本發(fā)明涉及汽車用電動機(jī)，由其是純電動、混合動力汽車驅(qū)動電動機(jī)。

背景技術(shù)：

在純電動汽車、混合動力汽車驅(qū)動領(lǐng)域應(yīng)用的電機(jī)多為徑向磁通的交流永磁同步電動機(jī)、直流電機(jī)或者交流異步電動機(jī)，由于傳統(tǒng)徑向電機(jī)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(lǐng)域空間要求嚴(yán)格、效率要求高的場合應(yīng)用。

常規(guī)的水冷電機(jī)，一般采用機(jī)座水冷或者少數(shù)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(jī)防護(hù)等級要求高，底盤安裝空間狹小，電機(jī)在加速超車、爬坡等工況，產(chǎn)生大量的熱量，考慮到機(jī)座內(nèi)空氣的導(dǎo)熱能力比較差，有時僅僅靠機(jī)座水冷或者端蓋水冷來換熱往往不能及時散出，給電機(jī)溫升帶來極大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)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(dǎo)熱速度快的一種軸向磁通定子水冷的盤式外轉(zhuǎn)子電動機(jī)。

它包括定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300、旋轉(zhuǎn)變壓器re400、機(jī)座fr500；采用雙轉(zhuǎn)子單定子架構(gòu)，其中的轉(zhuǎn)子采用表貼式結(jié)構(gòu)；熱管理采用定子輪轂液冷+定子繞組塑封環(huán)氧樹脂模式；電磁方案采用ip65防護(hù)等級，以12極10槽的近極槽方式配合直驅(qū)、匹配差速器或者匹配減速箱工作。

磁路貫穿定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300。

定子組件st100中的定子鐵芯st101由高磁導(dǎo)率、低損耗、超薄硅鋼片徑向疊壓而成；定子采用無軛部設(shè)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(zhuǎn)子電機(jī)功率密度；定子鐵芯st101采用集中式繞組設(shè)計，齒部纏繞定子繞組st114；定子繞組st114采用塑封環(huán)氧樹脂封裝。

定子組件st100與非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300和驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200的相對運(yùn)動，通過驅(qū)動主軸ro208上的驅(qū)動端深溝球軸承ro211與非驅(qū)動端的角接觸球軸承ro210實現(xiàn)。

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(qū)動端端蓋ro202、機(jī)座fr500、非驅(qū)動端端蓋ro310采用7075系列鋁合金，并進(jìn)行陽極氧化發(fā)黑處理。

驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200中的磁鋼ro201，由多塊采用n38eh材料制作的經(jīng)平行充磁，環(huán)氧樹脂塑封的等高扇形小磁鋼組成。

非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300的結(jié)構(gòu)形式，與驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200的結(jié)構(gòu)形式基本相同，非驅(qū)動端法蘭st110設(shè)置有螺紋溝槽，與非驅(qū)動端端蓋ro304配合達(dá)到螺旋密封效果。

旋轉(zhuǎn)變壓器re400設(shè)計為磁阻式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子，實現(xiàn)精確的檢測轉(zhuǎn)子位置信號。

本發(fā)明的有益效果：

由于采用盤式外轉(zhuǎn)子電機(jī)熱管理設(shè)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(shè)計，并進(jìn)行環(huán)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(nèi)端部于定子輪轂st108的筋板之間的空隙，使用環(huán)氧樹脂塑封，提高空隙處的導(dǎo)熱系數(shù)，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(jié)釹鐵硼材質(zhì)。通過以上措施，盤式外轉(zhuǎn)子電機(jī)具有了更高的耐溫升等級,可以承受更大的過載，結(jié)構(gòu)更加緊湊，提高了電機(jī)功率密度和扭矩密度。

盤式外轉(zhuǎn)子電機(jī)的內(nèi)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(qū)，因去掉了齒輪箱，降低了齒輪箱組件功率損耗和系統(tǒng)的復(fù)雜度、提高了系統(tǒng)的效率和可維護(hù)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(lǐng)域作為直驅(qū)、匹配差速器或者變速箱的應(yīng)用。

