CN101087082B - 一种混合动力汽车电机的冷却水套及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车电机的冷却水套，冷却水套(15)上设冷却水流通的水道(2)及设在水道(2)两端的、孔状的进出水口(1)，所述的冷却水套(15)为套装在电机上的一个圆环形整体结构，圆环的横断面的中间设空腔，所述的空腔结构沿圆环方向构成所述的水道(2)，水道(2)也为圆环形，两端是不相通的，在冷却水套(15)的外圆周上，设多个工艺孔(3)与水道(2)相通。本发明的密封性能好，不会产生冷却水的泄漏；冷却水在水道内与水套接触面积大，冷却效果好；结构紧凑，安装方便，尤其适合在空间狭小的汽车上使用；水道结构简单，加工制造方便；冷却水流动通畅，阻力小，冷却功耗小。

Description

一种混合动力汽车电机的冷却水套及制造方法

技术领域

本发明属于汽车构造的技术领域，涉及电动汽车、尤其是混合动力电动汽车的电机冷却系统，更具体地说，本发明涉及一种电动汽车电机的冷却水套。本发明还涉及所述的混合动力动汽车电机的冷却水套所采用的制造方法。

背景技术

混合动力电动汽车的电机在负载较大且复杂的工况下工作时，将产生大量的热量。如果热量不及时排出，将会对电机的性能造成影响。如果电机位于汽车的前舱，由于前舱环境温度很高(一般超过100℃)，也会使电机的温度随之上升。对一些将电机集成在发动机和变速箱之间的混合动力车，变速箱离合器壳体内的温度更高，局部区域在某些情况下可能达到300℃左右。发动机和变速箱的产生的热量会传到电机上，引起电机温度进一步升高，对电机的正常工作造成严重威胁。因此必须在电机上设置一套有效的冷却系统，使电机的温度保持在合理的范围内。

目前的电动汽车尤其是混合动力电动汽车的电机受结构条件的限制，大多采用自然通风方式或强制通风方式进行冷却，很少采用水冷的方式，冷却效果不够理想。

中国专利号为CN03205425.4的专利文献公开了一种永磁同步电机，其中涉及到电机的水冷的技术，但是该专利文献中关于冷却水套部分过于简单和含糊，且结构不合理。其存在的问题主要为：

1、进出水口位于最下端，难以排出气体。

2、没有明确给出水道结构。如果是铸造结构，在其内部没有体现出出砂工艺孔；如果是两个零件配合形成的水道，则没有体现出这两个件的各自结构，更没有在两个件之间设置密封结构。这种既没有出砂工艺孔、又不是两个件装配形成的冷却水套，显然是难以制造出来的。

3、从该专利文献所提供的技术方案、实施例及附图上看不出进出水口之间是否隔开以及是如何隔开的，此处的结构没有表达清楚，容易被理解为进出水口是相通的，冷却水从进水口进去后马上从出水口排出，另外进出水的密封结构也不明确。

显然该专利关于电机冷却水套部分的技术方案没有很好解决目前存在的问题，其发明构思是不清楚、不完善和不合理的，使本领域的技术人员难以理解、更无法实现。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种混合动力汽车电机的冷却水套，其目的是提高电机的冷却效果。

为了实现上述目的，本发明的对其技术方案的总体构思为：

本发明所提供的这种混合动力汽车电机的冷却水套，所述的冷却水套设在混合动力汽车电机的外壳上，冷却水套上设冷却水流通的水道及设在水道两端的、孔状的进出水口，所述的冷却水套为套装在电机上的一个圆环形整体结构，圆环的横断面的中间设空腔，所述的空腔结构沿圆环方向构成所述的水道，水道也为圆环形，两端是不相通的，在冷却水套的外圆周上，设多个工艺孔与水道相通。

本发明中的水道结构的技术方案为：

所述的水道的横截面为的形状为多个相通的空腔，各空腔沿平行于冷却水套15的轴线方向分布，各空腔由设在水道内的水道侧壁分割而形成凹槽，所述的水道侧壁与水道内壁在其朝向圆心的方向连接。

