CN214013969U - 一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，属于汽车配件技术领域，一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，包括铁芯支架，所述铁芯支架包括环形支架，所述铁芯支架的内部设置有水路通道，所述水路通道包括依次连接的进水段、分流段、支流段、汇合段和出水段，所述分流段和汇合段分别独立且均为设置在环形支架内部的环形空腔，所述环形空腔绕环形支架周向设置，本实用新型解决轴向磁场永磁同步轮毂电机水路空间小，水路设计难度大、散热难的问题，同时满足电机轻量化、提升散热效率、降低成本的要求。

Description

一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构

技术领域

本实用新型属于汽车配件技术领域，具体为一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构。

背景技术

在无人车用驱动系统轻量化的设计要求的背景下，轴向磁场永磁同步轮毂电机以其独特的扁平结构、较好的散热性能、较小的振动和噪声等优点而更适于作为轮毂系统的驱动部件,其设计理念是将车轮轮辋和电机集成一体化，如图 1所示，包括轮胎23以及设置在轮胎23内部的轮辋，所述轮辋内部设置有与之同轴的环形定子25，定子绕组22套设在环形定子25外侧，转子盘24位于轮辋内部左右侧壁上且与环形定子25同轴，所述转子盘24靠近定子绕组22 的外圈与之同轴固定有永磁体21，该设计不仅结构紧凑，极大的减轻了系统的重量，提高电机功率密度，在冷却方式上采用高热导率的环氧胶将冷却铁芯支架与定子铁芯和定子绕组粘接，有效降低了电机的温升。

然而高功率密度的轴向磁场永磁同步轮毂电机发热量很大，受安装空间及工作环境的限制，不适合采用风冷散热；水冷散热能力强，产生噪音低而成为轮毂电机散热的首选，但是轮毂电机体积相对较小，留给水路的空间有限，如何合理的设置冷却通道从而使冷却水与冷却通道的接触面积增加，使得冷却的效果更好，是轴向磁场永磁同步轮毂电机的一个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，解决轴向磁场永磁同步轮毂电机水路空间小，水路设计难度大、散热难的问题，同时满足电机轻量化、提升散热效率、降低成本的要求。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，包括铁芯支架，所述铁芯支架包括环形支架，所述铁芯支架的内部设置有水路通道，所述水路通道包括依次连接的进水段、分流段、支流段、汇合段和出水段，所述分流段和汇合段均独立且均为设置在环形支架内部的环形空腔，所述环形空腔绕环形支架周向设置；

所述支流段的一端与分流段连通，另一端向远离分流段的一端延伸，再向靠近汇合段的一端延伸并与汇合段连通；

所述支流段设置有多个，且沿环形空腔周向分布；

所述铁芯支架还包括多个与环形支架的外圆周面固定连接且沿环形支架周向分布的支路，所述支流段分别设置在一个支路内部。

进一步的，所述分流段和汇合段的环形空腔的内侧壁均与所述环形支架的安装轴孔贯通，在所述安装轴孔内部安装有用于堵住环形空腔、防止水从环形空腔逸出的密封水套。

进一步的，所述密封水套的外圆周面套设有密封圈，所述密封圈有两个，且一个位于汇合段远离分流段的一侧，另一个位于分流段远离汇合段的一侧。

进一步的，所述密封水套靠近分流段的一端向安装轴孔的内部内凸成内翻沿。

进一步的，所述支流段为U形，且为依次连接的上水道、连接通道和下水道；下水道的一端与分流段连通，另一端与连接通道的上端连通；上水道的一端与连接通道的下端连通，另一端与汇合段连通。

进一步的，在所述支路上远离安装轴孔的轴线的一端径向设置加工孔A和加工孔B，且加工孔A与上水道远离汇合段的一端连通、加工孔B与下水道远离分流段的一端连通，在所述支路上端面竖直设置加工孔C，所述加工孔C和所述连接通道连通；

