CN214228035U - 电机用冷却流道及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机用冷却流道(10)。冷却流道(10)在将电机包围在其中的筒形曲面(S)上沿曲面(S)的周向蜿蜒布置成连续贯通的N条流道(10‑1、10‑2、…、10‑N)，冷却流道(10)的两端形成有入口(11)和出口(12)，冷却液从入口(11)进入冷却流道(10)并从出口(12)离开冷却流道(10)。出口(12)布置成比入口(11)更远离曲面(S)的中心轴线(X)，其中，N是大于或等于4的偶数。上述冷却水道在不影响电机其它性能的前提下，能够有效地改善冷却水道冷却度不均匀的问题，并且中间部位的冷却液温度尽可能低，以提高电机的散热能力。

Description

电机用冷却流道及电机

技术领域

本实用新型涉及一种电机用冷却流道。此外，本实用新型还涉及一种配备有冷却流道的电机。

背景技术

随着新能源驱动电机的扭矩密度和功率密度的提升，对电机的散热能力提出了更高的要求。目前水冷是新能源驱动电机的主流冷却方式之一，因此冷却流道的布置及结构是用于新能源驱动电机的冷却系统的设计重点。

目前已有的电机用冷却流道通常具有沿轴向的螺旋形流道和沿周向的蜿蜒流道的型式。然而，这两种类型的冷却流道均存在冷却度分布不均的问题。

具体来说，沿轴向的螺旋形流道的入口和出口分别位于电机的轴向两端，冷却液沿着电机轴向从上往下(或者从下往上)沿着以螺旋盘绕方式形成的流道流动冷却。这种布置导致流道中的冷却液温度从上往下(或者从下往上)逐渐升高，由此导致冷却度沿电机轴向分布不均匀。

另一方面，沿周向的蜿蜒流道的入口和出口通常位于同一位置或者非常邻近的两个位置，该蜿蜒流道沿着周向在电机的轴向两端之间来回延伸，使得冷却液在上述蜿蜒流道中沿着电机的周向流动。这种布置导致流道中的冷却液温度沿着电机的周向逐渐升高，由此导致冷却度沿电机的周向分布不均匀。

为此，本领域中针对上述型式的冷却流道作出了进一步改进。

例如，在由苏州朗高电机有限公司于2020年3月18日提交的中国专利申请CN111277078A中，公开了一种新能源汽车水冷电机的冷却水道，其中，电机外筒上开设有两个冷却水进出端口，两端与外筒中心轴线平行设置。挡水墙由若干个环向挡水条和一个轴向挡水部组成，若干个环向挡水条在内筒外壁上沿中心轴的周向布置，同时沿中心轴的轴向排列。每个环向挡水条均为一个开口环结构，开口处形成连通水道。两相邻环向挡水条所对应的两个连通水道位于轴向挡水部的两侧。上述专利申请虽然将如前所述的螺旋形流道和蜿蜒流道结合为一体，但从本质上来说，依然存在局部的冷却度轴向分布不均和周向分布不均的问题。

此外，通过水冷方式散热的电机通常经由铁芯与电机配合的部位将热量传递出去，该部位目前通常对应于电机用冷却流道的中间位置。因而，在实际使用中，通常期望该中间位置的冷却液温度尽可能低，那样将更加有利于电机的散热。但是，上述型式的冷却流道均没有涉及该方面的改进。

为此，目前需要设计一种冷却度沿电机的轴向和周向都分布均匀，而且其中间位置的冷却液温度尽可能低的电机用冷却流道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机用冷却流道，该冷却水道在不影响电机其它性能的前提下，能够有效地改善冷却流道冷却度不均匀的问题，并且其中间位置的冷却液温度尽可能低，从而提高电机的散热能力。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种电机用冷却流道，该冷却通道在将电机包围在其中的筒形曲面上沿曲面的周向蜿蜒布置成连续贯通的N条流道，冷却流道的两端形成有入口和出口，冷却液从入口进入冷却流道并从出口离开冷却流道，并且出口布置成比入口更远离曲面的中心轴线，其中，N是大于或等于4的偶数。

这里需要说明的是，术语“筒形”指的是以穿过电机中心的直线作为轴线构成的筒形形状。术语“周向”指的是构成筒形曲面的至少一部分的圆弧段延伸的方向。术语“蜿蜒”用于形容构成冷却流道的多条流道在曲面上延伸的方式，该含义在本领域中是众所周知的。

