CN207691578U - 一种电机均匀冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种电机均匀冷却系统，包括机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片，所述机壳内设置有若干沿圆周分布的冷却通道，其特征在于：所述冷却通道间互相平行，相邻两冷却通道间设有格挡；所述前端盖单侧端面设有用于连通机壳冷却通道的凹槽，前端盖上设置冷却液的入口和冷却液出口；所述前端盖垫片上设有联通前端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔；所述后端盖单侧端面设有用于联通机壳冷却通道的凹槽，所述后端盖垫片上设有联通后端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔。冷却液由位于所述前端盖上的冷却液入口流入，流经整个冷却通道回路后，由位于所述前端盖上的冷却液的出口排出。本散冷却统具有均匀冷却、使用方便、普及成本低的优点。

Description

一种电机均匀冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种车载电机冷却系统技术领域，尤其涉及一种电机均匀冷却系统。

背景技术

为了加快燃油替代，促进节能减排、防治大气污染，电动汽车得到大力发展，此类车型采用电机作为动力源，并且要求电机具有较高功率密度。电机在运行过程中产生大量损耗，损耗主要由铜损和铁损组成，并且转化成热能向外传递，同时，电机内使用的电磁材料和绝缘材料均有相应的使用温度限值，当电机效率不能够进一步显著提高时，其单位体积或重量的功率输出能力与其冷却能力直接相关，所以，电机冷却系统的设计至关重要。

电动汽车使用的驱动电机多采用液体冷却方式进行冷却，电机机壳内设置冷却通道，将带有一定压力的冷却液通过入水口输入冷却通道并通过出水口排出，冷却液在冷却通道内流动并不断吸收热量而升温，导致电机沿冷却通道走向温度分布不均，最直观的表现为冷却通道出水口周围温度明显高于冷却通道入水口周围温度，而电机内部所使用材料的温度限值是统一的，这种因冷却系统冷却不均匀带来的电机本体温度分布不均会影响电机，尤其是永磁电机的稳定、可靠运行，所以电机均匀冷却系统的设计至关重要。

目前，在机壳内设置的冷却通道主要为螺旋式和轴向式两种：螺旋式冷却通道通过双螺旋设计能够实现电机轴向均匀散热，但其由于自身结构特点，冷却通道螺旋盘附在机壳中，需采用一体成型铸造工艺或采用分体式结构，采用一体成型铸造工艺生产的螺旋式冷却通道机壳存在制造工艺复杂、气孔或砂眼影响结构强度、成本较高、通用性低等缺点；轴向式冷却通道多采用拉伸工艺制造，工艺性好、结构强度高、成本低、通用性高，但其由于自身结构特点，冷却通道为沿机壳轴向分布的通孔，形成的冷却通道回路存在冷却不均的缺点。

发明内容

本实用新型的目的为解决现有技术问题，提供一种利用轴向拉伸式冷却通道实现均匀冷却的冷却通道布置方法和实现这种方法的电机均匀冷却系统。

本实用新型的目的是由如下所述技术方案实现的：一种电机均匀冷却系统，包括机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片，所述机壳内设置有若干沿圆周分布的冷却通道，其特征在于：所述冷却通道为互相平行的轴向通孔，相邻两个所述冷却通道间设有格挡；所述前端盖单侧端面设有用于连通机壳冷却通道的凹槽，前端盖上设置冷却液的入口和冷却液出口；所述前端盖垫片上设有联通前端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔；所述后端盖单侧端面设有用于联通机壳冷却通道的凹槽，所述后端盖垫片上设有联通后端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔。

冷却通道回路由机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片共同组成。具体地说电机均匀冷却系统的冷却通道回路由所述机壳冷却通道、所述前端盖凹槽、所述前端盖垫片、所述后端盖凹槽、所述后端盖垫片共同构成。

机壳内设置有若干沿机壳圆周轴向布置的冷却通道，冷却通道是单一的通道或是由多条相邻通道并联组成的通道组，通道或通道组的数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)。

所述机壳内的冷却通道的横截面为规则或不规则几何图形，所述冷却通道靠近所述机壳内壁的一面设有或不设有若干筋状突起。

所述冷却通道回路中，通道或通道组与通道或通道组之间通过串联形式、并联形式或串联+并联的形式进行联通。

所述前端盖一侧端面设置有若干凹槽，凹槽与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，凹槽深度等于或略小于机壳冷却通道或通道组宽度。

