CN117578808A - 一种电机散热结构及轴向磁通电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机散热结构及轴向磁通电机，涉及轴向磁通电机技术领域，包括：导热件和冷却系统；导热件用于设置于电机的发热元件所在电机壳体的腔体内，且与电机的发热元件贴合，以传递发热元件的热量；冷却系统用于设置于发热元件所在电机壳体的腔体外侧，导热件与冷却系统连通，以排出导热件传递的热量。本发明提供的电机散热结构，通过将冷却系统设置于电机壳体的腔体外侧，同时通过导热件与电机的发热元件贴合，以将发热元件产生的热量传递至腔体外侧的冷却系统，在减小散热结构所占电机轴向空间的同时，提高了电机的散热效率。此外，与传统的设置于电机壳体内的复杂水道相比，不仅结构简单，且制备成本较低。

Description

一种电机散热结构及轴向磁通电机

技术领域

本发明涉及轴向磁通电机技术领域，更具体地说，涉及一种电机散热结构及轴向磁通电机。

背景技术

电机一般由铁芯和绕组组成，如图3和图4所示，在电机运行过程中，内部会产生许多的热量，其中大部分热量由绕组产生，导致绕组温度升高。如果绕组温度过高，会破坏绕组表面的绝缘层，使得铜线之间发生短路，造成电机被烧毁的严重后果，同时转子上的永磁体也会产生一部分热量，而永磁体温度过高会发生退磁，降低电机性能。

现有技术中，电机的冷却水道一般设置于电机壳体内部，主要发热元件绕组上的热量需要通过铁芯传递至电机壳水道进行散热，但是轴向磁通电机的突出的特点为沿轴向尺寸较小，当电机壳体内部设置水道时，将占用电机的轴向空间，使得轴向尺寸变大，削弱轴向磁通电机的优势，并且由于水道形式较为复杂，导致流阻增加，水泵耗能增加，降低了散热系统的效率。

此外，复杂的水道也增加了电机壳体的制造难度，增加了电机的成本。

因此，如何提高电机的散热效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机散热结构，以提高电机的散热效率。

本发明的另一目的在于提供一种具有上述电机散热结构的轴向磁通电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机散热结构，包括：

导热件，用于设置于电机的发热元件所在电机壳体的腔体内，且所述导热件与电机的发热元件贴合，以传递所述发热元件的热量；

冷却系统，用于设置于所述发热元件所在电机壳体的腔体外侧，所述导热件与所述冷却系统连通，以排出所述导热件传递的热量。

可选地，在上述电机散热结构中，所述导热件为多个，且每个所述导热件呈环形分布于所述电机壳体内，各个所述导热件之间等间距布置。

可选地，在上述电机散热结构中，所述导热件为分体结构，且所述导热件包括对称设置的第一分体件和第二分体件，所述第一分体件和所述第二分体件围绕所述电机壳体的转轴设置，以形成环形分布的所述导热件。

可选地，在上述电机散热结构中，所述冷却系统包括第一散热翅和用于盛装冷却液的储液室，所述第一散热翅设置于所述储液室内，所述导热件与所述第一散热翅连接，以使所述第一散热翅将所述发热元件的热量排出。

可选地，在上述电机散热结构中，所述储液室上设置有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别用于与供液设备连通，以使所述供液设备与所述储液室形成冷却循环系统。

可选地，在上述电机散热结构中，所述储液室与所述电机壳体为一体式结构，且所述储液室与所述电机壳体内部之间设置有密封隔板，所述密封隔板上设置有用于所述导热件穿过的安装孔，所述导热件与所述安装孔密封连接。

