本發(fā)明屬于純電動、混合動力汽車驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種定子浸油循環(huán)冷卻且分段電樞的軸向磁通盤式電動機。

背景技術(shù)：

在純電動、混合動力汽車驅(qū)動領(lǐng)域應(yīng)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(tǒng)徑向電機軸向安裝尺寸較大，功率密度和效率都偏低，不利于在電動汽車領(lǐng)域空間要求嚴格、效率要求高的場合應(yīng)用。

常規(guī)的水冷電機，一般采用機座水冷或者少數(shù)的端蓋水冷等單一冷卻形式，而純電動、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(chǎn)生大量的熱量，考慮到機座內(nèi)空氣的導(dǎo)熱能力比較差、機座水道或者端蓋水道與定子鐵芯存在裝配間隙，導(dǎo)致很大的傳導(dǎo)熱阻，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，給電機溫升管理帶來極大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種定子浸油循環(huán)冷卻且分段電樞的軸向磁通盤式電動機，可以顯著降低鐵芯的渦流損耗，從而提高電機運行效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明包括固定在機座內(nèi)的定子組件，機座上固定有出線盒組件，定子組件的兩側(cè)分別設(shè)置有驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件通過花鍵軸套連接，機座的兩側(cè)分別固定有驅(qū)動端端蓋和非驅(qū)動端端蓋，驅(qū)動端端蓋外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動端軸承外蓋，非驅(qū)動端端蓋外側(cè)設(shè)置有非驅(qū)動端軸承外蓋，非驅(qū)動端軸承外蓋上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器組件，驅(qū)動端端蓋和驅(qū)動端軸承外蓋之間設(shè)置有背靠背角接觸軸承，非驅(qū)動端端蓋和非驅(qū)動端軸承外蓋間設(shè)置有角接觸軸承，機座上設(shè)置有進油口接頭、出油口接頭。

所述定子組件包括定子鐵芯，定子鐵芯的外壁上繞有定子繞組，定子繞組的槽內(nèi)直線段通過第一槽楔和第二槽楔壓緊，定子繞組的內(nèi)環(huán)通過第一內(nèi)箍圈固定在定子輪轂的一側(cè)，定子繞組的外環(huán)通過第一外箍圈固定在定子輪轂的一側(cè)，定子繞組的另一側(cè)通過第二內(nèi)箍圈和第二外箍圈密封固定有第一側(cè)隔板，第一側(cè)隔板通過第一內(nèi)圈密封墊和第一外圈密封墊密封固定在機座的一側(cè)，機座的另一側(cè)通過第二內(nèi)圈密封墊和第二外圈密封墊密封固定有第二側(cè)隔板，定子鐵芯上開設(shè)有三個軸向通油孔以及兩側(cè)端面徑向通油槽。

所述定子鐵芯通過高磁導(dǎo)率、低損耗、超薄硅鋼片卷繞而成，然后分割成若干獨立的電樞齒，定子繞組采用c級絕緣漆包線，并采用多股并繞。

所述第一側(cè)隔板與第二側(cè)隔板采用不導(dǎo)磁的環(huán)氧板或玻璃鋼纖維材料或不導(dǎo)磁且高電阻率的304不銹鋼。

所述出線盒組件包括出線盒殼體，出線盒殼體內(nèi)設(shè)置有三個填料函和一個溫檢接頭，出線盒殼體的兩側(cè)分別固定有蓋板和環(huán)氧底板，蓋板與出線盒殼體間設(shè)置有第一橡膠墊，定子繞組的引出線通過機座上的過線孔引出，并分別固定在出線盒殼體內(nèi)的三個接線銅柱的一端，三個接線銅柱通過環(huán)氧底板的端面限位，并密封，接線銅柱的另一端外接動力電纜，定子繞組的溫度傳感器引接線通過溫檢插頭引出，環(huán)氧底板通過第二橡膠墊和第三橡膠墊密封。

