CN113437820A - 一种轮毂电机及轮毂电机散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种轮毂电机及轮毂电机散热系统，以解决现有技术中线圈绕组产生的热量无法及时释放的技术问题。轮毂电机包括电机轴、电机壳体、定子、转子以及导热件。定子中线圈伸出端的外部套装有绝缘导热环，用于将线圈绕组中的热量导出，绝缘导热环与定子铁芯接触；电机轴内设有进水通道和回水通道，两个水通道均与散热水箱相连以实现冷却水的循环流动；导热件的一端与绝缘导热环或定子铁芯相接触或固连，另一端与电机轴接触或固连，以将绝缘导热环上的热量传导至电机轴上。轮毂电机散热系统包括轮毂电机、散热水箱及循环泵。通过循环泵将散热水箱中的冷却液在电机轴上的两个水通道中循环供给，将电机轴上的热量冷却降温。

Description

一种轮毂电机及轮毂电机散热系统

技术领域

本发明涉及轮毂电机技术领域，具体涉及一种轮毂电机及轮毂电机散热系统。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，越来越多的汽车开始采用轮毂电机来进行车辆轮胎的装配。轮毂电机的装配能够省略大量的传动部件从而将车辆的底盘轮毂结构简化，使车辆结构简单并且极大的增加了传动效率。

然而现有的车辆轮毂电机存在的问题在于，随着轮毂电机传动效率的提高，电机内部所产生的热量也会随之提高，如果产生的热量不能及时散出，会使热量在电机内部累积造成电机过热，影响电机的正常运转，严重时甚至会烧坏电机，影响车辆的安全性。因此申请公布号为CN111416450A的中国发明专利申请设计了一种轮毂电机及轮毂电机散热系统，轮毂电机通常包括电机轴，电机轴的外部转动装配有电机壳体，电机壳体内布置有定子和转子，其中，定子包括固定安装在电机轴上的定子支架，定子支架上安装有定子铁芯，定子铁芯上缠绕有线圈绕组，转子固设在电机壳体上，且环绕定子布置。现有技术中通过对电子壳体和定子支架进行水冷的方式进行降温。但是在实际使用时发现，线圈绕组实际上为发热量很大的部件，但是现有技术中并未考虑线圈绕组的冷却。轮毂电机散热系统包括轮毂电机和向轮毂电机提供冷却水的循环水箱，以及驱动冷却水循环流动的循环泵。

为此申请公布号为CN110581625A的中国发明专利申请公开了一种电机定子绕组的散热结构，其中，线圈绕组的轴向两端由定子铁芯中伸出而形成线圈伸出端，在线圈伸出端的外部环套绝缘导热环（即该专利申请中的导热结构层），绝缘导热环与定子铁芯之间接触，从而将线圈绕组产生的热量传递至定子铁芯上，再通过定子铁芯向外释放热量。现有技术的散热结构，虽然通过绝缘导热环将线圈绕组的热量传导至定子铁芯上并通过定子铁芯向外释放，但是热量仅是释放到电机壳体内，仍然会导致电机的温度过高，由于温度过高而容易出现的风险仍然存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮毂电机，以解决现有技术中线圈绕组产生的热量无法及时释放的技术问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用该轮毂电机的轮毂电机散热系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种轮毂电机的技术方案是：轮毂电机，包括：

电机轴；

电机壳体，转动装配在所述电机轴上；

定子，位于电机壳体内，定子固设在电机轴上，定子包括定子铁芯以及缠绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述线圈绕组的轴向两端由定子铁芯中伸出而形成线圈伸出端；

