當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施，電機作為核心零部件之一，功率密度要求也開始越來越高了，不管是作為一個整體還是單電機，電機的散熱問題都在變得更加重要，對冷卻方式也有了更高的要求 。

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

但是這種設計定子頂部的油路只能分配到較少的油液，電機的散熱性能也較差。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還有很多提高的空間。

上期面向未來之定子篇中答應過大家，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跟大家聊聊其具體的冷卻結構。

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

這其中的噴油部件其實就是在定子鐵芯端部設有階梯型噴油結構，定子鐵芯中部的油液從階梯型噴油結構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，使得每個部分都能使用最大流量的冷卻油對其散熱，整體看下來這套冷卻方式對冷卻油的利用率整體大了很多，電機散熱能力也得到了提升。

01.解決電機‘熱’問題，讓電機充分“清涼”

具體是怎么實現的（公開號：CN113612322A）根據其專利信息了解到其噴油孔其實是設有四種結構，這些個噴油孔沿著噴油部件面向定子鐵芯的一側至另一側依次設置，且相鄰噴油孔的軸線之間有一定的距離，以使得多個噴油孔呈傾斜方向設置。

這項專利的油通道設計是由噴油部件的端面向定子端部繞組方向傾斜設置，確保冷卻介質能噴淋至定子端部繞組上。噴油通道包含多個噴油孔，沿噴油部件面向定子鐵芯的一側依次設置，相鄰噴油孔軸線間具有距離，以此來優(yōu)化噴淋效果。噴油孔設于噴油通道的進油端或出油端，增大截面形狀的平臺結構，穩(wěn)定冷卻介質的流動。

◎ 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，這樣也能實現更靈活的噴淋覆蓋。噴油孔也可沿硅鋼片徑向方向多排設置，每組噴油孔中多個噴油孔沿周向依次設置，且至定子鐵芯軸線的距離不同，形成階梯式布局。

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

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于同一直線上，第三阻擋桿設于間隙對應位置；或散熱件呈階梯設置，改變冷卻介質的流動狀態(tài)。冷卻介質的流動路徑從機殼上部的進油口進入冷卻介質流通腔體，沿定子鐵芯外表面流動，對定子鐵芯進行降溫。冷卻介質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定子繞組內表面，最終從機殼下部的出油口流出，形成串聯(lián)油路連接。

這項專利所帶來的技術效果省去了現有設計中的油管及油管連接件，簡化了散熱結構和安裝工藝，這也使得冷卻介質的利用率更大了，而且每個部分都能使用最大流量的冷卻介質進行散熱，大大提高了電機的整體散熱效果。

在電機工作時，冷卻介質從機殼上部的進油口進入冷卻介質流通腔體內，并在該腔體內沿著定子鐵芯的外表面流通，并在流動的過程中，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，冷卻介質在重力的作用下流經定子繞組的內表面，并在機殼的下半部的內部空間匯聚，從機殼下半部分的出油口流出。

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

◎冷卻介質進入冷卻介質流通腔體內后，由于噴油通道的寬度較小，此處會有油阻，在油阻的作用下冷卻介質會充滿冷卻介質流通空間中，所有的表面都能與冷卻介質接觸起到散熱的效果。

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

02.層流變湍流！

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

博格華納的這項多孔型油冷電機散熱結構專利（公開號：CN114337106A），就可以解決上述的問題，從而提高電機定子及繞組的散熱效率和溫度一致性。這項專利設計有多組噴油通道，每組噴油通道中的冷卻介質流出方向設計為相交，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排列，保證了冷卻介質的均勻分布。相鄰通道之間的角距離由特定數學公式（n+x）β或（m+y）β確定，其中n、m為正整數，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構，并且位于中間的噴油孔與兩側的噴油孔流出方向交叉設置，以實現更好的冷卻效果。定子鐵芯內部還設有匯流槽（200）、分流槽（110）和散熱通道（100），用于匯集和分散進入電機的冷卻介質，確保能在整個定子鐵芯及端部繞組中高效流動并進行熱交換。

電機在工作時，冷卻介質從進油口進入電機的機殼內，進入分流槽內，并沿著分流槽流動，冷卻介質在流動過程中，進入各個散熱通道，并沿著散熱通道流動，進入匯流槽內，在匯流槽內流動，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，對定子繞組進行降溫，冷卻介質在散熱通道內流動時，對定子鐵芯進行降溫。

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

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