[发明专利]一种具有冷却结构的外转子电机

说明书

本发明公开了一种具有冷却结构的外转子电机，属于电机冷却技术领域，在定子和转子之间还设置有隔油套，且隔油套与定子的周向外表面紧密贴合；定子支撑的前后两端分别设置有环形凹槽，与轴装配后形成集油腔和分油腔；定子支撑上还设置有进油口，进油口为跨越集油腔和分油腔的管道结构，其位于分油腔一侧的端口与分油腔连通，其位于集油腔一侧的端口不与集油腔连通；定子支撑上还设置有出油口，出油口为管道结构，其一端口与集油腔连通，另一端口不与集油腔连通；定子支撑上还均匀设置有多个连通分油腔和定子支撑周向外表面的分油孔，定子支撑上还设置有连通集油腔和定子支撑周向外表面的集油孔。本发明能够在冷却外转子电机的同时，减小电机重量。

技术领域

本发明属于电机冷却技术领域，更具体地，涉及一种具有冷却结构的外转子电机。

背景技术

外转子电机作为轮毂电机的首选，具有体积小、机械结构简单、传动效率高等优点，广泛应用于电动汽车、舰船推进等场合，随着新能源汽车的飞速发展，外转子电机的发展也迎来了高潮。

常规外转子电机包括固定在轴上的定子、定子支撑、在定子外旋转的转子、覆盖在电机前后部的端盖、轴承以及转子外的机壳，定子通过上固定板和下固定板固定。其中，定子包括定子铁心和绕组，转子包括转子铁心和永磁体(磁钢)。由于空间及尺寸的严格限制，对外转子电机的功率密度提出了更高的要求。但是更高的功率密度带来了更高的电磁负荷，从而会产生更多的热量，且电机本身散热面积小，散热困难，若只依靠自然冷却，将会造成电机温升过大，导致磁钢退磁甚至绕组烧毁等严重后果，因此外转子电机的冷却至关重要，其严重制约了电机功率密度的提高。为解决此问题，常采用强迫风冷、水冷或油冷对电机进行冷却。

强迫风冷在外转子电机中较为常见，因为其本身具有的离心风机特性，能够在转子旋转的过程中带动气流，冷却电机转子，但通常也只能冷却转子，对电机定子冷却效果甚微，若通过外加风扇冷却电机，则可冷却定子，但增加了电机重量，不利于电机功率密度的提高。

水冷方式采用水作为冷却介质，相较于强迫风冷其可同时冷却电机定转子，并且冷却效果比强迫风冷好，但由于水可导电，水冷方式对电机绝缘性能要求很高。在申请号为201611046484.9、发明名称为“一种新型冷却方式的轮毂电机”的专利文件中，公开了一种具有水冷结构的电机，如图1所示，其中，定子铁芯内部与一端带有端板圆筒形的支架相接触，支架内有冷却流道，冷却流道内通过冷却介质，定子绕组端部直接与支架端板的内立面相接触。在电机运行过程中，定子产生的热量从定子铁芯和绕组端部传递给支架，并通过支架内流道流过的冷却介质快速将热量带走，有效提高了电机的散热能力，从而降低电机温升，保证电机的长期稳定运行。但是，该电机中存在两个明显的缺点：(1)冷却液不与绕组及定子铁芯直接接触，冷却效果不好；(2)前端端部绕组不与支架接触，易造成前端端部绕组局部温度过高，影响电机正常运行。

油冷方式有许多种形式，如浸油冷却、喷油冷却等，冷却油直接与电机接触以冷却电机，冷却效果很好，且由于油不导电，对电机绝缘性能要求不高，能有效解决高功率密度电机冷却困难的问题，近年来受到许多人追捧与研究，十分具有发展前景。在申请号为201811589724.9，发明名称为“一种快速冷却的外转子永磁同步电机”的专利文件中，公开了一种具有油冷结构的电机，如图2所示，其中，电机的油道由电机转轴中的油道、第一油冷轴承和第二油冷轴承腔体中的通道，定子叶片中的油道构成油道回路。冷却油从油泵中泵出，从转轴冷却油道入口进入电机，经第一油冷轴承的轴承座通孔流入圆环形储油舱，然后均匀进入定子叶片每一个油道，之后进入第二油冷轴承的圆环形储油舱，最后从转轴冷却油出口流出电机。在此过程中能够均匀地冷却电机，延长电机寿命，并且简化了电机冷却结构。但是，该电机存在如下缺陷：(1)需要使用多个轴承，增加了电机重量，同时增加了电机轴承损耗，导致电机效率降低；(2)外加的定子叶片增加了电机径向尺寸，且会使电机体积和重量增加；(3)轴承结构较复杂，加工困难。

综上所述，为了提升外转子电机的整体性能，针对外转子电机的冷却结构有待进一步优化。

发明内容