CN116566126A - 电机和飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机和飞行汽车，该电机包括电机本体、油冷结构、定子绕组以及第一热管，电机本体设有容纳腔；油冷结构设于容纳腔内；定子绕组设于容纳腔内；第一热管设于容纳腔内；定子绕组包覆于第一热管的蒸发段；第一热管的冷凝段从定子绕组的一端伸出，并对应油冷结构设置。本发明可提高电机的冷却性能。

Description

电机和飞行汽车

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机和飞行汽车。

背景技术

飞行汽车对高速电机功率密度要求较高，且目前将电机与电机控制器及减速器集成，结构非常紧凑，这对本来产热较高且散热困难的高速电机的热设计提出了更高的要求。新能源汽车与无人机领域对电机的冷却技术主要包括风冷、水冷及油冷等方式；

风冷技术一般是用于额定功率较小，能量密度较低的电机，该方式无法达到高速电机散热需求；而水冷技术一般为间接冷却，绕组的热量需要穿过层层热阻才能被水套内部的冷却液带走，且绕组端部等高温区域无法被冷却，故水冷技术散热功率有限。

相关技术中，电机油冷技术为直接冷却，能够有效降低电机温度，但目前单纯的油冷技术仍然存在冷却不均现象，即冷却油液无法直接接触的局部区域存在温度较高甚至出现超温现象，这将极大影响电机使用性能与寿命；除此之外要想达到较好的冷却效果，需要加大冷却油流量，这会增加电驱系统的整体重量与成本。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电机和飞行汽车，旨在提高电机的冷却性能。

为实现上述目的，本发明提出的所述电机包括：

电机本体，所述电机本体设有容纳腔；

油冷结构，所述油冷结构设于所述容纳腔内；

定子绕组，所述定子绕组设于所述容纳腔内；以及

第一热管，所述第一热管设于所述容纳腔内；所述定子绕组包覆于所述第一热管的蒸发段；所述第一热管的冷凝段从所述定子绕组的一端伸出，并对应所述油冷结构设置。

在本发明的一实施例中，所述油冷结构为喷淋装置，所述喷淋装置内设有储油道以及与所述储油道连通的喷油孔，所述储油道内的冷却液从所述喷油孔喷出至所述第一热管的冷凝段。

在本发明的一实施例中，所述喷淋装置呈环形，所述喷淋装置的外周沿朝向背离所述喷淋装置的轴线的方向延伸形成遮挡帘，所述遮挡帘位于所述喷油孔的上方。

在本发明的一实施例中，所述遮挡帘面向所述喷油孔的一侧朝下倾斜设置。

在本发明的一实施例中，所述喷油孔的数量为多个，多个所述喷油孔沿所述喷淋装置的外周壁呈均匀分布；所述遮挡帘沿所述喷淋装置的外周壁延伸呈环形。

在本发明的一实施例中，所述第一热管整体呈筒状，包括多个呈间隔设置的蒸发段，所述蒸发段呈长条状，多个所述蒸发段依次通过连接件首尾连接；其中，靠近所述喷淋装置的连接件为所述冷凝段，所述冷凝段与所述蒸发段之间设有绝热段。

在本发明的一实施例中，所述第一热管为脉动热管。

在本发明的一实施例中，所述电机本体包括：

壳体，所述壳体设有所述容纳腔；

转子组件，所述转子组件转动设于所述容纳腔内；

定子铁芯，所述定子铁芯设于所述容纳腔内，所述定子铁芯环绕所述转子组件并呈间隔设置，所述定子绕组与所述定子铁芯连接。

在本发明的一实施例中，所述壳体包括上盖和下壳，所述上盖与所述下壳可拆卸连接，并围合形成所述容纳腔；所述转子组件的转轴的两端分别转动穿设于所述上盖和所述下壳；所述上盖设有进油孔，以通过所述进油孔向所述储油道注入冷却液。

