CN111416450B

CN111416450B - 一种轮毂电机及轮毂电机散热系统

Info

Publication number: CN111416450B
Application number: CN202010372226.XA
Authority: CN
Inventors: 周志刚; 杨文豪; 李争争; 孟祥明
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2040-05-06
Also published as: CN111416450A

Abstract

本发明涉及一种轮毂电机及轮毂电机散热系统。轮毂电机，包括：电机轴，用于与车辆的悬架固定连接；电机壳体，转动装配在所述电机轴上，电机壳体包括轴向端盖部分；定子，设置在所述电机壳体内，且固设在所述电机轴上，定子包括线圈绕组；转子，固设在所述电机壳体内，且环绕所述定子设置；还包括：壳体冷却通道，设置于所述轴向端盖部分中，用于冷却所述的线圈绕组；所述壳体冷却通道连接外部进液通道和外部出液通道，所述外部进液通道和外部出液通道用于与循环供液装置连接，以实现循环供液冷却。保证轮毂电机始终保持在正常温度范围内，提高轮毂电机的使用寿命。

Description

一种轮毂电机及轮毂电机散热系统

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机及轮毂电机散热系统。

背景技术

随着新能源电动汽车和混动技术的发展，紧凑高效的轮毂电机渐渐受到青睐，对汽车动力性能的追求导致轮毂电机功率越来越高，因此轮毂电机产生的热量也会随之提高。如果产生的热量不能及时有效的排掉，会造成电机内部热量积聚而产生高温，而轮毂电机内部的温度过高会造成线圈绕组绝缘性遭到破坏、永磁体不可逆退磁等后果，这将大大降低轮轨电机的寿命，影响汽车的安全性，因此，轮毂电机内部温度必须控制到所允许的范围内。

授权公告号为CN206323259U的中国专利公开了一种电动车轮轮毂电机与控制器的水冷系统，包括冷却水箱和轮毂电机，冷却水箱和轮毂电机之间设有两条水管，其中一条水管上设有水泵；轮毂电机包括中心轴、定子以及转子，定子包括与中心轴固定连接的支架；轮毂电机内部设有水冷结构，水冷结构包括进水通道、出水通道以及设置在支架内部的冷却液腔体，进水通道和出水通道均设置在中心轴和支架内部，进水通道的一端连通冷却液腔体，另一端通过其中一条水管连接到冷却水箱上，出水通道的一端连通冷却液腔体，另一端通过另一条水管连接到冷却水箱上，以在水泵工作时形成循环冷却水流。

上述的水冷系统只能对定子的支架进行散热，而定子的线圈绕组在轮毂电机轴向两端产生的热量不能及时有效的排掉，容易在线圈绕组与电机壳体之间产生较大热量，进而在线圈绕组与电机壳体之间产生高温，影响轮毂电机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮毂电机，以解决现有技术中定子的线圈绕组在轮毂电机轴向两端产生的热量不能及时有效的排掉，容易在线圈绕组与电机壳体之间产生较大热量的技术问题；本发明的目的还在于提供一种轮毂电机散热系统，以解决现有技术中定子的线圈绕组在轮毂电机轴向两端产生的热量不能及时有效的排掉，容易在线圈绕组与电机壳体之间产生较大热量的技术问题。

为实现上述目的，本发明轮毂电机的技术方案是：

轮毂电机，包括：

电机轴，用于与车辆的悬架固定连接；

电机壳体，转动装配在所述电机轴上，电机壳体包括轴向端盖部分；

定子，设置在所述电机壳体内，且固设在所述电机轴上，定子包括线圈绕组；

转子，固设在所述电机壳体内，且环绕所述定子设置；

还包括：

壳体冷却通道，设置于所述轴向端盖部分中，用于冷却所述的线圈绕组；

所述壳体冷却通道连接外部进液通道和外部出液通道，所述外部进液通道和外部出液通道用于与循环供液装置连接，以实现循环供液冷却。

有益效果是：通过在电机壳体的轴向端盖部分上设置壳体冷却通道，循环供液装置内的冷却液经外部进液通道进入壳体冷却通道，冷却液会将轮毂电机内线圈绕组端部的热量带走，并经外部出液通道流回循环供液装置，以实现轮毂电机的循环供液冷却，保证轮毂电机始终保持在正常温度范围内，提高轮毂电机的使用寿命。

进一步的，所述电机壳体轴向两端的两个轴向端盖部分中均设有所述的壳体冷却通道。

有益效果是：进一步提高线圈绕组的冷却效率。

进一步的，所述定子上设有定子冷却通道，所述定子冷却通道通过第一旋转接头与其中一个轴向端盖部分上的壳体冷却通道连通，定子冷却通道通过第二旋转接头与另一个轴向端盖部分上的壳体冷却通道连通。

