上安装有永磁体的一些实施例中，如图2所示，第一油冷通道11可以设于相邻两个永磁体之间。例如图2所示设于相邻两个第一永磁体之间。由此，第一油冷通道11与两个永磁体的距离均较近，从而可以提高对两个发热源的换热效率，最大程度发挥散热的能力。
54.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，转子铁芯10设有用于安装第一永磁体的第一安装槽131，第一油冷通道11的中心点与第一安装槽131的最小间距为10mm～14mm。经研究，在上述间距范围内，对电磁性能的影响最小，整体性能较好，且保证了换热效率和散热效果，有效平衡了电磁性能和散热之间的关系，第一油冷通道11位置设置更合理。
55.在一些具体实施例中，如图2所示，转子铁芯10设有用于安装永磁体的安装槽13，安装槽13为多个且包括第一安装槽131和第二安装槽132。第一安装槽131用于安装第一永磁体，第二安装槽132用于安装第二永磁体。对应同一磁极包括两个沿周向间隔开的第一永磁体和位于两个第一永磁体之间的第二永磁体，第一永磁体和对应的第一安装槽131沿转子铁芯10径向延伸，第二永磁体和对应的第二安装槽132垂直于d轴延伸。第一油冷通道11设于相邻两个磁极之间，即位于两个第一安装槽131之间，并且第一油冷通道11的中心点与第一安装槽131的最小间距为10mm～14mm。
56.根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，在垂直于转子100轴向的截面上，第一油冷通道11的至少一部分壁面为凹凸面。凹凸面可以增大第一油冷通道11的表面积，使散热的接触面积更大，同时，凹凸面在一定程度上还可以增强第一油冷通道11内的冷却油的湍流程度，有利于散热。
57.例如在一些具体实施例中，如图2所示，凹凸面为波浪形。换言之，凹凸面为多个凹
型弧面和凸型弧面圆滑过渡连接构成，增大散热面积更好，冷却油的湍流程度更佳剧烈，提高散热效果的更显著。
58.根据本实用新型一些实施例的油冷电机1000的转子100，通过第一油冷通道11的至少部分壁面为凹凸面，可使散热的接触面积更大，同时可以增强冷却油的湍流程度，使冷却油换热更充分，有利于提高散热效果。
59.根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，第一油冷通道11包括彼此相对的两个第一壁面111和彼此相对的两个第二壁面112。在垂直于转子100轴向的截面上，第一壁面111为平面，即沿直线延伸，第二壁面112为波浪形，即为波浪形的凹凸面。波浪形包括多个向远离第一油冷通道11方向凹陷的圆弧段113，以增大第一油冷通道11的通流面积，提高散热效果。
60.例如图2所示波浪形包括3个圆弧段113，相邻两个圆弧段113之间，可以直接相连，或者通过反向凹陷的弧形等结构相连。在如图2所示的具体示例中，波浪形包括三个远离第一油冷通道11凹陷的圆弧段113和两个靠近第一油冷通道11凹陷的弧形，三个圆弧段113的圆心沿转子铁芯10的径向共线，两个弧形的圆形沿转子铁芯10的径向共线，且两条线相互平行。
61.其中，平面的长度与圆弧段113的半径的比值为1～1.2，即1≤w/r≤1.2。在上述比例范围内，可以最大程度上保留第一冷却油道内在两个第一壁面111处的湍流，使单位时间内向第一冷却油道内流入更多的冷却油，散走更多的热量。
62.例如图2所示的示例中，两个第一壁面111沿转子铁芯10的径向间隔开，每个第一壁面111垂直于该径向延伸，平面的长度即为第一壁面111在垂直于该径向上的尺寸。
63.在一些实施例中，继续参照图2所示，在转子铁芯10的径向上，两个第一壁面111的间距与圆弧段113的半径的比值为4～5，即4≤l/r≤5。以便第一油冷通道11的尺寸过大，减少因开槽而带来的结构强度的影响。
64.例如图2所示的示例中，第一油冷通道11沿转子铁芯10径向延伸的尺寸为l。
65.在转子铁芯10上安装有永磁体的一些实施例中，如图2所示，第一油冷通道11靠近相邻永磁体的壁面为凹凸面，例如靠近第一永磁体的壁面为凹凸面。以使第一油冷通道11的较大面积靠近发热源，从而最大程度发挥散热的能力，提高散热效果。
66.在一些具体实施例中，如图2所示，永磁体包括沿转子铁芯10的径向延伸的第一永磁体，第一油冷通道11设于第一永磁体沿转子铁芯10周向的一侧，第一油冷通道11包括两个第一壁面111和两个第二壁面112，第二壁面112相对于第一壁面111更靠近第一永磁体，因此第二壁面112采用凹凸面结构，如形成为波浪形，以提高对发热源第一永磁体的散热效率。
67.此外，在第一油冷通道11与两个永磁体相邻的一些实施例中，第一油冷通道11分别与两个永磁体相邻的两个壁面均可以采用凹凸面结构，以提高对两个永磁体的散热效果，例如第一油冷通道11的两个第二壁面112均可以为波浪形。
68.根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，转子铁芯10还可以设有至少一个沿轴向延伸的第二油冷通道12，第二油冷通道12与第一油冷通道11沿径向间隔开，以形成多通道散热结构，提高转子铁芯10不同区域的散热效果和均匀性。
69.并且，第二油冷通道12更靠近转子铁芯10的轴线，使转子铁芯10上有更多空间用
于设置第二油冷通道12，而且第二油冷通道12远离定转子接触面，更不易出现应力集中和应力较大的问题，第二油冷通道12的开槽面积可以适当增大以提高散热效果。
70.在一些具体实施例中，第一油冷通道11和第二油冷通道12可以一一对应设置，如均设于相邻两个永磁体组之间，以降低对电磁性能的影响。