本发明中的工艺孔密封的技术方案为：

所述的工艺孔内设有工艺孔堵塞，所述的工艺孔堵塞与工艺孔为密封的紧配合。

本发明的进出水口及其水管接头的结构和连接的技术方案为：

所述的混合动力汽车电机在车身上的安装使其轴线为水平位置或接近于水平位置，使整个水道有高度的差异，所述的进出水口位于冷却水套外圆的上部。

所述的两个进出水口上各设一个用于进水和出水的、中间为通孔的水管接头，所述的水管接头的外圆与进出水口的内孔之间通过水管接头密封圈形成密封配合连接，在安装水管接头的冷却水套的外表面上设水管接头挡板，所述的水管接头由水管接头挡板轴向固定在进出水口的孔内，所述的水管接头挡板通过多个水管接头挡板连接螺钉固定在冷却水套上。

本发明所涉及的冷却水套的外形的技术方案可以采用下面的两个方案之一：

所述的冷却水套的外形为其轴线方向上直径一致的圆柱形；

或者所述的冷却水套的外形为其轴线方向上直径不相等的台阶圆柱。

本发明所涉及的冷却水套与电机的定子铁芯的连接的技术方案为：

所述的混合动力汽车电机上所设的定子铁芯紧配合套装于所述的冷却水套的内圆上，所述的定子铁芯与冷却水套连接面上设键槽，两者的回转方向通过键连接定位。

所述的工艺孔的数量为四个或多于四个，且在冷却水套的圆周方向均匀分布。

与上述技术方案的发明目的相同，本发明还涉及上述电动汽车电机的冷却水套采用的制造方法。本发明就此采取的技术方案为：

所述的冷却水套的材料采用金属铸件，所述的冷却水套采用整体铸造的工艺，即将冷却水套15内的水道2、冷却水套15的外形、进出水口1及工艺孔3同时铸造成型，所述的冷却水套的制造工艺过程为：

a)、冷却水套外形铸模制造及在压铸机上安装定位；

b)、所述的水道由型砂成型，水道的型砂在铸造前，通过在所述的工艺孔位置设置型砂支承固定在冷却水套外形型腔内；

c)、冷却水套外形铸模合型；

d)、将熔化的金属液体注入模具，使其压铸成型；

e)、铸造冷却成型后，铸件脱模，冷却水套的的铸件外形清理，并通过工艺孔和进出水口清除水道内的型砂；

f)、清砂后，对冷却水套的铸件各外表面及内孔表面进行切削精加工；

g)、采用工艺孔堵塞，使工艺孔堵塞与冷却水套上的工艺孔为密封的紧配合，对工艺孔进行密封堵塞；

h)、在冷却水套上安装其它构件，并将电机压入冷却水套。

采用上述技术方案，与现有技术相比具有以下特点：密封性能好，不会产生冷却水的泄漏；冷却水在水道内与水套接触面积大，冷却效果好；结构紧凑，安装方便，尤其适合在空间狭小的汽车上使用；水道结构简单，加工制造方便；冷却水流动通畅，阻力小，冷却功耗小。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明所涉及的冷却水套本体垂直于其轴线的剖视结构示意图；

图2为本发明的冷却水套的正面投影图；

图3为图2所示的本发明的结构的俯视图；

图4为图2中的沿A-A剖切的剖视图；

图5为图2中的沿B-B剖切的剖视图；

图6为图2中的沿C-C剖切的剖视图；

图7为本发明中的冷却水套的立体投影图；

图8为表达本发明中的冷却水套与电机定子铁芯等的装配连接状况的剖视图。

图中标记为：1、进出水口，2、水道，3、工艺孔，4、键槽，5、定位套孔，6、水管接头，7、水管接头，8、水管接头挡板，9、水管接头密封圈，10、工艺孔堵塞，11、定子铁芯，12、定子线圈，13、变速箱安装端面，14、发动机安装端面，15、冷却水套，16、水道侧壁，17、水管接头挡板连接螺钉，18、凹槽。

具体实施方式

下面对照附图，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺方法、安装及操作使用方法等，通过对实施例的描述来作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图8所表达的本发明的结构，本发明为一种混合动力汽车电机的冷却水套，所述的冷却水套15设在混合动力汽车电机的外壳上，冷却水套15上设冷却水流通的水道2及设在水道2两端的、孔状的进出水口1，所述的冷却水套15既有冷却电机的作用，同时作为电机的壳体，对电机有保护作用。

