CN110858744A - 一种具有强化散热性能的轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有强化散热性能的轮毂电机，包括外壳、转子、轴、定子支撑和定子，定子支撑由支撑本体和端面组成，定子套设于支撑本体上，定子的一端与端面通过导热绝缘材料连接，支撑本体内有沿轴向设有至少一圈轴向散热水道，端面内设有端面散热水道，并且轴向散热水道和端面散热水道相连通。与现有技术相比，本发明从轮毂电机热量产生的源头出发，针对绕组是电机温度最高部位的特点，在定子支撑上设计了端面散热水道，并考虑到绕组与定子支撑间的绝缘问题，配合定子支撑内部的轴向散热水道，将轮毂电机工作过程中产生的热量迅速地散发到外界，使轮毂电机的散热性能得到强化，降低了轮毂电机的平均温度，可有效提高轮毂电机的转矩密度。

Description

一种具有强化散热性能的轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机，尤其是涉及一种具有强化散热性能的轮毂电机。

背景技术

伴随着现代科技的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，汽车已经成为人们日常出行不可或缺的交通工具。但石油资源短缺和环境污染逐渐成为传统汽车行业发展的瓶颈，为此电动汽车因其零排放、低噪声等特点应运而生。电机驱动系统作为电动汽车技术的核心，主要有以下三种方案：集中电机驱动、轮边电机驱动和轮毂电机驱动，而轮毂电机驱动的电动汽车简化传动系统、提高传动效率、车轮力矩独立可控等优势，使轮毂电机成为电动汽车研究发展的重要方向。

电动汽车在行驶过程中，定子和转子作为轮毂电机内部主要的发热源会产生大量的热。为了满足电动汽车的动力性能需求，且受安装空间和工作环境的限制，要求轮毂电机必须具备高转矩密度，而轮毂电机散热问题是制约其实现的关键因素。轮毂电机在工作过程中，因铜耗、铁耗和机械损耗等会产生大量的热，目前电机的散热主要采用风冷和液冷两种方式，轮毂电机因其空间布置方式，对于功率密度低的轮毂电机一般采用风冷散热，依靠电机外壳与外界空气对流进行散热；而对于功率密度高的轮毂电机则必须采用液冷，一般在壳体内部设置循环水路，利用循环流动的冷却液带走轮毂电机工作时产生的热量。定子绕组产生的热量传导至定子铁心，经铁心传导至散热水道，再传导至循环水路的冷却介质，存在热量传导路径过长、散热效率偏低的问题，很难满足高转矩密度轮毂电机的散热需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有散热效果显著、实用性强的强化散热性能的轮毂电机，可用于高转矩密度轮毂电机的开发和研制。以解决现有技术中存在的液冷散热的轮毂电机热量传导路径过长、散热效率偏低的问题，

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有强化散热性能的轮毂电机，包括外壳、固定于外壳内的转子、与外壳可转动连接的轴、套设并固定于轴上的定子支撑以及套设并固定于定子支撑上的定子，所述的定子位于转子所包围的圆柱面内，所述的定子支撑由呈圆筒形的支撑本体及设置于支撑本体一端的翻边形成的端面组成，所述的定子套设于支撑本体上，并且定子的一端与端面通过导热绝缘材料连接，支撑本体内有沿轴向设有至少一圈轴向散热水道，端面内设有端面散热水道，并且轴向散热水道和端面散热水道相连通。

优选地，所述的定子具有定子铁芯和设置于定子铁芯上的定子绕组，定子绕组的绕组非出线端与端面通过灌封胶灌封连接。

优选地，所述的灌封胶采用深圳市盛康泰有机硅材料有限公司提供的HC-608双组份灌封胶。

优选地，轴向散热水道和端面散热水道均为环形水道，轴向散热水道和端面散热水道在定子支撑的轴向方向上依次连通呈串联结构，并且水流的总体方向沿定子支撑轴向朝端面方向流动。

