CN109617272A - 一种基于电传动系统的集成式冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于电传动系统的集成式冷却结构，包括电机和控制器，电机的定子铁芯内部开设定子通孔，定子通孔内铺设导热管；定子铁芯外围设有水套、负载端盖和非负载端盖，水套外围设有螺旋水道，负载端盖内部靠近负载轴承处设有负载端流道；非负载端盖内部靠近非负载轴承处设有负载端流道；控制器壳体内部设有控制器内部设有控制器流道，控制器流道、导热管、螺旋水道、负载端流道、负载端流道进口并联相通。本发明的目的是，提供一种基于电传动系统的集成式冷却结构，将电机、控制器和非负载端端盖轴承之间采用并联冷却供水方式，使得控制器、电机和非负载端的进水口温度一致，确保所有冷却水进水温度的一致性。

Description

一种基于电传动系统的集成式冷却结构
技术领域
本发明属于电力传动技术领域，具体为一种基于电传动系统的集成式冷却结构。
背景技术
电传动系统的集成化程度相对于传统形式的分离式电传动机构更加集中，进而对电机和控制器的功率密度要求进一步提升，导致的结果是要求在最小体积状态下电机（控制器）大功率和高转矩的输出，会在设计时尽量提高电机的热负荷和电负荷，采用上述设计必然会导致电机的铁损、铜损及机械损耗进一步加大，两端轴承发热情况进一步加剧，也使得电机的热聚集更加集中。对电机、控制器和轴承的冷却成为了必然，现有常见的对于电机和控制器的冷却结构为串联式结构冷却，电机的冷却方式基本为内外水套组合焊接的方式，轴承冷却采用传统的轴承自身的脂润滑来解决。存在散热效果不佳、冷却不均衡，产品工艺性不强，集成性不足，轴承仅能够采用自冷却等问题等问题，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种基于电传动系统的集成式冷却结构，将电机、控制器和非负载端端盖轴承之间采用并联冷却供水方式，使得控制器、电机和非负载端的进水口温度一致，确保所有冷却水进水温度的一致性。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于电传动系统的集成式冷却结构，包括电机和控制器，所述电机的定子铁芯内部开设多个沿电机轴线方向的定子通孔，所述定子通孔内铺设导热管；所述定子铁芯外围设有水套、负载端盖和非负载端盖，所述水套包括内水套和外水套，所述外水套上绕定子铁芯外围设有螺旋水道，所述负载端盖内部靠近负载轴承处设有负载端流道；所述非负载端盖内部靠近非负载轴承处设有非负载端流道；所述控制器壳体内部设有控制器内部设有控制器流道，所述控制器流道、导热管、螺旋水道、负载端流道、非负载端流道进口并联相通。
进一步的，所述负载端盖与内水套一体成型加工。
进一步的，所述导热管为紫铜材料制成。
进一步的，所述定子通孔的截面积大于导热管截面积的10%，所述导热管与定子通孔之间的缝隙处填满散热材料。
进一步的，所述导热管于定子铁芯圆周上沿之字型分布设置。
进一步的，所述外水套两侧连接处分别开设焊接斜坡。
本发明的有益效果：通过在电机定子铁芯内侧和机座内均开设冷却水道，负载端端盖和机座的一体化设计，轴承外沿开设冷却水道，并联式进水方式以及轴向和径向水冷却同时采用的方法实现对电机、控制器和轴承的同时冷却；将电机端盖与内水套一体化设计，增加水道数量，采用螺旋水道及内外水套焊接位置更改到电机外侧的方式设计出一种电传动系统的集成式冷却结构。
1、将电机、控制器和非负载端端盖轴承三者之间采用并联冷却供水方式，使得控制器、电机和非负载端的进水口温度一致，解决先通过控制器再通过电机的串联式结构带来的进水口温度不一致的问题，通过在非负载端的轴承安装位置端盖内开设冷却水道，并与电机和控制器水道并联的进出冷却水，确保所有冷却水进水温度的一致性。
2、在电机定子铁芯内开设若干定子通孔并在其内铺设由热传导效率很高的紫铜管将定子线圈和铁芯产生的热量径向传导散热。
3、定子铁芯内穿过紫铜管的槽面积大于铜管面积10%，并在缝隙处填满热传导特性效果极佳的散热材料，加强散热效果。
4、在电机内水套外侧开设若干条轴向螺旋水道，并使水道形成封闭整体，增加冷却水流经定子表面的行程，提升散热效果。
5、定子铁芯内紫铜管与机座内螺旋水道的进出水口采用同一个，使得电机机座内水道内水温一直低于埋设在铁芯内紫铜管内水的温度，进一步加强散热效果。
6、将机座内水套与电机负载端一侧的端盖整体加工，并在轴承安装位置端盖内加设冷却水道，即可以增加水道数量，进一步加大冷却水与定子的接触面积，又可以将轴承的冷却纳入到整个系统的水冷却回路中，实现对轴承的水冷却；同时还可以确保内水套的内腔和端盖的轴承孔的同心度，减少装配步骤，提高产品工艺性。