71.在一些实施例中，第二油冷通道12设于第一油冷通道11的内侧，且第二油冷通道12位于转子铁芯10上永磁体的内侧。第一油冷通道11采用凹凸面结构，并且相对于第二油冷通道12，第一油冷通道11更靠近永磁体，凹凸面结构尤其是波浪形结构能够优化整体油路的流量分配比，使更多的冷却油流向第一油冷通道11，即流向发热量更多的区域，整体的散热性能更佳。
72.根据本实用新型的一些实施例，如图1-图5所示，转子100还包括：转子轴30、第一端板40和第二端板50(如隔磁板)。其中，转子轴30穿设于转子铁芯10且具有进油通道31，第一端板40和第二端板50分别设于转子铁芯10的轴向两侧。第一端板40设有连通通道41，连通通道41连通第一油冷通道11和进油通道31，且连通通道41连通第二油冷通道12和进油通道31。第二端板50设有与第一油冷通道11和第二油冷通道12连通的出油通道51。
73.由此，冷却油从转子轴30的进油通道31进入第一端板40的连通通道41，然后分别进入第一油冷通道11和第二油冷通道12，对转子铁芯10和永磁体进行冷却，随后流动至第二端板50的出油通道51处，冷却油被甩出出油通道51并甩至定子200的绕组处进行冷却。第一油冷通道11和第二油冷通道12通过第一端板40和第二端板50处实现进出油，有利于第一端板40和第二端板50的散热。
74.在一些具体实施例中，如图3所示，转子轴30的进油通道31的出口段沿转子轴30的径向延伸，第一端板40上的连通通道41为长条形通道，且长条形通道与进油通道31的出口段延伸方向相同，以使进油通道31内的冷却油的流动阻力更小。并且长条形通道包括第一段和第二段，其中，第一段与第一油冷通道11的轴向投影至少部分重合，第二端与第二油冷通道12的轴向投影至少部分重合，例如第一段与第一油冷通道11的轴向投影可以完全相同，以增大流向第一油冷通道11的冷却油流量，提高整体散热效果。
75.在一些具体实施例中，如图4所示，相邻的第一油冷通道11和第二油冷通道12可以与同一个出油通道51连通，即第一油冷通道11和第二油冷通道12内的冷却油汇聚后通过同一个出油通道51流出，以简化第二端板50的结构，并且减少转子100甩到定子200绕组上的冷却油量，提高转子100的油量分配，提高转子100的散热效果。
76.当然，在另一些具体实施例中，如图5所示，相邻的第一油冷通道11和第二油冷通道12也可以分别与两个出油通道51连通。也就是说，第一油冷通道11和第二油冷通道12内的冷却油在出口处不合并，各自通过单独的出口流出，这也可以实现转子100的散热效果。
77.下面结合对比例和本实用新型的实施例，描述根据本实用新型实施例的有益效果。
78.实施例：两个沿径向延伸的钕铁硼永磁体(即第一永磁体)之间设有第一油冷通道11，第一油冷通道11的两个第二壁面112为波浪形，第一油冷通道11的内侧设有第二油冷通道12。
79.对比例：与实施例的区别在于，第一油冷通道11处改为三个沿径向排布的圆柱状通道。
80.如图6-图9分别为对实施例和对比例的油道两相分布、温度场对比、永磁体温度对比和转子铁芯温度对比，对比结构如表1所示：
81.表1
[0082][0083][0084]
由以上仿真对比结构可知，通过将第一油冷通道11的第二壁面112设置为波浪形，转子铁芯10和永磁体的散热系数均有大幅度提高，有效降低了转子铁芯10和永磁体的散热效果，转子100的整体性能提高。
[0085]
如图1所示，根据本实用新型实施例的油冷电机1000包括根据本实用新型实施例的油冷电机1000的转子100。由于根据本实用新型实施例的油冷电机1000的转子100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的油冷电机1000，通过第一油冷通道11靠近发热量较高的第一永磁体设置，可以合理分配冷却油的散热效果，使冷却油与第一永磁体换热更充分，有利于充分发挥散热能力。
[0086]
如图10所示，根据本实用新型实施例的车辆2000包括根据本实用新型实施例的油冷电机1000。由于根据本实用新型实施例的油冷电机1000具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的车辆2000，通过第一油冷通道11靠近发热量较高的第一永磁体设置，可以合理分配冷却油的散热效果，使冷却油与第一永磁体换热更充分，有利于充分发挥散热能力。
[0087]
这里，车辆2000可以是新能源车辆，在一些实施例中，新能源车辆可以是以油冷电机1000作为主驱动力的纯电动车辆，在另一些实施例中，新能源车辆还可以是以内燃机和油冷电机1000同时作为主驱动力的混合动力车辆。关于上述实施例中提及的为新能源车辆提供驱动动力的油冷电机1000，为油冷电机1000提供电能的方式可以采用动力电池、氢燃料电池等，这里不作特殊限定。需要说明，这里仅仅是对新能源车辆等结构作出的示例性说明，并非是限定本实用新型的保护范围。
[0088]
根据本实用新型实施例的油冷电机1000和车辆2000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0089]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0090]
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结
合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0091]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。