CN105958729A - 电动汽车轮毂电机风冷散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车轮毂电机风冷散热结构，在轮毂电机左右两侧设有轮毂电机端盖，电机轴与左侧轮毂电机端盖之间设有第一轴承，轮毂电机端盖与外转子、电机轴之间设有密封结构，电机轴设有内外两层同心圆的风道，内层风道为进风通道，外层风道为出风通道，进风通道及出风通道一端与轮毂电机内腔连通，进风通道及出风通道另一端分别连接进风口和出风口。本发明使气流在密封的轮毂电机内部顺利流动带走热量，兼顾了轮毂电机系统的散热性和防水性，该结构在不影响原有轮毂电机结构的前提下进行巧妙的改造，可实现良好的强制通风散热效果，确保了电动汽车行驶过程中的安全性，同时兼顾了电机结构的紧凑性和制造成本的经济性。

Description

电动汽车轮毂电机风冷散热结构
本发明专利申请是发明创造名称“一种电动汽车轮毂电机的防水风冷散热结构”的分案申请，原申请的申请日为2014年10月11日，申请号为2014105353103。
技术领域
本发明涉及电动汽车，尤其涉及电动汽车轮毂。
背景技术
轮毂电机是一种内定子、外转子形式的电机，其动力、传动和制动装置都整合在轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。电机工作过程中的发热来自于绕组铁心的损耗，发热量的大小主要与定子电流有关，同时间接与输出功率和输出扭矩有关。当轮毂电机驱动的电动汽车处于重载、爬坡或者急加速时，电机需要较大的电流以提供较大的输出扭矩，在短时间内会在电机绕组和铁心上产生较多的热量，使绕组温度升高。但是电机工作有一定的温度限制，绕组的绝缘等级限制了电机内部的温度上限。电机内部较高的温度使电机的效率大大降低，一旦超过该温度上限，电机的绕组绝缘将受损，造成电机绕组匝间短路甚至烧断。另外，轮毂电机内部的永磁体磁钢易在高温下失磁，当温度超过居里点后，永磁体的磁性不能完全恢复，影响电机的出力和效率。
为了使轮毂电机能够在允许的温度下正常工作，通常有以下几种处理方式：一是选择额定功率较大的型号，这样电机的额定功率相对于电动汽车正常工况时所需的功率有较大冗余，电机工作时依靠自然散热即能满足要求，但这种方法在经济性和空间利用等方面不够合理；二是通过轮毂电机端盖上安装的散热片来增加散热面积，以自然散热的方式快速分散电机运行中产生的热量，该方法在发明专利CN201310756432.0中已提及，但该种方式的散热效果取决于散热片的尺寸、表面积和自然通风条件，通常散热能力有限；另一种方法是采用强制散热技术，包括风冷和液冷等方式。通常采用强制风冷，即在电机内部安装风扇，使电机内部与外部形成空气对流，热量能够及时排出到电机外部。对于相同的散热结构，强制风冷的散热效果要明显好于自然散热。另一方面，考虑到车辆行驶过程中可能遇到积水和雨雪天气，轮毂电机要求具有良好的密封性，以防止水渗入电机内部破坏绕组绝缘，造成电气短路和化学腐蚀，但是目前的风冷散热结构尚无法解决该密封性的要求，以上两方面的要求是矛盾的，一直困扰着本领域的技术人员。