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)明的驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件剖面結(jié)構(gòu)圖。

圖7為本發(fā)明的驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件爆炸結(jié)構(gòu)圖。

圖8為本發(fā)明的非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件剖面結(jié)構(gòu)圖。

圖9為本發(fā)明的非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件爆炸結(jié)構(gòu)圖。

圖10為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變壓器組件剖面結(jié)構(gòu)圖。

圖11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)明作詳細(xì)描述。

本發(fā)明的工作原理為：定子組件st100中的定子繞組st114外接逆變器輸出的三相交流電，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，磁鋼ro201、磁鋼ro301產(chǎn)生的磁場切割定子繞組st114，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，定子繞組st114合成的圓形旋轉(zhuǎn)磁場帶動磁鋼ro201、磁鋼ro301產(chǎn)生的永磁磁場同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在盤式外轉(zhuǎn)子電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，主要通過定子輪轂st108中的循環(huán)冷卻液帶走，由于采用了定子輪轂st108冷卻液冷卻+環(huán)氧樹脂塑封傳導(dǎo)熱方案，盤式外轉(zhuǎn)子電機(jī)可以承受更大的過載，擁有更大的功率密度和扭矩密度。

本發(fā)明是一種軸向勵磁磁通電機(jī)，可以電動機(jī)模式驅(qū)動，亦可以發(fā)電機(jī)模式進(jìn)行能量回收使用，雙轉(zhuǎn)子單定子架構(gòu)，采用12極10槽的極槽配合方案。其中轉(zhuǎn)子采用磁鋼表貼式結(jié)構(gòu)，熱管理采用定子冷卻液冷卻與定子繞組環(huán)氧樹脂塑封組合散熱模式；包括定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300、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ro200與非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300的中間，驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300與機(jī)座fr500之間通過止口定位。驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200、非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300、機(jī)座fr500通過緊定螺釘fr501緊定連接成一個旋轉(zhuǎn)的整體，定子組件st100作為靜止部分，其中的定子輪轂st108通過轉(zhuǎn)子組件ro200中的驅(qū)動端深溝球軸承ro211、非驅(qū)動端角接觸球軸承ro210來限位固定，定子組件st100中的法蘭st110固定到汽車底盤上，方便出線以及注入冷卻液。定子組件st100與驅(qū)動端轉(zhuǎn)子ro300的相對運(yùn)動位置，通過法蘭st110上的螺紋溝槽進(jìn)行螺旋密封。旋轉(zhuǎn)變壓器re400的旋變轉(zhuǎn)子通過緊定螺釘re407固定到驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200所包含的主軸ro208上，旋變定子通過冷壓固定到定子組件st100所包含的法蘭st110上，如圖1，圖2所示。

磁路貫穿定子組件st100、驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200和非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300。具體磁路如下：磁鋼ro301a→定子鐵芯st101a→磁鋼ro201a→轉(zhuǎn)子鐵芯ro202→磁鋼ro201b→定子鐵芯st101b→磁鋼ro301b→轉(zhuǎn)子鐵芯ro302。其中相鄰磁鋼ro301a與ro301b、ro201a與ro201b極性相反，相對磁鋼ro301a與ro201a、ro301b與ro201b極性相同，如圖3所示。