所述加工孔A、加工孔B和加工孔C中均插接有与之过盈配合的堵头。

进一步的，所述进水段和出水段位于环形支架的同一侧，且所述进水段和出水段的轴线与安装轴孔的轴线平行，所述进水段与分流段连通，所述出水段的上端贯穿分流段且与汇合段连通，所述进水段内插接有进水嘴，所述出水段内插接有出水嘴，且出水嘴的上端贯穿分流段且与汇合段连通，所述进水段与进水嘴、出水段与出水嘴之间均为过盈配合。

进一步的，在环形支架靠近分流段的一端外凸成定位筒，所述定位筒远离环形支架的一端外凸成定位法兰，所述进水段和出水段均贯穿定位筒。

进一步的，所述支路的上下表面上均设有散热筋，所述散热筋为锯齿状。

进一步的，所述环形支架内部竖直设置有用于引导水流方向的隔水条，所述隔水条包括隔水条A、隔水条B和隔水条C，所述隔水条A位于进水段和出水段之间，且其贯通分流段和汇合段，隔水条B隔断分流段，隔水条C隔断汇合段。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中，采用均匀、对称散热结构设计方式，在铁芯支架的结构固定的情况下，散热的水路通道的面积合理最大化，因此冷却水与水路通道的接触面积增加，不仅使装置内部结构利用率增加，也使得散热效率提升；采用分流段和汇合段上下分层设计，实现了水路的流通性；同时支路的设置，增加了冷却的半径，减少了材料的用量，使得本装置安装在轮毂电机上后更轻，从而实现了轮毂电机的轻量化。

2.本实用新型中，所述安装轴孔与轮毂电机的安装轴配合用于将本装置安装在轮毂电机上，密封水套用于将分流段和汇合段的环形空腔堵住，防止水流从安装轴孔内溢出；同时，在将本装置安装在轮毂电机上后，可以配合密封件或者在连接处涂上密封胶，进一步增加装置的密封性。

3.本实用新型中，将支流段设置为U形，使得冷却水通过进水段进入水流通道后，经过分流段进入支流段的下水道，通过连接通道进入上水道，通过上水道进入汇合段的环形空腔内，再通过出水通道排出。这个过程中，不仅增加了冷却水的冷凝半径，而且在配合了分流段和汇合段的上下分层设计，使得冷却水流更加畅通，同时，使得散热更加均匀。

4.本实用新型中，由于装置的内部设置了水路通道，使用注塑的方式难以实现，因此需要机械加工本装置，所以加工孔的设置是为了便于对水流通道中的支流段进行加工，但由于需要密封加工孔使得水流通道可以正常通过冷却水，防止冷却水从加工孔中溢出，因此需要将加工孔堵住，本实施例使用堵头将加工孔堵住，且堵头与加工孔之间采用过盈配合，确保能密封加工孔；再在加工孔和堵头的连接处加上密封件或涂覆密封胶，能进一步的确保密封水道，保证了水道的密封性和完整性。

5.本实用新型中，出水嘴和进水嘴的设置是为了使水流通道更完整，更加方便冷却水的排入和排出，由于出水通道与分流段贯通并与汇合段连通，因此出水嘴和出水通道过盈配合，使得分流段的水不会从出水嘴流出装置外，确保了水流通道的完整性和水流方向的一致性。

