CN117578786B - 一种用于发电系统的热管理结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发电系统的热管理结构，包括第一构件、第二构件和第三构件，第一构件的上端形成有容置槽，第二构件的至少部分内置于容置槽，第二构件的外壁和容置槽的内壁之间形成第一散热流道，第二构件和第一构件之间形成第二散热流道，第一散热流道和第二散热流道连通；第三构件设置于第二构件的上方，第三构件内部形成有第三散热流道，第二构件和第三构件配合形成有连接流道，第二构件上还形成有与第三散热流道连通的第一导液口以及与第一散热流道连通的第二导液口。本申请采用三段散热流道的连通设计，实现了散热流道的集成，优化了散热结构设计，保障了动力输出。

Description

一种用于发电系统的热管理结构

技术领域

本发明涉及新能源汽车中的发电系统，具体涉及一种用于发电系统的热管理结构。

背景技术

作为新能源汽车中的发电系统，其发电机和控制器的集成方式尤为重要。

目前发电机和控制器的集成方式主要有两种，一种是如专利号CN105564220B的专利所公开的发电装置，其控制器布置在发电机的侧边，另一种是如专利号为 CN104167861B所公开的发电装置，其将控制器布置在发电机上方，两种布置形式结构均较为复杂，整体体积较大，占用整车空间大，为了改进上述问题，设计了一种将控制器布置在电机内部的发电装置布局方案，但是由于将控制器放置在电机内部，会导致电机散热能力下降，而对于电驱系统来说，高效的热管理系统是动力输出的保障，但电机长时间在高热环境下工作，对其发电效率和使用寿命均会产生不良影响。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种用于发电系统的热管理结构，以解决将控制器集成至电机内部时带来的电机散热能力下降的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于发电系统的热管理结构，其包括第一构件、第二构件和第三构件；

所述第一构件的上端形成有容置槽，所述第二构件的至少部分内置于所述容置槽，所述第二构件的外壁和所述容置槽的内壁之间形成第一散热流道，所述第二构件和所述第一构件之间形成第二散热流道，所述第一散热流道和所述第二散热流道连通；

所述第三构件设置于所述第二构件的上方，所述第三构件内部形成有第三散热流道，所述第二构件和第三构件配合形成有连接流道，所述连接流道用于连通所述第三散热流道和所述第二散热流道；所述第二构件上还形成有与所述第三散热流道连通的第一导液口以及与所述第一散热流道连通的第二导液口。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请提供的热管理结构，通过在第二构件的外壁和容置槽的内壁之间形成第一散热流道；通过在第一构件和第二构件之间形成第二散热流道，通过在位于第二构件上方的第三构件中形成第三散热流道，由于所述第一散热流道和所述第二散热流道连通以及第三散热流道和所述第二散热流道连通，实现了三段散热流道的连通设计，实现了散热流道的集成，优化了散热结构设计，保证了发电系统在良好的热环境条件下工作，保障了动力输出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述第三构件包括两个间隔设置的中空的板体，两个所述板体靠近端部的位置均通过中空的连接柱连接，所述板体的内部空间与所述连接柱的内部空间连通形成所述第三散热流道。

进一步的，所述第二构件对应所述第一导液口形成有第一导液流道，所述第三构件密封安装于所述第二构件的上端，所述第一导液流道远离所述第一导液口的一端与其中一个连接柱连通设置，另一个所述连接柱与所述连接流道连通设置；所述第二构件对应所述第二导液口形成有第二导液流道。

进一步的，所述连接流道沿所述第二散热流道和第三散热流道的直线距离最短路径设置。

进一步的，所述板体内部设置有波浪形结构的引流件。

进一步的，所述第二散热流道形成于所述第二构件的底面。

进一步的，所述第二构件的底面形成有环形挡圈，所述环形挡圈的周向上形成有两个连接环形内侧空间和外侧空间的缺口，所述第二散热流道位于所述环形挡圈内侧，所述第二散热流道的两端分别对应两个所述缺口设置。

