CN110601449A - 一种电动汽车轮毂电机冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车轮毂电机冷却系统，包括车轮主轴、壳体、端盖、动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及散热器；空心结构车轮主轴一端通过悬架与汽车底盘相连，轮毂电机内定子通过电机液冷组件固定套装在车轮主轴另一端；壳体固定套装在轮毂电机外转子上，车轮主轴穿过壳体，两者之间设有轴承；车轮轮毂固定套装在壳体上；端盖固装在壳体上，冷却液泵通过动力传递组件与端盖相连，动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及轮毂电机均位于由壳体和端盖扣合形成的空间内；散热器固装在壳体外部的车轮主轴上，冷却液泵、电机液冷组件及散热器由导液软管连通形成闭合冷却液循环回路，散热器与冷却液泵及电机液冷组件之间导液软管穿过主轴中心孔进行布设。

Description

一种电动汽车轮毂电机冷却系统

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车轮毂电机冷却系统。

背景技术

在目前的汽车行业中，主流汽车的动力来源仍为燃油机，尽管新能源汽车的占比不高，但所占比重却呈现出逐年增长的趋势，而新能源汽车中又以纯电动汽车为主流，其余的氢混合动力汽车、插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车所占比重次之。

对于纯电动汽车的动力布置方式，大多沿用了燃油车的动力布置，并采用集中式中央电机对车轮进行集中驱动，动力传动经过离合器和变速器，少量车型还会经过差速器和驱动轴，这就电动机动力会在传动过程中产生动力损失，使蓄电池工作效率低下，而纯电动汽车续航里程数是困扰其大范围应用的关键性技术问题之一。如果能够改变传统的传动方式，以减少传动过程中的动力损失，对提高电动汽车续航里程数来说具有重要意义。

目前，在不改变动力驱动方式的前提下想要提高续航里程数，一种方式是提高动力传动效率，另一种方式是增大蓄电池容量；前者存在技术瓶颈，后者先现有技术层面上会增大蓄电池体积和质量，进而降低经济性，对汽车行驶安全性也会产生不利影响。

为此，采用轮毂电机直接驱动车轮就是解决上述问题的一种可行性方案，由轮毂电机直接驱动车轮，实现了动力的分布式布置，与传统的由中央电机对车轮进行集中驱动相比，传动结构更加紧凑，机械传动部件更少，能量耗散也更少，在不改变蓄电池容量的情况下，就可以增加电动汽车的续航里程数。

但是，对于轮毂电机来说，由于其所处工作环境密闭，轮毂电机运行过程中产生的热量不易及时扩散出去，而高温会使轮毂电机的工作效率大幅下降，严重时还会损坏轮毂电机，严重时可能造成安全事故。

现阶段，轮毂电机的冷却方式主要为风冷，利用电机转子的旋转带动安装在转子主轴上的风扇旋转，进而通过风扇产生的气流将热量带离电机。但是，传统的风冷方式只适合于功率较小、热量产生有限、电机体积较小、散热比较容易的内定子电机，对于功率较大、发热量高、散热条件不好的外转子电机，传统的风冷方式将无法满足轮毂电机的散热要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电动汽车轮毂电机冷却系统，适用于功率较大、发热量高、散热条件不好的外转子电机，能够有效满足轮毂电机的散热要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电动汽车轮毂电机冷却系统，包括车轮主轴、壳体、端盖、动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及散热器；所述车轮主轴采用空心轴结构，车轮主轴一端通过悬架与汽车底盘相连，所述电机液冷组件固定安装在车轮主轴另一端，轮毂电机内定子通过电机液冷组件固定套装在车轮主轴上，所述壳体固定套装在轮毂电机外转子上，在壳体的轴向壁面上开设有主轴穿装孔，所述车轮主轴与主轴穿装孔之间设置有轴承，车轮轮毂固定套装在壳体上；所述端盖固装在壳体上，所述冷却液泵的动力输入轴通过动力传递组件与端盖相连，动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及轮毂电机均位于由壳体和端盖扣合形成的空间内；所述散热器固定安装在壳体与悬架之间的车轮主轴上，冷却液泵的出液口通过导液软管与散热器的进液口相连通，散热器的出液口通过导液软管与电机液冷组件的进液口相连通，电机液冷组件的出液口通过导液软管与冷却液泵的进液口相连通；所述散热器与冷却液泵及电机液冷组件之间的导液软管通过车轮主轴的中心孔进行管路布设。

