CN108494145B - 一种轮毂电机的散热密封外壳结构 - Google Patents

一种轮毂电机的散热密封外壳结构 Download PDF

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Abstract

一种轮毂电机的散热密封外壳结构，盖形散热壳体远离轮毂电机的外端为封闭端，端面上开设有控制线通过孔；散热壳体靠近轮毂电机的内端为开口端，内端的环形端面上同心开设两圈环形的密封槽，形成外高内低的双层密封结构，轮毂电机配合端面设有相匹配的台阶面，散热壳体的内端密封覆盖在轮毂电机配合端上；散热壳体周缘上间隔设置若干圈相互平行的环形散热片，散热片的径向高度从散热壳体外端朝向内端顺次增大再顺次减小，形成中间高、两端逐渐变低的鼓形散热壳体外缘。该轮毂电机外壳结构结构简单，布置紧凑，节约空间，有效的改善了轮毂电机外壳的散热性能和密封性能，还能够适当减轻轮毂电机本身的质量，提高了电动汽车的平顺性和操纵性。

Description

一种轮毂电机的散热密封外壳结构
技术领域
本发明涉及轮毂电机技术领域，尤其涉及轮毂电机外壳的散热及密封结构。
背景技术
轮毂电机是目前电动汽车比较有潜力的一种驱动电机，轮毂电机可以有效的改善提高能源的利用率和增大乘客的使用空间。轮毂电机驱动式电动汽车不需要离合器和差速器等传统的传动方式，可以有效的减轻机械损失。
但另一方面，由于轮毂电机是直接安装在车轮轮毂内的，所以对轮毂电机的散热性和密封性要求比较严格，这是因为：
1、夏天电动汽车在高速路上行驶时，地表温度比较高，轮毂电机内部温度如果过高来不及散热的话，对轮毂电机的性能有很大的影响，因此需要为轮毂电机配置比较强大的冷却装置，提高其散热性，而传统的轮毂电机驱动电动汽车对轮毂电机的冷却都是采用的油冷，采用油冷的冷却方式会增加轮毂电机内部结构的复杂性。
2、轮毂电机由于是直接安装在车轮上，轮毂电机电动汽车有时候需要通过湿滑和泥泞等路面，外部环境恶劣，所以需要充分的考虑轮毂电机的密封性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种轮毂电机的散热密封外壳结构，有效的改善轮毂电机散热性和密封性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：
盖形散热壳体远离轮毂电机的外端为封闭端，端面上开设有控制线通过孔；
散热壳体靠近轮毂电机的内端为开口端，内端的环形端面上同心开设两圈环形的密封槽，位于外圈的第一密封槽和位于内圈的第二密封槽内分别配置第一密封垫圈和第二密封垫圈，并且第一密封垫圈的外露高度大于第二密封垫圈的外露高度，形成外高内低的双层密封结构，轮毂电机配合端面设有相匹配的台阶面，散热壳体的内端密封覆盖在轮毂电机配合端上；
散热壳体周缘上间隔设置若干圈相互平行的环形散热片，散热片的径向高度从散热壳体外端朝向内端顺次增大再顺次减小，形成中间高、两端逐渐变低的鼓形散热壳体外缘，并且，在位于中间的、径向高度最大的第一散热片上，从第一散热片一端朝向另一端间隔开设散热孔；由第一散热片朝向散热壳体两端，相邻两散热片之间的轴向间隙逐渐减小。
现有轮毂电机的冷却方式是直接在在轮毂电机上端打有两个孔，一个孔是进油通道另一个通道是出油通道，通过外壳内部的冷却油路起到冷却电机的作用，需要定时的检查冷却油液是否干净及充足。维护保养的工作比较繁琐；此外，现有轮毂电机的外壳一般都是粗糙的曲面，因此并没有充分利用轮毂电机的外壳表面起到散热作用。
本装置将轮毂电机的外壳表面设计成带有多个散热片组成的外壳表面，寒壳体和散热片均由具有良好导热性能的金属或者其它高导热性材料加工而成，可以有效改善外壳的散热性能，通过增加散热片的数量或者适当的增大散热片的面积来起到提高轮毂电机散热性。此外，轮毂电机的散热片的外径大小是由外端的到中间依次递减，再由中间到内端依次递减，把散热片设计成鼓形升降的结构，一方面是方便轮毂电机内部热量的传递，使得热量在传递的过程中减少阻力，另一方面是为了使得外界风可以充分的经过轮毂电机的表面，从而可以更加有效的带走热量。
