CN111224501B - 一种电动总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动总成，所述电动总成包括电机以及与所述电机相连的变速器，所述电动总成还包括：变速器冷却水道和电机冷却水道，所述变速器冷却水道和电机冷却水道均设置在所述电动总成的壳体中，所述电机冷却水道包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道相邻且沿所述电机的轴向并行延伸，所述第一螺旋通道的入口端与所述第二螺旋通道的出口端相邻，所述第一螺旋通道的出口端与所述变速器冷却水道的入口端相连，所述变速器冷却水道的出口端与所述第二螺旋通道的入口端相连。本发明提供的电动总成能解决电动总成散热不均的问题，避免了电动总成因局部温度过热而引发失效风险。

Description

一种电动总成

技术领域

本发明涉及一种电动总成。

背景技术

电动总成在工作过程中会产生大量的热，随着功率的提高，产生的热量也随之增加，产生的热量会严重影响电动总成的运作，现有技术中，电机和变速器的冷却分开设计，加工制造难度高，且通常采用在壳体的表面设置螺旋轴向非循环式的水道，在螺旋轴向非循环式的水道中，冷却液的入口和出口分别位于两端，当电动总成的轴向过长时，冷却液在最后冷却的部分温度会偏高，导致电动总成的前后端温差较大，而电动总成的电机绕组一旦温度超过绝缘等级的极限温度时，电机就存在失效风险，进而影响电动总成的正常运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述现有技术存在的问题之一，为此本发明的第一个目的在于提出一种电动总成，其能解决所述电动总成两端温度梯度大，电动总成沿轴向散热不均匀的问题，避免了电动总成存在局部温度过热而引发的失效风险。

根据本发明实施例的一种电动总成，所述电动总成包括电机以及与所述电机相连的变速器，所述电动总成还包括：变速器冷却水道和电机冷却水道，其中，所述变速器冷却水道设置在所述电动总成的壳体中，所述电机冷却水道设置在所述电动总成的壳体中，所述电机冷却水道包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，其中，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道相邻且沿所述电机的轴向并行延伸，所述第一螺旋通道的入口端与所述第二螺旋通道的出口端相邻，所述第一螺旋通道的出口端与所述变速器冷却水道的入口端相连，所述变速器冷却水道的出口端与所述第二螺旋通道的入口端相连。

本发明在电动总成的壳体中设置了相邻且并行延伸的第一螺旋通道和第二螺旋通道，冷却液从第一螺旋通道的入口端进入第一螺旋通道，从而对电机进行散热，然后冷却液从所述第一螺旋通道的出口端进入变速器冷却水道，从而对变速器进行散热，最后冷却液从所述变速器冷却水道的出口端进入第二螺旋通道，即冷却液回流，可均匀所述电机的温度，使得所述电机的前后端温差缩小，冷却液在回流时产生湍流，使得热阻下降，换热系数上升，从而可降低所述电机的温升。

另外，根据本发明实施例的一种电动总成还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述第一螺旋通道包括多个第一环形段，多个所述第一环形段沿所述电机的轴向平行设置，且相邻两个所述第一环形段之间通过第一过渡段相连。所述第一环形段绕所述电机周向设置，使得所述电机产生的热量尽可能的被冷却液带走，大大提高了所述电机的冷却速度。

在本发明的一个实施例中，所述第一环形段与所述第一过渡段平滑相连。换言之，所述第一环形段与所述第一过渡段的连接处平滑，由此可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，增强散热效果。

在本发明的一个实施例中，所述第二螺旋通道包括多个第二环形段，多个所述第二环形段沿所述电机的轴向平行设置，且相邻两个所述第二环形段之间通过第二过渡段相连。所述第二环形段绕所述电机周向设置，使得所述电机产生的热量尽可能的被冷却液带走，大大提高了所述电机的冷却速度。

在本发明的一个实施例中，所述第二环形段与所述第二过渡段平滑相连。换言之，所述第二环形段与所述第二过渡段的连接处平滑，由此可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，增强散热效果。

在本发明的一个实施例中，所述第二螺旋通道的入口端设有弧面型容腔。所述弧面型容腔可储存部分冷却液，由此便于冷却液流入所述第二螺旋通道。

在本发明的一个实施例中，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道的螺距相等。如此设置，可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，进而增大所述电机的散热量。

在本发明的一个实施例中，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道的断面呈矩形。由此，可增大冷却液与壳体的接触面积，提高了所述电机的散热效率。

在本发明的一个实施例中，所述电动总成的壳体上设有进水管和出水管，其中，所述进水管与所述第一螺旋通道的入口端连通，所述出水管与所述第二螺旋通道的出口端连通。通过设置进水管和出水管，可方便冷却液进出冷却水道，保证了所述电动总成的冷却。