转子，固设于电机壳体上，转子环绕定子布置；

所述线圈伸出端的外部固定套装有绝缘导热环，绝缘导热环与所述定子铁芯接触；

所述电机轴内设有进水通道和回水通道，进水通道和回水通道相连，进水通道、回水通道均用于与散热水箱相连，以实现冷却水的循环流动；

轮毂电机还包括导热件，所述导热件的一端与所述绝缘导热环或定子铁芯相接触或固连，另一端与电机轴接触或固连，以将绝缘导热环上的热量传导至电机轴上。

有益效果：本发明提出的轮毂电机，通过在线圈绕组的线圈伸出端上设置绝缘导热环，将线圈绕组中的热量通过绝缘导热环导出，再通过绝缘导热环和电机轴之间连接设置的导热件，将线圈中导出的热量导入电机轴，最后通过电机轴上设置的进水通道和回水通道，将导出的热量导出并冷却。通过各导热部件的设置实现了热量从线圈绕组到电机轴的传递，并对电机轴上产生与接收的热量进行冷却处理，解决了现有技术中线圈绕组产生的热量无法及时释放的技术问题，结构装配简单且热传递效果好，并且热量传递装置不影响电机本身的正常工作与传动效率，有效的保证了轮毂电机的运转使用安全性，延长了轮毂电机的使用寿命。

优选地，所述导热件为热管，热管沿电机轴的径向延伸，所述热管在周向上间隔排布有多个。热管的热响应速率快，热转移迅速，转移效率高，能够将热量迅速传递导出。

优选地，所述定子包括定子支架，所述定子铁芯设于定子支架上；轮毂电机还包括热管保持架，所述热管保持架为环形结构，热管保持架固定在所述定子支架上，所述热管保持架套在电机轴的外部；所述热管保持架的轴向端面上设有径向贯通槽，所述热管卡装在径向贯通槽中。热管保持架能套装在电机轴外部，装配方式简单易操作；在热管保持架上设置径向贯通槽来卡装热管，从而将热管牢固装配，保证了热管的稳固工作。

优选地，所述导热件的一端通过导热胶固定粘接在绝缘导热环上，导热件的另一端设有散热翅片，散热翅片与电机轴接触或固连。将绝缘导热环与电机轴通过导热件连接，实现热量的传递，保证了线圈热量的导出；散热翅片的设置，使热量导出更加迅速，提升了热量传导的效率。

优选地，所述电机轴的外周面上设有螺旋槽，所述螺旋槽内固定嵌装有水管而形成所述进水通道和回水通道。螺旋槽的开设使水管在电机轴上水冷的温度均匀，从而使热量的冷却效果快速均匀。

本发明所提供的一种轮毂电机散热系统的技术方案是：轮毂电机散热系统，包括散热水箱和循环泵；

轮毂电机散热系统还包括轮毂电机，轮毂电机包括：

电机轴；

电机壳体，转动装配在所述电机轴上；

定子，位于电机壳体内，定子固设在电机轴上，定子包括定子铁芯以及缠绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述线圈绕组的轴向两端由定子铁芯中伸出而形成线圈伸出端；

转子，固设于电机壳体上，转子环绕定子布置；

所述线圈伸出端的外部固定套装有绝缘导热环，绝缘导热环与所述定子铁芯接触；

所述电机轴内设有进水通道和回水通道，进水通道和回水通道相连，进水通道、回水通道均用于与散热水箱相连，以实现冷却水的循环流动；

轮毂电机还包括导热件，所述导热件的一端与所述绝缘导热环或定子铁芯相接触或固连，另一端与电机轴接触或固连，以将绝缘导热环上的热量传导至电机轴上。

有益效果：本发明提出的轮毂电机，通过在线圈绕组的线圈伸出端上设置绝缘导热环，将线圈绕组中的热量通过绝缘导热环导出，再通过绝缘导热环和电机轴之间连接设置的导热件，将线圈中导出的热量导入电机轴，最后通过电机轴上设置的进水通道和回水通道，将导出的热量导出并冷却。通过散热水箱和循环泵等冷却部件的设置，对进水通道和回水通道进行冷却液的供给循环，完成热量的冷却降温。通过各导热部件的设置实现了热量从线圈绕组到电机轴的传递，再将热量通过冷却部件冷却降温，解决了现有技术中线圈绕组产生的热量无法及时释放的技术问题，结构装配简单且热传递效果好，并且热量传递装置不影响电机本身的正常工作与传动效率，有效的保证了轮毂电机的运转使用安全性，延长了轮毂电机的使用寿命。