有益效果是：通过定子冷却通道与壳体冷却通道配合，保证轮毂电机始终保持在正常温度范围内，提高轮毂电机的使用寿命。

进一步的，所述定子冷却通道包括定子进液通道和定子出液通道；

所述定子进液通道和定子出液通道均沿电机轴轴向延伸，且沿电机轴径向间隔布置，所述定子出液通道处于定子进液通道与电机轴之间；

定子进液通道用于冷却定子。

有益效果是：将定子进液通道和定子出液通道沿电机轴径向间隔布置，避免定子进液通道受定子出液通道的干扰，提高冷却效率。

进一步的，所述定子上还设有导热件，导热件沿电机轴的轴向延伸，所述定子进液通道紧贴所述导热件设置。

有益效果是：将定子进液通道紧贴导热件设置，提高定子进液通道与定子的热交换效率。

进一步的，定义外部进液通道和外部出液通道处于电机壳体的右侧，电机壳体轴向两端的两个轴向端盖部分分别为右端盖部分和左端盖部分；

外部进液通道和外部出液通道依次连通右端盖部分中的壳体冷却通道、定子冷却通道以及左端盖部分中的壳体冷却通道。

有益效果是：便于冷却液在轮毂电机内部的流动。

进一步的，所述壳体冷却通道包括壳体进液通道和壳体出液通道，所述壳体进液通道与外部进液通道连通，壳体出液通道与外部出液通道连通；

所述壳体进液通道和壳体出液通道均沿电机轴径向延伸，所述壳体进液通道处于对应的壳体出液通道内；

所述壳体出液通道用于冷却线圈绕组。

有益效果是：这样设计在保证散热效率的同时，而且也能够保证电机壳体的强度；而且也便于壳体进液通道和壳体出液通道的设置。

进一步的，所述电机壳体上设有盲孔，盲孔沿电机轴径向延伸，盲孔远离电机轴的一端为盲端，所述盲孔构成所述壳体出液通道。

有益效果是：壳体出液通道直接由电机壳体上的盲孔形成，节省材料。

进一步的，所述外部进液通道和外部出液通道均为环形结构，所述外部进液通道处于外部出液通道内。

有益效果是：在不改变电机轴结构的情况下，保证冷却液的进出液量。

为实现上述目的，本发明轮毂电机散热系统的技术方案是：

轮毂电机散热系统，包括轮毂电机和散热水箱，轮毂电机和散热水箱之间设有循环泵，所述轮毂电机，包括：

电机轴，用于与车辆的悬架固定连接；

转子，固设在所述电机壳体内，且环绕所述定子设置；

还包括：

有益效果是：进一步提高线圈绕组的冷却效率。

定子进液通道用于冷却定子。

有益效果是：便于冷却液在轮毂电机内部的流动。

所述壳体出液通道用于冷却线圈绕组。

附图说明

图1为本发明轮毂电机散热系统的实施例1的结构示意图；

图2为图1中A-A处的截面图；

图3为图1中B-B处的截面图；

图中：1-永磁体；2-线圈绕组；3-定子绕线部；4-内旋转接头；5-轴承；6-电机壳体；7-转子；8-导热铜排；9-定子支架；10-外部进液通道；11-外部出液通道；12-电机轴；13-循环泵；14-水箱阀门；15-散热水箱；16-壳体进液通道；17-壳体出液通道；18-定子进液通道；19-定子出液通道；20-第一管路；21-第二管路；22-外旋转接头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例1：

如图1所示，轮毂电机散热系统包括轮毂电机和散热水箱15，轮毂电机和散热水箱15之间设有第一管路20和第二管路21，第一管路20的一端连接散热水箱15，另一端通过外旋转接头22连接轮毂电机的进液管路，第二管路21的一端连接散热水箱15，另一端通过外旋转接头22连接轮毂电机的出液管路。其中，第一管路20上设有水箱阀门14，第二管路21上设有循环泵13。

本实施例中，第一管路20与外旋转接头22连接的一端以及第二管路21与外旋转接头22连接的一端均为环形结构，且第一管路20与外旋转接头22连接的一端处于第二管路21与外旋转接头22连接的一端的内部。

轮毂电机包括电机轴12和电机壳体6，电机轴12用于与车辆的悬架固定连接，电机壳体6通过轴承5转动装配在电机轴12上，电机壳体6包括轴向端盖部分；电机壳体6内设有定子和转子7，定子包括定子支架9和定子绕线部3，定子支架9固定在电机轴12上，定子绕线部3上缠绕有线圈绕组2；转子7固设在电机壳体6内，转子7包括永磁体1，永磁体1沿电机轴12周向环绕定子绕线部3设置。