为了实现提高电机的冷却效果的目的，本发明的对其技术方案的总体构思为：

如图1、图4所示，所述的冷却水套15为套装在电机上的一个圆环形整体结构，圆环的横断面的中间设空腔，所述的空腔结构沿圆环方向构成所述的水道2，水道2也为圆环形，两端是不相通的，在冷却水套15的外圆周上，设多个工艺孔3与水道2相通。冷却水套15的中间的空心部分用于装配电机定子。冷却水套15的内圆表面紧密贴合在电机定子的外表面上，有利于定子铁芯11的热量通过与冷却水套15的接触面传导到冷却水套15上，冷却液在空腔内流动从而带走冷却水套15从电机吸收来的热量。冷却液在冷却水套15内的水道2内的流动接近一个圆周，从进出水口1中的任一个进入冷却水套15，从另一个进出水口1流出冷却水套15，经过冷却后再进入水套内。

冷却水套15上的空腔(即水道2)是铸造在冷却水套15内部的，而不是通过两个零件的配合来形成的，因此有效杜绝了冷却液泄露的风险，同时对密封的要求也相应降低。冷却水套15外表面上有若干出砂工艺孔3，用以在铸造空腔(即水道2)时固定和定位砂芯，铸造结束之后再排出砂粒，孔的数量可以根据具体情况确定。

采取上述方式，使本发明的密封性能好，不会产生冷却水的泄漏；冷却水在水道内与水套接触面积大，冷却效果好；结构紧凑，安装方便，尤其适合在空间狭小的汽车上使用；水道结构简单，加工制造方便；冷却水流动通畅，阻力小，冷却功耗小。

本发明为使工艺孔3加工方便，且能确保铸造后将型砂从水道2内清除，所述的工艺孔3的数量设为四个，且在冷却水套15的圆周方向均匀分布；或者工艺孔3的数量多于四个，同样也应在冷却水套15的圆周方向均匀分布。

本发明中的水道结构的具体实施方式为：

所述的水道2的横截面为的形状为多个相通的空腔，各空腔沿平行于冷却水套15的轴线方向分布，各空腔由设在水道2内的水道侧壁16分割而形成凹槽18，所述的水道侧壁16与水道2内壁在其朝向圆心的方向连接。

如图4所示所示，所述的空腔(即水道2)可以做成带几个凹槽18的形式；也可以如图5所示，做成不带凹槽18的形式。带凹槽18可以增大散热面积，不带凹槽18可以减小流动阻力。凹槽18的数量和尺寸可以综合考虑空间、散热量和流体阻力等确定。

本发明中的工艺孔密封的具体实施方式为：

所述的工艺孔3内设有工艺孔堵塞10，所述的工艺孔堵塞10与工艺孔3为密封的紧配合。

本发明的进出水口及其水管接头的结构和连接的具体实施方式为：

如图1、图2和图7所示，所述的混合动力汽车电机在车身上的安装使其轴线为水平位置或接近于水平位置，使整个水道2有高度的差异，所述的进出水口1位于冷却水套15外圆的上部。水套的进水口和出水口并排位于水套的顶部，使空腔(即水道2)内的气体容易排出，避免出现气体堵塞水道2的情况。

如图5所示，所述的两个进出水口1上各设一个用于进水和出水的、中间为通孔的水管接头6和水管接头7，所述的水管接头6和水管接头7的外圆与进出水口1的内孔之间通过水管接头密封圈9形成密封配合连接，在安装水管接头6和水管接头7的冷却水套15的外表面上设水管接头挡板8，所述的水管接头6和水管接头7由水管接头挡板8轴向固定在进出水口1的孔内，所述的水管接头挡板8通过多个水管接头挡板连接螺钉17固定在冷却水套15上。进水口和出水口分别与水管接头6和水管接头7配合，水管接头6和水管接头7与进出水口1之间有水管接头密封圈9，防止冷却液的泄漏。水管接头6和水管接头7与冷却水套15之间有水管接头挡板8，水管接头挡板8卡进水管接头6和水管接头7的槽中，同时用水管接头挡板连接螺钉17固定在冷却水套15上，防止水管接头6和水管接头7从进出水口1中滑出，同时水管接头6和水管接头7与水管接头挡板8的接触面局部为平面，可以防止水管接头6和水管接头7在进出水口1中旋转。