优选地，所述导热件为热管，热管沿电机轴的径向延伸，所述热管在周向上间隔排布有多个。热管的热响应速率快，热转移迅速，转移效率高，能够将热量迅速传递导出。

优选地，所述定子包括定子支架，所述定子铁芯设于定子支架上；轮毂电机还包括热管保持架，所述热管保持架为环形结构，热管保持架固定在所述定子支架上，所述热管保持架套在电机轴的外部；所述热管保持架的轴向端面上设有径向贯通槽，所述热管卡装在径向贯通槽中。热管保持架能套装在电机轴外部，装配方式简单易操作；在热管保持架上设置径向贯通槽来卡装热管，从而将热管牢固装配，保证了热管的稳固工作。

优选地，所述导热件的一端通过导热胶固定粘接在绝缘导热环上，导热件的另一端设有散热翅片，散热翅片与电机轴接触或固连。将绝缘导热环与电机轴通过导热件连接，实现热量的传递，保证了线圈热量的导出；散热翅片的设置，使热量导出更加迅速，提升了热量传导的效率。

优选地，所述电机轴的外周面上设有螺旋槽，所述螺旋槽内固定嵌装有水管而形成所述进水通道和回水通道。螺旋槽的开设使水管在电机轴上水冷的温度均匀，从而使热量的冷却效果快速均匀。

附图说明

图1为本发明所提供的轮毂电机实施例1的结构示意图；

图2为本发明所提供的轮毂电机实施例1中热管保持架的结构示意图；

图3为本发明所提供的轮毂电机散热系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、转子；2、定子；3、定子支架；4、定子铁芯；5、热管；6、线圈绕组；7、绝缘导热环；8、电机轴；9、进水通道；10、回水通道；11、循环泵；12、散热水箱；13、热管保持架；14、径向贯通槽；15、电机壳体。

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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例1：

如图1所示，轮毂电机包括电机轴8、电机壳体15、定子2、转子1、绝缘导热环7以及冷却水循环通道，还包括热管5及热管保持架13。本实施例中的电机轴8、电机壳体15、定子2和转子1等部件的基本构造以及装配使用方式与现有技术中的轮毂电机相同，在此不再赘述。其中，定子2包括定子支架3及定子支架3外设置的定子铁芯4，还包括在定子铁芯4上缠绕的线圈绕组6，线圈绕组6的轴向两端由定子铁芯4中伸出而形成了线圈伸出端，在线圈伸出端上套装绝缘导热环7，绝缘导热环7为使用硅橡胶复合材料制成的密封式环体导热结构，具有良好的导热效果；绝缘导热环7一侧包覆在线圈伸出端上，另一侧与定子铁芯4互相接触紧贴，使绝缘导热环7能够吸收传递定子铁芯4和线圈绕组6中的热量。

在绝缘导热环7外部连接设置有多个热管5。热管5包括吸热端和散热端，在热管5散热端还设置有散热翅片（图中未画出）。热管5的吸热端与绝缘导热环7固连，具体采用导热胶将热管5吸热端固定粘接在绝缘导热环7上，热管5的散热端上的散热翅片与电机轴8相接触。通过热管5的设置与连接，使绝缘导热环7上的热量能够传导至电机轴8上。

多个热管5的固定工作由热管保持架13来完成，热管保持架13的结构如图2所示，热管保持架13为环形结构，热管保持架13穿套在电机轴8外部后与定子支架3固定连接，具体可采用焊接或胶粘的连接方式。热管保持架13的轴向端面上设有径向贯通槽14，径向贯通槽14沿周向间隔布置有多个，其中径向贯通槽14的槽宽与热管5相同，热管5卡装在径向贯通槽14中，完成热管5的安装与固定。热管5在热管保持架13上卡装固定后，沿电机轴8的径向延伸，从而能够一端接触电机轴8，另一端连接绝缘导热环7。

如图1所示，在电机轴8上沿轴向开设有螺旋槽，螺旋槽一端沿电机轴8端部开设旋入，到达电机轴8另一端端部后以相同的旋转方向穿出电机轴8，具体的开设方式与螺旋节能灯相似。通过在螺旋槽中嵌入水管，在水管中通入冷却水，实现冷却水在电机轴8上的循环流动；旋入电机轴8的螺旋槽内的水管构成了进水通道9，旋出电机轴8的水管构成了回水通道10，进水通道9、回水通道10均用于与散热水箱相连。电机轴8上的进水通道9、回水通道10共同构成了电机轴8的水冷系统。水冷系统用于将电机轴8上的热量及连接在电机轴8上的热管5传导出的热量进行冷却。