所述前端盖垫片上设置有若干通孔，所述通孔与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，所述通孔形状与所述机壳冷却通道或通道组横截面外轮廓形状一致，所述前端盖垫片安装在所述前端盖与所述机壳之间。

所述后端盖一侧端面设置有若干凹槽，凹槽与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，凹槽深度等于或略小于机壳冷却通道或通道组宽度。

所述后端盖垫片上设置有若干通孔，所述通孔与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，所述通孔形状与所述机壳冷却通道横截面形状一致，所述后端盖垫片安装在所述后端盖与所述机壳之间。

本实用新型还包括：冷却液从冷却液入口流入所述冷却通道回路，由所述机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片组成的冷却通道回路能够使冷却液沿机壳正向流经一周后反向回流，设置在所述机壳内的冷却通道中用于冷却液正向流通的冷却通道与用于冷却液反向回流的冷却通道交替排列；或冷却通道回路由所述机壳通过其他连接方式连接构成，所述冷却液从冷却液入口流入冷却通道回路，冷却通道回路能够使冷却液沿机壳正向流经一周后反向回流，设置在所述机壳内的冷却通道中用于冷却液正向流通的冷却通道与用于冷却液反向回流的冷却通道交替排列。

为了达到电机均匀冷却的目的，冷却液从冷却通道入口流入冷却通道回路，沿机壳圆周呈S形轴向迂回流动，当冷却液沿机壳圆周正向迂回流动一周后，使其紧邻正向迂回流动路径反向迂回回流。

进一步的，冷却通道回路的布置方法是：所述冷却通道回路由两部分冷却通道组成，一部分冷却通道设置在所述机壳内，由所述机壳内轴向布置的冷却通道组成，所述机壳内的冷却通道是沿圆周分布的轴向通孔，所述通孔互相平行，所述冷却通道可以是由单一通孔形成的冷却通道，也可以是由多条通孔并联形成的通道组，所述冷却通道（组）的数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)，（2x*m+n）为用于冷却液正向流通的冷却通道（组）的数目，（2y*m+n）为冷却液反向回流的冷却通道的数目，另一部分冷却通道设置在所述机壳外，用于将所述机壳内的冷却通道联通并构成回路，这部分冷却通道可设置在端盖上，由端盖一侧断面上的凹槽与对应端盖垫片共同组成，进一步的，当x=y、n≠0时，前端盖、前端盖垫片与后端盖、后端盖垫片可以通用。

所述所述冷却通道回路的联通方式可为串联式、并联式或混联式，进一步的，所述串联式冷却通道回路，指设置在所述机壳内的冷却通道回路部分，由单条冷却通道串联组成，进一步的，所述并联式冷却通道回路，指设置在所述机壳内的冷却通道回路部分，由多条冷却通道构成通道组，通道组再串联组成，进一步的，所述混联式冷却通道回路，指设置在所述机壳内的冷却通道回路部分，由多条冷却通道构成的通道组和单一冷却通道串联组成。

本实用新型方案中的冷却通道布置方式，创造性地采用了冷却液回流设置，使正向流经的冷却通道与冷却液反向回流流经的冷却通道在机壳圆周上交替排列，由于冷却液在流经整个冷却通道回路过程中不断吸收热量而升温，正向流动的冷却液与反向回流的冷却液存在较大温度差，使得交替排列的正向和反向回流冷却通道形呈“冷—热—冷—热”的形式分布，达到机壳沿圆周温度均匀分布的目的，进一步的，流经正向冷却液的冷却通道与相邻流经反向回流冷却液的冷却通道存在较大温度差，增加了冷却通道间的换热能力，达到机壳沿轴向方向温度分布均匀的目的，同时也提高了整个散热系统的冷却能力。

实现本实用新型方案中冷却通道布置方式的电机均匀冷却系统装置的主要材质为铝合金，所述机壳可由冷挤压工艺制成，工艺性好、成本低、结构强度高、后期加工余量少，并且可根据电机铁芯的不同长度选择机壳截取长度，尤其适合应用在目前电动汽车电机的系列化产品中。

综上所述，本实用新型是在目前电动汽车驱动电机冷却的特殊要求提出的，本实用新型的冷却水道布置方法及其电机均匀冷却系统具有均匀冷却，有效冷却和普及成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图1B为本实用新型实施例1的冷却通道回路展开示意图；

