當(dāng)前各大車企及零部件廠商都在研發(fā)滿足市場需求的新能源汽車及其配套設(shè)施，電機(jī)作為核心零部件之一，功率密度要求也開始越來越高了，不管是作為一個(gè)整體還是單電機(jī)，電機(jī)的散熱問題都在變得更加重要，對(duì)冷卻方式也有了更高的要求 。

目前多數(shù) 油冷電機(jī)主要是在電機(jī)定子頂部及繞線端部附近布置油管且在油管上設(shè)計(jì)噴油孔，冷卻油從噴油口噴射到定子鐵芯外圓面及繞線端部。這種結(jié)構(gòu)中定子頂部的油路與繞線端部的油路為并聯(lián)連結(jié)。

但是這種設(shè)計(jì)定子頂部的油路只能分配到較少的油液，電機(jī)的散熱性能也較差。油液噴淋到定子鐵芯頂部后，油液在重力的作用下沿著鐵芯外表面流淌到定子鐵芯底部。流淌的油液也不能覆蓋定子鐵芯外表面的全部區(qū)域，流淌的速度也較低。所以這種油冷散熱的性能其實(shí)還有很多提高的空間。

上期面向未來之定子篇中答應(yīng)過大家，如果各位感興趣的話出一期博格華納的向心式冷卻的專利說，后臺(tái)也有不少小伙伴私信想具體全面的了解一下，本期 「 專利說 」 筆者在力所能及的范圍內(nèi)跟大家聊聊其具體的冷卻結(jié)構(gòu)。

整體來看博格華納的向心式油冷就是把噴油部件設(shè)于定子鐵芯的兩端，由噴油部件、定子鐵芯與電機(jī)的機(jī)殼形成了冷卻介質(zhì)的流通腔體。

這其中的噴油部件其實(shí)就是在定子鐵芯端部設(shè)有階梯型噴油結(jié)構(gòu)，定子鐵芯中部的油液從階梯型噴油結(jié)構(gòu)直接噴射到定子端部繞線上，省卻了油管及油管連接件，定子鐵芯的散熱與端部繞線散熱采用串聯(lián)油路連接，使得每個(gè)部分都能使用最大流量的冷卻油對(duì)其散熱，整體看下來這套冷卻方式對(duì)冷卻油的利用率整體大了很多，電機(jī)散熱能力也得到了提升。

01.解決電機(jī)‘熱’問題，讓電機(jī)充分“清涼”

具體是怎么實(shí)現(xiàn)的（公開號(hào)：CN113612322A）根據(jù)其專利信息了解到其噴油孔其實(shí)是設(shè)有四種結(jié)構(gòu)，這些個(gè)噴油孔沿著噴油部件面向定子鐵芯的一側(cè)至另一側(cè)依次設(shè)置，且相鄰噴油孔的軸線之間有一定的距離，以使得多個(gè)噴油孔呈傾斜方向設(shè)置。

這項(xiàng)專利的油通道設(shè)計(jì)是由噴油部件的端面向定子端部繞組方向傾斜設(shè)置，確保冷卻介質(zhì)能噴淋至定子端部繞組上。噴油通道包含多個(gè)噴油孔，沿噴油部件面向定子鐵芯的一側(cè)依次設(shè)置，相鄰噴油孔軸線間具有距離，以此來優(yōu)化噴淋效果。噴油孔設(shè)于噴油通道的進(jìn)油端或出油端，增大截面形狀的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定冷卻介質(zhì)的流動(dòng)。

◎ 噴油孔的布局：在不同硅鋼片上的噴油孔至定子鐵芯軸線的距離可不相同，這樣也能實(shí)現(xiàn)更靈活的噴淋覆蓋。噴油孔也可沿硅鋼片徑向方向多排設(shè)置，每組噴油孔中多個(gè)噴油孔沿周向依次設(shè)置，且至定子鐵芯軸線的距離不同，形成階梯式布局。

◎ 散熱件的設(shè)計(jì)：在定子鐵芯外表面設(shè)置多個(gè)散熱件可增大冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速度，提高散熱性能。散熱件可設(shè)置為多組，沿定子鐵芯周向或軸線方向依次設(shè)置，每組散熱件包括三阻擋桿，通過阻擋和分流冷卻介質(zhì)，增強(qiáng)散熱效果。

散熱件的具體布局方式多樣，如第一阻擋桿與第二阻擋桿設(shè)于同一直線上，第三阻擋桿設(shè)于間隙對(duì)應(yīng)位置；或散熱件呈階梯設(shè)置，改變冷卻介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路徑從機(jī)殼上部的進(jìn)油口進(jìn)入冷卻介質(zhì)流通腔體，沿定子鐵芯外表面流動(dòng)，對(duì)定子鐵芯進(jìn)行降溫。冷卻介質(zhì)通過噴油通道噴淋至定子端部繞組上，并在重力作用下流經(jīng)定子繞組內(nèi)表面，最終從機(jī)殼下部的出油口流出，形成串聯(lián)油路連接。

