CN115622299B - 带液冷循环散热功能的电机轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带液冷循环散热功能的电机轴，包括轴体及连接于轴体的轴肩：轴体的中心处设有两条平行设置的流道一、流道二，流道一、流道二以轴体中心轴线为中心对称设置；轴肩设有以轴体中心线为圆心的环形流道，环形流道的两端分别通过径向流道导通流道一、流道二的一端，流道一、流道二的另一端相通；流道一、流道二、径向流道及环形流道内有导热流体。本发明将现有技术中电机轴散热法方式由全部热传导改善为部分热传导加部分热对流的方式，能够较大程度上缓解电机中心位置的散热状态。
Description
技术领域
本发明涉及电机配件技术领域，具体涉及带液冷循环散热功能的电机轴。
背景技术
电机是新能源汽车的关键部件，电机在运行过程中会产生热量，热量主要来自线圈，也就是电机内部，在现有技术中，通常通过对电机外部进行散热的方式来降低电机的温度。
电机轴是电机的中心部位，如图1所示，电机轴的外部有多层硅钢片3，硅钢片3的线槽里面缠绕多圈线圈，线圈的热量通过硅钢片会传递至电机轴，并跟随电机轴传递至电机轴的两端，在上述散热过程中，热量从电机轴的中心位置传递至两端，热量传递的过程仅仅为热传导，热传导的效率很大程度上取决于电机轴的导热系数，而电机轴的材质通常采用低碳钢，导热系数并不是很高，并且电机轴散热较好的区域位于电机的两端。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种带液冷循环散热功能的电机轴，解决了现有技术中电机轴仅通过热传导方式散热的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
带液冷循环散热功能的电机轴，包括轴体及连接于轴体的轴肩：轴体的中心处设有两条平行设置的流道一、流道二，流道一、流道二以轴体中心轴线为中心对称设置；
轴肩设有以轴体中心线为圆心的环形流道，环形流道的两端分别通过径向流道导通流道一、流道二的一端，流道一、流道二的另一端相通；流道一、流道二、径向流道及环形流道内有导热流体。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：流道一和流道二的截面均是带圆角的半圆形，且两个半圆在同一个圆上，流道一、流道二之间通过中心隔板隔开。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：流道一、流道二是贯穿于轴体中心轴线的通孔，流道一、流道二的两端均通过安装于轴体端部的堵头密封，且远离轴肩一端的堵头和中心隔板之间设有过流槽。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：环形流道设有位于轴肩环形面的开口，且该开口通过环形密封圈密封。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：环形流道设有位于轴肩端面的开口，该开口通过端盖密封。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：流道一、流道二、径向流道、环形流道内依次设有管道一、管道二、径向管道、环形管道，管道一、管道二、径向管道、环形管道是一体式整根管道，且内部有导热流体。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：轴体远离轴肩的一端还设有矩形腔体，矩形腔体导通于流道一、流道二，且在轴体的端部设有开口，管道一、管道二在矩形腔体内通过折弯段连接，折弯段设有接口。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：环形流道有两个，两个环形流道之间通过径向设置的中心径向流道导通，两个径向流道共线设置。.
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：环形流道的弧度大于度，两个径向流道在远离环形流道一侧的夹角范围是-度。
优选，前述的带液冷循环散热功能的电机轴：管道一、管道二、径向管道、环形管道是紫铜材质。
本发明所达到的有益效果：。
相对于现有技术，本发明通过在电机轴内部设置相互导通的环形流道及轴向流道的方式，并通过利用电机轴加速或减速的方式向环形流道施加旋转作用力，继而达到导热流体在流道内旋转的目的，当导热流体在电机轴内循环时，可将电机轴中心位置的热量带动至两端，这样能够在一定程度上增强电机的散热。
本发明将现有技术中电机轴散热法方式由全部热传导改善为部分热传导加部分热对流的方式，能够较大程度上缓解电机中心位置的散热状态。
附图说明
图1是现有技术中电机轴和硅钢片结构图；
图2是本发明实施例一剖切图；
图3是本发明实施例一剖切主视图；
图4是本发明实施例一端部的结构图；
图5是本发明实施例一端盖和轴肩分离状态结构图；
图6是本发明实施例一轴体的截面剖视图；
图7是本发明实施例一管道结构图；
图8是本发明实施例一径向流道与环形流道分布结构示意图；
图9是本发明实施例二的剖切图；