所述电机液冷组件包括液冷内套、液冷外套、液冷中间套及密封挡环，所述液冷内套固定套装在车轮主轴上，所述液冷中间套固定套装在液冷内套上，在液冷中间套外表面设置有螺旋槽，所述液冷外套密封套装在液冷中间套上，螺旋槽通过液冷外套进行密封包裹，密封包裹后的螺旋槽作为冷却液流动通道，冷却液流动通道的一端为进液口，冷却液流动通道的另一端为出液口；所述液冷中间套和液冷外套在轴向方向上通过密封挡环进行限位。

所述动力传递组件包括直齿轮、内齿圈、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第三锥齿轮；所述直齿轮的齿轮轴固连在端盖的中心，所述内齿圈同心固装在第一锥齿轮侧表面，第一锥齿轮通过第一支架连接在液冷内套上，第一锥齿轮在第一支架上具有回转自由度，内齿圈及第一锥齿轮的回转中心线与直齿轮的回转中心线相平行；所述第二锥齿轮通过第二支架连接在液冷内套上，第二锥齿轮在第二支架上具有回转自由度，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，第二锥齿轮的回转中心线与第一锥齿轮的回转中心线相垂直；所述第三锥齿轮固定套装在冷却液泵的动力输入轴上，第三锥齿轮与第二锥齿轮相啮合，第三锥齿轮的回转中心线与第二锥齿轮的回转中心线相垂直。

所述冷却液泵包括泵壳、泵轮及泵盖，所述泵壳固装在液冷内套与车轮主轴之间，泵轮位于泵壳内且具有转动自由度，泵盖密封固装在泵壳上，所述泵轮的轮轴作为动力输入轴，泵轮的轮轴密封穿出泵盖，所述第三锥齿轮固定套装在泵轮的轮轴上，在所述泵盖与泵轮的轮轴之间设置有密封圈；在所述泵盖上设置冷却液的进液口，在所述泵壳上设置冷却液的出液口。

所述散热器上分布有若干散热片，每个散热片内部均开设有液路管道，各个散热片内的液路管道之间采用串联方式进行连通。

在所述壳体和端盖的轴向壁面上均开设有若干通气孔，在通气孔内安装有过滤网，由壳体和端盖扣合形成的空间通过通气孔与外部大气相连通。

本发明的有益效果：

本发明的电动汽车轮毂电机冷却系统，适用于功率较大、发热量高、散热条件不好的外转子电机，能够有效满足轮毂电机的散热要求。

附图说明

图1为本发明的一种电动汽车轮毂电机冷却系统(端盖未示出)的结构示意图；

图2为本发明的一种电动汽车轮毂电机冷却系统的爆炸图；

图3为本发明的电机液冷组件的爆炸图；

图中，1—车轮主轴，2—壳体，3—端盖，4—冷却液泵，5—电机液冷组件，6—散热器，7—轮毂电机内定子，8—轮毂电机外转子，9—液冷内套，10—液冷外套，11—液冷中间套，12—密封挡环，13—螺旋槽，14—直齿轮，15—内齿圈，16—第一锥齿轮，17—第二锥齿轮，18—第三锥齿轮，19—第一支架，20—第二支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种电动汽车轮毂电机冷却系统，包括车轮主轴1、壳体2、端盖3、动力传递组件、冷却液泵4、电机液冷组件5及散热器6；所述车轮主轴1采用空心轴结构，车轮主轴1一端通过悬架与汽车底盘相连，所述电机液冷组件5固定安装在车轮主轴1另一端，轮毂电机内定子7通过电机液冷组件5固定套装在车轮主轴1上，所述壳体2固定套装在轮毂电机外转子8上，在壳体2的轴向壁面上开设有主轴穿装孔，所述车轮主轴1与主轴穿装孔之间设置有轴承，车轮轮毂固定套装在壳体2上；所述端盖3固装在壳体2上，所述冷却液泵4的动力输入轴通过动力传递组件与端盖3相连，动力传递组件、冷却液泵4、电机液冷组件5及轮毂电机均位于由壳体2和端盖3扣合形成的空间内；所述散热器6固定安装在壳体2与悬架之间的车轮主轴1上，冷却液泵4的出液口通过导液软管与散热器6的进液口相连通，散热器6的出液口通过导液软管与电机液冷组件5的进液口相连通，电机液冷组件5的出液口通过导液软管与冷却液泵4的进液口相连通；所述散热器6与冷却液泵4及电机液冷组件5之间的导液软管通过车轮主轴1的中心孔进行管路布设。