可选地，在上述电机散热结构中，所述冷却系统包括设置于所述电机壳体的腔体外侧的第二散热翅，所述导热件与所述第二散热翅连接。

可选地，在上述电机散热结构中，所述电机壳体的腔体外侧设置有用于为所述第二散热翅冷却的散热风扇。

可选地，在上述电机散热结构中，所述发热元件包括铁芯和绕组，所述导热件与所述铁芯贴合。

一种轴向磁通电机，包括散热结构，所述散热结构为如上任一项所述的电机散热结构。

本发明提供的电机散热结构，通过将导热件设置于电机壳体的腔体内，且与腔体内的发热元件贴合，从而将发热元件产生的热量传递至设置于电机壳体的腔体外侧的冷却系统，以排出导热件传递的热量。通过将冷却系统设置于电机壳体的腔体外侧，避免占用电机的轴向空间，保证了电机的优势特点，且结构简单，同时导热件直接与发热元件贴合，散热路径明确。

与现有技术相比，本发明提供的电机散热结构，通过将冷却系统设置于电机壳体的腔体外侧，同时通过导热件与电机的发热元件贴合，以将发热元件产生的热量传递至腔体外侧的冷却系统，在减小散热结构所占电机轴向空间的同时，提高了电机的散热效率。此外，与传统的设置于电机壳体内的复杂水道相比，不仅结构简单，且制备成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的电机散热结构的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的导热件的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的铁芯的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的绕组的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的发热元件和导热件的装配示意图；

图6为本发明实施例一提供的冷却系统的结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的电机的结构示意图；

图8为本发明实施例一提供的导热件与电机壳体的装配示意图；

图9为本发明实施例二提供的电机散热结构的结构示意图；

图10为本发明实施例三提供的电机散热结构的结构示意图。

其中，100为电机，101为电机壳体，102为铁芯，103为绕组；

200为导热件，201为第一分体件，202为第二分体件；

300为冷却系统，301为第一散热翅，302为储液室，3021为进液口，3022为出液口，303为第二散热翅，304为散热风扇。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种电机散热结构，以提高电机的散热效率。

本发明的另一核心在于提供一种具有上述电机散热结构的轴向磁通电机。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种电机散热结构，包括导热件200和冷却系统300。需要说明的是，在现有技术中，电机100的冷却水道一般设置于电机壳体101内部，主要发热元件绕组103上的热量需要通过铁芯102传递至电机壳水道进行散热，如图3和图4所示。但是轴向磁通电机的突出的特点为沿轴向尺寸较小，当电机壳体101内部设置水道时，将占用电机100的轴向空间，使得轴向尺寸变大，削弱轴向磁通电机的优势，并且由于水道形式较为复杂，导致流阻增加，水泵耗能增加，降低了散热系统的效率。此外，复杂的水道也增加了电机壳体101的制造难度，增加了电机100的成本。本发明实施例公开的电机散热结构，通过将冷却系统300设置于电机壳体101的腔体外侧，同时通过导热件200与电机100的发热元件贴合，以将发热元件产生的热量传递至腔体外侧的冷却系统300，在减小散热结构所占电机100轴向空间的同时，提高了电机100的散热效率。此外，与传统的设置于电机壳体101内的复杂水道相比，不仅结构简单，且制备成本较低。

其中，如图1、图2和图8所示，导热件200设置于电机壳体101的腔体内，且导热件200与位于腔体内的电机100的发热元件贴合，以传递发热元件的热量。具体地，如图3和图4所示，发热元件包括铁芯102和绕组103，且绕组103缠绕至铁芯102上，使得绕组103产生的热量传递至铁芯102上，同时导热件200与铁芯102贴合，如图5所示，从而可将铁芯102的热量由导热件200传递至冷却系统300，以排出导热件200传递的热量。

如图1和图6所示，冷却系统300设置于电机壳体101的腔体外侧，且导热件200与冷却系统300连通，以排出导热件200传递的热量。通过将冷却系统300设置于电机壳体101的腔体外侧，避免占用电机100的轴向空间，保证了电机100的优势特点，且结构简单，同时导热件200直接与发热元件贴合，散热路径明确，在减小散热结构所占电机100轴向空间的同时，提高了电机100的散热效率。

