CN220985435U - 电机壳体、电机及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机冷却技术领域，尤其涉及一种电机壳体、电机及车辆。该电机壳体包括壳本体、两个端盖和冷却水道，两个端盖分别设于壳本体的两端，冷却水道包括进水口和出水口，部分冷却水道设于壳本体的内部，另一部分冷却水道设于至少一个端盖的内部。根据本实用新型的电机，部分冷却水道设置在壳本体的内部，用于对靠近壳本体的定子系统进行冷却降温，另一部分冷却水道设于端盖的内部，用于对轴承进行冷却降温，本实用新型通过将冷却水道设置在壳本体和端盖的内部，可以同时对定子系统和轴承进行冷却降温，从而降低电机扭矩衰减几率，降低永磁体退磁几率，保证电机性能和可靠性。

Description

电机壳体、电机及车辆

技术领域

本实用新型涉及电机冷却技术领域，尤其涉及一种电机壳体、电机及车辆。

背景技术

电动汽车技术随着时间的推进得到了快速的发展，其中驱动电机作为其核心组件之一，其性能直接影响整车的性能。为了满足现代电动汽车在加速、爬坡和高速行驶等方面的需求，整车对驱动电机的功率密度和转矩密度的要求持续增加。而为了保持这些高性能输出，电机的散热能力成为了不可忽视的关键。一旦电机内部温度过高，可能会导致磁性材料的性能下降，从而导致电机效率降低，甚至出现永久性损伤。

传统的电机设计通常采用水冷方式实现散热。在这些设计中，电机的壳体外部设有进出水口，壳体内部设有冷却水腔，例如Z形水腔。通过这种方式，冷却水在水腔内流动，带走电机产生的热量，从而实现对电机的冷却。但这些冷却水道多数集中用于对定子系统冷却，而对于轴承和转子系统的冷却，尤其是永磁体，则往往被忽视。在高负荷工况下，由于散热不足，轴承可能过热，而永磁体可能面临退磁的风险。这些问题都可能导致电机的性能下降和其可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决无法同时对电机的定子系统和轴承进行有效冷却的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种电机壳体，包括：

壳本体；

两个端盖，两个所述端盖分别设于所述壳本体的两端；

冷却水道，所述冷却水道包括进水口和出水口，部分冷却水道设于所述壳本体的内部，另一部分所述冷却水道设于至少一个所述端盖的内部。

根据本实用新型的电机壳体，部分冷却水道设置在壳本体的内部，用于对靠近壳本体的定子系统进行冷却降温，另一部分冷却水道设于端盖的内部，用于对轴承进行冷却降温，本实用新型通过将冷却水道设置在壳本体和端盖的内部，可以同时对定子系统和轴承进行冷却降温，从而降低电机扭矩衰减几率，降低永磁体退磁几率，保证电机性能和可靠性。另外，由于轴承上套设有转子系统，当轴承降温后也会带着转子系统降温，进一步降低永磁体退磁几率。

另外，根据本实用新型的电机壳体，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述冷却水道包括至少两个第一冷却水道和至少一个第二冷却水道，所述第一冷却水道设于所述壳本体的内部，所述第二冷却水道设于所述端盖的内部，至少两个所述第一冷却水道间通过至少一个所述第二冷却水道相连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述第二冷却水道包括冷却部、进水端和出水端，所述端盖设有用于供轴承穿设的安装口，所述冷却部环设于所述安装口的外部，所述冷却部的一端通过所述进水端与相邻设置的两个所述第一冷却水道的其中一个相连通，所述冷却部的另一端通过所述出水端与相邻设置的两个所述第一冷却水道的其中另一个相连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一冷却水道至少包括一个第一流道，所述第一流道沿所述壳本体的轴向方向设置，相邻两个所述第一冷却水道的所述第一流道间通过所述第二冷水水道相连通。

在本实用新型的一些实施例中，部分所述第一冷却水道还包括第二流道，所述第二流道与所述第一流道相交设置，同一个所述第一冷却水道中的相邻两个所述第一流道间通过所述第二流道相连通。