较佳的是，入口布置在冷却流道的N条流道中最靠近曲面的中心轴线的一条中，和/或出口布置在冷却流道的N条流道中最远离曲面的中心轴线的一条中。

更佳的是，冷却流道的N条流道彼此平行且间隔开规定间距。

在另一优选实施例中，冷却流道在面对电机的侧面上形成有至少一条散热筋。

较佳的是，散热筋布置成与冷却流道的N条流道相平行。

更佳的是，N条流道中的每一条布置成具有相同数量的散热筋。

或者，N条流道中最靠近曲面的中心轴线的一条所具有的散热筋的数量少于N条流道中最远离曲面的中心轴线的一条所具有的散热筋的数量。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种电机，该电机被如上所述的冷却流道包围并冷却。

根据本实用新型的电机用冷却流道的优点在于：

(i)通过将冷却流道的出口布置成比入口更远离将电机包围在其中的筒形曲面的中心轴线，进入冷却流道的冷却液首先流经靠近该曲面的中心轴线的流道，进而使得位于这些流道内的冷却液的温度最低。这样，具有更低温度的流道恰好对应于电机的机壳和定子等导热部位，因此能够带走更多热量，获得更好的冷却效果。

(ii)通过在曲面包围电机的一侧形成至少一条散热筋，能够散发来自电机的更多热量，以弥补冷却液在远离曲面的中心轴线的流道处由于温度更高而导致的散热效果不足，使得整条冷却流道在散热能力提升的基础上各个部分的散热量趋于一致。

附图说明

为了进一步说明本实用新型的电机用冷却流道的结构，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明，其中：

图1示出了根据本实用新型的电机用冷却流道的第一较佳实施例；

图2是图1所示的电机用冷却流道的俯视图；

图3是关于冷却液在图1所示的冷却流道中的流道路径示意图；

图4示出了图1所示的冷却流道的变型；

图5是图4的冷却流道的局部示意图；

图5A是图5中的圆圈部分的放大示意图；

图6示出了根据本实用新型的电机用冷却流道的第二较佳实施例；以及

图7是关于冷却液在图6所示的冷却流道中的流动路径示意图。

附图标记

10、10' 冷却流道

10-1 第一流道

10-2 第二流道

10-3 第三流道

10-4 第四流道

10-5 第五流道

10-6 第六流道

10-1' 第一弯道

10-2' 第二弯道

10-3' 第三弯道

10-4' 第四弯道

10-5' 第五弯道

11 入口

12 出口

13 散热筋

S 曲面

X 中心轴线

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的电机用冷却流道的结构及其技术效果，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。

应当明确，说明书所描述的实施例仅仅涵盖本申请的一部分实施例，而非全部实施例。基于说明书中记载的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请所要求保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有技术和科学术语均与本领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请在说明书中所使用的术语只是出于描述具体实施例的目的，而不是旨在限制本申请。

例如，本申请的说明书和权利要求书中所使用的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变型，意图在于覆盖不排它的包含。本申请的说明书和权利要求书中所使用的术语“第一”、“第二”等用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。在本申请的说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一较佳实施例

图1是根据本实用新型的电机用冷却流道10的第一较佳实施例的立体图。如图1所示，电机用冷却流道10通常由低压铸造或者高压铸造工艺制成，其呈大致圆筒形曲面S的型式，以将电机(图中未示出)包围在其中间位置，以便与该电机所散发的热量进行热交换，从而对该电机进行冷却。当然，也可以将电机用冷却流道10制成为其它形状，例如方筒状等。这些变型对于本技术领域的人员来说应当是易于想到的。

冷却流道10在上述圆筒形曲面S上沿曲面S的周向蜿蜒布置成连续贯通的四条流道10-1、10-2、10-3、10-4，这四条流道彼此平行且间隔开大致相等的规定间距。此外，冷却流道10不仅包括沿曲面S的周向延伸的上述流道10-1、10-2、10-3、10-4，而且还包括连接上述流道10-1、10-2、10-3、10-4中的相邻两条流道并且沿曲面S的轴向延伸的三个弯道10-1'、10-2'、10-3'。由于这些弯道的总长度远小于沿曲面S的周向延伸的流道的总长度，当冷却液在冷却流道10中流动时，在展开的圆筒形曲面S中，冷却流道10内的冷却液如同蛇一般在该曲面S上蜿蜒延伸。之后将结合图3更具体地描述冷却液的具体流动路径。