进一步地，如图2和图8所示，在一具体实施例中，导热件200为多个，且每个导热件200呈环形分布于电机壳体101的腔体内，可减小导热件200占用的空间，各个导热件200之间等间距布置，可根据实际需求，减小各个导热件200之间的距离，增加导热件200的数量，以增加导热件200与铁芯102的导热面积，提高电机100的散热效率，也可增大各个导热件200之间的距离，减少导热件200的数量，从而增加电机壳体101的腔体的内部空间。具体地，导热件200可采用铜材质制成，当然也可采用其它具有导热性能的材料。导热件200为分体结构，以便于导热件200的制备，其中，导热件200包括对称设置的第一分体件201和第二分体件202，第一分体件201和第二分体件202分别为半圆形导热件，以使第一分体件201和第二分体件202围绕电机壳体101的转轴设置形成环形分布的导热件200，从而可避免与电机100的转动相互干扰。同时，在第一分体件201和第二分体件202之间预留有防止导热件200发生热膨胀的间隙，从而避免第一分体件201和第二分体件202之间产生膨胀挤压力，造成导热件200损坏，影响电机100的散热效率。

进一步地，如图6和图7所示，在一具体实施例中，冷却系统300包括第一散热翅301和储液室302，第一散热翅301设置于储液室302内，导热件200与第一散热翅301连接，以使第一散热翅301将发热元件的热量排出，且在储液室302内盛装有冷却液，可加快第一散热翅301的冷却，提高电机100的散热效率。具体地，储液室302上设置有进液口3021和出液口3022，进液口3021和出液口3022分别用于与供液设备连通，以使供液设备与储液室302形成冷却循环系统。并且，储液室302与电机壳体101采用一体式结构，且储液室302与电机壳体101内部之间设置有密封隔板，密封隔板上设置有供导热件200穿过的安装孔，导热件200与安装孔密封连接，以防止冷却液流入电机壳体101内，损坏电机壳体101内的电机元件。其中，供液设备包括位于车辆上的水箱和与水箱连通的水泵，进液口3021与水泵连通，出液口3022与水箱连通，冷却液可以采用冷却水，当然也可以采用其它的冷却液，通过水泵驱动冷却水在储液室302内循环流动，从而形成冷却循环系统，提高导热件200传递至第一散热翅301热量的散热效率。需要说明的是，当电机100为双定子单转子电机时，每个定子均可设置有本申请中的散热结构，且只需将每个定子所在位置上的进液口3021和出液口3022，依次首尾连通，形成一个进液口3021和一个出液口3022，以保证双定子单转子电机的储液室302与供液设备形成冷却循环系统，如图7所示。

当然，导热件200也可以为一体式结构，且导热件200为呈环形围绕电机壳体101的转轴设置的导热管，导热管具有供冷却液流通的腔体。其中，导热管的进液端和出液端分别与第一散热翅301连接，且与储液室302连通，以使储液室302内的冷却液能够流经导热管，从而进一步提高电机100的散热效率。需要说明的是，当导热件200采用导热管时，相比于分体式的导热件200而言，占用的电机壳体101的轴向空间较大，但是散热效率得到进一步地提高。导热件200的具体结构形式，可根据电机100的实际需求而定，比如对于具有轴向空间小优势特点的轴向磁通电机，则可采用分体式的导热件200，以减少导热件200对于轴向空间的占用，从而发挥轴向磁通电机的优势。

如图9所示，在另一具体实施例中，冷却系统300包括设置于电机壳体101的腔体外侧的第二散热翅303，导热件200与第二散热翅303连接。通过将冷却系统300的第二散热翅303外露于外界环境中，相比于传统的自然冷却电机，第二散热翅303增加了电机100的换热面积，提高了电机100的散热效率。

如图10所示，进一步地，为了提高第二散热翅303的冷却效率，在另一具体实施例中，在电机壳体101的腔体外侧设置有散热风扇304。通过将冷却系统300的第二散热翅303外露于外界环境中，同时在电机壳体101的外侧设置散热风扇304，以提高第二散热翅303的冷却效果，相比于将第二散热翅303外露于外界环境中通过自然冷却实现电机100散热的方式而言，可进一步提高第二散热翅303的冷却效率，从而提高电机100的散热效率。