在本发明的一实施例中，还包括第二热管，所述定子铁芯包覆于所述第二热管的蒸发段；所述第二热管的冷凝段从所述定子铁芯靠近所述上盖的一端伸出。

在本发明的一实施例中，所述转子组件设有第一导油道，所述转子组件与所述定子绕组间隔设置形成第二导油道，所述定子铁芯与所述壳体间隔设置形成第三导油道。

本发明还提出一种飞行汽车，所述飞行汽车包括：

飞行汽车本体，和

如上所述的电机，所述电机设于所述飞行汽车本体。

本发明技术方案中第一热管是一种高效的热导体，定子绕组包覆于第一热管的蒸发段，在定子绕组温度较高或者局部区域温度较高时，通过第一热管可以迅速的将定子绕组的热量带走，油冷结构提供冷却液可喷出至第一热管的冷凝段，及时带走第一热管的热量，同时流动的冷却液还可以对容纳腔内的部件进行冷却散热。本发明通过油冷结构和第一热管相结合，提高电机的冷却性能，可延长电机的使用寿命，同时降低了电机局部过热而无法正常运行的风险。此外，当油冷结构提供的冷却液较少时，通过第一热管可以起到降低定子绕组温升的问题，依然可以达到较好的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电机一实施例的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1的分解结构示意图；

图4为图3中喷淋装置、定子绕组、第一热管的配合示意图；

图5为图4的剖视图；

图6为图3中喷淋装置的放大示意图；

图7为图3中第一热管的放大示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	电机	1	电机本体
1a	容纳腔	11	壳体
				111	上盖	111a	进油孔
112	下壳	12	转子组件
				121	转轴	122	转子本体
122a	第一导油道	123	动平衡板
				124	轴承	13	定子铁芯
13a	第二导油道	13b	第三导油道
				14	浸漆	2	油冷结构
21	喷淋装置	21a	储油道
				21b	喷油孔	22	遮挡帘
23	注油管	3	定子绕组
				4	第一热管	41	蒸发段
42	冷凝段	43	绝热段
				44	连接件

本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电机，可应用于飞行汽车，也可应用于大功率陆行电驱，及无人机高速电机。

在本发明实施例中，如图1至图5所示所示，所述电机100包括电机本体1、油冷结构2、定子绕组3以及第一热管4，所述电机本体1设有容纳腔1a；所述油冷结构2设于所述容纳腔1a内；所述定子绕组3设于所述容纳腔1a内；所述第一热管4设于所述容纳腔1a内；所述定子绕组3包覆于所述第一热管4的蒸发段41；所述第一热管4的冷凝段42从所述定子绕组3的一端伸出，并对应所述油冷结构2设置。

由于电机中定子绕组3的温度上升较快，且有发生局部区域温度不均的问题，故本实施例中，将第一热管4设置于定子绕组3中。

本实施例中第一热管4是一种高效的热导体，定子绕组3包覆于第一热管4的蒸发段41，在定子绕组3温度较高或者局部区域温度较高时，通过第一热管4可以迅速的将定子绕组3的热量带走，油冷结构2提供冷却液(例如冷却油)可喷出至第一热管4的冷凝段42，及时带走第一热管4的热量，同时流动的冷却液还可以对容纳腔1a内的部件进行冷却散热。本发明通过油冷结构2和第一热管4相结合，提高电机的冷却性能，可延长电机的使用寿命，同时降低了电机局部过热而无法正常运行的风险。此外，当油冷结构2提供的冷却液较少时，通过第一热管4可以起到降低定子绕组3温升的问题，依然可以达到较好的冷却效果。

本实施例中，热管设置于定子绕组3的中部，可获得更好的冷却效果。

在另一些实施例中，电机还包括第二热管，所述定子铁芯13包覆于所述第二热管的蒸发段41；所述第二热管的冷凝段42从所述定子铁芯13靠近所述上盖111的一端伸出。该实施例中，定子绕组3中设有第一热管4，定子铁芯13中设有第二热管，第一热管4对定子绕组3进行快速降温，第二热管对定子铁芯13进行快速降温。可以进一步提高电机的冷却降温性能。

本实施例中，所述第一热管4为脉动热管。脉动热管将管内抽成真空后充注部分工作介质，由于管径足够小，管内将形成气泡柱和液体柱间隔布置并呈随机分布的状态。在蒸发段41，工质吸热产生气泡，迅速膨胀和升压，推动工质流向低温冷凝端。那里，气泡冷却收缩并破裂，压力下降，由于两端间存在压差以及相邻管子之间存在的压力不平衡，使得工质在蒸发段41和冷凝段42之间振荡流动，从而实现热量的传递。在整个过程中，无需消耗外部机械功和电功，完全是在热驱动下的自我震荡。本实施例中，第二热管也为脉动热管。

