CN220122700U - 电机的复合式水道机壳和车辆电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机的复合式水道机壳和车辆电机，复合式水道机壳包括电机壳本体，电机壳本体内设置有复合式水道，复合式水道的两端分别设有进水口和出水口，复合式水道包括相互连通的螺旋式水道和切向往复式水道，螺旋式水道的螺旋结构与电机壳本体同轴，切向往复式水道沿电机壳本体周向折返设置，进水口与螺旋式水道的输入端连通，出水口与切向往复式水道的输出端连通。该电机的复合式水道机壳通过螺旋和切向往复复合式水道设计改善传统电机壳体散热存在的温度梯度问题，进而提高了对电机整体的散热效果，同时提高了进出水口布置的灵活性，进出水口布置不局限于两端或同一相对角度布置，更好的适配整车内的安装布置。

Description

电机的复合式水道机壳和车辆电机

技术领域

本实用新型主要涉及电机散热技术领域，尤其涉及一种电机的复合式水道机壳和车辆电机。

背景技术

近年来电机作为新能源汽车驱动和发电单元的核心部件得到增速发展，追求高功率密度、高效率的同时，温升的控制显的尤为重要。在非集成单电机系统，采用水冷循环机壳对电机定子部分散热是市场主流的技术路线。而机壳内部的水道设计则影响着同等输入条件下的散热效果差异。目前国内绝大多数电机机壳采用两种冷却水道结构，如图1所示，一种是螺旋式水道(a)，另一种是轴向式折返形水道(b)。其中，螺旋式水道结构利用周向一定角度导流做轴向递进，有利于减小沿程阻力、流速均匀，非流动水区较小，但对电机内部轴向散热上容易造成一定的温度梯度，且进出水口布置要求在轴向的两端。轴向式折返形水道结构水路途径的转折较多，增加沿程阻力，易形成非流动水区，内部轴向散热上温度较均匀，但对电机内部周向半圆散热上易造成一定的温度梯度，进出水口的布置可布置在同一轴端，也可布置在两端，但需保持固定相对角度。机壳的水道设计不仅要满足电机额定条件下的温升需求，还需进一步降低内部温度梯度现象，缓解局部过热现象。此外，随着整车内安装空间的压缩利用，进出水口的布置也需更灵活化，达到良好适配。因此，有必要对水冷电机的机壳水道结构进行新的研究，开发一种可同时兼顾上述多个问题的全方位解决方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种散热均匀、散热效率高和进出水口布置灵活安装适配性好的电机的复合式水道机壳和车辆电机。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种电机的复合式水道机壳，包括电机壳本体，所述电机壳本体内设置有复合式水道，所述复合式水道的两端分别设有进水口和出水口，所述复合式水道包括相互连通的螺旋式水道和切向往复式水道，所述螺旋式水道的螺旋结构与电机壳本体同轴，所述切向往复式水道沿电机壳本体周向折返设置，所述进水口与螺旋式水道的输入端连通，所述出水口与切向往复式水道的输出端连通。

上述电机的复合式水道机壳，优选的，所述电机壳本体包括内壳体和外壳体，所述复合式水道位于内壳体和外壳体之间。

上述电机的复合式水道机壳，优选的，所述复合式水道设置于内壳体外壁上，所述外壳体套装并密封于内壳体外壁上。

上述电机的复合式水道机壳，优选的，所述螺旋式水道由螺旋环绕在内壳体外壁上的隔水条、内壳体外壁和外壳体内壁构成。

上述电机的复合式水道机壳，优选的，所述切向往复式水道由不同长度的同心圆弧形隔水条、内壳体外壁和外壳体内壁构成，每相邻两个所述圆弧形隔水条构成一条弧形水道，每相邻两条所述弧形水道的端部连通形成切向折返式水道。

