[发明专利]一种轴向磁通定子水冷的盘式外转子电动机

说明书

技术领域

本发明涉及汽车用电动机，由其是纯电动、混合动力汽车驱动电动机。

背景技术

在纯电动汽车、混合动力汽车驱动领域应用的电机多为径向磁通的交流永磁同步电动机、直流电机或者交流异步电动机，由于传统径向电机轴向安装尺寸较大，功率密度和效率都偏低，受限于电动汽车领域空间要求严格、效率要求高的场合应用。

常规的水冷电机，一般采用机座水冷或者少数的端盖水冷等单一冷却形式，而纯电动汽车、混合动力汽车用电机防护等级要求高，底盘安装空间狭小，电机在加速超车、爬坡等工况，产生大量的热量，考虑到机座内空气的导热能力比较差，有时仅仅靠机座水冷或者端盖水冷来换热往往不能及时散出，给电机温升带来极大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有对流换热效率高，换热面积大，导热速度快的一种轴向磁通定子水冷的盘式外转子电动机。

它包括定子组件st100、驱动端转子组件ro200、非驱动端转子组件ro300、旋转变压器re400、机座fr500；采用双转子单定子架构，其中的转子采用表贴式结构；热管理采用定子轮毂液冷+定子绕组塑封环氧树脂模式；电磁方案采用IP65防护等级，以12极10槽的近极槽方式配合直驱、匹配差速器或者匹配减速箱工作。

磁路贯穿定子组件st100、驱动端转子组件ro200和非驱动端转子组件ro300。

定子组件st100中的定子铁芯st101由高磁导率、低损耗、超薄硅钢片径向叠压而成；定子采用无轭部设计、分段电枢用以降低定子铁芯损耗和定子铁芯重量提高盘式外转子电机功率密度；定子铁芯st101采用集中式绕组设计，齿部缠绕定子绕组st114；定子绕组st114采用塑封环氧树脂封装。

定子组件st100与非驱动端转子组件ro300和驱动端转子组件ro200的相对运动，通过驱动主轴ro208上的驱动端深沟球轴承ro211与非驱动端的角接触球轴承ro210实现。

定子轮毂st108加工有蛇型冷却水道以增大冷却液接触面积；冷却液采用50％水和50％乙二醇混合而成。

驱动端端盖ro202、机座fr500、非驱动端端盖ro310采用7075系列铝合金，并进行阳极氧化发黑处理。

驱动端转子组件ro200中的磁钢ro201，由多块采用N38EH材料制作的经平行充磁，环氧树脂塑封的等高扇形小磁钢组成。

非驱动端转子组件ro300的结构形式，与驱动端转子组件ro200的结构形式基本相同，非驱动端法兰st110设置有螺纹沟槽，与非驱动端端盖ro304配合达到螺旋密封效果。

旋转变压器re400设计为磁阻式旋转变压器，用以缩短轴向尺寸所占空间，通过固定旋变定子和旋变转子，实现精确的检测转子位置信号。

本发明的有益效果：

由于采用盘式外转子电机热管理设计：主动降低损耗和被动降低损耗。

主动降低损耗方面主要考虑采用了超薄的硅钢片制作定子铁芯st101，用来降低铁耗，磁钢ro201、磁钢ro301的每块单体采用3段扇形块设计，并进行环氧镀层来阻断涡流以降低涡流损耗，定子绕组st102采用小直径、漆膜耐温等级更高的漆包线、多股并绕以降低高频涡流铜耗等措施。

被动降低损耗方面，将定子组件st100的定子绕组st102内端部于定子轮毂st108的筋板之间的空隙，使用环氧树脂塑封，提高空隙处的导热系数，定子轮毂st108加工有蛇型冷却水道，通过冷却液带走热量。磁钢ro201、磁钢ro301采用耐温等级更高的N38EH烧结钕铁硼材质。通过以上措施，盘式外转子电机具有了更高的耐温升等级,可以承受更大的过载，结构更加紧凑，提高了电机功率密度和扭矩密度。

盘式外转子电机的内花键与减速器或者差速器的输出轴上的外花键通过花键副连接，其中与减速器耦合，用于减速；与差速器耦合或者直接安装到轮毂，用于直驱，因去掉了齿轮箱，降低了齿轮箱组件功率损耗和系统的复杂度、提高了系统的效率和可维护性。主要作为牵引动力，对空间、可靠性、高功率密度、高效率、低噪声等要求苛刻，适合于纯电动、混合动力汽车等领域作为直驱、匹配差速器或者变速箱的应用。

附图说明

图1为本发明的零部件爆炸结构图。

图2为本发明的整体剖面结构图。

图3为本发明的磁路结构图。

图4为本发明的定子组件剖面结构图。

图5为本发明的定子组件爆炸结构图。

图6为本发明的驱动端转子组件剖面结构图。