CN110429727B - 一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，在保持电机原有结构的基础上，通过在电机定子布置冷却水路结构实现电机水冷散热。所述水冷结构包括布置于电机定子轴的冷却液进水道、出水道、进水环道和出水环道，以及布置于电机定子轭部的冷水道、热水道、冷却水道、弧形槽和弧形槽盖。冷却液由进水道流入，经过进水环道分流后依次流经冷水道、冷却水道、热水道后经出水环道汇流，最后从出水道流出。本发明的水冷结构具有多组均匀分布的冷却循环支路，且设计了温控阀用于调节各冷却液循环支路的流量，使冷却更加均匀，避免了电机温度梯度，冷却效果更好，且减小了电机的体积，符合汽车轻量化的需求。

Description

一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构

技术领域

本发明属于轮毂电机制造技术领域，涉及一种轮毂电机的冷却结构，具体涉及一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构。

背景技术

能源与环境是当今社会发展的两大重要主题，在能源短缺与环境污染的发展背景下，电动汽车应运而生。采用分布式轮毂电机驱动方式，独立的电动轮结构使得线控转向和全轮转向变得更易实现，能有效减小车辆转向半径，使汽车具有更优秀的操纵性与灵活性，相比于机械转向机构，大大地提高车辆转向性能。实现轮毂电机的应用需要克服其恶劣的工作环境，其中电机的温升问题是影响电机工作状态的主要问题。过高的温度会加快电机内部绝缘材料的老化，也会使永磁体材料产生不可逆的退磁现象，高温环境会很大程度的减少电机寿命。

传统的风冷方式无法满足轮毂电机高速、高负载下的散热需求，增加散热片与独立风扇这种方式会使电机体积变大、无功损耗及噪音加大，动平衡(或静平衡)困难，工艺复杂和成本增加。而对于轮毂电机而言，由于结构紧凑，轮内空间小，所以合理的冷却方式非常重要。

水冷是目前解决温升问题的一个有效方法，散热效率高，合理的冷却管道布置可以在保留电机原有结构的情况下实现，从而保证电机结构紧凑。将冷却机构布置在电机内定子结构中，不会影响电机的动平衡。

发明内容

由此，本发明提供了一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，在保持电机原有结构的前提下，通过在电机内定子中铺设冷却液管道，可有效的解决电机温升问题，结构简单，制造成本较低，且能够保证电机的结构紧凑性，不影响电机动平衡效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，包括设置在电机定子轴上的冷却液进水道、出水道、进水环道和出水环道，以及布置于电机定子轭部的冷水道、热水道、冷却水道、弧形槽和弧形槽盖；所述进水环道与冷水道在同一平面，且位于远离定子轴伸出方向的一侧，进水环道分别连接进水道和冷水道；所述出水环道与热水道在同一平面，且位于靠近定子轴伸出方向的一侧，所述出水环道为圆弧水道，分别连接出水道和热水道，所述热水道还连通冷却水道，所述冷却水道通过弧形槽连接，弧形槽和弧形槽盖配合。

上述方案中，所述冷却水道与热水道交界处安装有温控阀。

上述方案中，所述温控阀包括壳体，壳体一端固定有流量调节螺栓，另一端设置为进水口，所述进水口与冷却水道连通；流量调节螺栓通过弹簧一对阀芯一端施加预紧力，阀芯另一端由热敏元件通过弹簧二施加调节力；壳体上设有出水口，所述出水口与热水道对齐且连通。

上述方案中，所述冷却水道优选为圆形通孔结构。

上述方案中，所述弧形槽包括三孔弧形槽、两孔弧形槽与单孔圆槽，所述单孔圆槽、两孔弧形槽、三孔弧形槽在定子轭部的分布使得冷却水道形成循环闭合回路。

上述方案中，所述弧形槽盖包括三孔弧形槽盖、两孔弧形槽盖与单孔圆槽盖，分别与三孔弧形槽、两孔弧形槽与单孔圆槽配合。

上述方案中，所述冷水道与热水道具有多条且数量相等，所述冷水道与热水道间隔布置。

本发明提出的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构带来的有益效果如下：

1、本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，冷却水道为通孔结构，工艺简单，制造成本低。

2、本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，具有多组均匀分布的冷却循环水道，可加快冷却液循环速度，优化冷却液循环路径，冷却效果更好。

3、本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，通过温控阀调节各冷却液循环支路的流量，使冷却更加均匀，避免了电机温度梯度。

4、本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，在电机原有结构的基础上加工冷却水道，结构简单，无需增大电机体积。

附图说明

图1为本发明的冷却水路结构示意图；

图2为冷却区的环切剖面图；

图3为本发明的立体结构示意图；

图4为弧形槽盖结构示意图；

图5为温控阀结构示意图；

图中：1、出水道；2、冷水道；3、冷却水道；4、弧形槽；5、热水道；6、定子轴；7、绕线槽；8、进水道；9、进水环道；10、出水环道；11、单孔圆槽；12、两孔弧形槽；13、三孔弧形槽；14、单孔圆槽盖；15、两孔弧形槽盖；16、三孔弧形槽盖；17、温控阀；18、流量调节螺栓；19、温控阀出水口；20、阀芯；21、热敏元件；22、温控阀进水口；23、弹簧一；24、轴套；25、弹簧二；26、支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的内容作进一步的说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