图10是本发明实施例二流道结构图一；
图11是本发明实施例二流道结构图二；
附图标记的含义：1-轴体；2-轴肩；3-硅钢片；4-流道一；5-流道二；6-堵头；7-径向流道；8-环形流道；9-端盖；11-中心隔板；12-过流槽；13-环形密封圈；14-矩形腔体；4a-管道一；5a-管道二；6a-折弯段；7a-径向管道；8a-环形管道；21-中心径向流道；22-配重件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
本实施例公开了带液冷循环散热功能的电机轴，包括轴体1及连接于轴体1的轴肩2。轴肩2设置于轴体1的一端，通常是电机的动力输出端，轴肩2的直径大于轴体1的直径，且两者是同轴一体式设置。
轴体1的中心处设有两条平行设置的流道一4、流道二5，流道一4、流道二5以轴体1中心轴线为中心对称设置。轴肩2设有以轴体1中心线为圆心的环形流道8，环形流道8的两端分别通过径向流道7导通流道一4、流道二5的一端，流道一4、流道二5的另一端（远离）相通，这样流道一4、流道二5、径向流道7以及环形流道8就形成了一个封闭的、可循环的流道。处于该流道内部的液体能够从轴体1的中心位置流过并经过轴肩2进行循环。
由于电机轴在工作过程中，需要承载很大的扭矩，并且转速很高，因此应尽量避免因流道造成的轴体损伤，为了实现这一目的，本实施例流道一4和流道二5的截面均是带圆角的半圆形，且两个半圆在同一个圆上，流道一4、流道二5之间通过中心隔板11隔开，具体可参阅图6所示。
本实施例流道的分布有两种形式，这两种流道分布方式也是基于制造工艺的考虑，是为了保证本实施例能够在现有技术的工艺下完成加工、制造。
如图2所示：流道一4、流道二5是贯穿于轴体1中心轴线的通孔（便于进行深孔加工），流道一4、流道二5的两端均通过安装于轴体1端部的堵头6密封，且远离轴肩2一端的堵头6和中心隔板11之间设有过流槽12，过流槽12能够保证流道一4、流道二5在远离轴肩2的一端导通。而流道一4、流道二5的另一端则不需要导通。
关于环形流道8和径向流道7的工艺及分布，本实施例环形流道8设有位于轴肩2环形面（径向外表面）的开口，该开口便于环形流道8和径向流道7的加工。上述开口通过环形密封圈13密封，环形密封圈13的材质和轴肩2的材质相同，两者之间可采用焊接后车削的方式进行加工，使加工之后的电机轴一体性更好。
如图3所示：流道分布的第二种形式是在轴肩2端面设置开口，然后通过端盖9进行焊接密封。总之，端盖9和环形密封圈13的设置都是为了起到密封开口的作用，而开口则是为了保证环形流道8和径向流道7的加工。
结合图3及图7：上述流道一4、流道二5、径向流道7、环形流道8的内部还可设置管道，设置管道的目的是保证密封性。具体的：流道一4、流道二5、径向流道7、环形流道8内依次设有管道一4a、管道二5a、径向管道7a、环形管道8a，管道一4a、管道二5a、径向管道7a、环形管道8a是一体式整根管道，这样能够保证密封。图7是该一体式管道的结构图。
图3中就是内部有一体式整根管道的轴向剖视图，当内部有管道时，需要保证管道外壁和流道之间的密封贴合性。同时还要保证该管道至少预留一个焊接点，结合图3及图4：在轴体1的端部（远离轴肩2的一端）有矩形腔体14，矩形腔体14导通于流道一4、流道二5，且在轴体1的端部设有开口，管道一4a、管道二5a在矩形腔体14内通过折弯段6a连接，折弯段6a设有焊接的接口。管道一4a、管道二5a、径向管道7a、环形管道8a通常是紫铜材质。紫铜具有较好的延展性，便于布置在流道的内部。当流道内部采用管道时，能够提升安全性，尽可能地避免内部流体泄漏。
在管道或流道的内部有导热流体，导热流体通常是具有绝缘性质的导热油。工作时，电机旋转，在电机工作过程中，当电机的加速或减速时，处于环形流道8或环形管道8a内部的流体产生转动惯量，该转动惯量使流体沿着轴肩2旋转，该旋转力使整个流体流动，将位于轴体1中心部位的热量带动至轴肩2的位置，通过这种方式实现了电机轴的热对流，大大提升了散热效率。
由于环形流道8的存在使得轴肩2部分的重心与电机轴的轴心位置存在一定的偏差，因此电机轴需要进行动平衡的修正，本实施例动平衡的修正方式有两种，如图5所示：一是在轴肩2的侧部设置配重件22，此种方式操作简单、成本低，但配重件22可能会高于轴肩2侧部，对电机内部的空间产生影响。二是，如图8所示：将两个环形流道8的弧度（图8中的角度A）设置大于180度，通常夹角范围是120-150度，这样环形流道8和两个径向流道7的综合作用即可达到使轴肩2重心与电机轴轴线重合的目的。
实施例二
结合图9至图11：本实施例的环形流道8有两个，两个环形流道8之间通过径向设置的中心径向流道21导通，两个径向流道7共线设置。相对于实施例一，本实施例采用的是对称设置，因此动平衡性能更好，但本实施例对于流道的加工工艺较为复杂。
本实施例的工作原理如下：如图10所示：工作时，电机轴按照图10中箭头b的方向旋转，当电机轴的旋转为加速旋转时，各流道内流体的受力方向为图10中相应流道处的箭头所示，通过电机轴旋转过程中产生的加速或减速可将是位于环形流道8内得液体带动旋转，继而实现整个流道内液体的流动，将电机轴中心位置的热量带动至两端。
