CN105591499A - 一种基于热管的分离散热式新型电机 - Google Patents

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万珍平
吴柏禧
陆龙生
汤勇
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South China University of Technology SCUT
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及一种基于热管的分离散热式新型电机，包括电机机芯、电机机壳、水冷循环系统、热管；电机机芯位于电机机壳内，用于传热的热管将电机机壳和水冷循环系统连接，水冷循环系统与电机机芯、电机机壳均分离。本发明整体重量轻、结构紧凑、体积小巧、散热快，尤其适用于新能源汽车，属于新能源汽车零部件技术领域。

Description

一种基于热管的分离散热式新型电机
技术领域
本发明涉及新能源汽车的零部件技术领域，具体是一种利用热管将电机机芯(电动机)产生的热量传导至分离的冷却水循环系统中进行热交换的新型电机。
背景技术
大力发展新能源汽车，是推动汽车产业转型升级、建设环境友好型社会的战略举措。驱动电机是新能源汽车的核心部件，其性能对新能源汽车有直接而重要的影响。电机工作温度直接影响电机效率、可靠性和使用寿命。温升过高，加速电机绝缘材料老化，缩短使用寿命；电机效率下降，导致发热量增加，进一步推高温升。因此，温升控制对电机工作的效率、稳定性和可靠性至关重要。
目前新能源汽车驱动电机温升控制主要是水冷系统，水冷系统需要在电机机壳内加工螺旋水道。一方面，导致电机机壳加工工艺复杂，显著增加制造成本；另一方面，导致电机体积增大，降低功率密度比；第三，增加密封难度，系统复杂，影响可靠性。
CN103427560公开的电机，将热管放置于定子铁心外径与定子壳体接触部分，转子与转轴间，轴承与端盖间三个地方，但其并没有将冷却水道与电机分离，若冷却水泄露将会给电机带来风险。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种利用热管传热而杜绝水冷循环系统对电机机芯影响的基于热管的分离散热式新型电机。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于热管的分离散热式新型电机，包括电机机芯、电机机壳、水冷循环系统、热管；电机机芯位于电机机壳内，用于传热的热管将电机机壳和水冷循环系统连接，水冷循环系统与电机机芯、电机机壳均分离。
电机机壳内设有n条沟槽；热管的数量为n条，热管的一端置入沟槽中，另一端与水冷循环系统的冷却水直接或间接接触传热；n取正整数。
沟槽的数量为多条，均匀分布在电机机壳中；热管的一端插入条形的沟槽中，且通过胀管工艺与电机机壳紧密连接。
电机机壳的材质为铝合金。
水冷循环系统包括外壳，外壳上设有进水口和出水口，外壳的壁内设有安装槽；热管的一端插入条形的安装槽中，且通过胀管工艺与外壳紧密连接。
外壳内设有内翅片。
电机机壳为圆筒形，紧贴包裹在电机机芯外。
电机机壳为圆筒形，水冷循环系统为圆柱形，电机机壳和水冷循环系统同轴，水冷循环系统位于电机机壳的一端；热管包括依次相接的第一直管段、径向连接段、第二直管段，第一直管段与电机机壳连接，第二直管段与水冷循环系统连接；所有热管沿着同一圆周周向均匀分布。
热管为扁平热管或圆柱形热管。
电机机芯为永磁驱动电机。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.电机机壳、电机机芯均与水冷循环系统隔离，通过热管进行热交换，减小了冷却水泄露给电机带来的风险。
2.采用热管进行传热，传热效率高，热阻几乎为零，可以将电机机芯内部产生的热量迅速导出。
3.无需在电机机壳内加工螺旋水道，结构更紧凑，加工方便。
4.电机机壳采用铝合金机壳，提高轻量化和功率密度，具有较好的导热性能，并显著降低制造成本。
5.水冷循环系统的外壳采用铸造工艺制作，其内部铸有内翅片，增大了换热面积，提高了换热效率。
6.热管利用胀管工艺紧密连接，降低热阻，提高热传导效率。
7.电机整体重量轻、结构紧凑、体积小巧、散热快，尤其适用于新能源汽车。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是电机机壳的立体图。
图3是水冷循环系统的立体图的剖视图。