所述电机液冷组件5包括液冷内套9、液冷外套10、液冷中间套11及密封挡环12，所述液冷内套9固定套装在车轮主轴1上，所述液冷中间套11固定套装在液冷内套9上，在液冷中间套11外表面设置有螺旋槽13，所述液冷外套10密封套装在液冷中间套11上，螺旋槽13通过液冷外套10进行密封包裹，密封包裹后的螺旋槽13作为冷却液流动通道，冷却液流动通道的一端为进液口，冷却液流动通道的另一端为出液口；所述液冷中间套11和液冷外套10在轴向方向上通过密封挡环12进行限位。

所述动力传递组件包括直齿轮14、内齿圈15、第一锥齿轮16、第二锥齿轮17及第三锥齿轮18；所述直齿轮14的齿轮轴固连在端盖3的中心，所述内齿圈15同心固装在第一锥齿轮16侧表面，第一锥齿轮16通过第一支架19连接在液冷内套9上，第一锥齿轮16在第一支架20上具有回转自由度，内齿圈15及第一锥齿轮16的回转中心线与直齿轮14的回转中心线相平行；所述第二锥齿轮17通过第二支架20连接在液冷内套9上，第二锥齿轮17在第二支架21上具有回转自由度，第二锥齿轮17与第一锥齿轮16相啮合，第二锥齿轮17的回转中心线与第一锥齿轮16的回转中心线相垂直；所述第三锥齿轮18固定套装在冷却液泵4的动力输入轴上，第三锥齿轮18与第二锥齿轮17相啮合，第三锥齿轮18的回转中心线与第二锥齿轮17的回转中心线相垂直。

所述冷却液泵4包括泵壳、泵轮及泵盖，所述泵壳固装在液冷内套9与车轮主轴1之间，泵轮位于泵壳内且具有转动自由度，泵盖密封固装在泵壳上，所述泵轮的轮轴作为动力输入轴，泵轮的轮轴密封穿出泵盖，所述第三锥齿轮18固定套装在泵轮的轮轴上，在所述泵盖与泵轮的轮轴之间设置有密封圈；在所述泵盖上设置冷却液的进液口，在所述泵壳上设置冷却液的出液口。

所述散热器6上分布有若干散热片，每个散热片内部均开设有液路管道，各个散热片内的液路管道之间采用串联方式进行连通。

在所述壳体2和端盖3的轴向壁面上均开设有若干通气孔，在通气孔内安装有过滤网，由壳体2和端盖3扣合形成的空间通过通气孔与外部大气相连通。

本实施例中，直齿轮14的齿轮轴通过键连接方式与端盖3相固连；内齿圈15与第一锥齿轮16之间通过焊接方式固连在一起；直齿轮14与第一锥齿轮16之间在轴向方向上留有一定的间隙，可防止直齿轮14与第一锥齿轮16产生接触摩擦；第一锥齿轮16通过轴承连接在第一支架19上；第二锥齿轮17通过轴承连接在第二支架20上；第一支架19通过螺栓与液冷内套9固连在一起；第三锥齿轮18与冷却液泵4的动力输入轴之间采用键连接方式相固连；泵壳与泵盖采用螺纹方式相固连，在泵壳与泵盖之间安装有密封圈，防止冷却液发生泄漏；螺旋槽13的截面呈U型；在液冷内套9上轴向端面设置有两处向外凸起的耳板结构，在耳板上开设有螺纹孔，第一支架19通过螺栓固连在液冷内套9的耳板上；壳体2与轮毂电机外转子8及车轮轮毂之间均采用键连接方式相固连。

下面结合附图说明本发明的一次应用过程：

当电动汽车采用了本发明的轮毂电机冷却系统后，当需要汽车行驶时，首先启动轮毂电机，轮毂电机启动后会驱使轮毂电机外转子8转动，进而依次带动壳体2和端盖3同步转动；通过端盖3的转动将带动固装在其中心处的直齿轮14同步转动；通过直齿轮14的转动会进一步带动与之啮合的内齿圈15转动，进而带动第一锥齿轮16转动；通过第一锥齿轮16的转动将带动与之啮合的第二锥齿轮17转动；通过第二锥齿轮17的转动将带动与之啮合的第三锥齿轮18转动；通过第三锥齿轮18的转动将带动冷却液泵4的泵轮转动，随着冷却液泵4的泵轮连续转动，泵内的冷却液会首先通过导液软管进入电机液冷组件5的螺旋槽13(冷却液流动通道)中，通过冷却液对轮毂电机进行降温，随着热交换的进行，流出螺旋槽13(冷却液流动通道)后的冷却液温度会升高，而温度升高后的冷却液将通过导液软管直接进入散热器6上进行降温，完成降温后的冷却液会重新流回冷却液泵4内，从而实现冷却液的循环。