在本实用新型的一些实施例中，两个所述端盖内分别设有所述第二冷却水道。

在本实用新型的一些实施例中，所述端盖以可拆卸的方式与所述壳本体相连，所述第一冷却水道与所述第二冷却水道的连接处设有密封件。

在本实用新型的一些实施例中，所述壳本体的外表面涂覆有散热涂料；

和/或，所述端盖的外表面涂附有散热涂料。

本实用新型的第二方面提出了一种电机，包括如上述的电机壳体。

本实用新型的第三方面提出了一种车辆，包括如上述的电机。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的壳本体的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式第一视角的冷却水道的结构示意图；

图3示意性地示出了根据本实用新型实施方式第二视角的冷却水道的结构示意图；

图4示意性地示出了根据本实用新型实施方式的电机的局部剖视结构示意图；

图5示意性地示出了根据本实用新型实施方式的电机的正视结构示意图；

图6为图5中A-A处的剖视图。

附图标记如下：

100、电机壳体；

10、壳本体；20、冷却水道；201、第一冷却水道；2011、第一流道；2012、第二流道；202、第二冷却水道；2021、进水端；2022、出水端；2023、冷却部；21、进水口；22、出水口；

30、端盖；31、安装口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图6所示，根据本实用新型的实施方式提出了一种电机壳体100，该电机壳体100包括壳本体10、两个端盖30和冷却水道20，两个端盖30分别设于壳本体10的两端，冷却水道20包括进水口21和出水口22，部分冷却水道20设于壳本体10的内部，另一部分冷却水道20设于至少一个端盖30的内部。

根据本实施方式的电机壳体100，部分冷却水道20设置在壳本体10的内部，用于对靠近壳本体10的定子系统进行冷却降温，另一部分冷却水道20设于端盖30的内部，用于对轴承进行冷却降温，本实用新型通过将冷却水道20设置在壳本体10和端盖30的内部，可以同时对定子系统和轴承进行冷却降温，从而降低电机扭矩衰减几率，降低永磁体退磁几率，保证电机的性能和可靠性。另外，由于轴承上套设有转子系统，当轴承降温后也会带着转子系统降温，进一步降低永磁体退磁几率。

具体的，端盖30包括前端盖和后端盖。

具体的，端盖30上设有安装口31，轴承穿过安装口31，端盖30支撑轴承。

在一些实施方式中，冷却水道20包括至少两个第一冷却水道201和至少一个第二冷却水道202，第一冷却水道201设于壳本体10的内部，第二冷却水道202设于端盖30的内部，至少两个第一冷却水道201间通过至少一个第二冷却水道202相连通。两个第一冷却水道201和一个第二冷却水道202形成一个复杂的流动路径，为冷却液提供了更长的冷却路径，增加了冷却水道20与壳本体10及端盖30的接触面积，从而提高了冷却效率。

具体的，第二冷却水道202包括冷却部2023、进水端2021和出水端2022，端盖30设有用于供轴承穿设的安装口31，冷却部2023环设于安装口31的外部，冷却部2023的一端通过进水端2021与相邻设置的两个第一冷却水道201的其中一个相连通，冷却部2023的另一端通过出水端2022与相邻设置的两个第一冷却水道201的其中另一个相连通。

可以理解的是，第二冷却水道202可以呈Ω型，冷却液从进水端2021经由冷却部2023流向出水端2022，又因为冷却部2023环设于供轴承穿设的安装口31，所以可以对轴承进行降温。

在一些实施方式中，第一冷却水道201至少包括一个第一流道2011，第一流道2011沿壳本体10的轴向方向设置，相邻两个第一冷却水道201的第一流道2011间通过第二冷水水道相连通。

具体的，部分第一冷却水道201还包括第二流道2012，第二流道2012与第一流道2011相交设置，同一个第一冷却水道201中的相邻第一流道2011间通过第二流道2012相连通。

具体的，第二冷却水道202呈Ω型结合第一流道2011，相邻两个第一冷却水道201中的其中一个的第一流道2011与进水端2021相连通，另一个第一冷却水道201的第一流道2011与出水端2022相连通，此时这两个相邻的两个第一冷却水道201之间通过第二冷却水道202相连通。