所述驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上通過若干磁鋼隔條隔離若干磁鋼，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件分別固定在軸套的兩端，軸套的軸向方向分別通過第一弧鍵和第二弧鍵固定驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件。

所述非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件的非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼，以及驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件的驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼均采用n38eh燒結(jié)釹鐵硼材質(zhì)。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器組件包括固定在旋轉(zhuǎn)變壓器定子法蘭盤上的旋轉(zhuǎn)變壓器定子，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定在旋轉(zhuǎn)變壓器軸套內(nèi)，旋轉(zhuǎn)變壓器軸套內(nèi)固定在旋轉(zhuǎn)變壓器定子內(nèi)，旋轉(zhuǎn)變壓器定子法蘭盤上開設(shè)有若干用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器定子圓周位置的腰形孔，定子法蘭盤固定在非驅(qū)動端軸承外蓋上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的機座上設(shè)置有進油口接頭和出油口接頭，能夠?qū)Χㄗ咏脱h(huán)冷卻，具有對流換熱效率高，換熱面積大，導(dǎo)熱速度快等優(yōu)點，采用這種散熱結(jié)構(gòu)的盤式電機，功率密度、扭矩密度可以做得更高，結(jié)構(gòu)更加緊湊，適應(yīng)于未來對電機安裝空間有苛刻要求的場合。

進一步的，本發(fā)明的定子鐵芯設(shè)計成獨立的無軛部定子齒塊，每個定子齒塊繞有集中繞組，因采用獨立的分段電樞結(jié)構(gòu)，可以顯著降低鐵芯的渦流損耗，從而提高電機運行效率。同時，由于轉(zhuǎn)子采用了磁鋼表貼式結(jié)構(gòu)以及12槽10極的近極槽配合，盤式電動機具有較好的弱磁擴速能力，適合高速運行工況。

進一步的，本發(fā)明采用了超薄的硅鋼片卷繞切割制成分段的定子鐵芯、用來降低鐵芯渦流損耗耗，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼的每塊單體采用徑向分塊設(shè)計，并進行環(huán)氧鍍層來阻斷渦流以降低渦流損耗，定子繞組采用細的、漆膜耐溫等級更高的c級絕緣漆包線，多股并繞以降低高頻渦流銅耗。

進一步的，本發(fā)明的驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件采用了驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼表貼式結(jié)構(gòu)，從而擁有了更高的功率密度和扭矩密度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的零部件爆炸結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的整體剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的磁路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明的定子組件剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明的定子組件爆炸結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明的出線盒組件剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明的出線盒組件爆炸結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本發(fā)明的冷卻油路剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖9為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子組件剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖10為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子組件爆炸結(jié)構(gòu)圖；

圖11為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變壓器組件剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖12為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變壓器組件爆炸結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明是一種軸向勵磁磁通永磁同步電機，采用雙轉(zhuǎn)子單定子架構(gòu)，有主軸設(shè)計，其中轉(zhuǎn)子采用磁鋼表貼式結(jié)構(gòu)，溫升管理采用整個定子浸油循環(huán)冷卻散熱模式；包括定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b、出線盒組件te300、旋轉(zhuǎn)變壓器組件re400。定子組件st100位于驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a與非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b的中間，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b通過花鍵軸套連接，旋轉(zhuǎn)變壓器組件re400通過緊定螺釘re411固定到非驅(qū)動端軸承外蓋4上，出線盒組件te300通過緊定螺釘te323固定到定子組件st100中的機座st119上。驅(qū)動端端蓋1和非驅(qū)動端端蓋2通過雙頭螺柱st120和螺母st121固定到定子組件st100的機座st119上，軸向方向的定位通過一對背靠背角接觸軸承ro210、角接觸軸承ro216來實現(xiàn)，軸承外圈通過驅(qū)動端軸承外蓋3和非驅(qū)動端軸承外蓋4實現(xiàn)。