同时，在轮毂电机进行液冷降温时，由于汽车行驶过程中会有持续不断的气流流过车轮，而在壳体2和端盖3轴向壁面上开设的若干通气孔可以始终保证轮毂电机与大气处导通状态，当高速流动的气流流经轮毂电机时，流动的气流也会带走一部分轮毂电机产生的热量，进而起到了风冷效果。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：包括车轮主轴、壳体、端盖、动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及散热器；所述车轮主轴采用空心轴结构，车轮主轴一端通过悬架与汽车底盘相连，所述电机液冷组件固定安装在车轮主轴另一端，轮毂电机内定子通过电机液冷组件固定套装在车轮主轴上，所述壳体固定套装在轮毂电机外转子上，在壳体的轴向壁面上开设有主轴穿装孔，所述车轮主轴与主轴穿装孔之间设置有轴承，车轮轮毂固定套装在壳体上；所述端盖固装在壳体上，所述冷却液泵的动力输入轴通过动力传递组件与端盖相连，动力传递组件、冷却液泵、电机液冷组件及轮毂电机均位于由壳体和端盖扣合形成的空间内；所述散热器固定安装在壳体与悬架之间的车轮主轴上，冷却液泵的出液口通过导液软管与散热器的进液口相连通，散热器的出液口通过导液软管与电机液冷组件的进液口相连通，电机液冷组件的出液口通过导液软管与冷却液泵的进液口相连通；所述散热器与冷却液泵及电机液冷组件之间的导液软管通过车轮主轴的中心孔进行管路布设。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：所述电机液冷组件包括液冷内套、液冷外套、液冷中间套及密封挡环，所述液冷内套固定套装在车轮主轴上，所述液冷中间套固定套装在液冷内套上，在液冷中间套外表面设置有螺旋槽，所述液冷外套密封套装在液冷中间套上，螺旋槽通过液冷外套进行密封包裹，密封包裹后的螺旋槽作为冷却液流动通道，冷却液流动通道的一端为进液口，冷却液流动通道的另一端为出液口；所述液冷中间套和液冷外套在轴向方向上通过密封挡环进行限位。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：所述动力传递组件包括直齿轮、内齿圈、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第三锥齿轮；所述直齿轮的齿轮轴固连在端盖的中心，所述内齿圈同心固装在第一锥齿轮侧表面，第一锥齿轮通过第一支架连接在液冷内套上，第一锥齿轮在第一支架上具有回转自由度，内齿圈及第一锥齿轮的回转中心线与直齿轮的回转中心线相平行；所述第二锥齿轮通过第二支架连接在液冷内套上，第二锥齿轮在第二支架上具有回转自由度，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，第二锥齿轮的回转中心线与第一锥齿轮的回转中心线相垂直；所述第三锥齿轮固定套装在冷却液泵的动力输入轴上，第三锥齿轮与第二锥齿轮相啮合，第三锥齿轮的回转中心线与第二锥齿轮的回转中心线相垂直。

4.根据权利要求2所述的一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：所述冷却液泵包括泵壳、泵轮及泵盖，所述泵壳固装在液冷内套与车轮主轴之间，泵轮位于泵壳内且具有转动自由度，泵盖密封固装在泵壳上，所述泵轮的轮轴作为动力输入轴，泵轮的轮轴密封穿出泵盖，所述第三锥齿轮固定套装在泵轮的轮轴上，在所述泵盖与泵轮的轮轴之间设置有密封圈；在所述泵盖上设置冷却液的进液口，在所述泵壳上设置冷却液的出液口。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：所述散热器上分布有若干散热片，每个散热片内部均开设有液路管道，各个散热片内的液路管道之间采用串联方式进行连通。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车轮毂电机冷却系统，其特征在于：在所述壳体和端盖的轴向壁面上均开设有若干通气孔，在通气孔内安装有过滤网，由壳体和端盖扣合形成的空间通过通气孔与外部大气相连通。