本发明所涉及的冷却水套15的外形的技术方案为下面的两方案之一：

所述的冷却水套15的外形为其轴线方向上直径一致的圆柱形；

或者所述的冷却水套15的外形为其轴线方向上直径不相等的台阶圆柱形。

冷却水套15在其轴线方向上的外圆直径可以是一致的，也可以是不一样成台阶式的，附图中的图3、图5和图7只显示了外圆为台阶式的。外径一致的冷却水套15可以使内部的空腔(即水道2)的一致性较好，减小对冷却液的阻力，使冷却液流速增加，提高冷却效率；外圆为台阶式的冷却水套15可以有效节省轴向空间，例如当冷却水套15装配在发动机和变速箱之间时，外径较小的部分可以伸入到变速箱离合器壳体的内部，从而节省了轴向空间。如果冷却水套15是阶梯圆柱形的，在直径较小的一侧可以不做凹槽18。

本发明所涉及的冷却水套15与电机的定子铁芯11的连接的具体实施方式为：

如图8所示，所述的混合动力汽车电机上所设的定子铁芯11紧配合套装于所述的冷却水套15的内圆上，所述的定子铁芯1与冷却水套15连接面上设键槽4，两者的回转方向通过键连接定位。冷却水套15内表面上设一个键槽4，位于两个进出水口1之间，同样，定子铁芯11相同部位也设有键槽4。键槽4位于进出水口1之间，如果空间允许也可以位于内表面其它地方。将定子线圈12嵌在入定子铁芯11上，通电后形成旋转磁场。

如图1、图2、图3、图6和图7所示，靠近冷却水套15外表面的端面上有一圈孔，即定位套孔5，用以安装水套，孔的位置和数量可以根据实际情况确定。

冷却水套15的安装位置根据实际情况确定，其具体实施时可以位于发动机和变速箱之间，用螺栓将发动机、冷却水套15和变速箱固定在一起；定位套孔5中有两个大孔用以装定位套，使冷却水套15和与之装配的部件保持同心，螺栓从定位套中穿过。

如图8所示，变速箱安装端面13和发动机安装端面14是冷却水套15水套的两个安装端面，可以根据实际情况确定安装位置。例如图示的发动机安装端面14可以与发动机端面配合，变速箱安装端面13可以和变速箱端面配合。

与上述技术方案的发明目的相同，本发明还涉及上述电动汽车电机的冷却水套采用的制造方法。本发明就此采取的技术方案为：

所述的冷却水套15的材料采用金属铸件，所述的冷却水套15采用整体铸造的工艺，即将冷却水套15内的水道2、冷却水套15的外形、进出水口1及工艺孔3同时铸造成型即将冷却水套15内的水道2与冷却水套15的外形同时铸造成型，所述的冷却水套的制造过程为：