7、电机外水套外侧分别开设焊接斜坡，使得电机内水套和外水套的焊接位置在电机外侧，使得焊接完成后不需要对内水套尺寸进行加工，试水完成后，如果存在漏水问题只需要在外水套端部进行加工并重新焊接即可以完成改进。
8、本发明体积小、结构紧凑、冷却效果好、冷却均衡性好、工艺性强、可靠性高。
附图说明
图1为本发明结构原理示意图。
图2为本发明主视结构示意图。
图3为本发明定子铁芯侧视结构示意图。
图4为本发明内水套与螺旋水道布置主视结构示意图。
图中所述文字标注表示为：1、电机；2、控制器；21、控制器流道；3、定子铁芯；4、定子通孔；5、导热管；6、水套；61、内水套；62、外水套；63、螺旋水道；64、焊接斜坡；7、负载端盖；71、负载轴承；72、负载端流道；8、非负载端盖；81、非负载轴承；82、非负载端流道。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1-4所示，本发明的具体结构为：一种基于电传动系统的集成式冷却结构，包括电机1和控制器2，所述电机1的定子铁芯3内部开设多个沿电机1轴线方向的定子通孔4，所述定子通孔4内铺设导热管5；所述定子铁芯3外围设有水套6、负载端盖7和非负载端盖8，所述水套6包括内水套61和外水套62，所述外水套62上绕定子铁芯3外围设有螺旋水道63，增加冷却水流经定子铁芯3表面的行程，提升散热效果；所述负载端盖7内部靠近负载轴承71处设有负载端流道72；所述非负载端盖8内部靠近非负载轴承81处设有非负载端流道82；所述控制器2壳体内部设有控制器2内部设有控制器流道21，所述控制器流道21、导热管5、螺旋水道63、负载端流道72、非负载端流道82进口并联相通。将电机1和控制器2之间采用并联供水方式，使得控制器2和电机1的进水口温度一致，解决先通过控制器2再通过电机1的串联式结构带来的进水口温度不一致的问题，保证散热均衡性。
优选的，所述负载端盖7与内水套61一体成型加工。即可以增加水道数量，进一步加大冷却水与定子铁芯的接触面积，又可以将负载轴承71的冷却纳入到整个系统的水冷却回路中，实现对负载轴承71的水冷却；同时还可以确保内水套61的内腔和端盖的轴承孔的同心度，减少装配步骤，提高产品装配工艺性。
优选的，所述导热管5为紫铜材料制成。
优选的，所述定子通孔4的截面积大于导热管5截面积的10%，所述导热管5与定子通孔4之间的缝隙处填满散热材料。散热材料为热传导特性效果极佳的散热硅脂，加强散热。
优选的，所述导热管5于定子铁芯3圆周上沿之字型分布设置。
优选的，所述外水套62两侧连接处分别开设焊接斜坡64。使得电机1内水套61和外水套62的焊接位置在电机1外侧，使得焊接完成后不需要对内水套61尺寸进行加工，解决了容易出现电机定子铁芯3内圆同心度不够，焊接位置漏水补焊难度较大的问题，使得试水完成后出现漏水情况后可以比较方便进行补焊等工序，可以有效保障产品质量及精度。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于电传动系统的集成式冷却结构，包括电机（1）和控制器（2），其特征在于，所述电机（1）的定子铁芯（3）内部开设多个沿电机（1）轴线方向的定子通孔（4），所述定子通孔（4）内铺设导热管（5）；所述定子铁芯（3）外围设有水套（6）、负载端盖（7）和非负载端盖（8），所述水套（6）包括内水套（61）和外水套（62），所述外水套（62）上绕定子铁芯（3）外围设有螺旋水道（63），所述负载端盖（7）内部靠近负载轴承（71）处设有负载端流道（72）；所述非负载端盖（8）内部靠近非负载轴承（81）处设有非负载端流道（82）；所述控制器（2）壳体内部设有控制器（2）内部设有控制器流道（21），所述控制器流道（21）、导热管（5）、螺旋水道（63）、负载端流道（72）、非负载端流道（82）进口并联相通。
2.根据权利要求1所述的一种基于电传动系统的集成式冷却结构，其特征在于，所述负载端盖（7）与内水套（61）一体成型加工。
3.根据权利要求1所述的一种基于电传动系统的集成式冷却结构，其特征在于，所述导热管（5）为紫铜材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于电传动系统的集成式冷却结构，其特征在于，所述定子通孔（4）的截面积大于导热管（5）截面积的10%，所述导热管（5）与定子通孔（4）之间的缝隙处填满散热材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于电传动系统的集成式冷却结构，其特征在于，所述导热管（5）于定子铁芯（3）圆周上沿之字型分布设置。
6.根据权利要求1所述的一种基于电传动系统的集成式冷却结构，其特征在于，所述外水套（62）两侧连接处分别开设焊接斜坡（64）。
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