图1C为本实用新型实施例1的机壳结构示意图；

图1C-1为图1C中机壳结构局部放大示意图；

图1D为本实用新型实施例1的前端盖垫片结构示意图；

图1E为本实用新型实施例1的前端盖结构示意图；

图1F为本实用新型实施例1的前端盖侧视半剖视面图；

图2A为本实用新型实施例2的冷却通道回路展开示意图；

图2B为本实用新型实施例2的机壳结构示意图；

图2B-1为图2B中的机壳结构局部放大示意图；

图2C为本实用新型实施例2的前端盖垫片结构示意图；

图2D为本实用新型实施例2的前端盖结构示意图；

图3A为本实用新型实施例3的冷却通道回路展开示意图；

图3B为本实用新型实施例3的机壳结构示意图；

图3C为本实用新型实施例3的前端盖垫片结构示意图；

图3D为本实用新型实施例3的前端盖结构示意图；

图3E为本实用新型实施例3的后端盖垫片结构示意图；

图3F为本实用新型实施例3的后端盖示意图。

下面将结合附图通过实例，对本实用新型作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本实用新型的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围，本实用新型的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实施例1：

一种电机均匀冷却的系统，如图1所示，包括机壳5、前端盖3、前端盖垫片4、后端盖10、后端盖垫片9，前端盖3包括冷却液入口2和冷却液出口1，前端盖垫片4安装在前端盖3和机壳5之间，后端盖垫片9安装在后端盖10和机壳5之间，冷却液从冷却液入口2流入，沿着冷却通道正向回路7流动，当沿机壳正向迂回流动一周后反向沿冷却通道回路8流动，最终从冷却液出口1流出，设置在机壳内的冷却通道间设有格挡6。

将实施例1的冷却通道回路展开，如图1B所示，实施例1的冷却回路的联通方式为串联式，布置在机壳内的冷却通道数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)，此实施例中x=1,y=1,m=6,n=1，P=26，用于冷却液正向流通的通道数目为（2x*m+n）=13，用于冷却液反向流通的冷却通道数目为（2y*m+n）=13。

如图1C所示，机壳5中设有沿圆周分布的轴向冷却通道11，冷却通道靠近机壳内圈部分设有若干散热筋12。

如图1D所示，前端盖垫片4上设有通孔13，通孔13尺寸与冷却通道11的横截面的尺寸相近。

如图1E所示，前端盖3上设有凹槽14，凹槽14的深度略小于冷却通道11的宽度，凹槽14的高度与通孔13的高度相同。

前端盖垫片4上的通孔13有选择性的将部分机壳冷却通道11与前端盖凹槽14联通。

此实施例中，x=y、n≠0，前端盖凹槽左右对称、前端盖垫片通孔左右对称，前端盖凹槽与后端盖凹槽镜像对称、前端盖垫片通孔与后端盖底片通孔镜像对称，前端盖与后端盖可通用，前端盖垫片与后端盖垫片可通用。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，将实施例2的冷却通道回路展开，如图2A所示，实施例2的冷却通道回路联通方式为并联式，如图2B所示，设在机壳21内的若干冷却通道23和若干冷却通道24组成通道组，冷却通道间设有格挡22，冷却通道组的数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)，此实施例中x=y=1、m=3、n=1，用于冷却液正向流通的通道组数目为（2x*m+n）=7，用于冷却液反向流通的冷却通道组数目为（2y*m+n）=7。

如图2C所示，前端盖垫片25上设有通孔26，通孔26尺寸与冷却通道组的横截面的尺寸相近。

如图2D所示，前端盖27上设有凹槽28，凹槽28的深度略小于冷却通道组的宽度，凹槽28的高度与通孔26的高度相同。

前端盖垫片25上的通孔26有选择性的将若干冷却通道23和若干冷却通道24组成的机壳冷却通道组与前端盖凹槽28联通。

在此实施例中，x=y、n≠0，前端盖凹槽左右对称、前端盖垫片通孔左右对称，前端盖凹槽与后端盖凹槽镜像对称、前端盖垫片通孔与后端盖底片通孔镜像对称，前端盖与后端盖可通用，前端盖垫片与后端盖垫片可通用。

