CN113037016B - 轮毂电机的散热增强结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂电机的散热增强结构，包括电机外壳；安装在电机外壳内侧的定子；安装在电机外壳内侧且可绕定子旋转的转子以及安装在转子内侧的轮毂轴；电机外壳的内部安装有散热增强机构，电机外壳包括中间的腔部与尾端的实心部，散热增强机构包括输入管、输出管和储液筒，储液筒位于实心部中，输入管和输出管的一侧均与储液筒的上方相连接，输出管连接有蒸发管，蒸发管与电机外壳中间的腔部相连通，定子的外侧与转子的前后两侧端包覆有树脂，电机外壳上设有散热管，散热管连通电机外壳内部与外部，通过储液筒中的冷却剂受热蒸发气化变成蒸汽，通过蒸汽经过腔部带走热量从散热管排出，能够有效降低轮毂电机的温度。

Description

轮毂电机的散热增强结构

技术领域

本发明属于轮毂电机技术领域，具体涉及一种轮毂电机的散热增强结构。

背景技术

轮毂电机轴承单元位于车辆悬架下，直接驱动车轮，工况条件恶劣，对结构、重量、扭矩、温升等有苛刻要求。但现有设计沿用常规手段，对轮毂电机轴承单元力与热的传递规律认识不足，缺乏系统的理论与方法，导致电机内的温度散热效果差，使得电机内部的永磁体磁钢易在高温下失磁，当温度超过居里点后，永磁体的磁性不能完全恢复，影响电机的出力和效率。

申请号为CN201911130530.7中国发明专利公开了一种轮毂电机散热装置，其所述轮毂电机散热装置包括：冷却管，其内循环液体，用于对待冷却的轮毂电机进行冷却；冷却器，其进液口与所述冷却管的出液口相连通，用于冷却所述液体；储液箱，所述储液箱的进液口与所述冷却器的出液口相连通，所述储液箱的出液口与所述冷却管的进液口相连通；驱动组件，其用于驱动所述液体在所述冷却管、所述冷却器以及所述储液箱之间循环流动；以及温控组件，用于检测所述轮毂电机的实际温度并根据检测到的实际温度与预设温度来控制所述冷却器的开启与关闭。该发明的轮毂电机散热装置能够实现自动对待冷却的物体进行冷却。上述专利的缺点在于冷却管的受热面积小，热空气需要通过冷却管与其内部的冷却剂进行热交换，热交换的时间长，不能快速的进行散热。

申请号为CN201610412794.1中国发明专利公开了一种电动汽车轮毂电机风冷散热结构，在轮毂电机左右两侧设有轮毂电机端盖，电机轴与左侧轮毂电机端盖之间设有第一轴承，轮毂电机端盖与外转子、电机轴之间设有密封结构，电机轴设有内外两层同心圆的风道，内层风道为进风通道，外层风道为出风通道，进风通道及出风通道一端与轮毂电机内腔连通，进风通道及出风通道另一端分别连接进风口和出风口。该发明使气流在密封的轮毂电机内部顺利流动带走热量，兼顾了轮毂电机系统的散热性和防水性，上述专利的缺点在于由于空气加热速度快，当外部空气通过电机轴内的风道以及在轮毂电机内流动时，由于外部的空气本身为单纯的气态，自身的温度会被内部的热空气迅速同化且无法吸收太多的热量，使得散热效果不佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种轮毂电机的散热增强结构，包括电机外壳；安装在电机外壳内侧的定子；安装在电机外壳内侧且可绕定子旋转的转子以及安装在转子内侧的轮毂轴；所述电机外壳的内部安装有散热增强机构，所述电机外壳包括中间的腔部与尾端的实心部，所述散热增强机构包括输入管、输出管和储液筒，所述储液筒位于实心部中，所述输入管和输出管的一侧均与储液筒的上方相连接，所述输出管连接有蒸发管，所述蒸发管与电机外壳中间的腔部相连通，所述定子的外侧与转子的前后两侧端包覆有树脂，所述电机外壳上设有散热管，所述散热管连通电机外壳内部与外部。