具体来说，轮毂电机的内部热量是直接从外壳内端传出来，并朝向外端热传递的，外壳外端位于整个轮毂电机的最外端、直接与外界相接触，所面临的工作环境非常恶劣，但同时与外界流动空气(即风)的接触最充分；由于内端的散热片相对较窄，散热面积较小，而中间的第一散热片相对较宽，散热面积较大，热量快速的沿着外壳轴向传导至位于中间的第一散热片，第一散热片成为热量集中区域，在第一散热片上开设了散热孔成为接通外壳内、外两端的通道，利于风的流动，加强了该局部区域的散热，通过流动的风把从轮毂电机的内部传递到外部的热量源源不断的带走，避免轮毂电机的内部温度过高，此外，散热孔促使空气直接通过，利于流动空气迅速到达外壳内端位置，还可以避免流动空气绕外壳外缘形成涡流，而涡流的产生并不利于提高外壳的散热性；此时，如果轮毂电机外壳的热量还是很高，就会从中间的第一散热片继续向外壳外端的散热片传导，并通过所有散热片与外界流动空气的热交换进行散热，在均衡轮毂电机内部温度的同时通过外界的风带走轮毂电机运行过程中产生的热量。
另外，由于该轮毂电机的散热外壳外露于空气中，其外端位于整个轮毂电机的最外端、能够接受到来自各个方向的风。为了充分利用空气的流动来带走轮毂电机内部的热量，通过外壳外端的梯形散热片结构，并且该梯形结构是由外端到中间逐渐升高的梯形结构，利于外界风从最先跟其接触的外端迅速、有效的经过轮毂电机的表面，朝向外壳中间段流动，避免散热片对风的阻挡，从而提高散热片的散热性能。
由第一散热片朝向散热壳体两端，相邻两散热片之间的轴向间隙逐渐减小，也是因为第一散热片作为热量集中区域，空气流动性越好、带走的热量就越多，越有利于单机的散热，从而提高电机的使用寿命。
两圈高低不同的双层密封垫圈通过与轮毂电机配合端面上的台阶面结构，能够更好的密封轮毂电机内部，防止泥沙渗入，同时，两层相互独立的密封圈也能较好的防止长期使用中的磨损及腐蚀。
进一步的，所述散热片垂直于散热壳体轴向布置，即散热片的叶片与散热壳体轴向垂直，便于加工，并且，该布置结构有利于风进入轮毂电机内部，因为汽车在快速行驶时，大部分空气从汽车的底盘通过的，空气的流动方向刚好与散热片的布置方向一致，从而提高轮毂电机的散热效果。
进一步的，所述散热片朝向散热壳体的内端倾斜，倾斜角度为0°～30°。朝内倾斜的散热片可以对汽车左右两侧的外界流动空气进入散热壳体内端起到良好的导向作用，利于空气从汽车两侧朝向散热壳体内端一侧流动，提高散热片的散热性能。
进一步的，所述散热孔为绕散热壳体轴向、间隔均匀开设在第一散热片上的多个腰形孔。可以根据轮毂电机的功率以及转速选择散热片的数量及直径，再根据第一散热片的具体尺寸选择散热孔的数量及大小，以实现轮毂电机的快速散热，均匀布置的腰形孔利于加工，也利于空气沿散热壳体四周，从外端朝向内端均匀流动。
进一步的，所述第一密封槽槽底相对于第二密封槽槽底深，并且第一密封槽和第二密封槽径向上相互连通，两者的槽底连接为一圈内深外浅的台阶形槽底。两圈密封垫圈相互紧贴装入各自的槽腔内，两圈密封垫圈之间不存在径间间隙，连续性的高低密封面相对于相互间隔的高低密封面，封闭性更好，防止外部泥此外，密封垫圈还可以采用复合密封材料制成，从而提高轮毂电机的密封性。
进一步的，所述第一散热片数量为1片；第一散热片两侧的散热片相对于第一散热片顺次由高到低对称布置。1片第一散热片、两侧成梯度递减的散热片结构可以使得轮毂电机内部的热量充分的散出去，而不会集中在某一个区域(散热片与散热片之间)，热量首先接触径向高度较低的散热片，把多余的热量传递到后续径向高度逐渐增大的散热片，不会阻碍热量的传递。假如一开始轮毂电机内部的热量一开始就是接触大的散热片的话，将会阻挡后面热量的散热，从而引起靠近轮毂电机端散热片较热，另一端的散热片并没有起到应有的散热的效果。
进一步的，所述第一散热片数量为2片，2片第一散热片上的散热孔开设位置相互对应，第一散热片两侧的散热片相对于两片第一散热片顺次由高到低对称布置。当轮毂电机的热量传递到2片第一散热片上，大部分热量已经被空气所带走，为了防止热量集中于2片散热片周围和防止在2片第一散热片上形成涡流，不利于热量散发，2片第一散热片上的散热孔开设位置应相互对应，使得轮毂电机内部的热量可以继续向前传播，且不易形成涡流。
进一步的，所述散热片3数量为5～10片。可以根据轮毂电机的功率以及转速选择散热片的数量及直径，如需使用较大的功率的轮毂电机，其释放的热量更多，也就需要更多的散热片，或者，在布置空间允许的条件下，还可以增大散热片的直径从而提高其表面面积，从而达到实现轮毂电机快速散热的效果。
本设计可以采用单一风冷的冷却方式，也可以在轮毂电机功率较大的情况下，与油液冷却结合使用，形成双冷却方式。
本发明的有益效果在于：