如圖3所示，定子浸油冷卻散熱且分段電樞盤式電動機的磁路貫穿定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b。具體磁路如下：第一磁鋼ro202a→定子鐵芯st102a→第二磁鋼ro207a→轉(zhuǎn)子鐵芯ro208→第三磁鋼ro207b→定子鐵芯st102b→第四磁鋼ro202b→轉(zhuǎn)子鐵芯ro201。其中相鄰位置的第一磁鋼ro202a與第四磁鋼ro202b，第二磁鋼ro207a與第三磁鋼ro207b極性相反，相同位置的第一磁鋼ro202a與第二磁鋼ro207a，第四磁鋼ro202b與第三磁鋼ro207b極性相同。

如圖4和圖5所示，定子組件st100，包括定子鐵芯st102，定子鐵芯st102由高磁導(dǎo)率、低損耗、超薄硅鋼片卷繞而成，然后分割成一個個獨立的電樞齒，以降低定子鐵芯渦流損耗。定子鐵芯st102的外壁面繞有定子繞組st104，定子繞組st104槽內(nèi)直線段使用第一槽楔st101、第二槽楔st103壓緊，定子繞組st104的內(nèi)外端部通過第一外箍圈st105、第二外箍圈st112、第一內(nèi)箍圈st107、第二內(nèi)箍圈st110、緊定螺釘st106、緊定螺釘st108、緊定螺釘st111、緊定螺釘st113固定到定子輪轂st109，以限制其軸向運動。定子鐵芯st102，開有3個軸向通油孔以及兩側(cè)端面通油槽。進油口接頭st127、出油口接頭st128通過緊定螺釘st129、緊定螺釘st130固定到機座st119上。

第一側(cè)隔板st116與第二側(cè)隔板st125采用環(huán)氧板或者玻璃鋼纖維材料或者不導(dǎo)磁且高電阻率的304不銹鋼。使用內(nèi)圈螺釘st124與內(nèi)圈螺釘st114、外圈螺釘st126與外圈螺釘st115將第二外圈密封墊st123與第一外圈密封墊st117、第二內(nèi)圈密封墊st122與第一內(nèi)圈密封墊st118壓緊固定到機座st119的兩側(cè)的擋肩上，結(jié)合第一側(cè)隔板st116、第二側(cè)隔板st125，用于構(gòu)成側(cè)端面的密封。

如圖4和圖5所示，定子組件st100與非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b和驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a的相對運動，通過一對背對背安裝的角接觸軸承ro210與背對背安裝的角接觸軸承ro216實現(xiàn)，角接觸軸承ro210和角接觸軸承ro216與主軸ro209通過過盈配合鏈接，角接觸軸承ro210與角接觸軸承ro216分別與驅(qū)動端端蓋1、非驅(qū)動端端蓋2通過過渡配合鏈接，驅(qū)動端軸承外蓋3、非驅(qū)動端軸承外蓋4通過螺釘5、螺釘6用于角接觸軸承ro210與角接觸軸承ro216的軸向限位。

如圖6和圖7所示，出線盒組件te300，為了固定外接動力和溫檢信號引接線，分別引入了3個填料函te306、1個溫檢接頭te305，填料函te306固定到出線盒殼體te304上，蓋板te302通過螺釘te301固定出線盒殼體te304上，蓋板te302與出線盒殼體te304之間設(shè)有橡膠墊te303。定子繞組st104的引出線通過機座st119上的過線孔引出，使用緊定螺釘te316、螺母te317、母排te315和接線銅鼻子te319連接到接線銅柱te314的一端，接線銅柱te314的另一端使用接線銅鼻子te319外接動力電纜，同理，使用緊定螺釘te311、螺母te310、母排te309壓緊。其中接線銅柱te314通過環(huán)氧底板te320的端面限位，其上套有橡膠圈te313，通過緊定螺釘固定法蘭盤st312，從而壓緊橡膠圈te313，壓緊起密封作用，定子繞組st104的溫度傳感器引接線通過溫檢插頭te305引出。同時，設(shè)置了密封墊te322、密封墊te324、密封墊te303，以保證出線盒組件te300內(nèi)部是一個密封的空間。