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种电动汽车轮毂电机风冷散热结构，既保持了轮毂的防水密闭性，又能实现强制风冷以满足电机大功率运行时的散热要求，确保了电动汽车行驶过程中的安全性，同时兼顾了电机结构的紧凑性和制造成本的经济性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：电动汽车轮毂电机风冷散热结构，包括外转子和内定子，所述外转子设于内定子外圆周侧，所述内定子安装于电机轴上，在轮毂电机左右两侧设有轮毂电机端盖，所述轮毂电机端盖与外转子固定，所述电机轴与左侧轮毂电机端盖之间设有第一轴承，所述电机轴与右侧轮毂电机端盖之间设有第二轴承，所述轮毂电机端盖与外转子、电机轴之间设有密封结构，所述电机轴设有内外两层同心圆的风道，内层风道为进风通道，外层风道为出风通道，所述进风通道及出风通道一端与轮毂电机内腔连通，所述进风通道及出风通道另一端分别连接进风口和出风口，所述进风口和出风口位于车辆外部涉水高度线以上并设置有防水防尘结构，所述电机轴包括电机轴本体，所述电机轴本体中心中空形成所述的内层进风通道，所述电机轴与轮毂电机端盖之间设有轴套，所述轴套与所述电机轴本体之间形成所述的外层出风通道，所述内定子外圆周壁与外转子内圆周壁之间设有通风间隙连通轮毂电机内定子、外转子的空腔，所述进风通道末端与轮毂电机内定子空腔连通，所述第一轴承采用通风轴承，使轮毂电机外转子空腔与出风通道连通，所述轴套在第一轴承与出风通道之间的间隙内设有风道结构，所述风道结构采用螺旋形结构。
优选的，所述电机轴本体的右端在第二轴承和定子铁心之间的圆周壁上沿周向设有通风孔。
优选的，所述出风口安装有强制通风的风扇。
本发明采用一种与外部隔离的密封内外双层轴通风结构，与特殊设计的轮毂电机端盖相配合，除进出风通道外，轮毂电机内部密封封闭，进风风道、轮毂电机内定子腔、轮毂电机定转子之间的通风间隙、轮毂电机外转子腔、外轴承风道、出风风道共同组成一条空气通路，空气从与进风风道相连接的进风口进入轮毂电机内腔，经过电机的定子绕组和铁心时，带走热量并从出风风道的出风口排出，从而实现散热的效果。
综上，本发明使气流在密封的轮毂电机内部顺利流动带走热量，兼顾了轮毂电机系统的散热性和防水性，该结构在不影响原有轮毂电机结构的前提下进行巧妙的改造，既可实现良好的强制通风散热效果，确保了电动汽车行驶过程中的安全性，同时兼顾了电机结构的紧凑性和制造成本的经济性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为电动汽车轮毂电机的防水风冷散热结构剖面结构示意图；
图2电动汽车轮毂电机的防水风冷散热结构空气循环示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种电动汽车轮毂电机的防水风冷散热结构，包括外转子2和内定子1，所述内定子1由硅钢片叠装而成，定子槽中嵌放三相绕组。所述外转子2设于内定子1外圆周侧，所述外转子2内侧均匀嵌放永磁体磁钢。所述内定子1安装于电机轴4上，在轮毂电机轴向两侧设有轮毂电机端盖3，包括左侧轮毂电机端盖和右侧轮毂电机端盖，所述轮毂电机端盖3与外转子2固定，所述电机轴4与左侧轮毂电机端盖之间设有第一轴承，所述电机轴与右侧轮毂电机端盖之间设有第二轴承，电机轴另一端与车辆悬挂机构相连接。
所述轮毂电机端盖3与外转子及电机轴4之间设有密封结构，在外转子与两侧轮毂电机端盖之间形成封闭的轮毂电机内腔。一方面右侧轮毂电机端盖完全封闭电机轮毂，另一方面除第第一轴承外，左侧轮毂电机端盖也封闭电机轮毂，只留下第一轴承上的通风散热通道与电机轮毂内的空腔连通。所述电机轴设有内外两层同心圆的风道，内层风道为进风通道5，外层风道为出风通道6，所述进风通道5及出风通道6的轮毂端与轮毂电机内腔连通，所述进风通道及出风通道的另一端分别连接进风口和出风口，所述进风口和出风口位于车辆外部涉水高度线以上并设置有防水防尘结构。由于轮毂电机内腔整体上密封，只有设置的风冷散热通道可与轮毂电机内腔连通，而且即使是进风通道和出风通道也设置了相应的防水防尘构造，从而保证了整体的防水性。