该轮毂电机外壳结构不仅具有结构简单，布置紧凑，节约空间的特点，而且有效的改善了轮毂电机外壳的散热性能和密封性能，此外，还能够适当减轻轮毂电机本身的质量，对于电动汽车的平顺性和操纵性具有重要的意义。
附图说明
图1为本装置一种优选结构的立体示意图
图2为图1的正视图
图3为图2的右视图
图4为图3线框内部分的局部放大示意图
图5为图3中第一散热片的左视图
图6为图1的后视立体示意图
图7为图6线框内部分的局部放大示意图
图1～7中：1为散热壳体，101为外端，102为内端，2为控制线通过孔，3为散热片，301为第一散热片，302为散热孔，4为第一密封槽，5为第二密封槽，6为第一密封垫圈，7为第二密封垫圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的轮毂电机的散热密封外壳结构，盖形散热壳体1远离轮毂电机的外端101为封闭端，端面上开设有控制线通过孔2。
如图6～7所示，散热壳体1靠近轮毂电机的内端102为开口端，内端102的环形端面上同心开设两圈环形的密封槽，位于外圈的第一密封槽4和位于内圈的第二密封槽5内分别配置第一密封垫圈6和第二密封垫圈7，并且第一密封垫圈6的外露高度大于第二密封垫圈7的外露高度，形成外高内低的双层密封结构，轮毂电机配合端面设有相匹配的台阶面，散热壳体1的内端102密封覆盖在轮毂电机配合端上；如图4所示的实施例中，第一密封槽4槽底相对于第二密封槽5槽底深，并且第一密封槽4和第二密封槽5径向上相互连通，两者的槽底连接为一圈内深外浅的台阶形槽底。
如图3、图4所示，散热壳体1周缘上间隔设置若干圈相互平行的环形散热片3，散热片3的径向高度从散热壳体1外端朝向内端顺次增大再顺次减小，形成中间高、两端逐渐变低的鼓形散热壳体外缘，并且，在位于中间的、径向高度最大的第一散热片301上，从第一散热片301一端朝向另一端间隔开设散热孔302；由第一散热片301朝向散热壳体1两端，相邻两散热片3之间的轴向间隙逐渐减小。该实施例中，散热片3垂直于散热壳体1轴向布置，第一散热片301数量为2片，2片第一散热片301上的散热孔302开设位置相互对应，第一散热片301两侧的散热片3相对于两片第一散热片301顺次由高到低对称布置；散热片3数量为8片。
如图5所示的实施例中，散热孔302为绕散热壳体1轴向、间隔均匀开设在第一散热片301上的多个腰形孔。
轮毂电机的内部热量是直接从外壳内端102传出来，并朝向外端101热传递的，外壳外端101位于整个轮毂电机的最外端101、直接与外界相接触，所面临的工作环境非常恶劣，但同时与外界流动空气(即风)的接触最充分；由于内端102的散热片3相对较窄，散热面积较小，而中间的第一散热片301相对较宽，散热面积较大，热量快速的沿着外壳轴向传导至位于中间的第一散热片301，第一散热片301成为热量集中区域，在第一散热片301上开设了散热孔302成为接通外壳内、外两端的通道，利于风的流动，加强了该局部区域的散热，通过流动的风把从轮毂电机的内部传递到外部的热量源源不断的带走，避免轮毂电机的内部温度过高，此外，散热孔302促使空气直接通过，利于流动空气迅速到达外壳内端102位置，还可以避免流动空气绕外壳外缘形成涡流，而涡流的产生并不利于提高外壳的散热性；此时，如果轮毂电机外壳的热量还是很高，就会从中间的第一散热片301继续向外壳外端101的散热片传导，并通过所有散热片3与外界流动空气的热交换进行散热，在均衡轮毂电机内部温度的同时通过外界的风带走轮毂电机运行过程中产生的热量。
另外，由于该轮毂电机的散热外壳外露于空气中，其外端101位于整个轮毂电机的最外端、能够接受到来自各个方向的风。为了充分利用空气的流动来带走轮毂电机内部的热量，通过外壳外端101的梯形散热片结构，并且该梯形结构是由外端101到中间逐渐升高的梯形结构，利于外界风从最先跟其接触的外端101迅速、有效的经过轮毂电机壳体的表面，朝向外壳中间段流动，避免散热片对风的阻挡，从而提高散热片3的散热性能。
由第一散热片301朝向散热壳体两端，相邻两散热片3之间的轴向间隙逐渐减小，利于热量朝向第一散热片301集中，也是因为第一散热片作为热量集中区域，空气流动性越好、带走的热量就越多，越有利于单机的散热，从而提高电机的使用寿命。
两圈高低不同的双层密封垫圈通过与轮毂电机配合端面上的台阶面结构，能够更好的密封轮毂电机内部，防止泥沙渗入，同时，两层相互独立的密封圈也能较好的防止长期使用中的磨损及腐蚀。