进一步的，两个所述缺口分别对应设置于所述第二构件的相对两侧。

进一步的，所述第二构件的底面形成有多个突出其表面的凸起。

进一步的，所述第二散热流道的结构由形成于所述环形挡圈内侧的两个间隔设置的导向棱限定，所述凸起位于两个所述导向棱限定空间的内侧。

进一步的，所述第二散热流道为大体呈“S”型的通道结构。

进一步的，所述第一散热流道由所述第二构件的外壁和/或所述容置槽的内壁的预制槽限定形成。

进一步的，所述预制槽为环形槽、沿周向往返的弧形槽、螺旋形槽中的一种。

进一步的，所述第二散热流道不位于所述第一散热流道的轴向端部。

进一步的，所述第一散热流道用于对发电系统的定子散热，所述第一散热流道设置于所述定子内侧。

进一步的，第一构件的下端形成有与环形定子配合的定子安装槽，所述容置槽对应于所述定子安装槽的中部空间设置。

进一步的，所述第二构件的上端形成有安装槽，所述电容模块设置于所述安装槽内，所述第二散热流道用于对发电系统的电容模块散热。

进一步的，所述第三构件跨设于所述安装槽的上方，所述第三散热流道横向跨越所述安装槽。

进一步的，所述第三散热流道用于对发电系统的功率模块散热，所述功率模块设置于所述第三构件内。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于发电系统的热管理结构的立体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图2的A-A向截面示意图；

图4为本申请中散热流道的空间结构示意图；

图5为本申请中散热流道和发电系统中对应部件的相对位置关系示意图；

图6为本申请实施例中第二构件底面视角的立体结构示意图；

图7为本申请实施例中第二构件正面视角的立体结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90°或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

如图1所示，本申请提供了一种用于发电系统的热管理结构，其包括第一构件10、第二构件20和第三构件30。

该热管理结构主要用于对发电系统中的多个部件进行散热，在本实施例中，

其中，第一构件10在一些实施例中可以为发电机壳体的一部分，如盖体或者底壳，其与发电机壳体其他部分配合形成发电机的外壳结构，结合图7所示，第一构件10的上端形成有容置槽10a，优选的，容置槽10a为大体上呈圆柱形的空腔结构。

结合图2-4所示，第二构件20的至少部分内置于容置槽10a，第二构件20的外壁和容置槽10a的内壁之间形成第一散热流道1，第二构件20和第一构件10之间形成第二散热流道2，第一散热流道1和第二散热流道2连通。

在本申请优选的实施例中，第二构件20包括主体21和形成于主体21开口外侧的外缘22，其中，主体21靠近下端的部分设置在容置槽10a内部，主体21的外侧壁和容置槽10a的内壁之间构成特定形状的间隙即形成第一散热流道1。

第一散热流道1主要用于对发电系统的定子100进行散热，为加强散热效果，第一散热流道1靠近发电系统的定子100内侧壁设置，优选的，第一构件10的下端形成有与定子100配合的定子安装槽10b，容置槽10a对应于定子安装槽10b的中部空间设置，即第一散热流道1完全内置于环形定子100的内侧，冷却介质（如冷却液或水）既能直接冷却发热源（定子100）也能通过介质流动实现空气热传导带走热量。

在本申请中，第一散热流道1可以为任意形状的结构，优选为至少部分呈环形状，以增大与定子100的相对面积，在本申请的一些实施例中，第一散热流道1由第二构件20的外壁和容置槽10a的内壁的预制槽配合限定形成，可以理解的是，该预制槽也可以由第二构件20的外壁单独形成，或者由容置槽10a的内壁单独形成，只要能满足在第二构件20的外壁和容置槽10a的内壁之间形成一个可供冷却介质流通的通道即可。

在一些更优选的实施例中，预制槽为形成于第二构件20的外壁和容置槽10a的内壁的螺旋形槽，在其他优选的实施例中，预制槽还可以为环形槽或者沿周向往返的弧形槽。这种结构设计可以延长冷却介质在第一散热流道1中的流动时间，增大散热面积，保证优良的散热效果。

结合图6所示，第二散热流道2主要用于对发电系统的电容模块200进行散热，其中，所述第二构件20的上端形成有安装槽20a，使得第二构件20整体呈桶状，所述电容模块200设置于所述安装槽20a内；第二散热流道2形成于所述第二构件20的底面。

在本实施例中，所述第二构件20的底面形成有环形挡圈25，所述环形挡圈25的周向上形成有两个连接环形挡圈25内侧空间和外侧空间的缺口25a，所述第二散热流道2位于所述环形挡圈25内侧，所述第二散热流道2的两端分别对应两个所述缺口25a设置。

