[发明专利]一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统及其冷却方法

说明书

本发明公开了一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统及其冷却方法，包括电机转子和设置于电机转子上的冷却系统，电机转子包括转轴、背铝、转子铁心、永磁体、碳纤维保护套、机壳和密封板；冷却系统为开设于转轴和背铝上的冷却油流道；转轴为内部开设有冷却油通路的空心转轴，冷却油通路的外端为开口端，冷却油通路的内端为封闭端；本发明通过在轴向永磁同步电机的转子的转轴和背铝上设置冷却油流道，实现轴向永磁电机的油冷，还实现转子内部油冷，因为冷却油具有不导电不导磁的特性，所以冷却油可以直接与转子接触，从而带走转子产生的大部分热量，极大提高了散热效率。此外，冷却油可循环冷却，使用率高，消耗量少。

技术领域

本发明涉及电机冷却技术领域，特别是涉及一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统及其冷却方法。

背景技术

新能源汽车的快速发展对永磁同步电机的功率密度，转矩密度和效率等性能提出了更高的要求。永磁电机结构紧凑，散热条件差，尤其是在高速、爬坡和过载等恶劣工况下，容易导致电机温升过高。对于永磁电机的转子，一旦温度超过永磁体的居里温度，将会导致永磁体发生不可逆的退磁，严重的话甚至会造成永久损坏。因此，有必要对转子进行冷却散热，使得电机安全稳定运行。

电机通常采用自然冷却、强制风冷和液冷三种方式进行散热。自然风冷依靠转子旋转带动内部气隙，形成对流换热，但由于电机内部空气的导热系数较低，热传递能力较弱，所以这种依靠自通风效应的散热效率有限，只适用于小功率、转子温升不大的电机。强迫风冷分为封闭式和开启式两种形式。封闭式风冷仅能增强外部机壳的对流换热能力，无法直接带走由定子铁心和绕组等产生的电机内部热量。敞开式风冷虽然能直接冷却电机主要热源，但又会将外界的灰尘微粒带入电机内部，影响电机性能。液冷一般分为水冷和油冷。水冷是在机壳内部增设水道，流动的水带走机壳的热量，这种方式虽然可以有效控制电机整体温升，但由于转子和外部水套之间的热阻相当高，因此转子铁心和永磁体等局部温升难以有效控制。为解决这一难题，油冷被广泛研究。转子油冷是通过在转子铁心轴向方向上开设油道，空心转轴内的冷却油经转轴末端的油孔流入转子铁心油道，从而直接冷却转子。但是这种转子油冷结构只是针对径向电机设计的，轴向电机和径向电机在拓扑结构上的不同使得该油冷结构不再适用。

综上，提供一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统及其冷却方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统及其冷却方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在轴向永磁同步电机的转子的转轴和背铝上设置冷却油流道，实现轴向永磁电机的油冷，提高了散热效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种轴向永磁同步电机转子甩油冷却系统，包括电机转子和设置于所述电机转子上的冷却系统，所述电机转子包括转轴、背铝、转子铁心、永磁体、碳纤维保护套、机壳和密封板，所述机壳为一端敞口的圆盘结构，所述背铝外部套设所述碳纤维保护套并安装于所述机壳内，所述背铝上设置有环形的铁心安装槽，带有所述永磁体的所述转子铁芯安装在所述铁心安装槽内，所述转轴安装于所述背铝的中心孔内，所述密封板封堵于所述机壳的敞口端；所述冷却系统为开设于所述转轴和所述背铝上的冷却油流道；

所述转轴为内部开设有冷却油通路的空心转轴，所述冷却油通路的外端为开口端，所述冷却油通路的内端为封闭端；

所述转轴的侧壁周向分布有转轴流道，所述转轴流道与所述背铝内径向设置的径向流道一一连通，所述背铝内的径向流道一通过转子铁心上的转子铁心流道连通所述背铝外围开设的轴向流道，所述轴向流道内端连接所述转子铁心流道，所述轴向流道外端贯穿所述背铝的底板；所述机壳上设置有连通所述轴向流道的机壳出油口；

或，所述转轴内设置有将所述冷却油通路分隔为进油通路和出油通路的隔板，所述进油通路底部的所述转轴的侧壁上设置有进油口，所述出油通路的底部的所述转轴的侧壁上设置有出油口，所述进油口通过所述背铝内设置的循环流道连通所述出油口。