相对于现有技术，本实施例通过在电机轴内部设置相互导通的环形流道8及轴向流道（流道一4、流道二5）的方式，并通过利用电机轴加速或减速的方式向环形流道8施加旋转作用力，继而达到导热流体在流道内旋转的目的，当导热流体在电机轴内循环时，可将电机轴中心位置的热量带动至两端，这样能够在一定程度上增强电机的散热。
本实施例将现有技术中电机轴散热法方式由全部热传导改善为部分热传导加部分热对流的方式，能够较大程度上缓解电机中心位置的散热状态。
本实施例尤其适合于电机转速频繁改变的应用场景，对于电机持续在同一稳定转速下的应用场景效果不好，因此应用于新能源汽车的驱动电机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.带液冷循环散热功能的电机轴，包括轴体（1）及连接于轴体（1）的轴肩（2），其特征在于：所述轴体（1）的中心处设有两条平行设置的流道一（4）、流道二（5），所述流道一（4）、流道二（5）以轴体（1）中心轴线为中心对称设置；
所述轴肩（2）设有以轴体（1）中心线为圆心的环形流道（8），所述环形流道（8）的两端分别通过径向流道（7）导通流道一（4）、流道二（5）的一端，所述流道一（4）、流道二（5）的另一端相通；所述流道一（4）、流道二（5）、径向流道（7）及环形流道（8）构成封闭的循环管路且内有导热流体；
当电机轴发生旋转加速或减速时，处于环形流道（8）内的液体可驱动循环管路内的导热流体流动。
2.根据权利要求1所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述流道一（4）和流道二（5）的截面均是带圆角的半圆形，且两个半圆在同一个圆上，流道一（4）、流道二（5）之间通过中心隔板（11）隔开。
3.根据权利要求2所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述流道一（4）、流道二（5）是贯穿于轴体（1）中心轴线的通孔，流道一（4）、流道二（5）的两端均通过安装于轴体（1）端部的堵头（6）密封，且远离轴肩（2）一端的堵头（6）和中心隔板（11）之间设有过流槽（12）。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述环形流道（8）设有位于轴肩（2）环形面的开口，且该开口通过环形密封圈（13）密封。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述环形流道（8）设有位于轴肩（2）端面的开口，该开口通过端盖（9）密封。
6.根据权利要求1至2任意一项所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述流道一（4）、流道二（5）、径向流道（7）、环形流道（8）内依次设有管道一（4a）、管道二（5a）、径向管道（7a）、环形管道（8a），所述管道一（4a）、管道二（5a）、径向管道（7a）、环形管道（8a）是一体式整根管道，且内部有导热流体。
7.根据权利要求6所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述轴体（1）远离轴肩（2）的一端还设有矩形腔体（14），所述矩形腔体（14）导通于流道一（4）、流道二（5），且在轴体（1）的端部设有开口，所述管道一（4a）、管道二（5a）在矩形腔体（14）内通过折弯段（6a）连接，所述折弯段（6a）设有接口。
8.根据权利要求1所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述环形流道（8）有两个，两个环形流道（8）之间通过径向设置的中心径向流道（21）导通，两个径向流道（7）共线设置。
9.根据权利要求1所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述环形流道（8）的弧度大于180度，两个径向流道（7）在远离环形流道（8）一侧的夹角范围是120-150度。
10.根据权利要求6所述的带液冷循环散热功能的电机轴，其特征在于：所述管道一（4a）、管道二（5a）、径向管道（7a）、环形管道（8a）是紫铜材质。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Motor shaft with liquid cooling circulation heat dissipation function Granted publication date: 20230310 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Danyang Branch Pledgor: Danyang xinaji Auto Parts Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014288 |
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