如圖8和圖9所示，非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b，為了使電機具有更高的功率密度，將轉(zhuǎn)子組件ro200的磁鋼ro207設(shè)計成表貼式結(jié)構(gòu)。非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b包括磁鋼ro207，磁鋼ro207底面涂覆磁鋼底面膠，使用磁鋼隔條ro205來定位磁鋼ro207，限制其切向、徑向運動。通過螺釘ro206將磁鋼隔條ro205固定到轉(zhuǎn)子鐵芯ro208上。

驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200a的結(jié)構(gòu)形式與非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200b的結(jié)構(gòu)形式相同，兩個轉(zhuǎn)子組件通過軸套ro213上的法蘭，使用螺釘ro212、螺釘ro215連接固定，軸套ro213的軸向方向通過兩側(cè)的兩個弧鍵ro211、弧鍵ro214限位，如圖8，圖9所示。

密封方面，需要結(jié)合定子組件st100和出線盒組件te300說明。其中，出線盒te300內(nèi)部安裝有密封墊te324、密封墊te322、環(huán)氧底板te320、接線銅柱te314、橡膠圈te313構(gòu)成出線盒部分的密封空間；定子組件st100中的側(cè)隔板st116、側(cè)隔板st125、機座st119、密封墊st117、密封墊st118、密封墊st122、密封墊st123、定子輪轂st109構(gòu)成定子部分的密封空間。出線盒的密封空間結(jié)合定子部分的密封空間構(gòu)成整個油冷的密封空間。

如圖10所示，機座st119安裝有進油接頭st127和出油接頭st128，其上開有進/出油口。定子繞組st104、定子鐵芯st102、產(chǎn)生的熱量，通過流動的冷卻油帶走，通過定子發(fā)熱源浸油循環(huán)冷卻設(shè)計，增大主要發(fā)熱源的接觸散熱面積，提高熱源表面對流換熱系數(shù)，顯著改善了定子散熱效果，同時，通過定子鐵芯st102的軸向通油孔與兩個端面徑向通油槽、油路可以多支路流動，實現(xiàn)較小的壓力損失，定子鐵芯st102、定子繞組st104產(chǎn)生的熱量可以較快的被帶走。

如圖11和圖12所示，旋轉(zhuǎn)變壓器組件re400，目的是為了精確的檢測轉(zhuǎn)子位置信號，設(shè)計有旋轉(zhuǎn)變壓器定子re408，過盈裝配到旋轉(zhuǎn)變壓器定子法蘭盤re410上。旋轉(zhuǎn)變壓器定子法蘭盤re410開有4個腰形孔，用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器定子的圓周位置，最后通過螺釘re409固定到非驅(qū)動端端蓋4上；旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子re405通過平鍵re404固定到旋轉(zhuǎn)變壓器軸套re406上，使用軸用擋圈re406限制軸向運動。

本發(fā)明的工作原理為：定子組件st100中的定子繞組st104外接電機逆變器輸出的三相交流電，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼ro202、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼ro207產(chǎn)生的磁場切割定子繞組st104，從而定子繞組st104產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場帶動驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼磁鋼ro202、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子磁鋼磁鋼ro207產(chǎn)生的永磁磁場同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在盤式電機運行過程中產(chǎn)生的熱量，主要通過定子組件st100中的循環(huán)冷卻油帶走，由于定子采用了浸油循環(huán)冷卻方案，轉(zhuǎn)子采用了表貼式轉(zhuǎn)子方案，盤式電機可以承受更大的過載，擁有更大的功率密度和扭矩密度。

該盤式電機采用有主軸設(shè)計，減速器或者差速器的輸出軸上的內(nèi)花鍵與盤式電機的外花鍵，通過花鍵副連接，其中與減速器耦合，用于減速；或者與差速器耦合，用于直驅(qū)。主要作為牽引動力，適合應(yīng)用于純電動、混合動力汽車等對空間要求苛刻、直驅(qū)或者配減速器的領(lǐng)域。