优选地，轴向散热水道和端面散热水道在定子支撑内部相连通，并通过水管头与外界形成流通的水路。

优选地，所述的轴为中空轴，所述的水管头连接于支撑本体的内侧面上，并穿过中空轴的轴壁，在中空轴的内腔中通过水管与外界连接。

优选地，所述的环形水道截面呈矩形或圆形。

优选地，定子的定子铁芯通过过盈配合直接套设并固定于定子支撑的支撑本体上。

优选地，所述的转子由转子铁心和多个永磁体组成，永磁体间隔固定在转子铁心的内侧，并且定子与永磁体之间形成气隙。

优选地，所述的外壳由轮毂电机机壳和轮毂电机端盖组成，并形成内部空间。轮毂电机机壳和轮毂电机端盖通过螺栓连接。

优选地，所述的轴通过轴承与外壳可转动连接。

优选地，所述的定子支撑由支撑外套以及与支撑外套相匹配的支撑内套组成，所述的轴向散热水道和端面散热水道设置于支撑外套和支撑内套的界面处。

优选地，通过在支撑内套上设置环形凹槽，轴向散热水道和端面散热水道由环形凹槽与支撑外套配合形成。

优选地，定子支撑通过支撑内套与轴连接。支撑内套可以通过焊接或其他形式与支撑外套固定连接。

本发明中的定子支撑应具有良好的导热和强度性能。

本发明将增加端面散热水道并与定子的有绕组铁心非出线端通过绝缘性能好、导热系数高的灌封胶灌封连接，轴向散热水道外壁与定子铁心内侧过盈配合连接，通过水道内部的冷却液(水或其他冷却液)循环同时带走绕组和定子铁心上产生的热量以达到强化轮毂电机散热性能的目的，从而降低电机温度，提高轮毂电机转矩密度，周向散热水道的圈数可以根据支撑本体的轴向长度进行设定，当支撑本体的轴向长度较长时，则设置的圈数多些。

与现有技术相比，本发明从轮毂电机热量产生的源头出发，针对绕组是电机温度最高部位的特点，在定子支撑上设计了端面散热水道，考虑到绕组与定子支撑间的绝缘问题，通过采用导热、绝缘性能好的灌封胶与绕组非出线端灌封连接，配合定子支撑内部的轴向散热水道，将轮毂电机工作过程中产生的热量迅速地散发到外界，使轮毂电机的散热性能得到强化，降低了轮毂电机的平均温度，可有效提高轮毂电机的转矩密度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸示意图；

图3为本发明的定子与定子支撑的结构示意图；

图4为本发明的定子支撑结构的主视示意图；

图5为本发明的定子支撑的剖视示意图；

图6为本发明实施例1的定子支撑的爆炸示意图；

图中，1为轮毂电机机壳，2为轴承，3为转子，4为定子支撑，401为端面，402为支撑本体，4001为端面散热水道，4002为轴向散热水道，5为定子，501为定子绕组，502为定子铁芯，6为轴，7为轮毂电机端盖，8为灌封胶，9为水管头，10为水管，11为支撑外套，12为支撑内套，13为环形凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种具有强化散热性能的轮毂电机，如图1～2所示，包括外壳、固定于外壳内的转子3、与外壳可转动连接的轴6、套设并固定于轴6上的定子支撑4以及套设并固定于定子支撑4上的定子5，定子5位于转子3所包围的圆柱面内，其特征在于，定子支撑4由呈圆筒形的支撑本体402及设置于支撑本体402一端的翻边形成的端面401组成，定子5套设于支撑本体402上，并且定子5的一端与端面401通过导热绝缘材料连接，支撑本体402内有沿轴向设有至少一圈轴向散热水道4002，端面401内设有端面散热水道4001，并且轴向散热水道4002和端面散热水道4001相连通。

更具体地：

如图1～3所示，本实施例中，外壳由轮毂电机机壳1和轮毂电机端盖7组成，并形成内部空间。轮毂电机机壳1和轮毂电机端盖7通过螺栓连接。轴6通过轴承2与外壳可转动连接，轴承2设有两个，轴6通过这两个轴承分别与轮毂电机机壳1和轮毂电机端盖7可转动连接。定子5的定子铁芯502通过过盈配合直接套设并固定于定子支撑4的支撑本体402上。转子3由转子铁心和多个永磁体组成，永磁体间隔固定在转子铁心的内侧，并且定子5与永磁体之间形成气隙。本实施例中的转子3通过过盈装配固定于轮毂电机机壳1内。定子5具有定子铁芯502和设置于定子铁芯502上的定子绕组501，本实施例中的定子绕组501的绕组非出线端与端面401通过灌封胶8灌封连接，灌封胶8选用深圳市盛康泰有机硅材料有限公司提供的HC-608双组份灌封胶，绝缘性能好、导热系数高。