冷却流道10的两端形成有入口11和出口12，冷却液从入口11进入冷却流道10并且从出口12离开冷却流道10。由于冷却流道10在曲面S上蜿蜒延伸，因此可以将入口11与出口12设计成沿曲面S的轴向位于同一直线上。如图2所示，其中以俯视视角示出了电机用冷却流道10，可以看到出口12在图中将入口11遮住。换句话说，入口11和出口12在上述俯视图中处于同一位置。入口11和出口12是形成在冷却流道10上的孔口。较佳的是，该孔口可以从冷却流道10的曲面S外突或内伸，以便于将允许冷却剂流入或流出冷却流道10的管道或容器连接到曲面S。此外，入口11和出口12的位置也可以略微错开，但总体来说，两者优选地处于重叠或基本上邻近的位置。

图3示意性地示出了冷却液在图1所示的冷却流道10中的循环路线。如图3所示，冷却流道10包括彼此平行且间隔开大致相等的规定间距的四条流道10-1、10-2、10-3、10-4以及分别连接上述四条流道中的两条流道的沿曲面的轴向延伸的三个弯道10-1'、10-2'、10-3'。

根据图3中标识的箭头可知，当冷却液从入口11流入到冷却流道10中之后，冷却液首先进入第一流道10-1，并且在第一流道10-1中沿着电机的周向(即，第一方向)流动到连接第一流道10-1和第二流道10-2之间的第一弯道10-1'，然后经由第一弯道10-1'到达第二流道10-2，并且在第二流道10-2中沿着与冷却液在第一流道10-1中的流动方向相反的方向(即，第二方向)流动到连接第二流道10-2和第三流道10-3之间的第二弯道10-2'。

接着，当冷却液到达第三流道10-3之后，冷却液在第三流道10-3中沿着第一方向流动到连接第三流道10-3和第四流道10-4之间的第三弯道10-3'，然后经由第三弯道10-3'到达第四流道10-4，并且在第四流道10-4中沿着第二方向流动到出口12并从该出口12离开冷却流道10。

如图3所示，第一流道10-1和第二流道10-2比第三流道10-3和第四流道10-4更靠近曲面S的中心轴线X。在本较佳实施例中，入口11设置在第一流道10-1上，而出口12设置在第四流道10-4上。由此可见，入口11布置在四条流道10-1、10-2、10-3、10-4中最靠近曲面S的中心轴线X的两条流道之一中，出口12则布置在四条流道10-1、10-2、10-3、10-4中最远离曲面S的中心轴线X的两条流道之一中。换句话说，出口12布置成比入口11更远离曲面S的中心轴线X。

在本实施例的一个变型中，可以改变冷却液在冷却流道10中的流动方向，从而将入口11和出口12的设置位置从第一流道10-1和第四流道10-4变更为第二流道10-2和第三流道10-3。但无论如何变化，出口12始终被布置成比入口11更远离曲面S的中心轴线X。

通过上述设计，能够使冷却流道10的入口11更靠近曲面S的中心轴线X、即曲面的中间位置，从入口11进入冷却流道10的冷却液(此时其温度最低)首先流经靠近曲面S的中心轴线X的流道，进而使得位于这些流道内的冷却液的温度最低。这样，具有更低温度的流道恰好对应于电机的机壳和定子等导热部位，因此能够带走更多来自电机的热量，获得更好的冷却效果。

图4是图1所示的冷却流道10的变型，图5局部地示出了图4所示的冷却流道10。

与图1所示的冷却流道10相比，图4所示的冷却流道10'在包围或面对电机的一侧(即，图4所示的冷却流道10'的内表面)上形成有至少一条散热筋13，该散热筋13布置成与第一至第四流道10-1至10-4均平行。

在一个优选实施例中，冷却流道10'形成多于四条甚至更多条散热筋13，这些散热筋13均匀地布置在这些流道中的每条流道上。也就是说，这些流道中的每条流道布置成具有相同数量的散热筋13，以使每条流道增加相同的散热面积，并且由此通过散热筋13散发相同的额外热量。

在一个更优选实施例中，冷却流道10'形成多于四条甚至更多条散热筋13，但这些散热筋13并没有均匀地布置在这些流道中的每条流道上，而是被布置成最靠近曲面S的中心轴线X的流道所具有的散热筋的数量少于最远离曲面S的中心轴线X的流道所具有的散热筋的数量。如图5所示，靠近曲面S的中心轴线X的第一流道10-1和第二流道10-2各自设置有一条散热筋13，而远离曲面S的中心轴线X的第三流道10-3和第四流道10-4各自设置有两条散热筋13。由此，远离曲面S的中心轴线X的第三流道10-3和第四流道10-4所增加的散热面积将大于靠近曲面S的中心轴线X的第一流道10-1和第二流道10-2，由此能够散发更多的热量，以弥补冷却液在远离曲面S的中心轴线X的第三流道10-3和第四流道10-4处由于温度更高而导致的散热效果不足，使得整条冷却流道10'在散热能力提升的基础上各个部分的散热量趋于一致。