如图1所示，轮毂电机内设有定子冷却通道和壳体冷却通道，定子冷却通道设置定子内，用于对定子进行冷却；壳体冷却通道设置在轴向端盖部分内，用于对电机壳体6进行冷却，以实现对线圈绕组2的冷却。其中，定子沿电机轴12轴向的两个轴向端盖部分中均设有壳体冷却通道，定子冷却通道和相应壳体冷却通道通过内旋转接头4连接。

如图1和图3所示，定子冷却通道为几字形，且沿电机轴12的周向间隔设置有多个。定子冷却通道包括定子进液通道18和定子出液通道19，定子进液通道18和定子出液通道19均沿电机轴12轴向延伸，定子支架9上设有第一穿孔和第二穿孔，第一穿孔沿电机轴12轴向贯通延伸，以供定子进液通道18穿装；第二穿孔沿电机轴12轴向贯通延伸，以供定子出液通道19穿装。其中，定子进液通道18和定子出液通道19沿电机轴12径向间隔布置，定子出液通道19处于定子进液通道18与电机轴12之间，定子进液通道18用于冷却定子。

其中，定子内还设有导热铜排8，导热铜排8沿定子进液通道18的延伸方向延伸，并紧贴定子进液通道18的外周面设置，以实现热量的快速热交换。本实施例中，导热铜排8构成导热件。在其他实施例中，导热件为导热铝排或者导热硅胶等导热较好的材料。

如图1和图2所示，定子同一侧的壳体冷却通道沿电机轴12的周向间隔设置有多个，壳体冷却通道包括壳体进液通道16和壳体出液通道17，壳体进液通道16和壳体出液通道17均沿电机轴12径向延伸。本实施例中，壳体进液通道16处于对应的壳体出液通道17内，壳体出液通道17用于冷却线圈绕组2，壳体进液通道16的出液口设置在壳体进液通道16远离电机轴12的一端。

本实施例中，电机壳体6上设有盲孔，盲孔沿电机轴12径向延伸，盲孔远离电机轴12的一端为盲端，盲孔构成壳体出液通道17。

本实施例中，轮毂电机还包括外部进液通道10和外部出液通道11，外部进液通道10的一端与壳体进液通道16连通，另一端通过外旋转接头22与第一管路20连通；外部出液通道11的一端与壳体出液通道17连通，另一端通过外旋转接头22与第二管路21连通。其中，外部进液通道10和外部出液通道11均为环形结构，外部进液通道10处于外部出液通道11的内部。

本实施例中，外旋转接头22的数量为四个，四个外旋转接头22由内至外依次间隔布置且同步转动，最内侧的外旋转接头22连接第二管路21的内管壁和外部出液通道11的内管壁，最外侧的外旋转接头22连接第二管路21的外管壁和外部出液通道11的外管壁；中间的两个外旋转结构22中的其中一个连接第一管路20的内管壁与外部进液通道10的内管壁，另一个连接第一管路20的外管壁与外部进液通道10的外管壁。

定子支架9每侧的内旋转接头4的数量均为四个，以定子支架9右侧的内旋转接头4为例。四个内旋转接头4由内至外依次间隔布置且同步转动，最内侧的内旋转接头4连接定子出液通道19的内管壁和外部出液通道11的内管壁，最外侧的内旋转接头4连接定子出液通道19的外管壁和外部出液通道11的外管壁；中间的两个内旋转结构4中的其中一个连接定子进液通道18的内管壁与外部进液通道10的内管壁，另一个连接定子进液通道18的外管壁与外部进液通道10的外管壁。

本实施例中的冷却液为水，循环供液装置为散热水箱15。

在对轮毂电机进行散热时，打开水箱阀门14，并启动循环泵13，散热水箱15内的冷却水经第一管路20进入轮毂电机，冷却水流入外部进液通道10后，一部分进入左侧的壳体进液通道16，另一部分进入定子进液通道18并流向右侧的壳体进液通道16，以对定子和电机壳体6进行冷却，实现轮毂电机的充分散热。然后，壳体进液通道16经左侧的壳体出液通道17回流入外部出液通道11，并经第二管路21流回散热水箱15；右侧的壳体进液通道16经右侧的壳体出液通道17流入定子出液通道19，之后流入外部出液通道11，最后经第二管路21流回散热水箱15，以实现轮毂电机的循环水冷却。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例2：