如图1、图4和图5所示，本实施例中，轴向散热水道4002和端面散热水道4001均为环形水道，轴向散热水道4002和端面散热水道4001在定子支撑4的轴向方向上依次连通呈串联结构，并且水流的总体方向沿定子支撑4轴向朝端面401方向流动。本实施例中的轴向散热水道4002和端面散热水道4001在定子支撑4内部相连通，并通过水管头9与外界形成流通的水路。水管头9连接于支撑本体402的内侧面上，并穿过中空轴的轴壁，在中空轴的内腔中通过水管10与外界连接。环形水道截面可以呈矩形或圆形，本实施例中环形水道截面为矩形。

如图6所示，本实施例中，定子支撑由支撑外套11以及与支撑外套11相匹配的支撑内套12组成，二者均由本体和位于本体一端的翻边组成，二者的本体套设形成支撑本体402，二者的翻边叠置形成端面401，轴向散热水道4002和端面散热水道4001设置于支撑外套11和支撑内套12的界面处。本实施例中，通过在支撑内套12上设置环形凹槽13，轴向散热水道4002和端面散热水道4001由环形凹槽13与支撑外套11配合形成。本实施例中的定子支撑4通过支撑内套12与轴6连接。支撑内套12可以通过焊接或其他形式与支撑外套11固定连接。

轮毂电机工作时发热主要来源于铜耗、铁耗和机械损耗。对于外转子轮毂电机，其主要发热部件为定子上的绕组，且最高温度部分一般都在绕组的端部。本发明实施例的定子绕组501非出线端外侧通过导热系数高的灌封胶与定子支撑4的端面401的散热水道外壁接触。在保证定子绕组501与端面401间绝缘的条件下，将轮毂电机工作过程中产生的热量经定子铁心502和定子绕组501非出线端传导至定子支撑4内部的端面散热水道4001和轴向散热水道4002内的冷却液，由循环流动的冷却液快速带走热量，可以显著强化轮毂电机的散热性能，减低轮毂电机的工作温度。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有强化散热性能的轮毂电机，包括外壳、固定于外壳内的转子(3)、与外壳可转动连接的轴(6)、套设并固定于轴(6)上的定子支撑(4)以及套设并固定于定子支撑(4)上的定子(5)，所述的定子(5)位于转子(3)所包围的圆柱面内，其特征在于，所述的定子支撑(4)由呈圆筒形的支撑本体(402)及设置于支撑本体(402)一端的翻边形成的端面(401)组成，所述的定子(5)套设于支撑本体(402)上，并且定子(5)的一端与端面(401)通过导热绝缘材料连接，支撑本体(402)内有沿轴向设有至少一圈轴向散热水道(4002)，端面(401)内设有端面散热水道(4001)，并且轴向散热水道(4002)和端面散热水道(4001)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的定子(5)具有定子铁芯(502)和设置于定子铁芯(502)上的定子绕组(501)，定子绕组(501)的绕组非出线端与端面(401)通过灌封胶(8)灌封连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，轴向散热水道(4002)和端面散热水道(4001)均为环形水道，轴向散热水道(4002)和端面散热水道(4001)在定子支撑(4)的轴向方向上依次连通呈串联结构，并且水流的总体方向沿定子支撑(4)轴向朝端面(401)方向流动。

4.根据权利要求1或3所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，轴向散热水道(4002)和端面散热水道(4001)在定子支撑(4)内部相连通，并通过水管头(9)与外界形成流通的水路。

5.根据权利要求4所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的轴(6)为中空轴，所述的水管头(9)连接于支撑本体(402)的内侧面上，并穿过中空轴的轴壁，在中空轴的内腔中通过水管(10)与外界连接。

6.根据权利要求3所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的环形水道截面呈矩形或圆形。

7.根据权利要求2所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，定子(5)的定子铁芯(502)通过过盈配合直接套设并固定于定子支撑(4)的支撑本体(402)上。

8.根据权利要求1所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的转子(3)由转子铁心和多个永磁体组成，永磁体间隔固定在转子铁心的内侧，并且定子(5)与永磁体之间形成气隙。

9.根据权利要求1所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的外壳由轮毂电机机壳(1)和轮毂电机端盖(7)组成，并形成内部空间。

10.根据权利要求1所述的一种具有强化散热性能的轮毂电机，其特征在于，所述的轴(6)通过轴承(2)与外壳可转动连接。

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