Claims (8)

1.一种轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：
盖形散热壳体(1)远离轮毂电机的外端(101)为封闭端，端面上开设有控制线通过孔(2)；
散热壳体(1)靠近轮毂电机的内端(102)为开口端，内端(102)的环形端面上同心开设两圈环形的密封槽，位于外圈的第一密封槽(4)和位于内圈的第二密封槽(5)内分别配置第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7)，并且第一密封垫圈(6)的外露高度大于第二密封垫圈(7)的外露高度，形成外高内低的双层密封结构，轮毂电机配合端面设有相匹配的台阶面，散热壳体(1)的内端(102)密封覆盖在轮毂电机配合端上；
散热壳体(1)周缘上间隔设置若干圈相互平行的环形散热片(3)，散热片(3)的径向高度从散热壳体(1)外端朝向内端顺次增大再顺次减小，形成中间高、两端逐渐变低的鼓形散热壳体外缘，并且，在位于中间的、径向高度最大的第一散热片(301)上，从第一散热片(301)一端朝向另一端间隔开设散热孔(302)；由第一散热片(301)朝向散热壳体(1)两端，相邻两环形散热片(3)之间的轴向间隙逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述环形散热片(3)垂直于散热壳体(1)轴向布置。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述环形散热片(3)朝向散热壳体(1)的内端(102)倾斜，倾斜角度为0°～30°。
4.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述散热孔(302)为绕散热壳体(1)轴向、间隔均匀开设在第一散热片(301)上的多个腰形孔。
5.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述第一密封槽(4)槽底相对于第二密封槽(5)槽底深，并且第一密封槽(4)和第二密封槽(5)径向上相互连通，两者的槽底连接为一圈内深外浅的台阶形槽底。
6.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述第一散热片(301)数量为1片；第一散热片(301)两侧的环形散热片(3)相对于第一散热片(301)顺次由高到低对称布置。
7.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述第一散热片(301)数量为2片，2片第一散热片(301)上的散热孔(302)开设位置相互对应，第一散热片(301)两侧的环形散热片(3)相对于两片第一散热片(301)顺次由高到低对称布置。
8.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热密封外壳结构，其特征在于：所述环形散热片(3)数量为5～10片。
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