在本实施例中，在定子支架3水平方向的两端设置两个热管保持架13，在热管保持架13中均卡装有多个热管5，通过两端的多个热管5的设置，进一步提升了线圈绕组6中热量的导出效果。通过绝缘导热环7的设置、热管5的热量传导以及电机轴8上的水冷系统的设置，完成了线圈绕组6和定子铁芯4中热量的导出与冷却，结构装配简单，安装与拆卸都很方便。

其中，热管5构成了能够将线圈绕组6的热量传导至电机轴8上的导热件，热管5在周向上间隔排布有多个。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例2：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，绝缘导热环7为一侧与定子铁芯4紧密接触，另一侧包覆在定子2绕组端部的密封式环体结构，绝缘导热环7的内部导热结构由硅橡胶复合材料制成。在本实施例中，绝缘导热环的内部导热结构由石墨烯复合材料构成。在其他实施例中，绝缘导热环的内部导热结构还可以由其他导热性能较好的导热/散热膏构成。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例3：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，电机轴8的外周面上设有螺旋槽，所述螺旋槽内固定嵌装有水管而形成所述进水通道9和回水通道10。在本实施例中，在电机轴上开设轴向延伸的进水槽、回水槽，并在电机轴上开设连通进水槽、回水槽的弧形连通槽，在进水槽、回水槽、弧形连通槽内嵌入水管。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例4：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，导热件为热管5，热管5包括吸热端和散热端，热管5的散热端设置有散热翅片；热管5的吸热端与绝缘导热环7粘接，散热端的散热翅片与电机轴8接触。在本实施例中，热管散热端的散热翅片与电机轴固连，可采用胶粘或焊接的方式连接。其他实施例中，可以将散热翅片取消。其他实施例中，热管的吸热端可以仅与绝缘导热环接触而并不固定。其他实施例中，热管的吸热端可以与定子铁芯接触或者固连。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例5：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，热管保持架13为环形结构，热管保持架13固定在定子支架3上，热管保持架13套在电机轴8的外部；热管保持架13的轴向端面上设有径向贯通槽14，热管5卡装在径向贯通槽14中。在本实施例中，热管保持架为能将热管固定的支架或支腿。在其他实施例中，热管保持架为能满足将热管固定并保持稳固的任意固定装置。在其他实施例中，也可以不设置热管保持架，直接将热管固连在定子支架上。

本发明所提供的轮毂电机的具体实施例6：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，导热件为热管5，热管5沿电机轴8的径向延伸，热管5在周向上间隔排布有多个。在本实施例中，导热件为能进行热传导的均热板或多个金属棒。在其他实施例中，导热件为可进行热传导的其他热传导材质部件。

本发明所提供的轮毂电机散热系统的具体实施例：

如图3所示，轮毂电机散热系统由轮毂电机、散热水箱12及循环泵11构成，其中，轮毂电机的结构与上述各实施例的结构一致，在此不再赘述。其中，电机轴8上螺旋槽中嵌装的水管连接于循环泵11，循环泵11与散热水箱12相连，从而使循环泵11将散热水箱12中的水进行泵压供给，实现散热水箱12中冷却水在电机轴8上的循环，此时循环泵11作为水冷却系统的动力源。

其中，散热水箱12的外表面还设置有多个散热翅片。在其他实施例中，散热水箱外表面设置排气阀，进行空气的导通，实现热量散出。在其他实施例中为方便加工，散热水箱外表面不设置散热翅片。

在不同于本实施例的其他实施例中，散热水箱为与冰箱制冷系统相似的制冷装置，制冷装置通过冷气循环在电机轴中导通，实现对电机轴的热量冷却。在其他实施例中，散热水箱中的冷却水还可替换为其他冷却溶液。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮毂电机，包括：

电机轴（8）；

电机壳体（15），转动装配在所述电机轴（8）上；

定子（2），位于电机壳体（15）内，定子（2）固设在电机轴（8）上，定子（2）包括定子铁芯（4）以及缠绕在定子铁芯（4）上的线圈绕组（6），所述线圈绕组（6）的轴向两端由定子铁芯（4）中伸出而形成线圈伸出端；