当然，可以根据实际情况改变各条流道的散热筋的数量，这对于本领域的普通技术人员来说应当是易于实施的。

图5A是图5中的圆圈部分的放大细节图，其中可以清楚地看到散热筋13的局部结构。该散热筋13由金属材料或其它散热能力良好的材料制成，其横截面呈大致三角形状。当然，也可以采用其它适当的形状构造上述散热筋。散热筋13的厚度、宽度和高度均可以根据需冷却的电机的大小、结构及散热需求进行调整。由于此类调整对于本领域的普通技术人员来说是易于理解的，此处不再赘述。

第二较佳实施例

图6示出了根据本实用新型的电机用冷却流道的第二较佳实施例。为了清楚起见，这里仅描述不同于第一较佳实施例的结构。如图6所示，冷却流道10由六条流道和五条弯道组成，而不是第一较佳实施例中的四条流道和三条弯道。事实上，根据本实用新型的电机用冷却流道10可以由N条流道和N-1条弯道组成，其中N是大于或等于4的偶数，即，4、6、8等等。

图7示意性地示出了冷却液在图6所示的冷却流道10中的循环路线。如图7所示，冷却流道10包括彼此平行且间隔开大致相等的规定间距的六条流道10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6以及分别连接上述六条流道中的两条流道的沿曲面的轴向延伸的五个弯道10-1'、10-2'、10-3'、10-4'、10-5'。根据图7中标识的箭头可知，当冷却液从入口11首先进入第一流道10-1，并且经由第一弯道10-1'到达第二流道10-2，其中，第一流道10-1和第二流道10-2均为最靠近曲面S的中心轴线X的流道。接着，冷却液经由第二弯道10-2'到达第三流道10-3，再经由第三弯道10-3'到达第四流道10-4，其中，第三流道10-3和第四流道10-4是既不靠近也不远离曲面S的中心轴线X的流道。最后，冷却液经由第四弯道10-4'到达第五流道10-5，再经由第五弯道10-5'到达第六流道10-6并最终从设置在第六流道10-6的出口12离开冷却流道10，其中，第五流道10-5和第六流道10-6均为最远离曲面S的中心轴线X的流道。

虽然以上结合了若干实施例对本实用新型的电机用冷却流道的结构及其技术效果进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本实用新型进行修改和变型，例如，将上述四层或六层流道改造为八层或十层流道等等，这些修改和变型都将落在本实用新型的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种电机用冷却流道(10)，所述冷却流道(10)在将所述电机包围在其中的筒形曲面(S)上沿所述曲面(S)的周向蜿蜒布置成连续贯通的N条流道(10-1、10-2、…、10-N)，所述冷却流道(10)的两端形成有入口(11)和出口(12)，冷却液从所述入口(11)进入所述冷却流道(10)并从所述出口(12)离开所述冷却流道(10)，并且所述出口(12)布置成比所述入口(11)更远离所述曲面(S)的中心轴线(X)，其中，N是大于或等于4的偶数。

2.如权利要求1所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述入口(11)布置在所述冷却流道(10)的N条流道(10-1、10-2、…、10-N)中最靠近所述曲面(S)的中心轴线(X)的一条中。

3.如权利要求1所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述出口(12)布置在所述冷却流道(10)的N条流道(10-1、10-2、…、10-N)中最远离所述曲面(S)的中心轴线(X)的一条中。

4.如权利要求1所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述冷却流道(10)的N条流道(10-1、10-2、…、10-N)彼此平行且间隔开规定间距。

5.如权利要求1所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述冷却流道(10)在面对所述电机的侧面上形成有至少一条散热筋(13)。

6.如权利要求5所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述散热筋(13)布置成与所述冷却流道(10)的N条流道(10-1、10-2、…、10-N)相平行。

7.如权利要求6所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述N条流道(10-1、10-2、…、10-N)中的每一条布置成具有相同数量的散热筋(13)。

8.如权利要求6所述的冷却流道(10)，其特征在于，所述N条流道(10-1、10-2、…、10-N)中最靠近所述曲面(S)的中心轴线(X)的一条所具有的散热筋(13)的数量少于所述N条流道(10-1、10-2、…、10-N)中最远离所述曲面(S)的中心轴线(X)的一条所具有的散热筋(13)的数量。

9.一种电机，所述电机被如权利要求1至8中任一项所述的冷却流道(10)包围并冷却。

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