较佳的，所述轮毂轴为空心结构，所述轮毂轴的内部设有进气管，所述轮毂轴深入电机外壳内部的一端周向开设有与进气管相连通的通气孔，所述转子靠近电机外壳尾端一侧包覆的树脂形成侧向保护层，所述侧向保护层上设有连通管道，所述连通管道与腔部相连通。

较佳的，所述进气管内设有扇叶，所述扇叶的外侧边与进气管的内侧壁相连接。

较佳的，所述蒸发管与输出管之间设有防进液装置，所述防进液装置包括密封管，所述密封管的一端与输出管相连，另一端为闭口端，所述密封管的上下两侧侧壁与蒸发管相连通，密封管的闭口端连接有弹簧，所述弹簧远离闭口端的一侧连接有活塞。

较佳的，所述定子外侧包覆的树脂与电机外壳相连接，所述树脂上设有多个贯穿的连通孔。

较佳的，所述轮毂轴凸出于电机外壳的一端设有隔热套，所述隔热套上连接有防尘盖。

较佳的，所述电机外壳的外侧设有若干散热片，所述散热片上设有通风散热槽。

较佳的，若干所述散热片的直径由中间向两边递减。

较佳的，所述散热管沿轮毂轴的侧边设置，所述散热管向外的一侧设置有单向阀。

较佳的，所述蒸发管、连通管道以及散热管均各自设有两个且各自上下对称设置。

本发明的优点为：

1、独创的设置储液筒，在储液筒中装有冷却液，冷却液吸收电机内部散发的热量后沸腾蒸发，转化为气态后进入电机内部，气态化的冷却液与电机内部的热空气进一步进行充分热交换后通过散热管逸出，气态化的冷却液中包含水蒸气，可以吸收更多热能，使得散热效果更好，定子的外侧与转子的前后两侧端包覆有树脂，树脂具有耐热和导热的性能，可以将定子与转子的热量迅速导出。

2、轮毂轴中设有进气管，通过通气孔、连通管道以及散热管可以在电机的内部形成一个空气流动，轮毂轴中的进气管内设有扇叶。轮毂轴转动后可以加快空气流动。

3、本申请中设有防进液装置，用于防止平时电机不工作时，冷却液进行蒸发，水蒸气进入电机中造成锈蚀的情况。

4、本申请中的电机外壳设有散热片，可以增加散热面积，电机内部的热量可以通过外壳加速导出。

附图说明

图1为本发明轮毂电机结构图；

图2为本发明散热增强机构结构图；

图3为图1中A部分结构图；

图4为本发明进气管内部截面图；

图5为本发明电机外壳外部结构图;