上述电机的复合式水道机壳，优选的，所述进水口靠近电机壳本体轴向的端部，所述出水口靠近电机壳本体轴向的中部，所述进水口和出水口的连线与电机壳本体的轴线平行。

作为一个总的技术构思，本实用新型还提供了一种车辆电机，包括上述电机的复合式水道机壳，所述电机壳本体套装于所述车辆电机的定子外壁。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型电机的复合式水道机壳通过螺旋和切向往复复合式水道设计改善传统电机壳体散热存在的温度梯度问题，进而提高了对电机整体的散热效果，同时提高了进出水口布置的灵活性，进出水口布置不局限于两端或同一相对角度布置，进水口可灵活布置在端部周向的任意位置，出水口可灵活布置在另一端的端部至中部，且圆周向角度位置可与进水口成任意角度，由此更好的适配在整车内的安装布置。

(2)本实用新型采用螺旋与切向往复复合式水道结构，整体沿程阻力略高于单纯的螺旋式水道，但低于轴向折返式水道，流体在前半段的流速均匀，后半段经切向路径往复延展，导致拐角区域流速增大，根据伯努利公式，一定温度下流速增大，管路直径和液体粘度基本恒定的情况下，换热增强，由此可以提升轴向后半段的电机内部散热效果。从而使后半段与靠近进水口的前半段的散热温度差缩小，有效改善了温度梯度问题。

(3)基于现有技术中常规的螺旋式水道结构和轴向折返式水道结构，本实用新型实际采用的却是螺旋式与周向折返式水道结构的结合，而没有直接采用螺旋式和轴向式的简单加和，原因在于，本申请的发明人在研究过程中发现现有常规结构的简单加和并不能集二者之长，还会徒增较大流阻，且在加工制造工艺上难以实现(砂型铸造不好出砂，出砂口需设置很多)；选择周向的切向折返结构复合在螺旋式基础上流阻增加不大却能有效改善轴向散热温度梯度问题，且制造工艺难度等同螺旋式，不会造成难以加工的困扰。

附图说明

图1为现有技术的水冷电机机壳水道结构示意图。

图2为本实用新型具体实施例中电机的复合式水道机壳结构示意图。

图中标号表示：11、内壳体；111、隔水条；2、复合式水道；21、螺旋式水道；22、切向往复式水道；221、圆弧形隔水条；222、弧形水道；223、往复水道折返端部；3、进水口；4、出水口。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图2所示，本实施例电机的复合式水道机壳，包括电机壳本体，该电机壳本体内设置有复合式水道2，复合式水道2的两端分别设有进水口3和出水口4，复合式水道2包括相互连通的螺旋式水道21和切向往复式水道22，螺旋式水道21的螺旋结构与电机壳本体同轴，切向往复式水道22沿电机壳本体周向折返设置，进水口3与螺旋式水道21的输入端连通，出水口4与切向往复式水道22的输出端连通。

本实施例电机的复合式水道机壳通过螺旋和切向往复复合式水道设计改善了传统电机壳体散热存在的温度梯度问题，进而提高了对电机整体的散热效果，同时提高了进出水口布置的灵活性，进出水口布置不局限于两端或同一相对角度布置，进水口可布置在端部，出水口可布置在另一端的端部和中部，且圆周向角度位置可与进水口成任意角度，更好的适配整车内的安装布置。

具体的，通常情况下冷却流体从外部进入复合式水道2，越靠近进水口3获得的冷却流体越新鲜，温度越低，冷却效果越好，随着流体在水道中往后延伸，经换热流体温度会逐渐上升，冷却效果逐渐降低，由此使水道前半段和后半段形成明显温度差异，甚至造成电机局部过热。本实施例的机壳水道整体结构从轴向看，前半段为螺旋式后半段为切向往复式，一定流量下该结构的前半段流速均匀，后半段速度变化加剧，尤其在拐角区域的流速大大增加，根据伯努利公式，一定温度下流速增大，管路直径和液体粘度基本恒定的情况下，换热增强，由此显著提升了轴向后半段的电机内部散热效果，进而与靠近进水口的前半段的散热温度差缩小，有效改善了温度梯度问题。