在本发明的一个实施例中，所述进水管的高度高于所述出水管的高度。由此保证了冷却液进出口压差小，换言之，冷却液在循环流动时所需的压力小，确保了冷却液的循环流动。

在本发明的一个实施例中，所述第一螺旋通道的入口端设有过滤网。所述过滤网可避免杂质进入冷却水道，避免了因杂质阻塞冷却水道而影响电动总成的工作。

在本发明的一个实施例中，所述电动总成的壳体包括：电机机壳和变速器机壳，且所述变速器机壳扣合在所述电机机壳的一侧。所述电机机壳可通过螺栓与所述变速器机壳相连，如此可使所述电机和变速器的装配和维护更加方便。

在本发明的一个实施例中，所述变速器冷却水道呈环形，且所述变速器冷却水道设置在所述电机机壳上。所述变速器冷却水道可降低变速器的温升，保证了变速器能够安全可靠地运行。

在本发明的一个实施例中，所述变速器机壳内设有润滑油。在变速器工作时，变速器的轮轴会对润滑油形成“泵吸”效应，润滑油会飞溅至电机机壳和变速器的各部件上，一方面润滑油可对变速器的各齿轮进行润滑，另一方面通过变速器冷却水道的冷却液带走润滑油传递至电机机壳的热量，从而对变速器进行冷却。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例提供的电动总成的结构示意图。

图2是图1的A-A向剖面图。

图3是图1的B-B向剖面图。

图4是本发明实施例提供的第一螺旋通道的示意图。

图5是本发明实施例提供的第二螺旋通道的示意图。

图6是本发明实施例提供的电机机壳的结构示意图。

附图标记：

电动总成1000，电机1，电机机壳11，进水管111，出水管112，电机冷却水道12，第一螺旋通道121，第一螺旋通道的入口端1211，第一螺旋通道的出口端1212，第一过渡段1213，第一环形段1214，第二螺旋通道122，第二螺旋通道的入口端1221，弧面型容腔1221a，第二螺旋通道的出口端1222，第二过渡段1223，第二环形段1224，变速器2，变速器机壳21，变速器冷却水道22。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面参照图1-图6详细描述根据本发明实施例的电动总成1000。

根据本发明第一方面实施例的电动总成，所述电动总成1000包括电机1以及与所述电机1相连的变速器2，所述电动总成1000还包括：变速器冷却水道22和电机冷却水道12，其中，所述变速器冷却水道22设置在所述电动总成1000的壳体中，所述电机冷却水道12设置在所述电动总成1000的壳体中，所述电机冷却水道12包括第一螺旋通道121和第二螺旋通道122，其中，所述第一螺旋通道121和所述第二螺旋通道122相邻且沿所述电机1的轴向并行延伸，所述第一螺旋通道的入口端1211与所述第二螺旋通道的出口端1222相邻，所述第一螺旋通道的出口端1212与所述变速器冷却水道的入口端相连，所述变速器冷却水道的出口端与所述第二螺旋通道的入口端1221相连。冷却液依次通过所述第一螺旋通道121、所述变速器冷却通道22以及所述第二螺旋通道122，从而形成冷却液回流，如此可均匀所述电动总成1000的温度，使得所述电动总成1000的前后端温差缩小，且冷却液在回流时产生湍流，使得热阻下降，换热系数上升，从而可降低所述电动总成的温升。

本发明的工作过程：冷却液从第一螺旋通道的入口端1211进入第一螺旋通道121，从而对电机进行散热，然后冷却液从所述第一螺旋通道的出口端1212进入变速器冷却水道22，从而对变速器进行散热，最后冷却液从所述变速器冷却水道的出口端进入第二螺旋通道122，并从所述第二螺旋通道的出口端1222流出。冷却液从所述电机1的前端流向后端再回流到前端，由此可均匀所述电机1的温度，使得所述电机1的前后端温差缩小，冷却液在回流时产生湍流，使得热阻下降，换热系数上升，从而可降低所述电机1的温升。需要说明的是，所述电机1的前端可理解为图1中电机的左端，所述电机1的后端可理解为图1中电机的右端。