图6为本发明散热片结构图；

图7为本发明电机内部空气流向结构图。

图中：1电机外壳、2定子、3转子、4轮毂轴、5腔部、6输入管、7输出管、8储液筒、9蒸发管、10树脂、11散热管、12进气管、13通气孔、14连通管道、15扇叶、16密封管、17闭口端、18弹簧、19活塞、20连通孔、21隔热套、22防尘盖、23散热片、24 通风散热槽、25单向阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1-7所示，一种轮毂电机的散热增强结构，包括电机外壳1；安装在电机外壳1内侧的定子2；安装在电机外壳1内侧且可绕定子2旋转的转子3以及安装在转子3内侧的轮毂轴4；轮毂轴4是连接相应的轮毂的，通过磁场带动轮毂轴4以及轮毂旋转，电机外壳1的内部安装有散热增强机构，电机外壳1包括中间的腔部5与尾端的实心部，腔部5用于容纳定子2、转子3、转轴等电机相应部件的，散热增强机构包括输入管6、输出管7和储液筒8，储液筒8位于实心部中，输入管6和输出管7的一侧均与储液筒8的上方相连接，输出管7连接有蒸发管9，蒸发管9与电机外壳1中间的腔部5相连通，输入管6的一端是连接供液机构的，供液机构通过输入管6将冷却液的导入储液筒8中，电机启动后，会产生大量的热量，这些热量是主要由于定转子3电阻通电产生的热量，电流越大，产生的热量越高，储液筒8中的冷却液会吸收一部分的热量，本申请中的冷却液选用沸点较低的冷却液，本实施例选用40%正丁醇与60%的水混合而成，混合后的冷却液的共沸点只有66℃，储液筒8中的冷却液吸收热量后会沸腾转化为气态的蒸汽形式，通过输出管7和蒸发管9进入腔体中，在腔体中蒸汽吸收空气中的热量，电机外壳1上设有散热管11，散热管11连通电机外壳1内部与外部，蒸汽通过散热管11逸出，相比于传统的技术的空气流通散热，本实施例中的蒸汽不会被迅速加热升温，因为蒸汽中含有气、液两种物质状态，加热升温相比于单纯的空气需要更多的量能，所以能吸收和带走较多的热量，因此其散热效率更高，定子2的外侧与转子3的前后两侧端包覆有树脂10，树脂10选用不饱和聚酯树脂10这类绝缘性、导热性以及耐热好的树脂10，树脂10与电机外壳1相连接，在对比材料的导能性能时，通常流动的液体＞固体＞气体，普通的电机通过外壳进行散热时，都是通过将内部的热量通过空气传给外壳，这样的导热效果较差，本实施例中将树脂10包覆在定子2处，定子2上的热量通过树脂10这种导热性能好的树脂10以固体导热的形式直接传递给外壳的上下两侧，将热量散发出去，相比于传统的散热效果更加，树脂10上设有多个贯穿的连通孔20，连通孔20是为了方便内部的空气流动，便于热量的散发，树脂10除了导热以外还有一定保护定子2和转子3的作用，水蒸气中含有一定的水分，水分容易导致生锈，树脂10可以避免水蒸气直接于定子2和转子3接触，除了树脂10以外，如图2所示，本实施例中蒸发管9与输出管7之间设有防进液装置，防进液装置包括密封管16，密封管16的一端与输出管7相连，另一端为闭口端17，密封管16的上下两侧侧壁与蒸发管9相连通，密封管16的闭口端17连接有弹簧18，弹簧18远离闭口端17的一侧连接有活塞19，防进液装置主要是为了防止电机不工作时，冷却液挥发进入腔体，造成内部生锈，该装置通过密封管16、弹簧18以及活塞19将输出管7打造成一个密封的状态，初始状态下，蒸发管9与输出管7是不来连通的，冷却液体受热蒸发成蒸汽后，蒸汽受热会膨胀，输出管7的内部压力会变大，此时活塞19受压后会压缩弹簧18，活塞19逐渐向闭口端17移动，直至活塞19移动至特定位置后，蒸发管9通过密封管16能够与输出管7连通，输出管7中的蒸汽通过密封管16以及蒸发管9流向腔体中，进行相应的吸热逸出，而在电机不工作后，内部温度逐渐降低，冷却液不再膨胀，输出管7中压力恢复平衡，活塞19在弹簧18的作用下恢复原位，蒸发管9与输出管7不再连通，冷却液不会通过蒸发的形式进入腔体，电机内部冷却液隔绝，保证腔体的内部不会生锈，电机停止运行后残余的蒸汽会随着空气流动排出，除此之外，为了保证蒸汽绝对不会停留在腔体中，必须保证腔体内的空气不停的流通，为此，轮毂轴4为空心结构，轮毂轴4的内部设有进气管12，轮毂深入电机外壳1内部的一端周向开设有与进气管12相连通的通气孔13，转子3靠近电机外壳1尾端一侧包覆的树脂10形成侧向保护层，侧向保护层上设有连通管道14，连通管道14与腔部5相连通，如图7所示，通过通气孔13、连通管道14以及散热管11可以在电机的内部形成一个空气流动，为了加快空气流动，进气管12内设有扇叶15，扇叶15的外侧边与进气管12的内侧壁相连接，当电机工作时，输出轴会带动扇叶15旋转，加快空气的流通，蒸发管9、连通管以及散热管11均各自设有两个且各自上下对称设置，上述结构可以进一步方便空气的流动，散热管11沿轮毂轴4的侧边设置，散热管11向外的一侧设置有单向阀25，散热管11是直接与外部连通的，单向阀25可以防止异物进入。通过对上述结构的轮毂电机进行工作时的温度检测，监测电机启动后10分钟后不同时段的温度，结果发现不同的时段的温度均小于90℃，表明上述结构能够有效降低轮毂电机的运行温度。