关于进出水口位置的灵活性设置可进一步理解，螺旋式水道21的起始端可以设置在靠近电机壳端部周向的任意位置，因此进水口3的位置可以根据实际需求在端部的周向灵活设置，切向往复式水道22的末端可以设置在靠近电机壳端部周向任意位置，也可以缩短弧形水道222在周向的长度，在相对的往复水道折返端部223之间留出位置设置切向往复式水道22的末端，以便使出水口4可根据需要设置在电机壳轴向靠近螺旋式水道21的多个位置，如图2所示c至d之间的任意位置，由此实现进水口3的位置周向可选，出水口4的位置周向及轴向可选。

本实施例中，电机壳本体包括内壳体11和外壳体(图中未示出)，复合式水道2位于内壳体11和外壳体之间，复合式水道2设置于内壳体11外壁上，外壳体套装并密封于内壳体11外壁上。具有复合式水道2的内壳体可通过模具一体加工成型，再与外壳体进行组装密封，该结构设计便于加工和组装。当然，在其它实施例中，也可以采用分别独立的内壳体11，构成复合式水道2的隔水部件和外壳体三层组装密封，但加工和组装的便利性不如本实施例。

本实施例中，螺旋式水道21由螺旋环绕在内壳体11外壁上的隔水条111、内壳体11的外壁和外壳体的内壁构成，该结构设计便于加工和组装。

本实施例中，切向往复式水道22由不同长度的同心圆弧形隔水条221、内壳体11的外壁和外壳体的内壁构成，每相邻两个圆弧形隔水条221构成一条弧形水道222，每相邻两条弧形水道222的端部连通形成切向折返式水道，该结构设计便于加工和组装，往复水道折返端部223具有弧形倒角，有利于导流，减小流阻。

本实施例中，进水口3靠近电机壳本体轴向的端部，出水口4靠近电机壳本体轴向的中部，进水口3和出水口4的连线与电机壳本体的轴线平行。经反复研究确定本实施例将进出水口位置设计为如图2显示，非流动水区小，散热效果更优。

一种车辆电机，包括本实施例中的电机的复合式水道机壳，电机壳本体套装于车辆电机的定子外壁。本实施例的车辆电机散热均匀，安装适配性好。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电机的复合式水道机壳，包括电机壳本体，其特征在于，所述电机壳本体内设置有复合式水道(2)，所述复合式水道(2)的两端分别设有进水口(3)和出水口(4)，所述复合式水道(2)包括相互连通的螺旋式水道(21)和切向往复式水道(22)，所述螺旋式水道(21)的螺旋结构与电机壳本体同轴，所述切向往复式水道(22)沿电机壳本体周向折返设置，所述进水口(3)与螺旋式水道(21)的输入端连通，所述出水口(4)与切向往复式水道(22)的输出端连通；所述切向往复式水道(22)由不同长度的同心圆弧形隔水条(221)、内壳体(11)的外壁和外壳体的内壁构成，每相邻两个所述圆弧形隔水条(221)构成一条弧形水道(222)，每相邻两条所述弧形水道(222)的端部连通形成切向折返式水道。

2.根据权利要求1所述的电机的复合式水道机壳，其特征在于，所述电机壳本体包括内壳体(11)和外壳体，所述复合式水道(2)位于内壳体(11)和外壳体之间。

3.根据权利要求2所述的电机的复合式水道机壳，其特征在于，所述复合式水道(2)设置于内壳体(11)外壁上，所述外壳体套装并密封于内壳体(11)外壁上。

4.根据权利要求3所述的电机的复合式水道机壳，其特征在于，所述螺旋式水道(21)由螺旋环绕在内壳体(11)外壁上的隔水条(111)、内壳体(11)的外壁和外壳体的内壁构成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电机的复合式水道机壳，其特征在于，所述进水口(3)靠近电机壳本体轴向的端部，所述出水口(4)靠近电机壳本体轴向的中部，所述进水口(3)和出水口(4)的连线与电机壳本体的轴线平行。

6.一种车辆电机，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的电机的复合式水道机壳，所述电机壳本体套装于所述车辆电机的定子外壁。