6.本实用新型中，定位筒和定位法兰的设置是为了便于将本装置安装在轮毂电机的转轴上，因此需要进一步限定出水嘴和进水嘴的位置。

7.本实用新型中，设置锯齿状的散热筋扩大定子绕组散热面积，提高装置的散热能力，同时提高电机的使用寿命。

8.本实用新型中，利用隔水条来引导水流的方向，保证水流量的一致性和水道的畅通。

附图说明

图1车轮轮辋和轴向磁场永磁同步轮毂电机一体化示意图。

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的正视图；

图4是A-A剖视图；

图5是B-B剖视图；

图6是C-C剖视图；

图7是进水嘴和出水嘴结构示意图；

图8是本实用新型内部水道展开的流向示意图。

图中标记：21、永磁体；22、定子绕组；23、轮胎；24、转子盘；25、环形定子；101、铁芯支架；102、环形支架；103、支路；104、安装轴孔；105、密封水套；106、水路通道；106A、上水道；106B、连接通道；106C、下水道； 108、进水段；109、出水段；201、隔水条A；202、隔水条B；203、隔水条C； 301、加工孔A；302、加工孔B；303、加工孔C；501、分流段；502、汇合段； 503、定位筒；504、定位法兰；701、散热筋；801、进水嘴；802、出水嘴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，包括铁芯支架101，所述铁芯支架101包括环形支架102，所述铁芯支架101的内部设置有水路通道 106，所述水路通道106包括依次连接的进水段108、分流段501、支流段、汇合段502和出水段109，所述分流段501和汇合段502均独立且均为设置在环形支架102内部的环形空腔，所述环形空腔绕环形支架102周向设置；

所述支流段的一端与分流段501连通，另一端向远离分流段501的一端延伸，再向靠近汇合段502的一端延伸并与汇合段502连通；

所述支流段设置有多个，且沿环形空腔周向分布；

所述铁芯支架101还包括多个与环形支架102的外圆周面固定连接且沿环形支架102周向分布的支路103，所述支流段分别设置在一个支路103内部。

冷却水通过进水段108进入分流段501，再从分流段501进入支路103上的支流段，通过支流段后进入汇合段502，再通过出水段109排出装置外。

整个过程中，采用均匀、对称散热结构设计方式，在铁芯支架101的结构固定的情况下，散热的水路通道106的面积合理最大化，因此冷却水与水路通道106的接触面积增加，不仅使装置内部结构利用率增加，也使得散热效率提升；采用分流段501和汇合段502上下分层设计，实现了水路的流通性；同时支路103的设置，增加了冷却的半径，减少了材料的用量，使得本装置安装在轮毂电机上后更轻，从而实现了轮毂电机的轻量化。

实施例2

在实施例1的基础上，所述分流段501和汇合段502的环形空腔的内侧壁均与所述环形支架102的安装轴孔104贯通，在所述安装轴孔104内部安装有用于堵住环形空腔、防止水从环形空腔逸出的密封水套105。

进一步的，所述密封水套105的外圆周面套设有密封圈，所述密封圈有两个，且一个位于汇合段502远离分流段501的一侧，另一个位于分流段501远离汇合段502的一侧。

进一步的，所述密封水套105靠近分流段501的一端向安装轴孔104的内部内凸成内翻沿。

所述安装轴孔104与轮毂电机的安装轴配合用于将本装置安装在轮毂电机上，密封水套105用于将分流段501和汇合段502的环形空腔堵住，防止水流从安装轴孔104内溢出；同时，在将本装置安装在轮毂电机上后，可以配合密封件或者在连接处涂上密封胶，进一步增加装置的密封性。

实施例3

进一步的，所述支流段为U形，且为依次连接的上水道106A、连接通道106B 和下水道106C；下水道106C的一端与分流段501连通，另一端与连接通道106B 的上端连通；上水道106A的一端与连接通道106B的下端连通，另一端与汇合段502连通。

将支流段设置为U形，使得冷却水通过进水段108进入水流通道后，经过分流段501进入支流段的下水道106C，通过连接通道106B进入上水道106A，通过上水道106A进入汇合段502的环形空腔内，再通过出水通道排出。

这个过程中，不仅增加了冷却水的冷凝半径，而且在配合了分流段501和汇合段502的上下分层设计，使得冷却水流更加畅通，同时，使得散热更加均匀。

实施例4

进一步的，在所述支路103上远离安装轴孔104的轴线的一端径向设置加工孔A301和加工孔B302，且加工孔A301与上水道106A远离汇合段502的一端连通、加工孔B302与下水道106C远离分流段501的一端连通，在所述支路 103上端面竖直设置加工孔C303，所述加工孔C303和所述连接通道106B连通；

