CN110022035A - 一种外转子轮毂电机定子冷却结构 - Google Patents

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金良宽
曹纪超
唐德宇
唐杨
朱利伟
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Abstract

本发明提供了一种外转子轮毂电机定子冷却结构，包括定子内水套；所述定子内水套的外表面设有若干条环形水道，若干条环形水道之间相互轴向连通；在环形水道之间设有阻隔筋，与定子内水套一端距离最小的阻隔筋的两侧分别设有进水口和出水口；所述定子内水套的内侧依次设有轴承安装座和安装螺纹孔。本发明在有限的空间内合理设计定子冷却水道，用于冷却外转子轮毂电机定子，同时还可以冷却定子与转子支撑轴承，降低轮毂电机温度，不仅结构简单，占用空间小，而且通过详细设计及电机热仿真分析验证可高效降低定子温度和轴承温度，解决了现有技术中轮毂驱动电机冷却效果差或无法布置冷却结构的问题。

Description

一种外转子轮毂电机定子冷却结构
技术领域
本发明涉及一种外转子轮毂电机定子冷却结构，属于电驱动车辆技术领域，适用于外转子轮毂电机定子水冷。
背景技术
近年来，在电驱动车辆技术领域中，集中于轮毂驱动的直驱总成广泛受到关注，轮毂电机作为一种新兴电动汽车驱动方式，驱动电机外转子和轮胎的轮辋直接固接，省去了减速器，简化了机械结构，提高了传动效率，减轻了汽车质量，加大了车身空余空间，已成为电动汽车重点发展方向。
目前，区别于传统车轮的驱动方式，采用轮毂电机分布式驱动，整车电池产生电力，轮边电机将电能直接转化为机械能驱动整车行驶，轮毂电机直接布置在轮辋内驱动车轮，提高了电能利用效率。但在该类驱动系统中，由于电机自身发热，以及轮胎和刹车产生的热量也会传递至电机周围，进而加剧了电机温升控制难度，限制了轮毂电机的输出功率和输出转矩。在现有技术中尚无较好方案解决轮毂电机冷却问题，且在有限的空间内无较好的冷却结构高效带走轮胎和刹车传热及电机自身发热引起的热量，导致轮毂电机无法实现商业化应用。
在现有技术中，申请号为201310355901的中国专利公开的一种具有冷却功能的电动驱动轮和申请号为201410228502的中国专利公开的一种可用于外转子轮毂电机的定子冷却水路设计方法，其结构和本申请均存在差异，上述两篇专利的冷却结构、冷却水道均为保证进出水口在同一侧，采用了轴向结构，本申请采用的是环形结构，也能保证进出水口在同一侧，且本申请在同体积下，冷却面积更大、冷却液流动阻力更小、冷却效果更好、电机性能更好、可靠性更高，其次，本申请水道内侧布置轴承安装座，冷却水道还可以冷却轴承，带走轴承运转产生的热量，进一步保障电机可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种外转子轮毂电机定子冷却结构，该外转子轮毂电机定子冷却结构一方面在有限的空间内集成电机定子固定支架、冷却水道等，结构紧凑，体积小，重量轻；另外一方面合理设计冷却水道结构，环形水道与轴向水道相结合，进出水口并列布置，最后从定子支架中心孔引出，不仅有效增大散热面积，提高冷却效率，使得电机温度分布更均匀，还进而增大轮毂电机的输出功率和输出扭矩。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种外转子轮毂电机定子冷却结构，包括定子内水套；所述定子内水套的外表面设有若干条环形水道，若干条环形水道之间相互轴向连通，形成冷却水道；在环形水道之间设有阻隔筋，与定子内水套一端距离最小的阻隔筋的两侧分别设有进水口和出水口；所述定子内水套的内侧依次设有轴承安装座和安装螺纹孔。
所述定子内水套的一端焊接有定子外水套，另一端密封有O型密封圈。
还包括定子支架、传感器引出线、水管、高压引出线，所述定子支架为空心结构，在定子支架的外侧设有若干个窗口，内侧设有若干个安装孔，中间设有中心孔；所述定子内水套通过螺栓与定子支架固定连接，传感器引出线、水管、高压引出线分别穿过相应的窗口、安装孔和中心孔与定子支架连接固定。
所述安装孔的孔端面设有固定支架。
还包括定子组件，定子组件与定子外水套径向过盈配合，定子组件轴向一端通过定子内水套轴向限位，定子组件的另一端通过定子支架轴向限位。
所述定子支架与定子外水套采用止口径向配合，并通过螺栓固定连接。
所述定子外水套内侧设有台阶，台阶与位于进水口、出水口的阻隔筋端面贴合。
还包括水管接头和水管，水管接头上设有外螺纹，外螺纹上涂有密封胶，水管接头通过外螺纹与定子内水套的安装螺纹孔螺纹连接；所述水管套接在水管接头上，并通过绑扎带固定。