需要说明的是，电机100的散热结构不仅局限于上述实施例的方式，也可将上述实施例中的散热方式进行组合，比如对于双定子单转子电机，可使其中一个定子的散热翅置于外界环境中，另一个定子的散热翅置于储液室302内。当然，也可以增加散热风扇304的数量或者改变散热风扇304的风向角度，从而增加散热翅的受风面积，提高散热翅的冷却效率。

本发明实施例公开的电机散热结构，通过将导热件200设置于电机壳体101的腔体内，且导热件200与位于腔体内的电机100的发热元件贴合，从而将发热元件产生的热量传递至设置于电机壳体101外侧的冷却系统300，以排出导热件200传递的热量。通过将冷却系统300设置于电机壳体101的腔体外侧，避免占用电机100的轴向空间，保证了电机100的优势特点，且结构简单，同时导热件200直接与发热元件贴合，散热路径明确。

与现有技术相比，本发明实施例公开的电机散热结构，通过将冷却系统300设置于电机壳体101的腔体外侧，同时通过导热件200与腔体内的发热元件贴合，以将发热元件产生的热量传递至腔体外侧的冷却系统300，在减小散热结构所占电机100轴向空间的同时，提高了电机100的散热效率。此外，与传统的设置于电机壳体101内的复杂水道相比，不仅结构简单，且制备成本较低。

本发明实施例还公开了一种轴向磁通电机，包括散热结构，该散热结构为如上实施例公开的电机散热结构，因此兼具上述电机散热结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电机散热结构，其特征在于，包括：

导热件(200)，用于设置于电机(100)的发热元件所在电机壳体(101)的腔体内，且所述导热件(200)与所述发热元件贴合，以传递所述发热元件的热量；

冷却系统(300)，用于设置于所述发热元件所在电机壳体(101)的腔体外侧，所述导热件(200)与所述冷却系统(300)连通，以排出所述导热件(200)传递的热量。

2.根据权利要求1所述的电机散热结构，其特征在于，所述导热件(200)为多个，且每个所述导热件(200)呈环形分布于所述电机壳体(101)内，各个所述导热件(200)之间等间距布置。

3.根据权利要求2所述的电机散热结构，其特征在于，所述导热件(200)为分体结构，且所述导热件(200)包括对称设置的第一分体件(201)和第二分体件(202)，所述第一分体件(201)和所述第二分体件(202)围绕所述电机壳体(101)的转轴设置，以形成环形分布的所述导热件(200)。

4.根据权利要求1所述的电机散热结构，其特征在于，所述冷却系统(300)包括第一散热翅(301)和用于盛装冷却液的储液室(302)，所述第一散热翅(301)设置于所述储液室(302)内，所述导热件(200)与所述第一散热翅(301)连接，以使所述第一散热翅(301)将所述发热元件的热量排出。

5.根据权利要求4所述的电机散热结构，其特征在于，所述储液室(302)上设置有进液口(3021)和出液口(3022)，所述进液口(3021)和所述出液口(3022)分别用于与供液设备连通，以使所述供液设备与所述储液室(302)形成冷却循环系统。

6.根据权利要求4所述的电机散热结构，其特征在于，所述储液室(302)与所述电机壳体(101)为一体式结构，且所述储液室(302)与所述电机壳体(101)内部之间设置有密封隔板，所述密封隔板上设置有用于所述导热件(200)穿过的安装孔，所述导热件(200)与所述安装孔密封连接。

7.根据权利要求1所述的电机散热结构，其特征在于，所述冷却系统(300)包括设置于所述电机壳体(101)的腔体外侧的第二散热翅(303)，所述导热件(200)与所述第二散热翅(303)连接。

8.根据权利要求7所述的电机散热结构，其特征在于，所述电机壳体(101)的腔体外侧设置有用于为所述第二散热翅(303)冷却的散热风扇(304)。

9.根据权利要求1～8任一项所述的电机散热结构，其特征在于，所述发热元件包括铁芯(102)和绕组(103)，所述导热件(200)与所述铁芯(102)贴合。

10.一种轴向磁通电机，包括散热结构，其特征在于，所述散热结构为如权利要求1～9任一项所述的电机散热结构。