另一些实施例中，第一热管4也可以采用传统热管，相比于脉动热管，传统热管的冷却效果会有所降低，且占用空间也有更大

在本发明的一实施例中，如图2、3、4、5、6所示，所述油冷结构2为喷淋装置21，所述喷淋装置21内设有储油道21a以及与所述储油道21a连通的喷油孔21b，所述储油道21a内的冷却液从所述喷油孔21b喷出至所述第一热管4的冷凝段42。

参考图4，喷淋装置21还设有注油管23，注油管23设有注油道，注油道与储油道21a连通，电机外部的冷却液通过注油道注入储油道21a，储油道21a内的冷却液从喷油孔21b喷出至第一热管4的冷凝段42带走热管的热量，冷却液自然下落并沿第二导油道13a(下文中会具体描述)流动带走定子绕组3和定子铁芯13的热量。

在另一些实施例中，油冷结构2也可以是浸没油冷结构2。

在本发明的一实施例中，如图2、3、4、5、6所示，所述喷淋装置21呈环形，所述喷淋装置21的外周沿朝向背离所述喷淋装置21的轴线的方向延伸形成遮挡帘22，所述遮挡帘22位于所述喷油孔21b的上方。

可以理解的是，遮挡帘22和第一热管4分别位于喷油孔21b的两侧，通过遮挡帘22可以将从喷油孔21b喷出的冷却液挡住，使其掉落于定子绕组3的端部以及第一热管4的冷凝段42。

在本发明的一实施例中，如图2和图5所示，所述遮挡帘22面向所述喷油孔21b的一侧朝下倾斜设置。

定义遮挡帘22面向喷油孔21b的一侧为遮挡面，遮挡面上沿远离喷淋装置21的方向朝向第一热管4倾斜。通过设置倾斜的遮挡面可以更顺利的将冷却液引导至第一热管4的冷凝段42和定子绕组3的端部。

在本发明的一实施例中，如图3、4、6所示，所述喷油孔21b的数量为多个，多个所述喷油孔21b沿所述喷淋装置21的外周壁呈均匀分布；所述遮挡帘22沿所述喷淋装置21的外周壁延伸呈环形。

可以理解的是，多个喷油孔21b均匀分布可实现冷却液均匀喷出的效果，提高冷却性能。

在本发明的一实施例中，如图3和图7所示，所述第一热管4整体呈筒状，包括多个呈间隔设置的蒸发段41，所述蒸发段41呈长条状，多个所述蒸发段41依次通过连接件44首尾连接；其中，靠近所述喷淋装置21的连接件44为所述冷凝段42，所述冷凝段42与所述蒸发段41之间设有绝热段43。可以理解的是，通过上述设计在呈筒状的定子绕组3内均布有蒸发段41，可使得定子绕组3的冷却效果更好。

在本发明的一实施例中，如图1、图2、图3所示，所述电机本体1包括壳体11、转子组件12以及定子铁芯13，所述壳体11设有所述容纳腔1a；所述转子组件12转动设于所述容纳腔1a内；所述定子铁芯13设于所述容纳腔1a内，所述定子铁芯13环绕所述转子组件12并呈间隔设置，所述定子绕组3与所述定子铁芯13连接。

可以理解的是，定子铁芯13装设定子绕组3,通电后产生感应电动势,充当旋转磁场.后产生电磁转矩进行能量转换。

本实施例中，电机还包括浸漆14，定子绕组3穿设于浸漆14，通过浸漆14的设计可提高电机绕组的防潮功能、电气绝缘强度以及增强导热性以改善散热条件。

在本发明的一实施例中，如图1和图2所示，所述壳体11包括上盖111和下壳112，所述上盖111与所述下壳112可拆卸连接，并围合形成所述容纳腔1a；所述转子组件12的转轴121的两端分别转动穿设于所述上盖111和所述下壳112；所述上盖111设有进油孔111a，以通过所述进油孔111a向所述储油道21a注入冷却液。

可以理解的是，上壳和下壳112可拆卸连接，便于容纳腔1a内部件的安装和拆卸。本实施例中，注油管23穿设于进油孔111a。

在本发明的一实施例中，如图2和图5所示，所述转子组件12设有第一导油道122a，所述转子组件12与所述定子绕组3间隔设置形成第二导油道13a，所述定子铁芯13与所述壳体11间隔设置形成第三导油道13b。