与具体实施例1的区别在于，实施例1中，定子进液通道的外周面上设有导热铜排，以提高热交换效率，本实施例中，定子进液通道的外周面上不设置导热铜排，在定子进液通道的外周面上涂覆有导热层，以提高热交换效率。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例3：

与具体实施例1的区别在于，实施例1中，电机壳体6上设有盲孔，盲孔沿电机轴12径向延伸，盲孔远离电机轴12的一端为盲端，盲孔构成壳体出液通道，本实施例中，电机壳体上设有盲孔，盲孔内设有一端封闭、一端开口的管路，盲孔内的管路构成壳体出液通道。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例4：

与具体实施例1的区别在于，实施例1中，壳体冷却通道包括壳体进液通道16和壳体出液通道17，壳体进液通道16和壳体出液通道17均沿电机轴12径向延伸，壳体进液通道16处于对应的壳体出液通道17内，以实现对电机壳体6的散热冷却，进而实现对线圈绕组2的冷却。本实施例中，壳体冷却通道包括壳体进液通道和壳体出液通道，壳体进液通道和壳体出液通道呈U型结构，且U型结构的开口朝向电机轴，U型结构的一端为进液口，一端为出液口。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例5：

与具体实施例1的区别在于，实施例1中，电机壳体6轴向两端的两个轴向端盖部分中均设有壳体冷却通道，以进一步提高线圈绕组的冷却效率。本实施例中，仅在电机壳体轴向两端的其中一个上设置轴向端盖部分，以冷却线圈绕组。

本发明轮毂电机散热系统的具体实施例6：

与具体实施例1的区别在于，实施例1中，定子上设有定子冷却通道，定子冷却通道与两个轴向端盖部分上的壳体冷却通道均通过内旋转接头连通，以实现定子和线圈绕组的同时冷却。本实施例中，定子冷却通道为独立的冷却通道，如授权公告号为CN206323259U中的水冷结构。

本发明轮毂电机的具体实施例，该轮毂电机与上述轮毂电机散热系统的具体实施例1至6中任一个所述的轮毂电机的结构相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.轮毂电机，包括：

电机轴，用于与车辆的悬架固定连接；

转子，固设在所述电机壳体内，且环绕所述定子设置；

其特征在于，还包括：

所述壳体冷却通道连接外部进液通道和外部出液通道，所述外部进液通道和外部出液通道用于与循环供液装置连接，以实现循环供液冷却；所述壳体冷却通道包括壳体进液通道和壳体出液通道，所述壳体进液通道与外部进液通道连通，壳体出液通道与外部出液通道连通；所述壳体进液通道和壳体出液通道均沿电机轴径向延伸，所述壳体进液通道处于对应的壳体出液通道内；所述壳体出液通道用于冷却线圈绕组；所述电机壳体的轴向端盖部分内上设有盲孔，盲孔沿电机轴径向延伸，盲孔靠近电机轴的一端为开口端，盲孔远离电机轴的一端为盲端，所述壳体进液通道的出液口从所述开口端伸入并向所述盲端延伸，所述壳体进液通道的出液口设置在盲孔的盲端，所述壳体出液通道的外壁与所述盲孔的内壁形成的空心夹层结构构成所述壳体出液通道。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于，所述电机壳体轴向两端的两个轴向端盖部分中均设有所述的壳体冷却通道。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机，其特征在于，所述定子上设有定子冷却通道，所述定子冷却通道通过第一旋转接头与其中一个轴向端盖部分上的壳体冷却通道连通，定子冷却通道通过第二旋转接头与另一个轴向端盖部分上的壳体冷却通道连通。

4.根据权利要求3所述的轮毂电机，其特征在于，所述定子冷却通道包括定子进液通道和定子出液通道；

定子进液通道用于冷却定子。

5.根据权利要求4所述的轮毂电机，其特征在于，所述定子上还设有导热件，导热件沿电机轴的轴向延伸，所述定子进液通道紧贴所述导热件设置。

6.根据权利要求4所述的轮毂电机，其特征在于，定子外部进液通道和外部出液通道处于电机壳体的右侧，电机壳体轴向两端的两个轴向端盖部分分别为右端盖部分和左端盖部分；

7.根据权利要求1-5中任一项所述的轮毂电机，其特征在于，所述外部进液通道和外部出液通道均为环形结构，所述外部进液通道处于外部出液通道内。

8.轮毂电机散热系统，包括轮毂电机和散热水箱，轮毂电机和散热水箱之间设有循环泵，其特征在于，所述轮毂电机为权利要求1-7中任一项所述的轮毂电机。