为了保证冷却介质从其中一个缺口25a进入并从另一个缺口25b流出时，带走更多热量，两个所述缺口25a分别对应设置于所述第二构件20的相对两侧。

优选的，第二构件20的底面形成有多个突出其表面的凸起24，这些凸起24的形状不定，可以为针翅状也可以为条状结构，本实施例采用两种结构组合使用的方式。

其中，为了减少冷却介质的无效流动区域，使冷却介质对安装槽20内部部件的散热效果更佳，本实施例中第二散热流道2优选采用如下结构：

所述第二散热流道2的结构由形成于所述环形挡圈25内侧的两个间隔设置的导向棱23限定，凸起24位于两个导向棱23限定空间的内侧，通过在环形挡圈25内侧设置导向棱23，使得第二散热流道2的面积大部分对应电容模块200所在位置。

在本申请中，第二散热流道2为大体呈“S”型的通道结构，即两个导向棱23的中部围成一个大致呈“S”型的结构，相比直线型流道，该结构有效延长第二散热流道2相对电容模块200的接触面积，延长冷却介质在第二散热流道2中的流动距离，增加散热效果，加上前述凸起24的设置，实现了S型Pin-fin散热效果，冷却介质沿“S”型通道流经凸起24时，向凸起24的两侧分流，使冷却介质充分流动到第二散热流道2的各个区域，增大有效散热面积。

优选的，所述第二散热流道2不位于所述第一散热流道1的轴向端部，可以有效减少散热结构的体积，缩小流道长度，且由于电容模块200安装在安装槽20a内部，第一散热流道1对应安装槽20a部分可以对安装槽20a内部的电容模块200也起到散热作用，进一步加强了电容模块200的散热效果。

第三构件30跨设于安装槽20a的上方，第三构件30内部形成有第三散热流道3，第三散热流道3主要用于对发电系统的功率模块300散热，优选的，第三构件30用于放置功率模块，并整体封装在一起，第三散热流道3还可以对位于发电系统内部的其他旋变结构散热。

第二构件20和第三构件30配合形成有用于连通第三散热流道3和第二散热流道2的连接流道4，第二构件20上还形成有与第三散热流道3连通的第一导液口201以及与第一散热流道1连通的第二导液口202。

在本申请优选的实施例中，冷却介质从第一导液口201进入，依次经过第三散热流道3、连接流道4、第二散热流道2和第一散热流道1后从第二导液口202流出，形成完整的散热流动路径，可以理解的是，冷却介质也可以从第二导液口202流入，依次经过第一散热流道1、第二散热流道2、连接流道4和第三散热流道3后从第一导液口201流出，在此不做限制，本实施例采用第一种流动方式。

在本实施例中，第三构件30包括两个间隔设置的中空的板体31，两个板体31靠近端部的位置均通过中空的连接柱32连接，板体的内部空间与连接柱的内部空间连通形成第三散热流道3，发电系统的功率模块300设置于第三构件30内。

即在两个板体31内部均具有冷却介质，形成双面散热效果，提升对功率模块300的散热效果。

其中，第二构件20对应第一导液口201形成有第一导液流道5，第三构件30密封安装于第二构件20的上端，优选的，采用螺栓固定且连接处安装有密封垫，第一导液流道5远离第一导液口201的一端与其中一个连接柱32连通设置；另一个连接柱32与连接流道4连通设置；第二构件20对应第二导液口202形成有第二导液流道6。

更优选的，为了缩短冷却介质在连接流道4中的流动路径，保证在各散热流道处的散热效果，连接流道4沿所述第二散热流道2和第三散热流道3的直线距离最短路径设置，可以理解的是，第二散热流道2和第三散热流道3的直线最短距离即为电容模块200的轴向距离加上2倍的第二构件20与第三构件30连接部分的距离，因此，在本实施例中连接流道4沿容置槽10a的轴线方向设置，且长度按照上述最短距离设计。

按照上面第一种流动方式即为：冷却介质从第一导液口201进入，经过第一导液流道5后进入第三散热流道3对功率模块300进行散热，然后继续流经连接流道4后进入第二散热流道2和第一散热流道1，最后经过第二导液流道6后从第二导液口202流出。

可以理解的是，为了便于冷却介质的输入，在第一导液口201处安装有进水接头210，在第二导液口202处安装有出水接头220。

优选的，板体31内部形成有成波浪形结构的引流件33，引流件33可将为了板体31内部的冷却介质按照波浪形方向引流，增加冷却介质在板体31内的运动距离，提升流动接触时间，增强散热效果。