可以理解的是，进水端2021可以呈漏斗型，沿冷却液流通的方向，漏斗的大开口在上游，小开口在下游，这样设计可以加快冷却液的流速，提升对轴承的降温效果。

可以理解的是，在第一流道2011进水的一端可以设置旋流结构，帮助冷却液形成更优化的流动路径。旋流结构可以为导流片，通过导流片使冷却液形成旋流，旋流结构可以增加流体的湍流度，从而提高热交换效率。通过使流体旋转，可以打破边界层，增加流体与壁面的接触和混合，从而提高热交换效率。

可以理解的是，第一流道2011和第二流道2012结合呈S型，沿冷却液流通的方向，相邻的S型结构依次首尾连接。多个S型结构首尾连接增强了冷却液在冷却水道20内的流动特性。另外，交替的S型结构的设计方式确保冷却液充分流经每一个部分，减少或避免了死水区的产生，确保第一冷却水道201都能有效参与热交换。还有，首尾连接S字型弯折设计方式使得第一冷却水道201占用的空间更加紧凑，更易于集成在各种壳本体10中。

在一些实施方式中，两个端盖30内分别设有第二冷却水道202。即前端盖有第二冷却水道202，后端盖也有第二冷却水道202。两端的端盖30均设置有第二冷却水道202，意味着电机的轴承两端都可以实现高效冷却。这种均匀的冷却方式可以确保电机的整体温度分布更为均匀，避免因温差导致的内部应力，从而提高电机的使用寿命。另外，通过两端的第二冷却水道202直接冷却轴承可以显著降低轴承温度，预防轴承过热，从而避免润滑油劣化、轴承早期损伤或失效。

在一些实施方式中，端盖30以可拆卸的方式与壳本体10相连，第一冷却水道201与第二冷却水道202的连接处设有密封件。该密封部可以为O型密封圈或垫片。当电机工作时，冷却液在冷却水道20的内部流动，可能会因为第一冷却水道201与第二冷却水道202连接处的缝隙而泄露。密封部的设置可以有效地防止这种泄露，确保冷却液在冷却水道20的内部循环，提高冷却效率。

具体的，O型密封圈和垫片可以选择不同的材料制作，根据电机的工作环境和温度条件选择合适的密封材料(例如橡胶材质)，确保长时间的使用不会发生老化和损坏。

在一些实施方式中，沿冷却液流通的方向，进水口21设于冷却水道20的首端，出水口22设于冷却水道20的末端。进水口21设于冷却水道20的首端，作为冷却液进入冷却水道20的入口，进水口21设计在首端的位置有助于保证冷却液能够流经整个冷却水道20，确保电机各个部分得到均匀且充分的冷却。冷却水道20负责将进入的冷却液导向电机的各个需要冷却的部分。其特有的设计形态和结构确保冷却液能够在其中高效流通，带走电机运行产生的热量。出水口22设于冷却水道20的末端，作为冷却液流出冷却水道20的出口。经过电机内部循环后，已经吸收了大量热量的冷却液从出水口22排出，再进行循环或冷却处理。首先，通过明确的冷却液流通方向，确保冷却液能够全面覆盖到电机的每一个部分，从而实现高效的冷却效果。其次，将进水口21设计在冷却水道20的首端，出水口22设计在末端，简化了整个冷却系统的结构，减少了可能的泄露点和维护难点。最后，清晰的进出水路设计有助于减少冷却液在冷却水道20内的流动阻力，提高冷却液的循环效率，从而实现更快的热量排放。

在一些实施方式中，所述壳本体10的外表面涂覆有散热涂料。另外，端盖30的外表面也可以涂附有散热涂料。此散热材料可以为高导热系数的材料，例如铝基复合材料、石墨烯涂层或特定的热传导涂料，旨在快速吸收从电机内部传来的热量并在外表面迅速散发。涂覆的散热材料可以大大增加壳本体10或端盖30与外部环境之间的热交换效率，使得热量更快地从电机内部传递到外部空气。由于电机内部温度得到有效控制，可以减少因长时间高温工作导致的部件老化和性能下降，从而延长电机的使用寿命。另外，高效的散热减少了电机因温度过高而导致的能效下降，从而达到节约能源的效果。