本发明的有益效果在于：在有限的空间内合理设计定子冷却水道，用于冷却外转子轮毂电机定子，同时还可以冷却定子与转子支撑轴承，降低轮毂电机温度，不仅结构简单，占用空间小，而且通过详细设计及电机热仿真分析验证可高效降低定子温度和轴承温度，解决了现有技术中轮毂驱动电机冷却效果差或无法布置冷却结构的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的截面图；
图3是本发明定子内水套的结构示意图；
图4是图3的后视图；
图5是图3的截面图；
图中：1-定子组件，2-螺栓，3-定子支架，4-传感器引出线，5-水管，6-高压引出线，7-定子外水套，8-定子内水套，9-O型密封圈，10-水管接头，11-进水口，12-出水口。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～5所示，一种外转子轮毂电机定子冷却结构，包括定子内水套8；所述定子内水套8的外表面设有若干条环形水道，若干条环形水道之间相互轴向连通，构成冷却水道；在环形水道之间设有阻隔筋，与定子内水套8一端距离最小的阻隔筋的两侧分别设有进水口11和出水口12，使其占用空间更小，可保证从定子支架1中心孔内部穿出；所述定子内水套8的内侧依次设有用于安装定子内水套8的支撑轴承的轴承安装座和安装螺纹孔。
进一步地，通过轴承安装座，使得轴承运转产生的热量通过定子内水套8传递给冷却液，进而将轴承产生的热量带走，提高轴承可靠性。
进一步地，定子内水套8上的冷却水道尺寸、环道数量等可根据电机功率大小通过电机热仿真分析确定，通过仿真优化寻找最优水道尺寸，充分利用定子内侧空间尺寸提高散热面积，有效带走电机产生的热量。
所述定子内水套8的一端焊接有定子外水套7，起到固定和密封作用，另一端密封有O型密封圈9，并通过螺栓2与定子支架3固定连接，保证密封性能和紧固性。
还包括定子支架3、传感器引出线4、水管5、高压引出线6，所述定子支架3为空心结构，在定子支架3的外侧设有若干个窗口，内侧设有若干个安装孔，防止传感器引出线4、水管5、高压引出线6相互影响，中间设有中心孔；所述定子内水套8通过螺栓2与定子支架3固定连接，传感器引出线4、水管5、高压引出线6分别穿过相应的窗口、安装孔和中心孔与定子支架3连接固定，并沿中心孔输出与整车连接。
优选的，定子支架3与整车悬架通过螺栓连接固定，传感器引出线4、水管5、高压引出线6与整车相应零部件连接。
进一步地，定子内水套8、定子外水套7、定子支架3组成的总成结构，不仅起到冷却作用，而且还起到支撑整个定子组件1及冷却机构的作用。
具体的，定子内水套8与定子组件1、定子外水套7、定子支架3等连接为整体，与整车连接固定。
所述安装孔的孔端面设有固定支架，固定传感器引出线4、水管5、高压引出线6，提高可靠性。
还包括定子组件1，定子组件1与定子外水套7径向过盈配合，定子组件1轴向一端通过定子内水套8轴向限位，定子组件1的另一端通过定子支架3轴向限位，定子内水套8靠近定子支架3一侧通过定子外水套7进行阻隔。
所述定子支架3与定子外水套7采用止口径向配合，并通过螺栓2固定连接。
所述定子外水套7内侧设有台阶，台阶与位于进水口11、出水口12的阻隔筋端面贴合，防止进出水道连通。
还包括水管接头10和水管5，水管接头10上设有外螺纹，外螺纹上涂有密封胶，水管接头10通过外螺纹与定子内水套8的安装螺纹孔螺纹连接，保证密封性；所述水管5套接在水管接头10上，并通过绑扎带固定。
进一步地，水管接头10需按固定扭力拧紧，扭力不宜过大或过小，过大易造成所述定子内水套8上的内螺纹损坏，过小密封性能差，冷却液泄漏。
实施例
如上所述，冷却水道(即环形水道)沿定子内水套8环形布置，环形水道设有三条，分别为第一环道、第二环道、第三环道，三个环形水道轴向相互连通，在他们之间均设有阻隔筋；所述进水口11与出水口12并列在定子内水套8一侧，冷却液通过水管5从进水口11进入，沿着第一环道流经第二环道、第三环道，最后再沿轴向返回第一条环道从出水口12流出，环形水道与轴向水道相结合，这样的结构设计，不仅冷却面积大，而且占用空间小，非常适合轮毂电机这种结构要求非常紧凑的场合。
本发明的工作方式如下：
定子组件1产生的热量通过布置在内侧的冷却结构带走，冷却结构主要由定子内水套8与定子外水套7组成的环形水道构成，环形水道布置在定子内水套8外侧，同时设计轴向水道连接环形水道，环形水道上设的进水口和出水口，且采用并列结构，冷却液通过水管从进水口进入，沿着第一环道流经第二环道、第三环道，最后再沿轴向返回第一条环道从出水口流出，环形水道与轴向水道相结合，这样的结构设计，不仅冷却面积大，而且占用空间小，非常适合轮毂电机这种结构要求非常紧凑的场合，另外传感器引出线4、水管5、高压引出线6从定子支架3中心孔穿过，相互之间设有阻隔筋，互不影响，穿过距离短，节约用料，同时散热效率更高，且与电机旋转零部件之间安全间隙大，可靠性高。