本实施例中，参考图3，转子组件12包括转子本体122和转轴121，转子本体122与转轴121之间设有轴承124，转轴121本体设有所述第一导油道122a，在冷却液经过第一导油道122a时，可以对转子进行冷却。第二导油道13a和第三导油道13b分别位于定子铁芯13和定子绕组3构成的定子的内外侧，在冷却液经过第二导油道13a和第三导油道13b时，可进行冷却降温。

本实施例中，参考图3，转子本体122的两端分别设有动平衡板123，动平衡板123套设于转轴121。

本发明该喷淋这种在油量较小、喷油速率较低时能够将冷却液喷淋到第一热管4的冷凝段42、第二导油道13a以及电机的气隙中，及时带走第一热管4与定子铁芯13产生的热量，此时即使背离绕组背离第二导油道13a的一侧没有(或少量)冷却液，定子绕组3也能得到冷却；当油量较大、喷油速率较大时，具有倾斜的遮挡面的遮挡帘22能够将高速喷出的冷却液挡住，使其掉落以冷却定子绕组3端部与第一热管4的冷凝段42，及时带走定子绕组3端部与第一热管4热量；在该过程中由于第二导油道13a和第三导油道13b内均有冷却液，定子冷却效果较好，而定子绕组3因为第一热管4的存在也能得到较好冷却，使电机均温性更好。

本发明将电机油冷技术与脉动热管相结合，在提高电机输出功率的同时降低了电机温升，提高了电机均温性，延长了电机使用寿命，同时降低了电机局部过热而无法正常运行的风险；除此之外该冷却方案在相对较少的冷却液的情况下就能达到较好的冷却效果，在一定程度降低了高速电机重量与成本。

本发明还提出一种飞行汽车，该飞行汽车包括飞行汽车本体和如上所述的电机，所述电机设于所述飞行汽车本体。该电机的具体结构参照上述实施例，由于本飞行汽车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的创造构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电机，其特征在于，所述电机包括：

电机本体，所述电机本体设有容纳腔；

油冷结构，所述油冷结构设于所述容纳腔内；

定子绕组，所述定子绕组设于所述容纳腔内；以及

第一热管，所述第一热管设于所述容纳腔内；所述定子绕组包覆于所述第一热管的蒸发段；所述第一热管的冷凝段从所述定子绕组的一端伸出，并对应所述油冷结构设置。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述油冷结构为喷淋装置，所述喷淋装置内设有储油道以及与所述储油道连通的喷油孔，所述储油道内的冷却液从所述喷油孔喷出至所述第一热管的冷凝段。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述喷淋装置呈环形，所述喷淋装置的外周沿朝向背离所述喷淋装置的轴线的方向延伸形成遮挡帘，所述遮挡帘位于所述喷油孔的上方。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述遮挡帘面向所述喷油孔的一侧朝下倾斜设置。

5.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述喷油孔的数量为多个，多个所述喷油孔沿所述喷淋装置的外周壁呈均匀分布；所述遮挡帘沿所述喷淋装置的外周壁延伸呈环形。

6.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一热管整体呈筒状，包括多个呈间隔设置的蒸发段，所述蒸发段呈长条状，多个所述蒸发段依次通过连接件首尾连接；其中，靠近所述喷淋装置的连接件为所述冷凝段，所述冷凝段与所述蒸发段之间设有绝热段。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一热管为脉动热管。

8.如权利要求1至7中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机本体包括：

壳体，所述壳体设有所述容纳腔；

转子组件，所述转子组件转动设于所述容纳腔内；

定子铁芯，所述定子铁芯设于所述容纳腔内，所述定子铁芯环绕所述转子组件并呈间隔设置，所述定子绕组与所述定子铁芯连接。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述壳体包括上盖和下壳，所述上盖与所述下壳可拆卸连接，并围合形成所述容纳腔；所述转子组件的转轴的两端分别转动穿设于所述上盖和所述下壳；所述上盖设有进油孔，以通过所述进油孔向所述储油道注入冷却液。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，还包括第二热管，所述定子铁芯包覆于所述第二热管的蒸发段；所述第二热管的冷凝段从所述定子铁芯靠近所述上盖的一端伸出。

11.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述转子组件设有第一导油道，所述转子组件与所述定子绕组间隔设置形成第二导油道，所述定子铁芯与所述壳体间隔设置形成第三导油道。

12.一种飞行汽车，其特征在于，所述飞行汽车包括：

飞行汽车本体，和

如权利要求1至11中任一项所述的电机，所述电机设于所述飞行汽车本体。