具体在本发明的实施例中，所述电动总成1000的冷却通道是由所述第一螺旋通道121、所述变速器冷却水道22和所述第二螺旋通道122组成的一条相连通的内部腔体，冷却液依次通过所述第一螺旋通道121、所述变速器冷却通道22以及所述第二螺旋通道122，从而对所述电动总成1000的壳体内部的定子铁芯、变速器的各齿轮等进行冷却，提高所述电动总成1000的工作性能；具体加工流程为：所述冷却水道为铸造砂芯，铸造完成后，对电动总成的壳体进行加热，壳体内部的砂芯分解成粉末状，然后经过气体冲洗，从而将壳体内部的砂末排出，加工工艺简单。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，所述第一螺旋通道121包括多个第一环形段1214，多个所述第一环形段1214沿所述电机1的轴向平行设置，且相邻两个所述第一环形段1214之间通过第一过渡段1213相连，所述第一环形段1214绕所述电机1周向设置，使得所述电机1产生的热量尽可能的被冷却液带走，大大提高了所述电机1的冷却速度；进一步地，所述第一环形段1214与所述第一过渡段1213平滑相连，换言之，所述第一环形段1214与所述第一过渡段1213的连接处平滑，由此可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，增强散热效果。

类似地，如图5所示，所述第二螺旋通道122包括多个第二环形段1224，多个所述第二环形段1224沿所述电机1的轴向平行设置，且相邻两个所述第二环形段1224之间通过第二过渡段1223相连。所述第二环形段1224绕所述电机1周向设置，使得所述电机1产生的热量尽可能的被冷却液带走，大大提高了所述电机的冷却速度；进一步地，所述第二环形段1224与所述第二过渡段1223平滑相连。换言之，所述第二环形段1224与所述第二过渡段1223的连接处平滑，由此可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，增强散热效果。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，所述第二螺旋通道的入口端1221设有弧面型容腔1221a。所述弧面型容腔1221a可储存部分冷却液，由此便于冷却液流入所述第二螺旋通道122。

在本发明的一些实施例中，如图3-图5所示，所述第一螺旋通道121和所述第二螺旋通道122的螺距相等。如此设置，可减小冷却液的流体阻力，加快冷却液的流动速度，进而增大所述电机1的散热量。本示例中螺距是指沿螺旋线方向量得的，相邻两螺纹之间的距离。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，所述第一螺旋通道121和所述第二螺旋通道122的断面呈矩形。当冷却液在所述第一螺旋通道121和所述第二螺旋通道122中流动时，可增大冷却液与壳体的接触面积，提高了所述电机1的散热效率。当然所述冷却水道的断面还可呈其他形状，比如椭圆形、圆形等。

在本发明的一些实施例中，所述第一螺旋通道121和所述第二螺旋通道122中设有若干热交换柱，通过增加设置若干热交换柱，能够增大电机机壳的内壁与冷却液热交换的面积，便于散热，同时制造的紊流也有利于散热；此外大大增强了所述电机机壳的刚度，由此可以设计较薄的电机机壳，提高经济性。具体地，所述热交换柱为圆柱结构，采用圆柱结构能够减小冷却液的流动阻力。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，所述电动总成的壳体上设有进水管111和出水管112，其中，所述进水管111与所述第一螺旋通道的入口端1211连通，所述出水管112与所述第二螺旋通道的出口端1222连通。冷却液通过所述进水管111进入所述第一螺旋通道121，并经过所述第二螺旋通道122从所述出水管112中排出，由此可方便冷却液进出冷却水道，通过冷却液的循环流动，可带走电动总成的壳体内的定子铁芯、轴承以及变速器内齿轮的热量，确保了所述电动总成1000的冷却。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，所述进水管111的高度高于所述出水管112的高度。具体在本发明的实施例中，所述进水管111位于所述出水管112的正上方且平行布置，由此保证了冷却液进出口压差小，换言之，冷却液在循环流动时所需的压力小，确保了冷却液的循环流动，并且由于此种设计的进水管111和出水管112位于同一方向，所以在密封设计上也大为方便和可靠。

在本发明的一些实施例中，所述第一螺旋通道的入口端1211设有过滤网。所述过滤网可避免杂质进入冷却水道，避免了因杂质阻塞冷却水道而影响电动总成1000的工作。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，所述电动总成1000的壳体包括：电机机壳11和变速器机壳21，且所述变速器机壳21扣合在所述电机机壳11的一侧，其中，所述电机机壳11与所述变速器机壳21采用分体式设置，换言之，所述电机机壳11可通过螺栓与所述变速器机壳21相连，如此可使所述电机1和变速器2的装配和维护更加方便。当然，所述电机机壳11和所述变速器机壳21也可采用一体式设置，换言之，所述电动总成的壳体一体成型，这样方便所述电动总成的壳体加工。

所述电机机壳11可采用一体成型的铸造工艺制成，所述电机机壳11内部设有电机冷却水道12，如此可解决因内外水套安装带来的端部不容易密封的问题，并省去分体式电机机壳内外水套的安装时间，节约时间成本。在同样的冷却系统下，随着水流量的增加，温升得到进一步地降低。降低温升，可提高电机的运行条件，进而增加电机的功率密度和扭矩密度。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述变速器冷却水道22呈环形，且所述变速器冷却水道22设置在所述电机机壳11上。因所述电机机壳11与所述变速器机壳21接触，由此可通过所述变速器冷却水道22带走所述变速器壳体21上的热量，进而降低所述变速器2的温升，提高所述变速器2的运行条件，确保所述变速器2能够安全可靠地运行。

