CN109560668A - 一种液冷电机壳体和液冷电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷电机壳体和液冷电机，其中液冷电机壳体包括壳体和主动振动元件，壳体内部设有多条并列布置的冷却流道，多条冷却流道沿壳体轴向分布，冷却流道内连接有主动振动元件，主动振动元件用于通过自身的振动来驱动冷却流道内的冷却液，主动振动元件连接有电源线且该电源线从壳体壁向外引出，电源线从壳体壁向外引出的位置密封设置。本发明使用主动振动元件或主动振动元件连接的振动片来减弱电机换热面冷却液的边界层，增大换热面的对流换热系数，对冷却流道的主流影响较小；可以在不增加电机的冷却液流量、不改变电机冷却壳体、不影响电机压损等情况下，降低电机壁面与冷却液的对流换热热阻，增强电机冷却性能、降低电机温升。

Description

一种液冷电机壳体和液冷电机

技术领域

本发明属于电机冷却技术领域，具体涉及一种液冷电机壳体和液冷电机。

背景技术

目前电机的冷却方式主要有自然冷却、风冷、油冷、水冷等，通过流体带走电机的热量。

对于风冷、水冷等强迫冷却情况，由于空气和水的粘度很低，一般情况下流体的雷诺数很大，流动处于湍流，对流传热效果较好（水冷的对强迫流传热系数一般为1000~15000(W/m²/K)）。

对于使用冷却油等高粘度冷却液的情况，由于大部分情况下雷诺数很低，流动属于层流，对流传热效果较弱（油冷的对强迫流传热系数一般为100~500(W/m²/K)）。

增强冷却效果的方式主要有：增大冷却液的流量、增大换热面的面积和增强壁面对流换热等方式。前两种方式比较常用，但增大冷却液的流量，会增大电机壳体流道的压损，增大水力系统压力，增加了泄露风险，增大风机/泵的功率，提高了成本。增大换热面，需要增大流道数量或面积，会增大电机冷却壳体的体积，增加加工等成本，增大冷却液的压损等。

对流换热的强弱取决于壁面流体的湍流，其大小使用对流换热系数反映。当壁面的湍流增强时，可以加快流动的混合，减弱流体边界层，有效的提高壁面的对流换热系数。但是实现方式目前不多，只有增加流量和增加扰流肋片等扰流件的被动提高湍流方式。但是，这些方式都是均匀增大整个流道的湍流，对压损的影响很大。同时，肋片的数量少，则增加湍流的作用不足；肋片的数量多，则会扰乱主流，大幅增大压损，提高冷却系统压力，同时增加冷却壳体的生产难度和成本。特别是对于冷却油等高粘度冷却液，由于粘度很高，使用以上方式增大湍流提高对流换热系数的效果更弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种液冷电机壳体和液冷电机，本液冷电机壳体和液冷电机使用主动振动元件或主动振动元件连接的振动片来减弱电机换热面冷却液的边界层，增大换热面的对流换热系数，对冷却流道的主流影响较小；同时可以在不增加电机的冷却液流量、不改变电机冷却壳体、不影响电机压损等情况下，降低电机壁面与冷却液的对流换热热阻，增强电机冷却性能、降低电机温升。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种液冷电机壳体，包括壳体，所述壳体内部设有多条并列布置的冷却流道，多条所述冷却流道沿壳体的轴向分布，相邻冷却流道之间设有肋片，所述肋片的端部设有导通槽且导通槽连通相邻两个冷却流道，所述冷却流道内连接有主动振动元件，所述主动振动元件用于通过自身的振动来驱动冷却流道内的冷却液，所述主动振动元件连接有电源线且该电源线从壳体壁向外引出，所述电源线从壳体壁向外引出的位置密封设置。