转子（1），固设于电机壳体（15）上，转子（1）环绕定子（2）布置；

所述线圈伸出端的外部固定套装有绝缘导热环（7），绝缘导热环（7）与所述定子铁芯（4）接触；

其特征在于：所述电机轴（8）内设有进水通道（9）和回水通道（10），进水通道（9）和回水通道（10）相连，进水通道（9）、回水通道（10）均用于与散热水箱（12）相连，以实现冷却水的循环流动；

轮毂电机还包括导热件，所述导热件的一端与所述绝缘导热环（7）或定子铁芯（4）相接触或固连，另一端与电机轴（8）接触或固连，以将绝缘导热环（7）上的热量传导至电机轴（8）上。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于：所述导热件为热管（5），热管（5）沿电机轴（8）的径向延伸，所述热管（5）在周向上间隔排布有多个。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机，其特征在于：所述定子（2）包括定子支架（3），所述定子铁芯（4）设于定子支架（3）上；

轮毂电机还包括热管保持架（13），所述热管保持架（13）为环形结构，热管保持架（13）固定在所述定子支架（3）上，所述热管保持架（13）套在电机轴（8）的外部；所述热管保持架（13）的轴向端面上设有径向贯通槽（14），所述热管（5）卡装在径向贯通槽（14）中。

4.根据权利要求1或2或3所述的轮毂电机，其特征在于：所述导热件的一端通过导热胶固定粘接在绝缘导热环（7）上；

导热件的另一端设有散热翅片，散热翅片与电机轴（8）接触或固连。

5.根据权利要求1或2或3所述的轮毂电机，其特征在于：所述电机轴（8）的外周面上设有螺旋槽，所述螺旋槽内固定嵌装有水管而形成所述进水通道（9）和回水通道（10）。

6.一种轮毂电机散热系统，包括：

轮毂电机，包括：

电机轴（8）；

电机壳体（15），转动装配在所述电机轴（8）上；

定子（2），位于电机壳体（15）内，定子（2）固设在电机轴（8）上，定子（2）包括定子铁芯（4）以及缠绕在定子铁芯（4）上的线圈绕组（6），所述线圈绕组（6）的轴向两端由定子铁芯（4）中伸出而形成线圈伸出端；

转子（1），固设于电机壳体（15）上，转子（1）环绕定子（2）布置；

所述线圈伸出端的外部固定套装有绝缘导热环（7），绝缘导热环（7）与所述定子铁芯（4）接触；

散热水箱（12）；

循环泵（11）；

其特征在于：所述电机轴（8）内设有进水通道（9）和回水通道（10），进水通道（9）和回水通道（10）相连，进水通道（9）、回水通道（10）均与散热水箱（12）相连，以实现冷却水的循环流动；

轮毂电机还包括导热件，所述导热件的一端与所述绝缘导热环（7）或定子铁芯（4）相接触或固连，另一端与电机轴（8）接触或固连，以将绝缘导热环（7）上的热量传导至电机轴（8）上。

7.根据权利要求6所述的轮毂电机散热系统，其特征在于：所述导热件为热管（5），热管（5）沿电机轴（8）的径向延伸，所述热管（5）在周向上间隔排布有多个。

8.根据权利要求7所述的轮毂电机散热系统，其特征在于：所述定子（2）包括定子支架（3），所述定子铁芯（4）设于定子支架（3）上；

轮毂电机还包括热管保持架（13），所述热管保持架（13）为环形结构，热管保持架（13）固定在所述定子支架（3）上，所述热管保持架（13）套在电机轴（8）的外部；所述热管保持架（13）的轴向端面上设有径向贯通槽（14），所述热管（5）卡装在径向贯通槽（14）中。

9.根据权利要求6或7或8所述的轮毂电机散热系统，其特征在于：所述导热件的一端通过导热胶固定粘接在绝缘导热环（7）上；导热件的另一端设有散热翅片，散热翅片与电机轴（8）接触或固连。

10.根据权利要求6或7或8所述的轮毂电机散热系统，其特征在于：所述电机轴（8）的外周面上设有螺旋槽，所述螺旋槽内固定嵌装有水管而形成所述进水通道（9）和回水通道（10）。

Images