這項(xiàng)專利所帶來的技術(shù)效果省去了現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的油管及油管連接件，簡化了散熱結(jié)構(gòu)和安裝工藝，這也使得冷卻介質(zhì)的利用率更大了，而且每個(gè)部分都能使用最大流量的冷卻介質(zhì)進(jìn)行散熱，大大提高了電機(jī)的整體散熱效果。

在電機(jī)工作時(shí)，冷卻介質(zhì)從機(jī)殼上部的進(jìn)油口進(jìn)入冷卻介質(zhì)流通腔體內(nèi)，并在該腔體內(nèi)沿著定子鐵芯的外表面流通，并在流動(dòng)的過程中，從定子鐵芯的兩端的噴油部件的噴油通道噴出，直接噴淋至定子端部繞組上，冷卻介質(zhì)在重力的作用下流經(jīng)定子繞組的內(nèi)表面，并在機(jī)殼的下半部的內(nèi)部空間匯聚，從機(jī)殼下半部分的出油口流出。

◎冷卻介質(zhì)從噴油通道噴出時(shí)，由于噴油通道為變徑結(jié)構(gòu)，使得冷卻介質(zhì)呈扇形狀態(tài)噴出，增大冷卻介質(zhì)的噴淋面積，增大散熱面積。

◎冷卻介質(zhì)進(jìn)入冷卻介質(zhì)流通腔體內(nèi)后，由于噴油通道的寬度較小，此處會(huì)有油阻，在油阻的作用下冷卻介質(zhì)會(huì)充滿冷卻介質(zhì)流通空間中，所有的表面都能與冷卻介質(zhì)接觸起到散熱的效果。

◎冷卻介質(zhì)在冷卻介質(zhì)流通腔體內(nèi)流通時(shí)，在散熱件的阻擋作用下，冷卻介質(zhì)由層流狀態(tài)變?yōu)橥牧鳡顟B(tài)，分離再混合，提高冷卻介質(zhì)的流動(dòng)速度，提高電機(jī)的散熱性能。

02.層流變湍流！

一般的噴油通道都會(huì)受限于定子槽數(shù)量的限制，噴油通道數(shù)量較少，噴射的落點(diǎn)間距大，這部分區(qū)域只能靠流淌的油液來冷卻，與噴射落點(diǎn)相比這部分區(qū)域溫度偏高，這也使得電機(jī)的溫度一致性不怎么好。

博格華納的這項(xiàng)多孔型油冷電機(jī)散熱結(jié)構(gòu)專利（公開號(hào)：CN114337106A），就可以解決上述的問題，從而提高電機(jī)定子及繞組的散熱效率和溫度一致性。這項(xiàng)專利設(shè)計(jì)有多組噴油通道，每組噴油通道中的冷卻介質(zhì)流出方向設(shè)計(jì)為相交，以扇形方式噴出，從而增加冷卻面積和效率。

該專利把噴油通道被分為三類 ，并且它們在周向方向上交錯(cuò)排列，保證了冷卻介質(zhì)的均勻分布。相鄰?fù)ǖ乐g的角距離由特定數(shù)學(xué)公式（n+x）β或（m+y）β確定，其中n、m為正整數(shù)，0<x,y<1，x≠y，β是定子鐵芯相鄰槽的夾角。

這其中的噴油孔可以是雙孔或多孔結(jié)構(gòu)，并且位于中間的噴油孔與兩側(cè)的噴油孔流出方向交叉設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)更好的冷卻效果。定子鐵芯內(nèi)部還設(shè)有匯流槽（200）、分流槽（110）和散熱通道（100），用于匯集和分散進(jìn)入電機(jī)的冷卻介質(zhì)，確保能在整個(gè)定子鐵芯及端部繞組中高效流動(dòng)并進(jìn)行熱交換。

電機(jī)在工作時(shí)，冷卻介質(zhì)從進(jìn)油口進(jìn)入電機(jī)的機(jī)殼內(nèi)，進(jìn)入分流槽內(nèi)，并沿著分流槽流動(dòng)，冷卻介質(zhì)在流動(dòng)過程中，進(jìn)入各個(gè)散熱通道，并沿著散熱通道流動(dòng)，進(jìn)入?yún)R流槽內(nèi)，在匯流槽內(nèi)流動(dòng)，并從噴油部件的噴油通道傾斜噴出，傾斜噴淋至端部繞組上，對(duì)定子繞組進(jìn)行降溫，冷卻介質(zhì)在散熱通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，對(duì)定子鐵芯進(jìn)行降溫。

定子鐵芯散熱與端部繞線散熱采用串聯(lián)油路連接，每個(gè)部分使用最大流量的冷卻介質(zhì)對(duì)其散熱，冷卻油的利用率更大，冷卻介質(zhì)進(jìn)入鐵芯的散熱通道內(nèi)部，由于階梯型噴油通道較小，此處會(huì)有油阻，在油阻的作用下冷卻介質(zhì)會(huì)充滿鐵芯上的散熱通道的空間內(nèi)，所有的表面都能與冷卻介質(zhì)接觸，以此提高散熱效果。

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