所述电机轴4包括电机轴本体，电机轴本体内管壁与定子铁心固定连接，外管壁设有法兰与轮毂电机端盖固定。所述电机轴本体中心中空形成所述的内层进风风道，所述电机轴与轮毂电机端盖之间套设有轴套，所述轴套与所述电机轴本体之间形成所述的外层出风通道。
所述内定子外圆周壁与外转子内圆周壁之间设有通风间隙连通轮毂电机内、外侧空腔，所述进风通道末端与轮毂电机内侧空腔连通，所述第一轴承采用通风轴承使轮毂电机外侧空腔与出风通道连通。
所述电机轴本体的轮毂端，在第二轴承和定子铁心之间的圆周壁上沿周向设有通风孔。所述轴套在第一轴承与出风风道之间的间隙内设有叶片或风道结构7，所述叶片或风道结构7由轮毂带动转动，其中风道结构可以采用螺旋形结构，以促进气流的流动，所述出风口安装有强制通风的风扇。
在本发明所涉及的电动汽车轮毂电机中，进风风道、轮毂电机内侧空腔、轮毂电机定转子之间的通风间隙、轮毂电机外侧空腔、第一轴承风道、出风风道共同组成一条空气通路，空气从与进风风道相连接的进风口进入轮毂电机内腔，经过电机的定子绕组和铁心时，带走热量并从出风风道的出风口排出，从而实现散热的效果。
为了使空气能沿空气通路流动，需要在管道中施加吸力。车辆高速行驶时，旋转的外轮毂带动第一轴承外侧的叶片或风道结构同步旋转，将热空气从轮毂电机内腔抽出，经出风风道输送到出风口，而密封的电机内部由于产生负压，从进风口吸入温度较低的空气，进一步冷却绕组和铁心，如此周而复始。
另一方面，考虑到车辆低速重载爬坡时车轮的转速较低，空气流量不足，此时可使出风口的风扇通电旋转产生吸力，强制空气在风道内流动，以增强散热效果。

Claims (3)

1.电动汽车轮毂电机风冷散热结构，包括外转子和内定子，所述外转子设于内定子外圆周侧，所述内定子安装于电机轴上，在轮毂电机左右两侧设有轮毂电机端盖，所述轮毂电机端盖与外转子固定，所述电机轴与左侧轮毂电机端盖之间设有第一轴承，所述电机轴与右侧轮毂电机端盖之间设有第二轴承，其特征在于：所述轮毂电机端盖与外转子、电机轴之间设有密封结构，所述电机轴设有内外两层同心圆的风道，内层风道为进风通道，外层风道为出风通道，所述进风通道及出风通道一端与轮毂电机内腔连通，所述进风通道及出风通道另一端分别连接进风口和出风口，所述进风口和出风口位于车辆外部涉水高度线以上并设置有防水防尘结构，所述电机轴包括电机轴本体，所述电机轴本体中心中空形成所述的内层进风通道，所述电机轴与轮毂电机端盖之间设有轴套，所述轴套与所述电机轴本体之间形成所述的外层出风通道，所述内定子外圆周壁与外转子内圆周壁之间设有通风间隙连通轮毂电机内定子、外转子的空腔，所述进风通道末端与轮毂电机内定子空腔连通，所述第一轴承采用通风轴承，使轮毂电机外转子空腔与出风通道连通，所述轴套在第一轴承与出风通道之间的间隙内设有风道结构，所述风道结构采用螺旋形结构。
2.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机风冷散热结构，其特征在于：所述电机轴本体的右端在第二轴承和定子铁心之间的圆周壁上沿周向设有通风孔。
3.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机风冷散热结构，其特征在于：所述出风口安装有强制通风的风扇。
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