所述加工孔A301、加工孔B302和加工孔C303中均插接有与之过盈配合的堵头。

由于装置的内部设置了水路通道106，使用注塑的方式难以实现，因此需要机械加工本装置，所以加工孔的设置是为了便于对水流通道中的支流段进行加工，但由于需要密封加工孔使得水流通道可以正常通过冷却水，防止冷却水从加工孔中溢出，因此需要将加工孔堵住，本实施例使用堵头将加工孔堵住，且堵头与加工孔之间采用过盈配合，确保能密封加工孔；再在加工孔和堵头的连接处加上密封件或涂覆密封胶，能进一步的确保密封水道，保证了水道的密封性和完整性。

实施例5

进一步的，所述进水段108和出水段109位于环形支架102的同一侧，且所述进水段108和出水段109的轴线与安装轴孔104的轴线平行，所述进水段 108与分流段501连通，所述出水段109的上端贯穿分流段501且与汇合段502 连通，所述进水段108内插接有进水嘴801，且出水嘴802的上端贯穿分流段 501且与汇合段502连通，所述出水段109内插接有出水嘴802，所述进水段 108与进水嘴801、出水段109与出水嘴802之间均为过盈配合。

进水嘴801插接在进水通道内，出水嘴802插接在出水通道内，水流通过进水嘴801进入分流段501，通过支流段后进入汇合段502，通过出水嘴802 后排出装置外。

出水嘴802和进水嘴801的设置是为了使水流通道更完整，更加方便冷却水的排入和排出，由于出水通道与分流段501贯通并与汇合段502连通，因此出水嘴802和出水通道过盈配合，使得分流段501的水不会从出水嘴802流出装置外，确保了水流通道的完整性和水流方向的一致性。

实施例6

进一步的，在环形支架102靠近分流段501的一端外凸成定位筒503，所述定位筒503远离环形支架102的一端外凸成定位法兰504，所述进水段108 和出水段109均贯穿定位筒503。

定位筒503和定位法兰504的设置是为了便于将本装置安装在轮毂电机的转轴上，因此需要进一步限定出水嘴802和进水嘴801的位置。

实施例7

进一步的，所述支路103的上下表面上均设有散热筋701，所述散热筋701 为锯齿状。

本实施例中，设置锯齿状的散热筋701扩大定子绕组散热面积，提高装置的散热能力，同时提高电机的使用寿命。

实施例8

进一步的，所述环形支架102内部竖直设置有用于引导水流方向的隔水条，所述隔水条包括隔水条A201、隔水条B202和隔水条C203，所述隔水条A201 位于进水段108和出水段109之间，且其贯通分流段501和汇合段502，隔水条B202隔断分流段501，隔水条C203隔断汇合段502。

如图5、6所示，以支路103的数量为18个进行进一步的描述，将支路103 标上序号，以左端水平位置的支路103为第1条支路103，然后绕安装轴孔104 的轴线逆时针方向依次标上序号为1-18，所述隔水条A201的位置位于第1条支路103与第18条支路103之间；

从隔水条A201的位置绕所述安装轴孔104的轴心顺时针旋转60度的位置处设有隔水条B202，即隔水条B202位于第6条支路103与第7条支路103之间；

在隔水条A201的位置绕所述安装轴孔104的轴心逆时针旋转60度的位置处设有隔水条C203，即隔水条C203位于第12条支路103与第13条支路103 之间。

所述隔水条A201与隔水条B202将分流段501的环形腔体分隔为大分流腔和小分流腔，小分流腔与第1-6条支路103的下水道106C连通，大分流腔与第7-18条支路103的下水道106C连通；所述隔水条A201与隔水条C203将汇合段502的环形腔体分隔为大汇合腔和小汇合腔，小汇合腔与第13-18条支路103 的上水道106A连通，大汇合腔与第1-12条支路103的上水道106A连通。

由图5、6、8所示，具体的，冷却水从进水段108中的进水嘴801进入分流段501的小分流腔内，从第1个至第6个支路103的下水道106C，通过连接通道106B后，经由第1个至第6个支路103的上水道106A排入大汇合腔中，大汇合腔的水流经过第7至12条支路103的上水道106A、连接通道106B、下水道106C后进入大分流腔中，再依次经过第7至12条支路103的下水道106C、连接通道106B、上水道106A进入小汇合腔中，最后经由与小汇合腔连通的出水段109的出水嘴802排出装置外达到散热的目的。