在一些实施方式中，壳本体10上设置有温度传感器，具体的可以为多个温度传感器，壳本体10上分布设置有多个温度传感器，这些传感器可以是热电偶、热敏电阻或其他适合的温度检测元件。这些传感器位于电机的关键热点位置，例如接近轴承或电机的高负载区域。与温度传感器连接的有一个微处理器或控制单元，它能够实时读取各传感器的数据，并对其进行分析。这个控制单元可以与电机的控制系统相连，以便进行温度的实时监控和管理。通过温度传感器，用户或系统能够实时监测电机的工作状态，及时得知电机是否过热，并根据需要采取相应措施。

在一些实施方式中，在冷却水道20的进水口21处设置一个流速调节阀，流速调节阀可以调整流向冷却结构的冷却液的流速。具体的，流速调节阀可以由一个电子控制的蝶阀或球阀组成。此阀门可以旋转，以在完全开启(最大流速)和完全关闭(无流速)之间调节冷却液的流速。在流速调节器的入口和出口设置流速传感器和温度传感器，用于实时检测冷却液的流速和温度。控制单元与流速调节器、流速传感器和温度传感器电连接。控制单元基于传感器的数据，自动调整蝶阀或球阀的开启角度，从而控制流速。

在一些实施方式中，在壳本体10的外表面增加散热鳍片。这些鳍片可以提高散热面积，进一步提高冷却效率。鳍片可以垂直于壳本体10设置，这样可以使得空气自然流经鳍片，或者可以稍微倾斜，以利于强制气流散热。为了提高散热效率，可以对鳍片进行表面处理，如阳极氧化或涂覆特殊的热导材料，增强其对外部环境的耐腐蚀性和散热性能。通过增加散热鳍片，壳本体10的散热面积得到明显增加，从而大大提高了散热效率。

本实施方式从电机冷却优化设计的角度出发，针对高功率的车用永磁同步电机实际散热需求，对壳本体10、端盖30做了水腔优化设计，对轴承进行直接冷却和转子系统进行间接冷却，保证电机性能和可靠性。

本实施方式还提出了一种电机，包括如上述的电机壳体100，轴承设于电机壳体100内部，定子系统设于电机壳体100的内壁上，转子系统设于轴承上。

本实施方式还提出了一种车辆，包括如上述的电机。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机壳体，其特征在于，包括：

壳本体；

两个端盖，两个所述端盖分别设于所述壳本体的两端；

冷却水道，所述冷却水道包括进水口和出水口，部分冷却水道设于所述壳本体的内部，另一部分所述冷却水道设于至少一个所述端盖的内部。

2.根据权利要求1所述的电机壳体，其特征在于，所述冷却水道包括至少两个第一冷却水道和至少一个第二冷却水道，所述第一冷却水道设于所述壳本体的内部，所述第二冷却水道设于所述端盖的内部，至少两个所述第一冷却水道间通过至少一个所述第二冷却水道相连通。

3.根据权利要求2所述的电机壳体，其特征在于，所述第二冷却水道包括冷却部、进水端和出水端，所述端盖设有用于供轴承穿设的安装口，所述冷却部环设于所述安装口的外部，所述冷却部的一端通过所述进水端与相邻设置的两个所述第一冷却水道的其中一个相连通，所述冷却部的另一端通过所述出水端与相邻设置的两个所述第一冷却水道的其中另一个相连通。

4.根据权利要求2所述的电机壳体，其特征在于，所述第一冷却水道至少包括一个第一流道，所述第一流道沿所述壳本体的轴向方向设置，相邻两个所述第一冷却水道的所述第一流道间通过所述第二冷却水道相连通。

5.根据权利要求4所述的电机壳体，其特征在于，部分所述第一冷却水道还包括第二流道，所述第二流道与所述第一流道相交设置，同一个所述第一冷却水道中的相邻两个所述第一流道间通过所述第二流道相连通。

6.根据权利要求2-5任一项所述的电机壳体，其特征在于，两个所述端盖内分别设有所述第二冷却水道。

7.根据权利要求2-5任一项所述的电机壳体，其特征在于，所述端盖以可拆卸的方式与所述壳本体相连，所述第一冷却水道与所述第二冷却水道的连接处设有密封件。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电机壳体，其特征在于，所述壳本体的外表面涂覆有散热涂料；

和/或，所述端盖的外表面涂附有散热涂料。

9.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-8任一项所述的电机壳体。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电机。