在本发明的一些实施例中，所述变速器机壳21内设有润滑油。在变速器工作时，变速器的轮轴会对润滑油形成“泵吸”效应，润滑油会飞溅至电机机壳和变速器的各部件上，一方面润滑油可对变速器的各齿轮进行润滑，另一方面通过所述变速器冷却水道22的冷却液带走润滑油传递至电机机壳的热量，从而对所述变速器2进行冷却。

本发明的工作原理如下：

根据对流换热公式：

，其中，

为换热系数，A为换热面积，

为 对流传热温度差。可见，通过改变换热系数、冷却面积、流体温度都会导致热流量的增加。本 发明实施例通过改变流体的形态与动力和传热面的几何形状来提升换热效果，在同等流体 温度和同等冷却面积的前提下，在最短的时间内实现二次冷却，使流体将热源的热量最大 限度的换热和均匀化。通过设置相邻且并行延伸的第一螺旋通道和第二螺旋通道，使冷却 液能够非常快的冷却到热源的最热处，该流体到达最热处的速度是现有螺旋轴向非循环式 水道的2倍，所以在一次冷却时加快了速度容易使湍流进入热源深处，并且在二次冷却回流 时也产生了湍流，从而使热阻下降，换热系数上升，换热率上升，从而降低温升。需要解释的 是，本示例中的“

”表示相乘的意思。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在电机机壳11中设置了相邻且并行延伸的第一螺旋通道121和第二螺旋通道122，使得所述电机经过两次冷却，第一次冷却时，冷却液流经所述第一螺旋通道121，第二次冷却时，冷却液通过所述第二螺旋通道122回流，避免了在电机轴向过长时，电机换热不均匀的问题。

根据本发明实施例的电动总成的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电动总成，所述电动总成包括电机以及与所述电机相连的变速器，其特征在于，还包括：

变速器冷却水道，所述变速器冷却水道设置在所述电动总成的壳体中；和

电机冷却水道，所述电机冷却水道设置在所述电动总成的壳体中，所述电机冷却水道包括第一螺旋通道和第二螺旋通道，其中，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道相邻且沿所述电机的轴向并行延伸，所述第一螺旋通道的入口端与所述第二螺旋通道的出口端相邻，所述第一螺旋通道的出口端与所述变速器冷却水道的入口端相连，所述变速器冷却水道的出口端与所述第二螺旋通道的入口端相连；

所述电动总成的壳体包括：电机机壳；和变速器机壳，且所述变速器机壳扣合在所述电机机壳的一侧；

所述变速器冷却水道呈环形，且所述变速器冷却水道设置在所述电机机壳上；

所述变速器机壳内设有润滑油，在所述变速器工作时，所述变速器的轮轴会对润滑油形成泵吸效应，润滑油会飞溅至所述电机机壳和所述变速器的各部件上。

2.如权利要求1所述的电动总成，其特征在于，所述第一螺旋通道包括多个第一环形段，多个所述第一环形段沿所述电机的轴向平行设置，且相邻两个所述第一环形段之间通过第一过渡段相连。

3.如权利要求2所述的电动总成，其特征在于，所述第一环形段与所述第一过渡段平滑相连。

4.如权利要求2所述的电动总成，其特征在于，所述第二螺旋通道包括多个第二环形段，多个所述第二环形段沿所述电机的轴向平行设置，且相邻两个所述第二环形段之间通过第二过渡段相连。

5.如权利要求4所述的电动总成，其特征在于，所述第二环形段与所述第二过渡段平滑相连。

6.如权利要求1-5任意一项所述的电动总成，其特征在于，所述第二螺旋通道的入口端设有弧面型容腔。

7.如权利要求6所述的电动总成，其特征在于，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道的螺距相等。

8.如权利要求7所述的电动总成，其特征在于，所述第一螺旋通道和所述第二螺旋通道的断面呈矩形。

9.如权利要求1所述的电动总成，其特征在于，所述电动总成的壳体上设有进水管和出水管，其中，所述进水管与所述第一螺旋通道的入口端连通，所述出水管与所述第二螺旋通道的出口端连通。

10.如权利要求9所述的电动总成，其特征在于，所述进水管的高度高于所述出水管的高度。

11.如权利要求9或10所述的电动总成，其特征在于，所述第一螺旋通道的入口端设有过滤网。

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