实施例3：

与实施例1不同之处在于，将实施例3的冷却通道回路展开，如图3A所示，实施例3的冷却通道回路联通方式为串联式，如图3B所示，设在机壳31内的若干冷却通道32的数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)，此实施例中x=1、y=2、m=3、n=0，用于冷却液正向流通的通道组数目为（2x*m+n）=6，用于冷却液反向流通的冷却通道组数目为（2y*m+n）=12。

如图3C所示，前端盖垫片33上设有通孔34，通孔34尺寸与对应冷却通道32的横截面的尺寸相近。

如图3D所示，前端盖35上设有凹槽36，凹槽36的深度略小于对应冷却通道32的宽度，凹槽36的高度与通孔34的高度相同。

如图3E所示，后端盖垫片37上设有通孔38，通孔38尺寸与对应冷却通道32的横截面的尺寸相近。

如图3F所示，后端盖39上设有凹槽310，凹槽310的深度略小于对应冷却通道32的宽度，凹槽310的高度与通孔38的高度相同。

前端盖垫片33上的通孔34有选择性的将部分机壳冷却通32道与前端盖凹槽36联通。

后端盖垫片37上的通孔38有选择性的将部分机壳冷却通32道与后端盖凹槽310联通。

此实施例中，x≠y、n=0，前端盖35与后端盖39不能通用，前端盖垫片33与后端盖垫片37不能通用。

Claims (10)

1.一种电机均匀冷却系统，包括机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片，所述机壳内设置有若干沿圆周分布的冷却通道，其特征在于：所述冷却通道为互相平行的轴向通孔，相邻两个所述冷却通道间设有格挡；所述前端盖单侧端面设有用于连通机壳冷却通道的凹槽，前端盖上设置冷却液的入口和冷却液出口；所述前端盖垫片上设有联通前端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔；所述后端盖单侧端面设有用于联通机壳冷却通道的凹槽，所述后端盖垫片上设有联通后端盖凹槽与机壳冷却通道的通孔。

2.根据权利要求1所述电机均匀冷却系统，其特征在于：冷却通道回路由机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片共同组成。

3.根据权利要求1所述电机均匀冷却系统，其特征在于：机壳内设置有若干沿机壳圆周轴向布置的冷却通道，冷却通道是单一的通道或是由多条相邻通道并联组成的通道组，通道或通道组的数量P符合如下规律：P=2[(x+y)*m+n],其中x∈[1,2,3…),y∈[1,2,3…),m∈[1,2,3…),n∈[0,1,2,3…)。

4.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述机壳内的冷却通道的横截面为规则或不规则几何图形，所述冷却通道靠近所述机壳内壁的一面设有或不设有若干筋状突起。

5.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述冷却通道回路中，通道或通道组与通道或通道组之间通过串联形式、并联形式或串联+并联的形式进行联通。

6.根据权利要求1或2所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述前端盖一侧端面设置有若干凹槽，凹槽与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，凹槽深度等于或略小于机壳冷却通道或通道组宽度。

7.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述前端盖垫片上设置有若干通孔，所述通孔与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，所述通孔形状与所述机壳冷却通道或通道组横截面外轮廓形状一致，所述前端盖垫片安装在所述前端盖与所述机壳之间。

8.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述后端盖一侧端面设置有若干凹槽，凹槽与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，凹槽深度等于或略小于机壳冷却通道或通道组宽度。

9.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：所述后端盖垫片上设置有若干通孔，所述通孔与所述机壳冷却通道沿同一圆周分布，所述通孔形状与所述机壳冷却通道横截面形状一致，所述后端盖垫片安装在所述后端盖与所述机壳之间。

10.根据权利要求1、2或3所述电机均匀冷却系统，其特征在于：冷却液从冷却液入口流入所述冷却通道回路，由所述机壳、前端盖、前端盖垫片、后端盖、后端盖垫片组成的冷却通道回路能够使冷却液沿机壳正向流经一周后反向回流，设置在所述机壳内的冷却通道中用于冷却液正向流通的冷却通道与用于冷却液反向回流的冷却通道交替排列；或冷却通道回路由所述机壳通过其他连接方式连接构成，所述冷却液从冷却液入口流入冷却通道回路，冷却通道回路能够使冷却液沿机壳正向流经一周后反向回流，设置在所述机壳内的冷却通道中用于冷却液正向流通的冷却通道与用于冷却液反向回流的冷却通道交替排列。