定子組件st100，如圖4，圖5所示，包括定子鐵芯st101，定子鐵芯st101由高磁導(dǎo)率、低損耗、超薄硅鋼片徑向疊壓成梯形，定子鐵芯st101的每個齒上纏繞有定子繞組st114，定子繞組st114引出三相uvw引出線st115。將定子輪轂st108的筋板嵌入到定子鐵芯st101的相鄰2個齒之間，定子繞組st114兩側(cè)的端面使用外端環(huán)st103a與外端環(huán)st103b，螺釘st120a與螺釘st120b，內(nèi)端環(huán)st106a與內(nèi)端環(huán)st106b、螺釘st116固定到定子輪轂st108的筋板上，形成一個整體，增加了系統(tǒng)的剛性。以限制定子鐵芯st101、定子繞組st114的徑向、軸向、周向運(yùn)動。定子鐵芯st101通過螺釘st105a、螺釘st105b，設(shè)置墊塊st104a、墊塊st104b，可以實現(xiàn)徑向方向壓緊，保證了疊壓系數(shù)，使得受力面更加均勻。定子鐵芯st101設(shè)置有定子槽楔st113a、槽楔st113b用于壓緊定子繞組st114。

蓋板st107與蓋板st109焊接到定子輪轂st108上，形成一個密封的腔體，定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道，在蓋板st109布置冷卻液入口st118、冷卻液出口st119。法蘭st110通過螺釘st117固定到定子輪轂st108上，旋變外蓋st111通過螺釘st112固定到法蘭st110上。

定子繞組st114、定子鐵芯st101產(chǎn)生的熱量，通過定子繞組st114內(nèi)端部所塑封的環(huán)氧樹脂，傳導(dǎo)到鋁合金材質(zhì)的定子輪轂st108，然后通過定子輪轂st108加工有蛇型冷卻水道中的流動冷卻液帶走。這種設(shè)計，增大主要發(fā)熱源的接觸散熱面積，顯著改善了定子散熱效果。

驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200，設(shè)計成磁鋼表貼式結(jié)構(gòu)，以獲得更高的功率和扭矩密度。包含磁鋼ro201和主軸ro208，磁鋼ro201通過壓塊ro213和緊定螺釘ro214固定到轉(zhuǎn)子鐵芯ro202上，轉(zhuǎn)子鐵芯ro202通過緊定螺釘ro206固定到驅(qū)動端端蓋ro203上，限制其切向、徑向運(yùn)動。主軸ro208布置有驅(qū)動端深溝球軸承ro211和非驅(qū)動端角接觸球軸承ro208，使用圓螺母ro210限位非驅(qū)動端角接觸軸承ro210，主軸ro208通過螺釘ro205固定到驅(qū)動端端蓋ro203上。將花鍵套ro204通過螺釘ro212固定到端蓋ro203上，用于傳遞輸出扭矩。如圖6，圖7所示。

非驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro300包括磁鋼ro305、壓塊ro306、轉(zhuǎn)子鐵芯ro302、非驅(qū)動端端蓋ro303，通過壓塊ro306和緊定螺釘ro307固定到轉(zhuǎn)子鐵芯ro302上，轉(zhuǎn)子鐵芯ro302通過緊定螺釘ro304固定到非驅(qū)動端端蓋ro303上，限制其切向、徑向運(yùn)動，如圖8，圖9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，旋變定子包括旋變定子鐵芯re401，其上嵌有旋變定子繞組re404，旋變定子鐵芯re401通過冷壓，與法蘭st110過盈配合；旋變轉(zhuǎn)子包括旋變轉(zhuǎn)子鐵芯re402，安裝到軸套re406上，通過套筒re405調(diào)整其軸向距離，并通過鍵re408限制其周向運(yùn)動，以及使用軸用擋圈re403限制其軸向運(yùn)動，軸套re406通過螺釘re407固定到驅(qū)動端轉(zhuǎn)子組件ro200中的主軸ro208上。將旋變定子鐵芯re401冷壓進(jìn)旋變定子法蘭re409中，旋變定子法蘭re409開有腰形孔，用于調(diào)整旋變定子的圓周方向的位置，使用螺釘re410固定到定子組件st100中的法蘭st110上，如圖10，圖11所示。

盡管本說明書已經(jīng)圖示和描述了具體的實施實例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，各種替換或等同實現(xiàn)都可以替代所示和所描述的這些具體實施實例。