可以理解的是，本申请实施例不限于对上述发电系统的定子、电容模块和功率模块进行散热，根据本申请公开的信息，只要是采用类似线性排列集成在一起的多个部件的散热，均可以采用如本申请所公开的散热结构。

本申请提供的实施例在使用时，以冷却液为例，首先在进水接头210连接冷却液进液管道，在出水接头220连接出液管道，然后导入冷却液，冷却液从第一导液口201进入，流经第一导液流道5后进入第三散热流道3对功率模块300进行散热，然后继续流经连接流道4后进入第二散热流道2和第一散热流道1，最后经过第二导液流道6后从第二导液口202流出。

本申请采用散热路径的集成设计，采用最短有效散热路径对功率模块、电容和定子进行散热，对于节省发电系统的空间布局，保证发电系统的散热效率，提升发电机的使用寿命均有较好的有益效果。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (15)

1.一种用于发电系统的热管理结构，其特征在于，包括第一构件、第二构件和第三构件；

所述第一构件的上端形成有容置槽，所述第二构件的至少部分内置于所述容置槽，所述第二构件的外壁和所述容置槽的内壁之间形成第一散热流道，所述第二构件和所述第一构件之间形成第二散热流道，所述第一散热流道和所述第二散热流道连通，所述第一散热流道由所述第二构件的外壁的预制槽和/或所述容置槽的内壁的预制槽限定形成，所述第二散热流道形成于所述第二构件的底面；所述第一散热流道用于对发电系统的定子散热，所述第一散热流道设置于所述定子内侧；第一构件的下端形成有与环形定子配合的定子安装槽，所述容置槽对应于所述定子安装槽的中部空间设置；

所述第三构件设置于所述第二构件的上方，所述第三构件内部形成有第三散热流道，所述第二构件和第三构件配合形成有连接流道，所述连接流道用于连通所述第三散热流道和所述第二散热流道；所述第二构件上还形成有与所述第三散热流道连通的第一导液口以及与所述第一散热流道连通的第二导液口。

2.根据权利要求1所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第三构件包括两个间隔设置的中空的板体，两个所述板体靠近端部的位置均通过中空的连接柱连接，所述板体的内部空间与所述连接柱的内部空间连通形成所述第三散热流道。

3.根据权利要求2所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二构件对应所述第一导液口形成有第一导液流道，所述第三构件密封安装于所述第二构件的上端，所述第一导液流道远离所述第一导液口的一端与其中一个连接柱连通设置，另一个所述连接柱与所述连接流道连通设置；所述第二构件对应所述第二导液口形成有第二导液流道。

4.根据权利要求3所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述连接流道沿所述第二散热流道和第三散热流道的直线距离最短路径设置。

5.根据权利要求2所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述板体内部设置有波浪形结构的引流件。

6.根据权利要求5所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二构件的底面形成有环形挡圈，所述环形挡圈的周向上形成有两个连接环形内侧空间和外侧空间的缺口，所述第二散热流道位于所述环形挡圈内侧，所述第二散热流道的两端分别对应两个所述缺口设置。

7.根据权利要求6所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，两个所述缺口分别对应设置于所述第二构件的相对两侧。

8.根据权利要求6所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二构件的底面形成有多个突出其表面的凸起。

9.根据权利要求8所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二散热流道的结构由形成于所述环形挡圈内侧的两个间隔设置的导向棱限定，所述凸起位于两个所述导向棱限定空间的内侧。

10.根据权利要求9所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二散热流道为大体呈“S”型的通道结构。

11.根据权利要求1所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述预制槽为环形槽、沿周向往返的弧形槽、螺旋形槽中的一种。

12.根据权利要求11所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二散热流道不位于所述第一散热流道的轴向端部。

13.根据权利要求1所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第二构件的上端形成有安装槽，电容模块设置于所述安装槽内，所述第二散热流道用于对发电系统的电容模块散热。

14.根据权利要求13所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第三构件跨设于所述安装槽的上方，所述第三散热流道横向跨越所述安装槽。

15.根据权利要求1所述的用于发电系统的热管理结构，其特征在于，所述第三散热流道用于对发电系统的功率模块散热，所述功率模块设置于所述第三构件内。