Claims (8)

1.一种外转子轮毂电机定子冷却结构，包括定子内水套(8)，其特征在于：所述定子内水套(8)的外表面设有若干条环形水道，若干条环形水道之间相互轴向连通，形成冷却水道；在环形水道之间设有阻隔筋，与定子内水套(8)一端距离最小的阻隔筋的两侧分别设有进水口(11)和出水口(12)；所述定子内水套(8)的内侧依次设有轴承安装座和安装螺纹孔。
2.如权利要求1所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：所述定子内水套(8)的一端焊接有定子外水套(7)，另一端密封有O型密封圈(9)。
3.如权利要求1所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：还包括定子支架(3)、传感器引出线(4)、水管(5)、高压引出线(6)，所述定子支架(3)为空心结构，在定子支架(3)的外侧设有若干个窗口，内侧设有若干个安装孔，中间设有中心孔；所述定子内水套(8)通过螺栓(2)与定子支架(3)固定连接，传感器引出线(4)、水管(5)、高压引出线(6)分别穿过相应的窗口、安装孔和中心孔与定子支架(3)连接固定。
4.如权利要求3所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：所述安装孔的孔端面设有固定支架。
5.如权利要求1所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：还包括定子组件(1)，定子组件(1)与定子外水套(7)径向过盈配合，定子组件(1)轴向一端通过定子内水套(8)轴向限位，定子组件(1)的另一端通过定子支架(3)轴向限位。
6.如权利要求3所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：所述定子支架(3)与定子外水套(7)采用止口径向配合，并通过螺栓(2)固定连接。
7.如权利要求2所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：所述定子外水套(7)内侧设有台阶，台阶与位于进水口(11)、出水口(12)的阻隔筋端面贴合。
8.如权利要求1所述的外转子轮毂电机定子冷却结构，其特征在于：还包括水管接头(10)和水管(5)，水管接头(10)上设有外螺纹，外螺纹上涂有密封胶，水管接头(10)通过外螺纹与定子内水套(8)的安装螺纹孔螺纹连接；所述水管(5)套接在水管接头(10)上，并通过绑扎带固定。
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