[發明專利]一種軸向磁通定子水冷的盤式外轉子電動機

在審

• 申請號: 201710542668.2
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107181368A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 劉霄;陳起旭;柯常海
• 申請（專利權）人: 深圳小象電動科技有限公司
• 主分類號: H02K9/19
• 分類號: H02K9/19;H02K7/10;H02K3/28;H02K1/17;H02K3/46
• 代理公司: 深圳市明日今典知識產權代理事務所(普通合伙)44343
• 代理人: 王杰輝

技術領域

本發明涉及汽車用電動機，由其是純電動、混合動力汽車驅動電動機。

背景技術

在純電動汽車、混合動力汽車驅動領域應用的電機多為徑向磁通的交流永磁同步電動機、直流電機或者交流異步電動機，由于傳統徑向電機軸向安裝尺寸較大，功率密度和效率都偏低，受限于電動汽車領域空間要求嚴格、效率要求高的場合應用。

常規的水冷電機，一般采用機座水冷或者少數的端蓋水冷等單一冷卻形式，而純電動汽車、混合動力汽車用電機防護等級要求高，底盤安裝空間狹小，電機在加速超車、爬坡等工況，產生大量的熱量，考慮到機座內空氣的導熱能力比較差，有時僅僅靠機座水冷或者端蓋水冷來換熱往往不能及時散出，給電機溫升帶來極大挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有對流換熱效率高，換熱面積大，導熱速度快的一種軸向磁通定子水冷的盤式外轉子電動機。

它包括定子組件st100、驅動端轉子組件ro200、非驅動端轉子組件ro300、旋轉變壓器re400、機座fr500；采用雙轉子單定子架構，其中的轉子采用表貼式結構；熱管理采用定子輪轂液冷+定子繞組塑封環氧樹脂模式；電磁方案采用IP65防護等級，以12極10槽的近極槽方式配合直驅、匹配差速器或者匹配減速箱工作。

磁路貫穿定子組件st100、驅動端轉子組件ro200和非驅動端轉子組件ro300。

定子組件st100中的定子鐵芯st101由高磁導率、低損耗、超薄硅鋼片徑向疊壓而成；定子采用無軛部設計、分段電樞用以降低定子鐵芯損耗和定子鐵芯重量提高盤式外轉子電機功率密度；定子鐵芯st101采用集中式繞組設計，齒部纏繞定子繞組st114；定子繞組st114采用塑封環氧樹脂封裝。

定子組件st100與非驅動端轉子組件ro300和驅動端轉子組件ro200的相對運動，通過驅動主軸ro208上的驅動端深溝球軸承ro211與非驅動端的角接觸球軸承ro210實現。

定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道以增大冷卻液接觸面積；冷卻液采用50％水和50％乙二醇混合而成。

驅動端端蓋ro202、機座fr500、非驅動端端蓋ro310采用7075系列鋁合金，并進行陽極氧化發黑處理。

驅動端轉子組件ro200中的磁鋼ro201，由多塊采用N38EH材料制作的經平行充磁，環氧樹脂塑封的等高扇形小磁鋼組成。

非驅動端轉子組件ro300的結構形式，與驅動端轉子組件ro200的結構形式基本相同，非驅動端法蘭st110設置有螺紋溝槽，與非驅動端端蓋ro304配合達到螺旋密封效果。

旋轉變壓器re400設計為磁阻式旋轉變壓器，用以縮短軸向尺寸所占空間，通過固定旋變定子和旋變轉子，實現精確的檢測轉子位置信號。

本發明的有益效果：

由于采用盤式外轉子電機熱管理設計：主動降低損耗和被動降低損耗。

主動降低損耗方面主要考慮采用了超薄的硅鋼片制作定子鐵芯st101，用來降低鐵耗，磁鋼ro201、磁鋼ro301的每塊單體采用3段扇形塊設計，并進行環氧鍍層來阻斷渦流以降低渦流損耗，定子繞組st102采用小直徑、漆膜耐溫等級更高的漆包線、多股并繞以降低高頻渦流銅耗等措施。

被動降低損耗方面，將定子組件st100的定子繞組st102內端部于定子輪轂st108的筋板之間的空隙，使用環氧樹脂塑封，提高空隙處的導熱系數，定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道，通過冷卻液帶走熱量。磁鋼ro201、磁鋼ro301采用耐溫等級更高的N38EH燒結釹鐵硼材質。通過以上措施，盤式外轉子電機具有了更高的耐溫升等級,可以承受更大的過載，結構更加緊湊，提高了電機功率密度和扭矩密度。

盤式外轉子電機的內花鍵與減速器或者差速器的輸出軸上的外花鍵通過花鍵副連接，其中與減速器耦合，用于減速；與差速器耦合或者直接安裝到輪轂，用于直驅，因去掉了齒輪箱，降低了齒輪箱組件功率損耗和系統的復雜度、提高了系統的效率和可維護性。主要作為牽引動力，對空間、可靠性、高功率密度、高效率、低噪聲等要求苛刻，適合于純電動、混合動力汽車等領域作為直驅、匹配差速器或者變速箱的應用。

附圖說明

圖1為本發明的零部件爆炸結構圖。

圖2為本發明的整體剖面結構圖。

圖3為本發明的磁路結構圖。

圖4為本發明的定子組件剖面結構圖。

圖5為本發明的定子組件爆炸結構圖。

圖6為本發明的驅動端轉子組件剖面結構圖。