作为本发明进一步改进的技术方案，每个所述冷却流道内连接有1个或多个主动振动元件且主动振动元件连接有振动片。

作为本发明进一步改进的技术方案，每个所述冷却流道的两端均连接有主动振动元件且两端的主动振动元件之间连接有振动片。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述振动片贴近所述冷却流道的内壁且与冷却流道的内壁设有间隙。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述冷却流道内壁上间隔的分布有多个定位柱，所述振动片上开设有与定位柱相适配的定位孔，所述定位柱位于所述振动片的定位孔内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述主动振动元件的截面积小于所述冷却流道的截面积，所述主动振动元件的体积小于所述导通槽的体积。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述振动片表面开设有槽，所述槽为方形或者圆形。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述主动振动元件采用压电式振动元件或电磁式振动元件。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述壳体外壁上开设有出线孔，所述主动振动元件连接的电源线穿过壳体外壁的出线孔且电源线与出线孔之间通过电缆防水接头密封连接，所述电源线采用防水线缆。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种液冷电机，包括定子组件、转子组件以及液冷电机壳体，所述液冷电机壳体的内侧安装有定子组件，所述定子组件的内侧布置有转子组件。

本发明的有益效果为：

（1）本发明在冷却流道壁面安装主动振动元件，可以通过主动振动元件自身的振动将冷却流体（冷却液）加速，也可以通过主动振动元件带动振动片振动来驱动流体，增大冷却流体湍流，主动减弱或破坏换热面上冷却流体的边界层，从而增大对流换热系数；本发明的主动振动元件的截面积小于冷却流道的截面积，不会堵塞冷却流道。振动片表面开设有槽，利于被振动片加速的流体进入冷却流道里。

（2）本发明可以在不增加电机冷却流体流量、不改变电机冷却壳体、不影响电机压损等情况下，增大冷却流体湍流，降低电机壁面与冷却液的对流换热热阻，增强电机冷却性能、降低电机温升。本发明适用于冷却油等高粘度冷却液。

附图说明

图1为本发明的液冷电机壳体的轴向图。

图2为本发明的液冷电机壳体的部分截面图。

图3为本发明主动振动元件与一种振动片的连接示意图。

图4为本发明主动振动元件与另一种振动片的连接示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图4对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

本实施例提供一种液冷电机，包括定子组件、转子组件以及液冷电机壳体，所述液冷电机壳体的内侧安装有定子组件，所述定子组件的内侧布置有转子组件。

参见图1和图2，上述液冷电机壳体，包括壳体1和主动振动元件3，所述壳体1内部设有多条并列布置的冷却流道2，多条所述冷却流道2沿壳体1的轴向分布，相邻冷却流道2之间设有肋片10，所述肋片10的端部设有导通槽4且导通槽4连通相邻两个冷却流道2，多条所述冷却流道2通过导通槽4连通后形成冷却通道，所述壳体1上设有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却通道的端部或中部与冷却液进口或冷却液出口连通，冷却液进口连通一个冷却流道2，冷却液出口连通另一个冷却流道2，冷却液用于从冷却液进口流入冷却流道2，流经多个冷却流道2后，从冷却液出口流出；所述冷却流道2内连接有主动振动元件3。本实施例可以通过冷却通道2内流动的冷却液来冷却电机，还可以通过主动振动元件3加强流道的对流换热，增强冷却效果。主动振动元件3用于通过自身的振动来驱动冷却流道2内的冷却液，主动振动元件3连接有电源线9且该电源线9从壳体1壁向外引出，所述电源线9从壳体1壁向外引出的位置良好密封。

本实施例的每个所述冷却流道2内连接有1个或多个主动振动元件3，以保证有效的减弱流体边界层。所述主动振动元件3连接有振动片5，振动片5在主动振动元件3的作用下实现振动，振动片5运行时的振幅可调，不会破坏壳体1材料。主动振动元件3可以位于冷却流道2中部或端部。主动振动元件3可以连接1个振动片5，也可以连接2个振动片5。

参见图2，进一步地，本实施例的每个所述冷却流道2的两端均连接有主动振动元件3且两端的主动振动元件3之间连接有振动片5。所述振动片5贴近所述冷却流道2的内壁且与冷却流道2的内壁设有间隙。所述冷却流道2内壁上间隔的分布有多个定位柱6，所述振动片5上开设有与定位柱6相适配的定位孔8（如图3和图4所示），所述定位柱6位于所述振动片5的定位孔8内，在冷却流道2里间隔的定位柱6，用来约束振动片5，使其不发生位移，且不影响其振动效果。参见图3和图4，所述振动片5表面开设有槽7，利于被振动片5加速的流体进入冷却流道2里。所述槽7为方形（参见图3）或者圆形（参见图4）。本实施例的主动振动元件3的截面积小于所述冷却流道2的截面积，所述主动振动元件3的体积小于所述导通槽4的体积，对主流影响小，对压损的影响小。