图4是热管结构的示意图。
其中，1为电机机壳，2为热管，3为水冷循环系统，4为沟槽，5为安装槽，6为进水口，7为内翅片，8为出水口。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
一种基于热管的分离散热式新型电机，包括电机机芯、电机机壳、水冷循环系统、热管。
电机机芯为永磁驱动电机。
电机机壳为圆筒形，紧贴包裹在电机机芯外。电机机壳采用铝合金加工而成，内部(壁内)的沟槽为铸造成型或去除材料成型，沟槽加工为圆槽或者方槽，以适应圆柱形热管或扁平热管。
水冷循环系统包括外壳，外壳上设有进水口和出水口，外壳的壁内设有安装槽；热管的一端插入条形的安装槽中，且通过胀管工艺与外壳紧密连接。外壳内围成水箱，外壳采用铸造铝合金制成，内部设有与冷却水流向一致的内翅片，封盖采用密封圈加螺栓的形式对水箱进行密封。
本实施例中的热管采用圆柱形铜热管，选用10mm直径的沟槽式圆柱形热管，将电机机壳上沟槽加工为10.2mm。将热管弯曲成图4的形式(包括依次相接的第一直管段、径向连接段、第二直管段)，使第一直管段能够插入电机机壳的沟槽中，第二直管段可以插入冷却水循环系统的外壳的安装槽中。将热管插入沟槽与安装槽后，采用胀管工艺，在270℃下，保温10s，使热管的两端分别与电机机壳和水冷循环系统紧密结合，减小接触热阻。
本实施例中的热管数量为多条，与热管数量对应的是沟槽和安装槽的条数。电机机壳为圆筒形，水冷循环系统为圆柱形，电机机壳和水冷循环系统同轴，水冷循环系统位于电机机壳的一端。所有热管沿着同一圆周周向均匀分布，环形布置的热管的轴线与电机机壳同轴。
运行时，电机机芯的热量传递至电机机壳，再经热管传递至外壳，最后热量被水冷循环系统的冷却水带走，实现快速散热。
除了本实施例提及的方式外，热管可与冷却水直接接触传热，即热管可伸入水冷循环系统的水箱中。水冷循环系统也可采用现有的其他水冷结构。这些变换方式均在本发明的保护范围内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于热管的分离散热式新型电机，包括电机机芯、电机机壳、水冷循环系统，其特征在于：还包括热管；电机机芯位于电机机壳内，用于传热的热管将电机机壳和水冷循环系统连接，水冷循环系统与电机机芯、电机机壳均分离。
2.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述电机机壳内设有n条沟槽；热管的数量为n条，热管的一端置入沟槽中，另一端与水冷循环系统的冷却水直接或间接接触传热；n取正整数。
3.按照权利要求2所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述沟槽的数量为多条，均匀分布在电机机壳中；热管的一端插入条形的沟槽中，且通过胀管工艺与电机机壳紧密连接。
4.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述电机机壳的材质为铝合金。
5.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述水冷循环系统包括外壳，外壳上设有进水口和出水口，外壳的壁内设有安装槽；热管的一端插入条形的安装槽中，且通过胀管工艺与外壳紧密连接。
6.按照权利要求5所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述外壳内设有内翅片。
7.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述电机机壳为圆筒形，紧贴包裹在电机机芯外。
8.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述电机机壳为圆筒形，水冷循环系统为圆柱形，电机机壳和水冷循环系统同轴，水冷循环系统位于电机机壳的一端；热管包括依次相接的第一直管段、径向连接段、第二直管段，第一直管段与电机机壳连接，第二直管段与水冷循环系统连接；所有热管沿着同一圆周周向均匀分布。
9.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述热管为扁平热管或圆柱形热管。
10.按照权利要求1所述的一种基于热管的分离散热式新型电机，其特征在于：所述电机机芯为永磁驱动电机。
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