实施例2

一种轮毂电机的散热增强结构，本实施例具有和实施例1相同的部分，其区别在于还增加了电机外部的一些用于降温散热的装置，轮毂轴4凸出于电机外壳1的一端设有隔热套21，隔热套21上连接有防尘盖22，轮毂轴4是与轮毂相连接的，汽车工作时，轮毂会产生大量的热量，热量会通过转轴传递给电机内部，通过设置隔热套21可以降低轮毂传给轮毂轴4的热量，隔热套21可以由石棉等隔热材料制成，电机外壳的外侧设有若干散热片23，散热片23上设有通风散热槽24，散热片23用以增大散热面积，散热片23上的通风散热槽24是为了便于通风的，外部的风通过散热片23上的通风散热槽24后可以更好的带走的热量，若干散热片23的直径由中间向两边递减，位于中间的散热片23直径最大，两边的较小，由于风向是不定的，如果散热片23是呈一端高，一端矮的结构，那么如果风从散热片23直径大的那一方向回来，由于大的散热片23会将风挡住，会影响其余散热片23的散热效果，设置成中间高，两边矮的结构，无论风从那边出来，都不会影响散热效果，更主要的是通过台阶状的结构，风在经过不同的散热片23时会形成涡流，能进一步加强散热效果，通过电机外部设置相应的散热零件，进一步增强轮毂电机的散热效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种轮毂电机的散热增强结构，包括电机外壳（1）；安装在电机外壳（1）内侧的定子（2）；安装在电机外壳（1）内侧且可绕定子（2）旋转的转子（3）以及安装在转子（3）内侧的轮毂轴（4）；其特征在于：所述电机外壳（1）的内部安装有散热增强机构，所述电机外壳（1）包括中间的腔部（5）与尾端的实心部，所述散热增强机构包括输入管（6）、输出管（7）和储液筒（8），所述储液筒（8）位于实心部中，所述输入管（6）和输出管（7）的一侧均与储液筒（8）的上方相连接，所述输出管（7）连接有蒸发管（9），所述蒸发管（9）与电机外壳（1）中间的腔部（5）相连通，所述定子（2）的外侧与转子（3）的前后两侧端包覆有树脂（10），所述电机外壳（1）上设有散热管（11），所述散热管（11）连通电机外壳（1）内部与外部。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述轮毂轴（4）为空心结构，所述轮毂轴（4）的内部设有进气管（12），所述轮毂轴（4）深入电机外壳（1）内部的一端周向开设有与进气管（12）相连通的通气孔（13），所述转子（3）靠近电机外壳（1）尾端一侧包覆的树脂（10）形成侧向保护层，所述侧向保护层上设有连通管道（14），所述连通管道（14）与腔部（5）相连通。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述进气管（12）内设有扇叶（15），所述扇叶（15）的外侧边与进气管（12）的内侧壁相连接。

4.根据权利要求3所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述蒸发管（9）与输出管（7）之间设有防进液装置，所述防进液装置包括密封管（16），所述密封管（16）的一端与输出管（7）相连，另一端为闭口端（17），所述密封管（16）的上下两侧侧壁与蒸发管（9）相连通，密封管（16）的闭口端（17）连接有弹簧（18），所述弹簧（18）远离闭口端（17）的一侧连接有活塞（19）。

5.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述定子（2）外侧包覆的树脂（10）与电机外壳（1）相连接，所述树脂（10）上设有多个贯穿的连通孔（20）。

6.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述轮毂轴（4）凸出于电机外壳（1）的一端设有隔热套（21），所述隔热套（21）上连接有防尘盖（22）。

7.根据权利要求5所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述电机外壳（1）的外侧设有若干散热片（23），所述散热片（23）上设有通风散热槽（24）。

8.根据权利要求7所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：若干所述散热片（23）的直径由中间向两边递减。

9.根据权利要求1所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述散热管（11）沿轮毂轴（4）的侧边设置，所述散热管（11）向外的一侧设置有单向阀（25）。

10.根据权利要求4所述的轮毂电机的散热增强结构，其特征在于：所述蒸发管（9）、连通管道（14）以及散热管（11）均各自设有两个且各自上下对称设置。

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