利用隔水条的设置来引导水流的方向，保证水流量的一致性和水道的畅通。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，包括铁芯支架(101)，其特征在于，所述铁芯支架(101)包括环形支架(102)，所述铁芯支架(101)的内部设置有水路通道(106)，所述水路通道(106)包括依次连接的进水段(108)、分流段(501)、支流段、汇合段(502)和出水段(109)，所述分流段(501)和汇合段(502)均独立且均为设置在环形支架(102)内部的环形空腔，所述环形空腔绕环形支架(102)周向设置；

所述支流段的一端与分流段(501)连通，另一端向远离分流段(501)的一端延伸，再向靠近汇合段(502)的一端延伸并与汇合段(502)连通；

所述支流段设置有多个，且沿环形空腔周向分布；

所述铁芯支架(101)还包括多个与环形支架(102)的外圆周面固定连接且沿环形支架(102)周向分布的支路(103)，所述支流段分别设置在一个支路(103)内部。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述分流段(501)和汇合段(502)的环形空腔的内侧壁均与所述环形支架(102)的安装轴孔(104)贯通，在所述安装轴孔(104)内部安装有用于堵住环形空腔、防止水从环形空腔逸出的密封水套(105)。

3.根据权利要求2所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述密封水套(105)的外圆周面套设有密封圈，所述密封圈有两个，且一个位于汇合段(502)远离分流段(501)的一侧，另一个位于分流段(501)远离汇合段(502)的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述密封水套(105)靠近分流段(501)的一端向安装轴孔(104)的内部内凸成内翻沿。

5.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述支流段为U形，且为依次连接的上水道(106A)、连接通道(106B)和下水道(106C)；下水道(106C)的一端与分流段(501)连通，另一端与连接通道(106B)的上端连通；上水道(106A)的一端与连接通道(106B)的下端连通，另一端与汇合段(502)连通。

6.根据权利要求5所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，在所述支路(103)上远离安装轴孔(104)的轴线的一端径向设置加工孔A(301)和加工孔B(302)，且加工孔A(301)与上水道(106A)远离汇合段(502)的一端连通、加工孔B(302)与下水道(106C)远离分流段(501)的一端连通，在所述支路(103)上端面竖直设置加工孔C(303)，所述加工孔C(303)和所述连接通道(106B)连通；

所述加工孔A(301)、加工孔B(302)和加工孔C(303)中均插接有与之过盈配合的堵头。

7.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述进水段(108)和出水段(109)位于环形支架(102)的同一侧，且所述进水段(108)和出水段(109)的轴线与安装轴孔(104)的轴线平行，所述进水段(108)与分流段(501)连通，所述出水段(109)的上端贯穿分流段(501)且与汇合段(502)连通，所述进水段(108)内插接有进水嘴(801)，所述出水段(109)内插接有出水嘴(802)，且出水嘴(802)的上端贯穿分流段(501)且与汇合段(502)连通，所述进水段(108)与进水嘴(801)、出水段(109)与出水嘴(802)之间均为过盈配合。

8.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，在环形支架(102)靠近分流段(501)的一端外凸成定位筒(503)，所述定位筒(503)远离环形支架(102)的一端外凸成定位法兰(504)，所述进水段(108)和出水段(109)均贯穿定位筒(503)。

9.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述支路(103)的上下表面上均设有散热筋(701)，所述散热筋(701)为锯齿状。

10.根据权利要求1所述的一种轴向磁场盘式轮毂电机的高效冷却散热结构，其特征在于，所述环形支架(102)内部竖直设置有用于引导水流方向的隔水条，所述隔水条包括隔水条A(201)、隔水条B(202)和隔水条C(203)，所述隔水条A(201)位于进水段(108)和出水段(109)之间，且其贯通分流段(501)和汇合段(502)，隔水条B(202)隔断分流段(501)，隔水条C(203)隔断汇合段(502)。

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