a)、冷却水套15外形铸模制造及在压铸机上安装定位；

b)、所述的水道2由型砂成型，水道2的型砂在铸造前，通过在所述的工艺孔3位置设置型砂支承固定在冷却水套15外形型腔内；

c)、冷却水套15外形铸模合型；

d)、将熔化的金属液体注入模具，使其压铸成型；

e)、铸造冷却成型后，铸件脱模，铸模冷却水套15的外形清理，并通过工艺孔3和进出水口1清除水道2内的型砂；

f)、清砂后，对冷却水套15的铸件各外表面及内孔表面进行切削精加工；

g)、采用工艺孔堵塞10，使工艺孔堵塞10与冷却水套15上的工艺孔3为密封的紧配合，对工艺孔3进行密封堵塞；

h)、在冷却水套15上安装其它构件，并将电机压入冷却水套15。

冷却水套15的材料可以选用贫铁铝，这种材料质地细密，不容易产生砂眼，重量轻。

在上述制造方法中，其步骤e)中所述的通过工艺孔3和进出水口1清除水道2内的型砂，应该采用清砂疏通专用工具，例如柔性旋转式疏通机。

上述方法加工使冷却水套15的制造较为方便，工艺较为合理，成本降低，满足了混合动力汽车电机对于冷却水套15的冷却、安装、防泄漏等方面的要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，所述的冷却水套(15)设在混合动力汽车电机的外壳上，冷却水套(15)上设冷却水流通的水道(2)及设在水道(2)两端的、孔状的进出水口(1)，所述的冷却水套(15)为套装在电机上的一个圆环形整体结构，圆环的横断面的中间设空腔，所述的空腔结构沿圆环方向构成所述的水道(2)，水道(2)也为圆环形，两端是不相通的，在冷却水套(15)的外圆周上，设多个工艺孔(3)与水道(2)相通，所述的冷却水套(15)采用金属铸件，其特征在于：所述的冷却水套(15)采用整体铸造的工艺，即将冷却水套(15)内的水道(2)、冷却水套(15)的外形、进出水口(1)及工艺孔(3)同时铸造成型，所述的冷却水套的制造工艺过程为：

a)、冷却水套(15)外形铸模制造及在压铸机上安装定位；

b)、所述的水道(2)由型砂成型，水道(2)的型砂在铸造前，通过在所述的工艺孔(3)位置设置型砂支承将其固定在冷却水套(15)外形型腔内；

c)、冷却水套(15)外形铸模合型；

d)、将熔化的金属液体注入模具，使其压铸成型；

e)、铸造冷却成型后，铸件脱模，冷却水套(15)的铸件外形清理，并通过工艺孔(3)和进出水口(1)清除水道(2)内的型砂；

f)、清砂后，对冷却水套(15)的铸件外表面及内孔表面进行切削精加工；

g)、采用工艺孔堵塞(10)，使工艺孔堵塞(10)与冷却水套(15)上的工艺孔(3)为密封的紧配合，对工艺孔(3)进行密封堵塞；

h)、在冷却水套(15)上安装其它构件，并将电机压入冷却水套(15)。

2.按照权利要求1所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的水道(2)的横截面的形状为多个相通的空腔，各空腔沿平行于冷却水套(15)的轴线方向分布，各空腔由设在水道(2)内的水道侧壁(16)分割而形成凹槽(18)，所述的水道侧壁(16)与水道(2)上朝向冷却水套(15)轴心线的内壁连接。

3.按照权利要求2所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的工艺孔(3)内设有工艺孔堵塞(10)，所述的工艺孔堵塞(10)与工艺孔(3)为密封的紧配合。

4.按照权利要求3所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的混合动力汽车电机在车身上的安装使其轴线为水平位置或接近于水平位置，使整个水道(2)有高度的差异，所述的进出水口(1)位于冷却水套(15)外圆的上部。

5.按照权利要求2或3或4所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的两个进出水口(1)上各设一个用于进水和出水的、中间为通孔的水管接头(6、7)，所述的水管接头(6、7)的外圆与进出水口(1)的内孔之间通过水管接头密封圈(9)形成密封配合连接，在安装水管接头(6、7)的冷却水套(15)的外表面上设水管接头挡板(8)，所述的水管接头(6、7)由水管接头挡板(8)轴向固定在进出水口(1)的孔内，所述的水管接头挡板(8)通过多个水管接头挡板连接螺钉(17)固定在冷却水套(15)上。

6.按照权利要求5所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的冷却水套(15)的外形为其轴线方向上直径一致的圆柱形。

7.按照权利要求5所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的冷却水套(15)的外形为其轴线方向上直径不相等的台阶圆柱形。

8.按照权利要求2或3或4或6或7所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的混合动力汽车电机上所设的定子铁芯(11)紧配合套装于所述的冷却水套(15)的内圆上，所述的定子铁芯(11)与冷却水套(15)连接面上设键槽(4)，所述的定子铁芯(11)与冷却水套(15)通过键连接定位。

9.按照权利要求2或3或4或6或7所述的混合动力汽车电机的冷却水套的制造方法，其特征在于：所述的工艺孔(3)的数量为四个，且在冷却水套(15)的圆周方向均匀分布。

Images