参照图1、图3，本发明提供的一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，所述轮毂电机为外转子电机，水冷结构包括设置在电机定子轴6上的冷却液进水道8、出水道1、进水环道9和出水环道10，以及布置于电机定子轭部的冷水道2、热水道5、冷却水道3、弧形槽4和弧形槽盖，冷水道2和热水道5轴向间隔布置在电机定子轭部。所述进水环道9与冷水道2在同一平面，位于远离定子轴6伸出方向的一侧；所述出水环道10与热水道5在同一平面，位于靠近定子轴6伸出方向的一侧；所述进水环道9为圆环形水道，分别连接进水道8和冷水道2，所述冷水道2还连通冷却水道3，将温度较低的冷却液输送至冷却区；所述冷水道2与热水道5具有多条，冷水道2与热水道5数量相等，且冷水道2与热水道5间隔布置；所述出水环道10为圆弧水道(本实施例中圆弧的角度为240°，缺口用于进水道通过)，分别连接出水道1和热水道5，所述热水道5还连通冷却水道3，将流过冷却区的温度较高的冷却液输送回出水道1。上述方案中，冷却液由进水道8流入，经过进水环道9分流后依次流经冷水道2、冷却水道3、热水道5后经出水环道10汇流，最后从出水道1流出。

参照图2、图4，上述方案中若干条冷却水道3轴向分布于电机定子轭部外圆，为圆形通孔结构，孔道之间通过弧形槽4连接；所述弧形槽4包括三孔弧形槽13、两孔弧形槽12与单孔圆槽11，分别与三孔弧形槽盖16、两孔弧形槽盖15与单孔圆槽盖14配合形成水道；单孔圆槽11、两孔弧形槽12、三孔弧形槽13在定子轭部的分布使得冷却水道3形成循环闭合回路。图2和图4中，单孔圆槽1、两孔弧形槽12、三孔弧形槽13的分布方式为：单孔圆槽1、两孔弧形槽12、三孔弧形槽13、两孔弧形槽12依次循环。所述冷却水道3、弧形槽4和弧形槽盖(三孔弧形槽盖16、两孔弧形槽盖15与单孔圆槽盖14)构成“弓”形循环水路。上述方案中，冷却液从冷水道2流入，分流至两侧冷却水道3；每条热水道5两侧的冷却水道3中的冷却液汇流回热水道5。所述冷却水道3的数量、尺寸与截面形状(椭圆、方形、多边形等)可根据电机定子尺寸进行调整。

参照图2、图5，上述方案中，所述冷却水道3与热水道5交界处安装有温控阀17，所述温控阀17包括温控阀壳体、流量调节螺栓18、温控阀出水口19、阀芯20、热敏元件21、温控阀进水口22，流量调节螺栓18固定于温控阀壳体一端，温控阀壳体另一端设置为进水口22，流量调节螺栓18通过弹簧一23对阀芯20一端施加预紧力，阀芯20另一端与热敏元件21一端接触，热敏元件21另一端通过轴套24定位，且热敏元件21另一端与轴套24末端之间设有弹簧二25，实现对阀芯20施加调节力，轴套24通过镂空的支架26固定在温控阀壳体22内部。设置在壳体22上的温控阀出水口19与热水道5对齐且连通，所述温控阀进水口22与冷却水道3连通。上述方案中，冷却液经冷却水道3流入温控阀进水口22，流经温控阀端17并从温控阀出水口19流出至热水道5，热敏元件21基于热胀冷缩原理随冷却液温度产生伸缩变化来调整阀芯20的预紧力，从而调节温控阀17流量，达到自动平衡冷却液温度的目的。本发明可使轮毂电机散热更加均匀，避免了轴向上的温度梯度，从而提高了散热效率，有效解决了电机温升的问题。

以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，包括设置在电机定子轴（6）上的冷却液进水道（8）、出水道（1）、进水环道（9）和出水环道（10），以及布置于电机定子轭部的冷水道（2）、热水道（5）、冷却水道（3）、弧形槽（4）和弧形槽盖；所述进水环道（9）与冷水道（2）在同一平面，且位于远离定子轴（6）伸出方向的一侧，进水环道（9）分别连接进水道（8）和冷水道（2）；所述出水环道（10）与热水道（5）在同一平面，且位于靠近定子轴（6）伸出方向的一侧，所述出水环道（10）为圆弧水道，分别连接出水道（1）和热水道（5），所述热水道（5）还连通冷却水道（3），所述冷却水道（3）通过弧形槽（4）连接，弧形槽（4）和弧形槽盖配合。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述冷却水道（3）与热水道（5）交界处安装有温控阀（17）。

3.根据权利要求2所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述温控阀（17）包括壳体，壳体一端固定有流量调节螺栓（18），另一端设置为进水口（22），所述进水口（22）与与冷却水道（3）连通；流量调节螺栓（18）通过弹簧一（23）对阀芯（20）一端施加预紧力，阀芯（20）另一端由热敏元件（21）通过弹簧二（25）施加调节力；壳体上设有出水口（19），所述出水口（19）与热水道（5）对齐且连通。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述冷却水道（3）为圆形通孔结构。

5.根据权利要求1所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述弧形槽（4）包括三孔弧形槽（13）、两孔弧形槽（12）与单孔圆槽（11），所述单孔圆槽（11）、两孔弧形槽（12）、三孔弧形槽（13）在定子轭部的分布使得冷却水道（3）形成循环闭合回路。

6.根据权利要求1或5所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述弧形槽盖包括三孔弧形槽盖（16）、两孔弧形槽盖（15）与单孔圆槽盖（14），分别与三孔弧形槽（13）、两孔弧形槽（12）与单孔圆槽（11）配合。

7.根据权利要求1所述的电动汽车用轮毂电机定子水冷结构，其特征在于，所述冷水道（2）与热水道（5）具有多条且数量相等，所述冷水道（2）与热水道（5）间隔布置。

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