本实施例的主动振动元件3采用具有主动振动功能的元件，例如压电式振动元件或电磁式振动元件（振动器），本实施例可以单独通过主动振动元件3的振动来驱动流体，也可以通过主动振动元件3自身的振动以及驱动振动片5的振动来驱动流体，加强冷却流道4的对流换热，增强冷却效果。

本实施例的壳体1外壁上开设有出线孔，可以将所有的主动振动元件3连接的电源线9相互串联或者并联后穿过壳体1外壁的出线孔且电源线9与出线孔之间通过电缆防水接头密封连接，所述电源线9采用防水线缆。

本实施例的主动振动元件3的尺寸根据安装位置决定，且不能影响主流。

本实施例的振动片5可以使用振动膜片替代，振动片5的振动方向有多种：与壁面垂直方向、平行壁面且与主流平行方向、平行壁面且与主流垂直方向和其他振动方向。

本实施例在使用时，首先，冷却液从壳体1上的冷却液进口流入到冷却流道2内，最后从冷却液出口流出，冷却液在冷却流道内流动时，通过电源线9为主动振动元件3供电，主动振动元件5工作，通过主动振动元件5振动、主动振动元件5驱动振动片的振动来加强冷却流道2的对流换热，增强冷却效果。

本实施例在液冷电机壳体的换热面安装主动振动元件3，通过主动振动元件3的振动以及振动片的振动增大换热面流体的流速，提高湍流度，主动减弱或破坏流体的边界层，从而增大壁面对流换热系数，有效的增强冷却液的对流换热，降低电机温升。本实施例的冷却液可以是冷却油等高粘度冷却液。冷却流道可以是串联、并联流道。在冷却流道壁面安装主动振动元件3，通过主动振动元件3驱动壁面的流体，从而达到减弱或破坏流体边界层，增强对流传热的目的。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液冷电机壳体，其特征在于，包括壳体和主动振动元件，所述壳体内部设有多条并列布置的冷却流道，多条所述冷却流道沿壳体的轴向分布，相邻冷却流道之间设有肋片，所述肋片的端部设有导通槽且导通槽连通相邻两个冷却流道，所述冷却流道内连接有主动振动元件，所述主动振动元件用于通过自身的振动来驱动冷却流道内的冷却液，所述主动振动元件连接有电源线且该电源线从壳体壁向外引出，所述电源线从壳体壁向外引出的位置密封设置。

2.根据权利要求1所述的液冷电机壳体，其特征在于，每个所述冷却流道内连接有1个或多个主动振动元件且主动振动元件连接有振动片。

3.根据权利要求2所述的液冷电机壳体，其特征在于，每个所述冷却流道的两端均连接有主动振动元件且两端的主动振动元件之间连接有振动片。

4.根据权利要求3所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述振动片贴近所述冷却流道的内壁且与冷却流道的内壁设有间隙。

5.根据权利要求4所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述冷却流道内壁上间隔的分布有多个定位柱，所述振动片上开设有与定位柱相适配的定位孔，所述定位柱位于所述振动片的定位孔内。

6.根据权利要求5所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述主动振动元件的截面积小于所述冷却流道的截面积，所述主动振动元件的体积小于所述导通槽的体积。

7.根据权利要求6所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述振动片表面开设有槽，所述槽为方形或者圆形。

8.根据权利要求7所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述主动振动元件采用压电式振动元件或电磁式振动元件。

9.根据权利要求1所述的液冷电机壳体，其特征在于，所述壳体外壁上开设有出线孔，所述主动振动元件连接的电源线穿过壳体外壁的出线孔且电源线与出线孔之间通过电缆防水接头密封连接，所述电源线采用防水线缆。

10.一种液冷电机，其特征在于，包括定子组件、转子组件以及如权利要求1至9任一项所述的液冷电机壳体，所述液冷电机壳体的内侧安装有定子组件，所述定子组件的内侧布置有转子组件。